CN103035658A - 光传感器模块和光传感器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种适合于波长和光接收量的小型封装的光传感器模块及光传感器。其中，具备光接收元件(21)、电阻元件(65)、放大元件(61)、波长选择滤波器构件(40)的光传感器模块(1)，其特征在于，还具有：形成有放大元件(61)的电路基板(60)；对于电路基板(60)进行遮光的封装树脂(75)；使形成有光接收元件(21)的传感器构件(20)和波长选择滤波器构件(40)得以接合的传感器基板(10)；设置有与电路基板(60)和光接收元件(21)及电阻元件(65)相连接的配线(71)的基座(70)，并且，封装树脂(75)按照使波长选择滤波器构件(40)的光入射面(40a)露出的方式覆盖基座(70)。

Description

光传感器模块和光传感器

技术领域

本发明涉及光传感器模块和光传感器，特别是涉及对紫外线等的特定波长的光接收量进行测定的小型封装的光传感器模块和光传感器。

背景技术

光传感器模块被应用于照度传感器，照度传感器用于根据周围的亮度对照明进行调光、或调整显示器画面的面发光度。另外，作为检测在检验范围内有无人体的红外线传感器，已知有使用了透射从人体发出的红外线的波长范围的波长滤波器的光传感器模块。此外，近年来，还期待用于简便计测紫外线的量的紫外线传感器。紫外线不仅让人晒黑、而且还会引起皮肤癌和白内障等，对人体的健康带来极为深刻的影响，从而希望着监控紫外线、且根据其影响度采取对策。因此，与计测周围的亮度的可视光的照度传感器一样，将计测紫外线的波长范围的光接收量的光传感器模块搭载到移动电话等移动设备上也得到研究。

作为现有的光传感器模块，例如，在专利文献1中公开有一种照度传感器，其使用了灵敏度特性接近人眼的光学滤波器。所谓照度传感器所设想的入射光，不仅限于太阳光和屋内照明的可视光，而且限定为人感觉到的亮度的测量。在专利文献1中，作为半导体照度传感器，采用的构造是，在光学滤波器上的光入射口以使异物无法侵入的方式填充透光性树脂。

在专利文献2中，公开有一种红外线传感器装置，其是将粘接着使红外光选择性地透过的平板状的光滤波器和红外线检测元件的支承体、以包围检测元件的方式环状地装配。此外，通过由仅使平板状的光滤波器的表面露出的绝缘性树脂覆盖，能够防止来自光滤波器的侧面和支承体的间隙等的入射光，与従来的罐封装相比，能够得到小型轻量的光传感器装置。此外，因为由绝缘性树脂覆盖，所以与罐封装同样，能够防止因机械的撞击引起的破损，并能够防止水分和尘埃的侵入。

另外，专利文献3中公开有一种容易对应多个方向的照度检测的照度传感器模块。其上，将对应于光的亮度的光电二极管和使光电二极管发生的光电信号得以处理的运算放大器进行引线框装配置，而使光电二极管的位置可随意改变。运算放大器由黑色的遮光包封树脂包封，光电二极管由透明包封树脂包封。如专利文献3，如果使光接收元件和运算放大器IC分别开，则不需要在光接收元件上使增幅电路集成化，因此能够减小光接收元件，廉价地进行制造。

【先行技术文献】

【专利文献】

【专利文献1】特开2007-48795号公报

【专利文献2】特开2006-197491号公报

【专利文献3】特开2002-250656号公报

但是，如专利文献1所述的半导体照度传感器，光电二极管和使光电二极管的输出电流放大的增幅电路被集成在半导体芯片上时，不能在特定波长和光接收量不同的光传感器上通用。即，需要符合各自的规格而设计光电二极管和增幅电路，制作多种半导体芯片，多品种少量生产的问题就存在。此外，需要贴装小的光学滤波器，成为高成本的一个因素。

另一方面，在专利文献2所述的传感器装置中，没有搭载传感器输出的增幅电路的情况下，需要另行设置将输出功率调整为预期的电压的运算放大器IC或调节器IC，并将其连接到专利文献2的传感器装置上。为此，如专利文献3所述的照度传感器模块这样，必须在模块基板上个别地装配传感器装置和运算放大器IC，而以这样的方式搭载到移动电话等的移动设备上是困难的，因此需要进一步小型化。

发明内容

本发明正是为了解决上述课题，其目的特别在于，提供一种适合特定波长和光接收量的小型封装的光传感器模块及光传感器。

本发明中，一种光传感器模块，其具备：按所接收的光量使电流发生的光接收元件；将所述电流转换成电压的电路的电阻元件和放大元件；使从光入射面入射的期望波长的光透射的波长选择滤波器构件，其特征在于，所述光传感器模块还具有：形成有所述放大元件的电路基板；对于所述电路基板进行遮光的封装树脂；使形成有所述光接收元件的传感器构件和所述波长选择滤波器构件得以接合的传感器基板；载置有所述电路基板和所述传感器基板，并且设置有与所述电路基板和所述光接收元件及所述电阻元件相连接的配线的基座，所述封装树脂按照使所述波长选择滤波器构件的所述光入射面露出的方式覆盖所述基座。

