JP2008192874A - Light receiving package for optical sensor, and same optical sensor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、受光素子を内蔵した光センサ用の受光パッケージおよびそれを用いた光センサに関する。 The present invention relates to a light receiving package for an optical sensor incorporating a light receiving element, and an optical sensor using the same.
光センサ、例えば、光電センサでは、近年、その高機能化、小型化に伴って、受光回路にフォトICを使用したものが頻繁に用いられるようになっている(例えば、特許文献1参照)。 In recent years, optical sensors, for example, photoelectric sensors, that use photo ICs in the light receiving circuit are frequently used with higher functionality and smaller size (for example, see Patent Document 1).
かかるフォトICは、一般に、受光素子としてのフォトダイオード、フォトダイオードからの受光信号を増幅する増幅回路、増幅回路の出力を閾値と比較するコンパレータ、コンパレータの出力に基づいて、物体の有無などの判定を行うとともに、投光のタイミング等の制御を行う信号処理回路、基準クロックを生成する発振回路、センサ出力を与える出力回路、および、投光信号生成部などの機能を内蔵している。 Such a photo IC generally includes a photodiode as a light receiving element, an amplifier circuit that amplifies a light reception signal from the photodiode, a comparator that compares the output of the amplifier circuit with a threshold value, and the presence / absence of an object based on the output of the comparator And a signal processing circuit that controls the timing of light projection, an oscillation circuit that generates a reference clock, an output circuit that provides sensor output, and a light projection signal generator.
増幅回路は、初段のアンプと二段目のアンプとを備え、これらアンプは、ローパスフィルタとしての機能を有し、この増幅回路に、カップリングコンデンサを接続してハイパスフィルタを構成し、受光信号に含まれるノイズ成分を除去している。また、基準クロックを生成する発振回路の発振周波数は、該発振回路に接続される発振周波数用抵抗によって規定される。 The amplifier circuit includes a first-stage amplifier and a second-stage amplifier. These amplifiers function as a low-pass filter. A coupling capacitor is connected to the amplifier circuit to form a high-pass filter. The noise component contained in is removed. The oscillation frequency of the oscillation circuit that generates the reference clock is defined by an oscillation frequency resistor connected to the oscillation circuit.
このようにフォトICでは、ハイパスフィルタを構成するためのカップリングコンデンサおよび発振回路の発振周波数を規定する発振周波数用抵抗が、必要になる。 As described above, in the photo IC, a coupling capacitor for forming a high-pass filter and an oscillation frequency resistor that defines the oscillation frequency of the oscillation circuit are required.
カップリングコンデンサを、フォトICに内蔵しようとすると、その容量の関係上、チップサイズが大きくなり、歩留まりの低下やコストアップを招くという難点がある。また、IC内に抵抗を設ける場合には、ポリシリコンを成長させて不純物をドーピングして所望の抵抗値を得るために、ポリシリコンの厚さバラツキや不純物の拡散量により抵抗値のバラツキが大きくなるといった難点がある。 If the coupling capacitor is to be built in the photo IC, the chip size is increased due to its capacitance, resulting in a decrease in yield and an increase in cost. In addition, when a resistor is provided in an IC, since the polysilicon is grown and an impurity is doped to obtain a desired resistance value, the resistance value varies greatly depending on the thickness variation of the polysilicon and the diffusion amount of the impurity. There is a difficulty that becomes.
このため、フォトICを用いた従来の光電センサでは、図24に示すように、フォトIC50を内蔵したパッケージ51と、カップリングコンデンサ52と、発振周波数用抵抗53と、その他の周辺回路部品54は、二次実装基板55に実装している。
従来では、上述のように、フォトIC50を内蔵したパッケージ51と、カップリングコンデンサ52や発振周波数用抵抗53とを、二次実装基板55に実装しているために、パッケージ51内のベアチップであるフォトIC50の電極と、カップリングコンデンサ52や発振周波数用抵抗53の端子との間の配線長が長く、耐ノイズ性が低下し、このため、図25に示すように、シールド56を設けていた。
Conventionally, as described above, since the
また、同じフォトICを使用した場合でも周囲の部品の影響によって、耐ノイズ性が変化するという課題があった。 Further, even when the same photo IC is used, there is a problem that noise resistance changes due to the influence of surrounding parts.
