紅外傳感器的制造方法
【專利摘要】一種紅外傳感器包括：紅外檢測(cè)裝置；透鏡，設(shè)置在紅外檢測(cè)裝置的前方；光圈，所述光圈設(shè)置在所述透鏡的紅外線入射表面?zhèn)?，包括限定了透鏡中的紅外透射區(qū)域的開口；以及間隙層，所述間隙層插入到光圈和透鏡之間，并且具有比開口寬的范圍。
【專利說明】紅外傳感器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種紅外傳感器。
【背景技術(shù)】
[0002]通常，已知的紅外傳感器包括紅外檢測(cè)裝置、容納所述紅外檢測(cè)裝置的封裝和閉合了紅外檢測(cè)裝置的前方的封裝的窗孔的半導(dǎo)體透鏡(例如，JP特開2011-220939(專利文獻(xiàn)I)，2007-292721 (專利文獻(xiàn)2)和2010-237117 (專利文獻(xiàn)3))。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]技術(shù)問題
[0004]在紅外傳感器中，由于在檢測(cè)到從軸外物點(diǎn)發(fā)射的紅外(軸外)光的情況下出現(xiàn)軸外偏差，存在與檢測(cè)精度的退化有關(guān)的問題。
[0005]考慮到上述情況實(shí)現(xiàn)了本發(fā)明，本發(fā)明的目的是提供一種能夠抑制出現(xiàn)透鏡的軸外偏差的紅外傳感器。
[0006]問題的解決方案
[0007]本發(fā)明的紅外傳感器包括紅外檢測(cè)裝置、透鏡、光圈和間隙層。透鏡設(shè)置在紅外檢測(cè)裝置的前方。光圈設(shè)置在透鏡的紅外線入射表面?zhèn)?，并且包括限定了透鏡中紅外透射區(qū)域的開口。間隙層插入到光圈和透鏡之間，并且具有比開口寬的范圍。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0008]圖1是實(shí)施例1中的紅外傳感器的示意性截面圖；
[0009]圖2A是說明了在實(shí)施例1中的紅外傳感器上入射的紅外線的傳播路徑的視圖，以及圖2B是說明了在比較示例中的紅外傳感器上入射的紅外線的傳播路徑的視圖；
[0010]圖3是說明了實(shí)施例1中的紅外傳感器的光圈的另一種結(jié)構(gòu)示例的視圖；
[0011]圖4是實(shí)施例2中的紅外傳感器的示意性截面圖；
[0012]圖5是實(shí)施例3中的紅外傳感器的示意性截面圖；
[0013]圖6是實(shí)施例4中的紅外傳感器的示意性截面圖；
[0014]圖7是實(shí)施例5中的紅外傳感器的示意性截面圖；以及
[0015]圖8是實(shí)施例6中的紅外傳感器的示意性截面圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016](實(shí)施例1)
[0017]下文中，將參考圖1解釋本實(shí)施例的紅外傳感器。
[0018]紅外傳感器包括紅外檢測(cè)裝置1、容納所述紅外檢測(cè)裝置I的封裝3和設(shè)置在紅外檢測(cè)裝置I前方以便閉合封裝3的窗孔3a的透鏡。也就是說，在紅外傳感器中，封裝3包括紅外檢測(cè)裝置I前方的窗孔3a，透鏡4設(shè)置為閉合窗孔3a。紅外傳感器還包括:光圈(光圈光闌)5，設(shè)置在透鏡4的紅外線入射表面4a側(cè)，包括限定了透鏡4中的紅外線透射區(qū)域的開口 5a ;以及間隔物6，所述間隔物插入到光圈5和透鏡4之間。
[0019]封裝3包括:封裝本體31，其上安裝了紅外檢測(cè)裝置I ;以及封裝蓋32，接合至封裝本體31。封裝3的封裝蓋32形成有上述窗孔3a。透鏡4通過接合部35接合至封裝蓋32。在紅外傳感器中，透鏡4的整個(gè)外圍接合至封裝蓋32的圍繞窗孔3a的所有部分。在紅外傳感器中，將由封裝3和透鏡4包圍的內(nèi)部空間(氣密空間)保持在干燥氮?dú)夥諊拢遣幌抻诖?。例如，可以保持在真空氛圍下。在將紅外傳感器中的封裝3的內(nèi)部空間保持在真空氛圍下的情況下，優(yōu)選地將用于吸收封裝3內(nèi)的殘余氣體等的吸氣劑設(shè)置在封裝蓋32的內(nèi)部。優(yōu)選地，吸氣劑的材料是例如非蒸發(fā)吸氣劑，其活化溫度是約300至350°C。例如，可以采用諸如鋯合金、鈦合金等之類的非蒸發(fā)吸氣劑。
[0020]紅外傳感器包括IC裝置2，配置為執(zhí)行來自紅外檢測(cè)裝置I的輸出信號(hào)的信號(hào)處理，IC裝置2也容納在封裝3中。在紅外傳感器中，將紅外檢測(cè)裝置I和IC裝置2沿橫向方向并排設(shè)置在封裝3內(nèi)。也就是說，紅外傳感器中的紅外檢測(cè)裝置I和IC裝置2沿橫向方向并排設(shè)置在封裝本體31的第一表面?zhèn)?圖1中的上表面?zhèn)?。然而，封裝3不局限于將IC裝置2和紅外檢測(cè)裝置I沿橫向方向并排容納的結(jié)構(gòu)。例如，可以將IC裝置2和紅外檢測(cè)裝置I沿垂直方向并排容納在封裝中。
[0021]在封裝本體31中，電連接紅外檢測(cè)裝置1、IC裝置2等的配線圖案(未示出)形成在由絕緣材料形成的襯底31a上。紅外檢測(cè)裝置I和IC裝置2的相應(yīng)焊盤通過布線(未示出)與配線圖案相連。不必要求IC裝置2面朝上安裝。例如，可以面朝下安裝IC裝置
2。在這種情況下，IC裝置2的焊盤可以利用隆起焊盤與配線圖案相連。同樣在紅外檢測(cè)裝置I中，通過提供用于紅外檢測(cè)裝置I的通孔配線，通孔配線可以通過隆起焊盤等與配線圖案相連。封裝本體31形成有電磁屏蔽層31b，從而用作電磁屏蔽。另一方面，封裝蓋32與封裝本體31的電磁屏蔽層31b電連接。透鏡4由硅制成。因此在紅外傳感器中，封裝本體31的電磁屏蔽層31b、封裝蓋32和透鏡4可以具有相同的電勢(shì)。因此，紅外傳感器具有將包括紅外檢測(cè)裝置1、IC裝置2、配線圖案等的傳感器電路(未示出)與外部電磁噪聲相屏蔽的功能。
