JP2013246119A

JP2013246119A - 熱型電磁波検出器及びその製造方法並びに電子機器

Info

Publication number: JP2013246119A
Application number: JP2012121656A
Authority: JP
Inventors: Hidetaka Saito; 秀隆斉藤
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2012-05-29
Filing date: 2012-05-29
Publication date: 2013-12-09

Abstract

【課題】アンダーフィルを用いずに、センサー基板とＩＣ基板とをバンプ接続することで基板間に生ずる隙間を物理的に封止することができる熱型電磁波検出器及びその製造方法並びに電子機器を提供すること。
【解決手段】熱型電磁波検出器１１は、集積回路を含む第１基板１５と、第１面１６Ａおよび第２面１６Ｂを有し、第２面に配置されるバンプ１７を介して集積回路に電気的に接続される第２基板１６と、第２基板の第１面に形成されて、バンプに電気的に接続される１以上の熱型電磁波検出素子１８と、第１基板と第２基板との間に介在され、バンプとの干渉を避ける１以上の孔２０Ａが貫通形成された保形性の樹脂層２０と、を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、熱型電磁波検出器及びその製造方法並びに電子機器等に関する。

熱型電磁波検出器を利用した光センサーは一般に知られている。例えば特許文献１の図８に示されるように、センサー基板は集積回路（ＩＣ）基板に接合される。センサー基板の表面に熱型電磁波検出器を形成する場合、センサー基板の裏面が、ＩＣ基板の表面に向き合わせられる。センサー基板の裏面には導電材パッドが形成される。センサー基板の導電材パッドは、ＩＣ基板またはセンサー基板の一方に形成されたバンプを用いて、ＩＣ基板と電気的に接続される。

ＩＣ基板とセンサー基板のようにバンプ等にて接合される２枚の基板間には、隙間が生ずる。隙間を放置すると、外力に対して脆弱となり、外部環境例えば温度や湿度に対する耐性も弱い。

一般に、集積回路（ＩＣ）チップを基板に実装した時、上述した弊害を防止するために、液状硬化性樹脂であるアンダーフィルが隙間に充填されて、隙間が封止される。

特開２００６−４７０８５号公報

ＩＣチップの封止に用いられるアンダーフィルを、バンプ接合されるＩＣ基板とセンサー基板との間の極めて小さな隙間に充填することは困難である。

特に、センサー基板に多数の熱型電磁波検出素子が搭載されると、センサー基板の裏面には狭ピッチで多数の外部電極（バンプ等）が配列される。このように、接合される２枚の基板間に、狭ピッチで多数の外部電極（バンプ等）が配列されると、液状硬化性樹脂であっても、基板間の隅々まで充填される可能性は少ない。もしアンダーフィルに充填不足が生ずると、ボイドが発生してしまう。ボイドは、基板間の機械的強度を弱めるだけでなく、結露が生じて隣り合う外部電極同士がショートする可能性が生ずる。

本発明の幾つかの態様では、アンダーフィルを用いずに、センサー基板とＩＣ基板とをバンプ接続することで基板間に生ずる隙間を物理的に封止することができる熱型電磁波検出器及びその製造方法並びに電子機器を提供することを目的とする。

（１）本発明の一態様は、
集積回路を含む第１基板と、
第１面および前記第１面の裏側の第２面を有し、前記第２面に配置されるバンプを介して前記集積回路に電気的に接続される第２基板と、
前記第２基板の前記第１面に形成されて、前記バンプに電気的に接続される１以上の熱型電磁波検出素子と、
前記第１基板と前記第２基板との間に介在され、前記バンプとの干渉を避ける１以上の孔が貫通形成された保形性の樹脂と、
を有する熱型電磁波検出器に関する。

本発明の一態様によれば、第１基板第２基板との間に介在される樹脂層は、第２基板のバンプとの干渉を避ける１以上の孔が貫通形成された保形性を有する。よって、第１基板と第２基板との隙間は樹脂層により封止される。それにより、外力に抗する機械的強度が付与される。バンプ接合部は孔に収まり、バンプ接合部の周囲は樹脂層により隔絶される。それにより、外部環境例えば温度や湿度に対する耐性が確保される。しかも、樹脂層は保形性を有するので、バンプ接合部に不用意に侵入して電気的接触を阻害することがない。さらに、バンプが樹脂層に乗り上げると、第２基板は傾くので、接合不良を容易に発見できる。換言すれば、樹脂層の１以上の孔が、第１，第２基板を正常に重ね合わせるときのガイドとしての機能を有する。

（２）本発明の一態様では、前記樹脂層に形成された前記１以上の孔はテーパー孔とすることができる。こうすると、テーパー孔の芯出し機能によりガイド機能がさらに高まる。

（３）本発明の一態様では、前記樹脂層は、前記第１基板及び前記第２基板に接着される接着剤層とすることができる。こうすると、樹脂層は第１基板及び第２基板に接着されて、第１基板と第２基板との間に隙間が生ずる余地がなくなり、機械的強度と耐環境性がさらに高まる。

（４）本発明の一態様では、前記樹脂層は、前記１以上の孔が二次元配列された格子パターン形状とすることができる。樹脂層が格子パターンの形状を保持できるので、製造時のハンドリングが容易となる他、樹脂層を型によって精度高く製造できる。それにより、熱型電磁波検出器の組み立て精度が向上する。

（５）本発明の一態様では、前記第２基板は、前記１以上の熱型電磁波検出素子を支持するメンブレンを前記第１面に有し、前記熱型電磁波検出素子と前記メンブレンを介して対向する位置に空洞部を有し、前記第１面側から見た平面視で、前記１以上の孔の周囲では、前記空洞部と前記樹脂層とを重ねることができる。空洞部は第２基板の機械的強度を弱めるが、樹脂層が空洞部と対向して配置されることで強度を補償することができる。

（６）本発明の他の態様は、上述した（１）〜（５）のいずれか１項に記載の熱型電磁波検出器と、前記熱型電磁波検出器の出力を処理する制御回路とを有する電子機器を定義している。