电阻元件未被内置在形成有放大元件的电路基板中，而是与电路基板分开准备的。由此，通过使专用设计的波长选择滤波器构件及电阻元件与通用的电路基板加以组合，能够容易地实现设想有不同的波长和光强度的多品种的光传感器模块。此外，将电路基板、和在形成有光接收元件的传感器构件上接合有与光接收元件的光接收面大小一致的波长选择滤波器构件的传感器基板，搭载在基座上且由遮光性的封装树脂一体地包封，与对于模块基板的装配部件个别进行树脂包封相比，能够得到小型封装的光传感器模块。

因此，能够实现适合特定波长和光接收量的小型封装的光传感器模块。

优选所述传感器基板的所述传感器构件的侧面被所述封装树脂覆盖，所述波长选择滤波器构件的侧面被部分性地由所述封装树脂覆盖，所述光入射面从所述封装树脂突出。若是如此，则除了从遮光性的封装树脂突出的波长选择滤波器构件的光入射面以外，都不会被光照射而容易隐藏，因此封装树脂不会发生光劣化，长期可靠性优异。

此外，优选所述波长选择滤波器构件通过在光学基材上层叠波长选择滤膜而成，所述波长选择滤膜与所述光接收元件对置。由此，未透过波长选择滤膜的光没有入射路径，因此能够防止杂散光造成的测量干扰。

优选所述电阻元件形成于所述传感器构件上。若是如此，则不用另行准备电阻元件装配在基座上，而是能够与光接收元件一起配置在传感器构件上，因此能够削减部件个数，能够使制造工序简略化。

优选具有使所述传感器构件和所述波长选择滤波器构件接合的接合层，所述接合层围绕所述光接收元件、且设置在所述波长选择滤波器构件的外周区域，并且，所述电阻元件形成在所述传感器构件上、且被所述接合层覆盖。接合层是粘接层和金属接合层等，容易坚固地使形成有光接收元件和电阻元件的传感器构件和波长选择滤波器构件得以接合。此外，通过在设置有接合层的区域预先配置电阻元件，能够达到更小型。

优选所述传感器构件具有：以覆盖所述电阻元件的方式所形成的绝缘膜和金属膜，所述金属膜对于所述电阻元件进行遮光。若是如此，则作为电阻元件能够使用具有光特性的材料。在此，所谓具有光特性的材料，是指作为电阻元件使用时若被光照射则电阻发生变化的。因为能够确实地以不被光照射的方式进行遮光，所以能够抑制光特性造成的电阻变动干扰。

优选所述接合层为所述金属膜。使用金属膜构成金属接合层，除了能够抑制光特性造成的电阻变动干扰以外，还能够使接合坚固，气密性优异。

优选所述光接收元件和所述电阻元件在所述传感器构件上平面配置地形成，所述传感器构件的至少一部分由半导体材料构成，所述电阻元件由所述半导体材料形成。传感器构件和波长选择滤波器构件能够分别由晶片级的成膜加工技术制作。如果利用半导体材料将电阻元件形成于传感器构件上，则能够通过接合层而使形成有电阻元件的传感器构件和波长选择滤波器构件以晶片级接合，并且能够实现内置有电阻元件的传感器基板。因此，能够得到小型封装的光传感器模块。另外，能够削减光传感器模块的部件个数，能够使制造工序简略化。

优选设置多个所述传感器基板而构成，多个所述传感器基板的所述波长选择滤波器构件所透过的波长各不相同。因为装配多个与计测的光的波长区域和光强度的设想一致的光接收元件，能够实现以一个小型封装测量多个波长的光传感器模块，所以即便不使移动设备大型化，也能够搭载多个波长的光传感器功能。

本发明中，一种光传感器，其具备：按所接收的光量使电流发生的光接收元件；将所述电流转换成电压的电路的电阻元件；使期望的波长的光透射的波长选择滤波器构件，其特征在于，所述光传感器还具备：使形成有所述光接收元件的传感器构件和所述波长选择滤波器构件得以接合的接合层，所述接合层围绕所述光接收元件、且设置在所述波长选择滤波器构件的外周区域，并且在所述传感器构件上配置有所述电阻元件。

电路的电阻元件和波长选择滤波器构件，能够符合计测的波长和光接收量而适宜选择。由此，能够将具有与光接收元件设想的电流所对应的电阻值的电阻元件设于接合区域，因此能够实现容易适合特定波长和光接收量的光传感器。

优选所述传感器构件具有以覆盖所述电阻元件的方式所形成的绝缘膜及金属膜，所述金属膜对于所述电阻元件进行遮光。若是如此，则作为电阻元件能够使用具有光特性的材料。所谓具有光特性的材料，是指作为电阻元件使用时若被光照射则电阻发生变化的。因为能够确实地以不被光照射的方式进行遮光，所以能够抑制光特性造成的电阻变动干扰。

