CN102856396A

CN102856396A - 光传感器装置

Info

Publication number: CN102856396A
Application number: CN2012102242839A
Authority: CN
Inventors: 塚越功二; 釜森均; 奥定夫; 藤田宏之; 林惠一郎
Original assignee: Seiko Instruments Inc
Current assignee: Ablic Inc
Priority date: 2011-06-30
Filing date: 2012-07-02
Publication date: 2013-01-02
Anticipated expiration: 2032-07-02
Also published as: US20130001409A1; US8946664B2; TW201308615A; JP5736253B2; CN102856396B; TWI542021B; JP2013011568A

Abstract

本发明的光传感器元件安装在由部分具有滤波功能的遮光玻璃盖基板（1）和具有空腔的遮光玻璃基板（2）构成的封装件内。光传感器装置的特征在于，具有滤波功能的遮光玻璃基板将玻璃自身具有吸收红外光、透过可见光的功能的玻璃埋入在其一部分，另外，遮光玻璃是由玻璃自身具有遮光性的玻璃构成。从而提供实现对应于能见度的功能、低成本且小尺寸、高可靠性的光传感器装置。

Description

光传感器装置

技术领域

本发明涉及将光传感器元件安装于使用玻璃基板的封装件材料的光传感器装置。

背景技术

近几年，移动个人电脑、平板个人电脑、智能电话等便携终端的普及正在急速扩大。作为其理由，不用说这些便携终端具有多种功能、重量轻、厚度薄等，在特征上具有更富有便携性的设计也很重要。另一方面，便携终端使用的电子部件件数，伴随对多功能化和便携性的追求而变得非常多，总是追求更小型、更薄、更省电力、更低成本的结果是，在电子部件中更多见到树脂模制封装件的采用。在此背景下，可以举出部件、材料的共通化。作为担负低消耗电力的搭载电子部件之一的光传感器也不例外，和其他的电子部件同样，由树脂模制封装件制成的小型、薄型、低成本的产品居多。

专利文献1的图2是由在树脂材料构成的绝缘性基板上安装光接收元件并树脂模制的照度传感器封装件的截面图。在树脂基板1的表面上形成电极4。电极4以包围基板背面的方式进行布线，成为能够与外部的连接的构造。在电极4上安装光传感器元件2。通过电线6电连接光传感器元件2的上表面2a和电极4。光传感器元件2利用导电性膏5向电极4固接。导电性膏5与光接收元件2和电极4电连接。利用向光传感器元件2a入射的光产生的电动势能够从导电性膏5流动到电极4而向外部传导。

另外，在该图中，光传感器元件2利用树脂11整体模制。树脂11由透光性的树脂构成，能使用环氧树脂等。在树脂11上设置红外光吸收膜12。红外光吸收膜12使用树脂，将液状树脂或膜在树脂11上粘接并重叠的构造。液状树脂使用环氧树脂等。膜状的部件经由树脂粘接剂将膜粘接于树脂11。由此，由于光传感器元件2能光接收截断了红外光的可见光，所以能够实现作为对应于能见度的光传感器的功能。另外，红外光吸收膜12即使使用的红外光吸收物质在透光性树脂11中分散、混合也能获得红外光吸收效果。

但是，由于专利文献1中记载的光传感器装置成为环氧树脂等用于元件的密封的封装件构造，所以可以举出以材料具有的耐热性、耐湿性等为首的对环境可靠性较弱的情况。特别是伴随构成红外光吸收膜的树脂或膜的厚度变薄，对于热、水分变得不耐受。另外，红外光吸收膜由用于元件的密封的环氧树脂模制，必须在硬化后粘接。在具有红外光吸收功能的液体树脂或膜对硬化后的树脂反复粘接的情况下，粘接层的密合性变弱。因此，如进行可靠性实验那样附加热、水分的环境、由于反复高温和低温的温度循环导致的反复膨胀和收缩的的结果是，红外光吸收膜有容易剥落的可能性。

另外，在专利文献1记载的光传感器装置中，在获得目标特性的红外光吸收膜将环氧树脂等树脂作为使用例。在红外光吸收膜使用了环氧树脂等的情况下，有因水分、热导致树脂分解的忧虑。其结果，存在着作为目的的红外光吸收变得不能进行、渐渐变得不能获得期望的特性的课题。

另外，在专利文献1记载的光传感器装置用透明树脂模制元件，红外光吸收膜只设置在光传感器元件的上表面。因此，对于从模制的透明树脂的侧面和斜上方入射到光传感器的光，无法进行红外光的吸收。其结果，存在着红外光未被吸收的光也向光传感器入射、无法获得期望的特性的课题。

