专利名称：：电子管以及电子管的制造方法
技术领域：
：本发明涉及响应于来自外部的光的入射而产生光电子的电子管及其制造方法。
背景技术：
：一直以来，光电管和光电子倍增管(PMT:PhotomultiplierTube)等的电子管作为光敏感器已被人所知。这些电子管通过在真空容器内配置将光转换为电子的光电面(Photocathode)和阳极而构成。作为这种电子管的示例，已知有一种将在内面形成有光电面的部分、形成有电子倍增部的部分、以及在内面形成有阳极的部分接合而成的光电子倍增管(参照下面的专利文献1)。但是，由于近年来光敏感器的用途多样化，电子管小型化的要求正在变得强烈。另一方面，作为具有光学功能的微装置的示例，已知有一种通过分别在硅基板和玻璃板形成粘接层，接着以焊料层接合这些粘接层，从而制造出的微组装(micro-package)构造(参照下面的专利文献2)。专利文献l:美国专利第5,568,013号说明书专利文献2:日本特开2003-175500号公报
发明内容然而，为了推动具有光电面的电子管的小型化，在考虑到因光电面所含有的碱金属等而引起的腐蚀性的同时，如何维持真空管的气密性就成为了问题。另外，在上述的微组装构造的接合方法中，粘接层所含有的铬等的容易被氧化的金属因接合前的各加热处理而在粘接层的表面析出，形成氧化膜，因而有时候与焊料层的接合性下降，气密性的维持变难。因此，本发明鉴于相关问题而提出，目的在于提供一种能够充分地维持小型化的真空容器内部的气密性的电子管及其制造方法。为了解决上述问题，本发明的电子管包括外围器和容纳于外围器内的光电面，该外围器具有至少在一个端部形成有幵口的侧管和气密地接合于开口的接合部件，该光电面响应于从外部入射的光而向该外围器的内部放出光电子。在开口以及接合部件的与开口接合的接合部分上分别形成有多层金属膜，该多层金属膜通过由钛形成的金属膜、由白金形成的金属膜、以及由金形成的金属膜向着接合方向按照该顺序层叠而形成，侧管和接合部件，通过在各多层金属膜之间夹着含有铟的接合材料而接合。根据这种电子管，侧管和接合部件，通过在依次含有钛、白金、以及金的多层金属膜之间夹着含有铟的接合材料而接合，从而构成外围器，并且，在该外围器的内部具备响应于来自外部的光而放出光电子的光电面。由于这种结构，容易被氧化的金属在接合部分并不析出，即使在外围器小型化的情况下，也能稳定地保持外围器的接合部分的气密性。本发明的电子管的制造方法，是在外围器内具备响应于从外部入射的光而向外围器的内部放出光电子的光电面的电子管的制造方法，该方法具有以下步骤准备侧管的步骤，该侧管构成外围器的一部分且在一个端部形成有开口；在开口依次形成由钛形成的金属膜、由白金形成的金属膜、以及由金形成的金属膜的步骤；准备接合部件的步骤，该接合部件构成外围器的一部分且用于接合于开口；在接合部件的与开口接合的接合部分上依次形成由钛形成的金属膜、由白金形成的金属膜、以及由金形成的金属膜的步骤；在侧管的内部或接合部件的内部形成光电面的步骤；以及，通过夹着含有铟的接合材料将侧管的开口和接合部件接合的步骤。根据这种的电子管的制造方法，在侧管的开口以及接合部件上，依次形成含有钛、白金、以及金的多层金属膜，另一方面，在侧管以及接合部件的内部形成光电面之后，通过在该多层金属膜之间夹着含有铟的接合材料而接合侧管和接合部件。通过这种制造方法，接合部分内的容易被氧化的金属并不析出，即使在外围器小型化的情况下，也能稳定地保持外围器的接合部分的气密性。根据本发明提供的电子管及其制造方法，能够充分地维持小型化的真空容器内部的气密性。