优选所述接合层为所述金属膜。若是如此，则即使电阻元件是具有光特性的材料，因为能够确实地以不被光照射的方式进行遮光，所以能够抑制因光照射造成的电阻变动干扰。

优选所述光接收元件和所述电阻元件在所述传感器构件上平面配置地形成，所述传感器构件的至少一部分由半导体材料构成，所述光接收元件和所述电阻元件由所述半导体材料形成。由此，能够由半导体基板的相同的半导体材料将电阻元件和光接收元件汇总起来进行制作，能够实现量产性优异的光传感器。

根据本发明，因为使电阻元件和通用的电路基板组合，所以能够容易地实现设想有不同的波长和光强度的多品种的光传感器模块，因为将在形成有光接收元件的传感器构件上接合有与光接收元件的接收面大小一致的波长选择滤波器构件的传感器基板、和电路基板，载置在基座上并由遮光性的封装树脂包封，所以，能够实现容易适合特定波长和光接收量的小型封装的光传感器模块。

附图说明

图1是表示第一实施方式的光传感器模块的立体图。

图2是沿着图1的II-II线切断的光传感器模块的模式剖面图。

图3是表示第一实施方式的光传感器模块的传感器基板的模式剖面图。

图4是表示第一实施方式的光传感器模块的电流电压转换电路的一例的图。

图5是表示第二实施方式的光传感器模块的传感器基板的模式剖面图。

图6是表示第三实施方式的光传感器模块的传感器基板的模式剖面图。

图7是表示第四实施方式的光传感器模块的模式剖面图。

图8是表示第五实施方式的光传感器模块的立体图。

图9是表示第五实施方式的光传感器模块的第二传感器基板的模式剖面图。

符号说明

1、2、3 光传感器模块

10、11、12、13、14 传感器基板

20、30 传感器构件

21、31 光接收元件

21a、31a 光接收面

22、32、62 焊盘

26、36 接合层

27、37 粘接层

28、38 金属膜

29、39 绝缘膜

40、50 波长选择滤波器构件

40a、50a 光入射面

41、51 光学基材

42、52 波长选择滤膜

60 电路基板

61 放大元件

65，66、67、68 电阻元件

69 分割电阻

70 基座

71 配线

72 电极

73 粘接树脂

74 键合线

75 封装树脂

具体实施方式

以下，运用附图，对于本发明的实施方式加以详细说明。还有，为了易于领会，附图中对尺寸适宜加以变更。

<第一实施方式>

图1是表示本实施方式的光传感器模块1的立体图，图2是沿着图1的II-II线切断的模式剖面图。另外，图3是表示本实施方式的传感器基板10的模式剖面图。

如图1和图2所示，本实施方式的光传感器模块1，是光入射面40a从遮光性的封装树脂75露出的构造。传感器基板10和电路基板60由粘接树脂73配置在基座70上，且由封装树脂75包封。内置于电路基板60的半导体集成电路，若照射到光，则漏电流增加，其结果是，例如产生因电压下降而导致的误操作。基座70和封装树脂75有遮光性，防止电路基板60因光照射而发生误操作。传感器基板10按照使光入射面40a露出的方式被封装树脂75覆盖，只有透过了光入射面40a的光能够到达光接收元件21。光接收元件21设于传感器构件20的一部分的区域，在此模式化地表示。光接收元件21，例如是根据光接收量而发生光电流的光电二极管。

如图3所示，传感器基板10具有如下：由光学基材41和波长选择滤膜42构成的波长选择滤波器构件40；形成有光接收元件21的传感器构件20；形成于传感器构件20上的电阻元件65；接合层26。接合层26围绕着在传感器构件20上所形成的光接收元件21，且设于波长选择滤波器构件40的外周区域，并使波长选择滤波器构件40和传感器构件20接合。光接收元件21的光接收面21a与波长选择滤膜42对置，被接合层26在周围以环状包围。

在形成有接合层26的接合区域的一部分，设置有电阻元件65。光接收元件21和电阻元件65，分别经由形成于传感器构件20的绝缘层和配线层(未图示)与多个焊盘(パッド)22连接。如图2所示，在基座70设置有配线71，经由键合线74连接到焊盘22上，与电路基板60和外部电连接。传感器构件20的侧面和接合层26的侧面被遮光性的封装树脂75覆盖。

如图1和图2所示，波长选择滤波器构件40的光入射面40a从遮光性的封装树脂75突出。光学基材41是石英玻璃等，从光入射面40a入射的光透过光学基材41，经由波长选择滤膜42，以只使想要测量的波长到达光接收元件21方式进行波长选择。例如，只想测量作为波长315nm～400nm的紫外线的UV-A和作为波长280nm～315nm的紫外线的UV-B时，则形成使可视光和红外线截止、并且只透过期望的波长范围的波长选择滤膜42。屋外的太阳光为光源时，相比可视光全域的照射光量，因为UV-A和UV-B的紫外线量极少，所以，只是进行接收的光电二极管构造和光接收面积的最佳设计，只能得到微弱的光电流。特别是，UV-B比UV-A对人体健康的影响度更大，但其光接收量也少，所得到的光电流微乎其微。

