赤外線検知器及びその製造方法
【課題】製造工程を少なくし、材料ロスおよび不良品のロスをなくすことで製造コストを低減し、簡易な構成および製造方法でありながら気密信頼性の高い赤外線検知器およびこれを製造する方法を提供することを目的とする。
【解決手段】セラミック容器４の接合部に、環状且つ同心状に分割された２つの容器側メタライズ層６ａ，６ｂを形成し、赤外線透過窓材５の接合部に、環状の窓側メタライズ層７を形成し、溶融した溶着金属８を容器外側メタライズ層６ｂに沿って環状に付着・配置する（ａ）。次に、セラミック容器４と赤外線透過窓材５とを真空チャンバ内で荷重をかけながら加熱押圧することで（ｂ）、溶融した溶着金属８を容器内側メタライズ層６ａに移動させ、容器内側メタライズ層６ａの全面に溶着金属８が行き渡った状態で溶着金属８を冷却して、セラミック容器４と赤外線透過窓材５とを気密接合する（ｃ）。
【解決手段】セラミック容器４の接合部に、環状且つ同心状に分割された２つの容器側メタライズ層６ａ，６ｂを形成し、赤外線透過窓材５の接合部に、環状の窓側メタライズ層７を形成し、溶融した溶着金属８を容器外側メタライズ層６ｂに沿って環状に付着・配置する（ａ）。次に、セラミック容器４と赤外線透過窓材５とを真空チャンバ内で荷重をかけながら加熱押圧することで（ｂ）、溶融した溶着金属８を容器内側メタライズ層６ａに移動させ、容器内側メタライズ層６ａの全面に溶着金属８が行き渡った状態で溶着金属８を冷却して、セラミック容器４と赤外線透過窓材５とを気密接合する（ｃ）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、真空容器に赤外線検知素子を内蔵した赤外線検知器およびその製造方法に関し、特に、真空雰囲気で真空容器と赤外線透過窓材とを溶着金属によって真空封止するにあたり、封止部の気密性を改良する技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、赤外線検知器は、赤外線検知素子に入射した赤外線エネルギーによる温度変化を検出するため、入射した赤外線エネルギーが周囲に拡散しないように、赤外線検知素子が封入される内部空間が真空に保持されている。赤外線検知器内部の真空度を短時間で高める技術として、赤外線検知素子が設置されたセラミック容器と蓋材とを真空チャンバ内で溶着する方法が知られている（例えば、特許文献１参照）、これは、真空チャンバ内の上下に配置されたヒータに、セラミック容器と赤外線透過窓材が取り付けられた蓋材とをそれぞれセットし、これらヒータを加熱することによってセラミック容器に配置されたロウ材を溶融させた状態で両部材を加圧密着させ、ヒータの加熱を停止してロウ材を固まらせることによって赤外線検知器を封止する。
【０００３】
また、特許文献１には、セラミック容器と蓋材との接合強度および気密性の向上を図るべく、蓋材にフランジ面を形成することでセラミック容器との接合面積を確保し、ロウ材が配置されるセラミック容器には接合用のメタライズを施し、一方、蓋材側のロウ材と接触する領域にはロウ材との親和性を高める表面処理を施し、フランジのエッジを面取りしておくことによってロウ材がフィレットを形成するように構成した赤外線探知器が開示されている。
【０００４】
このような従来の方法では一般に、次のような手順がとられている。図９（ａ）に示すように、まず、セラミック容器９４の上面に容器側メタライズ層９６を形成しておき、真空雰囲気で、予備溶融されたＩｎ−Ｓｎ系やＳｎ−Ａｇ系などの融点が２５０℃以下の溶着金属９８を容器側メタライズ層９６に付着させる。これを一旦大気に戻し、図９（ｂ）に示すように、余分な溶着金属９８および表面に形成された酸化膜を旋盤などで切削除去する。次に、このセラミック容器９４と、下面に窓側メタライズ層９７が形成された赤外線透過窓材９５とを真空チャンバ内の所定の位置にセットし、脱ガスのためのベイキング工程を行う。図９（ｃ）に示すように、赤外線透過窓材９５をセラミック容器９４上に移動し荷重を加えるとともに加熱することで、溶着金属８と窓側メタライズ層９７とを溶着し、これを冷却することによってセラミック容器９４と赤外線透過窓材９５とを封止する。
【特許文献１】特開２００３−１３９６１６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来の赤外線検知器の製造方法では、切削屑による材料ロス（消耗率）が発生する。また、ベイキング工程に長時間を要するため、酸化膜を切削除去した金属界面は封止工程まで純粋なまま維持されず、溶着金属表面の偏析、汚染、ドロス（酸化膜などのはんだカス）などの影響により、溶着金属の気密性が損なわれる虞があった。気密性対策として、溶着金属の溶融中に赤外線透過窓材をスクラブして溶着金属の新たな界面を作り出すことで気密信頼性の向上を図っていたが、リーク不良を完全に排除することはできず、不良品のロスも生じていた。また製造には上述したような多くの工程が必要であるので、製造コストも高くならざるを得なかった。
【０００６】
本発明は、このような背景に鑑みなされたもので、製造工程数を少なくし、材料ロスおよび不良品のロスを抑えることで製造コストを低減し、簡単な構成および製造方法でありながら気密信頼性の高い赤外線検知器およびこれを製造する方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明の請求項１の赤外線検知器では、赤外線検知素子を収容する第１収容部材と、前記第１収容部材に対して環状の接合部をもって接合された赤外線透過性を有する第２収容部材とを備え、前記第１収容部材側の接合部に環状の第１メタライズ層が形成されるとともに、前記第２収容部材側の接合部に環状の第２メタライズ層が形成され、当該第１メタライズ層と第２メタライズ層とが溶着金属によって気密接合されることにより、前記赤外線検知素子が真空封入された赤外線検知器であって、前記第１メタライズ層と前記第２メタライズ層とのいずれか一方が同心状に分割された構成とする。
【０００８】
また、請求項２の赤外線検知器では、請求項１に記載の赤外線検知器において、前記同心状に分割されたメタライズ層が、互いに高さの異なる平行平面上に形成された構成とする。
【０００９】
また、本発明の請求項３の赤外線検知器の製造方法では、第１収容部材と赤外線透過性を有する第２収容部材とによって真空封止された内部空間に赤外線検知素子を収容した赤外線検知器の製造方法であって、前記第１収容部材の前記第２収容部材が接合される接合部に、環状且つ同心状に分割された複数の分割第１メタライズ層を形成する分割第１メタライズ層形成工程と、前記第２収容部材の前記第１収容部材が接合される接合部に、環状の第２メタライズ層を形成する第２メタライズ層形成工程と、前記分割第１メタライズ層の一方に、溶融した溶着金属を配置する溶着金属予備配置工程と、真空雰囲気で前記第１収容部材と前記第２収容部材とを加熱状態で押圧することで、前記分割第１メタライズ層の他方に前記溶着金属を移動させる溶着金属移動工程と、真空雰囲気で前記溶着金属を冷却して前記第１収容部材と前記第２収容部材とを気密接合する収容部材封止工程とを含む構成とする。
【００１０】
また、請求項４の赤外線検知器の製造方法は、請求項３に記載の赤外線検知器において、前記分割第１メタライズ層形成工程では、前記複数の分割第１メタライズ層は、互いに高さの異なる平行平面上に形成され、前記溶着金属予備配置工程では、前記溶着金属は、高さの低い方の分割第１メタライズ層に配置される構成とする。
【００１１】
また、本発明の請求項５の赤外線検知器の製造方法は、請求項３の赤外線検知器の製造方法と異なり、赤外線透過性を有する第２収容部材の側に、環状且つ同心状に分割された複数の分割第２メタライズ層を形成する構成とする。
【００１２】
