JP2006128811A

JP2006128811A - 画像検出装置及びその製造方法

Info

Publication number: JP2006128811A
Application number: JP2004311281A
Authority: JP
Inventors: Shigeo Nishihara; 茂生西原
Original assignee: Mitsumi Electric Co Ltd
Current assignee: Mitsumi Electric Co Ltd
Priority date: 2004-10-26
Filing date: 2004-10-26
Publication date: 2006-05-18
Anticipated expiration: 2024-10-26
Also published as: JP4222289B2

Abstract

【課題】本発明は、製造工程上の不安定要因を出来るだけ少なくして、完成した画像検出装置の信頼性の向上を図ることを目的とする。
【解決手段】光センサチップ６２及び導光イメージガイド部材６３が遮光性合成樹脂モールド部６４でモールドされたセンサユニット６０と、赤外発光ダイオードチップ７２を透明合成樹脂モールド部７３でモールドされた照明ユニット７０とを個別に製造して、後にこれらを一体化用部材８０のセンサユニット嵌合枠部８１と照明ユニット嵌合枠部８２に嵌合させて一体化してある。
【選択図】図２

Description

本発明は画像検出装置及びその製造方法に係り、特に、指先の内部で散乱して指先の表面から出る指内散乱光を利用する方式であり、且つ、受光素子が一列に並んでいるライン型光センサを備え、指先をスライドさせて指紋を採取する構成である画像検出装置及びその製造方法に関する。

近年、セキュリティの観点から、コンピュータ等の電子機器、携帯電話等の携帯通信機器において個人認証のために手の指の指紋を識別する画像検出装置としての指紋センサを備えることが要求されている。ここで、指紋センサとしては、携帯通信機器のように小型の機器にも組み込めるようにサイズが小さいことの他に、信頼性が高いことが要求される。

図５（Ｂ）は従来の１例の指紋センサ１０を示す。この指紋センサ１０は、単一のインターポーザ１１上に光センサチップ１２、導光イメージガイド部材１３、赤外発光ダイオードチップ１４及び導光部材１５が実装してあり、これらが遮光性合成樹脂モールド部１６によって封止されて一体化してある構造である。この指紋センサ１０は、図５（Ａ）に示すように、インターポーザ１１上に光センサチップ１２及び導光イメージガイド部材１３を重ねて実装し、同じく、インターポーザ１１上に赤外発光ダイオードチップ１４及び導光部材１５を重ねて実装し、これを、遮光性合成樹脂によってモールドして遮光性合成樹脂モールド部１６によって封止することによって製造される。

図６（Ｃ）は従来の別の例の指紋センサ２０を示す。この指紋センサ２０は、単一のインターポーザ２１上に光センサチップ２２、導光イメージガイド部材２３、赤外発光ダイオードチップ２４が実装してあり、光センサチップ２２及び導光イメージガイド部材２３が遮光性合成樹脂モールド部２５によって封止されており、赤外発光ダイオードチップ２４が透明合成樹脂モールド部２６によって封止されており、透明合成樹脂モールド部２６が導光部として機能する構成である。この指紋センサ２０は、図６（Ａ）に示すように、インターポーザ２１上に光センサチップ２２及び導光イメージガイド部材２３を重ねて実装し、同じく、インターポーザ２１上に赤外発光ダイオードチップ２４を実装し、次いで、図６（Ｂ）に示すように、光センサチップ２２及び導光イメージガイド部材２３の周囲の部分を遮光性合成樹脂によってモールドして遮光性合成樹脂モールド部２５を形成して光センサチップ２２及び導光イメージガイド部材２３を封止し、最後に、赤外発光ダイオードチップ２４の周囲の部分を透明合成樹脂によってモールドして透明合成樹脂モールド部２６を遮光性合成樹脂モールド部２５と密着させて形成して赤外発光ダイオードチップ２４を封止して製造される。
米国特許４，９３２，７７６号公報特開２００３−２１７３２号公報

図５（Ｂ）の指紋センサ１０では、赤外発光ダイオードチップ１４と導光部材１５との間に接着部１７があり、この接着部１７は、赤外発光ダイオードチップ１４と導光部材１５との間に接着剤を充填して形成してある。充填する接着剤の量のばらつきが原因で以下の問題が起きる。接着剤の量が所定量よりも少ない場合には、赤外発光ダイオードチップ１４と導光部材１５との間に隙間が出来る場合があり、この場合には、遮光性合成樹脂モールド部１６を形成するときに、遮光性合成樹脂がこの隙間に侵入して、赤外発光ダイオードチップ１４からの照明を妨げてしまう。接着剤の量が所定量よりも多い場合には、接着剤がはみ出して赤外発光ダイオードチップ１４から光センサチップ１２に到る光路が形成されてしまい、余計な光が光センサチップ１２に入射してしまう。共に指紋センサ１０の性能を低下させてしまう。