图1是表示本发明的电子管的一个实施方式的光电子倍增管的构成的立体图。图2是图i的光电子倍增管的沿着n-n线的分解截面图。图3是用于说明图1的光电子倍增管的制造方法的截面图。图4是用于说明图1的光电子倍增管的制造方法的截面图。图5是表示图1的光电子倍增管中的多层金属膜的层叠方向的元素分析结果的图表。图6是表示本发明的比较例的多层金属膜的层叠方向的元素分析结果的图表。符号的说明1…光电子倍增管2…上侧基板(接合部件)4…下侧基板(接合部件)3a、3b…框架5…外围器6…光电面10a、10b…多层金属膜14…接合层15a、15b…中间层具体实施方式下面参照附图，详细地说明本发明涉及的电子管及其制造方法的优选实施方式。并且，附图的说明中，用相同符号标记相同或相当的部分，省略重复的说明。另外，各附图是为了说明而被制作出的，为了强调而特地将说明的对象部位画出。因此，附图中的各部件的尺寸比例不一定与实际的尺寸比例一致。图1是表示本发明的电子管的一个实施方式的光电子倍增管1的构成的立体图。如该图所示，光电子倍增管l是透过型的电子倍增管，具有由上侧基板2、框架3以及下侧基板4构成的外围器5，通过在外围器5的内部容纳光电面6、电子倍增部7以及阳极8而构成。该光电子倍增管1是射向光电面6的光的入射方向和在电子倍增管部7内的电子的运动方向交叉的光电子倍增管。即，当光从箭头A所示的方向入射时-，光电子倍增管l，通过从光电面6放出的光电子入射到电子倍增部7，该光电子在箭头B所示的方向上运动而级联倍增二次电子。下面，详细地说明各构成要素。如图1的光电子倍增管1的沿着n-II线的分解截面图即图2所示，上侧基板2以及下侧基板4是矩形状的玻璃制的平板，框架3由沿着基板面接合的2个中空四棱柱状的框状部件构成。这些框状部件分别连接于上侧基板2以及下侧基板4的周边部，并使得各基板的四边和框状部件的四边平行。艮l]，框架3由作为框状部件的框架3a和框架3b构成。具体的说，连接于上侧基板2的框架3a具有，接合于上侧基板2的周边部的面上的硅(Si)制的框架本体9a和多层金属膜10a，该多层金属膜10a通过由钛(Ti)形成的金属膜lla、由白金(Pt)形成的金属膜12a以及由金(Au)形成的金属膜13a在框架本体9a上向着下侧基板4按照该顺序层叠而形成。在该框架本体9a和多层金属膜10a之间，设有由铝或二氧化硅(Si02)形成的中间层15a。同样地，连接于下侧基板4的框架3b具有，接合于下侧基板4的周边部的面上的Si制的框架本体9b和多层金属膜10b，该多层金属膜10b通过由钛形成的金属膜llb、由白金形成的金属膜12b、以及由金形成的金属膜13b在框架本体％上向着上侧基板2按照该顺序层叠而形成。在该框架本体9b和多层金属膜10b之间，设有由铝或二氧化硅(Si02)形成的中间层15b。各金属膜的膜厚，例如，金属膜lla、lib为30nm，金属膜12a、12b为20nm，金属膜13a、13b为lpm。如此，框架3a、3b分别形成由框架本体9a、9b的与基板2、4相反的一侧的端部所规定的开口，并且，具有在各自的开口上形成有多层金属膜10a、10b的构造。这些框架3a和框架3b通过在多层金属膜10a和多层金属膜10b之间夹着含有铟(In)的接合材料(例如，含有In、In和Sn的合金、In和Ag的合金等)而接合，且内部保持气密。这里，在图2中，在多层金属膜10b上形成有由接合材料形成的接合层14，但是，也可以在多层金属膜10a上形成接合层。于是，本实施方式中，在将与上侧基板2接合的框架3a或与下侧基板4接合的框架3b中的任意一个作为侧管的情况下，另一个就成为了接合部件。