图4是表示实施方式的光传感器模块1的电流电压转换电路的一例的图。如图4所示，光接收元件21经由所接收到的光而发生光电流，光电流流通到电阻元件65，在电阻元件65的两端产生电压(电位差)。若是如此，则能够使光接收元件21的光电流转换成电压，因此，能够通过放大元件61的集成电路、即运算放大器IC使电压增幅，使微弱的光电流成为实用性的电压(传感器输出功率)。由于期望的波长或测量的对象的光强度，导致光电流在数位数的范围发生变化，因此通用一种运算放大器IC或调节器IC困难，历来，多数情况是针对各个光传感器采用专用的IC。还有，放大元件61等的半导体集成电路、即运算放大器IC或调节器IC，为了防止因光照射形成的漏电流，需要预先用陶瓷封装和遮光性树脂对于裸芯片进行遮光。

在本实施方式中，图4的放大元件61由内置于电路基板60的半导体集成电路形成。另一方面，电阻元件65不内置于形成有放大元件61的电路基板60中，而是与电路基板60分别准备。如图2所示，电阻元件65和电路基板60的电连接，经由焊盘22、配线71和键合线74进行。

通过预先针对设想的光电流的范围而使电阻元件65最佳化，能够使电路基板60通用。即，设想的光电流大时形成低电阻的电阻元件65，设想的光电流小时形成高电阻的电阻元件65。这时，使光电流I和电阻元件65的电阻值R的关系I×R＝V达到同程度而预先选择电阻元件65。更具体地说，在设想光电流I＝1μA的UV-B紫外线传感器中，使电阻元件65的电阻值R＝10kΩ，使V＝10mV成为放大元件61的输入电压。在本实施方式中，能够将一种运算放大器IC或调节器IC作为电路基板60利用，实现多品种的光传感器模块1。此外，因为由遮光性的封装树脂75覆盖，所以形成于电路基板60上的放大元件61等半导体集成电路不会产生因光照射造成的漏电流。因此，不会发生电压下降导致的误操作等。

另外，因为能够将具有与光接收元件21的设想的电流所对应的电阻值的电阻元件65设于接合区域，所以能够实现容易适合特定波长和光接收量的光传感器。

就图2和图3所示的电阻元件65而言，将TaN和Ta-SiO₂通过溅射进行成膜，通过在成膜区域以外预先由抗蚀剂覆盖的剥离法进行图案形成。可以根据材料的比电阻和膜厚，使电阻长和幅最佳化而调整电阻值。

电阻元件65所起的作用是，作为图4的负荷电阻R而发挥将光电流转换成电压的功能。另外，除了电压转换功能的电阻元件65以外，同样也能够形成其他的电路功能的电阻。例如，如图4，在使用设定电源电压的中间电位的分割电阻69的电路中，也可以与电阻元件65同时形成分割电阻69。

在图2所示的光传感器模块1中，如果装配波长选择滤波器构件40不同的传感器基板10，则能够提供不同波长的光传感器。如果使波长选择滤波器构件40以外共通，则即使是多品种少量生产，制造工序的大部分也能够通用化，因此有效率。另外，也可以使电阻元件65符合所设想的光电流的大小而加以变更，或者变更光接收元件21的光敏度。这种情况下，如果也能够使电路基板60和基座70等通用而使装配工序和封装工序通用化，则与现有分别处理的情况相比，能够起到充分的效果。

本实施方式的光传感器模块1，能够以如下方式制造。

就波长选择滤波器构件40而言，通过利用真空蒸镀的成膜加工技术，在厚0.3mm的石英玻璃制的光学基材41上形成波长选择滤膜42制作而成。波长选择滤膜42例如是将SiO₂膜和Ta₂O₅膜各10层、分别以既定的厚度形成的干涉滤波器，通过改变各自的厚度，调整到期望的透过波长范围。另外，通过成膜加工技术和装配技术，形成用于接合的定位标记和用于单片化的预设槽(仮)。

另一方面，通过半导体工艺技术，在以硅为基材的传感器构件20上，形成光接收元件21和焊盘22以及使它们绝缘及连接的绝缘层和配线层(未图示)。另外，在与光接收元件21稍微分离的平面位置，以溅射和剥离法形成有电阻元件65。

设置有光接收元件21和焊盘22的传感器构件20的平面尺寸约为0.5mm×0.7mm，高度约0.3mm。光接收元件21是使用了半导体材料的PN接合的光电二极管。光接收元件21中，其PN接合层形成于距表面的深度2μm，光接收面21a的平面尺寸形成为大约0.15mm×0.15mm。