また、請求項６の赤外線検知器の製造方法は、請求項５に記載の赤外線検知器において、前記分割第２メタライズ層形成工程では、前記複数の分割第２メタライズ層は、互いに高さの異なる平行平面上に形成され、前記溶着金属予備配置工程では、前記溶着金属は、高さの低い方の分割第２メタライズ層に配置される構成とする。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１の発明によれば、一方のメタライズ層が同心状に分割されたという簡単な構成でありながら、分割されて複数となったメタライズ層の一方が、溶融された溶着金属留め用として利用され、他方が、酸化膜を破り出た純粋な溶着金属による封止用として利用されることで、封止部に不純物を含まない気密信頼性の高い赤外線検知器が得られる。
【００１４】
また、請求項２の発明によれば、分割された複数のメタライズ層の高さに差がつけられることにより、留め用として利用された高さの低い方のメタライズ層に配置された溶着金属が、封止用として利用された高い方のメタライズ層に少量で行き渡るようになり、溶着金属の材料投入量が低減されるとともに、溶着金属を封止用のメタライズ層に行き渡させる工程を容易且つ短時間で行うことが可能な赤外線検知器が得られる。また、高さに差をつけてメタライズ層を分割することにより、請求項１で必要であった分割メタライズ層間の間隔が不要となり、平面視的に少ない範囲で溶着が可能となり、より小型の赤外線検知器が得られる。
【００１５】
また、請求項３の発明によれば、第１収容部材に形成するメタライズ層を同心状に分割し、分割された一方を、溶融された溶着金属留め用として利用し、他方を、酸化膜を破り出た純粋な溶着金属による封止用として利用されることで、溶着金属のロスを省くとともに、気密信頼性の高い赤外線検知器を製造することができる。また、溶着金属を配置するためのベイキング工程や、余盛りした溶着金属の切削工程、切削表面のスクラブ工程を行う必要がなくなり、製造工程が簡略化される。このように、材料ロスおよび不良品発生率の低減ならびに工程の簡略化により、低コストで気密信頼性の高い赤外線検知器を製造することができる。
【００１６】
また、請求項４の発明によれば、請求項２の発明の効果と同様に、留め用の高さの低い方のメタライズ層に配置された溶着金属が、封止用の高い方のメタライズ層に少量で行き渡るようになり、溶着金属の材料投入量が低減されるとともに、溶着金属を封止用のメタライズ層に行き渡させる工程を容易且つ短時間で行うことが可能となる。
【００１７】
さらに、請求項５および請求項６の発明によれば、請求項３および請求項４とは逆に、分割された複数のメタライズ層を第１収容部材ではなく第２収容部材に形成した場合であっても、請求項３および請求項４の発明と同様の効果を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。
【００１９】
≪実施形態に係る赤外線検知器の構成≫
図１は実施形態に係る封止前の赤外線検知器の斜視図であり、図２は実施形態に係る赤外線検知器の断面図であり、図３は図２中のａ部拡大図である。図１〜図３に示すように、赤外線検知器１は、赤外線検知素子２と、略円筒状のキャビティ３（内部空間）が形成され、そこに赤外線検知素子２を収容する角型のセラミック容器４（第１収容部材）と、セラミック容器４のキャビティ３を気密封止する円形平板状の赤外線透過窓材５（第２収容部材）とから構成されている。
【００２０】
赤外線透過窓材５は、ゲルマニウム、シリコン、サファイヤなどの赤外線透過性を有する材料から形成されている。赤外線検知素子２は、赤外線透過窓材５を透過した赤外線による温度変化を検出する。図示は省略するが、赤外線検知素子２は、セラミック容器４に形成された複数のボンティングパッドに複数のワイヤによって電気接続されている。入射した赤外線エネルギーが周囲に拡散しないように、セラミック容器４と赤外線透過窓材５とによって形成される内部空間（キャビティ３）は、真空状態に気密封止されている。
【００２１】
図２，図３に示すように、セラミック容器４と赤外線透過窓材５とは、環状に配置された溶着金属８によって気密接合されている。溶着金属８には一般に、融点が２５０℃以下の低融点金属であるＩｎ−Ｓｎ系合金やＳｎ−Ａｇ系合金が用いられる。溶着金属８が溶着されるセラミック容器４の平面状の接合部には、同心状に配置された２つの環状のメタライズ層、すなわち容器内側メタライズ層６ａ（分割第１メタライズ層）と容器外側メタライズ層６ｂ（分割第１メタライズ層）とが形成されている。一方、赤外線透過窓材５の接合部には、環状の窓側メタライズ層７（第２メタライズ層）が形成されている。
【００２２】
これらメタライズ層６ａ，６ｂ，７には、容器がセラミック製の場合は、焼結されたＭｏ、Ｍｎ、Ｔｉなどの導電性パターン上に溶着金属８と親和性が大きな材料、例えばＮｉ、Ａｇ、Ａｕなどのメッキが施され、また、容器がゲルマニウム、シリコン、サファイヤ、ガラス材などの場合は、例えば、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ａｇ、Ａｕなどの積層蒸着膜が用いられ、その厚さは数１０μｍ〜１００μｍに形成される。また、容器側メタライズ層６ａ，６ｂの幅は、０．２ｍｍ以上且つ１０ｍｍ以下に形成するのが望ましく、本実施形態では１．５ｍｍとされている。両容器内側メタライズ層６ａ，６ｂの間隙は、溶融した溶着金属８の流出を防止するために０．１ｍｍ以上とすることが望ましく、本実施形態では０．５ｍｍとされている。
【００２３】
窓側メタライズ層７は、容器内側メタライズ層６ａの内径と略同一の内径を有し、容器外側メタライズ層６ｂの内径よりも大きく容器外側メタライズ層６ｂの外径よりも小さな外径を有しており、容器側メタライズ層６ａ，６ｂと略同心状に配置されている。しがたって、平面視において窓側メタライズ層７は、容器内側メタライズ層６ａの略全面と重複し、容器外側メタライズ層６ｂの一部と全周に渡って重複した状態で溶着金属８に溶着されている。
【００２４】
溶着金属８は、容器側メタライズ層６ａ，６ｂ、および窓側メタライズ層７の全面に溶着しており、両メタライズ層６，７に挟まれた部分において、数１０〜数１００μｍの厚さを有しており、容器外側メタライズ層６ｂ上の窓側メタライズ層７と重複しない部分において、上方へ突出した突条を形成している。
【００２５】
≪実施形態に係る赤外線検知器の製造方法≫
次に図４を参照して実施形態に係る赤外線検知器１の製造手順について説明する。（ａ）は溶着金属予備配置工程における赤外線検知器１の断面拡大図を示し、（ｂ）は溶着金属移動工程における赤外線検知器１の断面拡大図を示し、（ｃ）は収容部材封止工程における赤外線検知器１の断面拡大図を示している。なお、図５〜図８においても（ａ），（ｂ），（ｃ）はそれぞれ図４と同じ工程を示す断面拡大図を示している。
【００２６】
まず、セラミック容器４の赤外線透過窓材５が接合される接合部に、環状且つ同心状に分割された２つの容器側メタライズ層６ａ，６ｂを形成する（分割第１メタライズ層形成工程）。機能については後述するが、容器外側メタライズ層６ｂは溶着金属８を所定範囲内に留める目的に利用され、容器内側メタライズ層６ａは溶着金属８によってセラミック容器４と赤外線透過窓材５とを封止する目的に利用される。また、前記工程に平行して赤外線透過窓材５のセラミック容器４が接合される接合部に、環状の窓側メタライズ層７を形成する（第２メタライズ層形成工程）。
【００２７】
次に（ａ）に示すように、溶融した溶着金属８を容器外側メタライズ層６ｂに付着させ、容器外側メタライズ層６ｂに沿って環状に配置する（溶着金属予備配置工程）。溶着金属８はセラミックとの親和性が低いため、容器外側メタライズ層６ｂ上に留まり、上方に盛り上がった突状となる。つまり、容器外側メタライズ層６ｂは溶着金属８留めの機能を果たす。なお、本実施形態ではセラミック容器４に予め赤外線検知素子２が収容されている状態から製造工程が開始されているが、赤外線検知素子２の設置およびワイヤボンティングによる電気接続は、分割第１メタライズ層形成工程や溶着金属予備配置工程の後に行われてもよい。