[0022]在實(shí)施例的紅外傳感器中，采用陶瓷作為封裝本體31的襯底31a的絕緣材料。根據(jù)紅外傳感器，與其中采用諸如環(huán)氧樹脂之類的有機(jī)材料作為絕緣材料的情況相比較，可以改進(jìn)封裝本體31的濕氣抵抗力和熱阻。在紅外傳感器中，如果采用氧化鋁作為絕緣材料的陶瓷，與氮化鋁、碳化硅等相比較，可以減小紅外傳感器中絕緣材料的熱導(dǎo)率。因此，在紅外傳感器中，可以抑制由來自IC裝置2和封裝3外部的熱引起的紅外檢測(cè)裝置I的靈敏度的減小。
[0023]在封裝本體31中，由襯底31a外圍的第二表面(圖1中的下表面)形成與傳感器電路電連接的外部連接電極31。
[0024]紅外檢測(cè)裝置I通過由第一管芯結(jié)合劑(例如，硅樹脂)形成的接合部15接合至封裝本體31。IC裝置2通過由第二管芯結(jié)合劑(例如，硅樹脂)形成的接合部25安裝到封裝本體31上。每一種管芯結(jié)合劑的示例包括諸如低熔點(diǎn)玻璃、環(huán)氧樹脂和硅樹脂之類的絕緣粘合劑以及諸如焊料(無鉛焊料、金錫焊料等)和銀膏之類的導(dǎo)電粘合劑。備選地，紅外檢測(cè)裝置I和IC裝置2可以通過例如室溫結(jié)合或者利用金錫共晶體或金錫共晶體的共晶結(jié)合接合至封裝本體31，而無需管芯結(jié)合劑。
[0025]在封裝本體31中，與紅外檢測(cè)裝置I和IC裝置2的接地焊盤(未示出)相連的配線圖案的區(qū)域與電磁屏蔽層31b電連接。因此在紅外傳感器中，可以減小外部電磁噪聲對(duì)于由紅外檢測(cè)裝置1、IC裝置2等組成的傳感器電路的影響，可以減小由外部電磁噪聲引起的S/N比的減小。
[0026]封裝32是例如金屬蓋，所述金屬蓋的形狀像在封裝本體31側(cè)的面上具有開口。封裝蓋32接合至封裝本體31，使得閉合該封裝蓋的面并且用封裝本體31密封。封裝本體31的第一表面的整個(gè)外圍形成有金屬圖案31d，形狀如同沿封裝本體31中襯底31a的外圍的框架。封裝蓋32和封裝本體31的金屬圖案31d通過縫焊(電阻焊接工藝)的金屬結(jié)相接合，從而增強(qiáng)了氣密度和電磁屏蔽效果。封裝蓋32由科瓦鐵鎳鈷合金制成，并且涂鍍有鎳。封裝本體31的金屬圖案31d由科瓦鐵鎳鈷合金制成，涂鍍有鎳并且還涂鍍有金。
[0027]封裝蓋32和封裝本體31的金屬圖案31d的接合可以是其他焊接(例如，點(diǎn)焊)或通過導(dǎo)電樹脂接合，而不限于縫焊。如果采用向氧性導(dǎo)電粘合劑作為導(dǎo)電樹脂，可以抑制外部濕氣和氣體(例如，濕氣、氧氣等)侵入到封裝3中，這是因?yàn)闃渲?粘合劑)中分散的導(dǎo)電粒子的含有量較低，并且當(dāng)接合它們時(shí)通過加熱和加壓使封裝蓋32和封裝本體31的結(jié)的厚度變薄。可以采用包含干燥劑的混合物作為導(dǎo)電樹脂。例如，可以采用氧化鋇、氧化鈣等作為干燥劑。
[0028]封裝本體31和封裝蓋32各自的外圍形狀類似矩形，但是不局限于矩形。例如，其形狀可以類似圓形。封裝蓋32包括從封裝本體31的端部邊緣的整個(gè)外圍向外凸出的邊沿32b，并且將邊沿32b的整個(gè)外圍接合至封裝本體31。
[0029]封裝本體31可以由印刷配線板形成，將電磁屏蔽片嵌入到該印刷配線板中。在這種情況下，優(yōu)選地，由印刷配線板形成的封裝本體31的外圍和封裝蓋32利用由包含干燥劑的導(dǎo)電樹脂、具有電導(dǎo)率的B級(jí)環(huán)氧樹脂等形成的接合部進(jìn)行接合和密封。例如，可以采用氧化鋇、氧化鈣等作為干燥劑。
[0030]封裝3中的封裝本體31和封裝蓋32各自的形狀不局限于上述示例。作為封裝3的示例，封裝本體31的形狀可以類似在第一表面具有開口的箱(該示例中是矩形箱)，而具有窗孔3a的封裝蓋32的形狀可以類似接合至封裝本體31的平板狀，使得閉合和密封封裝本體31的第一表面。例如，封裝3可以是在專利文獻(xiàn)2中公開的罐型封裝，但是罐型封裝的結(jié)構(gòu)不局限于專利文獻(xiàn)2的結(jié)構(gòu)。例如，在封裝3是專利文獻(xiàn)2中公開的罐型封裝的情況下，專利文獻(xiàn)2中描述的桿狀物、蓋和光透射窗分別與封裝本體31、封裝蓋32和窗孔相對(duì)應(yīng)。
[0031]可以采用通過微機(jī)械加工技術(shù)形成的紅外傳感器芯片作為紅外檢測(cè)裝置I。例如，紅外傳感器芯片可以包括由半導(dǎo)體襯底形成的支撐襯底Ia和在支撐襯底的第一表面上排列成陣列(例如，二維陣列)的像素Ib (參見圖2A)，其中每一個(gè)像素包括熱紅外檢測(cè)器和用作像素選擇的開關(guān)裝置的MOS晶體管。例如，可以采用在JP特開N0.2010-237117中公開的紅外陣列傳感器作為紅外傳感器芯片。在這種紅外陣列傳感器中，熱紅外檢測(cè)器的溫度感測(cè)元件由熱電堆形成，并且具有熱結(jié)和冷結(jié)。在本實(shí)施例的紅外傳感器中，優(yōu)選地，封裝3中設(shè)置有覆蓋部件8，用于響應(yīng)于IC裝置2的熱產(chǎn)生來均衡每一個(gè)像素Ib的熱結(jié)和冷結(jié)的溫度改變值。覆蓋部件8包括在紅外檢測(cè)裝置I前方的開口窗8a，開口窗允許紅外線朝著紅外檢測(cè)裝置I通過其中。紅外檢測(cè)裝置I的外圍形狀類似矩形，并且開口窗8a是形狀類似矩形的開口。將開口窗8a的開口定形為與紅外檢測(cè)裝置I的外圍類似的外形，但是也不必一定是類似的外形。
[0032]覆蓋部件8的材料是科瓦鐵鎳鈷合金，但是不局限于此。例如，可以采用不銹鋼、銅、招等。
[0033]覆蓋部件8通過接合部9接合至封裝本體31。接合部9的材料的示例包括導(dǎo)電膏(例如，銀膏等)、環(huán)氧樹脂等。
[0034]在實(shí)施例的紅外傳感器中，覆蓋部件8設(shè)置在封裝3中并且因此可以對(duì)熱進(jìn)行均衡以朝著像素IB傳播，這是因?yàn)橛蒊C裝置2的熱產(chǎn)生引起的熱要通過穿過封裝本體31的路徑和穿過覆蓋構(gòu)件8的路徑，朝著作為紅外檢測(cè)裝置I的紅外傳感器芯片的像素IB傳播。因此，紅外檢測(cè)裝置可以抑制在紅外傳感器芯片表面中由IC裝置2的熱產(chǎn)生引起的偏移電壓的離差，并且抑制S/N比的離差。因此在紅外傳感器中，可以減小最靠近IC裝置2的紅外傳感器芯片的每一個(gè)像素Ib (圖2A左側(cè)末端的像素Ib)中溫度感測(cè)元件的偏移電壓和最遠(yuǎn)離IC裝置2的每一個(gè)像素Ib (圖2A中的右側(cè)末端上的像素Ib)中溫度感測(cè)元件的偏移電壓之間的差異。