这样，将玻璃用于封装件材料的电子部件一部分实用化。玻璃材料防止从外部进入的水分、污染物质，气密性也高。另外，因为玻璃材料与形成半导体元件的硅基板的热膨胀系数近似，所以在半导体元件安装于玻璃封装件的情况下，能提高安装面、接合面的可靠性。并且，由于玻璃材料价格便宜，所以能抑制产品成本的上升。

专利文献2的图1是在由陶瓷材料构成的基板上安装光传感器元件，用绝缘性的框和透明玻璃板密封的照度传感器封装件的截面图。在陶瓷基板11的表面和背面设置有金属化的布线图案12、19，并通过贯通电极18电连接。在该基板11上安装光传感器元件13、并与在光传感器元件13的上表面和基板表面设置布线图案12通过电线14电连接。在所述基板上设置有光传感器元件13和包围从光传感器光元件13的上表面由电线14连接到布线图案12的部位外侧的绝缘框15。绝缘框15和所述基板表面由树脂等粘接。并且，在绝缘框15的上端由低熔点玻璃等粘接透明玻璃17。

光传感器元件13成为由绝缘框15和透明玻璃17包围的中空状态，在由树脂模制密封的构造中常常有问题，没有向元件和电线的压力，变成受保护的构造。通过透明玻璃17来自外部的光从光传感器13的上表面入射，由光传感器13产生的电动势从电线14向布线图案12传导，通过贯通电极18向基板11的内表面侧布线图案19传导。基板11不是陶瓷材料的层叠而是单层，另外，通过在基板材料除陶瓷外还使用玻璃环氧树脂等，能够谋求封装件成本的减少。

在专利文献2记载的光传感器装置，没有使用在前述专利文献1记载的光传感器装置中使用的树脂，而是主要使用了对于陶瓷、玻璃的可靠性强的材料。由此能够省去树脂材料作为课题的弱的部位，另一方面，在专利文献2记载的光传感器中，必须使用基板、绝缘框、透明玻璃等各种材料和部件来组装，封装件的成本很难降低。另外，在作为构成封装件的主要部件的基板、绝缘框、透明玻璃中，各部件材料间的膨胀系数显著不同。因此，在反复从高温到低温的温度循环实验环境下，由于因膨胀系数的差而产生的压力容易导致向封装件的损害。并且，在封装件制造上，伴随着涂敷或印刷低熔点玻璃、树脂的操作以及使低熔点玻璃熔化的操作、树脂的硬化操作。这些的结果是，存在着在可靠性上有弱的部位、制造过程长、复杂化、难以减少制造成本的课题。

另外，在专利文献2记载的光传感器装置中，由于光传感器元件成为周围由绝缘框包围的构造，能够除去前述的专利文献1记载的光传感器装置中作为课题的来自侧面的光、从斜上方入射到元件的光，但是，另一方面，由于是绝缘框从后方与基板粘接而安装的构造，所以如从图可见的那样，基板必须设计得尺寸比绝缘框大，存在着整体的封装件尺寸难以进一步小型化的课题。

专利文献1：日本特开2007-36264号公报

专利文献2：日本特开昭61-214565号公报。

发明内容

在这里，本发明的目的在于，通过少量部件件数也能够除去来自侧面、斜上方的光，提供紧凑的且低成本的高可靠性的光传感器装置。

在本发明的光传感器装置中，具备：一部分具有滤波功能的遮光玻璃基板，具有空腔的遮光玻璃基板，以及具有在任一基板安装的光传感器元件、具有空腔的玻璃具有遮光功能，在所述具有滤波功能的玻璃基板和具有空腔的玻璃基板的表面具备由金属化而设置的布线图案，安装光传感器元件的所述任一基板的背面具有由金属化而设置的布线图案，通过贯通电极与在表面设置的布线图案电连接，将所述具有滤波功能的基板和具有空腔的基板接合或粘接而成的光传感器装置封装件。

另外，所述具有滤波功能的遮光玻璃基板，使用具有部分带有滤波功能的玻璃的玻璃基板。

另外，所述具有滤波功能的玻璃为埋入遮光玻璃的构造。

另外，所述具有滤波功能的玻璃使用玻璃自身具有截断特定波长的功能的玻璃。

另外，所述具有滤波功能的玻璃基板使用具有在部分透明的玻璃成膜金属氧化膜的多层膜而成的干涉滤波器的玻璃基板。

另外，所述具有滤波功能的玻璃，其形状为由锥台状构成的构造。

另外，所述遮光玻璃基板使用玻璃自身具有遮光性的玻璃。

关于本发明的光传感器装置，光传感器元件能够由玻璃完全密闭，获得高可靠性的封装件。另外，由于对于光传感器元件从横向、斜上方入射的光由遮光玻璃遮蔽，通过在光传感器元件的光接收面上方设置的具有滤波功能的玻璃，能够只光接收除去了红外光的可见光，所以能够实现作为与能见度对应的光传感器的功能。并且，由于封装件是玻璃基板粘合的构造和仅由玻璃材料构成的封装件构造，所以能够使膨胀系数的差极小，能够提供在成本、特性、可靠性上优异的光传感器装置。

