JP2012182380A - 光センサ装置及びその製造方法 - Google Patents
光センサ装置及びその製造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2012182380A JP2012182380A JP2011045387A JP2011045387A JP2012182380A JP 2012182380 A JP2012182380 A JP 2012182380A JP 2011045387 A JP2011045387 A JP 2011045387A JP 2011045387 A JP2011045387 A JP 2011045387A JP 2012182380 A JP2012182380 A JP 2012182380A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- optical sensor
- sealing member
- electrode pattern
- support plate
- lid
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
Images
Landscapes
- Photo Coupler, Interrupter, Optical-To-Optical Conversion Devices (AREA)
Abstract
【課題】所望の角度・方向から入射してくる光のみを受光面に到達させて検出することを可能とした光センサ装置及びその製造方法を提供する。
【解決手段】裏面(受光面)16bに入射する光を検出して表面16a側から信号を出力するIR素子10と、上面30aの少なくとも一部がIR素子10の表面16aと対向した状態で、IR素子10と電気的に接続されためっき電極層30と、IR素子10とめっき電極層30とを覆うモールド樹脂49と、モールド樹脂49に取り付けられた蓋体60と、を備え、IR素子10の受光面16b及びめっき電極層30の下面30bは、モールド樹脂49の上面49a及び下面49bとそれぞれ同一平面に配置された状態でモールド樹脂49から露出しており、蓋体60には、IR素子10の受光面16bの視野角を制限する貫通した開口部65が設けられている。
【選択図】図15
【解決手段】裏面(受光面)16bに入射する光を検出して表面16a側から信号を出力するIR素子10と、上面30aの少なくとも一部がIR素子10の表面16aと対向した状態で、IR素子10と電気的に接続されためっき電極層30と、IR素子10とめっき電極層30とを覆うモールド樹脂49と、モールド樹脂49に取り付けられた蓋体60と、を備え、IR素子10の受光面16b及びめっき電極層30の下面30bは、モールド樹脂49の上面49a及び下面49bとそれぞれ同一平面に配置された状態でモールド樹脂49から露出しており、蓋体60には、IR素子10の受光面16bの視野角を制限する貫通した開口部65が設けられている。
【選択図】図15
Description
本発明は、赤外線等の光を検出する光センサ素子を備えた光センサ装置及びその製造方法に関するものである。
この種の従来技術としては、例えば特許文献1に開示されたものがある。かかる文献には、その図1Eに示されているように、光学調整部(即ち、光学フィルタ)付きのセンサ素子が、その端面(即ち、受光面)を除いて樹脂で覆われ、樹脂から露出している受光面は樹脂の表面と同一平面に配置された(即ち、面一となっている)構造の赤外線センサが開示されている。また、センサ素子は、赤外線によって光起電力効果を生じる量子型のフォトダイオードであることが開示されている。
ところで、特許文献1に開示された赤外線センサでは、センサ素子の受光面は樹脂の表面と面一となっている。このため、センサ素子の受光面には、さまざまな角度・方向から赤外線が入射可能であり、意図しない角度・方向から入射してくる赤外線を検出してしまう可能性があった。
そこで、この発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、所望の角度・方向から入射してくる光のみを受光面に到達させて検出できるようにした光センサ装置及びその製造方法の提供を目的とする。
そこで、この発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、所望の角度・方向から入射してくる光のみを受光面に到達させて検出できるようにした光センサ装置及びその製造方法の提供を目的とする。
上記課題を解決するために、本発明の一態様に係る光センサ装置は、第1の面と、前記第1の面の反対側にある第2の面とを有し、前記第1の面に入射する光を検出して前記第2の面側から信号を出力する光センサ素子と、第3の面と、前記第3の面の反対側にある第4の面とを有し、前記第3の面の少なくとも一部が前記光センサ素子の前記第2の面と対向した状態で、前記光センサ素子と電気的に接続された電極パターンと、前記光センサ素子と前記電極パターンとを覆う封止部材と、前記封止部材に取り付けられた蓋体と、を備え、前記封止部材は、外側に露出している第5の面と、前記第5の面の反対側にある第6の面とを有し、前記光センサ素子の前記第1の面は前記封止部材の前記第5の面と同一平面に配置された状態で前記封止部材から露出し、且つ、前記電極パターンの前記第4の面は前記封止部材の前記第6の面と同一平面に配置された状態で前記封止部材から露出しており、前記蓋体には、前記光センサ素子の前記第1の面の視野角を制限する貫通した開口部が設けられていることを特徴とする。
ここで、「同一平面に配置された」とは、面一に配置された、という意味である。換言すれば、段差がなく平らに配置された、という意味である。また、「第1の面(即ち、受光面)の視野角」とは、受光面における光の入射可能(到達可能)な角度の範囲のことである。視野角は、例えば、受光面の法線方向を基準に規定することができる。例えば図18に示すように、視野角θ1は、受光面の法線方向から入射してくる光と、その法線方向との交差角度で規定することができる。
本発明の一態様に係る光センサ装置によれば、蓋体に設けられた開口部により、所望の角度・方向から入射してくる光のみを受光面に到達させて検出することができる。これにより、例えば、指向性のある光のみを検出したり、発光源を特定したりすることが可能である。
本発明の一態様に係る光センサ装置によれば、蓋体に設けられた開口部により、所望の角度・方向から入射してくる光のみを受光面に到達させて検出することができる。これにより、例えば、指向性のある光のみを検出したり、発光源を特定したりすることが可能である。
なお、「光センサ素子」としては、例えば、後述するIR素子10が該当する。「電極パターン」としては、例えば、後述するめっき電極層30が該当する。「封止部材」としては、例えば、後述するモールド樹脂49が該当する。また、「第1の面」としては例えば後述する裏面(受光面)16bが該当し、「第2の面」としては例えば後述する表面16aが該当する。「第3の面」としては例えば後述する上面30aが該当し、「第4の面」としては例えば後述する下面30bが該当する。「第5の面」としては例えば後述する上面49aが該当し、「第6の面」としては例えば後述する下面49bが該当する。また、「光センサ装置」としては、例えば、後述するハイブリッドIR100、200、又は、ディスクリートIR300が該当する。
また、上記の光センサ装置において、前記光センサ素子の前記第1の面を覆う光学フィルタ、をさらに備え、前記蓋体の前記開口部の周辺には凹部が設けられており、前記凹部内に前記光学フィルタが収納されていることを特徴としてもよい。ここで、光学フィルタは、所望の波長範囲の光を選択的に(即ち、透過率高く)透過させる機能を有する。
このような構成であれば、所望の波長範囲の光のみを光センサの受光面に到達させて検出することができ、その波長範囲から外れる光は光学フィルタで遮断することができるため、光電変換により光センサ素子から出力される電気信号(即ち、光の検出信号)について、S/N比の向上が可能である。
このような構成であれば、所望の波長範囲の光のみを光センサの受光面に到達させて検出することができ、その波長範囲から外れる光は光学フィルタで遮断することができるため、光電変換により光センサ素子から出力される電気信号(即ち、光の検出信号)について、S/N比の向上が可能である。
なお、上記の凹部は光学フィルタの外形及び寸法に対応したサイズであることが好ましい。このような構成であれば、光学フィルタの光センサに対する位置合わせは、光学フィルタを凹部へ収納することにより完了する。このため、光学フィルタの取付け作業を簡単に(例えば、受光面に対して位置合わせや貼り合わせ等の複雑な工程を経ることなく)、且つ精度高く行うことができる。簡便に光学フィルタを内蔵可能することができる。