在如此得到的传感器构件20上形成电阻元件65，作为环状包围光接收元件21并且覆盖电阻元件65的接合层26而涂布粘接材，将传感器构件20和波长选择滤波器构件40粘接接合。它们能够以直径50mm～200mm的所谓晶片状态汇总在一起，若是如此，则能够在1枚晶片上形成多个传感器基板10。在进行了将波长选择滤波器构件40切断成单片大小的划片工序后，再进行使传感器构件20单片化的划片工序，由此得到有焊盘22露出的传感器基板10。从背面至光入射面40a的高度约0.6mm。还有，也可以在晶片状态时切削背面，预先使之更薄。

另一方面，作为基座70，使用在环氧树脂上形成有金属配线的印刷线路板(PWB)。以非透光性的两面配线基板或多层配线基板，通过连接层间的贯通孔等，使表面侧的配线71和背面侧的配线71(电极72)得以连接。

在印刷线路板的基座70上，分别由粘接树脂73固定电路基板60和传感器基板10。电路基板60的焊盘62和传感器基板10的焊盘22由基座70的配线71和键合线74连接后，以覆盖电路基板60和传感器基板10的方式，形成由黑色环氧树脂构成的封装树脂75。这时，为了使光入射面40a从封装树脂75露出，将用于填充封装树脂75的模具与波长选择滤波器构件40的光入射面40a抵接。如此，得到光入射面40a从遮光性的封装树脂75突出的光传感器模块1。在该封装工序中，也可以预先一并形成多个光传感器模块1之后，再通过划片使之单片化。

还有，作为基座70，也可以使用低温共烧陶瓷(LTCC)和引线框代替印刷线路板(PWB)。使用金属制的引线框时，可以使引线从背面突出，也可以从侧面突出。

另外，除了在印刷线路板的基座70上配置电路基板60和传感器基板10以外，也可以在印刷线路板的基座70上粘接固定电路基板60，在该电路基板60上粘接固定传感器基板10。若是如此，虽然整体的高度增加，但与平面配置的情况相比，能够小型化。

就波长选择滤波器构件40而言，包含接合区域在内的平面尺寸约0.5mm×0.5mm。作为光学基材41，在紫外线传感器的情况下，优选紫外线的吸收损失少的石英玻璃。另外，因为几乎没有因紫外线的照射造成光劣化，所以与透明树脂相比，耐久性更优异。

还有，不限于本实施方式的材料，例如在长波长的红外线传感器的情况下，也可以使用硅晶片替代石英玻璃。红外线的透射率，根据波长而硅晶片一方比石英玻璃更优异，因此能够减少损失。

此外，优选波长选择滤波器构件40在光学基材41上层叠波长选择滤膜42而成，波长选择滤膜42与传感器构件20对置。由此，因为未透过波长选择滤膜42的光没有入射路径，所以能够防止因杂散光造成的测量干扰。

波长选择滤膜42也可以形成于光学基材41的两面。或者，波长选择滤膜42也可以是使紫外线或红外线透射的波长滤波器，也可以在光入射面40a辅助性地形成遮蔽可视光的波长滤波器。这一方法能够更确实地抑制杂散光。

传感器构件20是由半导体工艺技术加工的硅晶片。作为传感器构件20，紫外线传感器的情况下，优选使用SOI(绝缘硅：Silicon On Insulator)基板。若使SOI基板的活性层达到紫外线的吸收膜厚程度，例如4μm，则能够得到高灵敏度的紫外线传感器。

作为传感器构件20，也可以在玻璃基板和陶瓷基板等的绝缘性基板上成膜半导体材料。在半导体材料中，能够使用非晶硅膜、ZnO膜、GaN膜等。还有，光接收元件21除了使光电流发生的元件(光电二极管、太阳能电池等)以外，也可以是电阻变化型的元件。在使用了电阻变化型的元件的电路中，外加偏压而在电阻变化型的元件上流通电流，通过电阻元件65对于光照射时的电流的变化进行电压转换即可。此外，若电阻变化型的元件和电阻元件65采用分别各使用2个的桥式电路、且以桥式电阻的中间电位在光照射时发生变化的方式构成，则能够更高精度地进行电压转换。

电流电压转换电路不限于使用了图4的运算放大器的仪表放大电路方式，只要是能够通过电阻值的变更来调整电压的方式即可。另外，也可以附加将输出功率转换为数字信号的电路。如果是数字输出电路，则容易进行移动设备的控制电路中的信号处理。

作为封装材料使用遮光性的树脂，在具有光特性的半导体集成电路的包封封装上是通常的做法。但是，已知树脂材料在紫外线等的光下其劣化进行。在现有的光传感器中存在的情况是，使用透明树脂以覆盖光接收面的方式进行包封，但容易因光劣化的树脂材料会曝露在光下的使用方法未必优选。特别是在屋外使用的光传感器，例如即使是红外线传感器，因为也会曝露在可视光和紫外线下，所以因光易于劣化的树脂材料不应该用于光接收面。

在本实施方式中，因为光入射到光入射面40a即可，所以如果将遮光性的封装树脂75隐藏在移动设备等的框体内部，则直接曝露在光下的材料只有波长选择滤波器构件40。因此，不必担心封装树脂75因紫外线而发生光劣化，长期可靠性优异，特别适合于紫外线传感器。另外，因为未透过波长选择滤膜42光没有入射路径，所以能够防止因杂散光造成的测量干扰。