[0035]因?yàn)楦采w部件8設(shè)置在封裝3中，紅外傳感器可以防止由IC裝置2的熱產(chǎn)生引起的來自IC裝置2的紅外輻射，并且防止來自封裝蓋32的紅外輻射直接到達(dá)紅外檢測(cè)裝置
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[0036]作為紅外檢測(cè)裝置I的紅外傳感器芯片不局限于上述文獻(xiàn)中公開的結(jié)構(gòu)。其可以具有這樣的結(jié)構(gòu):將熱紅外檢測(cè)器在支撐襯底Ia的第一表面?zhèn)扰帕谐申嚵小Ｃ恳粋€(gè)熱紅外檢測(cè)器的溫度感測(cè)元件由熱電堆構(gòu)成，但是不局限于熱電堆。其可以由例如電阻輻射熱測(cè)量計(jì)、熱電薄膜等構(gòu)成。在作為紅外檢測(cè)裝置I的紅外傳感器芯片的每一個(gè)溫度感測(cè)元件由熱電堆構(gòu)成的情況下，優(yōu)選地，紅外傳感器可以配置為使得將用于測(cè)量絕對(duì)溫度的熱敏電阻也容納在封裝3中。
[0037]在作為紅外檢測(cè)裝置I的紅外傳感器芯片中，針對(duì)每一個(gè)像素Ib設(shè)置MOS晶體管，但是也可以不這樣設(shè)置。此外，紅外檢測(cè)裝置I可以包括至少一個(gè)溫度感測(cè)元件，不必是包括排列成陣列的像素Ib在內(nèi)的紅外傳感器芯片。紅外檢測(cè)裝置I可以是熱電襯底形成的熱電元件。在這種情況下，在諸如印刷配線板等之類的電路板上二次安裝紅外傳感器時(shí)，考慮到使用無鉛焊料(例如，SnCuAg焊料等)作為接合材料，優(yōu)選地，采用鉭酸鋰(LiTaO3)或鈮酸鋰(LiNbO3),其每一個(gè)的居里溫度比作為熱電元件材料的鋯鈦酸鉛(Pb (Zr，Ti)O3:PZT)更高。熱電元件的示例包括:四重型元件，其中四個(gè)元件(光接收元件)按照兩兩排列或線性陣列的方式形成在單獨(dú)的熱電襯底上；雙重型元件，其中兩個(gè)元件按照線性陣列方式形成于襯底上，等等。因此，可以減小由外部的熱引起的熱電元件的輸出波動(dòng)。熱電元件不局限于四重型元件和雙重型元件。例如，可以采用單一型元件。
[0038]IC裝置2是ASIC(專用IC)并且包括硅襯底。IC裝置2不局限于ASIC?？梢圆捎冒ㄌ囟尚盘?hào)處理電路的1C。還可以采用裸芯片作為IC裝置2。因此，在實(shí)施例的紅外傳感器中，與通過封裝裸芯片形成的IC裝置2相比，可以將封裝3微型化。
[0039]優(yōu)選地，響應(yīng)于紅外檢測(cè)裝置I的種類來適當(dāng)?shù)卦O(shè)計(jì)IC裝置2的電路。例如，在紅外檢測(cè)裝置I是上述紅外傳感器芯片的情況下，電路可以配置為包括:控制電路，配置為控制紅外檢測(cè)裝置I;放大器電路，對(duì)紅外檢測(cè)裝置I的輸出電壓進(jìn)行放大；以及多路復(fù)用器，配置為向放大器電路交替地提供與紅外檢測(cè)裝置I的輸出焊盤電連接的輸入焊盤的輸出電壓。根據(jù)該電路，可以獲得紅外圖像。在該示例中，IC裝置2包括演算電路，配置為基于放大器電路的輸出(響應(yīng)于像素Ib的熱結(jié)和冷結(jié)之間的溫度差的輸出)和熱敏電阻的輸出(響應(yīng)于絕對(duì)溫度的輸出，看作是響應(yīng)于像素Ib的冷結(jié)的溫度的輸出)來獲得溫度。在裝置中，可以在外部顯示器上顯示紅外圖像。在紅外傳感器用作人體傳感器并且包括上述熱電元件作為紅外檢測(cè)裝置I的情況下，IC裝置2的電路可以配置為包括:電流/電壓轉(zhuǎn)換電路，配置為將作為紅外檢測(cè)裝置I的輸出信號(hào)的熱電電流轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)；電壓放大電路(帶通放大器)，配置為對(duì)來自電流/電壓轉(zhuǎn)換電路的電壓信號(hào)中具有特定頻率的電壓信號(hào)進(jìn)行放大；檢測(cè)電路，配置為將來自電壓放大電路的電壓信號(hào)與特定閾值進(jìn)行比較，以當(dāng)電壓信號(hào)超過所述閾值時(shí)輸出檢測(cè)信號(hào)；以及輸出電路，配置為輸出檢測(cè)電路的檢測(cè)信號(hào)作為人體檢測(cè)信號(hào)。
[0040]該實(shí)施例的紅外傳感器中假設(shè)紅外線包含從人體輻射的10 μ m左右波長(zhǎng)范圍(8μπι至13μπι)的紅外線，作為紅外檢測(cè)裝置I的檢測(cè)目標(biāo)。因此，采用硅作為透鏡4的材料。然而，透鏡4的材料不局限于硅。例如，可以采用鍺、硫化鋅、砷化鎵等。優(yōu)選地采用硅，因?yàn)榕c硫化鋅、砷化鎵等相比，硅提供了較低的環(huán)境負(fù)荷，與鍺相比較，硅提供了成本減小，以及與硫化鋅相比較硅提供了較低的波長(zhǎng)分散。作為檢測(cè)目標(biāo)的紅外線的波長(zhǎng)范圍或波長(zhǎng)不局限于上述波長(zhǎng)范圍?？梢愿鶕?jù)紅外傳感器的實(shí)際用途(例如，人體檢測(cè)用途、氣體檢測(cè)或火焰檢測(cè)用途等)來適當(dāng)?shù)卦O(shè)置波長(zhǎng)。
[0041]優(yōu)選地，光學(xué)濾波器膜可以設(shè)置在針對(duì)透鏡4的紅外線4a的入射表面?zhèn)群歪槍?duì)透鏡4的紅外線4b的出射表面?zhèn)鹊闹辽僦簧稀?yōu)選地，基于作為紅外檢測(cè)裝置I的檢測(cè)目標(biāo)的紅外線的波長(zhǎng)范圍或波長(zhǎng)來設(shè)置光學(xué)濾波器膜的光學(xué)性質(zhì)(濾波器性質(zhì))。
