JP2018091729A - 赤外線センサ - Google Patents
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Abstract
【課題】配線基板に実装され、ノイズが素子動作への影響が少ない赤外線センサを提供する。【解決手段】 中央部に複数の受光素子からなる検出エリア及び周辺部に受光素子から出力された信号を処理する信号処理エリアを有するチップと、チップを搭載する配線基板１０とを有する。配線基板１０にはグランドパターン１１を含む回路パターンが形成され、グランドパターン１１は、搭載されたチップの検出エリアの直下には設けないように配置されている。チップの検出エリアは配線基板１０の中央部分に設けられた検出エリア搭載領域１２に配置され、チップの信号処理エリアは検出エリア搭載領域１２を囲むように形成された信号処理エリア搭載領域１３に配置される。グランドパターンが搭載されたチップ中央部分に配置された検出エリアの下には設けないので、赤外線反射層であるグランドパターンの影響を受けることはなく、この反射層が空間認識に支障をきたさない。【選択図】 図２
Description
本発明は、ＣＯＢ（Chip On Board）実装された赤外線センサに関するものである。
従来の赤外線センサは、シリコンなどの半導体基板（チップ）に形成され、配線基板もしくは回路基板に実装される。赤外線センサは、外部から赤外線を受光して、温度分布や熱源の有無などを検出するものである。特許文献１には、図５に示すように、ＣＯＢ実装された従来の赤外線センサが開示されている。回路基板４０には、赤外線センサ２０、当該センサからの信号を処理する回路（ＩＣ搭載部）３０、レンズ６０、シールドカバー５０及び金属ケース７０などが実装されている。
回路基板４０は、ほぼ矩形の平板形状をなしており、樹脂系のプリント基板やセラミック基板などの多層基板として形成されている。そして、回路基板４０には回路パターン（グランドパターンや電気回路配線）４１が形成されている。グランドパターンはベタグランドパターンであり、回路基板４０内を通って外部端子（図示しない）によってグランドに接続される。チップ上の赤外線センサ２０及び処理回路３０は、それぞれ回路基板４０に配置されており、ワイヤ９０によって回路基板４０のグランドパターン４１上に例えば銀ペーストなどの導電性接着剤を用いて接着され実装されている。
特許文献１では、金属ケースの開口部にシリコン窓を取り付けるとともに、シールドカバーの開口部にレンズを取り付けている。そのため、シールドカバーを基板に搭載するだけで、レンズと赤外線センサとの位置合わせ及び赤外線センサのシールドが行われ、金属ケースと基板との接合をあまり高精度に行う必要がなくなる。したがって、赤外線センサモジュールの検知性能の低下を抑制しつつより容易に赤外線センサモジュールを製造することができる。
特許文献１では、金属ケースの開口部にシリコン窓を取り付けるとともに、シールドカバーの開口部にレンズを取り付けている。そのため、シールドカバーを基板に搭載するだけで、レンズと赤外線センサとの位置合わせ及び赤外線センサのシールドが行われ、金属ケースと基板との接合をあまり高精度に行う必要がなくなる。したがって、赤外線センサモジュールの検知性能の低下を抑制しつつより容易に赤外線センサモジュールを製造することができる。
特許文献１における赤外線センサモジュールにおいて、赤外線センサの下にはグランドパターン４１が形成されている。通常グランドパターンはセンサの下全体に渡って形成されている。
しかしながら、空間認識を目的とした２次元アレイ素子は、素子が形成されたシリコンなどの半導体基板（以下、チップという）の下にグランドパターンが存在すると、このパターンに反射された赤外線が空間認識のノイズとなって、ハレーションが発生し、その結果クロストークが増大し、空間認識に支障をきたすことがあった。即ち、赤外線センサの受光部は、配列された複数の受光素子から構成されているが、チップを透過した赤外線が金属層であるグランドパターンで反射され、この金属層で反射された赤外線が近辺の受光素子の幾つかに入力してその受光素子を活性化する。つまり、反射された赤外線が空間認識のノイズとなるのである。
本発明は、このような事情によりなされたものであり、配線基板に実装され、ノイズが素子動作への影響が少ない赤外線センサを提供するものである。
しかしながら、空間認識を目的とした２次元アレイ素子は、素子が形成されたシリコンなどの半導体基板（以下、チップという）の下にグランドパターンが存在すると、このパターンに反射された赤外線が空間認識のノイズとなって、ハレーションが発生し、その結果クロストークが増大し、空間認識に支障をきたすことがあった。即ち、赤外線センサの受光部は、配列された複数の受光素子から構成されているが、チップを透過した赤外線が金属層であるグランドパターンで反射され、この金属層で反射された赤外線が近辺の受光素子の幾つかに入力してその受光素子を活性化する。つまり、反射された赤外線が空間認識のノイズとなるのである。