また、上記の光センサ装置において、前記蓋体と前記封止部材との間に介在する接着剤、をさらに備え、前記接着剤によって前記蓋体は前記封止部材に固定されていることを特徴としてもよい。このような構成であれば、例えば、蓋体や封止部材に係止部を設けることなく、これらを互いに固定することができる。
また、上記の光センサ装置において、前記光センサ素子から出力される前記信号を処理する半導体素子、をさらに備え、前記半導体素子は、前記電極パターンと電気的に接続され、且つ前記封止部材で覆われていることを特徴としてもよい。このような構成であれば、光センサ素子と半導体素子とを1つのパッケージ内に備えた光センサ装置を提供することができる。なお、本発明の「半導体素子」としては、例えば、後述するIC素子20が該当する。
また、上記の光センサ装置において、前記光センサ素子から出力される前記信号を処理する半導体素子、をさらに備え、前記半導体素子は、前記電極パターンと電気的に接続され、且つ前記封止部材で覆われていることを特徴としてもよい。このような構成であれば、光センサ素子と半導体素子とを1つのパッケージ内に備えた光センサ装置を提供することができる。なお、本発明の「半導体素子」としては、例えば、後述するIC素子20が該当する。
また、上記の光センサ装置において、前記電極パターンは、第1の端子領域と第2の端子領域及びダイパッド領域、を有し、前記光センサ素子の前記第2の面と前記第1の端子領域の前記第3の面とがバンプを介して接続され、前記半導体素子の回路を有する面と前記第2の端子領域の前記第3の面とがワイヤーを介して接続され、且つ、前記半導体素子は前記ダイパッド領域の前記第3の面に取り付けられていることを特徴としてもよい。
このような構成であれば、当該光センサ装置は、後述の製造方法により製造することができるため、例えば、受光面にはエッチングダメージがなく、光の透過性などに関して、高い品質の光センサ装置を提供することができる。また、例えば、半導体素子上に光センサを積んだスタック構造ではなく、光センサ素子と半導体素子とをインターポーザを含めて樹脂封止した構造でもないため、厚みの小さな光センサ装置を提供することができる。なお、本発明の「バンプ」としては、例えば、後述するスタッドバンプ17が該当する。
また、上記の光センサ装置において、前記電極パターンはめっきによって形成されていることを特徴としてもよい。このような構成であれば、例えば、銅板等を打ち抜いたりエッチングしたりすることにより形成されるリードフレームと比べて、厚さの薄い電極パターンを実現することができる。光センサ装置の小型、薄型化に寄与することができる。
本発明の別の態様に係る光センサ装置の製造方法は、第1の面と、前記第1の面の反対側にある第2の面とを有し、前記第1の面に入射する光を検出して前記第2の面側から信号を出力する光センサ素子を備えた光センサ装置を、支持板上に部分的に形成された電極パターンを用いて製造する方法であって、前記光センサ素子の前記第2の面と、前記電極パターンの第3の面の少なくとも一部とを対向させた状態で、前記光センサ素子と前記電極パターンとを電気的に接続する工程と、前記光センサ素子の前記第1の面をシートで覆った状態で前記支持板上に封止部材を供給して、前記光センサ素子と前記電極パターンとを封止部材で覆う工程と、前記光センサ素子の前記第1の面から前記シートを除去する工程と、前記封止部材と前記電極パターンとから前記支持板を除去する工程と、前記封止部材を切断してパッケージを形成する工程と、前記パッケージに蓋体を取り付ける工程と、を含み、前記蓋体には、前記光センサ素子の前記第1の面の視野角を制限する貫通した開口部が設けられていることを特徴とする。
このような方法によれば、所望の角度・方向から入射してくる光のみを受光面に到達させて検出することができ、例えば、指向性のある光のみを検出したり、発光源を特定したりすることが可能な光センサ装置を作製することができる。また、封止部材をエッチングすることなく、光センサ素子に光を導入するための窓を封止部材に形成することができる。従来技術と比べて、封止部材に窓を形成するためのエッチング工程が不要であるため、工程数の増加や製造コストの上昇を抑えることができる。また、光センサ素子の受光面にエッチングダメージを与えずに済むため、例えば光の透過性など、受光に関する性能の品質低下を防ぐことができる。
本発明のさらに別の態様に係る光センサ装置の製造方法は、第1の面と、前記第1の面の反対側にある第2の面とを有し、前記第1の面に入射する光を検出して前記第2の面側から信号を出力する光センサ素子と、前記光センサ素子から出力される前記信号を処理する半導体素子とを備えた光センサ装置を、支持板上に部分的に形成された電極パターンを用いて製造する方法であって、前記光センサ素子の前記第2の面と、前記電極パターンの第3の面の少なくとも一部とを対向させた状態で、前記光センサ素子と前記電極パターンとを電気的に接続する工程と、前記半導体素子と前記電極パターンとを電気的に接続する工程と、前記光センサ素子の前記第1の面をシートで覆い、且つ、前記半導体素子と前記シートとを離した状態で前記支持板上に封止部材を供給して、前記光センサ素子と前記半導体素子及び前記電極パターンを封止部材で覆う工程と、前記光センサ素子の前記第1の面から前記シートを除去する工程と、前記封止部材と前記電極パターンとから前記支持板を除去する工程と、前記封止部材を切断してパッケージを形成する工程と、前記パッケージに蓋体を取り付ける工程と、を含み、前記蓋体には、前記光センサ素子の前記第1の面の視野角を制限する貫通した開口部が設けられていることを特徴とする。
このような方法によれば、上記の光センサ装置の製造方法と同様の効果を奏することができる。また、上記の効果に加えて、当該方法により作製される光センサ装置の構造は、半導体素子上に光センサを積んだスタック構造ではなく、光センサ素子と半導体素子とをインターポーザを含めて樹脂封止した構造でもないため、比較的簡単な方法で厚みの小さい光センサ装置を提供することができる。
また、上記の光センサ装置の製造方法において、前記支持板上に部分的に電極パターンを形成する工程、をさらに含み、前記電極パターンを形成する工程は、前記支持板として金属製支持板を用意し、前記金属製支持板上をレジスト膜で部分的に覆う工程と、前記レジスト膜で部分的に覆われた前記金属製支持板にめっき処理を施して、前記金属製支持板の前記レジスト膜下から露出している領域上にめっき層を形成する工程と、前記めっき層が形成された後で前記金属製支持板上から前記レジスト膜を除去する工程と、を含むことを特徴としてもよい。
このような方法であれば、例えば、銅板等を打ち抜いたりエッチングしたりすることにより形成されるリードフレームと比べて、厚さの薄い電極パターンを形成することができる。光センサ装置の小型、薄型化に寄与することができる。なお、本発明の「支持板」「金属製支持板」としては、例えば、後述するSUS製(ステンレス製)支持板31が該当する。「レジスト膜」としては、例えば、後述するレジストパターン103が該当する。
本発明によれば、所望の角度・方向から入射してくる光のみを受光面に到達させて検出することができる。
以下、本発明による実施形態を、図面を用いて説明する。なお、以下に説明する各図において、同一の構成を有する部分には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する場合もある。
(1)第1実施形態
(1.1)ハイブリッドIRの概略構成
図1(a)〜(c)は、本発明の第1実施形態に係るハイブリッドIR100の構成例を示す斜視図である。図1(a)は蓋体が取り付けられた後(即ち、完成した状態)のハイブリッドIR100を示す図であり、図1(b)は蓋体が取り付けられる前の上面側(即ち、第1の面の側であり、第5の面の側)を示す図であり、図1(c)は蓋体が取り付けられる前の下面側(即ち、第4の面の側であり、第6の面の側)を示す図である。
(1)第1実施形態
(1.1)ハイブリッドIRの概略構成
図1(a)〜(c)は、本発明の第1実施形態に係るハイブリッドIR100の構成例を示す斜視図である。図1(a)は蓋体が取り付けられた後(即ち、完成した状態)のハイブリッドIR100を示す図であり、図1(b)は蓋体が取り付けられる前の上面側(即ち、第1の面の側であり、第5の面の側)を示す図であり、図1(c)は蓋体が取り付けられる前の下面側(即ち、第4の面の側であり、第6の面の側)を示す図である。
図1(a)〜(c)に示すように、このハイブリッドIR100は、IR素子10と、IC素子20と、めっき電極層30と、モールド樹脂49と、蓋体60と、を有する。図1(b)に示すように、このハイブリッドIR100において、IR素子10の受光面16bは、モールド樹脂49から露出しており、モールド樹脂49の上面49aと同一平面となるように(即ち、面一となるように)配置されている。また、図1(c)に示すように、めっき電極層30の下面30bは、モールド樹脂49から露出しており、モールド樹脂49の下面49bと同一平面となるように配置されている。