[0042]在該實(shí)施例的紅外傳感器中，假設(shè)作為檢測(cè)目標(biāo)的紅外線的波長(zhǎng)范圍是8 μ m至13 μ m,并且在光學(xué)上設(shè)計(jì)光學(xué)濾波器膜的光學(xué)性質(zhì)，使得具有5 μ m至15 μ m的波長(zhǎng)范圍的紅外線通過。然而，優(yōu)選的是根據(jù)紅外傳感器的實(shí)際用途，響應(yīng)于作為檢測(cè)目標(biāo)的紅外線的波長(zhǎng)范圍或波長(zhǎng)來適當(dāng)?shù)貓?zhí)行光學(xué)設(shè)計(jì)。
[0043]例如，可以交替地堆疊折射率彼此不同的薄膜來形成光學(xué)濾波器膜。每一種薄膜的材料的示例包括鍺、硫化鋅、硫化硒、氧化鋁、氧化硅、氮化硅、氟化鎂等。
[0044]在紅外傳感器中，透鏡4適當(dāng)?shù)嘏渲糜泄鈱W(xué)濾波器膜，從而能夠去除除特定波長(zhǎng)區(qū)域之外的不必要范圍中的可見光和紅外光，并且能夠抑制由陽(yáng)光等引起的噪聲發(fā)生。因此，可以提聞靈敏度。
[0045]在針對(duì)透鏡4的紅外線4a的入射表面?zhèn)群歪槍?duì)透鏡4的紅外線4b的出射表面?zhèn)雀髯栽O(shè)置光學(xué)濾波器膜的情況下，兩個(gè)光學(xué)濾波器膜的光學(xué)性質(zhì)可以彼此相同或者彼此不同。例如，透鏡4可以在光學(xué)上設(shè)計(jì)為使得針對(duì)紅外線4a的輸入表面?zhèn)壬系墓鈱W(xué)濾波器膜去除2 μ m至5 μ m的紅外線，并且針對(duì)紅外線4b的輸出表面?zhèn)壬系墓鈱W(xué)濾波器去除2 μ m或以下的紅外線。透鏡4可以配置為使得針對(duì)紅外線4a的入射表面?zhèn)群歪槍?duì)透鏡4的紅外線4b的出射表面?zhèn)戎慌渲糜泄鈱W(xué)濾波器膜，而另一側(cè)配置有用于防止紅外線反射的抗反射膜?？梢酝ㄟ^使用與光學(xué)濾波器膜類似的材料適當(dāng)?shù)卦O(shè)計(jì)抗反射膜以具有層疊結(jié)構(gòu)。
[0046]可以通過使用薄膜形成技術(shù)形成膜來形成上述光學(xué)濾波器膜或抗反射膜的光學(xué)膜，例如蒸發(fā)方法或者濺射方法，然后通過使用光刻技術(shù)和刻蝕技術(shù)來施加構(gòu)圖，或者通過激光束進(jìn)行構(gòu)圖，或者通過使用切割鋸進(jìn)行構(gòu)圖。當(dāng)通過使用諸如蒸發(fā)方法或?yàn)R射方法之類的薄膜形成技術(shù)來形成光學(xué)模時(shí)，可以通過設(shè)置適當(dāng)?shù)卣诒窝谀Ｖ辉谔囟▍^(qū)域上形成光學(xué)膜。因此，可以在形成光學(xué)膜之后省略針對(duì)光學(xué)膜的構(gòu)圖工藝。
[0047]例如，可以采用焊料等作為接合透鏡4和封裝蓋32的接合部35的材料。在采用焊料作為接合部35的材料的情況下，優(yōu)選地，在透鏡4與接合部35相對(duì)應(yīng)的區(qū)域中存在由與焊料具有良好浸潤(rùn)性的金屬材料制成的金屬化膜(金屬膜)。例如，接合部35可以由低熔點(diǎn)玻璃制成的第一區(qū)域和導(dǎo)電膏制成的第二區(qū)域形成。優(yōu)選地，可以采用無鉛低熔點(diǎn)玻璃作為上述低熔點(diǎn)玻璃。采用銀膏作為導(dǎo)電膏，但是不局限于此。導(dǎo)電膏由導(dǎo)電填充物和粘合劑構(gòu)成。導(dǎo)電填充物的示例包括銀、金、銅、鎳、招、碳、石墨等。粘合劑的示例包括環(huán)氧樹脂、聚氨酯、硅樹脂、丙烯涂料、聚酰亞胺等。在紅外傳感器的接合部35由第一區(qū)域和第二區(qū)域構(gòu)成的情況下，如果將低熔點(diǎn)玻璃用于第二區(qū)域內(nèi)部的第一區(qū)域的材料，可以減少封裝3內(nèi)來自接合部35的出氣，并且可以防止由出氣引起的性能退化和產(chǎn)量減小。
[0048]優(yōu)選地，采用類似平凹透鏡的非球面透鏡作為透鏡4。在實(shí)施例的紅外傳感器的結(jié)構(gòu)中，透鏡4的形狀類似平面的第一表面是紅外線4a的入射表面，而透鏡4的形狀類似凸起表面的第二表面是紅外線4b的出射表面。在實(shí)施例的紅外傳感器中，可以通過透鏡4和光圈5來設(shè)置紅外檢測(cè)裝置I的檢測(cè)區(qū)域。
[0049]優(yōu)選地，透鏡4由半導(dǎo)體透鏡(例如硅透鏡等)構(gòu)成。在半導(dǎo)體透鏡的制造示例中，制備半導(dǎo)體襯底(例如，硅襯底等)。然后，通過根據(jù)所需透鏡的形狀設(shè)計(jì)與半導(dǎo)體襯底的接觸圖案，在半導(dǎo)體襯底的第一表面?zhèn)壬闲纬申?yáng)極，以便形成歐姆接觸作為與半導(dǎo)體襯底的接觸。在電解液中將半導(dǎo)體襯底的第二表面?zhèn)汝?yáng)極化，電解液包含通過刻蝕來去除半導(dǎo)體襯底組成元素中的氧化物的溶液，從而形成將要去除的多孔區(qū)域。然后去除多孔區(qū)域，使得形成半導(dǎo)體透鏡。例如，在日本特開N0.3897055、3897056等中公開的半導(dǎo)體透鏡的生產(chǎn)方法可以應(yīng)用作為上述基于陽(yáng)極氧化技術(shù)的半導(dǎo)體透鏡生產(chǎn)方法。在由上述半導(dǎo)體透鏡構(gòu)成的透鏡4中，優(yōu)選地，通過采用半導(dǎo)體晶片(例如，硅晶片)作為半導(dǎo)體襯底、然后通過切割等單獨(dú)地分離，形成了多個(gè)透鏡4。
[0050]在實(shí)施例的紅外傳感器中，采用由半導(dǎo)體透鏡構(gòu)成的非球面透鏡作為透鏡4，因此與通過在具有短焦距和大開口尺寸的透鏡4中的切割工作形成的球面透鏡相比，可以獲得較小的失真。因此，縮短了焦距，從而可以使封裝3變薄。在實(shí)施例的紅外傳感器中，透鏡4的形狀類似凸起表面的第二表面設(shè)置在封裝蓋32的窗孔3a的一側(cè)，并且可以將透鏡4的一部分容納在窗孔3a中。因此，可以使封裝3進(jìn)一步變薄。
