JP2008147501A - Photoelectric sensor and manufacturing method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、配線基板に実装された受光素子を備えた光電センサおよびその製造方法に関する。 The present invention relates to a photoelectric sensor including a light receiving element mounted on a wiring board and a method for manufacturing the photoelectric sensor.
従来から、検出領域に向けて投光された検出光を受光することで、検出領域における検出対象物の有無などを検出する光電センサが用いられている。光電センサは、検出領域からの検出光を受光する受光素子と、その受光素子に検出光を集光するレンズとを備えている。 Conventionally, a photoelectric sensor that detects the presence or absence of a detection object in a detection region by receiving detection light projected toward the detection region has been used. The photoelectric sensor includes a light receiving element that receives detection light from the detection region and a lens that collects the detection light on the light receiving element.
図16および図17は、従来の光電センサの構造を示す断面図である。図16は、受光素子11を配線基板41の表面に直接実装するCOB(chip on board)実装した場合を示している。ここで、配線基板41と受光素子11とは、ワイヤ81により電気的に接続され、ワイヤ81は樹脂71により被覆される。
16 and 17 are cross-sectional views showing the structure of a conventional photoelectric sensor. FIG. 16 shows a case where the
配線基板41の裏面には、SMD(surface mount device)51などの電子部品が実装されている。また、受光素子11の受光部12に対向して、レンズ61が配置されている。
Electronic components such as an SMD (surface mount device) 51 are mounted on the back surface of the
図17に示す光電センサにおいては、受光素子11を含むパッケージを半田などにより配線基板41に実装した場合を示している。受光素子11は、インターポーザ21の表面にCOB実装され、受光素子11およびインターポーザ21の表面は検出光を透過することができる透明の樹脂71にて被覆されている。インターポーザ21の電極と配線基板41の電極とが半田で接続されている。このパッケージも配線基板41の表面側に実装されている。
The photoelectric sensor shown in FIG. 17 shows a case where a package including the
図18は、従来の光電センサの構造を示す分解斜視図である。図18に示すように、上述のような構造の、受光素子11が実装された配線基板41は、レンズ61が設けられた表面側ケース101と裏面側ケース102とで構成された筐体に収納される。この配線基板41の電極には、コード111が接続される。
FIG. 18 is an exploded perspective view showing the structure of a conventional photoelectric sensor. As shown in FIG. 18, the
このような光電センサの一例を示したものとして、特許文献1(特開2000−322990号公報)および特許文献2(特開2002−252357号公報)がある。特許文献1には、回路基板に光電素子をフリップチップ実装した光電センサが記載されている。特許文献2には、MID(射出成型回路部品)に光電素子をフリップチップ実装した受光素子パッケージが開示されている。
近年、検出距離が長く、位置決め精度に優れ、かつ薄型の光電センサへの需要が高まっている。一般的に、検出距離を長くするには、有効径が大きなレンズを用いて、受光する光の量を増加させることが考えられる。 In recent years, there is an increasing demand for photoelectric sensors that have a long detection distance, excellent positioning accuracy, and are thin. Generally, in order to increase the detection distance, it is conceivable to increase the amount of light received by using a lens having a large effective diameter.
しかし、一般的な光電センサに用いることができるレンズの開口数には制限がある。そのため、レンズの有効径を大きくするとそれに伴なって焦点距離も長くなる。焦点距離が
長くなると、レンズと受光素子との距離を遠ざける必要がある。レンズと受光素子とを遠ざけるためには、回路基板もレンズから遠ざける必要があるため、光電センサの厚みが増してしまう。そのため、検出距離を長くすることと、光電センサを薄型化することとを両立させることが困難であった。
However, there is a limit to the numerical aperture of a lens that can be used for a general photoelectric sensor. Therefore, when the effective diameter of the lens is increased, the focal length is increased accordingly. When the focal length becomes longer, it is necessary to increase the distance between the lens and the light receiving element. In order to keep the lens and the light receiving element away from each other, it is necessary to keep the circuit board away from the lens. For this reason, it has been difficult to achieve both a longer detection distance and a thinner photoelectric sensor.