IC素子20は、めっき電極層30のうちのダイパッド領域に固定されており、その全てがモールド樹脂49で覆われるように封止されている。蓋体60はモールド樹脂49に固定されており、少なくとも、モールド樹脂49の上面49aを覆っている。また、この蓋体60には、受光面16bの視野角を制限する貫通した開口部65が設けられている。外界の光は、この開口部65を通って受光面16bに到達するようになっている。以下、ハイブリッドIR100を構成する各要素と、その製造方法について詳しく説明する。
(1.2)IR素子の構成
図2(a)及び(b)は、本発明の第1実施形態に係るIR素子10の構成例を示す図であり、図2(a)はIR素子10の表面16a側(即ち、第2の面の側)を示す図、図2(b)は光電変換素子13の断面を示す図である。図2(a)に示すIR素子10は、赤外線を検出する光センサ素子であり、赤外線等の光を透過する光透過基板11と、この光透過基板11の表面16a側に形成された受光部12と、を備える。
図2(a)及び(b)は、本発明の第1実施形態に係るIR素子10の構成例を示す図であり、図2(a)はIR素子10の表面16a側(即ち、第2の面の側)を示す図、図2(b)は光電変換素子13の断面を示す図である。図2(a)に示すIR素子10は、赤外線を検出する光センサ素子であり、赤外線等の光を透過する光透過基板11と、この光透過基板11の表面16a側に形成された受光部12と、を備える。
これらの中で、光透過基板11としては、GaAs基板が用いられる。また、GaAs基板の他に、例えば、Si、InAs、InP、GaP、Geなどの半導体基板、若しくは、GaN、AlN、サファイヤ基板、ガラス基板などの基板が用いられる。このような基板によれば、赤外線等の特定波長の光を、光透過基板11の裏面(即ち、受光面)16bから表面16aにかけて効率的に透過させることができる。
また、受光部12は、複数の光電変換素子13と、光電変換素子13で光電変換された電気信号を出力するためのパッド部14と、配線15と、を有する。光電変換素子13は何れも量子型のフォトダイオードであって、配線15によって直列に接続されている。接続される光電変換素子13の数が大きいほど発生する起電力は大きくなり、センサとしての感度が高まる。
図2(b)に示すように、光電変換素子13は、例えば、光透過基板11上に形成されたインジウム(ln)及びアンチモン(Sb)を含むInSbのようなn型化合物半導体層(n層)13aと、このn層13a上に形成されたノンドープの化合物半導体層(π層)13bと、このπ層13b上に形成され、バンドギャップがn層13a及びπ層13bよりも大きいAlInSbのような化合物半導体層13cと、この化合物半導体層13c上に形成され、p型の不純物が高濃度にドーピングされているp型化合物半導体層(p層)13dとにより構成されている。このように、n層13aと、π層13bと、n層13a及びπ層13bよりもバンドギャップが大きい化合物半導体層13cと、p層13dとが順次積層されてなる光電変換素子13は、2000nm〜7400nmの赤外線を検出することができる。
図2(a)に示すパッド部14は、受光部12の光電変換で得られた電気信号をIC素子に出力するために設けられている。このパッド部14は、例えば、互いに離間して配置された一対のパッド電極14a及び14bを有する。一方のパッド電極14aと複数の光電変換素子13からなる列の一端との間、及び、他方のパッド電極14bと上記列の他端との間がそれぞれ、配線15によって電気的に接続されている。
ところで、このIR素子10において、パッド部14の各電極は、IR素子10の表面16a側の四隅に計4つ配置されている。後にフリップチップボンディングによる接合時に平坦性を出すためにこのような配置となっている。複数の光電変換素子13は、IR素子10の表面16a側を埋め尽くすように、パッド電極14aからパッド電極14bにつづら折り状に配置されており、残りのパッド電極14cとパッド電極14dとは特に電気的に接続されてはいない。四隅の計4つのパッド電極14にAu線を用い予めスタッドバンプボンディングを施しておく。
次に、このIR素子10と同一のパッケージ内に配置されるIC素子20の構成例について説明する。
(1.3)IC素子の構成
図3は、本発明の第1実施形態に係るIC素子20の、信号処理回路21の構成例を示すブロック図である。
図3に示すように、IC素子20が有する信号処理回路21は、IR素子10やその他の各回路に対して必要に応じてバイアス電流若しくは電圧を与える電源回路22と、IR素子10からの電気信号を増幅する増幅回路23と、増幅された電気信号を予め設定した電圧と比較する判定回路24と、基準値としての予め設定した電圧を判定回路24に入力する基準値発生回路25とを含み、判定回路24は外部へ判定結果となるデジタル信号を出力する。信号処理回路21に含まれる上記の各要素はそれぞれ対応する要素と電気的に接続されている。
(1.3)IC素子の構成
図3は、本発明の第1実施形態に係るIC素子20の、信号処理回路21の構成例を示すブロック図である。
図3に示すように、IC素子20が有する信号処理回路21は、IR素子10やその他の各回路に対して必要に応じてバイアス電流若しくは電圧を与える電源回路22と、IR素子10からの電気信号を増幅する増幅回路23と、増幅された電気信号を予め設定した電圧と比較する判定回路24と、基準値としての予め設定した電圧を判定回路24に入力する基準値発生回路25とを含み、判定回路24は外部へ判定結果となるデジタル信号を出力する。信号処理回路21に含まれる上記の各要素はそれぞれ対応する要素と電気的に接続されている。
一般に、IR素子を含む光センサ素子の出力信号の振幅、若しくは変動量は数μVから数mV以下と小さいため、電気信号は信号処理回路の増幅回路により増幅される。よって、IR素子10の受光部12に光が入射すると、該入射光は電気信号に変換されて増幅回路23へと出力される。増幅回路23では、電気信号を増幅して出力する。その後、増幅回路23から出力された電気信号は、人体や炎からの赤外線を感知したか否かを判断するための判定回路24に入力される(なお、この電気信号は、外部にアナログ出力しても良い。)。
このとき、判定回路24には、基準値発生回路25により、判定回路24にて判定すべき波長の光、例えば、人体や炎からの赤外線に応じて設定された電圧(基準値電圧)が入力されており、判定回路24は、該基準値電圧と増幅された電気信号とを比較することにより、該比較結果の電気信号を外部へデジタル出力する。
なお、図3に示したような信号処理回路21を有するIC素子20は、量産性、設計の自由度等の観点から最も一般的なシリコン基板にCMOSプロセスやBiCMOSプロセス、若しくはバイポーラプロセス等により形成するのが好ましいが、GaAs基板をはじめとする化合物半導体基板に形成してもよく、用途や、使用環境等に応じて最適な材料とプロセスを選択することができる。次に、めっき電極層30の構成例について説明する。
なお、図3に示したような信号処理回路21を有するIC素子20は、量産性、設計の自由度等の観点から最も一般的なシリコン基板にCMOSプロセスやBiCMOSプロセス、若しくはバイポーラプロセス等により形成するのが好ましいが、GaAs基板をはじめとする化合物半導体基板に形成してもよく、用途や、使用環境等に応じて最適な材料とプロセスを選択することができる。次に、めっき電極層30の構成例について説明する。
(1.4)めっき電極層の構成
図4(a)及び(b)は、本発明の第1実施形態に係るめっき電極層30の構成例を示す図である。図4(a)はめっき電極層30を上面30a側(即ち、第3の面の側)から見た平面図であり、図4(b)は(a)をX4−X´4線で切断したときの断面図である。図4(a)及び(b)に示すめっき電極層30は、例えば、平面視で長方形の基板状のSUS製支持板31の一方の面上に形成されている。
図4(a)及び(b)は、本発明の第1実施形態に係るめっき電極層30の構成例を示す図である。図4(a)はめっき電極層30を上面30a側(即ち、第3の面の側)から見た平面図であり、図4(b)は(a)をX4−X´4線で切断したときの断面図である。図4(a)及び(b)に示すめっき電極層30は、例えば、平面視で長方形の基板状のSUS製支持板31の一方の面上に形成されている。
このめっき電極層30は、例えば、ドライフィルム等を使用し、フォトリソグラフィ技術により、Au(金)−Ni(ニッケル)−Ag(銀)等のめっきを順次積層することにより形成されるものである。この点については、「(1.5)めっき電極層の製造方法」の欄で詳しく説明する。めっき電極層30の最上層の面(即ち、上面)30aはAgであり、最下層の面(即ち、下面)30bはAuである。