（７）本発明のさらに他の態様は、
集積回路を含む第１基板と、
第１面および前記第１面の裏側の第２面を有し、前記第２面に配置されるバンプを介して前記集積回路に電気的に接続される第２基板と、
前記第２基板の前記第１面に形成されて、前記バンプに電気的に接続される１以上の熱型電磁波検出素子と、
前記第１基板と前記第２基板との間に介在され、前記バンプとの干渉を避ける１以上の孔が貫通形成された保形性の樹脂層と、
前記集積回路に接続されて、前記集積回路の出力を処理する処理回路と、
を備える電子機器を定義している。

（８）本発明のさらに他の態様は、
テラヘルツ帯の電磁波を放射する電磁波源と、
集積回路を含む第１基板と、
第１面および前記第１面の裏側の第２面を有し、前記第２面に配置されるバンプを介して前記集積回路に電気的に接続される第２基板と、
前記第２基板の前記第１面に形成されて、前記バンプに電気的に接続され、テラヘルツ帯の電磁波を電気に変換する１以上の熱型電磁波検出素子と、
前記第１基板と前記第２基板との間に介在され、前記バンプとの干渉を避ける１以上の孔が貫通形成された保形性の樹脂層と、
前記集積回路に接続されて、前記集積回路の出力を処理する処理回路と、
を備えるテラヘルツカメラを定義している。

（９）本発明のさらに他の態様は、
集積回路が形成された第１基板を用意する工程と、
第１面に熱型電磁波検出素子が形成され、前記第１面の裏側の第２面にバンプが形成された第２基板を用意する工程と、
前記第１基板及び前記第２基板との間に、前記バンプとの干渉を避ける１以上の孔が貫通形成された保形性の樹脂層を介在させて、前記バンプを介して前記第１基板と前記第２基板とを電気的に接続する工程と、
を有する熱型電磁波検出器の製造方法に関する。

本発明の製造方法によれば、バンプが樹脂層に乗り上げると第２基板は傾くので、第１，第２基板を正常に重ね合わせることができる。本発明方法の結果物である熱型電磁波検出器は、機械的強度と耐環境性が高まる。

（１０）本発明の製造方法では、前記第１基板及び前記第２基板の一方に前記樹脂層を配置し、前記第１基板及び前記第２基板の他方を、前記樹脂層に形成された前記１以上の孔により案内して、前記第１基板及び前記第２基板を重ね合わせる工程をさらに有することができる。樹脂層に形成された孔のガイド機能により、良品歩留まりが向上するほか、第１，第２基板の正常な重ね合わせ作業を迅速化することができる。

（１１）本発明の製造方法では、前記樹脂層を前記第１基板に配置する工程を有し、前記第１基板は、前記樹脂層の前記１以上の孔をマイクロバンプに受け入れて、前記樹脂層を位置決めすることができる。

第１基板に、隆起するマイクロバンプを設けることで、樹脂層が先に配置される第１基板のマイクロバンプに、樹脂層の孔が嵌入されて、第１基板上にて樹脂層を位置決めすることができる。

（１２）本発明の製造方法では、前記樹脂層に形成された前記１以上の孔は、前記樹脂層が配置される前記第１基板及び前記第２基板の一方より離れるに従い口径が大きくなるテーパー孔であり、前記テーパー孔により前記第１基板及び前記第２基板の他方を案内することができる。テーパー孔により、良品歩留まりの向上と、第１，第２基板の正常な重ね合わせ作業の迅速化は、さらに高められる。

（１３）本発明の製造方法では、前記樹脂層の少なくとも１以上の孔内にて、前記バンプよりも低温で溶融されて前記バンプと接合される接合部材を用いて、前記第１基板と前記第２基板とを電気的に接続する工程をさらに有することができる。

一般にバンプ接合はバンプに熱と圧力とを作用させるが、樹脂層が存在するので加熱温度に制限が生ずる。バンプ（例えばＡｕ等）よりも低温で溶融されてバンプと接合される接合部材（例えばすず−銀等の低温はんだ材）を用いることで、樹脂層を破壊せずに接合できる。

本発明の一実施形態に係る熱型電磁波検出器の一具体例すなわち光検出器パッケージを概略的に示す断面図である。樹脂層の概略斜視図である。センサー基板の拡大部分平面図である。図３の４−４線に沿った垂直断面図である。樹脂層が配置されたＩＣ基板にセンサー基板を重ね合わせる工程を示す図である。光検出器パッケージを利用した電子機器の一具体例に係るテラヘルツカメラの外観を概略的に示す斜視図である。テラヘルツカメラの構成を概略的に示すブロック図である。光検出器パッケージを利用した電子機器の一具体例に係る赤外線カメラの構成を概略的に示すブロック図である。光検出器パッケージを利用した電子機器の一具体例に係るＦＡ（ファクトリーオートメーション）機器の構成を概略的に示すブロック図である。光検出器パッケージを利用した電子機器の一具体例に係る人感センサーが組み込まれた電気機器（家電機器）の構成を概略的に示すブロック図である。光検出器パッケージを利用した電子機器の一具体例に係る運転支援装置が組み込まれた車両の構成を概略的に示す車両の外観図である。運転支援装置の構成を概略的に示すブロック図である。光検出器パッケージを利用した電子機器の一具体例に係るゲーム機の外観を概略的に示す斜視図である。光検出器パッケージを利用した電子機器の一具体例に係るゲーム機コントローラーの構成を概略的に示すブロック図である。

以下、添付図面を参照しつつ本発明の一実施形態を説明する。なお、以下に説明する本実施形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではなく、本実施形態で説明される構成の全てが本発明の解決手段として必須であるとは限らない。

１．熱型電磁波検出器
（１）樹脂層を含む光検出器パッケージの全体構成
図１は本発明の一実施形態に係る熱型電磁波検出器の一具体例すなわち光検出器パッケージ１１を概略的に示す。光検出器パッケージ１１は箱形の筐体１２を備える。筐体１２は、筐体本体１３と、筐体本体１３の開口１３ａを閉鎖するカバー１４とを有する。筐体本体１３およびカバー１４は密閉された内部空間を区画する。筐体本体１３は例えば絶縁性のセラミックから形成することができる。カバー１４は特定の波長の電磁波に対して透過性を有する材料から形成することができる。ここでは、カバー１４は例えばシリコンから形成される。カバー１４は例えば赤外線に対して透過性を有することができる。カバー１４は例えばテラヘルツ帯の電磁波に対して透過性を有してもよい。内部空間では真空状態を確立することができる。