そこで発明者らは、従来は配線基板41の表面側(レンズ61の側)に実装されていた受光素子11を貫通孔を設けた配線基板41の裏面側に配置することで、配線基板41の位置を変更することなく、レンズ61と受光素子11との距離を遠ざけることを案出した。これにより、光電センサの厚みを変更することなく、より有効径が大きいレンズを使用することが可能となるので、薄型で検出距離が長い光電センサを構成することができる。
Therefore, the inventors arrange the
その一方、光電センサに求められる条件は、厳しくなっており、特に長期的な高い信頼性が強く求められている。上記のような、高い信頼性への要求は、薄型の光電センサにおいても同様である。 On the other hand, conditions required for photoelectric sensors are becoming strict, and long-term high reliability is strongly demanded. The demand for high reliability as described above is the same for thin photoelectric sensors.
この発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、大型化を最小限にしながら検出距離を長くすることができ、同時に高い信頼性が得られる光電センサおよびその製造方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and provides a photoelectric sensor that can increase the detection distance while minimizing an increase in size, and at the same time can obtain high reliability, and a method for manufacturing the photoelectric sensor. With the goal.
この発明に基づいた光電センサに従えば、検出領域から受けた光を電気信号に変換する受光素子を構成するベアチップICと、上記ベアチップICがフリップチップ実装により実装され、上記ベアチップICの受光領域に検出領域からの光を導く貫通孔が設けられた配線基板と、上記ベアチップICの受光領域の少なくとも一部の領域を除いて、上記ベアチップICと配線基板との間に充填された非透光性の紫外線硬化樹脂とを備えている。 According to the photoelectric sensor according to the present invention, the bare chip IC that constitutes a light receiving element that converts light received from the detection region into an electrical signal, and the bare chip IC are mounted by flip chip mounting, and the light receiving region of the bare chip IC is mounted. Except for a wiring board provided with a through hole for guiding light from a detection area and at least a part of a light receiving area of the bare chip IC, a non-translucent material filled between the bare chip IC and the wiring board UV curable resin.
上記光電センサにおいて、上記紫外線硬化樹脂は、フィラーを含有してもよい。
上記光電センサにおいて、上記受光領域の少なくとも一部の領域の少なくとも外周部に紫外線を照射しながら紫外線硬化樹脂を注入することにより、該領域への紫外線硬化樹脂の流入を防止して構成してもよい。
In the photoelectric sensor, the ultraviolet curable resin may contain a filler.
In the photoelectric sensor, the ultraviolet curable resin may be injected while irradiating at least an outer peripheral portion of at least a part of the light receiving region while irradiating the ultraviolet ray, thereby preventing the ultraviolet curable resin from flowing into the region. Good.
上記光電センサにおいて、上記配線基板には、上記紫外線硬化樹脂を該配線基板と上記ベアチップICとの間に注入するための注入孔が設けられていてもよい。 In the photoelectric sensor, the wiring board may be provided with an injection hole for injecting the ultraviolet curable resin between the wiring board and the bare chip IC.
上記光電センサにおいて、上記ベアチップICの受光領域上に紫外線硬化樹脂で遮光部が形成されていてもよい。 In the photoelectric sensor, a light shielding portion may be formed of an ultraviolet curable resin on the light receiving region of the bare chip IC.
上記光電センサにおいて、上記遮光部は、上記ベアチップICの受光領域の遮光しない領域に紫外線を照射しながら紫外線硬化樹脂を注入することで構成してもよい。 In the photoelectric sensor, the light shielding portion may be configured by injecting an ultraviolet curable resin while irradiating ultraviolet light to a non-light-shielded region of the light receiving region of the bare chip IC.
上記光電センサにおいて、上記配線基板の貫通孔にレンズが取り付けられていてもよい。 In the photoelectric sensor, a lens may be attached to the through hole of the wiring board.
上記光電センサにおいて、上記配線基板の貫通孔の周囲を上記受光領域に到達する光を制限する遮光部としてもよい。 In the photoelectric sensor, a light shielding unit that restricts light reaching the light receiving region around the through hole of the wiring board may be used.