例えば、最適な耐ノイズ設計によって得られた図26(a)の構造から、例えば、図26(b)に示すように配線57を追加して配線パターンを変更したり、図26(c)のように周辺の回路部品54−1,54−2の定数を変更したり、更に、図26(d)に示すように部品位置および配線パターンを変更すると、耐ノイズ性が変化するために、ノイズ評価が必要となる。
For example, from the structure of FIG. 26A obtained by the optimum noise resistance design, for example, as shown in FIG. 26B, a
このため、従来では、図27に示すように、回路設計および基板設計の後に、実機での耐ノイズ評価を行い、耐ノイズ評価が、満足できないときには、再度、部品の定数や配線パターンを変更して回路設計、基板設計を行なって耐ノイズ評価を行なう必要があり、したがって、同じフォトICを使用しても光電センサの各機種毎に、最適な耐ノイズ設計が必要となり、機種開発に時間を要し、コストが高くなるといった課題がある。 For this reason, conventionally, as shown in FIG. 27, after circuit design and board design, noise resistance evaluation with an actual machine is performed, and when the noise resistance evaluation cannot be satisfied, the component constants and wiring patterns are changed again. Therefore, it is necessary to carry out circuit design and board design to evaluate noise resistance. Therefore, even if the same photo IC is used, it is necessary to design optimum noise resistance for each model of photoelectric sensor. In short, there is a problem that the cost becomes high.
本発明は、上述のような点に鑑みて為されたものであって、耐ノイズ性を向上させるとともに、光センサの他機種への展開が容易であって、開発に要する時間およびコストを低減できるようにすることを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described points, and improves noise resistance and is easy to deploy to other models of optical sensors, reducing the time and cost required for development. The purpose is to be able to.
(1)本発明の光センサ用受光パッケージは、受光素子および該受光素子から得られる受光信号を増幅する増幅回路を内蔵するベアチップと、前記増幅回路に接続されるコンデンサとが、パッケージ用基板に実装されて樹脂で封止され、該樹脂の少なくとも前記受光素子の受光光路部分が、光透過性を有しており、かつ、前記受光素子は、投光素子の投光に基づく光を受光するものであって、前記コンデンサは、前記受光信号に対し、前記投光素子を駆動する投光信号に応じた周波数の信号を通過させる周波数フィルタを構成するものである。 (1) In the light receiving package for an optical sensor of the present invention, a bare chip containing a light receiving element and an amplification circuit for amplifying a light reception signal obtained from the light receiving element, and a capacitor connected to the amplification circuit are provided on the package substrate. Mounted and sealed with resin, at least a light receiving optical path portion of the light receiving element of the resin has light transmittance, and the light receiving element receives light based on light projection of the light projecting element. The capacitor constitutes a frequency filter that allows a signal having a frequency corresponding to a light projection signal for driving the light projecting element to pass through the light reception signal.
ことを特徴とする光センサ用受光パッケージ。 A light receiving package for an optical sensor.
ベアチップは、少なくとも受光素子および該受光素子からの信号を増幅する増幅回路を内蔵するものである。 The bare chip includes at least a light receiving element and an amplifier circuit that amplifies a signal from the light receiving element.
受光素子は、投光素子の投光に基づく光を受光するものであり、投光素子からの投光そのものを受光するものであってもよいし、その反射光を受光するものであってもよい。 The light receiving element receives light based on the light projected from the light projecting element, and may receive light projected from the light projecting element or may receive the reflected light. Good.
前記増幅回路を、二段のアンプで構成し、アンプは、ローパスフィルタとしての機能を有し、該増幅回路に接続されるコンデンサによって、ハイパスフィルタを構成するのが好ましい。 It is preferable that the amplifier circuit is constituted by a two-stage amplifier, the amplifier has a function as a low-pass filter, and a high-pass filter is constituted by a capacitor connected to the amplifier circuit.
ローパスフィルタは、受光素子からの受光信号に対して、投光素子を駆動する投光信号に応じた周波数の信号を含む低域成分を通過させ、ハイパスフィルタは、投光素子を駆動する投光信号に応じた周波数の信号を含む高域成分を通過させるのが好ましい。 The low-pass filter passes a low-frequency component including a signal having a frequency corresponding to the light projection signal that drives the light projecting element to the light reception signal from the light receiving element. It is preferable to pass a high frequency component including a signal having a frequency corresponding to the signal.
パッケージ用基板とは、受光素子および増幅回路を内蔵するベアチップのパッケージ用の基板であり、インターポーザあるいは一次実装基板と称することもできる。 The package substrate is a bare chip package substrate incorporating a light receiving element and an amplifier circuit, and can also be referred to as an interposer or a primary mounting substrate.
本発明の光センサ用受光パッケージによると、ベアチップが実装される基板と同一のパッケージ用基板(一次実装基板)に、増幅回路に接続されるカップリングコンデンサといったコンデンサが実装されるので、フォトICのベアチップを内蔵したパッケージが実装される二次実装基板に、カップリングコンデンサを実装する従来例に比べて、ベアチップとカップリングコンデンサとの間の配線長を短くすることが可能となり、耐ノイズ性が向上する。 According to the light receiving package for an optical sensor of the present invention, a capacitor such as a coupling capacitor connected to an amplifier circuit is mounted on the same package substrate (primary mounting substrate) as the substrate on which the bare chip is mounted. Compared to the conventional example in which a coupling capacitor is mounted on a secondary mounting board on which a package incorporating a bare chip is mounted, the wiring length between the bare chip and the coupling capacitor can be shortened, and noise resistance is improved. improves.