筐体１２には集積回路（ＩＣ）基板（第１基板）１５およびセンサー基板（第２基板）１６が収容される。ＩＣ基板１５は集積回路を含む。集積回路は読み出し回路を構成する。ＩＣ基板１５の裏面は筐体１２の内部空間で筐体本体１３の底板に固定される。ＩＣ基板１５は例えば接着剤で底板に接着されればよい。ＩＣ基板１５はＩＣチップを構成する。センサー基板１６はセンサーチップを構成する。

センサー基板１６はＩＣ基板１５の表面に受け止められる。センサー基板１６は裏面（第２面）１６ＢでＩＣ基板１５の表面に接合される。接合にあたってセンサー基板１６とＩＣ基板１５との間には導電端子１７が挟まれる。導電端子１７はＩＣ基板１５内の読み出し回路に電気的にセンサー基板１６を接続する。ここでは、導電端子１７はバンプで構成される。バンプには例えば金バンプが用いられることができる。金バンプは金属接合やはんだ材でＩＣ基板１５に接合することができる。その他、センサー基板１６およびＩＣ基板１５の接合には樹脂材が用いられてもよい。この場合には、金バンプとＩＣ基板１５との間で接触が維持されればよい。金バンプに代えてはんだバンプが用いられてもよい。センサー基板１６の表面（第１面）１６Ａには１以上の熱型電磁波検出素子すなわち熱型光検出素子１８が形成される。

ＩＣ基板１５とセンサー基板１６とをバンプ１７を用いて接合すると、ＩＣ基板１５とセンサー基板１６との間に隙間が生ずる。本実施形態では、ＩＣ基板１５とセンサー基板１６との間の隙間を封止する樹脂層２０を用いている。樹脂層２０は、図２に示すように、バンプ１７との干渉を避ける例えば直径Ｄの円形の孔２０Ａが、厚さｔの方向にて表裏面に貫通形成された保形性を有する。

ＩＣ基板１５とセンサー基板１６との間の隙間を封止する樹脂層２０により、外力に抗する機械的強度がＩＣ基板１５及びセンサー基板１６に付与される。バンプ１７を含むバンプ合部は孔２０Ａに収まり、バンプ接合部の周囲は樹脂層２０により隔絶される。それにより、外部環境例えば温度や湿度に対する耐性が確保される。しかも、樹脂層２０は保形性を有するので、バンプ接合部に不用意に侵入して電気的接触を阻害することがない。さらに、バンプ１７が樹脂層２０に乗り上げると、センサー基板１６は傾くので、接合不良を容易に発見できる。換言すれば、樹脂層２０の孔２０Ａが、ＩＣ基板１５及びセンサー基板１６を正常に重ね合わせるときのガイドとしての機能を有する。樹脂層２０は、好ましくは接着剤層にて形成することができる。樹脂層２０については、図５を参照して詳細について後述する。

筐体１２の外面には外部端子２１が設置される。外部端子２１は筐体本体１３の底板の外面に配置される。外部端子２１は導電材から形成される。その一方で、筐体１２の内面には中継パッド２２が設置される。中継パッド２２は筐体１２の内部空間で筐体本体１３の底板上に配置される。中継パッド２２は導電材から形成される。中継パッド２２および外部端子２１は中継導体２３で相互に接続される。中継導体２３は筐体本体１３の底板を貫通する。中継導体２３は導電材から形成される。

中継パッド２２は例えばワイヤ配線２４でＩＣ基板１５に電気的に接続される。ワイヤ配線２４は中継パッド２２に読み出し回路を接続する。こうして読み出し回路および外部端子２１の間で信号経路が形成される。こうした光検出器パッケージ１１はソケット（図示されず）にはめ込まれて使用することができる。外部端子２１はソケットの接続端子に接続される。ソケットは必要に応じて大型のプリント配線基板に実装することができる。

（２）センサー基板
図３はセンサー基板１６の拡大部分平面図を示す。センサー基板１６の表面には複数行複数列の熱型光検出素子１８が配置される。すなわち、熱型光検出素子１８のマトリクスが形成される。個々の熱型光検出素子１８は焦電型光検出素子で例えられる。熱型光検出素子１８は電磁波吸収膜２５を備える。電磁波吸収膜２５は、所望の電磁波を吸収する材料から形成される。電磁波の吸収に応じて電磁波のエネルギーは蓄積される。ここでは、電磁波吸収膜２５の材料には二酸化珪素（ＳｉＯ_２）が用いられることができる。二酸化珪素は赤外線の熱エネルギーを蓄積することができる。電磁波吸収膜２５は焦電キャパシター２６を覆う。焦電キャパシター２６は温度変化に応じて電気信号を出力する。

個々の熱型光検出素子１８は個別にメンブレン２７上に設置される。メンブレン２７は二酸化珪素（ＳｉＯ_２）膜、窒化シリコン（ＳｉＮ）膜および二酸化珪素（ＳｉＯ_２）膜の三層構造を有する。メンブレン２７は平板形状の支持板片２８、１対の腕片２９および１対の固定片３１を備える。支持板片２８は例えば四辺形の輪郭に形成することができる。ここでは、支持板片２８は例えば正方形の輪郭を有する。腕片２９の一端は支持板片２８に１対角線上の角で連結される。腕片２９は１対角線上の角から相互に向き合う辺に沿って延びる。腕片２９の他端にはそれぞれ固定片３１が連結される。固定片３１は他方の対角線上の角に隣り合う。支持板片２８の表面に電磁波吸収膜２５は配置される。