ハイブリッドIR100の製造工程において、めっき電極層30の上面30aは当初、露出した状態となっている。また、ハイブリッドIR100の製造工程において、SUS製支持板31は最終的に、めっき電極層30から剥がされて取り除かれる。ここで、SUS製支持板31と直に接するめっき電極層30の下面30bには、その材料としてAuが選択されている。これは、SUSとAuとの密着力が弱いことを考慮してのものである。SUSとAuとの密着力が弱いため、めっき電極層30を傷めることなく、SUS製支持板31を簡単に剥がすことができる。
また、図4(a)に示すように、めっき電極層30は、第1の端子領域32と、第2の端子領域33と、ダイパッド領域34とを有する。第1の端子領域32は、例えばIR素子10と電気的に接続される領域である。第2の端子領域33は、例えばIC素子10と電気的に接続される領域である。また、ダイパッド領域34は、例えばIC素子10が取り付けられる領域である。なお、図4(a)及び(b)に示すめっき電極層30の外周部は、後述のダイシング工程で、ダイシングブレード等により切断される領域(カーフ幅という。)36となっている。
(1.5)めっき電極層の製造方法
(1.5.1)第1の製造方法
図5(a)〜(f)は、めっき電極層30の第1の製造方法を示す工程図である。図5(a)に示すように、まず始めに、SUS製支持板31上にレジストを成分とするドライフィルム101を貼付する。次に、図5(b)に示すように、このドライフィルム101を露光、現像処理してレジストパターン103を形成する。このレジストパターン103は、めっき電極層30の反転パターン(つまり、めっき電極層30の形成領域を露出し、めっき電極層30の非形成領域を覆うようなパターン)である。次に、図5(c)に示すように、このレジストパターン103をマスクに、SUS製支持板31上にAuめっきを施してAu層105を形成する。上述したように、このAu層105は、めっき電極層30の最下層となる部分である。Au層105の厚さは例えば0.3μmである。
(1.5.1)第1の製造方法
図5(a)〜(f)は、めっき電極層30の第1の製造方法を示す工程図である。図5(a)に示すように、まず始めに、SUS製支持板31上にレジストを成分とするドライフィルム101を貼付する。次に、図5(b)に示すように、このドライフィルム101を露光、現像処理してレジストパターン103を形成する。このレジストパターン103は、めっき電極層30の反転パターン(つまり、めっき電極層30の形成領域を露出し、めっき電極層30の非形成領域を覆うようなパターン)である。次に、図5(c)に示すように、このレジストパターン103をマスクに、SUS製支持板31上にAuめっきを施してAu層105を形成する。上述したように、このAu層105は、めっき電極層30の最下層となる部分である。Au層105の厚さは例えば0.3μmである。
次に、図5(d)に示すように、Niめっき(電鋳)を施して、Au層105の上にNi層107を形成する。このNi層107は、めっき電極層30の中間層となる部分である。Ni層107の厚さは例えば62μmである。なお、この第1の製造方法では、Ni層107の上面がレジストパターン103の上面とほぼ同じ高さとなるようにめっき(電鋳)の処理時間等を調製する。さらに、図5(e)に示すように、Agめっき(電鋳)を施して、Ni層107の上にAg層109を形成する。このAg層109は、めっき電極層30の最上層となる部分である。Ag層109の厚さは例えば2.5μmである。その後、レジストパターン103を除去する。これにより、図5(f)に示すように、SUS製支持板31上に、Au層105と、Ni層107と、Ag層109とが積層された構造のめっき電極層30が完成する。
(1.5.2)第2の製造方法
図6(a)〜(c)は、めっき電極層30の第2の製造方法を示す工程図である。
図6(a)において、Au層105を形成する工程までは、上述の第1の製造方法と同じであるため、その説明は省略する。この第2の製造方法では、Au層105を形成した後で、Niめっき(電鋳)を施してNi層107´を形成する。ここで、第2の製造方法では、Ni層107´の上面がレジストパターン103の上面よりも高くなるように、めっき(電鋳)の処理時間等を調製する。Ni層107´の厚さは例えば2.5μmである。第1の製造方法と比べて、Ni層107´を厚く形成することにより、このNi層107´をレジストパターン103上にオーバーハングさせる。
図6(a)〜(c)は、めっき電極層30の第2の製造方法を示す工程図である。
図6(a)において、Au層105を形成する工程までは、上述の第1の製造方法と同じであるため、その説明は省略する。この第2の製造方法では、Au層105を形成した後で、Niめっき(電鋳)を施してNi層107´を形成する。ここで、第2の製造方法では、Ni層107´の上面がレジストパターン103の上面よりも高くなるように、めっき(電鋳)の処理時間等を調製する。Ni層107´の厚さは例えば2.5μmである。第1の製造方法と比べて、Ni層107´を厚く形成することにより、このNi層107´をレジストパターン103上にオーバーハングさせる。
これ以降の工程は、第1の製造方法と同じである。即ち、図6(b)に示すように、Agめっき(電鋳)を施して、Ni層107´の上にAg層109を形成する。その後、レジストパターン103を除去する。これにより、図6(c)に示すように、SUS製支持板31上に、Au層105と、Ni層107´と、Ag層109とが積層された構造のめっき電極層30が完成する。
この第2の製造方法で製造されためっき電極層30は、Ni層107´がオーバーハングしている。このため、後述のハイブリッドIR100の製造工程において、このNi層107´のオーバーハングしている部分がモールド樹脂49で覆われ、モールド樹脂49によって挟持されるような形となる。これにより、このオーバーハングしている部分を含むめっき電極層30のパッケージからの脱落をより十分に防ぐことが可能となる。
なお、上記の第1、第2の製造方法では、Ag層109の代わりに、Au層を形成してもよい。即ち、めっき電極層30は、最下層が第1のAu層105であり、中間層がNi層107であり、最上層が第2のAu層であってもよい。このような構成であっても、こめっき電極層30上にバンプやワイヤーを接合することができる。
なお、上記の第1、第2の製造方法では、Ag層109の代わりに、Au層を形成してもよい。即ち、めっき電極層30は、最下層が第1のAu層105であり、中間層がNi層107であり、最上層が第2のAu層であってもよい。このような構成であっても、こめっき電極層30上にバンプやワイヤーを接合することができる。
(1.6)蓋体の構成
図7(a)及び(b)は、本発明の第1実施形態に係る蓋体60の構成例を示す斜視図と、この斜視図をX7−X´7線で切断した断面図である。
図7(a)及び(b)に示すように、この蓋体60は、例えば、ハイブリッドIR100のパッケージの平面視による形状(即ち、平面形状)と同じ形状で同じ寸法(実際には、パッケージに対する蓋体60の取付けを容易にするために、パッケージよりも若干大きめの寸法)を有するプレート部61と、このプレート部61の外周の側面に設けられた(即ち、プレート部61を囲むように設けられた)ガイド部62と、を有する。このプレート部61のIR素子に対応する部分(即ち、蓋体60をパッケージに取り付けたときに、IR素子の受光面と向かい合う部分)には、受光面の視野角を制限するための、貫通した開口部65が設けられている。
図7(a)及び(b)は、本発明の第1実施形態に係る蓋体60の構成例を示す斜視図と、この斜視図をX7−X´7線で切断した断面図である。
図7(a)及び(b)に示すように、この蓋体60は、例えば、ハイブリッドIR100のパッケージの平面視による形状(即ち、平面形状)と同じ形状で同じ寸法(実際には、パッケージに対する蓋体60の取付けを容易にするために、パッケージよりも若干大きめの寸法)を有するプレート部61と、このプレート部61の外周の側面に設けられた(即ち、プレート部61を囲むように設けられた)ガイド部62と、を有する。このプレート部61のIR素子に対応する部分(即ち、蓋体60をパッケージに取り付けたときに、IR素子の受光面と向かい合う部分)には、受光面の視野角を制限するための、貫通した開口部65が設けられている。
このような構成を有する蓋体60は、例えば、射出成型で使用される液晶ポリマーで、熱変形温度が250℃以上の材質で構成されている。これにより、実装時のリフロー条件(例えば、炉温260℃、時間10秒)に耐えることができる。
また、図1(a)に示したように、この蓋体60をパッケージに被せると、ガイド部62によってパッケージの側面は覆われる。これにより、パッケージの4つの側面(即ち、4辺)からIR素子10の側へ、光が漏れ入らないようにすることができる。