また、受光信号からノイズを除去する周波数フィルタを構成するためのカップリングコンデンサを、受光用のベアチップと共に、ベアチップのパッケージ、すなわち、フォトICのパッケージ内に一体化して耐ノイズ性が良好なフィルタ機能を持たせることができるので、かかるフィルタ機能を有する当該光センサ用受光パッケージを、光センサの各機種で共通化して用いることができ、他機種への展開が容易となる。 In addition, a coupling capacitor for constructing a frequency filter that removes noise from the received light signal is integrated with the bare chip for light reception into the bare chip package, that is, the photo IC package, and the filter function has good noise resistance. Therefore, the light receiving package for an optical sensor having such a filter function can be used in common for each model of the optical sensor, and the development to other models is facilitated.
(2)本発明の光センサ用受光パッケージの一つの実施形態では、前記ベアチップは、発振回路を内蔵し、前記パッケージ用基板には、前記発振回路に接続されて該発振回路の発振周波数を規定する抵抗が実装されている。 (2) In one embodiment of the light receiving package for an optical sensor of the present invention, the bare chip incorporates an oscillation circuit, and the package substrate is connected to the oscillation circuit to define an oscillation frequency of the oscillation circuit. Resistor to be mounted.
この実施形態によると、ベアチップが実装される基板と同一のパッケージ用基板(一次実装基板)に、ベアチップに内蔵された発振回路の発振周波数を規定する発振周波数用抵抗が実装されるので、フォトICのベアチップを内蔵したパッケージが実装される二次実装基板に、発振周波数用抵抗を実装する従来例に比べて、ベアチップと発振周波数用抵抗との間の配線長を短くすることが可能となり、耐ノイズ性が一層向上する。 According to this embodiment, the oscillation frequency resistor that defines the oscillation frequency of the oscillation circuit built in the bare chip is mounted on the same package substrate (primary mounting substrate) as the substrate on which the bare chip is mounted. Compared to the conventional example in which the oscillation frequency resistor is mounted on the secondary mounting board on which the package containing the bare chip is mounted, the wiring length between the bare chip and the oscillation frequency resistor can be shortened. Noise characteristics are further improved.
また、ベアチップに内蔵されている発振回路の発振周波数、すなわち、ベアチップに内蔵されている回路の動作の基準となる周波数を規定する抵抗を、ベアチップと共に、ベアチップのパッケージ、すなわち、フォトICのパッケージ内に一体化して耐ノイズ性が良好な発振周波数生成機能を持たせることができるので、上記フィルタ機能と相俟って、当該光センサ用受光パッケージを、光センサの各機種で共通化して用いることができ、他機種への展開が一層容易となる。 In addition, a resistor that defines the oscillation frequency of the oscillation circuit built in the bare chip, that is, the frequency serving as a reference for the operation of the circuit built in the bare chip, is provided in the bare chip package, that is, the photo IC package together with the bare chip. In combination with the filter function, the light receiving package for the optical sensor must be used in common for each model of the optical sensor. This makes it easier to deploy to other models.
しかも、フィルタ機能および発振周波数生成機能は、パッケージ用基板(一次実装基板)とは別の二次実装基板に、カップリングコンデンサや発振周波数用抵抗が実装される従来例に比べて、耐ノイズ性が向上しているとともに、当該光センサ用受光パッケージ内でその機能が完結しているので、光センサの他機種へ展開する際の耐ノイズ設計が、従来に比べて簡素化できることになり、開発時間およびコストの低減を図ることができる。 In addition, the filter function and oscillation frequency generation function are more resistant to noise than conventional examples in which coupling capacitors and oscillation frequency resistors are mounted on a secondary mounting board that is separate from the package board (primary mounting board). As the function is completed within the light receiving package for the optical sensor, the noise-resistant design when deploying to other models of optical sensors can be simplified compared to the previous model. Time and cost can be reduced.
(3)上記(2)の実施形態では、前記パッケージ用基板には、前記増幅回路に接続される出力抵抗が実装されている。 (3) In the embodiment of (2), an output resistor connected to the amplifier circuit is mounted on the package substrate.
(4)上記(2)または(3)の実施形態では、前記コンデンサおよび前記抵抗の少なくとも一方が、前記パッケージ用基板に埋め込み実装されている。 (4) In the above embodiment (2) or (3), at least one of the capacitor and the resistor is embedded and mounted on the package substrate.