【００２８】
次に、セラミック容器４と赤外線透過窓材５とを真空チャンバ（図示せず）の所定位置にセットし、ベイキング処理を行って真空チャンバ内を真空雰囲気にする。赤外線透過窓材５をジグでセンタリングするとともにマニピュレータで移動し、真空雰囲気でセラミック容器４に荷重をかけながら加熱押圧する。
【００２９】
すると（ｂ）に示すように、溶着金属８は溶融し、押圧された部分表面の酸化膜が破れて純粋な新生界面が現れる。この際、ドロスは流動性に欠けるためその場に留まっており、純粋な溶着金属８のみが流動する。溶融した溶着金属８は、親和性の高い窓側メタライズ層７を伝うように図面右側の容器内側へ移動し、容器内側メタライズ層６ａに到達する（溶着金属移動工程）。つまり、窓側メタライズ層７は溶着金属８を誘導する機能、或いは、両容器側メタライズ層６ａ，６ｂを溶着金属８で連結する機能を果たす。
【００３０】
（ｃ）に示すように、容器内側メタライズ層６ａおよび窓側メタライズ層７の全面に溶着金属８が行き渡った状態とし、真空雰囲気で溶着金属８を冷却することにより、セラミック容器４と赤外線透過窓材５とを気密接合する（収容部材封止工程）。上記工程により、セラミック容器４と赤外線透過窓材５とによって真空封止されたキャビティ３に赤外線検知素子２を収容した赤外線検知器１が製造される。
【００３１】
≪実施形態による作用効果≫
このように、セラミック容器４に形成した容器側メタライズ層６を同心状に分割し、容器外側メタライズ層６ｂを溶着金属８留め用として利用し、容器内側メタライズ層６ａを溶着金属８による封止用として利用することにより、溶着金属予備配置工程を真空雰囲気で行う必要がなくなる。配置した溶着金属の表面に酸化膜が形成されても、酸化膜および余盛り部分の切削工程、切削面のスクラブ工程を行う必要もない。また、真空雰囲気で溶着金属移動工程を行うことにより、封止用の容器内側メタライズ層６ａとその上方部分の窓側メタライズ層７とが、不純物を含まない純粋な溶着金属８によって溶着され、当該封止部の気密性が確保される。
【００３２】
また、酸化膜および余盛りの溶着金属８の切削工程が不要であることから、溶着金属予備配置工程を真空チャンバ内での脱ガスベイキング処理と併用することもでき、製造工程がさらに削減される。さらに、封止部の気密信頼性向上による歩留まりの向上および製造工程の簡略化によって製造コストが大幅に低減される。
【００３３】
≪第１変形実施形態≫
次に図５を参照して第１変形実施形態に係る赤外線検知器２１の構成および製造手順について説明する。なお説明にあたっては、上記実施形態と重複する部分についての説明は省略し、上記実施形態を異なる構成について説明する。また、符号については、上記実施形態のものと機能および構成が同一の要素には同一の符号を使用する。以下の変形実施形態についても同様とする。
【００３４】
本変形実施形態では、上述した実施形態と異なり、２つの分割第１メタライズ層（容器内側メタライズ層２６ａ，容器外側メタライズ層２６ｂ）のうち内側の第１分割メタライズ層（容器内側メタライズ層２６ａ）に、溶融した溶着金属が予備配置される。窓側メタライズ層２７（第２メタライズ層）は、上述した機能を果たすべく、容器内側メタライズ層２６ａの内径よりも大きく容器内側メタライズ層２６ａの外径よりも小さな内径を有し、容器外側メタライズ層２６ｂの外径と略同一の外径を有している。したがって、平面視において窓側メタライズ層２７は、容器内側メタライズ層２６ａの一部と全周に渡って重複し、容器外側メタライズ層２６ｂの略全面と重複した状態で溶着金属８に溶着される。容器内側メタライズ層２６ａは溶着金属８留め用として、容器外側メタライズ層２６ｂは溶着金属８による封止用として利用される。
【００３５】
製造工程については、溶着金属予備配置工程において（ａ）に示すように、溶融した溶着金属８を、容器内側メタライズ層２６ａに付着させ、予備配置する。溶着金属移動工程では、（ｂ）に示すように、真空雰囲気でセラミック容器４に荷重をかけながら加熱押圧すると、溶融した溶着金属８が窓側メタライズ層２７に誘導されて図面左側の容器外側へ移動し、容器外側メタライズ層２６ｂに到達する。
【００３６】
≪第２変形実施形態≫
図６を参照して第２変形実施形態に係る赤外線検知器４１の構成および製造手順について説明する。本変形実施形態では、上記実施形態および上記第１変形実施形態と異なり、赤外線透過窓材５（第２収容部材）が下側に、セラミック容器４（第１収容部材）が上側に配置されて製造工程が行われる。赤外線透過窓材５の溶着金属８が溶着される接合部には、同心状に配置された２つの環状のメタライズ層、すなわち、窓内側メタライズ層４７ａ（分割第２メタライズ層）と窓外側メタライズ層４７ｂ（分割第２メタライズ層）とが形成されている。一方、セラミック容器４の接合部には、環状の容器側メタライズ層４６（第１メタライズ層）が形成されている。平面視において容器側メタライズ層４６は、窓内側メタライズ層４７ａの略全面と重複し、窓外側メタライズ層４７ｂの一部と全周に渡って重複した状態で溶着金属８に溶着される。窓内側メタライズ層４７ａは溶着金属８留め用として、窓外側メタライズ層４７ｂは溶着金属８による封止用として利用される。
【００３７】
製造工程としては、まず、赤外線透過窓材５のセラミック容器４が接合される接合部に、環状且つ同心状に分割された２つの窓側メタライズ層４７ａ，４７ｂを形成する（分割第２メタライズ層形成工程）。これに平行してセラミック容器４の赤外線透過窓材５が接合される接合部に、環状の容器側メタライズ層４６を形成する（第１メタライズ層形成工程）。溶着金属予備配置工程において、（ａ）に示すように、溶融した溶着金属８を窓外側メタライズ層４７ｂに付着させ、予備配置する。赤外線透過窓材５がセラミック容器４の下になるように、真空チャンバ内の所定位置にこれらをセットし、セラミック容器４をジグでセンタリングするとともにマニピュレータで移動する。次に溶着金属移動工程において（ｂ）に示すように、真空雰囲気でセラミック容器４の上に荷重をかけながら加熱押圧すると、溶融した溶着金属８は容器側メタライズ層４６に誘導されて図面右側の赤外線透過窓材５の中心方向へ移動し、窓内側メタライズ層４７ａに到達する。
【００３８】
≪第３変形実施形態≫
図７を参照して第３変形実施形態に係る赤外線検知器６１の構成および製造手順について説明する。本変形実施形態では、上記各実施形態と異なり、セラミック容器６４（第１収容部材）に形成されたキャビティ３の開口周縁の上面に、一定高さの環状の凸条６９がセラミック容器６４と一体形成されている。凸条６９の外周面に対する段差は、０．１ｍｍ以上且つ５ｍｍ以下とするのが望ましく、本実施形態では０．５ｍｍである。凸条６９は、その周囲の容器上面と平行平面をなす上面と、当該上面に直角な両側面とから構成されている。凸条６９の上面には、容器内側メタライズ層６６ａ（分割第１メタライズ層）が形成されており、凸条６９の外周には、容器内側メタライズ層６６ａの外径と同一寸法の内径を有する容器外側メタライズ層６６ｂ（分割第１メタライズ層）が形成され、赤外線透過窓材５との接合部として使用される。一方、赤外線透過窓材５の接合部には、窓側メタライズ層６７（第２メタライズ層）が形成されている。窓側メタライズ層６７は、容器内側メタライズ層６６ａの内径と略同一の内径を有し、容器外側メタライズ層６６ｂの内径よりも大きく容器外側メタライズ層６６ｂの外径よりも小さな外径を有している。高さの低い方の容器外側メタライズ層６６ｂが溶着金属８留め用として利用され、高い方の容器内側メタライズ層６６ａが溶着金属８による封止用として利用される。
【００３９】