図６（Ｃ）の指紋センサ２０では、単一のインターポーザ２１上に遮光性合成樹脂モールド部２５と透明合成樹脂モールド部２６とを形成するために、成形金型枠を二重に必要としてしまい、製造設備がコスト高となってしまう。また、遮光性合成樹脂モールド部２５と透明合成樹脂モールド部２６との間で多少の混じり込みが発生し、透明合成樹脂モールド部２６のうち遮光性合成樹脂モールド部２５側の面２６ａは光を乱反射させる面となり、導光部としての性能が損なわれて、指紋センサ２０の性能を低下させてしまう。

そこで、本発明は、上記課題を解決した画像検出装置及びその製造方法を提供することを目的とする。

本発明は、光センサチップ及び導光イメージガイド部材を有するセンサユニットと、照明用の発光素子を有する照明ユニットとが、一体化してある構成としたことを特徴とする。

本発明によれば、従来に比較して、光センサチップ、導光イメージガイド部材、発光素子に作用する熱応力を緩和することが可能となる。また、従来に比較して、画像検出装置の特性を損なう要因が出来るだけ少ない製造工程をとることが出来、よって、完成した画像検出装置の信頼性の向上を図ることが出来る。

次に本発明の実施の形態について説明する。

図１及び図２（Ｆ）は本発明の実施例１になる指紋センサ５０を示す。Ｘ１−Ｘ２は長手方向、Ｙ１−Ｙ２は幅方向、Ｚ１−Ｚ２は厚さ方向である。指紋センサ５０は、センサユニット６０が一体化用部材８０のセンサユニット嵌合枠部８１に嵌合してあり、照明ユニット７０が一体化用部材８０の照明ユニット嵌合枠部８２に嵌合してあり、センサユニット６０と照明ユニット７０とが一体化してある構成である。９０はフレキシブルプリント板であり、センサユニット６０の下面と照明ユニット７０の下面とに接続されてＸ１方向に延びており、指紋センサ５０と機器内の回路部との電気的接続に利用される。ここで、センサユニット６０と照明ユニット７０とは個別に製造されたものである。

センサユニット６０は、図２（Ｂ）に示すように、インターポーザ６１上に光センサチップ６２及び導光イメージガイド部材６３が重ねて実装してあり、同じくインターポーザ６１上に遮光性合成樹脂モールド部６４を有し、この遮光性合成樹脂モールド部６４が光センサチップ６２及び導光イメージガイド部材６３を囲んでいる構成である。光センサチップ６２は、シリコン製であり、受光素子が並んで形成してある構成である。導光イメージガイド部材６３は、無数の光ファイバ片が傾斜した斜めの姿勢で密集して整列している構成であり、ガラス製であり、指先から出た指内散乱光を選択的に光センサチップ６２にまで導く役割を有する。

このセンサユニット６０は、図２（Ａ）に示すように、インターポーザ６１上に光センサチップ６２及び導光イメージガイド部材６３を重ねて実装し、次いで、これを成形金型にセットして、遮光性合成樹脂をモールドして遮光性合成樹脂モールド部６４を形成することによって製造される。

照明ユニット７０は、図２（Ｄ）に示すように、インターポーザ７１上に赤外発光ダイオードチップ７２が実装してあり、同じくインターポーザ７１上に透明合成樹脂モールド部７３を有し、この透明合成樹脂モールド部７３が赤外発光ダイオードチップ７２を覆っており、透明合成樹脂モールド部７３が導光部として機能する構成である。赤外発光ダイオードチップ７２はエポキシ樹脂が封入してある構造である。

この照明ユニット７０は、図２（Ｃ）に示すように、インターポーザ７１上に赤外発光ダイオードチップ７２を実装し、次いで、これを成形金型にセットして、透明合成樹脂をモールドして透明合成樹脂モールド部７３を形成することによって製造される。

上記の遮光性合成樹脂モールド部６４の形状と透明合成樹脂モールド部７３の形状とは同じであり、これらは同じ成形金型でもって成形される。

一体化用部材８０は、合成樹脂の成形部品であり、図２（Ｅ）に併せて示すように、センサユニット嵌合枠部８１と照明ユニット嵌合枠部８２とが平行に並んでおり、且つ、機器への取り付け用のフランジ部８３が周囲に張り出している形状を有する。