还有，只要光入射面40a从遮光性的封装树脂75露出，则也可以相对于封装树脂75表面平坦或成为凹部。但是，波长选择滤波器构件40的侧面被部分性地由封装树脂75覆盖，光入射面40a从遮光性的封装树脂75突出的方法，容易将光入射面40a以外隐藏在移动设备的框体的内部。此外突出的光入射面40a也可以加工成凸透镜和衍射透镜等的光学形状。若是如果，能够校正光接收角度和光接收方向等的光学特性。

电路的电阻元件65和波长选择滤波器构件40，能够符合计测的波长和光接收量而适宜选择。电阻元件65没有内置在形成有放大元件61的电路基板60中、而是与电路基板60分开准备。由此，通过使专用设计的波长选择滤波器构件40和电阻元件65与通用的电路基板60组合，能够容易地实现设想有不同波长和光强度的多品种的光传感器模块1。

在本实施方式中，电阻元件65形成于传感器构件20。因为能够将电阻元件65在传感器构件20上与光接收元件21一起配置，所以能够削减光传感器模块1的部件个数，能够使制造工序简略化。

此外，因为将电路基板60、和接合有与光接收元件21的光接收面大小一致的波长选择滤波器构件40的传感器基板10，载置于基座70且由遮光性的封装树脂75一体地包封，所以与对于模块基板的装配部件个别进行树脂包封相比，能够得到小型封装的光传感器模块1。因此，能够实现适合特定波长和光接收量的小型封装的光传感器模块1。

<第二实施方式>

图5是表示第二实施方式的光传感器模块1的传感器基板11的模式剖面图。以覆盖电阻元件66的方式，在包围光接收元件21的接合区域形成有绝缘膜29，金属膜28层叠形成于绝缘膜29上。绝缘膜29的材料为SiO₂、Si₃N₄，金属膜28能够从Al、Ta、Cr之中选择。从光入射面40a看，金属膜28覆盖电阻元件66，以使入射的光不会照射到电阻元件66。电阻元件66和金属膜28被绝缘膜29绝缘。以覆盖金属膜28和绝缘膜29的方式，涂布粘接材作为接合层26。其以外的构成均与第一实施方式同样，使用相同的符号。

若是如此，则作为电阻元件66能够使用具有光特性的材料。所谓具有光特性的材料，是指作为电阻元件66使用时若被光照射则电阻发生变化。例如，能够以制造光接收元件21的光电二极管的半导体工艺技术同时形成电阻元件66。以构成光电二极管的半导体材料形成电阻元件66时，产生因光照射而电阻值变动的问题。在本实施方式中，即使电阻元件66是具有光特性的材料，因为能够确实地以金属膜28遮光而无法受到光照射，所以能够抑制因光特性造成的电阻变动干扰。

光接收元件21和电阻元件66，在传感器构件20平面配置而形成。如果将电阻元件66通过半导体材料形成在传感器构件20上，则能够通过接合层26将形成有电阻元件66的传感器构件20和波长选择滤波器构件40以晶片级接合，并且能够实现内置有电阻元件66的传感器基板11。因此，能够得到小型封装的光传感器模块1。

相对于电阻元件66的平面尺寸，金属膜28形成得大出一圈，能够确实地进行遮光。例如，绝缘膜29的厚度0.8μm，电阻元件66的平面尺寸为76μm×3μm，相对于此，使金属膜28的尺寸为120μm×40μm。还有，也可以在接合区域覆盖金属膜28。这种情况下，作为接合层26涂布粘接材料，粘接金属膜28和波长选择滤膜42。

电阻元件66能够以制造光电二极管的半导体工艺技术同时。另外，也可以通过溅射和等离子体CVD等的成膜加工技术形成。

金属膜28能够使用Al和Cr。以溅射和真空蒸镀等的成膜加工技术形成即可。为了确实地进行遮光，例如，使用Cr时优选以0.2μm以上的厚度形成。另外，优选以例如达到通用电位的方式预先电连接金属膜28。

<第三实施方式>

图6是表示第三实施方式的光传感器模块1的传感器基板12的模式剖面图。与第二实施方式同样，以覆盖电阻元件66的方式，在包围光接收元件21的接合区域形成绝缘膜29。在本实施方式中，在接合区域覆盖金属膜28，金属膜28兼任接合层26。其以外的构成均与第一实施方式同样，使用相同的符号。

为了使金属膜28兼任接合层26，在绝缘膜29上层叠形成第一金属膜，另一方面，在波长选择滤膜42的接合区域也预先形成第二金属膜。通过使第一金属膜和第二金属膜接合的金属接合，能够形成接合层26。

