热式光检测器及其制造方法技术

本发明专利技术的热式光检测器包括热式光检测元件与支持该光检测元件的支持台，该支持台由传热困难的材料制作，并置于可调温在一定温度内的基台上处于热连接状态。支持台还确定其高度以及横截面形状各部分尺寸，使得从热式光检测元件至基台的热传导路径的热传导量同预先设定的量一致。本发明专利技术的上述构造的热式光检测器的制造方法，是将形成有信号取出电极的热电结晶板粘接在一定厚度的在相应位置掩模曝光感光性玻璃板上，研磨结晶板使其变薄，采用蚀刻除掉感光部分。（*该技术在2012年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及傅里叶变换红外分光分析器(FT-IR)中所采用的高灵敏度红外线检测器等热式光检测器。作为FT-IR用的室温工作式的高灵敏度红外线检测器，是用热电式红外线检测器，这当中大多都采用利用了热电系数较大的TGS(三甘氨酸-硫酸盐(triglycine-sulphate))系的D-TGS、LA-TGS和DLA-TGS等热电结晶的热电式红外线检测器。这里之所以在高灵敏度红外线检测器中使用热电元件，是因为在采用半导体等的量子式红外线检测元件中，有因禁带宽度小，暗电流影响大，为此不在液体氮中冷却就得不到良好的灵敏度的问题，以及可检测的波长范围被限定在比14μm小的波长范围的问题。可是，TGS系结晶的临界温度Tc，对于最高的DLA-TGS也为60℃大小，其灵敏度稳定的结晶温度范围非常地狭为24-36℃。因此，对热电结晶的温度控制不可少，然而在热电式红外线检测器与热式光检测器中，是检测因入射到热电结晶所引起的微小的温度变化的，因而若以量子式检测元件时的相同方法冷却热电结晶，就会带来灵敏度下降和引入噪声等不良影响。即对于量子式的检测元件等，为把元件温度抑制在规定温度以下，采用了以仅使该元件的热量有效地发散到外部为目的的冷却法，然而对检测对象为热能之类的热电检测元件单单运用这种冷却法时，不但导致灵敏度降低，最坏时因为由调温所引起的噪声而发生不能检测的情况。因此，以往FT-IR装置整体的性能虽然下降，但将FT-IR的光路光阑调暗，使入射到热电检测器光量最大时也不会使结晶温度超出36℃，或者从稍微离开的地方对热电检测器间接地进行温度调节。作为其温度调节的构造例如图5所示，以往是使温度调节媒质52紧贴热电检测器51的封装体511的侧壁周围，并在该温度节媒质52的另一端配置用作温度调节装置的珀耳贴元件53，间接地调节热电检测器51的热电结晶温度的构造。可是，籍助于图5所示的温度调节构造时，存在热电元件本身的检测器与封装体511间的导热系数和热态常数在各个检测器中是不同的问题，还有，热电检测器51以及珀耳贴元件53与结合这些的媒质52间的热接触(热阻)，由于各自的热接触面积大，在组装中随机性较大而存在重复性差这样的问题，因此无法得到长期稳定的高精度温度控制。另一方面，作为配合热电式检测器的灵敏度提高的构造(不致使热从热电元件发散出去的构造)，例如提出了如图6(a)中所示，在热电元件610的支持基板62上经蚀刻形成开口部621，使受光部(形成电极611的部位)的下方成为空洞以防止热扩散的构造，或如图6(b)中所示，使热电元件710置放在4根腿的架台72上，以防止受光部的热扩散的构造。可是，将这类构造用于采用TGS系结晶的热电检测元件时，该元件温度无法控制在某个范围中，无法使元件正常地工作。因而为了使采用TGS系结晶的热电检测元件高灵敏度地工作，有必要给元件与温度调节媒质适当量热连接。因此，热连接媒质必须是精度非常高且重复性好的构造。然而在用图6(a)中示出的构造时，当然采用MgO等作为基板62，而经磷酸蚀刻形成开口部621，故而该蚀刻后的开口部尺寸精度不太好。还有若用图6(b)中示出的构造，则必须有使微小的热电元件(为3mm角大小，厚度为10μm大小)710置于4条腿的架台72上的作业，故而要使这类作业能自动化不损坏元件是不容易的。因而在大量生产上不合适。本专利技术的目的在于提供一种具有可对热电元件等热式光检测元件的温度在一定的范围内以高精度控制的构造的热式光检测器。