この実施形態によると、パッケージ用基板に、コンデンサや抵抗を内蔵させて耐ノイズ性を向上させることができる。 According to this embodiment, the noise resistance can be improved by incorporating a capacitor and a resistor in the package substrate.
(5)上記(2)〜(4)のいずれか実施形態では、前記ベアチップの電極端子と前記パッケージ基板の電極端子とが、ボンディングワイヤによって接続され、前記樹脂が、光透過性樹脂である。 (5) In any one of the embodiments (2) to (4), the electrode terminal of the bare chip and the electrode terminal of the package substrate are connected by a bonding wire, and the resin is a light transmissive resin.
この実施形態によると、光透過性樹脂で封止されるベアチップの上面を受光面としてベアチップに内蔵された受光素子で受光することができる。 According to this embodiment, light can be received by the light receiving element built in the bare chip with the upper surface of the bare chip sealed with the light-transmitting resin as the light receiving surface.
(6)上記(2)〜(4)のいずれか実施形態では、前記パッケージ用基板には、前記受光素子の受光光路となる貫通孔が形成され、前記ベアチップは、前記受光素子の受光領域が前記貫通孔に臨むようにフリップチップ実装され、前記受光光路部分が、光透過性のアンダーフィル樹脂で封止されている。 (6) In any one of the above embodiments (2) to (4), the package substrate is formed with a through-hole serving as a light receiving optical path of the light receiving element, and the bare chip has a light receiving region of the light receiving element. Flip chip mounting is performed so as to face the through hole, and the light receiving optical path portion is sealed with a light-transmitting underfill resin.
この実施形態によると、パッケージ用基板にフリップチップ実装されるベアチップの下面の受光領域を、パッケージ用基板の貫通孔から臨ませて受光することができる。 According to this embodiment, the light receiving region on the lower surface of the bare chip that is flip-chip mounted on the package substrate can be received from the through hole of the package substrate.
(7)上記(2)〜(6)のいずれかの実施形態では、前記パッケージ用基板には、該パッケージ用基板に実装される前記コンデンサおよび抵抗の少なくとも一方の使用の可否に応じて、端子を選択できるように配線が形成されている。 (7) In any one of the embodiments (2) to (6), the package substrate has a terminal depending on whether or not at least one of the capacitor and the resistor mounted on the package substrate can be used. Wiring is formed so that can be selected.
この実施形態によれば、パッケージ用基板に実装されている抵抗やコンデンサを使用するか否かに応じて、接続用の端子を選択すればよく、端子の選択によって、例えば、パッケージ用基板に実装されている抵抗に代えて、二次実装基板の可変抵抗を使用するといったことが可能となる。 According to this embodiment, a connection terminal may be selected depending on whether or not a resistor or a capacitor mounted on a package substrate is used. It is possible to use the variable resistance of the secondary mounting board instead of the resistance that is provided.
(8)本発明の光センサは、本発明に係る光センサ用受光パッケージが実装された実装基板を備えている。 (8) The optical sensor of the present invention includes a mounting substrate on which the light receiving package for optical sensors according to the present invention is mounted.
本発明の光センサによると、従来例に比べて耐ノイズ性が向上し、他機種への展開が容易となる。 According to the optical sensor of the present invention, noise resistance is improved as compared with the conventional example, and the development to other models becomes easy.
本発明によると、ベアチップが実装される基板と同一のパッケージ用基板(一次実装基板)に、カップリングコンデンサや発振周波数用抵抗を実装してパッケージ内に一体化できるので、二次実装基板に、カップリングコンデンサや発振周波数用抵抗を実装する従来例に比べて、ベアチップとカップリングコンデンサや発振周波数用抵抗との間の配線長を短くすることが可能となり、耐ノイズ性が向上する。 According to the present invention, since the coupling capacitor and the oscillation frequency resistor can be mounted on the same package substrate (primary mounting substrate) as the substrate on which the bare chip is mounted, and integrated in the package, Compared to the conventional example in which the coupling capacitor and the oscillation frequency resistor are mounted, the wiring length between the bare chip and the coupling capacitor and the oscillation frequency resistor can be shortened, and the noise resistance is improved.
また、受光信号からノイズを除去する周波数フィルタを構成するためのカップリングコンデンサ、あるいは、ベアチップに内蔵された回路の基準となる発振周波数を規定する発振周波数用抵抗を、パッケージ内に一体化しているので、耐ノイズ性が良好なフィルタ機能および発振周波数生成機能を有する当該光センサ用受光パッケージを、光センサの各機種で共通化して用いることができ、他機種への展開が容易になるとともに、耐ノイズ設計が簡素化される。 In addition, a coupling capacitor for configuring a frequency filter that removes noise from the received light signal or an oscillation frequency resistor that defines an oscillation frequency that is a reference of a circuit built in the bare chip is integrated in the package. Therefore, the light receiving package for optical sensors having a filter function and an oscillation frequency generating function with good noise resistance can be used in common for each model of the optical sensor, and it is easy to deploy to other models, Noise-resistant design is simplified.