製造工程としては、まず、セラミック容器６４上面の高さの異なる平行平面をなす接合部に、環状且つ同心状に分割された２つの容器側メタライズ層６６ａ，６６ｂを形成する（分割第１メタライズ層形成工程）。これに平行して赤外線透過窓材５のセラミック容器６４が接合される接合部に、環状の窓側メタライズ層６７を形成する（第２メタライズ層形成工程）。溶着金属予備配置工程において、（ａ）に示すように、溶融した溶着金属８を、容器内側メタライズ層６６ａよりも高くなるように、容器外側メタライズ層６６ｂに付着させ、予備配置する。次に溶着金属移動工程において、（ｂ）に示すように、真空雰囲気で赤外線透過窓材５に荷重をかけながら加熱押圧することで、溶融した溶着金属８が窓側メタライズ層６７に誘導されて移動し、容器内側メタライズ層６６ａに到達する。
【００４０】
このように、容器内側メタライズ層６６ａと容器外側メタライズ層６６ｂとを高さの異なる平行平面上に形成することにより、留め用として利用された高さの低い方の容器外側メタライズ層６６ｂに配置された溶着金属８が、封止用として利用された高い方の容器内側メタライズ層６６ａに少量で行き渡るようになり、溶着金属８の材料投入量が低減される。また、溶着金属８は少量で容器内側メタライズ層６６ａに行き渡るようになるので、溶着金属移動工程を短時間で行うことが可能となる。
≪第４変形実施形態≫
【００４１】
図８を参照して第４変形実施形態に係る赤外線検知器８１の構成および製造手順について説明する。本変形実施形態では、上記変形第３実施形態と異なり、セラミック容器８４（第１収容部材）のキャビティ３の開口周縁の上面に、一定深さの環状の切欠き８９が形成されている。切欠き８９の外周面に対する段差は、０．１ｍｍ以上且つ５ｍｍ以下とするのが望ましく、本実施形態では０．５ｍｍである。切欠き８９は、その周囲の容器上面と平行平面をなす底面と、当該底面に直角な外側面とにより構成されている。切欠き８９の底面には、容器内側メタライズ層８６ａ（分割第１メタライズ層）が形成されており、切欠き８９の外周には、容器内側メタライズ層８６ａの外径と同一寸法の内径を有する容器外側メタライズ層８６ｂ（分割第１メタライズ層）が形成されている。一方、赤外線透過窓材５の接合部には、窓側メタライズ層８７（第２メタライズ層）が形成されている。容器内側メタライズ層８６ａが溶着金属８留め用として利用され、容器外側メタライズ層８６ｂが溶着金属８による封止用として利用される。
【００４２】
製造工程として上記第３実施形態と異なる主な点は、溶着金属予備配置工程において、（ａ）に示すように、溶融した溶着金属８を、容器外側メタライズ層８６ｂよりも高くなるように、容器内側メタライズ層８６ａに付着させ、予備配置することである。
【００４３】
以上で具体的実施形態についての説明を終えるが、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではない。例えば、上記各実施形態では第１収容部材として、角型の外形に円筒状のキャビティが形成されたセラミック容器を用いているが、円筒状の外形や角型のキャビティ、或いはこれらを組み合わせた形状の容器であってもよい。また、収容の用に供され且つ第２収容部材との組み合わせによって内部空間が形成されるものであれば、キャビティが形成されない平板状のものであってもよい。また、第１収容部材の材料としてセラミックが用いられているが、溶着金属と非親和性であれば、ガラスやステンレススチールなどの金属を用いてもよい。さらに、第２収容部材として平板状の単体の赤外線透過窓材を用いているが、赤外線透過窓材が取り付けられた複数部材から構成される赤外線透過窓アセンブリを用いてもよい。また、ペルチェ素子や、ゲッタ、輻射シールドなどを内蔵した赤外線検知器でも同様の効果が得られることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】実施形態に係る封止前の赤外線検知器の斜視図
【図２】実施形態に係る赤外線検知器の断面図
【図３】図２中のａ部拡大図
【図４】実施形態に係る赤外線検知器の製造工程を示す概略部分断面図
【図５】第１変形実施形態に係る赤外線検知器の別の製造工程を示す概略部分断面図
【図６】第２変形実施形態に係る赤外線検知器の製造工程を示す概略部分断面図
【図７】第３変形実施形態に係る赤外線検知器の製造工程を示す概略部分断面図
【図８】第４変形実施形態に係る赤外線検知器の製造工程を示す概略部分断面図
【図９】従来技術による赤外線検知器の製造工程を示す概略部分断面図
【符号の説明】
【００４５】
１，２１，４１，６１，８１ 赤外線検知器
２ 赤外線検知素子
３ キャビティ
４，６４，８４ セラミック容器（第１収容部材）
５ 赤外線透過窓材（第２収容部材）
６ａ，２６ａ，６６ａ，８６ａ 容器内側メタライズ層（分割第１メタライズ層）
６ｂ，２６ｂ，６６ｂ，８６ｂ 容器外側メタライズ層（分割第１メタライズ層）
４６ 容器側メタライズ層（第１メタライズ層）
７，２７，６７，８７ 窓側メタライズ層（第２メタライズ層）
４７ａ 窓内側メタライズ層（分割第２メタライズ層）
４７ｂ 窓外側メタライズ層（分割第２メタライズ層）
８ 溶着金属
【技術分野】
【０００１】
本発明は、真空容器に赤外線検知素子を内蔵した赤外線検知器およびその製造方法に関し、特に、真空雰囲気で真空容器と赤外線透過窓材とを溶着金属によって真空封止するにあたり、封止部の気密性を改良する技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、赤外線検知器は、赤外線検知素子に入射した赤外線エネルギーによる温度変化を検出するため、入射した赤外線エネルギーが周囲に拡散しないように、赤外線検知素子が封入される内部空間が真空に保持されている。赤外線検知器内部の真空度を短時間で高める技術として、赤外線検知素子が設置されたセラミック容器と蓋材とを真空チャンバ内で溶着する方法が知られている（例えば、特許文献１参照）、これは、真空チャンバ内の上下に配置されたヒータに、セラミック容器と赤外線透過窓材が取り付けられた蓋材とをそれぞれセットし、これらヒータを加熱することによってセラミック容器に配置されたロウ材を溶融させた状態で両部材を加圧密着させ、ヒータの加熱を停止してロウ材を固まらせることによって赤外線検知器を封止する。
【０００３】
また、特許文献１には、セラミック容器と蓋材との接合強度および気密性の向上を図るべく、蓋材にフランジ面を形成することでセラミック容器との接合面積を確保し、ロウ材が配置されるセラミック容器には接合用のメタライズを施し、一方、蓋材側のロウ材と接触する領域にはロウ材との親和性を高める表面処理を施し、フランジのエッジを面取りしておくことによってロウ材がフィレットを形成するように構成した赤外線探知器が開示されている。
【０００４】
このような従来の方法では一般に、次のような手順がとられている。図９（ａ）に示すように、まず、セラミック容器９４の上面に容器側メタライズ層９６を形成しておき、真空雰囲気で、予備溶融されたＩｎ−Ｓｎ系やＳｎ−Ａｇ系などの融点が２５０℃以下の溶着金属９８を容器側メタライズ層９６に付着させる。これを一旦大気に戻し、図９（ｂ）に示すように、余分な溶着金属９８および表面に形成された酸化膜を旋盤などで切削除去する。次に、このセラミック容器９４と、下面に窓側メタライズ層９７が形成された赤外線透過窓材９５とを真空チャンバ内の所定の位置にセットし、脱ガスのためのベイキング工程を行う。図９（ｃ）に示すように、赤外線透過窓材９５をセラミック容器９４上に移動し荷重を加えるとともに加熱することで、溶着金属８と窓側メタライズ層９７とを溶着し、これを冷却することによってセラミック容器９４と赤外線透過窓材９５とを封止する。
【特許文献１】特開２００３−１３９６１６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来の赤外線検知器の製造方法では、切削屑による材料ロス（消耗率）が発生する。また、ベイキング工程に長時間を要するため、酸化膜を切削除去した金属界面は封止工程まで純粋なまま維持されず、溶着金属表面の偏析、汚染、ドロス（酸化膜などのはんだカス）などの影響により、溶着金属の気密性が損なわれる虞があった。気密性対策として、溶着金属の溶融中に赤外線透過窓材をスクラブして溶着金属の新たな界面を作り出すことで気密信頼性の向上を図っていたが、リーク不良を完全に排除することはできず、不良品のロスも生じていた。また製造には上述したような多くの工程が必要であるので、製造コストも高くならざるを得なかった。