金属接合能够从铝和锗、铝和锌、铝和镁、金和金、金和硅、金和铟、金和锗、金和锡的组合之中选择。第一金属膜和第二金属膜由溅射和真空蒸镀等成膜加工技术形成即可。

若是如此，即使电阻元件66是具有光特性的材料，因为能够确实地进行遮光而不被光照射，所以能够抑制因光特性造成的电阻变动干扰。此外，因为接合层26是金属接合，所以能够使接合坚固，气密性优异。因此，即使在高湿度等环境下长期使用，也能够保持光接收元件21使之不会劣化。

<第四实施方式>

图7表示第四实施方式的光传感器模块2的模式剖面图。与第一实施方式～第三实施方式不同，电阻元件67装配在基座70上。随之而来的，是配线71和传感器基板13的焊盘22及键合线74发生图案变更，但其以外的构成与第一实施方式～第三实施方式同样，对相同的材料使用相同的符号。

就传感器基板13而言，能够遍及接合波长选择滤波器构件40的面整体，涂布粘接剂而作为接合层26。若是如此，接合层26的形成单纯，因为经由波长选择滤波器构件40，所以几乎不用担心粘接剂的光劣化。还有，优选在传感器基板13的光接收元件21上预设保护膜。或者，传感器基板13也能够如其他的实施方式中详述的，涂布覆盖包围光接收元件21的接合区域的粘接剤而作为接合层26。另外，也可以在包围光接收元件21的接合区域，层叠绝缘膜和第一金属膜，在波长选择滤膜42的接合区域也形成第二金属膜，通过第一金属膜和第二金属膜的金属接合，形成接合层26。特别是由于接合层26的光吸收导致光接收元件21的光接收量减少时，优选在包围光接收元件21的接合区域形成接合层26。若是如此，则作为光传感器的灵敏度优异。

在本实施方式中，虽然部件个数增加，但装配在基座70上的电阻元件67，能够使用被称为芯片电阻的小型的批量产品，所以作为电阻的性能优异。另外，能够通过回流等一般的装配方法，将芯片电阻电连接到配线71上。或者，也可以通过前述这样的成膜加工技术，将电阻元件67直接形成于基座70上来替代装配。这种情况下，装配工序的部件个数不增加。

在图7所示的光传感器模块2中，如果配装波长选择滤波器构件40不同的传感器基板13，则能够提供不同波长的光传感器。如果使波长选择滤波器构件40以外共通，则即使多品种少量生产，制造工序的大部分也能够通用化，因此有效率。另外，也可以变更符合设想的光电流的大小的电阻元件67的电阻值，或者变更光接收元件21的光敏度。这种情况下，如果使电路基板60和基座70等通用，使装配工序和封装工序通用化，则与现有分别处理的情况相比，能够起到充分的效果。

在本实施方式中，因为也是光入射到光入射面40a即可，所以如果将遮光性的封装树脂75隐藏到移动设备等的框体内部，则直接曝露在光下的材料只有波长选择滤波器构件40的光学基材41。因此，不用担心封装树脂75因紫外线而发生光劣化，长期可靠性优异。另外，因为未透过波长选择滤膜42光没有入射路径，所以能够防止因杂散光造成的测量干扰。

还有，只要光入射面40a从遮光性的封装树脂75露出，即使平坦或成为凹部，只要不妨碍光的入射即可。但是，光入射面40a从遮光性的封装树脂75突出的方法，容易将光入射面40a以外隐藏到移动设备的框体的内部。

电路的电阻元件67和波长选择滤波器构件40，能够符合计测的波长和光接收量而适宜选择。电阻元件67不是被集成在形成有放大元件61的电路基板60上、而是以单体准备的。由此，通过使光接收元件21和封装材料尽可能通用化，且使专用设计的波长选择滤波器构件40及电阻元件67与通用的电路基板60组合，能够容易地实现设想有不同波长和光强度的多品种的光传感器模块2。

此外，因为将电路基板60、和接合有与光接收元件21的光接收面21a大小一致的波长选择滤波器构件40的传感器基板13，载置于基座70且由遮光性的封装树脂75一体地包封，所以能够得到小型封装的光传感器模块2。因此，能够实现适合特定波长和光接收量的小型封装的光传感器模块2。

<第五实施方式>

图8是表示第五实施方式的光传感器模块3的立体图。与第一实施方式不同，其具有第二光入射面50a，未图示的第二传感器基板14按照使第二光入射面50a露出的方式被封装树脂75覆盖。

图9是表示第五实施方式的光传感器模块3的第二传感器基板14的模式剖面图。第一传感器基板例如是在第一实施方式中详述的传感器基板10。第一传感器基板10和第二传感器基板14，在波长选择滤波器构件40、50各自透过的波长上有所不同。由此，能够实现以一个小型封装测量多个波长的光传感器模块3。

例如，作为紫外线传感器，能够实现测量UV-A和UV-B各自的强度的对应多个波长的光传感器模块。这种情况下，形成有透射UV-A的波长选择滤膜42的光学基材41就构成第一传感器基板10，形成有透射UV-B的波长选择滤膜52的光学基材51就构成第二传感器基板14。相对于UV-A，UV-B的光电流能够以25比1左右的强度比获得，因此如果使电阻元件65和电阻元件68的电阻值成为相反的比率1比25，则使用相同的电路基板60能够得到被校正为同样大小的电压的输出功率。