本発明は、このような事情によりなされたものであり、配線基板に実装され、ノイズが素子動作への影響が少ない赤外線センサを提供するものである。
本発明の赤外線センサの一態様は、中央部に配列された複数の受光素子からなる検出エリア及び周辺部に前記受光素子から出力された信号を処理する回路が形成された回路エリアを有する半導体基板からなるチップと、前記チップを搭載する配線基板とを具備し、前記配線基板にはグランドパターンを含む回路パターンが形成され、前記グランドパターンは、搭載された前記チップの前記検出エリアの下には設けないことを特徴としている。
前記グランドパターンは、前記半導体基板の前記周辺部四隅の下部に形成されるか、前記周辺部の下部にリング状にされているようにしても良い。
前記グランドパターンは、前記半導体基板の前記周辺部四隅の下部に形成されるか、前記周辺部の下部にリング状にされているようにしても良い。
本発明の赤外線センサは、グランドパターンが搭載されたチップ中央部分に配置された検出エリアの下には設けないので、赤外線反射層であるグランドパターンの影響を受けることはなく、この反射層が空間認識に支障をきたすことはない。
以下、実施例を参照して発明の実施の形態を説明する。
図１乃至図３を参照して実施例１を説明する。
この実施例の赤外線センサは、図示のように、中央部に格子状に配列された複数の受光素子２１からなる検出エリア２及び周辺部にサーモパイルなどの受光素子２１から出力された信号を処理する回路を有する信号処理エリア３を有するチップ１と、チップ１を搭載する多層配線基板などの配線基板１０とを有する。配線基板１０にはグランドパターン１１を含む回路パターンが形成され、グランドパターン１１は、搭載されたチップ１の検出エリア２の直下には設けないように配置されている。
このような配線基板に実装された赤外線センサは、レンズを金属ケースに実装し、レンズを有する金属ケースを配線基板に接合することもできる。レンズは、外部から入射する赤外線を赤外線センサに結像させるものである。
この実施例の赤外線センサは、図示のように、中央部に格子状に配列された複数の受光素子２１からなる検出エリア２及び周辺部にサーモパイルなどの受光素子２１から出力された信号を処理する回路を有する信号処理エリア３を有するチップ１と、チップ１を搭載する多層配線基板などの配線基板１０とを有する。配線基板１０にはグランドパターン１１を含む回路パターンが形成され、グランドパターン１１は、搭載されたチップ１の検出エリア２の直下には設けないように配置されている。
このような配線基板に実装された赤外線センサは、レンズを金属ケースに実装し、レンズを有する金属ケースを配線基板に接合することもできる。レンズは、外部から入射する赤外線を赤外線センサに結像させるものである。
配線基板１０は、搭載したチップ１からの信号を内部に形成した回路パターンを介して外部端子（図示しない）から外部へ導出する。回路パターンにはグランドパターン１１も含まれ、グランドパターン１１は、グランド用外部端子（図示しない）に接続される。
図２に示すように、配線基板１０表面のチップ搭載領域は、チップの検出エリア２が配置される検出エリア搭載領域１２及びこの検出エリア搭載領域１２を囲むように配置された信号処理エリア搭載領域１３から構成されている。
図２に示すように、配線基板１０表面のチップ搭載領域は、チップの検出エリア２が配置される検出エリア搭載領域１２及びこの検出エリア搭載領域１２を囲むように配置された信号処理エリア搭載領域１３から構成されている。
グランドパターン１１は、配線基板１０表面の四隅にベタに形成されている。この配線基板１０に搭載されるチップ１において、検出エリア２は、配線基板１０の中央部分に設けられた検出エリア搭載領域１２に配置され、信号処理エリア３は、この検出エリア搭載領域１２を囲むように形成された信号処理エリア搭載領域１３に配置される。グランドパターン１１は、検出エリア搭載領域１２には形成されず、検出エリア搭載領域１２の四隅に対向して形成配置される。また、信号処理エリア３の回路は、必要に応じて配線を介してグランドパターン１１に電気的に接続される。
この実施例の赤外線センサは、グランドパターンが搭載されたチップ中央部分に配置された検出エリアの下には設けないので、赤外線反射層であるグランドパターンの影響を受けることはなく、この反射層が空間認識に支障をきたすことはない。