【０００６】
本発明は、このような背景に鑑みなされたもので、製造工程数を少なくし、材料ロスおよび不良品のロスを抑えることで製造コストを低減し、簡単な構成および製造方法でありながら気密信頼性の高い赤外線検知器およびこれを製造する方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明の請求項１の赤外線検知器では、赤外線検知素子を収容する第１収容部材と、前記第１収容部材に対して環状の接合部をもって接合された赤外線透過性を有する第２収容部材とを備え、前記第１収容部材側の接合部に環状の第１メタライズ層が形成されるとともに、前記第２収容部材側の接合部に環状の第２メタライズ層が形成され、当該第１メタライズ層と第２メタライズ層とが溶着金属によって気密接合されることにより、前記赤外線検知素子が真空封入された赤外線検知器であって、前記第１メタライズ層と前記第２メタライズ層とのいずれか一方が同心状に分割された構成とする。
【０００８】
また、請求項２の赤外線検知器では、請求項１に記載の赤外線検知器において、前記同心状に分割されたメタライズ層が、互いに高さの異なる平行平面上に形成された構成とする。
【０００９】
また、本発明の請求項３の赤外線検知器の製造方法では、第１収容部材と赤外線透過性を有する第２収容部材とによって真空封止された内部空間に赤外線検知素子を収容した赤外線検知器の製造方法であって、前記第１収容部材の前記第２収容部材が接合される接合部に、環状且つ同心状に分割された複数の分割第１メタライズ層を形成する分割第１メタライズ層形成工程と、前記第２収容部材の前記第１収容部材が接合される接合部に、環状の第２メタライズ層を形成する第２メタライズ層形成工程と、前記分割第１メタライズ層の一方に、溶融した溶着金属を配置する溶着金属予備配置工程と、真空雰囲気で前記第１収容部材と前記第２収容部材とを加熱状態で押圧することで、前記分割第１メタライズ層の他方に前記溶着金属を移動させる溶着金属移動工程と、真空雰囲気で前記溶着金属を冷却して前記第１収容部材と前記第２収容部材とを気密接合する収容部材封止工程とを含む構成とする。
【００１０】
また、請求項４の赤外線検知器の製造方法は、請求項３に記載の赤外線検知器において、前記分割第１メタライズ層形成工程では、前記複数の分割第１メタライズ層は、互いに高さの異なる平行平面上に形成され、前記溶着金属予備配置工程では、前記溶着金属は、高さの低い方の分割第１メタライズ層に配置される構成とする。
【００１１】
また、本発明の請求項５の赤外線検知器の製造方法は、請求項３の赤外線検知器の製造方法と異なり、赤外線透過性を有する第２収容部材の側に、環状且つ同心状に分割された複数の分割第２メタライズ層を形成する構成とする。
【００１２】
また、請求項６の赤外線検知器の製造方法は、請求項５に記載の赤外線検知器において、前記分割第２メタライズ層形成工程では、前記複数の分割第２メタライズ層は、互いに高さの異なる平行平面上に形成され、前記溶着金属予備配置工程では、前記溶着金属は、高さの低い方の分割第２メタライズ層に配置される構成とする。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１の発明によれば、一方のメタライズ層が同心状に分割されたという簡単な構成でありながら、分割されて複数となったメタライズ層の一方が、溶融された溶着金属留め用として利用され、他方が、酸化膜を破り出た純粋な溶着金属による封止用として利用されることで、封止部に不純物を含まない気密信頼性の高い赤外線検知器が得られる。
【００１４】
また、請求項２の発明によれば、分割された複数のメタライズ層の高さに差がつけられることにより、留め用として利用された高さの低い方のメタライズ層に配置された溶着金属が、封止用として利用された高い方のメタライズ層に少量で行き渡るようになり、溶着金属の材料投入量が低減されるとともに、溶着金属を封止用のメタライズ層に行き渡させる工程を容易且つ短時間で行うことが可能な赤外線検知器が得られる。また、高さに差をつけてメタライズ層を分割することにより、請求項１で必要であった分割メタライズ層間の間隔が不要となり、平面視的に少ない範囲で溶着が可能となり、より小型の赤外線検知器が得られる。
【００１５】
また、請求項３の発明によれば、第１収容部材に形成するメタライズ層を同心状に分割し、分割された一方を、溶融された溶着金属留め用として利用し、他方を、酸化膜を破り出た純粋な溶着金属による封止用として利用されることで、溶着金属のロスを省くとともに、気密信頼性の高い赤外線検知器を製造することができる。また、溶着金属を配置するためのベイキング工程や、余盛りした溶着金属の切削工程、切削表面のスクラブ工程を行う必要がなくなり、製造工程が簡略化される。このように、材料ロスおよび不良品発生率の低減ならびに工程の簡略化により、低コストで気密信頼性の高い赤外線検知器を製造することができる。
【００１６】
また、請求項４の発明によれば、請求項２の発明の効果と同様に、留め用の高さの低い方のメタライズ層に配置された溶着金属が、封止用の高い方のメタライズ層に少量で行き渡るようになり、溶着金属の材料投入量が低減されるとともに、溶着金属を封止用のメタライズ層に行き渡させる工程を容易且つ短時間で行うことが可能となる。
【００１７】
さらに、請求項５および請求項６の発明によれば、請求項３および請求項４とは逆に、分割された複数のメタライズ層を第１収容部材ではなく第２収容部材に形成した場合であっても、請求項３および請求項４の発明と同様の効果を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。
【００１９】
≪実施形態に係る赤外線検知器の構成≫
図１は実施形態に係る封止前の赤外線検知器の斜視図であり、図２は実施形態に係る赤外線検知器の断面図であり、図３は図２中のａ部拡大図である。図１〜図３に示すように、赤外線検知器１は、赤外線検知素子２と、略円筒状のキャビティ３（内部空間）が形成され、そこに赤外線検知素子２を収容する角型のセラミック容器４（第１収容部材）と、セラミック容器４のキャビティ３を気密封止する円形平板状の赤外線透過窓材５（第２収容部材）とから構成されている。
【００２０】
赤外線透過窓材５は、ゲルマニウム、シリコン、サファイヤなどの赤外線透過性を有する材料から形成されている。赤外線検知素子２は、赤外線透過窓材５を透過した赤外線による温度変化を検出する。図示は省略するが、赤外線検知素子２は、セラミック容器４に形成された複数のボンティングパッドに複数のワイヤによって電気接続されている。入射した赤外線エネルギーが周囲に拡散しないように、セラミック容器４と赤外線透過窓材５とによって形成される内部空間（キャビティ３）は、真空状態に気密封止されている。
【００２１】
図２，図３に示すように、セラミック容器４と赤外線透過窓材５とは、環状に配置された溶着金属８によって気密接合されている。溶着金属８には一般に、融点が２５０℃以下の低融点金属であるＩｎ−Ｓｎ系合金やＳｎ−Ａｇ系合金が用いられる。溶着金属８が溶着されるセラミック容器４の平面状の接合部には、同心状に配置された２つの環状のメタライズ層、すなわち容器内側メタライズ層６ａ（分割第１メタライズ層）と容器外側メタライズ層６ｂ（分割第１メタライズ層）とが形成されている。一方、赤外線透過窓材５の接合部には、環状の窓側メタライズ層７（第２メタライズ層）が形成されている。
【００２２】