附图说明

图1是示意性地示出本发明的光传感器装置的构成的截面图。

图2是示意性地示出本发明的光传感器装置的构成的截面图。

图3是示意性地示出本发明的光传感器装置的构成的截面图。

图4是示意性地示出本发明的光传感器装置的构成的截面图。

附图标记说明

1 具有贯通孔的遮光玻璃基板；2 具有空腔的遮光玻璃基板；3 具有滤波功能的玻璃；4 光传感器元件；5、6、7 金属化的布线图案；8 贯通电极；9 由金属氧化膜构成的多层膜；10 透明玻璃；11 透明玻璃基板；12 光传感器装置。

具体实施方式

本发明的光传感器装置的构造包含：一部分具有滤波功能的遮光玻璃基板；具有空腔的遮光玻璃基板；在所述遮光玻璃基板金属化的布线图案；安装于所述遮光玻璃基板、与所述布线图案电连接的光传感器元件；所述光传感器元件以由所述具有滤波功能的遮光玻璃基板和具有空腔的遮光玻璃基板包围的方式固定。图1示意性地示出本发明的光传感器装置的截面构成。

玻璃基板1（以下称为玻璃盖基板1）具有遮光性，在玻璃盖基板1预先设置有贯通孔。在贯通孔埋入具有滤波功能的玻璃3。玻璃3的面向光传感器元件4的一侧的直径与光传感器元件4的一边的长度相比较为等尺寸或小的尺寸，从而对于设置在未图示的光传感器元件的上表面的光接收区域，能够有效地入射光。

玻璃基板2具有遮光性，做成具有空腔的形状，和玻璃盖基板1嵌合之后的构造配置为玻璃基板2包围光传感器元件4的侧面和底面，从而能够全部遮蔽相对于光传感器元件从侧面、斜上方入射的光。

另外，如图2所示，在玻璃盖基板1设置的贯通孔中埋入的玻璃3使用透明玻璃，在与光传感器元件4的安装面相同的面一侧露出的透明玻璃表面设置由金属氧化膜的多层膜构成的干涉滤波器，由此也可以做成具有滤波功能的部件。

另外，如图3所示，使玻璃盖基板1为没有贯通孔、仅由透明玻璃构成的部件，在与光传感器元件的安装面相同的面一侧整个面设置由金属氧化膜的多层膜9构成的干涉滤波器，也可以做成具有滤波功能的部件。

[实施例1]

以下，基于附图说明本实施例的光传感器装置的构成。

图1是本实施例的光传感器装置12的示意图。图1是光传感器装置的纵截面图。是在埋入有部分具有滤波功能的玻璃的遮光玻璃盖基板1安装光传感器元件4，与具有空腔的遮光玻璃基板2一体化的构造。玻璃盖基板1使用遮光玻璃。在玻璃盖基板1设置贯通孔，埋入具有滤波功能的玻璃3。贯通孔及具有滤波功能的玻璃3做成锥台形状，能使相对于光传感器元件4来自外部的光有效地且有效率性地入射，并且容易与玻璃盖基板1做成难以取出的结构。在玻璃盖基板1通过金属化而形成布线图案。光传感器元件4安装在埋入玻璃盖基板1的贯通孔的具有滤波功能的玻璃3的中心轴上，并与布线图案电连接。光传感器元件4通过倒芯片接合安装于在玻璃盖基板1通过金属化而设置的布线图案5并电连接。由此，由于光传感器元件4在玻璃盖基板1接近安装，所以入射到具有滤波功能的玻璃3的光能够通过玻璃3并且无衰减地入射到光传感器元件4。在由外部发出的光线之中，由于在玻璃盖基板1、玻璃基板2的表面中光被遮蔽、在玻璃3中具有使吸收了红外光的可见光通过的功能，所以光传感器元件4能够实现作为对应于能见度的光传感器的功能。另外玻璃基板2在空腔的底部设置贯通电极8，从空腔上端面经过斜面和底面通过金属化而形成的布线图案6和在空腔的相反侧的基板背面通过金属化而形成的布线图案7通过贯通电极8电连接。通过将安装光传感器元件4而电连接的布线图案5与布线图案6电连接，由光传感器元件4产生的电动势能够通过布线图案向外部传导。

在这里，具有滤波功能的玻璃是指，玻璃自身具有吸收红外光的作用的玻璃，主要使用组成为磷酸盐的玻璃。另外，遮光玻璃是指，玻璃自身具有遮光作用的玻璃，是通过在玻璃中添加颜料而具有遮光功能的玻璃。颜料主要使用了氧化铁等金属氧化物。因此，对玻璃的选择没有制约，能够广泛选择低成本的钠玻璃等。