また、図1(a)に示したように、この蓋体60をパッケージに被せると、ガイド部62によってパッケージの側面は覆われる。これにより、パッケージの4つの側面(即ち、4辺)からIR素子10の側へ、光が漏れ入らないようにすることができる。
なお、図7(b)では、開口部65の側面65aが水平面に対して垂直である場合を示しているが、これはあくまで一例である。この第1実施形態において、開口部65の側面65aは水平面に対して傾斜していてもよい。例えば、IR素子の受光面から上側(即ち、光が入射してくる方向)に向かって徐々に径が広がるように、開口部65の側面65aは傾斜していてもよい。この側面65aの水平面に対する角度は、所望の視野角に応じて任意に設定可能である。
次に、上記のIR素子10、IC素子20、めっき電極層30が形成されたSUS製支持板31及び蓋体60等を用いて、光センサ装置の一種であるハイブリッドIR100を製造する方法について説明する。
(1.7)ハイブリッドIRの製造方法
図8(a)〜図15(c)は、本発明の第1実施形態に係るハイブリッドIR100の製造方法を示す工程図である。図8〜図14の各図において、(a)はめっき電極層30を上面30aの側から見た平面図であり、(b)は(a)をX8−X´8〜X14−X´14線でそれぞれ切断したときの断面図である。なお、図12(a)では、図面の複雑化を回避するために金型の図示を省略している。
図8(a)及び(b)に示すように、まず始めに、図4(a)及び(b)に示したAu(金)−Ni(ニッケル)−Ag(銀)等の積層構造からなるめっき電極層30を1つの単位パターンとし、この単位パターンが平面視で縦方向及び横方向にそれぞれ連続して並ぶように形成されたSUS製支持板31を用意する。
(1.7)ハイブリッドIRの製造方法
図8(a)〜図15(c)は、本発明の第1実施形態に係るハイブリッドIR100の製造方法を示す工程図である。図8〜図14の各図において、(a)はめっき電極層30を上面30aの側から見た平面図であり、(b)は(a)をX8−X´8〜X14−X´14線でそれぞれ切断したときの断面図である。なお、図12(a)では、図面の複雑化を回避するために金型の図示を省略している。
図8(a)及び(b)に示すように、まず始めに、図4(a)及び(b)に示したAu(金)−Ni(ニッケル)−Ag(銀)等の積層構造からなるめっき電極層30を1つの単位パターンとし、この単位パターンが平面視で縦方向及び横方向にそれぞれ連続して並ぶように形成されたSUS製支持板31を用意する。
次に、図9(a)及び(b)に示すように、めっき電極層30のうちの、第1の端子領域32の上面30aに、予めパット部14(図2(a)参照。)にAuのスタッドバンプが形成されているIR素子10をフリップチップ接続する。即ち、IC素子10の表面16a(図2(b)参照。)を第1の端子領域32の上面30aの少なくとも一部と対向させた状態で、このIC素子10をスタッドバンプ17を介して第1の端子領域32と電気的に接続する。この接続により、IR素子10の裏面(受光面)16bがめっき電極層30の上面30aと同じ側を向くことになる。なお、この接続に際して、IR素子10の受光面16bには予め保護膜(図示せず)を形成しておいてもよい。保護膜としては、例えばフォトレジストを用いることができる。このような保護膜は、例えば、IR素子10の基材である光透過基板11をダイシングする前に成膜しておくことができる。
次に、図10(a)及び(b)に示すように、めっき電極層30のうちの、ダイパッド領域34の上面30aに、IC素子20を取り付ける。この取付け(即ち、IC素子20のダイボンディング)は、例えば、IC素子20の裏面(即ち、上述の信号処理回路21などが形成された面の反対側の面)を取付け面として、接着剤を介して行う。接着剤としては、めっき電極層30のうちの一方と他方(例えば、ダイパッド領域34と第2の端子領域33)とが、ダイパッド領域34からはみ出した接着剤を介して電気的に接続されることがないように、絶縁性の接着剤を用いることが好ましい。絶縁性の接着剤としては、Ag(銀)のフィラーが入っていない絶縁性のエポキシ樹脂を例示することができる。
次に、図11(a)及び(b)に示すように、ワイヤー45、46を用いて、IC素子20とめっき電極層30とをそれぞれ電気的に接続する(即ち、ワイヤーボンディングする)。ここでは、IC素子20の表面にあるパッド電極26と第2の端子領域33とをAu等からなるワイヤー45で接続すると共に、IC素子20の表面にあるパッド電極27と(IR素子10と既にフリップチップ接続されている)第1の端子領域32とをAu等からなるワイヤー46で接続する。
次に、図12(a)及び(b)に示すように、SUS製支持板31全体を下金型48のキャビティ内に落とし込むように配置すると共に、上金型47表面にシート35を吸着させ上金型47と下金型48とを重ね合わせる。この際に、IR素子10の受光面16bと、ハイブリッドIR素子にならないSUS製支持板31の周辺部は、シート35を介して上金型47と接触した状態となる。この状態で、シート35が吸着された上金型47と下金型48とに挟まれた空間にサイドからモールド樹脂を注入し、充填する。これにより、上金型47表面に吸着されているシート35と下金型48に配置されたSUS製支持板31との間の空間に存在する、IR素子10とIC素子20及びワイヤー45、46をモールド樹脂で封止する。
なお、モールド樹脂としては、例えばエポキシ樹脂を用いることが可能である。また、この樹脂封止の工程では、上金型47のシート35とIR素子10の受光面16bとの間、及び、同シート35とハイブリッドIR素子にならないSUS製支持板31の周辺部との間とがそれぞれ隙間無く接触した状態で、両金型の重ね合わせにより、上金型47のシート35と下金型48に配置されたSUS製支持板31とに挟まれた空間のサイドからモールド樹脂が供給される。
このため、樹脂封止しシート35を除去した後は、図13(a)及び(b)に示すように、シートと接触していたIR素子10の受光面16bはモールド樹脂49から露出した状態となる。
このため、樹脂封止しシート35を除去した後は、図13(a)及び(b)に示すように、シートと接触していたIR素子10の受光面16bはモールド樹脂49から露出した状態となる。
次に、モールド樹脂49を固定し、めっき電極層30の下面30bからSUS製支持板31を除去する。SUS製支持板31の除去後、ポストキュアを施し、さらに、IR素子10の受光面16bに図示しない保護膜が形成されている場合は、当該保護膜を除去する。その後、めっき電極層30のモールド樹脂49から露出している下面30bのパターンを目印に、ダイシング装置によりモールド樹脂49をダイシングし、カーフ幅36を切断する。これにより、図14(a)及び(b)に示すように、モールド樹脂49は個々の製品(即ち、個々のハイブリッドIR100)に切り離されて、パッケージ化される。
次に、このパッケージの表面に蓋体を取り付ける。ここでは、図15(a)に示すように、パッケージ化されたモールド樹脂49の上面49aに接着剤69を塗布し、その後、図15(b)に示すように、蓋体60をパッケージに載せて接着剤を加熱硬化する。又は、図示しないが、蓋体60(光学フィルタが予め取り付けられていてもよい)の内側の面に接着剤69を滴下し、その後、蓋体60をパッケージに載せて接着剤69を加熱硬化する。
これらの方法により、図15(c)に示すように、蓋体60をパッケージに固定する。つまり、蓋体60とモールド樹脂49の上面49aとの間に接着剤69を介在させることによって、蓋体60をモールド樹脂49に固定する。なお、蓋体60の内側の面に接着剤69を滴下する場合は、接着剤69の周囲への広がりを抑制するために、蓋体60の内側の面に若干の凹み(蓋体の外側から見れば、若干の膨らみ)を持たせてもよい。また、蓋体60はガイド部62を有していてもよい。このガイド部62によって、パッケージの側面は覆われるため、パッケージの側面からIR素子10の側へ、光が漏れ入らないようにすることができる。以上の工程により、ハイブリッドIR100が完成する。
なお、めっき電極層30のうちの、第1の端子領域32の上面30aは、IR素子10とフリップチップ接続されており、フリップ接続用端子部として機能する。また、めっき電極層30のうちの、第2の端子領域33の上面30aは、IC素子20とワイヤー45を介して接続されており、ボンディング用端子部として機能する。一方、このボンディング用端子部の反対側の面である、第2の端子領域33の下面30bは、外部配線基板接続用端子部として機能する。ハイブリッドIR100を各種の機器に組み込む際は、この外部配線基板接続用端子部を、例えばインターポーザ等の配線基板の端子部に電気的に接続する。これにより、受光面16bが遮られることなく、ハイブリッドIR100を配線基板に実装することができる。