[0051]優(yōu)選地，透鏡4是由透鏡部41和包圍透鏡部41的整個(gè)外圍的法蘭部42整體形成的半導(dǎo)體透鏡。因此，在紅外傳感器中，可以將插入到透鏡4和光圈5之間的間隔物6插入到透鏡4的法蘭部42和光圈5中開口 5a的外圍之間。因此，在紅外傳感器中，可以提高光圈5相對(duì)于透鏡4的第一表面的平行性，并且改進(jìn)光圈5和透鏡4之間的光軸對(duì)準(zhǔn)。紅外傳感器包括法蘭部42，法蘭部42具有恒定的厚度，并且法蘭部42沿厚度方向兩側(cè)的每一面形狀類似平面。因此，可以增強(qiáng)透鏡4和紅外檢測(cè)裝置I之間沿透鏡4的光軸方向的距離精度。
[0052]透鏡4可以包括沿法蘭部42的整個(gè)外圍形成、并且位于封裝蓋32圍繞窗孔3a的部分和窗孔3a內(nèi)部的水平差部。在這種情況下，優(yōu)選將透鏡4的水平差部通過接合部35接合至封裝蓋32圍繞窗孔3a的所有部分。因此，如果設(shè)置水平差部，可以增強(qiáng)透鏡4和紅外檢測(cè)裝置I之間的平行性以及透鏡4和紅外檢測(cè)裝置I之間沿透鏡4的光軸方向的距離精度。例如，可以通過在分離之前的硅晶片階段通過使用切割刀片等形成該水平差部，或者在切割工藝之前通過光刻技術(shù)或刻蝕技術(shù)形成該水平差部。
[0053]光圈5的外圍形狀類似與透鏡4的外圍相同的矩形。光圈5的開口 5a形狀類似圓形。光圈5的開口 5a具有設(shè)置為小于透鏡4的透鏡直徑的內(nèi)徑。優(yōu)選地，光圈5設(shè)置為使得光圈5的光軸與透鏡4的光軸一致。
[0054]光圈5的材料示例包括硅、玻璃等。在采用硅或玻璃作為光圈5的材料的情況下，光圈5可以包括金屬膜等作為遮光膜，用于遮擋光圈襯底的相對(duì)側(cè)的紅外線進(jìn)入透鏡4，其中光圈襯底由硅、玻璃等構(gòu)成。金屬膜的材料示例包括金、鉻、鎳、鈦等?？梢酝ㄟ^使用諸如蒸發(fā)方法或?yàn)R射方法之類的薄膜形成技術(shù)形成膜來形成金屬膜，然后通過使用光刻技術(shù)和刻蝕技術(shù)施加構(gòu)圖。當(dāng)通過使用諸如蒸發(fā)技術(shù)或?yàn)R射技術(shù)之類的薄膜形成技術(shù)形成金屬膜時(shí)，可以通過設(shè)置適當(dāng)?shù)恼诒窝谀Ｖ辉谔囟ǖ膮^(qū)域中形成金屬膜。因此，可以在形成金屬膜之后省略針對(duì)金屬膜的構(gòu)圖工藝。
[0055]在光圈5的形成工藝中，可以在由硅、玻璃等形成的晶片(下文中稱作第一晶片)上形成多個(gè)光圈5，然后通過切割等單獨(dú)地分離。在采用硅作為第一晶片的材料的情況下，可以通過諸如濕法刻蝕或干法刻蝕之類的刻蝕來形成光圈5的開口 5a，在濕法刻蝕中使用TMAH(四甲基氫氧化銨)溶液等堿性溶液，在干法刻蝕中使用感應(yīng)耦合等離子類型等的干法刻蝕設(shè)備。在光圈5的開口 5a的面積恒定而與到透鏡4的距離無關(guān)的情況下，通過使用具有(110)平面的主表面的硅晶片作為第一晶片，可以通過使用堿性溶液的濕法刻蝕來形成開口 5a。干法刻蝕設(shè)備不局限于感應(yīng)耦合等離子的類型。干法刻蝕設(shè)備可以是相對(duì)于第一晶片具有相當(dāng)高的刻蝕速率、并且開口 5a的開口形狀的控制非常簡(jiǎn)單的干法刻蝕設(shè)備。在采用玻璃作為第一晶片的材料的情況下，可以通過例如沖擊處理等形成光圈5的開Π 5a。
[0056]間隔物6的材料示例包括硅、玻璃等。
[0057]間隔物6形狀類似框架。在實(shí)施例中，間隔物6在平面視圖中的外圍形狀類似與透鏡4的外圍相同是矩形，并且在平面圖中間隔物內(nèi)周界的形狀類似圓形，該圓形的內(nèi)徑大于光圈5的開口 5a的內(nèi)徑。因此，實(shí)施例的紅外傳感器包括插入在光圈5和透鏡4之間并且在比光圈5的開口 5a寬的范圍內(nèi)形成的間隙層7。在實(shí)施例的紅外傳感器中，間隙層7由中空空間形成，該中空空間的形狀類似圓柱體，并且被光圈5、透鏡4和間隔物6包圍。
[0058]在間隔物6的形成過程中，優(yōu)選地可以在由硅或玻璃形成的晶片(下文中稱作第二晶片)上形成多個(gè)間隔物6，然后通過切割等分離為單獨(dú)的間隔物6。在采用硅作為第二晶片的材料的情況下，可以通過例如諸如濕法刻蝕或干法刻蝕之類的刻蝕來形成間隔物6的開口 6a，在濕法刻蝕中使用TMAH溶液等堿性溶液，干法刻蝕中使用感應(yīng)耦合等離子類型等的干法刻蝕設(shè)備。在間隔物6的開口 6a的面積恒定而與到透鏡4的距離無關(guān)的情況下，通過使用具有(110)平面的主表面的硅晶片作為第二晶片，可以通過使用堿性溶液的濕法刻蝕來形成開口 6a。干法刻蝕設(shè)備不局限于感應(yīng)耦合等離子的類型。干法刻蝕可以是相對(duì)于第二晶片具有相當(dāng)高的刻蝕速率、并且開口 6a的開口形狀的控制非常簡(jiǎn)單的干法刻蝕設(shè)備。在采用玻璃作為第二晶片的材料的情況下，可以通過例如沖擊處理等形成間隔物6的開口 6a。
[0059]優(yōu)選地，通過在晶片層面切割接合了第二晶片、半導(dǎo)體晶片和第一晶片的晶片層結(jié)構(gòu)以使每一個(gè)間隔物6在晶片層面與相應(yīng)的透鏡4和光圈5相接合，獲得每一個(gè)整體上包括間隔物6、透鏡4和光圈5的單獨(dú)光學(xué)部件。第二晶片形成為具有多個(gè)間隔物6。半導(dǎo)體晶片形成為具有多個(gè)透鏡4。第一晶片形成為具有多個(gè)光圈5。接合方法的示例包括:其中通過先在要彼此接合的每一個(gè)表面上形成金膜來執(zhí)行金-錫擴(kuò)散結(jié)合的方法，其中先分別在要彼此接合的兩個(gè)表面上分別形成金膜和錫膜來執(zhí)行金-錫結(jié)合的方法，以及表面激活結(jié)合方法。
[0060]在實(shí)施例的紅外傳感器中，優(yōu)選地如上所述整體形成透鏡4、間隔物6和光圈5。因此，可以增大透鏡4、間隔物6和光圈之間的相對(duì)位置精度。