这种构成中，包含框架3a的上侧基板2具有作为接合部件的作用，将作为侧管的包含下侧基板4的框架3b的开口气密地密封，包含框架3b的下侧基板4具有作为接合部件的作用，将作为侧管的包含上侧基板2的框架3a的开口气密地密封。因此，各个多层金属膜10a，10b分别在与框架3b、3a的开口接合的接合部分上形成，换言之，形成在基板2、4的周边部上。另外，框架3可以不由框架3a和框架3b这2部件构成，可以由Si制的l部件形成。该情况下，作为侧管，框架3与接合部件即上侧基板2以及下侧基板4直接接合。这种直接接合的情况下，在上侧基板2以及下侧基板4和框架3这两者的接合上可以使用多层金属膜和接合层，也可以仅使用任意一种。尤其是在通过阳极接合将下侧基板4和框架3接合之后，优选通过多层金属膜和接合层的接合进行具有光电面6的上侧基板2和框架3的接合。但是，考虑到后述的光电子倍增管1的制造工序可知，在形成电连接于光电面6的Si层17的时，优选具备框架3a和框架3b这2部件。在这种外围器5的上侧基板2的内面2r上形成有透过型的光电面6，该透过型光电面6含有响应于从外部入射的光而向着外围器5内部放出光电子的碱金属。该情况下，上侧基板2作为使从外部入射的光向着光电面6透过的透过窗而起作用。该光电面6靠近上侧基板2的内面2r的长边方向(图2的左右方向)的端部，沿着内面2r形成。在上侧基板2上设有从表面2s贯通至内面2r的孔16，在孔16的内面2r侧形成有电连接于光电面6的Si层17。在孔16内配置有光电面端子18，该光电面端子18通过电接触于Si层17而电连接于光电面6。在下侧基板4的内面4r上，沿着内面4r形成有电子倍增部7和阳极8。电子倍增部7具有向着下侧基板4的长边方向互相并列设置的多个壁部，在这些壁部之间形成有沟部。在该壁部的侧壁以及底部上形成有由二次电子放出材料形成的二次电子放出面。电子倍增部7被配置在外围器5内与光电面6相对的位置上。在从该电子倍增部7离开的位置上设有阳极8。而且，在下侧基板4上分别设有从表面4s贯通至内面4r的孔19、20、21。孑L19内插入有光电面侧端子22，孑L20内插入有阳极侧端子23，孔21内插入有阳极侧端子24。由于光电面侧端子22以及阳极侧端子23分别电接触于电子倍增部7的两端部，因而通过向光电面侧端子22以及阳极侧端子23施加规定的电压，能够在下侧基板4的长边方向上产生电位差。另外，由于阳极端子24电接触于阳极8，因而能够将到达阳极8的电子作为信号取出至外部。以上对光电子倍增管1的工作进行了说明。如果光透过上侧基板2入射到光电面6，那么，从光电面6向着下侧基板4放出光电子。该放出的光电子到达与光电面6相对的电子倍增部7。由于通过向光电面侧端子22以及阳极侧端子23施加电压而在电子倍增部7的长边方向上产生电位差，因而到达电子倍增部7的光电子向着阳极8侧运动。其后，从光电面6到达电子倍增部7的光电子一边撞击电子倍增部7的侧壁以及底部，一边被级联倍增，产生二次电子，到达阳极8。产生的二次电子从阳极8通过阳极端子24被取出至外部。接着，参照图3以及图4，对本发明所涉及的光电子倍增管的制造方法进行说明。首先，参照图3，对包含框架3b的下侧基板4的制造方法进行说明。起初，准备矩形平板状的Si基板25，通过铝的图形成型(patteming)在Si基板25的面上形成电子倍增部7用的2个端子29a、2%和阳极8用的端子29c。