以上説明したように、本発明の第1実施形態によれば、蓋体60が有する視野角制限用の開口部65により、所望の角度・方向から入射してくる光のみをIR素子10の受光面16bに到達させて検出することができる。これにより、例えば、指向性のある光のみを検出したり、発光源を特定したりすることが可能である。なお、図示しないが、この蓋体60の表面には、ハイブリッドIR100の品種名やロット番号等をレーザー又は印刷等の方法でマーキングすることも可能である。
さらに、本発明の第1実施形態は、上記以外にも種々の効果を奏する。即ち、本発明の第1実施形態によれば、IR素子10の受光面16bをシート35に貼付した状態で樹脂封止を行い、その後、シート35を除去する。これにより、モールド樹脂49をエッチングすることなくIR素子10の受光面に光を入射させることができる。従来技術と比べて、光を導入するための窓を形成するために、モールド樹脂49をエッチングする必要はなく、エッチング工程とこれに付随するフォトリソグラフィ工程が不要であるため、工程数の増加や製造コストの上昇を抑えることができる。また、IR素子10の受光面16bにエッチングダメージを与えずに済むため、例えば光の透過性など、受光に関する性能の品質低下を防ぐことができる。
さらに、本発明の第1実施形態によれば、IC素子20上にIR素子10を積んだスタック構造ではなく、IR素子10とIC素子20とをインターポーザを含めて樹脂封止した構造でもないため、比較的簡単な方法で厚みの小さいハイブリッドIR100を作製することができる。
また、上記の第1実施形態では、IR素子10とIC素子20とが1つのパッケージ内に配置されている。このため、これらを別々に用意し、インターポーザ等の配線基板に対してそれぞれ実装する場合と比べて、IR素子10とIC素子20との離間距離を短くすることができ、実装密度の向上に寄与することができる。また、配線基板に対する実装の部品点数を減らすことができるため、実装にかかるコストの低減が可能である。さらに、IR素子10とIC素子20とを電気的に接続する配線(例えば、図11(a)に示したワイヤー46)の全てをモールド樹脂49で封止できるため、IR素子10とIC素子20との電気的接続の信頼性を高めることができる。
また、上記の第1実施形態では、IR素子10とIC素子20とが1つのパッケージ内に配置されている。このため、これらを別々に用意し、インターポーザ等の配線基板に対してそれぞれ実装する場合と比べて、IR素子10とIC素子20との離間距離を短くすることができ、実装密度の向上に寄与することができる。また、配線基板に対する実装の部品点数を減らすことができるため、実装にかかるコストの低減が可能である。さらに、IR素子10とIC素子20とを電気的に接続する配線(例えば、図11(a)に示したワイヤー46)の全てをモールド樹脂49で封止できるため、IR素子10とIC素子20との電気的接続の信頼性を高めることができる。
(2)第2実施形態
ところで、本発明では、IR素子の受光面上に、所望の波長の光を選択的に(即ち、透過率高く)透過させる機能を有する光学フィルタを配置し、この光学フィルタによって所望の波長範囲の光のみを受光面に到達させるようにしてもよい。この場合、光学フィルタは例えば接着剤を用いてIR素子の受光面に取り付けてもよい。或いは、上記の蓋体とIR素子との間で光学フィルタを挟持するようにしてもよい。
ところで、本発明では、IR素子の受光面上に、所望の波長の光を選択的に(即ち、透過率高く)透過させる機能を有する光学フィルタを配置し、この光学フィルタによって所望の波長範囲の光のみを受光面に到達させるようにしてもよい。この場合、光学フィルタは例えば接着剤を用いてIR素子の受光面に取り付けてもよい。或いは、上記の蓋体とIR素子との間で光学フィルタを挟持するようにしてもよい。
図16(a)〜(c)は、本発明の第2実施形態に係るハイブリッドIR200の製造方法を示す工程図である。この第2実施形態では、図16(a)に示すように、蓋体70を用意する。この蓋体70において、例えば図7(a)及び(b)に示した蓋体60との違いは、IR素子10を収納するための凹部67を蓋体70の内側に有する点である。この凹部67は、光学フィルタの外形と同じ形で、同じ寸法(実際には、光学フィルタの凹部67への嵌め込みを容易に行うために、光学フィルタよりも若干大きめの寸法)を有する。
次に、図16(b)に示すように、この凹部に光学フィルタ68を嵌め込む。上述のように、凹部67の外形及びその寸法は光学フィルタ68の外形及び寸法に対応している。このため、光学フィルタ68を凹部67へ嵌め込むことにより、光学フィルタ68の取付けと、IR素子10に対する位置合わせとが同時に完了する。凹部67の形状と大きさが光学フィルタ68のそれらに対応していることにより、光学フィルタ68の取付け作業を簡単に、且つ精度高く行うことができる。
次に、図16(c)に示すように、ダイシングによりパッケージ化されたモールド樹脂49に、光学フィルタ68が嵌め込まれた蓋体70を取り付ける。この蓋体70の取付け方法は例えば第1実施形態と同じである。即ち、モールド樹脂49の上面49aに接着剤69を塗布し、その後、蓋体70をパッケージに載せて接着剤69を加熱硬化する。又は、図示しないが、蓋体70の光学フィルタ68が挿入されている以外の内側の面に接着剤69を滴下し、その後、蓋体70をパッケージに載せて接着剤69を加熱硬化する。これらの方法により、図16(c)に示すように、蓋体70をパッケージに固定する。つまり、蓋体70とモールド樹脂49の上面49aとの間に接着剤69を介在させることによって、蓋体70をモールド樹脂49の上面49aに固定する。
なお、蓋体70の内側の面に接着剤69を滴下する場合は、接着剤69の周囲への広がりを抑制するために、蓋体70の内側の面に若干の凹み(蓋体の外側から見れば、若干の膨らみ)を持たせてもよい。また、蓋体70はガイド部62を有していてもよい。このガイド部62によって、パッケージの側面は覆われるため、パッケージの側面からIR素子10の側へ、光が漏れ入らないようにすることができる。
なお、光学フィルタ68の種類に特に制限はなく、赤外線を透過する機能を有するものであればよい。或いは、赤外線の中でも、特定の波長の赤外線を選択的に透過する機能を有するものでもよい。例えば、光学フィルタ68は、光学部材と、この光学部材上に多層で形成された薄膜とで、長波長又は短波長、又はその両方の波長の赤外線を透過させない機能を有するものであり、これらの透過機能を組み合わせて結果的に、特定の波長の赤外線のみを透過させる機能を有するものでもよい。
この光学フィルタ68は、特定の波長の赤外線のみを透過させる機能を1枚で行っても良いし、場合によっては複数枚を使用することもできる。また、この光学部材の材料としては、シリコン(Si)、硝子(SiO2)、サファイヤ(Al2O3)、Ge、ZnS、ZnSe、CaF2、BaF2などの所定の赤外線が透過する材料が用いられ、また、これに蒸着される薄膜材料としては、シリコン(Si)、硝子(SiO2)、サファイヤ(Al2O3)、Ge、ZnS、TiO2、MgF2、SiO2、ZrO2、Ta2O5などが使用される。また、光学部材上に異なる屈折率を有する誘電体を層状に積層した誘電体多層膜フィルタは、表面、裏面異なる所定の厚み構成で両面に作られていてもよいし、また、片面のみに形成されていてもよい。また、不要な反射を防止する目的で反射防止膜が表面、裏面の両面、又は片面の最表層に形成されていても構わない。
以上説明したように、本発明の第2実施形態によれば、所望の波長範囲の光(例えば赤外線、又は、赤外線の中でも特定の波長の赤外線)のみをIR素子10の受光面16bに到達させて検出することができ、その波長範囲から外れる光は光学フィルタ68で遮断することができるため、光電変換によりIR素子10から出力される電気信号(即ち、赤外線の検出信号)について、S/N比の向上が可能である。
(3)第3実施形態
上記の第1、第2実施形態では、本発明をIR素子とIC素子とを混載したハイブリッドIRに適用する場合について説明した。しかしながら、本発明はこれに限られることはない。本発明は、赤外線検出用の個別部品(所謂、ディスクリート)にも適用可能である。
図17(a)及び(b)は、本発明の第3実施形態に係るディスクリートIR300の構成例を示す平面図と、断面図である。図17(a)は蓋体が取り付けられる前の上面側(即ち、第1の面の側であり、第5の面の側)を示す図であり、図17(b)は蓋体が取り付けられた後(即ち、完成した状態)の断面を示す図である。
上記の第1、第2実施形態では、本発明をIR素子とIC素子とを混載したハイブリッドIRに適用する場合について説明した。しかしながら、本発明はこれに限られることはない。本発明は、赤外線検出用の個別部品(所謂、ディスクリート)にも適用可能である。