センサー基板１６の表面には導電配線３２ａ、３２ｂが形成される。導電配線３２ａ、３２ｂはメンブレン２７の表面に電流経路を形成する。導電配線３２ａ、３２ｂは固定片３１から対応の腕片２９を経て支持板片２８上で電磁波吸収膜２５下に進入する。後述されるように、電磁波吸収膜２５下では電流経路に焦電キャパシター２６が挿入される。こうして導電配線３２ａ、３２ｂは焦電キャパシター２６から引き出される。

図４に示すように、焦電キャパシター２６は焦電体３３を備える。焦電体３３は焦電効果を発揮する誘電体から形成される。誘電体には例えばＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）が用いられることができる。焦電体３３は温度変化に応じて電気分極量の変化を生み出す。ここでは、焦電体３３は薄膜に形成される。

焦電キャパシター２６は下部電極３４および上部電極３５を備える。焦電体３３は下部電極３４および上部電極３５に挟まれる。下部電極３４はメンブレン２７の表面に形成される。下部電極３４は例えばメンブレン２７の表面から順番にイリジウム（Ｉｒ）、イリジウム酸化物（ＩｒＯｘ）および白金（Ｐｔ）の三層構造を有することができる。上部電極３５は焦電体３３の表面に形成される。上部電極３５は焦電体３３から順番に白金（Ｐｔ）、イリジウム酸化物（ＩｒＯｘ）およびイリジウム（Ｉｒ）の三層構造を有することができる。焦電体３３の焦電効果に応じて上部電極３５および下部電極３４の間で焦電流が生起される。こうして熱は電気信号に変換される。

焦電キャパシター２６には絶縁層３６が覆い被さる。絶縁層３６には第１コンタクトホール３７および第２コンタクトホール３８が形成される。第１コンタクトホール３７は絶縁層３６を貫通して下部電極３４に接する空間を区画する。第１コンタクトホール３７に導電配線３２ａが進入する。導電配線３２ａは下部電極３４に接続される。第２コンタクトホール３８は絶縁層３６を貫通して上部電極３５に接する空間を区画する。第２コンタクトホール３８には導電配線３２ｂが進入する。導電配線３２ｂは上部電極３５に接続される。こうして焦電キャパシター２６は電流経路に挿入される。

導電配線３２ａ、３２ｂは導電材膜で形成することができる。導電材膜には厚膜および薄膜が含まれる。導電材膜の体積は最大限に縮小することができる。こうして熱型光検出素子１８から引き出される電流経路の熱容量は最大限に縮小される。

上部電極３５には熱伝達層３９が接続される。熱伝達層３９は電磁波吸収膜２５内で広がる。熱伝達層３９は、例えば電磁波吸収膜２５に比べて高い熱伝導率を有する材料から形成される。こうした材料には例えばアルミニウム（Ａｌ）やチタン（Ｔｉ）といった金属や、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）や窒化チタン（ＴｉＮ）といった金属化合物が用いられることができる。熱伝達層３９は、電磁波吸収膜２５で発生する熱を効率的に焦電キャパシター２６に伝達することができる。

センサー基板１６の表面には全てのメンブレン２７の固定片３１ごとに柱４１が形成される。柱４１はセンサー基板１６の表面から垂直方向に十分な高さで立ち上がる。柱４１の上端にメンブレン２７の固定片３１が連結される。ここで、柱４１およびメンブレン２７は、センサー基板１６に熱型光検出素子１８を連結する構造体を構成する。このとき、メンブレン２７は固定片３１だけで支持されることから、メンブレン２７の支持板片２８および腕片２９とセンサー基板１６の表面との間には十分な厚みの空洞部３０（図４参照）が形成される。この空胴部３０の働きで熱型光検出素子１８はセンサー基板１６の表面から熱的に分離される。

なお、第１面１６Ａ側から見た平面視で、樹脂層２０孔２０Ａの周囲では、空洞部３０と樹脂層２０とを重ねることができる。空洞部３０はセンサー基板１６の機械的強度を弱めるが、樹脂層２０が空洞部３０と対向して配置されることで強度を補償することができる。

センサー基板１６はベース基板４２および絶縁層４３を備える。ベース基板４２は基体４４と絶縁層４５とで形成される。基体４４は例えば所定の剛性を有する。基体４４には例えばシリコン基板が用いられることができる。絶縁層４５は基体４４の表面に積層される。絶縁層４５は絶縁性材料の薄膜で構成することができる。絶縁性材料には例えば二酸化珪素が用いられることができる。

ベース基板４２には貫通電極４６、４６ａが形成される。貫通電極４６、４６ａはベース基板４２の表面からベース基板４２の裏面（表面の裏側）まで貫通する。貫通電極４６、４６ａは導電材料から形成される。ここでは、導電材料には例えば銅が用いられることができる。導電材料には銅以外の金属材料が用いられてもよい。ベース基板４２の裏面には一面に絶縁層４７を形成することができる。絶縁層４７は例えば二酸化珪素から形成することができる。絶縁層４７には貫通電極４６、４６ａごとに開口が形成される。貫通電極４６、４６ａの下端は開口で露出する。貫通電極４６、４６ａの下端には対応の導電端子１７が個別に接続される。

ベース基板４２の表面には熱型光検出素子１８ごとに導電材製パッド４８が配置される。導電材製パッド４８は平板形状に形成される。導電材製パッド４８はセンサー基板１６の表面に平行に広がる。導電材製パッド４８は例えば金属材料から形成される。ここでは、金属材料に例えば銅が用いられることができる。金属材料には銅以外の材料が用いられてもよい。導電材製パッド４８は対応の貫通電極４６の上端に個別に連結される。

ベース基板４２の表面に１層または複数層の絶縁層４３が積層される。絶縁層４３は例えば二酸化珪素から形成することができる。絶縁層４３はベース基板４２の表面を覆う。構造体の柱４１は絶縁層４３に一体化することができる。下部電極３４に対応して絶縁層４３および柱４１の内部には１段または複数段の層間ビア４９が形成される。層間ビア４９の下端は導電材製パッド４８に連結される。層間ビア４９（複数段の場合には最上段の層間ビア４９）の上端は導電配線３２ａに接続される。接続にあたって層間ビア４９はメンブレン２７の固定片３１を貫通することができる。層間ビア４９は例えば導電材料から形成される。ここでは、導電材料に例えば銅が用いられることができる。導電材料には銅以外の金属材料が用いられてもよい。導電配線３２ａ、層間ビア４９、導電材製パッド４８および貫通電極４６は下部電極３４および導電端子１７の間で連続する導電体を形成する。この導電体は熱型光検出素子１８および対応の導電端子１７を相互に接続する。