以下、図面によって、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
(実施形態1)
図1は、本発明の一つの実施形態に係る光センサ用受光パッケージを示す斜視図である。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a perspective view showing a light receiving package for an optical sensor according to one embodiment of the present invention.
この実施形態の光センサ用受光パッケージ1は、パッケージ用基板としてのインターポーザ2には、ベアチップであるフォトIC3だけではなく、表面実装部品であるコンデンサ4および抵抗5が実装されており、光透過性樹脂6によって封止されている。この光透過性樹脂6は、例えば、波長400nmから900nmの領域の光の透過率が60%以上の特性を有している。
In the
フォトIC3は、受光素子としてのフォトダイオードを内蔵しており、このフォトIC3の上面には、受光領域3aが形成されている。
The
コンデンサ4は、フォトIC3に内蔵されている後述の増幅回路に接続されてハイパスフィルタを構成するカップリングコンデンサである。
The
抵抗5は、フォトIC3に内蔵されている後述の発振回路に接続されて該発振回路の発振周波数を規定する抵抗である。
The
インターポーザ2の電極パッドとフォトIC3の電極端子とは、ボンディングワイヤ7によって接続されており、コンデンサ4および抵抗5は、例えば、半田によってインターポーザ2に実装されている。なお、半田に限らず、銀ペーストなど別の金属材料を用いて接合してもよい。
The electrode pads of the
図2は、かかる光センサ用受光パッケージ1の製造工程を示す図である。
FIG. 2 is a diagram showing a manufacturing process of the
先ず、インターポーザ2に半田を印刷し(S1)、コンデンサ4および抵抗5を、インターポーザ2にマウントし(S2)、リフロによって接合する(S3)。
First, solder is printed on the interposer 2 (S1), the
次に、フォトIC3を、インターポーザ2にダイボンディングし(S4)、フォトIC3の電極端子とインターポーザ2の電極パッドとをボンディングワイヤによって結線し(S5)、透明な封止樹脂でモールドし(S6)、個別のパッケージにダイシングして検査を行って光センサ用受光パッケージが完成する(S7〜S9)。
Next, the
かかる光センサ用受光パッケージ1は、図3に示すように、周辺回路部品8が実装された二次実装基板9に、一次実装基板であるインターポーザ2を介して実装される。
この図3では、二次実装基板9は、片面実装の例を示しているが、図4に示すように、両面実装としてもよい。
As shown in FIG. 3, the
In FIG. 3, the secondary mounting
すなわち、図5に示すように、二次実装基板9の一方の面(A面)に、半田を印刷し(S1)、コンデンサや抵抗などの周辺回路部品8および光センサ用受光パッケージ1をマウントし(S2)、リフロによって接合し(S3)、外観検査をしてA面実装が終了する(S4)。
That is, as shown in FIG. 5, solder is printed on one surface (surface A) of the secondary mounting substrate 9 (S1), and the
次に、二次実装基板9の他方の面(B面)に、半田を印刷し(S5)、コンデンサや抵抗などの周辺回路部品8およびパッケージ部品26をマウントし(S6)、リフロによって接合し(S7)、外観検査をしてB面実装が終了して両面実装が完成する(S9)。
このように片面実装あるいは両面実装された二次実装基板9は、図6に示すように、コード27が半田付けされ、前後のケース28,29に挿入されてレンズ30と共に一体成形される。
Next, solder is printed on the other surface (B surface) of the secondary mounting substrate 9 (S5), the
As shown in FIG. 6, the
図7は、光センサ用受光パッケージ1を備える本発明の光電センサ10のブロック図であり、上述の構成に対応する部分には、同一の参照符号を付す。
FIG. 7 is a block diagram of the
この実施形態の光電センサ10は、投光部11と、光センサ用受光パッケージ1とを備えており、光センサ用受光パッケージ1には、上述のように、フォトIC3、コンデンサ4および抵抗5が内蔵されている。
The
フォトIC3には、投光素子21からの透過光又は反射光を受光する受光素子としてのフォトダイオード12と、このフォトダイオード12からの受光信号を増幅するプリアンプ13およびメインアンプ14と、メインアンプ14の出力と閾値とを比較するコンパレータ15と、基準クロックパルスに基づいて、投光タイミングの決定と受光タイミングの決定とコンパレータ出力の処理を行う信号処理回路16と、前記基準クロックパルスを生成する発振回路17と、信号処理回路16からの信号を受けて投光部11の投光回路20に投光タイミングパルスを送出する投光信号生成部18と、信号処理回路16の出力に基づいて、センサ出力を与える出力回路19とが内蔵されている。投光回路20は、LED21を駆動する。
The
光センサ用受光パッケージ1に内蔵されているコンデンサ4は、図3の二次実装基板9の配線31を介してフォトIC3のプリアンプ13とメインアンプ14との間に介装され、フォトIC3内の抵抗と共にハイパスフィルタを構成し、ローパスフィルタとしての機能を有するアンプ13,14と、前記ハイパスフィルタとによって、特定の周波数の受光信号パルスを増幅して、図8に示す受光信号パルスを得るものである。