其后，通过反应离子蚀刻(RIE:ReactionIonEtching)加工出凹部26，从而在包含端子29a和端子29b的面以及包含端子29c的面上分别形成长方体状的岛状部27、28(图3的区域(a))。接着，准备设有用于预先插入端子的孔19、20、21的玻璃制的下侧基板4，通过阳极接合将Si基板25和下侧基板4接合，并将端子29a、29b、29c夹入。然后，通过依次蒸镀钛、白金、金，在Si基板25的表面上生成由金属膜llb、12b、13b形成的多层金属膜10b。通过蚀刻加工或剥离(liftoff)加工，在Si基板25的表面的边缘部上形成多层金属膜10b(图3的区域(b))。然后，通过RIE加工使岛状部27、28的周围的凹部26(参照图3的区域(a))贯通Si基板25的表面，从而形成岛状部27、28分别作为电子倍增部7以及阳极8，并形成Si基板25的周边部作为框架本体9b(图3的区域(c))。另外，其后，为了框架本体9b的除气，有时对框架本体9b进行高温热处理。此时，有可能因处理温度而很难维持多层金属膜10b。因此，优选在形成多层金属膜10b时，在Si基板25的表面和多层金属膜10b之间设置由铝或二氧化硅(Si02)形成的中间层。在形成电子倍增部7、阳极8、以及框架本体9b之后，在接合部分即多层金属膜10b的表面上掩模蒸镀用于接合于包含框架3a的上侧基板2的开口的接合层14(图3的区域(d))。此时，使用In、或In和Sn的合金、或In和Ag的合金等的含有In的材料作为接合层14。另外，接合层14的形成，也可以通过在印刷含有上述接合材料的金属浆料之后，加热除去金属浆料中所含有的粘合剂而形成。形成接合层14之后，通过在掩模蒸镀Sb、MgO等之后导入碱金属，从而在电子倍增部7的壁部的侧壁以及底部上形成二次电子放出面(图3的区域(e))。通过以上的工序，准备了框架3b，该框架3b构成外围器5的一部分，且一个端部接合于下侧基板4并在另一个端部形成有开口。转到图4，对包含框架3a的上侧基板2的制造方法进行说明。首先，准备矩形平板状的Si基板30，通过铝的图形成型(patteming)在Si基板30的面上形成光电面6用的端子33。其后，通过R正加工出凹部31，从而在包含端子33的面上形成长方体状的岛状部32(图4的区域(a))。接着，准备设有用于预先插入端子的孔16的玻璃制的上侧基板2，通过阳极接合将Si基板30和上侧基板2接合，并将端子33夹入。然后，通过依次蒸镀钛、白金、金，在Si基板30的表面上生成由金属膜lla、12a、13a形成的多层金属膜10a。通过蚀刻加工或剥离加工，在Si基板30的表面的边缘部上形成多层金属膜10a(图4的区域(b))。然后，通过RIE加工使岛状部32的周围的凹部31(参照图4的区域(a))贯通Si基板30的表面，从而形成岛状部32作为Si层17，并形成Si基板30的周边部作为框架本体9a(图4的区域(c))。另外，其后，为了框架本体9a的除气，有时对框架本体9a进行高温热处理。此时，有可能因处理温度而很难维持多层金属膜10a。因此，优选形成多层金属膜10a的、在Si基板30的表面和多层金属膜10a之间设置由铝或二氧化硅(Si02)形成的中间层。在形成Si层17以及框架本体9b之后，相对于上侧基板2上的Si层17，在中央部侧的面上掩模蒸镀含有锑(Sb)的光电面材料。其后，通过导入碱金属，形成光电面6(图4的区域(d))。通过以上的工序，准备了框架3a，该框架3a构成外围器5的一部分，且一个端部接合于上侧基板2并在另一个端部形成有开口。最后，在将环境温度保持为接近于上述的光电面6以及二次电子放出面的制作温度的状态下，通过合拢彼此的开口部而接合框架3a和框架3b(图4的区域(e))。