これらメタライズ層６ａ，６ｂ，７には、容器がセラミック製の場合は、焼結されたＭｏ、Ｍｎ、Ｔｉなどの導電性パターン上に溶着金属８と親和性が大きな材料、例えばＮｉ、Ａｇ、Ａｕなどのメッキが施され、また、容器がゲルマニウム、シリコン、サファイヤ、ガラス材などの場合は、例えば、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ａｇ、Ａｕなどの積層蒸着膜が用いられ、その厚さは数１０μｍ〜１００μｍに形成される。また、容器側メタライズ層６ａ，６ｂの幅は、０．２ｍｍ以上且つ１０ｍｍ以下に形成するのが望ましく、本実施形態では１．５ｍｍとされている。両容器内側メタライズ層６ａ，６ｂの間隙は、溶融した溶着金属８の流出を防止するために０．１ｍｍ以上とすることが望ましく、本実施形態では０．５ｍｍとされている。
【００２３】
窓側メタライズ層７は、容器内側メタライズ層６ａの内径と略同一の内径を有し、容器外側メタライズ層６ｂの内径よりも大きく容器外側メタライズ層６ｂの外径よりも小さな外径を有しており、容器側メタライズ層６ａ，６ｂと略同心状に配置されている。しがたって、平面視において窓側メタライズ層７は、容器内側メタライズ層６ａの略全面と重複し、容器外側メタライズ層６ｂの一部と全周に渡って重複した状態で溶着金属８に溶着されている。
【００２４】
溶着金属８は、容器側メタライズ層６ａ，６ｂ、および窓側メタライズ層７の全面に溶着しており、両メタライズ層６，７に挟まれた部分において、数１０〜数１００μｍの厚さを有しており、容器外側メタライズ層６ｂ上の窓側メタライズ層７と重複しない部分において、上方へ突出した突条を形成している。
【００２５】
≪実施形態に係る赤外線検知器の製造方法≫
次に図４を参照して実施形態に係る赤外線検知器１の製造手順について説明する。（ａ）は溶着金属予備配置工程における赤外線検知器１の断面拡大図を示し、（ｂ）は溶着金属移動工程における赤外線検知器１の断面拡大図を示し、（ｃ）は収容部材封止工程における赤外線検知器１の断面拡大図を示している。なお、図５〜図８においても（ａ），（ｂ），（ｃ）はそれぞれ図４と同じ工程を示す断面拡大図を示している。
【００２６】
まず、セラミック容器４の赤外線透過窓材５が接合される接合部に、環状且つ同心状に分割された２つの容器側メタライズ層６ａ，６ｂを形成する（分割第１メタライズ層形成工程）。機能については後述するが、容器外側メタライズ層６ｂは溶着金属８を所定範囲内に留める目的に利用され、容器内側メタライズ層６ａは溶着金属８によってセラミック容器４と赤外線透過窓材５とを封止する目的に利用される。また、前記工程に平行して赤外線透過窓材５のセラミック容器４が接合される接合部に、環状の窓側メタライズ層７を形成する（第２メタライズ層形成工程）。
【００２７】
次に（ａ）に示すように、溶融した溶着金属８を容器外側メタライズ層６ｂに付着させ、容器外側メタライズ層６ｂに沿って環状に配置する（溶着金属予備配置工程）。溶着金属８はセラミックとの親和性が低いため、容器外側メタライズ層６ｂ上に留まり、上方に盛り上がった突状となる。つまり、容器外側メタライズ層６ｂは溶着金属８留めの機能を果たす。なお、本実施形態ではセラミック容器４に予め赤外線検知素子２が収容されている状態から製造工程が開始されているが、赤外線検知素子２の設置およびワイヤボンティングによる電気接続は、分割第１メタライズ層形成工程や溶着金属予備配置工程の後に行われてもよい。
【００２８】
次に、セラミック容器４と赤外線透過窓材５とを真空チャンバ（図示せず）の所定位置にセットし、ベイキング処理を行って真空チャンバ内を真空雰囲気にする。赤外線透過窓材５をジグでセンタリングするとともにマニピュレータで移動し、真空雰囲気でセラミック容器４に荷重をかけながら加熱押圧する。
【００２９】
すると（ｂ）に示すように、溶着金属８は溶融し、押圧された部分表面の酸化膜が破れて純粋な新生界面が現れる。この際、ドロスは流動性に欠けるためその場に留まっており、純粋な溶着金属８のみが流動する。溶融した溶着金属８は、親和性の高い窓側メタライズ層７を伝うように図面右側の容器内側へ移動し、容器内側メタライズ層６ａに到達する（溶着金属移動工程）。つまり、窓側メタライズ層７は溶着金属８を誘導する機能、或いは、両容器側メタライズ層６ａ，６ｂを溶着金属８で連結する機能を果たす。
【００３０】
（ｃ）に示すように、容器内側メタライズ層６ａおよび窓側メタライズ層７の全面に溶着金属８が行き渡った状態とし、真空雰囲気で溶着金属８を冷却することにより、セラミック容器４と赤外線透過窓材５とを気密接合する（収容部材封止工程）。上記工程により、セラミック容器４と赤外線透過窓材５とによって真空封止されたキャビティ３に赤外線検知素子２を収容した赤外線検知器１が製造される。
【００３１】
≪実施形態による作用効果≫
このように、セラミック容器４に形成した容器側メタライズ層６を同心状に分割し、容器外側メタライズ層６ｂを溶着金属８留め用として利用し、容器内側メタライズ層６ａを溶着金属８による封止用として利用することにより、溶着金属予備配置工程を真空雰囲気で行う必要がなくなる。配置した溶着金属の表面に酸化膜が形成されても、酸化膜および余盛り部分の切削工程、切削面のスクラブ工程を行う必要もない。また、真空雰囲気で溶着金属移動工程を行うことにより、封止用の容器内側メタライズ層６ａとその上方部分の窓側メタライズ層７とが、不純物を含まない純粋な溶着金属８によって溶着され、当該封止部の気密性が確保される。
【００３２】
また、酸化膜および余盛りの溶着金属８の切削工程が不要であることから、溶着金属予備配置工程を真空チャンバ内での脱ガスベイキング処理と併用することもでき、製造工程がさらに削減される。さらに、封止部の気密信頼性向上による歩留まりの向上および製造工程の簡略化によって製造コストが大幅に低減される。
【００３３】
≪第１変形実施形態≫
次に図５を参照して第１変形実施形態に係る赤外線検知器２１の構成および製造手順について説明する。なお説明にあたっては、上記実施形態と重複する部分についての説明は省略し、上記実施形態を異なる構成について説明する。また、符号については、上記実施形態のものと機能および構成が同一の要素には同一の符号を使用する。以下の変形実施形態についても同様とする。
【００３４】
本変形実施形態では、上述した実施形態と異なり、２つの分割第１メタライズ層（容器内側メタライズ層２６ａ，容器外側メタライズ層２６ｂ）のうち内側の第１分割メタライズ層（容器内側メタライズ層２６ａ）に、溶融した溶着金属が予備配置される。窓側メタライズ層２７（第２メタライズ層）は、上述した機能を果たすべく、容器内側メタライズ層２６ａの内径よりも大きく容器内側メタライズ層２６ａの外径よりも小さな内径を有し、容器外側メタライズ層２６ｂの外径と略同一の外径を有している。したがって、平面視において窓側メタライズ層２７は、容器内側メタライズ層２６ａの一部と全周に渡って重複し、容器外側メタライズ層２６ｂの略全面と重複した状態で溶着金属８に溶着される。容器内側メタライズ層２６ａは溶着金属８留め用として、容器外側メタライズ層２６ｂは溶着金属８による封止用として利用される。
【００３５】
製造工程については、溶着金属予備配置工程において（ａ）に示すように、溶融した溶着金属８を、容器内側メタライズ層２６ａに付着させ、予備配置する。溶着金属移動工程では、（ｂ）に示すように、真空雰囲気でセラミック容器４に荷重をかけながら加熱押圧すると、溶融した溶着金属８が窓側メタライズ層２７に誘導されて図面左側の容器外側へ移動し、容器外側メタライズ層２６ｂに到達する。
【００３６】
≪第２変形実施形態≫