このとき、層間ビア４９は比較的に薄い絶縁層４３ごとに形成され、その結果、層間ビア４９の断面直径は比較的に小さく設定することができる。したがって、層間ビア４９は比較的に小さい熱コンダクタンス（第１熱コンダクタンス）を有することができる。その一方で、貫通電極４６、４６ａはベース基板４２を貫通する。ベース基板４２には所定の剛性が付与される。したがって、ベース基板４２の厚みは絶縁層４３に比べて相当程度大きく設定される。その結果、貫通電極４６、４６ａの断面直径は層間ビア４９のそれに比べて十分に大きく設定することができる。貫通電極４６、４６ａは層間ビア４９の熱コンダクタンスに比べて十分に大きい熱コンダクタンス（第２熱コンダクタンス）を有することができる。

（３）ＩＣ基板
ＩＣ基板１５は基体５１と絶縁層の積層体５２とで形成される。基体５１は例えば所定の剛性を有する。基体５１には例えばシリコン基板が用いられることができる。絶縁層の積層体５２は基体５１の表面に積層される。絶縁層は絶縁性材料の薄膜で構成することができる。絶縁性材料には例えば二酸化珪素が用いられることができる。

基体５１上には読み出し回路が構築される。読み出し回路の構築にあたって基体５１の表面から基体５１の内部に例えば不純物質が拡散する。こうした不純物質の拡散や酸化膜、電極、その他の形成に応じて基体５１の表面には回路構成要素５３を確立することができる。こうした回路構成要素５３には例えばＭＯＳＦＥＴ（酸化金属半導体電界効果トランジスター）を例示することができる。

積層体５２の表面には導電端子１７ごとに端子パッド５４が形成される。端子パッド５４は導電材料から形成される。ここでは、導電材料には例えば銅といった金属材料が用いられることができる。個々の導電端子１７は個別に対応の端子パッド５４に接続される。積層体５２の内部にはパターン配線５５およびビア５６が形成される。パターン配線５５およびビア５６は導電材料から形成される。パターン配線５５およびビア５６は回路構成要素５３に端子パッド５４を連結する。こうして回路構成要素５３と端子パッド５４との間に信号経路が確立される。

積層体５２の表面にはさらに中継パッド５７が形成される。中継パッド５７は導電材料から形成される。ここでは、導電材料には例えば銅といった金属材料が用いられることができる。中継パッド５７はパターン配線５５やビア５６を通じて読み出し回路に接続される。中継パッド５７にはワイヤ配線２４が結合される。

（４）樹脂層及びそれを用いた製造方法
図４に樹脂層２０を用いたバンプ接合部が示され、図５はバンプ接合前のＩＣ基板１５とセンサー基板１６との重ね合わせ工程が示されている。図５に示すように、樹脂層２０は、例えばＩＣ基板１５側に予め位置決めされて接着されている。

ここで、ＩＣ基板１５の端子パッド５４には、マイクロバンプ６０を形成することができる。マイクロバンプ６０は、端子パッド５４上にて隆起している。図５に示すように、ＩＣ基板１５に樹脂層２０を重ね合わせると、端子パッド５４上にて隆起しているマイクロバンプ６０が、樹脂層２０の孔２０Ａを位置決め案内する。それにより、樹脂層２０は、ＩＣ基板１５の所定位置に位置決めされる。樹脂層２０が接着剤層であると、樹脂層２０はＩＣ基板１５上にて固定される。

マイクロバンプ６０は、センサー基板１６側のバンプ１７よりも、隆起高さを低くすることができる。樹脂層２０の孔２０Ａを位置出し案内できる高さがあれば十分である。マイクロバンプ６０上には、例えばすず−銀等の低温はんだ等で形成される接合部材６１が設けられている。

樹脂層２０の孔２０Ａは、図５に示すように、樹脂層２０が配置されるＩＣ基板１５より図５の上方に離れるに従い口径が大きくなるテーパー孔とすることができる。

次に、図５に示すように、樹脂層２０の上方からセンサー基板１６をＩＣ基板１５に重ね合わせる。このとき、樹脂層２０の孔２０Ａはセンサー基板１６が覆いかぶさることで目視することは困難である。しかし、バンプ１７が樹脂層２０に乗り上げるとセンサー基板１６は傾くので、ＩＣ基板１５とセンサー基板１６とを正常に重ね合わせることができる。

また、センサー基板１６のバンプ１７は、樹脂層２０に形成された孔２０Ａにより案内されて、センサー基板１６をＩＣ基板１５に重ね合わせることができる。特に、樹脂層２０の孔２０Ａがテーパー孔２０Ａであると、テーパー孔２０Ａの受け間口が広いので、ガイド機能が高まる。テーパー孔２０Ａは、ＩＣ基板１５に近づくほど先細りするので、バンプ１７を芯出し案内することができる。こうして、樹脂層２０に形成された孔２０Ａのガイド機能により、良品歩留まりが向上するほか、ＩＣ基板１５とセンサー基板１６との正常な重ね合わせ作業を迅速化することができる。

なお、樹脂層２０が接着剤層であると、樹脂層２０の表裏面がＩＣ基板１５とセンサー基板１６とに接着されて、ＩＣ基板１５とセンサー基板１６との間に隙間が生ずる余地がなくなる。されにより、機械的強度と耐環境性がさらに高まる。

最後に、図４のようにしてＩＣ基板１５とセンサー基板１６との正常な重ね合わせが確保されたら、バンプ１７とマイクロバンプ６０との間に介在する接合部材６１を低温で溶融させる。溶融後に接合部材６１が固化することで、バンプ１７とマイクロバンプ６０とが接合部材６１により接合される。それにより、樹脂層２０を高温破壊することなく、樹脂層２０の保形性が維持される。