由此，由于成为在多层金属膜10a，10b之间夹着接合层14的状态，因而通过接合In等的接合材料和多层金属膜10a、10b，框架3a和框架3b被真空密封。在以上所说明的光电子倍增管1中，各框架(侧管)3a、3b和基板(接合部件)4、2通过在依次含有钛、白金、以及金的多层金属膜10a、10b之间夹着含有铟的接合材料而接合，从而构成了外围器5,在该外围器5的内部配备有响应于来自外部的光而放出光电子的光电面6。通过这种构成，防止了因接合部分的Cr等的氧化而引起的稳定的金属的析出，即使在外围器5小型化的情况下，也稳定地保持了在外围器5的接合部分的气密性。尤其是在内部配置有光电面的电子管即光电子倍增管1，由于光电面材料成分即碱金属的腐蚀性成为问题，因而在多层金属膜10a、10b之间夹着接合层14的构造在维持气密性的方面上具有意义。另外，在光电子倍增管1的制造中，在框架3a和框架3b的接合部分内的容易被氧化的金属并不析出，即使在外围器5小型化的情况下，也稳定地保持了制造后的外围器5的接合部分的气密性。另外，由于上侧基板2在其内面上形成有光电面6，因而能够将从光电面6的制作到外围器5的接合时的环境温度保持为相同程度，从而能够高效地进行制造。而且，制造过程中没有必要装配内部构造，由于操作简便，因而作业时间短。由于外围器5和内部构造一体性地构成，因而能够容易地小型化。另外，由于在内部不存在分立的零件，因而不需要电或机械的结合。这里，图5是表示光电子倍增管1的多层金属膜10a的层叠方向的元素分析结果的图表。图6是表示比较例的光电子倍增管的多层金属膜的层叠方向的元素分析结果的图表，该比较例使用依次层叠铬(Cr)以及金(Au)的膜作为多层金属膜。另外，使用俄歇电子能谱分析仪(AES)进行元素分析。通过这些图可知，在比较例中，Cr在多层金属膜的表面侧析出，在外围器容易发生空气泄漏的状况。与此相对的是，本实施方式涉及的光电子倍增管1中，在多层金属膜10a的表面上防止了Au以外的金属的析出，有效地维持了外围器的气密性。另外，表1显示了本发明的实施例12以及比较例1~5中的良品率。这里的良品率是根据在制造工序之后是否保持光电面的活性状态而判定的。表1<table>tableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table>这里，实施例1是在使用InSn片材料作为光电子倍增管1中的接合材料的情况下的示例，相对于下侧基板4是玻璃的实施例1而言，实施例2是在下侧基板4为Si制的情况下的示例。另外，比较例15是在将光电子倍增管1中的多层金属膜的材料置换为其他材料的情况下的示例。而且，表1所示的多层金属膜的组成是指多层金属膜在上侧基板上或者下侧基板上以所述顺序成膜，各元素符号的括号内的数字表示其膜厚(nm)。另夕卜，在比较例4以及5中，通过在下侧的多层金属膜上真空蒸镀In，从而形成膜厚l(Vm的接合层。根据这些结果可知，在按照Ti、Pt、Au的顺序形成多层金属膜的实施例1以及实施例2中，良品率为100%，非常高。与此相对的是，在具有含有Cr、Ni、Cu等且按照与上述顺序不同的顺序成膜的多层金属膜的比较例15中，良品率降低至0%21%左右。由此很明显的是，在多层金属膜中含有Cr的构成不适合真空密封。另外，优选接合部件在其内面形成有光电面。通过如此地在接合部件的内面上形成光电面，能够将从光电面的制作到外围器的接合时的环境温度保持为相同程度，从而能够高效地进行制造。另外，优选光电面含有碱金属。