この発明に基づいた光電センサの製造方法に従えば、検出領域から受けた光を電気信号に変換する受光素子を構成するベアチップICと、上記ベアチップICがフリップチップ実装により実装され、上記ベアチップICの受光領域に検出領域からの光を導く貫通孔が設けられた配線基板と、上記ベアチップICの受光領域の少なくとも一部の領域を除いて
、上記ベアチップICと配線基板との間に充填された非透光性の紫外線硬化樹脂とを備えた光電センサの製造方法であって、上記受光領域の少なくとも一部の領域の少なくとも外周部に紫外線を照射しながら紫外線硬化樹脂を上記受光素子と配線基板との間に注入することにより、紫外線硬化樹脂の注入中に該領域の外周部において紫外線硬化樹脂を硬化させる工程と、紫外線硬化樹脂の注入が終了した後に、残りの紫外線硬化樹脂を硬化させる工程とを含んでいる。
According to the photoelectric sensor manufacturing method based on the present invention, a bare chip IC that constitutes a light receiving element that converts light received from a detection region into an electrical signal, and the bare chip IC are mounted by flip chip mounting. Except at least a part of the light receiving area of the bare chip IC and a wiring board in which a through hole for guiding light from the detection area is provided in the light receiving area, the non-filling filled between the bare chip IC and the wiring board A method of manufacturing a photoelectric sensor comprising a translucent ultraviolet curable resin, wherein the ultraviolet curable resin is applied to the light receiving element and the wiring substrate while irradiating at least an outer peripheral portion of at least a part of the light receiving region with ultraviolet light. By injecting between the step of curing the ultraviolet curable resin at the outer periphery of the region during the injection of the ultraviolet curable resin, After the input is completed, and a step of curing the remaining ultraviolet curing resin.
本発明に係る光電センサおよびその製造方法によると、大型化を最小限にしながら検出距離を長くすることができ、同時に高い信頼性が得られる光電センサを提供することができる。 According to the photoelectric sensor and the manufacturing method thereof according to the present invention, it is possible to provide a photoelectric sensor that can increase the detection distance while minimizing an increase in size and at the same time obtain high reliability.
以下、この発明に基づいた各実施の形態における光電センサの構造およびその製造方法について、図を参照しながら説明する。各実施の形態において、共通する構造には同じ参照番号を付し、その説明は繰り返さない。 Hereinafter, the structure of the photoelectric sensor and the manufacturing method thereof in each embodiment based on the present invention will be described with reference to the drawings. In each embodiment, common structures are denoted by the same reference numerals, and the description thereof will not be repeated.
(実施の形態1)
以下、本発明に係る実施の形態1について、図1から図5を参照して説明する。ここで、図1は、本実施の形態における光電センサおよび従来の光電センサの構造を示す断面図であり、図2は、本実施の形態の光電センサの製造工程を示す断面工程図、図3は、本実施の形態の光電センサの製造工程を示すフローチャートである。
(Embodiment 1)
Hereinafter, a first embodiment according to the present invention will be described with reference to FIGS. Here, FIG. 1 is a cross-sectional view showing the structure of the photoelectric sensor in the present embodiment and the conventional photoelectric sensor, and FIG. 2 is a cross-sectional process view showing the manufacturing process of the photoelectric sensor of the present embodiment, FIG. These are the flowcharts which show the manufacturing process of the photoelectric sensor of this Embodiment.
本実施の形態の光電センサは、図1(c)に示すように、検出領域から受けた光を電気信号に変換するベアチップICからなる受光素子11と、受光素子11がフリップチップ実装により実装され、受光素子11の受光領域に検出領域からの光を導く貫通孔42が設けられた配線基板41と、受光素子11の受光領域の少なくとも一部の領域を除いて、受光素子11と配線基板41との間に充填された非透光性の紫外線硬化樹脂31とを備えている。
In the photoelectric sensor of the present embodiment, as shown in FIG. 1C, the