The
また、光センサ用受光パッケージ1に内蔵されている抵抗5は、インターポーザ2の配線を介してフォトIC3の発振回路17に接続され、発振回路17で生成される基準クロックパルスの周波数を規定する。
The
信号処理回路16は、この基準クロックパルスに基づいて、投光タイミングの決定と受光タイミングの決定とコンパレータ出力の処理を行うものであり、信号処理回路16では、図9(a)に示される投光信号パルスと同図(b)の受光信号パルスのタイミングを比較して判定する。
Based on the reference clock pulse, the
同じフォトIC3を搭載する光電センサの全ての機種で、カップリングコンデンサであるコンデンサ4と、発振周波数を規定する抵抗5とが、必要になるが、この実施形態では、コンデンサ4および抵抗5を、光センサ用受光パッケージ1に内蔵させたので、この光センサ用受光パッケージ1を共通部品として他機種への搭載が容易となる。
In all types of photoelectric sensors equipped with the
また、コンデンサ4および抵抗5を、フォトIC3と共に1パッケージ化することで、フォトダイオード12が受光した光のなかで特定周波数の受光信号、すなわち、LED21を駆動する投光信号パルスの周波数の受光信号を分離して信号処理回路16に送る機能と、信号処理回路16の駆動発振周波数を規定する機能を、光センサ用受光パッケージ1によって完結することができる。
In addition, by integrating the
更に、上述の図24の従来例では、コンデンサ52および抵抗53を、実装基板(二次実装基板)55に実装しているために、フォトICのベアチップ50の電極と、コンデンサ52あるいは抵抗53との間の配線長が長く、耐ノイズ性が低下し、上述のように、機種毎に、耐ノイズ性の評価が必要であった。
Furthermore, in the above-described conventional example of FIG. 24, since the
すなわち、従来例では、図10に示すように、フォトICのベアチップ50の電極からコンデンサ52あるいは抵抗53の端子までの配線長は、ボンディングワイヤ60のワイヤ長、インターポーザ61の配線長、インターポーザ61と実装基板55との間の半田ボール62の高さ、および、実装基板55の配線長を加えたものになり、例えば、2mm程度であるのに対して、図11に示す実施形態では、コンデンサ4あるいは抵抗5を、光センサ用受光パッケージ1に内蔵したので、フォトICのベアチップ3の電極からコンデンサ4あるいは抵抗5の端子までの配線長は、ボンディングワイヤ7のワイヤ長にインターポーザ2の配線長を加えたものとなり、例えば、1mm程度と短くなる。
That is, in the conventional example, as shown in FIG. 10, the wiring length from the electrode of the
このように配線長が短くなるので、アンテナ比が低くなり、寄生容量も低下するため耐ノイズ性が向上する。これによって、従来必要であったシールドを不要とすることができ、実装容積を小さくして小型化を図ることができるとともに、シールドの組立工程が不要となり、コストの低減を図ることができる。 Since the wiring length is shortened in this way, the antenna ratio is lowered and the parasitic capacitance is also reduced, so that the noise resistance is improved. As a result, the conventionally required shield can be eliminated, the mounting volume can be reduced and the size can be reduced, and the assembly process of the shield is not required, and the cost can be reduced.
また、従来では、受光用のレンズと、フォトICに内蔵された受光素子の受光面との光軸の調整は、二次実装基板に実装されたフォトICのパッケージ、カップリングコンデンサおよび発振周波数用抵抗を覆うように配置されたシールドを介して行う必要があるのに対して、この実施形態では、シールドが不要であるので、受光用のレンズを、光センサ用受光パッケージに直接装着することができ、高い精度で光軸調整を行なうことが可能となる。 Conventionally, the optical axes of the light receiving lens and the light receiving surface of the light receiving element built in the photo IC are adjusted for the photo IC package, coupling capacitor, and oscillation frequency mounted on the secondary mounting board. Whereas it is necessary to carry out through a shield arranged so as to cover the resistor, in this embodiment, since a shield is unnecessary, it is possible to directly attach a light receiving lens to a light receiving package for an optical sensor. Therefore, the optical axis can be adjusted with high accuracy.