２．電子機器
（１）テラヘルツカメラ
図６は光検出器パッケージ１１を利用した電子機器の一具体例に係るテラヘルツカメラ１０１の構成を概略的に示す。テラヘルツカメラ１０１は筐体１０２を備える。筐体１０２の正面にはスリット１０３が形成されレンズ１０４が装着される。スリット１０３からテラヘルツ帯の電磁波が対象物に向かって照射される。こうした電磁波にはテラヘルツ波といった電波および赤外線といった光が含まれる。ここでは、テラヘルツ帯には１００ＧＨｚ〜３０ＴＨｚの周波数帯が含まれることができる。レンズ１０４には対象物から反射してくるテラヘルツ帯の電磁波が取り込まれる。

テラヘルツカメラ１０１の構成をさらに詳しく説明すると、図７に示されるように、テラヘルツカメラ１０１は照射源（電磁波源）１０５を備える。照射源１０５には駆動回路１０６が接続される。駆動回路１０６は照射源１０５に所望の駆動信号を供給する。照射源１０５は駆動信号の受領に応じてテラヘルツ帯の電磁波を放射する。照射源１０５には例えばレーザー光源を用いることができる。

レンズ１０４は光学系１０７を構成する。光学系１０７はレンズ１０４のほかに光学部品を備えてもよい。レンズ１０４の光軸１０８上に光検出器パッケージ１１が配置される。センサー基板１３の表面は例えば光軸１０８に直交する。光学系１０７は熱型光検出素子１８のマトリクス上に像を結像する。光検出器パッケージ１１にはアナログデジタル変換回路１０９が接続される。アナログデジタル変換回路１０９には光検出器パッケージ１１から熱型光検出素子１８の出力が順番に時系列で供給される。アナログデジタル変換回路１０９は出力のアナログ信号をデジタル信号に変換する。

アナログデジタル変換回路１０９には演算処理回路（処理回路）１１１が接続される。演算処理回路１１１にはアナログデジタル変換回路１０９からデジタルの画像データが供給される。演算処理回路１１１は画像データを処理し表示画面の画素ごとに画素データを生成する。演算処理回路１１１には描画処理回路１１２が接続される。描画処理回路１１２は画素データに基づき描画データを生成する。描画処理回路１１２には表示装置１１３が接続される。表示装置１１３には例えば液晶ディスプレイといったフラットパネルディスプレイを用いることができる。表示装置１１３は描画データに基づき画面上に画像を表示する。描画データは記憶装置１１４に格納されることができる。紙やプラスチック、繊維その他の物体に対する透過性、および、物質固有の吸収スペクトルに基づきテラヘルツカメラ１０１は検査装置として利用されることができる。

その他、テラヘルツカメラ１０１は物質の定性分析や定量分析に利用されることができる。こうした利用にあたって例えばレンズ１０４の光軸１０８上には特定周波数のフィルターが配置されることができる。フィルターは特定波長以外の電磁波を遮断する。したがって、特定波長の電磁波のみが光検出器パッケージ１１に到達することができる。これによって特定の物質の有無や量は検出されることができる。

（２）赤外線カメラ
図８は光検出器パッケージ１１を利用した電子機器の一具体例に係る赤外線カメラ１２１の構成を概略的に示す。赤外線カメラ１２１は光学系１２２を備える。光学系１２２の光軸１２３上に光検出器パッケージ１１は配置される。センサー基板１６の裏面は例えば光軸１２３に直交する。光学系１２２は熱型光検出素子１８のマトリクス上に像を結像する。光検出器パッケージ１１にはアナログデジタル変換回路１２４が接続される。アナログデジタル変換回路１２４には光検出器パッケージ１１から熱型光検出素子１８の出力が順番に時系列で供給される。アナログデジタル変換回路１２４は出力のアナログ信号をデジタル信号に変換する。

アナログデジタル変換回路１２４には演算処理回路（制御回路）１２５が接続される。演算処理回路１２５にはアナログデジタル変換回路１２４からデジタルの画像データが供給される。演算処理回路１２５は画像データを処理し表示画面の画素ごとに画素データを生成する。演算処理回路１２５には描画処理回路１２６が接続される。描画処理回路１２６は画素データに基づき描画データを生成する。描画処理回路１２６には表示装置１２７が接続される。表示装置１２７には例えば液晶ディスプレイといったフラットパネルディスプレイを用いることができる。表示装置１２７は描画データに基づき画面上に画像を表示する。描画データは記憶装置１２８に格納されることができる。

赤外線カメラ１２１はサーモグラフィとして利用されることができる。この場合には赤外線カメラ１２１は表示装置１２７の画面に熱分布画像を映し出すことができる。熱分布画像の生成にあたって演算処理回路１２５では温度帯域ごとに画素の色が設定される。サーモグラフィは人体の温度分布の測定や体温そのものの測定に用いることができる。その他、サーモグラフィはＦＡ（ファクトリーオートメーション）機器に組み込まれて熱漏れや異常な温度変化の検出に用いることができる。例えば図９に示されるように、ＦＡ機器（電子機器）１３１はＦＡ機能ユニット１３２を備える。ＦＡ機能ユニット１３２は特定の機能の実現にあたって動作する。ＦＡ機能ユニット１３２には制御回路（処理回路）１３３が接続される。制御回路１３３は加熱や加圧、機械的処理、化学的処理、その他のＦＡ機能ユニット１３２の動作を制御する。制御回路１３３には赤外線カメラ１２１、表示装置１３４およびスピーカー１３５などが接続される。赤外線カメラ１２１は撮像範囲内でＦＡ機能ユニット１３２を撮像する。制御回路１３３は、撮像範囲内で異常な高温や温度変化を検出すると、ＦＡ機能ユニット１３２に向けて動作停止信号を出力したり、表示装置１３４やスピーカー１３５に向けて警告信号を出力したりすることができる。異常な高温や温度変化の検出にあたって制御回路１３３は例えばメモリ（図示されず）内に基準温度分布データを保持する。基準温度分布データは平常時の撮像範囲内の温度分布を特定する。制御回路１３３は基準温度分布データの熱分布にリアルタイムの熱分布画像を照らし合わせることができる。その他、サーモグラフィは物体と周囲との温度差に基づき物体の検出に用いることができる。