レンズ61は、無色透明または有色透明の樹脂などで構成される。レンズ61は、検出領域からの検出光を受光素子11の受光部12に集光する。投光部はここでは図示しないが、光電センサと一体または別体で構成される。
The
配線基板41は、着色されたガラス繊維強化エポキシ樹脂などの透光性を有さない材料で構成されている。配線基板41はその他の材料で構成されていても良い。
The
受光素子11にレンズ61で集光された検出光を導くため、配線基板41には貫通孔42が設けられている。配線基板41の表面側(レンズ61の側)には、SMD51などの電子部品が実装されている。配線基板41の裏面側には、電極が設けられている。
In order to guide the detection light condensed by the
受光素子11はベアチップICで構成され、その一部には受光部12が設けられている。受光部12に入射する光に応じて、受光素子11は電気信号を生成することができる。受光素子11の配線基板41に対向する面には、金バンプ13が設けられている。配線基板41の電極と受光素子11の金バンプ13とが半田45により電気的に接続されている。
The
配線基板41と受光素子11との間には、半田45および金バンプ13の厚みに相当する隙間があるが、その隙間には、アンダーフィル樹脂として、紫外線硬化樹脂31が充填されている。但し、本実施の形態では、受光素子11の受光部12の表面には紫外線硬化
樹脂31は設けられていない。
There is a gap corresponding to the thickness of the
紫外線硬化樹脂31は、非透光性である。ここでは、紫外線硬化樹脂31にシリカなどからなるフィラーを混入させている。このフィラーは、紫外線硬化樹脂31が硬化した後の線膨張係数を調整するものである。フィラーは、シリカに限定されるものではない。
The ultraviolet
長期的な高い信頼性を確保するためには、紫外線硬化樹脂31の線膨張係数と、受光素子11および配線基板41の線膨張係数とが一致または近接していることが好ましい。そこで、本実施の形態の光電センサにおいては、紫外線硬化樹脂31にフィラーを混入させることで線膨張係数を調整している。
In order to ensure long-term high reliability, it is preferable that the linear expansion coefficient of the ultraviolet
具体的には、線膨張係数を約45PPM/℃にすることで、配線基板41および受光素子11との線膨張係数を近似させることができる。ここでは、紫外線硬化樹脂31とフィラーとの合計重量に対して、45〜55%程度のフィラーを混入させている。フィラーの混入量が増えると粘度が増すため、フィラーの量は60%程度が上限となる。上記の45〜55%程度が、フィラーが混入した紫外線硬化樹脂の充填の作業性と、線膨張係数の調整の両方の観点から理想的である。
Specifically, the linear expansion coefficient between the
紫外線硬化樹脂31は、受光部12の表面上には設けない。したがって、紫外線硬化樹脂31は透光性を有する必要はない。上記のような充填の作業性と、線膨張係数の調整の観点のみに基づいて、フィラーの量を決定することができる。
The ultraviolet
本実施の形態では、紫外線硬化樹脂31を、配線基板41と受光素子11との間に充填したので両者を強力に接着することができる。これより、光電センサの長期的な信頼性を向上させることができる。また、紫外線硬化樹脂31にフィラーを混入させて線膨張係数を、配線基板41および受光素子11に近づけているので、温度変化にも強く、長期的な信頼性をさらに高めることができる。
In this embodiment, since the ultraviolet
また、本実施の形態の光電センサにおいては、非透光性の紫外線硬化樹脂を用いたので、配線基板41と受光素子11との間が遮光されている。これにより、配線基板41と受光素子11との間に何も設けなかった場合や、透光性の樹脂をアンダーフィルに用いた場合のように、迷光が配線基板41と受光素子11との間から入射する恐れがない。
Further, in the photoelectric sensor of the present embodiment, since a non-translucent ultraviolet curable resin is used, the space between the
次に、本実施の形態の光電センサと従来のパッケージ構造を用いた受光素子11を配線基板41の表面側に実装した場合(図1(a))と、COB構造を用いて受光素子11を配線基板41の表面側に実装した場合(図1(b))とを比較する。
Next, when the photoelectric sensor of the present embodiment and the
本実施の形態では、配線基板41の裏面側に受光素子11を実装し、配線基板41の貫通孔42を介して受光素子11に検出光を導いた。図1から明らかなように、配線基板41の位置を変更することなく、レンズ61との距離Lを大きくすることができる。これにより、大型化を防止しながら有効径が大きいレンズ61を採用することができる。その結果、受光素子11に入射する光量が増すので、検出距離を長くすることができる。
In the present embodiment, the
なお、投光部から射出された検出光は、検出領域に位置する検出対象物1で反射し、受光素子11に入射する。この受光素子11からの電気信号により、検出対象物1の有無などを検出することができる。
The detection light emitted from the light projecting unit is reflected by the detection target 1 located in the detection region and enters the
検出対象物1の有無を検出する方法として、投光部を検出対象物の反対側に設け、検出対象物1による検出光の遮蔽の有無を受光素子11で検出するようにしてもよい。
As a method for detecting the presence or absence of the detection target 1, a light projecting unit may be provided on the opposite side of the detection target 1 and the
次に、図2を用いて本実施の形態の光電センサの製造工程について説明する。図2においては、上側が裏面側、下側が表面側(レンズに対向する側)である。 Next, the manufacturing process of the photoelectric sensor of this embodiment will be described with reference to FIG. In FIG. 2, the upper side is the back side, and the lower side is the front side (the side facing the lens).