[0061 ] 圖2A示出了紅外光(軸上光和軸外光)的傳播路徑，該紅外光是在實(shí)施例的紅外傳感器中紅外線4a的入射表面和透鏡4的光圈5之間沿透鏡4的光軸方向的距離Gl設(shè)置為0.25mm的情況下，針對(duì)透鏡4的紅外線4a的入射表面上入射的紅外線。圖2B示出了紅外光(軸上光和軸外光)的傳播路徑，該紅外光是在作為具有實(shí)施例的紅外傳感器的類似結(jié)構(gòu)的比較示例的紅外傳感器中，透鏡4的紅外線4a的入射表面上入射的紅外線，不同之處在于透鏡4的紅外線4a的入射表面不通過間隔物6來接觸光圈5。通過基于光線跟蹤方法的仿真獲得圖2A和圖2B各自的紅外線的傳播路徑。
[0062]圖2B中所示的比較示例在來自熱源(未示出)的紅外線的入射角度較大的情況下，具有入射到針對(duì)紅外線4a的入射表面的較大入射角度和較大軸外偏差。因此,相對(duì)于作為軸外物點(diǎn)的熱源的軸外光(軸外入射光)的解析度變低，從而引起在將像素Ib如上所述排列成陣列的情況下，遠(yuǎn)離紅外檢測(cè)裝置I的中心的像素處的S/N比減小。在實(shí)施例的紅外傳感器中，將間隔物6如圖2A所示設(shè)置在透鏡4和光圈5之間，從而能夠?qū)⒃卺槍?duì)透鏡4的紅外線4a的入射表面上入射的軸外光的紅外透射區(qū)域從透鏡4的中心偏移至外圍偵牝并且減小了針對(duì)透鏡4的紅外線4b的出射表面上的入射角度。因此，可以改進(jìn)軸外光的解析度。
[0063]在圖2A所示實(shí)施例的紅外傳感器中，已經(jīng)確認(rèn)與圖2B中所示的比較示例的紅外傳感器相比，其軸外偏差較小。
[0064]在實(shí)施例的紅外傳感器中，將間隔物6和光圈5的組合的厚度設(shè)置為0.25mm，但是該數(shù)值只是示例并且不局限于此?？梢愿鶕?jù)透鏡4的透鏡直徑、后焦點(diǎn)等來適當(dāng)?shù)卦O(shè)計(jì)該數(shù)值。
[0065]實(shí)施例的紅外傳感器包括如上所述的紅外檢測(cè)裝置1、封裝3和透鏡4，并且還包括光圈5和間隔物6，光圈設(shè)置在針對(duì)透鏡4的紅外線4a的入射表面?zhèn)炔⑶野ㄏ薅送哥R4中紅外線透射區(qū)域的開口 5，間隔物插入在光圈5和透鏡4之間。因此，在實(shí)施例的紅外傳感器中，可以抑制透鏡4的軸外偏差的發(fā)生。在該實(shí)施例中，紅外傳感器包括透鏡4和光圈5之間的間隙層7，從而能夠?qū)⑾鄬?duì)于針對(duì)透鏡4的紅外線4a的入射表面上入射的軸外光的紅外線透射區(qū)域從透鏡4的中心偏移至外圍側(cè)，并且減小透鏡4的表面4b上的入射角度。因此，可以改進(jìn)軸外光的解析度。簡(jiǎn)而言之，實(shí)施例的紅外傳感器包括透鏡4和光圈5之間的間隙層7，從而能夠抑制透鏡4的軸外偏差的發(fā)生。[0066]如圖3所示，紅外傳感器可以包括光圈5，其中開口 5a是其面積沿遠(yuǎn)離透鏡4的方向逐漸增加的錐形開口。在這種紅外傳感器中，可以防止光圈5阻擋軸外光，防止所設(shè)置的光圈5使檢測(cè)面積變窄、并且防止降低紅外檢測(cè)裝置I外圍處每一個(gè)像素Ib的靈敏度?？梢酝ㄟ^濕法刻蝕形成光圈5的這種開口 5a，在濕法刻蝕中如果采用具有(100)表面的主表面的硅晶片作為第一晶片，則使用堿性溶液。在這種情況下，開口 5a內(nèi)部的圓錐角是約54.7°。此外，可以通過使用干法刻蝕設(shè)備、并且適當(dāng)?shù)卦O(shè)置其刻蝕條件來形成光圈5的開口 5a。如果通過使用光刻技術(shù)和刻蝕技術(shù)與灰度級(jí)掩模一起來形成光圈5的開口 5a，可以增強(qiáng)開口 5a的形狀和圓錐角的設(shè)計(jì)自由度。
[0067]優(yōu)選地，光圈5中開口 5a內(nèi)部的圓錐角等于或小于通過從90°減去特定視角大小一半的角度所獲得的值。該特定視角是紅外傳感器的視角。當(dāng)特定視角是60°時(shí)，圓錐角優(yōu)選地等于或小于60°。當(dāng)特定視角是120°時(shí)，圓錐角優(yōu)選地等于或小于30°。
[0068]優(yōu)選地，光圈5中開口 5a內(nèi)部的圓錐角大于0°。從平面尺寸上微型化光圈5和光圈5的機(jī)械強(qiáng)度的角度來看，優(yōu)選地該角度大于通過從90°減去針對(duì)紅外線4a的入射表面的全反射角度所獲得的值。
[0069](實(shí)施例2)
[0070]下文中，將參考圖4解釋本實(shí)施例的紅外傳感器。
[0071]本實(shí)施例的紅外傳感器與實(shí)施例1中的不同之處在于:本實(shí)施例的紅外傳感器包括保護(hù)部9，保護(hù)部設(shè)置在封裝3的外部，并且配置為保護(hù)光圈5。同樣類型的元件分配有與如實(shí)施例1中所述的相同參考數(shù)字，省略其解釋。
[0072]例如，可以采用諸如環(huán)氧樹脂、硅樹脂、聚酰亞胺等之類的樹脂作為保護(hù)部9的材料。
[0073]實(shí)施例的紅外傳感器包括用于保護(hù)光圈5的保護(hù)部9，因此可以防止損壞光圈5。
[0074]優(yōu)選地，保護(hù)部9與光圈5的外邊緣、間隔物6的外邊緣、透鏡4的外邊緣以及封裝蓋32中圍繞透鏡4的部分一起形成于光圈5的相對(duì)透鏡4的相對(duì)表面上。因此，紅外傳感器不但可以保護(hù)光圈5，還可以保護(hù)間隔物4和透鏡4，從而改進(jìn)其可靠性。
[0075]在實(shí)施例的紅外傳感器中，如實(shí)施例1所述的圖1的結(jié)構(gòu)那樣形成光圈5的開口5a，但是也可以形成為如圖3中所示的光圈5的開口 5a。
[0076](實(shí)施例3)
[0077]下文中將參考圖5解釋本實(shí)施例的紅外傳感器。
[0078]本實(shí)施例的紅外傳感器與實(shí)施例1的不同之處在于:本實(shí)施例的紅外傳感器具有:形狀類似凸起表面的透鏡4的第二表面，作為針對(duì)紅外線4a的入射表面，以及形狀類似平面的透鏡4的第一表面，作為針對(duì)紅外線4b的出射表面。也就是說，本實(shí)施例的紅外傳感器中的透鏡4是實(shí)施例1中的紅外傳感器的反轉(zhuǎn)。同樣類型的元件分配有如實(shí)施例1中所述的相同參考數(shù)字，省略其解釋。