図17(a)及び(b)は、本発明の第3実施形態に係るディスクリートIR300の構成例を示す平面図と、断面図である。図17(a)は蓋体が取り付けられる前の上面側(即ち、第1の面の側であり、第5の面の側)を示す図であり、図17(b)は蓋体が取り付けられた後(即ち、完成した状態)の断面を示す図である。
図17(a)に示すように、このディスクリートIR300において、例えば、図1(a)〜(c)や、図15(a)〜図16(c)に示したハイブリッドIR100、200との違いは、IC素子を有さない点と、このIC素子が取り付けるためのダイパッド領域がない点である。このディスクリートIR300では、めっき電極層は第1の端子領域32のみであり、この第1の端子領域32の上面30aに、予めパット部14にAuのスタッドバンプが形成されているIR素子10(例えば、図2(a)参照。)をフリップチップ接続する。この接続により、IR素子10の裏面(受光面)16bがめっき電極層の上面30aと同じ側を向くことになる。なお、この接続に際して、IR素子10の受光面16bには予め保護膜(図示せず)を形成しておいてもよい。保護膜としては、例えばフォトレジストを用いることができる。このような保護膜は、例えば、IR素子10の基材である光透過基板11をダイシングする前に成膜しておくことができる。
このような構成であっても、蓋体70が有する視野角制限用の開口部65により、所望の角度・方向から入射してくる光のみをIR素子10の受光面16bに到達させて検出することができる。これにより、例えば、指向性のある光のみを検出したり、発光源を特定したりすることが可能である。また、光学フィルタ68が配置されることによって、所望の波長範囲の光のみをIR素子10の受光面に到達させて検出することができ、その波長範囲から外れる光は光学フィルタ68で遮断することができるため、例えば、赤外線の検出信号について、S/N比の向上が可能である。又は、光学フィルタ68を配置し、指向性のある光のみを検出することも可能である。
(4)その他の実施形態
なお、上記の第1実施形態では、例えば図2(a)に示したように、IR素子10のパッド部14として、IR素子10の表面の四隅にパッド電極14a、14bを配置した構造を示したが、これはあくまで一例である。本発明において、IR素子10のパッド部14は、例えば、IR素子10の表面16aにおいて、互いに離間して配置された3つ以上のパッド電極で構成されていてもよい。また、各パッド電極の配置位置も、IR素子10の表面16aの周辺部ではなく、例えば表面16aの中心部であってもよい。このような構成であっても、IR素子10とIC素子20とを電気的に接続することが可能であり、IR素子10から電気信号を出力させることができる。
なお、上記の第1実施形態では、例えば図2(a)に示したように、IR素子10のパッド部14として、IR素子10の表面の四隅にパッド電極14a、14bを配置した構造を示したが、これはあくまで一例である。本発明において、IR素子10のパッド部14は、例えば、IR素子10の表面16aにおいて、互いに離間して配置された3つ以上のパッド電極で構成されていてもよい。また、各パッド電極の配置位置も、IR素子10の表面16aの周辺部ではなく、例えば表面16aの中心部であってもよい。このような構成であっても、IR素子10とIC素子20とを電気的に接続することが可能であり、IR素子10から電気信号を出力させることができる。
さらに、上記の各実施形態では、光センサ素子の一例として、2000nm〜7400nmの赤外線を検出可能なIR素子を例示した。しかしながら、本発明において光センサ素子はこれに限定されるものではない。本発明において、光センサ素子は例えば紫外線のみを検出する素子であってもよく、又は、紫外線と赤外線の両方を検出する素子であってもよい。
一例を挙げると、光透過基板11上にn層と、π層と、n層及びπ層よりもバンドギャップが大きい化合物半導体層と、p層とが順次積層されてなる光電変換素子13において、n層にInSbではなく、AlN、InGaP、InGaAsP、InAsSbといった他の材料を用いれば、波長が約250nmの紫外線から、波長が約12μmの赤外線までを検出可能な光センサ素子を作成することが可能である。このような場合は、紫外線から赤外線までを検出する光センサ素子と、この光センサ素子から出力される電気信号を処理するIC素子20とを、1つのパッケージ内に備えた光センサ装置を提供することができる。
また、この場合は、光学フィルタ68も例えば紫外線のみを透過させる機能を有するものであってもよく、又は、紫外線と赤外線の両方を透過させるものであってもよい。光学フィルタ68の透過可能な波長範囲は、光センサ素子の検出可能な波長範囲に応じて、任意に設定可能である。
10 IR素子
11 光透過基板
12 受光部
13 光電変換素子
14 パッド部
14a〜14d パッド電極
15 配線
16a 表面:第2の面
16b 裏面(受光面):第1の面
17 スタッドバンプ
20 IC素子
21 信号処理回路
22 電源回路
23 増幅回路
24 判定回路
25 基準値発生回路
26、27 パッド電極
30 めっき電極層
30a めっき電極層の上面:第3の面
30b めっき電極層の下面:第4の面
31 SUS製支持板
32 第1の端子領域
33 第2の端子領域
34 ダイボンド領域
35 シート
36 カーフ幅
45、46 ワイヤー
47 上金型
48 下金型
49 モールド樹脂
49a モールド樹脂の上面:第5の面
49b モールド樹脂の下面:第6の面
60、70 蓋体
61 プレート部
62 ガイド部
65 開口部
68 光学フィルタ
69 接着剤
100、200 ハイブリッドIR
101 ドライフィルム
103 レジストパターン
105 Au層
107、107´ Ni層
109 Ag層
300 ディスクリートIR
11 光透過基板
12 受光部
13 光電変換素子
14 パッド部
14a〜14d パッド電極
15 配線
16a 表面:第2の面
16b 裏面(受光面):第1の面
17 スタッドバンプ
20 IC素子
21 信号処理回路
22 電源回路
23 増幅回路
24 判定回路
25 基準値発生回路
26、27 パッド電極
30 めっき電極層
30a めっき電極層の上面:第3の面
30b めっき電極層の下面:第4の面
31 SUS製支持板
32 第1の端子領域
33 第2の端子領域
34 ダイボンド領域
35 シート
36 カーフ幅
45、46 ワイヤー
47 上金型
48 下金型
49 モールド樹脂
49a モールド樹脂の上面:第5の面
49b モールド樹脂の下面:第6の面
60、70 蓋体
61 プレート部
62 ガイド部
65 開口部
68 光学フィルタ
69 接着剤
100、200 ハイブリッドIR
101 ドライフィルム
103 レジストパターン
105 Au層
107、107´ Ni層
109 Ag層
300 ディスクリートIR
Claims (9)
- 第1の面と、前記第1の面の反対側にある第2の面とを有し、前記第1の面に入射する光を検出して前記第2の面側から信号を出力する光センサ素子と、
第3の面と、前記第3の面の反対側にある第4の面とを有し、前記第3の面の少なくとも一部が前記光センサ素子の前記第2の面と対向した状態で、前記光センサ素子と電気的に接続された電極パターンと、
前記光センサ素子と前記電極パターンとを覆う封止部材と、
前記封止部材に取り付けられた蓋体と、を備え、
前記封止部材は、外側に露出している第5の面と、前記第5の面の反対側にある第6の面とを有し、
前記光センサ素子の前記第1の面は前記封止部材の前記第5の面と同一平面に配置された状態で前記封止部材から露出し、且つ、前記電極パターンの前記第4の面は前記封止部材の前記第6の面と同一平面に配置された状態で前記封止部材から露出しており、
前記蓋体には、前記光センサ素子の前記第1の面の視野角を制限する貫通した開口部が設けられていることを特徴とする光センサ装置。 - 前記光センサ素子の前記第1の面を覆う光学フィルタ、をさらに備え、
前記蓋体の前記開口部の周辺には凹部が設けられており、前記凹部内に前記光学フィルタが収納されていることを特徴とする請求項1に記載の光センサ装置。 - 前記蓋体と前記封止部材との間に介在する接着剤、をさらに備え、
前記接着剤によって前記蓋体は前記封止部材に固定されていることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の光センサ装置。 - 前記光センサ素子から出力される前記信号を処理する半導体素子、をさらに備え、
前記半導体素子は、前記電極パターンと電気的に接続され、且つ前記封止部材で覆われていることを特徴とする請求項1から請求項3の何れか一項に記載の光センサ装置。 - 前記電極パターンは、第1の端子領域と第2の端子領域及びダイパッド領域、を有し、
前記光センサ素子の前記第2の面と前記第1の端子領域の前記第3の面とがバンプを介して接続され、
前記半導体素子の回路を有する面と前記第2の端子領域の前記第3の面とがワイヤーを介して接続され、且つ、