另外，由玻璃盖基板1和具有空腔的玻璃基板2包围的光传感器元件4能够为密闭的中空状态。其结果，能够使在光传感器元件4中没有由树脂模制而密封的构造等中产生的向元件的压力，可靠性高。

[实施例2]

图2是本实施例的光传感器装置12的截面图。与第1实施方式构成相同，但是埋入于在玻璃盖基板1设置的贯通孔的玻璃10是不具有滤波功能的透明玻璃。在由玻璃盖基板1中安装有光传感器元件4的面上露出的透明玻璃构成的玻璃3的表面，成膜金属氧化膜的多层膜9。由此获得与埋入具有滤波功能的玻璃的方式同样的效果。

[实施例3]

图3是本实施例的光传感器装置12的截面图。第2实施方式中玻璃盖基板1使用仅由没有贯通孔的透明玻璃构成的玻璃基板11，在玻璃基板11的光传感器元件的安装面一侧的整个面，成膜金属氧化膜的多层膜9。由此，由于通过基板11向光传感器元件4入射的来自外部的光，仅入射被吸收了红外光的可见光，所以能够实现作为与能见度对应的光传感器的功能。

[实施例4]

图4是本实施例的光传感器装置12的截面图。此外，省去对与实施例1构成相同的部分的说明。如图4（a）、（b）所示，在本实施例中，特征是在由遮光玻璃构成的玻璃盖基板1埋入的具有滤波功能的玻璃3 的形状。在图4（a）中，在玻璃盖基板1中从埋入于贯通孔的滤波玻璃3的玻璃盖基板1上安装有光传感器元件4的面一侧露出的形状具有凸透镜的形状。由此，从外部透过玻璃3的光能够相对于设置在未图示的光传感器元件4的上表面的光接收区域有效地入射。另外，通过为凸透镜形状，与光传感器元件4的距离接近，另外，由于光能够在透镜前端聚焦，所以即使是少的光也能够实现作为灵敏度良好的光传感器的功能。在图4（b）中，使在玻璃盖基板1中在未安装光传感器元件4的面露出的玻璃3的前端形状为具有凹透镜的形状，能够获得与图4（a）同样的效果。

[产业上可利用性]

通过玻璃包围元件周围的可靠性高，并且能够简单且廉价地提供具有与可见光对应的光传感器功能的光传感器装置，从而能够有助于向照顾到屋内、屋外用途以及在严酷的环境下的使用的、以便携终端、照明器具为首的各种光传感器装置搭载设备的供给。

Claims

1. 一种光传感器装置，其特征在于，其构造为，具备：

玻璃盖基板，部分具有滤波功能；

光传感器元件，与在玻璃盖基板通过金属化而设置的布线图案电连接；以及

遮光玻璃基板，具有空腔，

所述具有空腔的遮光玻璃基板在具有空腔的面一侧与其相反面一侧通过金属化而设置布线图案，通过贯通电极电连接，玻璃盖基板和具有空腔的遮光玻璃基板接合。

2. 如权利要求1所述的光传感器装置，其特征在于，所述玻璃盖基板是部分配置具有滤波功能的玻璃的构造。

3. 如权利要求2所述的光传感器装置，其特征在于，所述具有滤波功能的玻璃是玻璃自身具有截断特定波长的功能的玻璃。

4. 如权利要求1~3中的任一项所述的光传感器装置，其特征在于，所述遮光玻璃是玻璃自身具有遮光性的玻璃。

5. 如权利要求2~3中的任一项所述的光传感器装置，其特征在于，所述具有滤波功能的玻璃是具有锥台状的形状，是面向外部的一侧宽、面向光传感器元件的一侧窄的锥台形状。

6. 如权利要求2~5中的任一项所述的光传感器装置，其特征在于，所述具有滤波功能的玻璃在透明玻璃成膜金属氧化膜的多层膜。

7. 如权利要求5所述的光传感器装置，其特征在于，所述锥台形状的具有滤波功能的玻璃构成为面向光传感器元件一侧的直径与光传感器元件的一边的长度相等或较小的尺寸，面向外部一侧的直径构成为比光传感器元件的一边的长度大的尺寸。

8. 如权利要求1~7中的任一项所述的光传感器装置，其特征在于，所述部分具有滤波功能的遮光玻璃基板和所述具有空腔的玻璃基板以包围光传感器元件的方式接合或粘接。

9. 如权利要求2~8中的任一项所述的光传感器装置，其特征在于，所述具有滤波功能的玻璃在安装有光传感器元件的面露出的形状构成为凸半球透镜形状。

10. 在权利要求2~8中的任一项所述的光传感器装置，其特征在于，所述具有滤波功能的玻璃在未安装光传感器元件的面的形状构成为从遮光玻璃基板平面凹进的半球形状。