上記の指紋センサ５０は、図２（Ａ）乃至（Ｄ）に示すように、センサユニット６０と照明ユニット７０とを個別に製造し、図２（Ｅ）に示すように、センサユニット６０を一体化用部材８０のセンサユニット嵌合枠部８１に嵌合させて固定し、照明ユニット７０を一体化用部材８０の照明ユニット嵌合枠部８２に嵌合させて固定することによって製造される。センサユニット６０をセンサユニット嵌合枠部８１に嵌合させ、照明ユニット７０を照明ユニット嵌合枠部８２に嵌合させることによって、センサユニット６０と照明ユニット７０との位置が精度良く定まる。

上記の構成の指紋センサ５０は、図５に示す指紋センサ１０と比較して、以下の特長を有する。
（１）光センサチップ６２、導光イメージガイド部材６３、赤外発光ダイオードチップ７２に作用する熱応力を緩和出来る。

光センサチップ６２はシリコン製、導光イメージガイド部材６３はガラス製、赤外発光ダイオードチップ７２はエポキシ樹脂が封入してある構造であり、樹脂モールド部とは熱膨張係数が大きく相違しており、光センサチップ６２、導光イメージガイド部材６３、赤外発光ダイオードチップ７２には熱応力が作用し、熱応力が強い場合には、硬い材質である光センサチップ６２、導光イメージガイド部材６３、赤外発光ダイオードチップ７２にはクラックが発生し易い。しかし、遮光性合成樹脂モールド部６４及び透明合成樹脂モールド部７３のサイズは、図５中の遮光性合成樹脂モールド部１６のサイズの半分であり、光センサチップ６２、導光イメージガイド部材６３、赤外発光ダイオードチップ７２に作用する熱応力を従来の場合よりも緩和することが出来る。
（２）図５に示す導光部材１５に関連する問題が発生しないように出来る。

図５に示す指紋センサ１０では必要であった導光部材１５が不要となるため、部品点数が削減出来、且つ、導光部材１５と赤外発光ダイオードチップ１４との間に充填する接着剤の量の過少、過多に起因する、赤外発光ダイオードチップ１４からの照明を妨げたり、余計な光が光センサチップ１２に入射してしまうという前記した問題点が発生しないように出来る。
（３）製造がし易い。

センサユニット６０及び照明ユニット７０が共に単純な構造であるので、センサユニット６０の製造及び照明ユニット７０の製造がし易い。また、センサユニット６０と照明ユニット７０とを位置決めして一体化する作業も、センサユニット６０及び照明ユニット７０を夫々センサユニット嵌合枠部８１及び照明ユニット嵌合枠部８２に嵌合させる簡単な作業で足りる。よって、指紋センサ５０を安定に製造することが出来る。

なお、指紋センサ５０は、指先の内部で散乱して指先の表面から出る指内散乱光を利用する方式であり、指先を指紋センサ５０の上面に接触させつつＹ２方向にスライドさせる操作を行うことによって、指紋が採取される。

図３及び図４（Ｅ）は本発明の実施例２なる指紋センサ５０Ａ示す。図３及び図４中、図１及び図２に示す構成部分と同じ構成部分には同じ符号を付す。Ｘ１−Ｘ２は長手方向、Ｙ１−Ｙ２は幅方向、Ｚ１−Ｚ２は厚さ方向である。指紋センサ５０Ａ、センサユニット６０Ａと照明ユニット７０Ａとが接着剤部１００によって接着してあり、センサユニット６０Ａと照明ユニット７０Ａとが密着して一体化されている構成である。ここで、センサユニット６０Ａと照明ユニット７０Ａとは個別に製造されたものである。

センサユニット６０Ａは、図４（Ｂ）に示す構成であり、インターポーザ６１上に光センサチップ６２及び導光イメージガイド部材６３が重ねて実装してあり、同じくインターポーザ６１上に遮光性合成樹脂モールド部６４Ａを有し、この遮光性合成樹脂モールド部６４Ａが光センサチップ６２及び導光イメージガイド部材６３を囲んでいる構成であり、図２（Ｂ）に示すセンサユニット６０とは、遮光性合成樹脂モールド部６４Ａの形状が相違する。遮光性合成樹脂モールド部６４Ａは、図４（Ｂ）中、Ｘ１側の側面６４Ａａは垂直面である。

このセンサユニット６０Ａは、図４（Ａ）に示すように、インターポーザ６１上に光センサチップ６２及び導光イメージガイド部材６３を重ねて実装し、次いで、これを成形金型にセットして、遮光性合成樹脂をモールドして遮光性合成樹脂モールド部６４Ａを形成することによって製造される。

照明ユニット７０Ａは、図４（Ｄ）に示すように、インターポーザ７１上に赤外発光ダイオードチップ７２が実装してあり、同じくインターポーザ７１上に透明合成樹脂モールド部７３Ａを有し、この透明合成樹脂モールド部７３Ａが赤外発光ダイオードチップ７２を覆っており、透明合成樹脂モールド部７３Ａが導光部として機能する構成であり、図２（Ｄ）に示す照明ユニット７０とは、透明合成樹脂モールド部７３Ａの形状が相違する。透明合成樹脂モールド部７３Ａは、図４（Ｄ）中、Ｘ２側の側面７３Ａａは垂直面である。