図2(a)に示すように、配線基板41には予め、配線パターンとそれに接続された電極とを設けておく。併せて、配線基板41には、貫通孔42を設けておく。この状態で電極に半田45を塗布する。半田45の塗布は半田印刷法の他、ディスペンス方式、転写方式などにより行なう。
As shown in FIG. 2A, the
図2(b)に示すように、半田45と、受光素子11の金バンプ13とが接触するように両者を対向配置させる。このとき、貫通孔42と受光素子11の受光部12とが対応するように配置する。
As shown in FIG. 2B, the
図2(c)に示すように、その状態で所定温度に加熱しリフロを行なう。リフロにより、半田45が溶融して、半田45と金バンプ13とが接続される。ここでは、半田と金バンプとを接合したが、配線基板41側および受光素子11側を両方半田で構成したり、両方金で構成しても良い。両方半田で構成した場合には、熱圧着接合法を用いることもできる。また、両方を金で構成した場合には、超音波接合法または熱圧着接合法を用いることもできる。
As shown in FIG. 2 (c), reflow is performed by heating to a predetermined temperature in this state. The
この状態では、半田45と金バンプ13との厚みにより、受光素子11と配線基板41との間には隙間が存在している。
In this state, a gap exists between the light receiving
図2(d)に示すように、受光素子11の外周部から紫外線硬化樹脂31を滴下し、上述の隙間に注入する。このとき、受光素子11の受光部12には、配線基板41の貫通孔42を介して紫外線を照射しつづける。紫外線の照射方法は特に限定されないが、LED型紫外線照射機を用いることで、所望の範囲に正確に照射することができる。
As shown in FIG. 2D, an ultraviolet
これにより、受光部12の表面に入射しようとした紫外線硬化樹脂31は、受光部12の外側で硬化する。この硬化した紫外線硬化樹脂31が障害となって、受光部12に紫外線硬化樹脂31が流入することを妨げることができる。その結果、図2(d)に示すような、受光部12の表面が紫外線硬化樹脂31で覆われない構造を得ることができる。
Thereby, the ultraviolet
なお、紫外線照射は必ずしも受光部12の全面に行なう必要はなく、その外周部にだけ照射してもよい。また、受光部12への紫外線照射に代えて、受光部12の周囲に予め連続したリブ状の突起を設けることにより、受光部12の表面に紫外線硬化樹脂が流れ込まないようにしてもよい。
Note that the ultraviolet irradiation is not necessarily performed on the entire surface of the
図3は、本実施の形態の光電センサの製造工程をより詳しく説明したものである。ここで、図3に示すように、まず配線基板41の裏面側に半田印刷を行なう。次に、裏面側に図1および図2では図示していないSMDを必要に応じて実装する。続いて、裏面側に、受光素子11をフリップチップ実装する。その後、リフロを行ない、上述の工程で紫外線硬化樹脂からなるアンダーフィル樹脂を塗布する。
FIG. 3 explains the manufacturing process of the photoelectric sensor of this embodiment in more detail. Here, as shown in FIG. 3, first, solder printing is performed on the back side of the
次に、配線基板41の表面側の工程に移り、裏面側と同様にSMD実装およびフリップチップ実装を必要に応じて行なう。これにより、両面に電子部品が実装された配線基板41を作製することができる。
Next, the process proceeds to the process on the front surface side of the
図4は、電子部品を実装した配線基板を筐体に組み付ける工程を示すフローチャートであり、図5は、同分解斜視図である。 FIG. 4 is a flowchart showing a process of assembling the wiring board on which the electronic component is mounted on the housing, and FIG. 5 is an exploded perspective view of the same.
図4に示すように、まず配線基板41の電極に、コード111を半田付け等により接続する。次に表面側ケース101と裏面側ケース102とで構成された筐体の内部に配線基板41を位置させる。このとき、配線基板41の貫通孔42が表面側ケース101に対向するように配線基板41を配置する。
As shown in FIG. 4, first, the
表面側ケース101にレンズ61を取り付ける。表面側ケース101と裏面側ケース102とを一体に成型して光電センサが完成する。
A
(実施の形態2)
次に実施の形態2について、図6から図8を参照して説明する。ここで、図6は、本実施の形態の光電センサの構造を示す断面図であり、図7は、変形例の構造を示す断面図であり、図8は、本実施の形態の光電センサと従来の光電センサとを比較した図である。
(Embodiment 2)
Next, a second embodiment will be described with reference to FIGS. Here, FIG. 6 is a cross-sectional view showing the structure of the photoelectric sensor of the present embodiment, FIG. 7 is a cross-sectional view showing the structure of the modification, and FIG. 8 is a cross-sectional view of the photoelectric sensor of the present embodiment. It is the figure which compared with the conventional photoelectric sensor.