前記半導体素子は前記ダイパッド領域の前記第3の面に取り付けられていることを特徴とする請求項4に記載の光センサ装置。 - 前記電極パターンはめっきによって形成されていることを特徴とする請求項1から請求項5の何れか一項に記載の光センサ装置。
- 第1の面と、前記第1の面の反対側にある第2の面とを有し、前記第1の面に入射する光を検出して前記第2の面側から信号を出力する光センサ素子を備えた光センサ装置を、支持板上に部分的に形成された電極パターンを用いて製造する方法であって、
前記光センサ素子の前記第2の面と、前記電極パターンの第3の面の少なくとも一部とを対向させた状態で、前記光センサ素子と前記電極パターンとを電気的に接続する工程と、
前記光センサ素子の前記第1の面をシートで覆った状態で前記支持板上に封止部材を供給して、前記光センサ素子と前記電極パターンとを封止部材で覆う工程と、
前記光センサ素子の前記第1の面から前記シートを除去する工程と、
前記封止部材と前記電極パターンとから前記支持板を除去する工程と、
前記封止部材を切断してパッケージを形成する工程と、
前記パッケージに蓋体を取り付ける工程と、を含み、
前記蓋体には、前記光センサ素子の前記第1の面の視野角を制限する貫通した開口部が設けられていることを特徴とする光センサ装置の製造方法。 - 第1の面と、前記第1の面の反対側にある第2の面とを有し、前記第1の面に入射する光を検出して前記第2の面側から信号を出力する光センサ素子と、前記光センサ素子から出力される前記信号を処理する半導体素子とを備えた光センサ装置を、支持板上に部分的に形成された電極パターンを用いて製造する方法であって、
前記光センサ素子の前記第2の面と、前記電極パターンの第3の面の少なくとも一部とを対向させた状態で、前記光センサ素子と前記電極パターンとを電気的に接続する工程と、
前記半導体素子と前記電極パターンとを電気的に接続する工程と、
前記光センサ素子の前記第1の面をシートで覆い、且つ、前記半導体素子と前記シートとを離した状態で前記支持板上に封止部材を供給して、前記光センサ素子と前記半導体素子及び前記電極パターンを封止部材で覆う工程と、
前記光センサ素子の前記第1の面から前記シートを除去する工程と、
前記封止部材と前記電極パターンとから前記支持板を除去する工程と、
前記封止部材を切断してパッケージを形成する工程と、
前記パッケージに蓋体を取り付ける工程と、を含み、
前記蓋体には、前記光センサ素子の前記第1の面の視野角を制限する貫通した開口部が設けられていることを特徴とする光センサ装置の製造方法。 - 前記支持板上に部分的に電極パターンを形成する工程、をさらに含み、
前記電極パターンを形成する工程は、
前記支持板として金属製支持板を用意し、前記金属製支持板上をレジスト膜で部分的に覆う工程と、
前記レジスト膜で部分的に覆われた前記金属製支持板にめっき処理を施して、前記金属製支持板の前記レジスト膜下から露出している領域上にめっき層を形成する工程と、
前記めっき層が形成された後で前記金属製支持板上から前記レジスト膜を除去する工程と、を含むことを特徴とする請求項7又は請求項8に記載の光センサ装置の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2011045387A JP2012182380A (ja) | 2011-03-02 | 2011-03-02 | 光センサ装置及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2011045387A JP2012182380A (ja) | 2011-03-02 | 2011-03-02 | 光センサ装置及びその製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2012182380A true JP2012182380A (ja) | 2012-09-20 |
Family
ID=47013314
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2011045387A Withdrawn JP2012182380A (ja) | 2011-03-02 | 2011-03-02 | 光センサ装置及びその製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2012182380A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20170035173A (ko) * | 2015-09-22 | 2017-03-30 | 엘지이노텍 주식회사 | 센서 패키지 및 이의 제조 방법 |
-
2011
- 2011-03-02 JP JP2011045387A patent/JP2012182380A/ja not_active Withdrawn
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20170035173A (ko) * | 2015-09-22 | 2017-03-30 | 엘지이노텍 주식회사 | 센서 패키지 및 이의 제조 방법 |
KR102470098B1 (ko) * | 2015-09-22 | 2022-11-24 | 엘지이노텍 주식회사 | 센서 패키지 및 이의 제조 방법 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP1858086B1 (en) | Optical device and manufacturing method of optical device | |
TWI345304B (en) | Back incidence type light detection component and its manufacturing method | |
JP4499385B2 (ja) | 裏面入射型光検出素子及び裏面入射型光検出素子の製造方法 | |
JP5767802B2 (ja) | 光センサ装置の製造方法 | |
JPWO2015064758A1 (ja) | 光検出装置 | |
TW201216523A (en) | Optoelectronic devices with laminate leadless carrier packaging in side-looker or top-looker device orientation | |
JP5882720B2 (ja) | 受発光素子モジュールおよびこれを用いたセンサ装置 | |
TWI600169B (zh) | Filter member for infrared sensor and method of manufacturing the same, infrared sensor and method of manufacturing the same | |
JP5743075B2 (ja) | 光学センサおよび光学センサの製造方法 | |
JP2014007201A (ja) | 赤外線検知素子の製造方法、および赤外線検知素子 | |
KR101004243B1 (ko) | 이면 입사형 포토다이오드 어레이, 그 제조방법 및반도체장치 | |
JP2010205858A (ja) | 光検出装置および光検出装置の製造方法 | |
TWI455576B (zh) | 具有光感測器之攝像裝置及其製造方法 | |
WO2005055327A1 (ja) | 半導体受光素子及びその製造方法 | |
JP5917007B2 (ja) | フォトカプラ | |
JP2012182380A (ja) | 光センサ装置及びその製造方法 | |
JP5580175B2 (ja) | 光センサ装置及びその製造方法 | |
JP2008113039A (ja) | 発光装置の製造方法 | |
JP2009264877A (ja) | 赤外線センサ、赤外線センサの製造方法 | |
JP6127747B2 (ja) | 赤外線センサ、及び、赤外線センサの製造方法 | |
JP2011146602A (ja) | 検出装置、受光素子アレイ、および、これらの製造方法 | |
JP5681457B2 (ja) | 光センサ装置の製造方法及び光センサ装置 | |
WO2018147141A1 (ja) | 撮像装置及び撮像システム | |
EP1892772A2 (en) | Multi-channel photocoupling device and producing method thereof | |
JP2002033505A (ja) | 面型受光素子、その製造方法、およびこれを用いた装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20140513 |