[0079]實(shí)施例的紅外傳感器包括如實(shí)施例1的紅外傳感器的紅外檢測(cè)裝置1、封裝3和透鏡4，還包括光圈5和間隔物6，光圈5設(shè)置在針對(duì)透鏡4的紅外線4a的入射表面?zhèn)炔⑶野ㄏ薅送哥R4中紅外線透射區(qū)域的開口 5a，間隔物6插入在光圈5和透鏡4之間。實(shí)施例的紅外傳感器包括間隙層7，間隙層插入在光圈5和透鏡4之間并且具有比開口 5a寬的范圍。因此可以抑制透鏡4的軸外偏差的發(fā)生。[0080]在實(shí)施例的紅外傳感器中，如實(shí)施例1所述的圖1的結(jié)構(gòu)那樣形成光圈5的開口5a，也可以形成為如圖3中所示的光圈5的開口 5a。實(shí)施例的紅外傳感器可以配置有如實(shí)施例2中解釋的保護(hù)部9。
[0081]在上述實(shí)施例的每一個(gè)中，透鏡4設(shè)置在封裝蓋32的外部，但是不局限于此。透鏡4可以設(shè)置在封裝蓋32的內(nèi)部。
[0082](實(shí)施例4)
[0083]下文中，參考圖6解釋本實(shí)施例的紅外傳感器。
[0084]本實(shí)施例的紅外傳感器與實(shí)施例1的不同之處主要在于:本實(shí)施例的紅外傳感器包括透鏡4，設(shè)置為從封裝3的內(nèi)部閉合封裝3的窗孔3a，封裝3的一部分也用作光圈5。光圈5包括窗孔3a作為開口 5a。也就是說，窗孔3a也用作開口 5a。相同類型的元件分配有如實(shí)施例1中所述的相同參考數(shù)字，省略其解釋。
[0085]本實(shí)施例的紅外傳感器中的間隔物6設(shè)置在封裝3內(nèi)部的光圈5和透鏡4之間。也就是說，在實(shí)施例的紅外傳感器中，間隔物6具有大于窗孔3a的開口 6a，并且設(shè)置在封裝蓋32圍繞窗孔3a的部分(光圈5的圍繞開口 5a的部分)以及透鏡4的外圍(該實(shí)施例中的法蘭部42)之間。
[0086]紅外傳感器包括間隙層7，間隙層7插入到封裝3的內(nèi)部的光圈5和透鏡4之間，并且具有比光圈5的開口 5a寬的范圍。間隔物6的形狀類似框架，間隔物6在透鏡4側(cè)的整個(gè)面接合至透鏡4的外圍，并且間隔物6在光圈5側(cè)的整個(gè)面接合至光圈5的圍繞開口5a的部分。因此，在實(shí)施例的紅外傳感器中，封裝3、透鏡4和間隔物6包圍的內(nèi)部空間可以形成為氣密空間。在實(shí)施例的紅外傳感器中，封裝3、透鏡4和間隔物6包圍的內(nèi)部空間形成為干氮?dú)夥諊?，但是不局限于此。例如，可以形成為真空氛圍?br> [0087]本實(shí)施例的紅外傳感器中的間隙層7由中空空間形成，所述中空空間形狀類似圓柱體，被光圈5、透鏡4和間隔物6包圍。
[0088]光圈5的開口 5a由封裝3的窗孔3a形成，并且形狀類似尺寸沿遠(yuǎn)離透鏡4的方向逐漸增加的錐形開口。優(yōu)選地，光圈5中開口 5a內(nèi)部的圓錐角等于或小于通過從90°減去特定時(shí)間的最大值的一半所獲得的值。
[0089]如實(shí)施例1的紅外傳感器，本實(shí)施例的紅外傳感器包括:透鏡4，設(shè)置在紅外檢測(cè)裝置I的前方；光圈5，設(shè)置在針對(duì)透鏡4的紅外線4a的入射表面?zhèn)?，包括限定了透鏡中紅夕卜線透射區(qū)域的開口 5a ;以及間隙層7，插入在光圈5和透鏡4之間，具有比開口 5a寬的范圍。因此，與實(shí)施例1的紅外傳感器類似，在實(shí)施例的紅外傳感器中，可以將相對(duì)于針對(duì)透鏡4的紅外線4a的入射表面上入射的軸外光的紅外線透射區(qū)域從透鏡4的中心偏移至外圍側(cè)，減小針對(duì)透鏡4的紅外線4b的出射表面的入射角度。因此,可以改進(jìn)針對(duì)軸外光的解析度。因此，實(shí)施例的紅外傳感器可以抑制透鏡4的軸外偏差的發(fā)生，如實(shí)施例1的紅外傳感器。
[0090](實(shí)施例5)
[0091]下文中，參考圖7解釋本實(shí)施例的紅外傳感器。
[0092]本實(shí)施例的紅外傳感器與實(shí)施例4的不同之處主要在于:本實(shí)施例的紅外傳感器包括在光圈5中整體形成的間隔物6。相同種類的元件分配有如實(shí)施例4中所述的相同參考數(shù)字，省略其解釋。[0093]光圈5包括窗孔3a作為如實(shí)施例4所述開口 5a。在本實(shí)施例的紅外傳感器中,將凹部3b設(shè)置在封裝蓋32的圍繞窗孔3a的部分，所述部分面對(duì)針對(duì)透鏡4的紅外線4a的入射表面。因此，在實(shí)施例的紅外傳感器中，間隔物6由封裝蓋32的圍繞凹部3b的區(qū)域形成。間隔物6的厚度尺寸與凹部3b的深度尺寸相同。例如，可以通過機(jī)械加工封裝蓋32來形成凹部3b。機(jī)械加工的示例包括切割等。當(dāng)鑄模封裝蓋32時(shí)可以形成凹部3b。
[0094]在本實(shí)施例的紅外傳感器中，因?yàn)殚g隔物6整體形成在光圈5中，可以減小部件的個(gè)數(shù)以實(shí)現(xiàn)成本減小和裝配工藝的簡(jiǎn)化。在本實(shí)施例的紅外傳感器中，間隔物6整體地形成在光圈5中，從而可以增大透鏡4、間隔物6和光圈5之間的相對(duì)位置精度，進(jìn)一步抑制軸外偏差的發(fā)生。
[0095]在本實(shí)施例的紅外傳感器中，光圈5的開口 5a具有開口面積均勻的開口形狀，而與沿透鏡4的光軸方向到透鏡4的距離無關(guān)，但是不局限于此。開口形狀可以具有其開口面積沿相距透鏡的方向逐漸增加的錐形開口形狀。
[0096]在本實(shí)施例的紅外傳感器中，通過在封裝蓋32圍繞窗孔3a的部分中設(shè)置凹部3b來形成間隔物6，但是不局限于此。可以通過在封裝蓋32圍繞窗孔3a的部分形成凸起作為間隔物6來整體地形成間隔物。
[0097](實(shí)施例6)
[0098]下文中，參考圖8解釋本實(shí)施例的紅外傳感器。
[0099]本實(shí)施例的紅外傳感器與實(shí)施例4的主要區(qū)別在于本實(shí)施例的紅外傳感器包括在透鏡4中整體形成的間隔物6。相同種類的元件分配有如實(shí)施例4中所述的相同參考數(shù)字，省略其解釋。