チップは、銀ペーストなどの導電性接着剤により配線基板に接着されるが配線基板の検出エリア搭載領域にはグランドパターンが形成されないのでチップ裏面でのグランド接続領域が減って素子動作への影響が懸念され、チップと配線基板との接着強度にも懸念がある。しかしながら、導電性接着剤を施す際に、チップ周辺にフィレットを形成すれば、接着剤はチップ周辺部でグランドパターンと接続するので、グランドへの電気的接続及びチップと配線基板との接着強度の両方でメリットが生ずる。
チップは、銀ペーストなどの導電性接着剤により配線基板に接着されるが配線基板の検出エリア搭載領域にはグランドパターンが形成されないのでチップ裏面でのグランド接続領域が減って素子動作への影響が懸念され、チップと配線基板との接着強度にも懸念がある。しかしながら、導電性接着剤を施す際に、チップ周辺にフィレットを形成すれば、接着剤はチップ周辺部でグランドパターンと接続するので、グランドへの電気的接続及びチップと配線基板との接着強度の両方でメリットが生ずる。
次に、図４を参照して実施例２を説明する。
この実施例の赤外線センサは、実施例１と同様に、中央部に格子状に配列された複数の受光素子からなる検出エリア及び周辺部に受光素子から出力された信号を処理する回路を有する信号処理エリアを有するチップと、チップを搭載する多層配線基板などの配線基板１０とを有する。配線基板１０にはグランドパターン１４を含む回路パターンが形成され、グランドパターン１４は、搭載されたチップの検出エリアの直下には設けないように配置されている。
この実施例の赤外線センサは、実施例１と同様に、中央部に格子状に配列された複数の受光素子からなる検出エリア及び周辺部に受光素子から出力された信号を処理する回路を有する信号処理エリアを有するチップと、チップを搭載する多層配線基板などの配線基板１０とを有する。配線基板１０にはグランドパターン１４を含む回路パターンが形成され、グランドパターン１４は、搭載されたチップの検出エリアの直下には設けないように配置されている。
配線基板１０表面のチップ搭載領域は、チップの検出エリアが配置される検出エリア搭載領域１２及びこの検出エリア搭載領域１２を囲むように配置された信号処理エリア搭載領域１３から構成されている。
グランドパターン１４は、配線基板１０表面にベタに形成されている。そして、この配線基板１０に搭載されるチップの検出エリアは、配線基板１０の中央部分に設けられた検出エリア搭載領域１２に配置され、チップの信号処理エリアは、この検出エリア搭載領域１２を囲むように形成された信号処理エリア搭載領域１３に形成配置される。
グランドパターン１４は、配線基板１０表面にベタに形成されている。そして、この配線基板１０に搭載されるチップの検出エリアは、配線基板１０の中央部分に設けられた検出エリア搭載領域１２に配置され、チップの信号処理エリアは、この検出エリア搭載領域１２を囲むように形成された信号処理エリア搭載領域１３に形成配置される。
グランドパターン１４は、検出エリア搭載領域１２には形成されず、検出エリア搭載領域１２を囲むように形成配置される。
この実施例の赤外線センサは、グランドパターンが搭載されたチップ中央部分に配置された検出エリアの下には設けないので、赤外線反射層であるグランドパターンの影響を受けることはなく、この反射層が空間認識に支障をきたすことはない。
この実施例の赤外線センサは、グランドパターンが搭載されたチップ中央部分に配置された検出エリアの下には設けないので、赤外線反射層であるグランドパターンの影響を受けることはなく、この反射層が空間認識に支障をきたすことはない。
１・・・半導体基板（チップ）
２・・・検出エリア
３・・・信号処理エリア
１０・・・配線基板
１１、１４・・・グランドパターン
１２・・・検出エリア搭載領域
１３・・・信号処理エリア搭載領域
２１・・・受光素子
２・・・検出エリア
３・・・信号処理エリア
１０・・・配線基板
１１、１４・・・グランドパターン
１２・・・検出エリア搭載領域
１３・・・信号処理エリア搭載領域
２１・・・受光素子
Claims (2)
- 中央部に配列された複数の受光素子からなる検出エリア及び周辺部に前記受光素子から出力された信号を処理する回路エリアを有する半導体基板と、前記半導体基板を搭載する配線基板とを具備し、前記配線基板にはグランドパターンを含む回路パターンが形成され、前記グランドパターンは、搭載された前記半導体基板の前記検出エリア下には設けないことを特徴とする赤外線センサ。
- 前記グランドパターンは、前記半導体基板の前記周辺部四隅の下部に形成されるか、前記周辺部の下部にリング状に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の赤外線センサ。
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2016
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