また、従来の光電センサは1チップパッケージであるフォトICと、カップリングコンデンサや発振周波数用抵抗とを、二次実装基板に実装していたために、他機種への展開には、上述の図27に示すように、ノイズ評価を繰り返して設計する必要があった。 In addition, since the conventional photoelectric sensor has a photo IC which is a one-chip package, a coupling capacitor, and an oscillation frequency resistor mounted on a secondary mounting board, the above-described FIG. As shown in Fig. 2, it was necessary to design by repeating the noise evaluation.
これに対して、この実施形態では、カップリングコンデンサおよび発振周波数用抵抗を、パッケージ内に一体化し、カップリングコンデンサを用いたフィルタ機能および発振周波数用抵抗を用いた発振周波数生成機能を、パッケージ内で完結するとともに、両機能の耐ノイズ性を向上させることで、ノイズ設計を完了することができ、図12に示すように、耐ノイズ性の検討無しで他機種への展開が容易となる。これによって、新たな光センサの開発では、このパッケージを流用することによって、開発時間の短縮およびコストダウンを図ることができる。 In contrast, in this embodiment, the coupling capacitor and the oscillation frequency resistor are integrated in the package, and the filter function using the coupling capacitor and the oscillation frequency generating function using the oscillation frequency resistor are integrated in the package. In addition, the noise design can be completed by improving the noise resistance of both functions, and as shown in FIG. 12, the development to other models becomes easy without considering the noise resistance. Accordingly, in the development of a new optical sensor, the development time can be shortened and the cost can be reduced by diverting this package.
この光センサ用受光パッケージの最適設計では、例えば、図13(a)に示すようにコンデンサ4および抵抗5を、フォトIC3のパッドの近くに配置して最短配線で設計するのが好ましいが、近くに配置できない場合には、図13(b)に示すように、グランドとなっているフォトIC3の裏面に配線32を設計してシールド機能が働くようにするのが好ましい。
In the optimum design of the light receiving package for the optical sensor, for example, as shown in FIG. 13A, it is preferable to place the
また、この実施形態では、インターポーザ2に実装したコンデンサ4や抵抗5の導通試験などの検査を、図7に示すように、インターポーザ2の裏面に設けた端子35,36,37,38を利用して行えるように構成している。
Further, in this embodiment, inspections such as a continuity test of the
(実施形態2)
図14は、本発明の他の実施形態の光センサ用受光パッケージ1−1の斜視図であり、図15は、その断面図であり、上述の実施形態に対応する部分には、同一の参照符号を付す。
(Embodiment 2)
14 is a perspective view of a light receiving package 1-1 for an optical sensor according to another embodiment of the present invention. FIG. 15 is a cross-sectional view thereof, and the same reference is made to the portion corresponding to the above-described embodiment. A sign is attached.
この実施形態の光センサ用受光パッケージ1−1では、インターポーザ2−1には、貫通孔2−1aが形成されている。このインターポーザ2−1に、フォトIC3−1が、その下面の受光領域3−1aが、前記貫通孔2−1aに臨むようにフリップチップ実装されるとともに、上述の実施形態と同様に、コンデンサ4および抵抗5が、インターポーザ2−1に実装され、光透過性樹脂6および光透過性のアンダーフィル樹脂22によって封止されている。
In the light receiving package 1-1 for an optical sensor of this embodiment, a through hole 2-1a is formed in the interposer 2-1. The interposer 2-1 is flip-chip mounted on the photo IC 3-1 so that the light receiving region 3-1a on the lower surface thereof faces the through-hole 2-1a. Similarly to the above-described embodiment, the
図16は、かかる光センサ用受光パッケージ1−1の製造工程を示す図である。 FIG. 16 is a diagram illustrating a manufacturing process of the light receiving package 1-1 for the optical sensor.
先ず、インターポーザ2−1に半田を印刷し(S1)、コンデンサ4、抵抗5およびフォトIC3−1を、インターポーザ2−1上にマウントし(S2)、リフロによって接合する(S3)。
First, solder is printed on the interposer 2-1 (S1), the
次に、アンダーフィル樹脂22を塗布し(S4)、透明な封止樹脂6でモールドし(S5)、個別のパッケージにダイシングして検査を行って光センサ用受光パッケージ1−1が完成する(S6〜S8)。
Next,
かかる光センサ用受光パッケージ1は、図17に示すように、二次実装基板9−1に、一次実装基板であるインターポーザ2−1を介して実装される。この二次実装基板9−1にも、フォトIC3−1の受光領域3−1aの受光光路となる貫通孔23が形成されている。その他の構成は、上述の実施形態と同様である。
As shown in FIG. 17, the
この実施形態では、上述の実施形態のように、ワイヤボンディングによってフォトIC3を、インターポーザ2に実装するのではなく、フリップチップ実装するので、フォトIC3−1の電極からコンデンサ4あるいは抵抗5の端子までの配線長を一層短くすることができ、耐ノイズ性を一層向上させることができるとともに、光センサ用受光パッケージのサイズの小型化を図ることができる。
In this embodiment, the
他の実施形態として、フォトIC3−1の受光領域3−1aの受光光路となるアンダーフィル樹脂22のみを光透過性樹脂とし、光透過性樹脂6に代えて光透過性でない樹脂を用いてもよい。
As another embodiment, only the
(実施形態3)
図18は、本発明の更に他の実施形態の光センサ用受光パッケージ1−2を備える光電センサのブロック図であり、上述の図7に対応する部分には、同一の参照符号を付す。
(Embodiment 3)
FIG. 18 is a block diagram of a photoelectric sensor including a light receiving package 1-2 for an optical sensor according to still another embodiment of the present invention, and parts corresponding to those in FIG.