[0100]在實(shí)施例的紅外傳感器中，將凹部4c設(shè)置在透鏡4沿光軸方向面對(duì)封裝蓋32的表面?zhèn)戎?。因此，在本?shí)施例的紅外傳感器中，間隔物6由透鏡4的圍繞凹部4c的區(qū)域形成。間隔物6的厚度尺寸與凹部4c的深度尺寸相同。在透鏡4中，凹部4c的內(nèi)部底部可以是針對(duì)紅外線4a的入射表面。在將光學(xué)濾波器膜設(shè)置在針對(duì)透鏡4的紅外線4a的入射表面和針對(duì)透鏡4的紅外線4b的出射表面的每一側(cè)的情況下，兩個(gè)光學(xué)濾波器膜的光學(xué)性質(zhì)可以彼此相同或彼此不同。備選地，針對(duì)透鏡4的紅外線4a的入射表面和針對(duì)透鏡4的紅外線4b的出射表面之一可以配置有光學(xué)濾波器膜，而另一側(cè)可以配置有用于防止紅外線反射的抗反射膜。抗反射膜可以由與光學(xué)濾波器膜類似的材料構(gòu)成，可以適當(dāng)?shù)卦O(shè)計(jì)抗反射膜的層疊結(jié)構(gòu)。
[0101]例如，可以通過采用上述陽(yáng)極氧化技術(shù)的半導(dǎo)體透鏡的制造方法來形成透鏡4。也就是說，優(yōu)選地，透鏡4由半導(dǎo)體透鏡(例如，硅透鏡等)形成。在半導(dǎo)體透鏡的制造示例中，制備半導(dǎo)體襯底(例如，硅襯底等)。然后通過根據(jù)所需透鏡的形狀設(shè)計(jì)與半導(dǎo)體襯底的接觸圖案，在半導(dǎo)體襯底的第一表面?zhèn)壬闲纬申?yáng)極，以便形成作為與半導(dǎo)體襯底的接觸的歐姆接觸。在電解液中將半導(dǎo)體襯底的第二表面?zhèn)汝?yáng)極化，電解液包含通過刻蝕來去除半導(dǎo)體襯底的組成元素的氧化物的溶液，從而形成要去除的多孔區(qū)域。然后去除多孔區(qū)域，使得形成半導(dǎo)體透鏡。優(yōu)選地，在去除半導(dǎo)體襯底的第一表面?zhèn)壬系年?yáng)極之后，通過從半導(dǎo)體襯底的第一表面?zhèn)瓤涛g凹部4c的形成區(qū)域來形成由凹部4c和圍繞凹部4c的部分構(gòu)成的間隔物6。然后可以按照需要形成諸如上述光學(xué)濾波器膜、抗反射膜等之類的光學(xué)膜。例如，可以通過采用半導(dǎo)體晶片(例如，硅晶片)作為半導(dǎo)體襯底以形成多個(gè)透鏡4、然后通過切割等分離為單獨(dú)的透鏡4來獲得上述透鏡4。
[0102]用于形成上述凹部4c的刻蝕示例包括干法刻蝕和使用藥物溶液的濕法刻蝕。優(yōu)選地，濕法刻蝕是依賴于晶面朝向的各向異性刻蝕。在采用其中上述第二表面是(110)平面或(100)平面的硅襯底的情況下，優(yōu)選地，濕法刻蝕是使用作為TMAH(四甲基氫氧化銨)溶液、KOH溶液等堿性溶液的依賴于晶面朝向的各向異性刻蝕。
[0103]在本實(shí)施例的紅外傳感器中，因?yàn)樵谕哥R4中整體地形成間隔物6，可以減小部件的個(gè)數(shù)以實(shí)現(xiàn)成本減小和裝配工藝的簡(jiǎn)化。在本實(shí)施例的紅外傳感器中，在透鏡4中整體地形成間隔物6，從而可以增大透鏡4、間隔物6和光圈5之間的相對(duì)位置精度，進(jìn)一步抑制軸外偏差的發(fā)生。
[0104]在本實(shí)施例的紅外傳感器中，光圈5的開口 5a具有開口面積均勻的透鏡形狀，而與沿透鏡4的光軸方向到透鏡4的距離無關(guān)，但是不局限于此。開口可以具有錐形面積沿遠(yuǎn)離透鏡4的方向逐漸增加的錐形開口形狀。
[0105]上述實(shí)施例的每一個(gè)紅外傳感器包括封裝3內(nèi)部的IC裝置2和覆蓋部件8，但是可以是不具有IC裝置2和覆蓋構(gòu)件8的結(jié)構(gòu)。
【權(quán)利要求】
1.一種紅外傳感器,包括: 紅外檢測(cè)裝置； 透鏡，設(shè)置在紅外檢測(cè)裝置的前方； 光圈，所述光圈設(shè)置在透鏡的紅外線入射表面?zhèn)?，并且包括限定了透鏡中的紅外透射區(qū)域的開口 ；以及 間隙層，所述間隙層插入到光圈和透鏡之間，并且具有比開口寬的范圍。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的紅外傳感器，其中所述光圈的開口是錐形開口，所述錐形開口的開口面積沿著遠(yuǎn)離透鏡的方向逐漸增加。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的紅外傳感器，其中開口內(nèi)部的圓錐角等于或小于從90°減去特定視角的一半尺寸的角度而獲得的值。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的紅外傳感器，還包括:插入在光圈和透鏡之間的間隔物。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的紅外傳感器，其中所述間隔物與光圈或透鏡整體形成。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的紅外傳感器，還包括:容納紅外檢測(cè)裝置的封裝，其中 所述封裝包括紅外裝置前方的窗孔；以及 所述透鏡設(shè)置為從封裝的外部閉合所述窗孔。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的紅外傳感器，還包括容納紅外檢測(cè)裝置的封裝，其中 所述封裝包括紅外裝置前方的窗孔； 所述透鏡設(shè)置為從封裝的內(nèi)部閉合所述窗孔， 所述封裝的一部分用作光圈，以及 所述窗孔用作開口。
【文檔編號(hào)】G01J1/02GK103988062SQ201280061305
【公開日】2014年8月13日 申請(qǐng)日期:2012年11月16日 優(yōu)先權(quán)日:2011年12月14日
【發(fā)明者】奧戶崇史, 宮武岳洋, 佐名川佳治, 桐原昌男, 西島洋一, 明田孝典, 友井田亮 申請(qǐng)人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社