作为电路基板60也可以将2个搭载在一个封装内，但优选如在1个增幅电路上具有输入端子的切换电路的电路基板、多个增幅电路并联配置的电路基板等这样，只搭载一个电路基板60。

第一传感器基板10和第二传感器基板14，能够成为最适合各自的特定波长和光接收量的构成。例如，能够成为以下紫外线传感器，其中，作为第一传感器基板10，将在石英玻璃的光学基材41上形成有透射紫外线波长的波长选择滤膜42的波长选择滤波器构件40、和在SOI基板上形成有电阻元件65和作为光接收元件21的光电二极管的传感器构件20，用粘接材料构成的接合层26加以接合。另一方面，能够成为以下的红外线传感器，其中，作为第二传感器基板14，将在通常的光学玻璃的光学基材51上形成有透射可视光的波长之波长选择滤膜52的波长选择滤波器构件50、和在硅基板上形成有电阻元件68和作为光接收元件21的光电二极管的传感器构件30，用金属接合构成的接合层26加以接合。如此，即使第一传感器基板10和第二传感器基板14以不同的材料构成时，也能够使光传感器模块3小型化。同样，能够使对应3个以上多种波长的光传感器模块小型化。

Claims (13)

1.一种光传感器模块，其具备：按所接收到的光量使电流发生的光接收元件；将所述电流转换成电压的电路的电阻元件和放大元件；使从光入射面入射的期望的波长的光透射的波长选择滤波器构件，其特征在于，

所述光传感器模块还具有：

形成有所述放大元件的电路基板；

对于所述电路基板进行遮光的封装树脂；

使形成有所述光接收元件的传感器构件、和所述波长选择滤波器构件得以接合的传感器基板；

载置有所述电路基板和所述传感器基板，并且设置有与所述电路基板和所述光接收元件及所述电阻元件相连接的配线的基座，

所述封装树脂按照使所述波长选择滤波器构件的所述光入射面露出的方式覆盖所述基座。

2.根据权利要求1所述的光传感器模块，其特征在于，

所述传感器基板的所述传感器构件的侧面被所述封装树脂覆盖，

所述波长选择滤波器构件的侧面被部分地由所述封装树脂覆盖，所述光入射面从所述封装树脂突出。

3.根据权利要求1或2所述的光传感器模块，其特征在于，

所述波长选择滤波器构件通过在光学基材上层叠波长选择滤膜而成，所述波长选择滤膜与所述光接收元件对置。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的光传感器模块，其特征在于，

所述电阻元件形成于所述传感器构件上。

5.根据权利要求1～4中任一项所述的光传感器模块，其特征在于，

还具有：使所述传感器构件和所述波长选择滤波器构件接合的接合层，

所述接合层围绕所述光接收元件、且设置在所述波长选择滤波器构件的外周区域，并且，所述电阻元件形成在所述传感器构件上、且被所述接合层覆盖。

6.根据权利要求1～5中任一项所述的光传感器模块，其特征在于，

所述传感器构件具有：以覆盖所述电阻元件的方式所形成的绝缘膜和金属膜，所述金属膜对于所述电阻元件进行遮光。

7.根据权利要求6所述的光传感器模块，其特征在于，

所述接合层是所述金属膜。

8.根据权利要求1～7中任一项所述的光传感器模块，其特征在于，

所述光接收元件和所述电阻元件在所述传感器构件上平面配置地形成，所述传感器构件的至少一部分由半导体材料构成，

所述电阻元件由所述半导体材料形成。

9.根据权利要求1～8中任一项所述的光传感器模块，其特征在于，

设置有多个所述传感器基板而构成，多个所述传感器基板中的所述波长选择滤波器构件所透过的波长各不相同。

10.一种光传感器，其具备：按所接收到的光量使电流发生的光接收元件；将所述电流转换成电压的电路的电阻元件；使期望的波长的光透射的波长选择滤波器构件，其特征在于，

所述光传感器还具有：使形成有所述光接收元件的传感器构件和所述波长选择滤波器构件得以接合的接合层，

并且，所述接合层包围所述光接收元件、且设置在所述波长选择滤波器构件的外周区域，

在所述传感器构件上配置有所述电阻元件。

11.根据权利要求10所述的光传感器，其特征在于，

所述传感器构件具有：以覆盖所述电阻元件的方式所形成的绝缘膜和金属膜，所述金属膜对于所述电阻元件进行遮光。

12.根据权利要求11所述的光传感器，其特征在于，

所述接合层是所述金属膜。

13.根据权利要求10～12中任一项所述的光传感器，其特征在于，

所述光接收元件和所述电阻元件在所述传感器构件上平面配置地形成，所述传感器构件的至少一部分由半导体材料构成，所述光接收元件和所述电阻元件由所述半导体材料构成。

Images