光電センサにおいては、検出領域を制限することが求められる場合がある。言い換えると、狭い検出領域のみを検出することが必要となる場合がある。その場合には、受光素子11の受光部12の表面側に、遮光部を設ける。
In the photoelectric sensor, it may be required to limit the detection region. In other words, it may be necessary to detect only a narrow detection area. In that case, a light shielding part is provided on the surface side of the
本実施の形態では、配線基板41の貫通孔42の周囲により遮光部を形成している。図6(a)は、貫通孔42を大きく設け、検出領域を広く設定する場合を示し、図6(b)は、貫通孔42を小さく設けて、検出領域を狭く設定する場合を示している。両者を比較すると明らかなように、貫通孔42を小さくすることにより、検出領域を制限することができる。このように、貫通孔42の大きさを変更することで、検出領域の広さを調整することができる。
In the present embodiment, a light shielding portion is formed around the through
このとき貫通孔42の寸法誤差はできるだけ避ける必要がある。貫通孔42を設ける方法としては、ドリル加工、レーザ加工、エッチング加工などを用いることができる。
At this time, the dimensional error of the through
また、貫通孔42の内壁は、光の拡散を防ぎ、集光度を向上させるために凹凸を極力減らすことが望ましい。特に、樹脂基板を使用する場合には、加工時に凹凸が発生しやすい。
In addition, it is desirable that the inner wall of the through
そこで、図7に示すように、貫通孔42の内周面にめっきにより金属膜43を設けるようにしても良い。これにより、凹凸を減らすことができる。その結果、光の拡散を防ぐことができ、集光度が向上する。
Therefore, as shown in FIG. 7, a
図8(a)および(b)は、ぞれぞれ、パッケージされた受光素子11を実装する場合、および、受光素子11をCOB実装する場合の光電センサの構造を示す縦断面図である。配線基板41の表面側に受光素子11を実装する場合には、それらを覆うような別部材のハウジング91を設ける。
FIGS. 8A and 8B are longitudinal sectional views showing the structure of the photoelectric sensor when the packaged
このハウジング91には、受光素子11の受光部12に対向する位置に所定の大きさのスリット92を設ける。この場合、ワイヤ81の高さや、それらを覆う樹脂71の高さを考慮すると、スリット92と受光素子11との距離Dは1.0mm以上となる。
The
この場合には、図8(a)および(b)に示すように、レンズ61から入射する光の全てを受光部12に入射させることができない。そのため、受光ロスが大きく、光電センサの検出距離が短くなる。また、別部材のハウジング91を設ける必要がある。
In this case, as shown in FIGS. 8A and 8B, all of the light incident from the
これに対し、図8(c)に示した本実施の形態の光電センサにおいては、スリットと受光素子11との距離Dは、ほぼ金バンプ13の高さに相当する0.08mm程度とするこ
とができる。これにより、レンズ61で集光された光の略全てを受光素子に入射させることができ、受光ロスが減少する。その結果、光電センサの検出距離を長くすることができる。また、別部材のハウジングなどを設ける必要がなく、容易にスリットを設けることができる。
On the other hand, in the photoelectric sensor of the present embodiment shown in FIG. 8C, the distance D between the slit and the
(実施の形態3)
次に実施の形態3について、図9から図11を参照して説明する。ここで、図9は実施の形態1の光電センサの構造を示す縦断面図、図10は本実施の形態の光電センサの構造を示す縦断面図である。
(Embodiment 3)
Next, Embodiment 3 will be described with reference to FIGS. Here, FIG. 9 is a longitudinal sectional view showing the structure of the photoelectric sensor of the first embodiment, and FIG. 10 is a longitudinal sectional view showing the structure of the photoelectric sensor of the present embodiment.