赤外線カメラ１２１はナイトビジョンすなわち暗視カメラとして利用されることができる。この場合には赤外線カメラ１２１は表示装置１２７に例えば暗闇での画像を映し出すことができる。暗視カメラは、例えばセキュリティ機器の一具体例としての監視カメラや、人感センサー、運転支援装置その他に利用されることができる。人感センサーは、エスカレーターや照明器具、空気調和機、テレビといった電気機器（家電機器）のオンオフ制御、その他の制御に用いることができる。例えば図１０に示されるように、電気機器１３６は機能ユニット１３７を備える。機能ユニット１３７は特定の機能の実現にあたって機械的動作や電気的動作を実施する。機能ユニット１３７には人感センサー１３８が接続される。人感センサー１３８は赤外線カメラ１２１を備える。赤外線カメラ１２１は監視範囲内で撮像を実施する。赤外線カメラ１２１には判定回路１３９が接続される。判定回路１３９は熱分布画像に基づき人の存在または不存在を判定する。判定にあたって判定回路１３９は画像内で特定温度域（例えば体温の温度域の塊）の動きを検出する。判定回路１３９は人の存在または不存在を特定する判定信号を機能ユニット１３７に供給する。機能ユニット１３７は判定信号の受領に応じてオンオフ制御されることができる。例えば図１１に示されるように、運転支援装置（電子機器）１４１は赤外線カメラ１２１およびヘッドアップディスプレイ１４２を備える。赤外線カメラ１２１は例えば車両１４３のフロントノーズ１４４に取り付けられる。赤外線カメラ１２１は、車両１４３から前方に広がる撮像範囲を撮像する位置に配置される。ヘッドアップディスプレイ１４２は例えばフロントウインドウ１４５の運転席側に配置される。ヘッドアップディスプレイ１４２には赤外線カメラ１２１の画像が映し出されることができる。ヘッドアップディスプレイ１４２の画面では例えば撮像範囲で捕捉される歩行者の像は強調されることができる。図１２に示されるように、赤外線カメラ１２１およびヘッドアップディスプレイ１４２には処理回路１４６が接続される。処理回路１４６には車速センサー１４７、ヨーレートセンサー１３８およびブレーキセンサー１４９が接続される。車速センサー１４７は車両１４３の走行速度を検出する。ヨーレートセンサー１３８は車両１４３のヨーレートを検出する。ブレーキセンサー１４９はブレーキペダルの操作の有無を検出する。処理回路１４６は車両１４３の走行状態に応じて特定の歩行者を選別する。処理回路１４６は車両１４３の走行速度、ヨーレートおよびブレーキの踏み具合に応じて車両１４３の走行状態を特定する。処理回路１４６はスピーカー１５１から例えば音声に基づき運転者の注意を促してもよい。

（３）ゲーム機コントローラー
図１３は光検出器パッケージ１１を利用した電子機器の一具体例に係るゲーム機１５２の構成を概略的に示す。ゲーム機１５２はゲーム機本体１５３、表示装置１５４およびコントローラー（電子機器）１５５を備える。表示装置１５４は例えば有線でゲーム機本体１５３に接続される。ゲーム機本体１５３の動作は表示装置１５４の画面に映し出される。プレーヤーＧはコントローラー１５５を用いてゲーム機本体１５３の動作を操作することができる。こうした操作の実現にあたってコントローラー１５５には例えば１対のＬＥＤモジュール１５６から赤外線が照射される。ＬＥＤモジュール１５６は例えば表示装置１５４の画面の周囲でベゼルに取り付けることができる。

図１４に示されるように、コントローラー１５５には光検出器パッケージ１１が組み込まれる。光検出器パッケージ１１には赤外線フィルター１５７および光学系（例えばレンズ）１５８が組み合わせられてもよい。光検出器パッケージ１１はＬＥＤモジュール１５６から放射される赤外線を受光することができる。光検出器パッケージ１１には画像処理回路１５９が接続される。画像処理回路１５９は予め決められた画面内でＬＥＤモジュール１５６の赤外線スポットを画像化する。画像処理回路１５９には演算処理回路１６１が接続される。演算処理回路１６１は赤外線スポット情報を生成する。この赤外線スポット情報では、予め決められた画面内で赤外線スポットの位置および大きさが特定される。赤外線スポットの位置はＬＥＤモジュール１５６の位置に対応する。赤外線スポットの大きさはＬＥＤモジュール１５６との距離に対応する。演算処理回路１６１には無線モジュール１６２が接続される。赤外線スポット情報は無線モジュール１６２からゲーム機本体１５３に送り込まれる。ここでは、演算処理回路１６１に操作スイッチ１６３や加速度センサー１６４が接続される。操作スイッチ１６３の操作信号や加速度センサー１６４の加速度情報は無線モジュール１６２からゲーム機本体１５３に供給される。ゲーム機本体１５３は無線モジュール１６５で操作信号や赤外線スポット情報、加速度情報を受信する。ゲーム機本体１５３内のプロセッサー１６６は、操作信号に基づき操作スイッチ１６３の動作を特定し、赤外線スポット情報および加速度情報に基づきコントローラー１５５の動きを特定する。こうして操作スイッチ１６３の動作やコントローラー１５５の動きに応じてゲーム機本体１５３は制御されることができる。ＬＥＤモジュール１５６はプロセッサー１６６に接続されることができる。プロセッサー１６６はＬＥＤモジュールの動作を制御することができる。

なお、上記のように本実施形態について詳細に説明したが、本発明の新規事項および効果から実体的に逸脱しない多くの変形が可能であることは当業者には容易に理解できるであろう。したがって、このような変形例はすべて本発明の範囲に含まれる。例えば、明細書または図面において、少なくとも一度、より広義または同義な異なる用語とともに記載された用語は、明細書または図面のいかなる箇所においても、その異なる用語に置き換えられてもよい。また、光検出器パッケージ１１や熱型光検出素子１８、テラヘルツカメラ１０１、赤外線カメラ１２１、ＦＡ機器１３１、電気機器、家電機器、人感センサー１３８、ゲーム機１５２、ゲーム機コントローラー１５５等の構成および動作も本実施形態で説明したものに限定されず、種々の変形が可能である。