図６を参照して第２変形実施形態に係る赤外線検知器４１の構成および製造手順について説明する。本変形実施形態では、上記実施形態および上記第１変形実施形態と異なり、赤外線透過窓材５（第２収容部材）が下側に、セラミック容器４（第１収容部材）が上側に配置されて製造工程が行われる。赤外線透過窓材５の溶着金属８が溶着される接合部には、同心状に配置された２つの環状のメタライズ層、すなわち、窓内側メタライズ層４７ａ（分割第２メタライズ層）と窓外側メタライズ層４７ｂ（分割第２メタライズ層）とが形成されている。一方、セラミック容器４の接合部には、環状の容器側メタライズ層４６（第１メタライズ層）が形成されている。平面視において容器側メタライズ層４６は、窓内側メタライズ層４７ａの略全面と重複し、窓外側メタライズ層４７ｂの一部と全周に渡って重複した状態で溶着金属８に溶着される。窓内側メタライズ層４７ａは溶着金属８留め用として、窓外側メタライズ層４７ｂは溶着金属８による封止用として利用される。
【００３７】
製造工程としては、まず、赤外線透過窓材５のセラミック容器４が接合される接合部に、環状且つ同心状に分割された２つの窓側メタライズ層４７ａ，４７ｂを形成する（分割第２メタライズ層形成工程）。これに平行してセラミック容器４の赤外線透過窓材５が接合される接合部に、環状の容器側メタライズ層４６を形成する（第１メタライズ層形成工程）。溶着金属予備配置工程において、（ａ）に示すように、溶融した溶着金属８を窓外側メタライズ層４７ｂに付着させ、予備配置する。赤外線透過窓材５がセラミック容器４の下になるように、真空チャンバ内の所定位置にこれらをセットし、セラミック容器４をジグでセンタリングするとともにマニピュレータで移動する。次に溶着金属移動工程において（ｂ）に示すように、真空雰囲気でセラミック容器４の上に荷重をかけながら加熱押圧すると、溶融した溶着金属８は容器側メタライズ層４６に誘導されて図面右側の赤外線透過窓材５の中心方向へ移動し、窓内側メタライズ層４７ａに到達する。
【００３８】
≪第３変形実施形態≫
図７を参照して第３変形実施形態に係る赤外線検知器６１の構成および製造手順について説明する。本変形実施形態では、上記各実施形態と異なり、セラミック容器６４（第１収容部材）に形成されたキャビティ３の開口周縁の上面に、一定高さの環状の凸条６９がセラミック容器６４と一体形成されている。凸条６９の外周面に対する段差は、０．１ｍｍ以上且つ５ｍｍ以下とするのが望ましく、本実施形態では０．５ｍｍである。凸条６９は、その周囲の容器上面と平行平面をなす上面と、当該上面に直角な両側面とから構成されている。凸条６９の上面には、容器内側メタライズ層６６ａ（分割第１メタライズ層）が形成されており、凸条６９の外周には、容器内側メタライズ層６６ａの外径と同一寸法の内径を有する容器外側メタライズ層６６ｂ（分割第１メタライズ層）が形成され、赤外線透過窓材５との接合部として使用される。一方、赤外線透過窓材５の接合部には、窓側メタライズ層６７（第２メタライズ層）が形成されている。窓側メタライズ層６７は、容器内側メタライズ層６６ａの内径と略同一の内径を有し、容器外側メタライズ層６６ｂの内径よりも大きく容器外側メタライズ層６６ｂの外径よりも小さな外径を有している。高さの低い方の容器外側メタライズ層６６ｂが溶着金属８留め用として利用され、高い方の容器内側メタライズ層６６ａが溶着金属８による封止用として利用される。
【００３９】
製造工程としては、まず、セラミック容器６４上面の高さの異なる平行平面をなす接合部に、環状且つ同心状に分割された２つの容器側メタライズ層６６ａ，６６ｂを形成する（分割第１メタライズ層形成工程）。これに平行して赤外線透過窓材５のセラミック容器６４が接合される接合部に、環状の窓側メタライズ層６７を形成する（第２メタライズ層形成工程）。溶着金属予備配置工程において、（ａ）に示すように、溶融した溶着金属８を、容器内側メタライズ層６６ａよりも高くなるように、容器外側メタライズ層６６ｂに付着させ、予備配置する。次に溶着金属移動工程において、（ｂ）に示すように、真空雰囲気で赤外線透過窓材５に荷重をかけながら加熱押圧することで、溶融した溶着金属８が窓側メタライズ層６７に誘導されて移動し、容器内側メタライズ層６６ａに到達する。
【００４０】
このように、容器内側メタライズ層６６ａと容器外側メタライズ層６６ｂとを高さの異なる平行平面上に形成することにより、留め用として利用された高さの低い方の容器外側メタライズ層６６ｂに配置された溶着金属８が、封止用として利用された高い方の容器内側メタライズ層６６ａに少量で行き渡るようになり、溶着金属８の材料投入量が低減される。また、溶着金属８は少量で容器内側メタライズ層６６ａに行き渡るようになるので、溶着金属移動工程を短時間で行うことが可能となる。
≪第４変形実施形態≫
【００４１】
図８を参照して第４変形実施形態に係る赤外線検知器８１の構成および製造手順について説明する。本変形実施形態では、上記変形第３実施形態と異なり、セラミック容器８４（第１収容部材）のキャビティ３の開口周縁の上面に、一定深さの環状の切欠き８９が形成されている。切欠き８９の外周面に対する段差は、０．１ｍｍ以上且つ５ｍｍ以下とするのが望ましく、本実施形態では０．５ｍｍである。切欠き８９は、その周囲の容器上面と平行平面をなす底面と、当該底面に直角な外側面とにより構成されている。切欠き８９の底面には、容器内側メタライズ層８６ａ（分割第１メタライズ層）が形成されており、切欠き８９の外周には、容器内側メタライズ層８６ａの外径と同一寸法の内径を有する容器外側メタライズ層８６ｂ（分割第１メタライズ層）が形成されている。一方、赤外線透過窓材５の接合部には、窓側メタライズ層８７（第２メタライズ層）が形成されている。容器内側メタライズ層８６ａが溶着金属８留め用として利用され、容器外側メタライズ層８６ｂが溶着金属８による封止用として利用される。
【００４２】
製造工程として上記第３実施形態と異なる主な点は、溶着金属予備配置工程において、（ａ）に示すように、溶融した溶着金属８を、容器外側メタライズ層８６ｂよりも高くなるように、容器内側メタライズ層８６ａに付着させ、予備配置することである。
【００４３】
以上で具体的実施形態についての説明を終えるが、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではない。例えば、上記各実施形態では第１収容部材として、角型の外形に円筒状のキャビティが形成されたセラミック容器を用いているが、円筒状の外形や角型のキャビティ、或いはこれらを組み合わせた形状の容器であってもよい。また、収容の用に供され且つ第２収容部材との組み合わせによって内部空間が形成されるものであれば、キャビティが形成されない平板状のものであってもよい。また、第１収容部材の材料としてセラミックが用いられているが、溶着金属と非親和性であれば、ガラスやステンレススチールなどの金属を用いてもよい。さらに、第２収容部材として平板状の単体の赤外線透過窓材を用いているが、赤外線透過窓材が取り付けられた複数部材から構成される赤外線透過窓アセンブリを用いてもよい。また、ペルチェ素子や、ゲッタ、輻射シールドなどを内蔵した赤外線検知器でも同様の効果が得られることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】実施形態に係る封止前の赤外線検知器の斜視図
【図２】実施形態に係る赤外線検知器の断面図
【図３】図２中のａ部拡大図
【図４】実施形態に係る赤外線検知器の製造工程を示す概略部分断面図
【図５】第１変形実施形態に係る赤外線検知器の別の製造工程を示す概略部分断面図
【図６】第２変形実施形態に係る赤外線検知器の製造工程を示す概略部分断面図
【図７】第３変形実施形態に係る赤外線検知器の製造工程を示す概略部分断面図
【図８】第４変形実施形態に係る赤外線検知器の製造工程を示す概略部分断面図
【図９】従来技術による赤外線検知器の製造工程を示す概略部分断面図
【符号の説明】
【００４５】
１，２１，４１，６１，８１ 赤外線検知器
２ 赤外線検知素子
３ キャビティ
４，６４，８４ セラミック容器（第１収容部材）
５ 赤外線透過窓材（第２収容部材）
６ａ，２６ａ，６６ａ，８６ａ 容器内側メタライズ層（分割第１メタライズ層）