在该情况下，在充分地维持气密性的外围器内也一并确保了光电面的灵敏度，使小型化的电子管的稳定工作成为可能。另外，优选分别在开口和多层金属膜之间、以及接合部分和多层金属膜之间，进一步形成由铝或二氧化硅形成的中间层。通过具备这样的中间层，即使在为了提高电子管内部的真空度而进行用于各构成部件的除气的高温热处理的情况下，也能够维持良好的多层金属膜的构造。此外，本发明并不限于上述的实施方式。例如，可以使用反射型的光电面作为配置在外围器5的内部的光电面。另外，可以将光电面设置在设有电子倍增部7以及阳极8的下侧基板4侧。另外，虽然上述实施方式的电子管是光电子倍增管，但是本发明也可适用于没有电子倍增部的光电管等的电子管。产业上的利用可能性本发明使用响应于来自外部的光的入射而产生光电子的电子管及其制造方法，充分地维持了小型化的真空容器内部的气密性。权利要求1.一种电子管，其特征在于包括外围器和容纳于所述外围器内的光电面，所述外围器具有至少在一个端部形成有开口的侧管，以及气密地接合于所述开口的接合部件，所述光电面响应于从外部入射的光而向所述外围器的内部放出光电子，在所述开口以及所述接合部件的与所述开口接合的接合部分上分别形成有多层金属膜，该多层金属膜通过由钛形成的金属膜、由白金形成的金属膜、以及由金形成的金属膜向着接合方向按照该顺序层叠而形成，所述侧管和所述接合部件，通过在各所述多层金属膜之间夹着含有铟的接合材料而接合。2.根据权利要求1所述的电子管，其特征在于所述接合部件在其内面形成有所述光电面。3.根据权利要求1或2所述的电子管，其特征在于所述光电面含有碱金属。4.根据权利要求1~3中的任意一项所述的电子管，其特征在于在所述开口和所述多层金属膜之间、以及所述接合部分和所述多层金属膜之间，还分别形成有由铝或氧化硅形成的中间层。5.—种电子管的制造方法，该电子管在外围器内具备响应于从外部入射的光而向该外围器的内部放出光电子的光电面，其特征在于，所述制造方法包括准备侧管的步骤，该侧管构成所述外围器的一部分且在一个端部形成有开口；在所述开口依次形成由钛形成的金属膜、由白金形成的金属膜、以及由金形成的金属膜的步骤；准备接合部件的步骤，该接合部件构成所述外围器的一部分且用于接合于所述开口；在所述接合部件的与所述开口接合的接合部分上依次形成由钛形成的金属膜、由白金形成的金属膜、以及由金形成的金属膜的步骤；在所述侧管的内部或所述接合部件的内部形成所述光电面的步骤；通过夹着含有铟的接合材料将所述侧管的开口和所述接合部件接合的步骤。全文摘要光电子倍增管(1)包括外围器(5)和容纳于外围器内的光电面(6)，该外围器具有至少在一个端部形成有开口的框架(3b)和气密地接合于该开口的上侧基板(2)，该光电面响应于从外部入射的光而向该外围器的内部放出光电子。在开口以及上侧基板的与开口接合的接合部分上分别形成有多层金属膜(10a、10b)，该多层金属膜通过向着接合方依次层叠由钛形成的金属膜(11a、11b)、由白金形成的金属膜(12a、12b)、以及由金形成的金属膜(13a、13b)而形成，框架(3b)和上侧基板(2)通过在各多层金属膜之间夹着含有铟的接合层(14)而接合。由于在接合部分上没有形成铬层，因而防止了接合部分的氧化铬的析出，即使在外围器小型化的情况下，也稳定地保持了接合部分的气密性。文档编号H01J43/28GK101238543SQ200680029180公开日2008年8月6日申请日期2006年6月28日优先权日2005年8月12日发明者下井英树,久嶋浩之,井上圭祐,木下仁志,杉山浩之申请人:浜松光子学株式会社