上述の各実施形態では、光センサ用受光パッケージには、コンデンサ4および抵抗5を内蔵させたけれども、この実施形態では、更に、出力抵抗24を内蔵させている。
In each of the embodiments described above, the
このように、出力抵抗24も光センサ用受光パッケージ1−2に内蔵することによって、配線長を短くし、耐ノイズ性を向上させることができる。
Thus, by incorporating the
なお、他の実施形態として、図19に示すように、二次実装基板の可変抵抗25によって調整できるようにしてもよい。この場合、図20に示すように、受光信号のパワーを変化させることができる。
As another embodiment, as shown in FIG. 19, it may be adjusted by a
また、図21に示すように、レーザ光を用いたレーザトリミングによって、発振周波数を規定する抵抗などの抵抗値を調整したり、あるいは、インターポーザ2の配線パターンをレーザでカットして回路変更を行うようにしてもよい。
Further, as shown in FIG. 21, the resistance value such as a resistor for defining the oscillation frequency is adjusted by laser trimming using laser light, or the circuit pattern is changed by cutting the wiring pattern of the
このようにレーザによって抵抗値や配線パターンをカットすることで、同一の光センサ用受光パッケージを、異なる機種に用いることができる。 Thus, by cutting the resistance value and the wiring pattern with the laser, the same light receiving package for the optical sensor can be used for different models.
(実施形態4)
図22は、本発明の他の実施形態の光センサ用受光パッケージの斜視図であり、図23は、その断面図である。
(Embodiment 4)
FIG. 22 is a perspective view of a light receiving package for an optical sensor according to another embodiment of the present invention, and FIG. 23 is a sectional view thereof.
この実施形態では、インターポーザ2−3に、コンデンサ4および抵抗5を埋め込み実装、すなわち、内蔵させたものである。その他の構成は、上述の実施形態と同様である。
In this embodiment, the
(その他の実施形態)
他の実施形態として、光センサ用受光パッケージに、シールドを追加してもよい。この場合、従来のシールドが、二次実装基板に実装されたフォトICのパッケージ、カップリングコンデンサおよび発振周波数用抵抗を覆う必要があるのに対して、本発明では、当該光センサ用受光パッケージのみ覆うものであればよく、省スペース化を図ることができる。
(Other embodiments)
As another embodiment, a shield may be added to the light receiving package for an optical sensor. In this case, the conventional shield needs to cover the photo IC package, the coupling capacitor, and the oscillation frequency resistor mounted on the secondary mounting substrate, whereas in the present invention, only the light receiving package for the photosensor is used. Anything can be used as long as it is covered, and space can be saved.
本発明は、光電センサなどの光センサのパッケージとして有用である。 The present invention is useful as a package of an optical sensor such as a photoelectric sensor.
1,1−1,1−2,1−3 光センサ用受光パッケージ
2,2−1,2−3 インターポーザ
3 フォトIC
4 コンデンサ
5 抵抗
6 光透過性樹脂
7 ボンディングワイヤ
9,9−1 二次実装基板
1,1-1,1-2,1-3 light receiving package for
4
Claims (8)
かつ、前記受光素子は、投光素子の投光に基づく光を受光するものであって、前記コンデンサは、前記受光信号に対し、前記投光素子を駆動する投光信号に応じた周波数の信号を通過させる周波数フィルタを構成するものである、
ことを特徴とする光センサ用受光パッケージ。 A bare chip containing a light receiving element and an amplifier circuit for amplifying a light reception signal obtained from the light receiving element, and a capacitor connected to the amplifier circuit are mounted on a package substrate and sealed with a resin, and at least the resin The light receiving optical path portion of the light receiving element has light transmittance,
And the said light receiving element receives the light based on the light projection of a light projection element, Comprising: The said capacitor | condenser is a signal of the frequency according to the light projection signal which drives the said light projection element with respect to the said light reception signal A frequency filter that passes through
A light receiving package for an optical sensor.
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2007
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