为达到该目的，本专利技术的热式光检测器具有热式光检测元件与支持该光检测元件的支持台，并搭载于调温在一定温度内的基台上处于热连接的状态，同元件与调温基台连接的支持台高精度地限制从元件至基台的热传导量。为要实现之，高精度地规定了其高度以及横截面形状的各部分尺寸。根据本专利技术的检测器，把基台温度调节至热式光检测元件灵敏度稳定的温度范围内的最小温度，并预先规定好该支持台的高度以及横截面形状的各部分尺寸，以使由支持台形成的热传导路径的热传导量，在检测范围内最大光量的光恒定入射到热式光检测元件的受光部的状态下，变成能把该元件温度限制在灵敏度稳定的温度范围内最大温度的热传导量，这样，就能使热式光检测元件在其灵敏度稳定的温度范围内工作。假使由支持台所形成的热传导路径的热传导量更大些，就能对元件温度在更为狭窄的温度范围内调温，但包括检测入射光变化量与由此产生的元件温度变化量的热电式检测器在内，在热式光检测元件的场合，随着热传导量增加，而使灵敏度下降故不令人满意。还有，本专利技术的制造方法，即制造上述构造的热式光检测器的方法。对与应制造的热式光检测器支持台高度相对应厚度的感光性玻璃板，采用与该支持台横截面形状相对应由遮光部形成的遮罩进行曝光后，用粘接剂将单面形成了取出信号用电极的热电结晶板通过使该电极形成面朝向感光性玻璃板以粘接在该感光性玻璃板上，接着对与热电结晶板的粘接面相对的面研磨而使其厚度变薄，此后在清除工序用蚀刻法将因感光性玻璃板曝光所产生的感光部分清除掉。在该制造方法中，由于采用了感光部蚀刻精度高的感光性玻璃作为支持台材料，因而能够重复性高地制作尺寸精度高的支持台。而且由于是通过蚀刻制作支持台，因此可以实现大量生产。进一步，为使用热电结晶体作为光检测元件，有必要使其厚度为10μm量级。该制造方法是在将热电结晶粘接在尚未开孔的玻璃板上的情况下研磨了之后，可不损坏结晶进行开孔的，因而该工艺也简单。附图说明图1是示出本专利技术实施例的主要部分构造的图，(a)以及(b)分别是平面图以及纵向截面图。图2是示出本专利技术实施例的整体结构的图，(a)以及(b)分别是平面图以及侧面图。图3(a)-(f)是本专利技术实施例制造方法的顺序说明图。图4(a)-(f)是本专利技术别的实施例制造方法的顺序说明图。图5是热电检测器的温度调节构造的已有例的说明图。图6(a)以及6(b)是分别示出热电检测器支持台一般构造例的图。以下参照附图对本专利技术的较佳实施例说明。首先如图2(a)以及2(b)中所示，热电元件1是安装在混合IC基板3(以下称HIC基板)的规定位置上的。在该HIC基板3的另一端部位上紧贴着珀耳贴元件4，还在珀耳贴元件4与热电元件1之间安装了温度检测元件5。该温度检测元件5是具有可以紧贴在HIC基板3上的构造的元件，采用可以对HIC基板3温度正确地检测的元件(例如模拟器件股份有限公司制造的商品名AD590等)还有在珀耳贴元件4的放热测，通过铜制网线6与热容量大的地方进行热连接。靠这些珀耳贴元件4以及温度检测元件5等，HIC基板被正确地控制温度在例如24℃。还在HIC基板3安装热电元件1部分的周边处，安装了该元件输出信号处理用的前置放大器电路(未图示)。另外7是遮光以及屏蔽噪声罩。热电元件1如图1(a)以及1(b)所示，是在热电结晶体(DLA-TGS)10的中央部分相对的位置上分别形成了圆形电极11以及12的构造，而该电极部分成为受光部。还有，热电元件1由感光性玻璃制的支持台2保持，并通过该支持台2与HIC基板3进行热连接。支持台2，是在其中央部分开口形成了圆筒状的开口部21，而成为可限制热电元件1的受光部的热扩散的形状。还有，其各部分形状尺寸，通过考虑到感光性玻璃和热电结晶体的热传导率等来确定，以使本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种热式光检测器其特征在于，包括热式光检测元件、与支持该光检测元件的支持台，该支持台是以热传导比较差的材料以及形状被制作的，并被搭载于调温在一定温度内的基台上处于热连接的状态。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：喜多纯一，岸原弘之，
申请(专利权)人：岛津制作所，
类型：发明
国别省市：JP[日本]