本実施の形態では、紫外線硬化樹脂により、受光素子11の受光部12への光の入射を制限する遮光部を形成している。
In the present embodiment, the light-shielding part that restricts the incidence of light to the light-receiving
図9に示すように、実施の形態1においては、受光部12の全てをカバーするように、紫外線を照射しながら、紫外線硬化樹脂31を注入した。このとき、紫外線により受光部12の外側に位置する紫外線硬化樹脂31aが先に硬化する。これにより、紫外線硬化樹脂31が受光部12上に流入するのを防止することができる。
As shown in FIG. 9, in the first embodiment, the ultraviolet
図10に示す本実施の形態では、この紫外線を照射する領域を小さくすることで、受光部12上に遮蔽部を設けた。具体的には、紫外線が照射される領域を制限する遮光板121を配線基板41と紫外線照射装置との間に設ける。この遮光板121には、所定の大きさの透光孔122を設ける。この透光孔122の大きさを変更することで、紫外線を照射する領域を変更することができる。
In the present embodiment shown in FIG. 10, the shielding part is provided on the
図10に示すように、紫外線を照射する領域を小さくすると、紫外線を照射した領域の外側の紫外線硬化樹脂31aが先に硬化する。これにより、紫外線を照射した領域にのみ光が入射するようにすることができる。
As shown in FIG. 10, when the region irradiated with ultraviolet rays is reduced, the ultraviolet
この構造によると、遮光部が受光部12の表面に密着して設けられる。遮光部と受光部12との距離はゼロとなるので、受光部12に入射する光の受光ロスをさらに低減することができる。また、紫外線硬化樹脂31の注入と同時に形成することができるので、工程を増加させることなく形成することができる。
According to this structure, the light shielding part is provided in close contact with the surface of the
なお、ここでは、遮光板121を設けて、紫外線を照射する領域を制限したが、小径の紫外線を照射する紫外線照射装置を用いても良い。
Here, the light-shielding
図11は、本実施の形態の光電センサの製造工程を示し、(a)は断面図、(b)は底面図である。本実施の形態では、受光部12上の所定の領域の周囲には、紫外線硬化樹脂31aからなる遮蔽部が形成される。
FIG. 11 shows a manufacturing process of the photoelectric sensor of the present embodiment, where (a) is a sectional view and (b) is a bottom view. In the present embodiment, a shielding part made of an ultraviolet
図11に示すように、配線基板41の貫通孔42を囲む位置に紫外線硬化樹脂31を注入する注入孔46が設けられている。この注入孔46を介して紫外線硬化樹脂31を注入することにより、受光素子11を構成するベアチップICを配線基板41の下側に位置させた状態で紫外線硬化樹脂31を注入することができる。たとえば図10に示す実施の形態における紫外線硬化樹脂31の注入工程においては、注入した紫外線硬化樹脂が貫通孔42から漏れる恐れがある。これに対し、図11に示す本実施の形態の注入工程においては、ベアチップICを配線基板41の下側に位置させた状態で紫外線硬化樹脂31を注入することができるので、ベアチップICとの表面張力により紫外線硬化樹脂31はベアチップICの外周部より広がらない。これにより紫外線硬化樹脂31が漏れることを防止することができる。
As shown in FIG. 11, an
(実施の形態4)
次に実施の形態4について、図12および図13を参照して説明する。ここで、図12は本実施の形態の光電センサの構造を示す縦断面図、図13はその変形例の構造を示す縦断面図である。
(Embodiment 4)
Next, a fourth embodiment will be described with reference to FIG. 12 and FIG. Here, FIG. 12 is a longitudinal sectional view showing the structure of the photoelectric sensor of the present embodiment, and FIG. 13 is a longitudinal sectional view showing the structure of the modification.
本実施の形態においては、図12および図13に示すように、配線基板41の貫通孔42に、レンズ62を取り付けている。レンズ62を配線基板41に直接取り付けることで、レンズ62と配線基板41との相対的な位置関係を、位置調整することなく、正確に保つことができる。
In the present embodiment, as shown in FIGS. 12 and 13, a
図12では、貫通孔42に取り付けたレンズ62のみにより受光素子11に集光する場合を示している。
FIG. 12 shows a case where light is condensed on the
図13では、貫通孔42にレンズ63を設け、レンズ63に光を導くレンズ61を設けている。この構造によると、二つのレンズ61,63で光を集光するので、より多くの光を受光素子11に集光することができる。その結果、検出距離をさらに長くすることができる。
In FIG. 13, a
図14および図15は、本発明に係る一実施の形態の光電センサによる効果を示す図である。図14(a)は従来の光電センサを示し、配線基板41の表面側に受光素子11を実装(以下、表面実装)している。一方、図14(b)は本実施の形態の光電センサを示し、配線基板41の裏面側に受光素子11を実装(以下、裏面実装)している。
14 and 15 are diagrams showing the effects of the photoelectric sensor according to the embodiment of the present invention. FIG. 14A shows a conventional photoelectric sensor, in which the
本実施の形態を示す図14(b)の方が、図14に示す距離だけ、焦点距離を増加させることができる。これにより光電センサの厚みを変更することなく、より大きい有効径のレンズ61を用いることができる。
In FIG. 14B showing the present embodiment, the focal length can be increased by the distance shown in FIG. Accordingly, the
図14に示した構造において、レンズ61と配線基板41との距離を種々変更させて、表面実装の場合と裏面実装の場合とで、入射する光の光量および検出距離を測定した。
In the structure shown in FIG. 14, the distance between the
図15はその実験結果を示すグラフであり、横軸は、レンズと配線基板との距離を示し、縦軸は、表面実装に対する裏面実装の増加率を示す。ここでは、配線基板41の厚みとインターポーザ21の厚みと受光素子11の厚みの合計を1.0mmとした。したがって、図14に示す焦点距離増加分は1.0mmである。