１１熱型電磁波検出器（光検出器パッケージ）、１５第１基板（集積回路基板）、１６第２基板（センサー基板）、１６Ａ第１面、１６Ｂ第２面、１７バンプ（導電端子）、１８熱型電磁波検出素子（熱型光検出素子）、２０樹脂層、２０Ａ孔（テーパー孔）、２７メンブレン、３０空洞部、３３焦電体、３４第１電極（下部電極）、３５第２電極（上部電極）、６０マイクロバンプ、６１接合部材、１０１電子機器（テラヘルツカメラ）、１１６処理回路（演算処理回路）、１２１電子機器（赤外線カメラ）、１２５処理回路（演算処理回路）、１３１電子機器（ファクトリーオートメーション機器）、１３３処理回路（制御回路）、１３６電子機器（電気機器および家電機器）、１３９処理回路（判定回路）、１４１電子機器（運転支援装置）、１４６処理回路、１５２電子機器（ゲーム機）、１５５電子機器（ゲーム機コントローラー）、１６１処理回路（演算処理回路）

Claims

集積回路を含む第１基板と、
第１面および前記第１面の裏側の第２面を有し、前記第２面に配置されるバンプを介して前記集積回路に電気的に接続される第２基板と、
前記第２基板の前記第１面に形成されて、前記バンプに電気的に接続される１以上の熱型電磁波検出素子と、
前記第１基板と前記第２基板との間に介在され、前記バンプとの干渉を避ける１以上の孔が貫通形成された保形性の樹脂層と、
を有することを特徴とする熱型電磁波検出器。
請求項１に記載の熱型電磁波検出器において、
前記樹脂層に形成された前記１以上の孔はテーパー孔であることを特徴とする熱型電磁波検出器。
請求項１または２に記載の熱型電磁波検出器において、
前記樹脂層は、前記第１基板及び前記第２基板に接着される接着剤層であることを特徴とする熱型電磁波検出器。
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の熱型電磁波検出器において、
前記樹脂層は、前記１以上の孔が二次元配列された格子パターン形状であることを特徴とする熱型電磁波検出器。
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の熱型電磁波検出器において、
前記第２基板は、前記１以上の熱型電磁波検出素子を支持するメンブレンを前記第１面に有し、前記熱型電磁波検出素子と前記メンブレンを介して対向する位置に空洞部を有し、
前記第１面側から見た平面視で、前記１以上の孔の周囲では、前記空洞部と前記樹脂層とが重なることを特徴とする熱型電磁波検出器。
請求項１乃至５のいずれか１項に記載の熱型電磁波検出器と、前記熱型電磁波検出器の出力を処理する制御回路とを有することを特徴とする電子機器。
集積回路を含む第１基板と、
第１面および前記第１面の裏側の第２面を有し、前記第２面に配置されるバンプを介して前記集積回路に電気的に接続される第２基板と、
前記第２基板の前記第１面に形成されて、前記バンプに電気的に接続される１以上の熱型電磁波検出素子と、
前記第１基板と前記第２基板との間に介在され、前記バンプとの干渉を避ける１以上の孔が貫通形成された保形性の樹脂層と、
前記集積回路に接続されて、前記集積回路の出力を処理する処理回路と、
を備えることを特徴とする電子機器。
テラヘルツ帯の電磁波を放射する電磁波源と、
集積回路を含む第１基板と、
第１面および前記第１面の裏側の第２面を有し、前記第２面に配置されるバンプを介して前記集積回路に電気的に接続される第２基板と、
前記第２基板の前記第１面に形成されて、前記バンプに電気的に接続され、テラヘルツ帯の電磁波を電気に変換する１以上の熱型電磁波検出素子と、
前記第１基板と前記第２基板との間に介在され、前記バンプとの干渉を避ける１以上の孔が貫通形成された保形性の樹脂層と、
前記集積回路に接続されて、前記集積回路の出力を処理する処理回路と、
を備えることを特徴とするテラヘルツカメラ。
集積回路が形成された第１基板を用意する工程と、
第１面に熱型電磁波検出素子が形成され、前記第１面の裏側の第２面にバンプが形成された第２基板を用意する工程と、
前記第１基板及び前記第２基板との間に、前記バンプとの干渉を避ける１以上の孔が貫通形成された保形性の樹脂層を介在させて、前記バンプを介して前記第１基板と前記第２基板とを電気的に接続する工程と、
を有することを特徴とする熱型電磁波検出器の製造方法。
請求項９に記載の熱型電磁波検出器の製造方法において、
前記第１基板及び前記第２基板の一方に前記樹脂層を配置し、前記第１基板及び前記第２基板の他方を、前記樹脂層に形成された前記１以上の孔により案内して、前記第１基板及び前記第２基板を重ね合わせる工程をさらに有することを特徴とする熱型電磁波検出器の製造方法。
請求項１０に記載の熱型電磁波検出器の製造方法において、
前記樹脂層を前記第１基板に配置する工程を有し、前記第１基板は、前記樹脂層の前記１以上の孔をマイクロバンプに受け入れて、前記樹脂層を位置決めすることを特徴とする熱型電磁波検出器の製造方法。
請求項１０または１１に記載の熱型電磁波検出器の製造方法において、
前記樹脂層に形成された前記１以上の孔は、前記樹脂層が配置される前記第１基板及び前記第２基板の一方より離れるに従い口径が大きくなるテーパー孔であり、前記テーパー孔により前記第１基板及び前記第２基板の他方を案内することを特徴とする熱型電磁波検出器の製造方法。
請求項９乃至１２のいずれか１項に記載の熱型電磁波検出器の製造方法において、
前記樹脂層の少なくとも１以上の孔内にて、前記バンプよりも低温で溶融されて前記バンプと接合される接合部材を用いて、前記第１基板と前記第２基板とを電気的に接続する工程をさらに有することを特徴とする熱型電磁波検出器の製造方法。