この照明ユニット７０Ａは、図４（Ｃ）に示すように、インターポーザ７１上に赤外発光ダイオードチップ７２を実装し、次いで、これを成形金型にセットして、透明合成樹脂をモールドして透明合成樹脂モールド部７３Ａを形成することによって製造される。

上記の指紋センサ５０Ａは、図４（Ａ）乃至（Ｄ）に示すように、センサユニット６０Ａと照明ユニット７０Ａとを個別に製造し、図４（Ｅ）に示すように、センサユニット６０Ａの側面６４Ａａと照明ユニット７０Ａの側面７３Ａａとをつき合わせて接着剤で接着することによって製造される。透明合成樹脂モールド部７３Ａの上面と導光イメージガイド部材６３の上面とはＸ１−Ｘ２方向上最大に接近した状態となる。

上記の構成の指紋センサ５０Ａは、図５に示す指紋センサ１０と比較して、上記指紋センサ５０について記載した上記の特長（１），（２），（３）と同じ特長を有する。

図６に示す指紋センサ２０と比較して、指紋センサ５０Ａは以下の特長を有する。
（１）個別に成形されていた遮光性合成樹脂モールド部６４Ａと透明合成樹脂モールド部７３Ａとが接着されている構成であるため、遮光性合成樹脂モールド部６４Ａと透明合成樹脂モールド部７３Ａとの間で混じり込みは起きず、よって、透明合成樹脂モールド部７３Ａは導光部として良好な性能を有する。
（２）遮光性合成樹脂モールド部６４Ａと透明合成樹脂モールド部７３Ａとは個別に成形するため、コスト高である二重の成形金型枠は必要とせず、通常の成形金型で足り、製造設備はコスト高とはならない。

また、上記の構成の指紋センサ５０Ａは、図１に示す指紋センサ５０に比較して、透明合成樹脂モールド部７３Ａの上面と導光イメージガイド部材６３の上面とのＸ１−Ｘ２方向の距離Ｌ１が指紋センサ５０における対応する距離Ｌ２に比較して短い。よって、指紋センサ５０Ａは図１に示す指紋センサ５０に比較して照明効率が良い。

なお、本発明の光センサチップ及び導光イメージガイド部材を有するセンサユニットと、照明用の発光素子を有する照明ユニットとを個別に製造して、後にこれらを一体化するという技術的思想は、光センサチップが受光素子がマトリクス状に並んでいるエリア型光センサチップであり、導光イメージガイド部材がその断面が指先に対応する大きさのものである場合にも適用可能である。

本発明の実施例１になる指紋センサの斜視図である。図１の指紋センサの製造方法を説明するための図である。本発明の実施例２になる指紋センサの斜視図である。図３の指紋センサの製造方法を説明するための図である。従来の１例の指紋センサを説明するための図である。従来の別の例の指紋センサを説明するための図である。

符号の説明

５０，５０Ａ指紋センサ
６０、６０Ａセンサユニット
６１インターポーザ
６２光センサチップ
６３導光イメージガイド部材
６４、６４Ａ遮光性合成樹脂モールド部
７０照明ユニット
７１インターポーザ
７２赤外発光ダイオードチップ
７３、７３Ａ透明合成樹脂モールド部
８０一体化用部材
８１センサユニット嵌合枠部
８２照明ユニット嵌合枠部
８３フランジ部
９０フレキシブルプリント板
１００接着剤部

Claims

光センサチップ及び導光イメージガイド部材を有するセンサユニットと、照明用の発光素子を有する照明ユニットとが、一体化してある構成としたことを特徴とする画像検出装置。
光センサチップ及び導光イメージガイド部材を有するセンサユニットが、一体化用部材のセンサユニット嵌合枠部に嵌合してあり、照明用の発光素子を有する照明ユニットが該一体化部材の照明ユニット嵌合枠部に嵌合してある構成としたことを特徴とする画像検出装置。
請求項２に記載の画像検出装置において、該一体化部材は、周囲に張り出した（取り付け用の）フランジ部を有することを特徴とする画像検出装置。
光センサチップ及び導光イメージガイド部材を有するセンサユニットと、照明用の発光素子を有する照明ユニットとが、対向する面同士を接着されて一体化してある構成としたことを特徴とする画像検出装置。
個別に製造された、光センサチップ及び導光イメージガイド部を有するセンサユニットと、照明用の発光素子を有する照明ユニットとを、一体化して製造することを特徴とする画像検出装置の製造方法。