FIG. 15 is a graph showing the experimental results. The horizontal axis represents the distance between the lens and the wiring board, and the vertical axis represents the increase rate of the back surface mounting relative to the front surface mounting. Here, the total of the thickness of the
図15から分かるように、裏面実装を用いた方が、表面実装の場合よりも、入射する光量および検出距離がいずれも増加することが確認された。また、レンズ61と配線基板41との距離が短い場合、すなわち薄型の光電センサほど、その増加率が増大することが分かる。これにより、特に薄型の光電センサを構成する場合ほど、本発明が有効であることが確認された。
As can be seen from FIG. 15, it was confirmed that the amount of incident light and the detection distance were both increased when the back surface mounting was used than when the surface mounting was performed. In addition, it can be seen that when the distance between the
なお、今回開示した上記実施の形態はすべての点で例示であって、限定的な解釈の根拠となるものではない。したがって、本発明の技術的範囲は、上記した実施の形態のみによって解釈されるのではなく、特許請求の範囲の記載に基づいて画定される。また、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。 In addition, the said embodiment disclosed this time is an illustration in all the points, Comprising: It does not become the basis of limited interpretation. Therefore, the technical scope of the present invention is not interpreted only by the above-described embodiments, but is defined based on the description of the claims. Further, all modifications within the meaning and scope equivalent to the scope of the claims are included.
11 受光素子、12 受光部、13 金バンプ、21 インターポーザ、31 紫外線硬化樹脂、41 配線基板、42 貫通孔、43 金属膜、45 半田、46 注入孔、61 レンズ、71 樹脂、81 ワイヤ、91 ハウジング、92 スリット、101 表面側ケース、102 裏面側ケース、111 コード、121 遮光板、122 透光孔。
DESCRIPTION OF
Claims (9)
前記ベアチップICがフリップチップ実装により実装され、前記ベアチップICの受光領域に検出領域からの光を導く貫通孔が設けられた配線基板と、
前記ベアチップICの受光領域の少なくとも一部の領域を除いて、前記ベアチップICと配線基板との間に充填された非透光性の紫外線硬化樹脂と、を備えた光電センサ。 A bare chip IC constituting a light receiving element that converts light received from the detection region into an electrical signal;
The wiring board in which the bare chip IC is mounted by flip chip mounting, and a through hole for guiding light from a detection region is provided in a light receiving region of the bare chip IC;
A photoelectric sensor comprising a non-translucent ultraviolet curable resin filled between the bare chip IC and a wiring board except for at least a part of the light receiving region of the bare chip IC.
前記受光領域の少なくとも一部の領域の少なくとも外周部に紫外線を照射しながら紫外線硬化樹脂を前記受光素子と配線基板との間に注入することにより、紫外線硬化樹脂の注入中に該領域の外周部において紫外線硬化樹脂を硬化させる工程と、
紫外線硬化樹脂の注入が終了した後に、残りの紫外線硬化樹脂を硬化させる工程とを含む、光電センサの製造方法。 A bare chip IC that constitutes a light receiving element that converts light received from the detection region into an electrical signal, and the bare chip IC is mounted by flip chip mounting, and a through hole that guides light from the detection region is provided in the light receiving region of the bare chip IC And a non-translucent ultraviolet curable resin filled between the bare chip IC and the wiring board except for at least a part of the light receiving area of the bare chip IC. A manufacturing method of
By injecting an ultraviolet curable resin between the light receiving element and the wiring board while irradiating at least an outer peripheral portion of at least a part of the light receiving region with an ultraviolet ray, the outer peripheral portion of the region is injected during the injection of the ultraviolet curable resin. Curing the ultraviolet curable resin in
And a step of curing the remaining ultraviolet curable resin after the injection of the ultraviolet curable resin is completed.
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