６ｂ，２６ｂ，６６ｂ，８６ｂ 容器外側メタライズ層（分割第１メタライズ層）
４６ 容器側メタライズ層（第１メタライズ層）
７，２７，６７，８７ 窓側メタライズ層（第２メタライズ層）
４７ａ 窓内側メタライズ層（分割第２メタライズ層）
４７ｂ 窓外側メタライズ層（分割第２メタライズ層）
８ 溶着金属
【特許請求の範囲】
【請求項１】
赤外線検知素子を収容する第１収容部材と、
前記第１収容部材に対して環状の接合部をもって接合された赤外線透過性を有する第２収容部材とを備え、
前記第１収容部材側の接合部に環状の第１メタライズ層が形成されるとともに、前記第２収容部材側の接合部に環状の第２メタライズ層が形成され、当該第１メタライズ層と第２メタライズ層とが溶着金属によって気密接合されることにより、前記赤外線検知素子が真空封入された赤外線検知器であって、
前記第１メタライズ層と前記第２メタライズ層とのいずれか一方が同心状に分割されたことを特徴とする赤外線検知器。
【請求項２】
前記同心状に分割されたメタライズ層が、互いに高さの異なる平行平面上に形成されたことを特徴とする請求項１に記載の赤外線検知器。
【請求項３】
第１収容部材と赤外線透過性を有する第２収容部材とによって真空封止された内部空間に赤外線検知素子を収容した赤外線検知器の製造方法であって、
前記第１収容部材の前記第２収容部材が接合される接合部に、環状且つ同心状に分割された複数の分割第１メタライズ層を形成する分割第１メタライズ層形成工程と、
前記第２収容部材の前記第１収容部材が接合される接合部に、環状の第２メタライズ層を形成する第２メタライズ層形成工程と、
前記分割第１メタライズ層の一方に、溶融した溶着金属を配置する溶着金属予備配置工程と、
真空雰囲気で前記第１収容部材と前記第２収容部材とを加熱状態で押圧することで、前記分割第１メタライズ層の他方に前記溶着金属を移動させる溶着金属移動工程と、
真空雰囲気で前記溶着金属を冷却して前記第１収容部材と前記第２収容部材とを気密接合する収容部材封止工程と
を含むことを特徴とする赤外線検知器の製造方法。
【請求項４】
前記分割第１メタライズ層形成工程では、前記複数の分割第１メタライズ層は、互いに高さの異なる平行平面上に形成され、
前記溶着金属予備配置工程では、前記溶着金属は、高さの低い方の分割第１メタライズ層に配置されることを特徴とする請求項３に記載の赤外線検知器の製造方法。
【請求項５】
第１収容部材と赤外線透過性を有する第２収容部材とによって真空封止された内部空間に赤外線検知素子を収容した赤外線検知器の製造方法であって、
前記第１収容部材の前記第２収容部材が接合される接合部に、環状の第１メタライズ層を形成する第１メタライズ層形成工程と、
前記第２収容部材の前記第１収容部材が接合される接合部に、環状且つ同心状に分割された複数の分割第２メタライズ層を形成する分割第２メタライズ層形成工程と、
前記分割第２メタライズ層の一方に、溶融した溶着金属を配置する溶着金属予備配置工程と、
真空雰囲気で前記第１収容部材と前記第２収容部材とを加熱状態で押圧し、前記分割第２メタライズ層の他方に前記溶着金属を移動させる溶着金属移動工程と、
真空雰囲気で前記溶着金属を冷却して前記第１収容部材と前記第２収容部材とを気密接合する収容部材封止工程と
を含むことを特徴とする赤外線検知器の製造方法。
【請求項６】
前記分割第２メタライズ層形成工程では、前記複数の分割第２メタライズ層は、互いに高さの異なる平行平面上に形成され、
前記溶着金属予備配置工程では、前記溶着金属は、高さの低い方の分割第２メタライズ層に配置されることを特徴とする請求項５に記載の赤外線検知器の製造方法。
【請求項１】
赤外線検知素子を収容する第１収容部材と、
前記第１収容部材に対して環状の接合部をもって接合された赤外線透過性を有する第２収容部材とを備え、
前記第１収容部材側の接合部に環状の第１メタライズ層が形成されるとともに、前記第２収容部材側の接合部に環状の第２メタライズ層が形成され、当該第１メタライズ層と第２メタライズ層とが溶着金属によって気密接合されることにより、前記赤外線検知素子が真空封入された赤外線検知器であって、
前記第１メタライズ層と前記第２メタライズ層とのいずれか一方が同心状に分割されたことを特徴とする赤外線検知器。
【請求項２】
前記同心状に分割されたメタライズ層が、互いに高さの異なる平行平面上に形成されたことを特徴とする請求項１に記載の赤外線検知器。
【請求項３】
第１収容部材と赤外線透過性を有する第２収容部材とによって真空封止された内部空間に赤外線検知素子を収容した赤外線検知器の製造方法であって、
前記第１収容部材の前記第２収容部材が接合される接合部に、環状且つ同心状に分割された複数の分割第１メタライズ層を形成する分割第１メタライズ層形成工程と、
前記第２収容部材の前記第１収容部材が接合される接合部に、環状の第２メタライズ層を形成する第２メタライズ層形成工程と、
前記分割第１メタライズ層の一方に、溶融した溶着金属を配置する溶着金属予備配置工程と、
真空雰囲気で前記第１収容部材と前記第２収容部材とを加熱状態で押圧することで、前記分割第１メタライズ層の他方に前記溶着金属を移動させる溶着金属移動工程と、
真空雰囲気で前記溶着金属を冷却して前記第１収容部材と前記第２収容部材とを気密接合する収容部材封止工程と
を含むことを特徴とする赤外線検知器の製造方法。
【請求項４】
前記分割第１メタライズ層形成工程では、前記複数の分割第１メタライズ層は、互いに高さの異なる平行平面上に形成され、
前記溶着金属予備配置工程では、前記溶着金属は、高さの低い方の分割第１メタライズ層に配置されることを特徴とする請求項３に記載の赤外線検知器の製造方法。
【請求項５】
第１収容部材と赤外線透過性を有する第２収容部材とによって真空封止された内部空間に赤外線検知素子を収容した赤外線検知器の製造方法であって、
前記第１収容部材の前記第２収容部材が接合される接合部に、環状の第１メタライズ層を形成する第１メタライズ層形成工程と、
前記第２収容部材の前記第１収容部材が接合される接合部に、環状且つ同心状に分割された複数の分割第２メタライズ層を形成する分割第２メタライズ層形成工程と、
前記分割第２メタライズ層の一方に、溶融した溶着金属を配置する溶着金属予備配置工程と、
真空雰囲気で前記第１収容部材と前記第２収容部材とを加熱状態で押圧し、前記分割第２メタライズ層の他方に前記溶着金属を移動させる溶着金属移動工程と、
真空雰囲気で前記溶着金属を冷却して前記第１収容部材と前記第２収容部材とを気密接合する収容部材封止工程と
を含むことを特徴とする赤外線検知器の製造方法。
【請求項６】
前記分割第２メタライズ層形成工程では、前記複数の分割第２メタライズ層は、互いに高さの異なる平行平面上に形成され、
前記溶着金属予備配置工程では、前記溶着金属は、高さの低い方の分割第２メタライズ層に配置されることを特徴とする請求項５に記載の赤外線検知器の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２００８−１８０６２９（Ｐ２００８−１８０６２９Ａ）
【公開日】平成２０年８月７日（２００８．８．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１４８８６（Ｐ２００７−１４８８６）
【出願日】平成１９年１月２５日（２００７．１．２５）
【出願人】（５９２１６３７３４）昭和オプトロニクス株式会社 (14)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年８月７日（２００８．８．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１月２５日（２００７．１．２５）
【出願人】（５９２１６３７３４）昭和オプトロニクス株式会社 (14)
【Ｆターム（参考）】
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