JP2019024033A - Package for optical sensor, and optical sensor device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、光学素子、例えば発光素子および受光素子等が収納される光学センサ用パッケージ、および光学センサ装置に関するものである。 The present invention relates to an optical sensor package in which an optical element, for example, a light emitting element and a light receiving element are accommodated, and an optical sensor device.
従来、携帯電話、スマートフォン等の携帯端末において、ユーザーの顔と携帯端末の距離を検知するために、測距センサ等の光学センサ装置が用いられている。この光学センサ装置として、例えば、赤外線発光素子等の発光素子および赤外線受光素子等の受光素子が基板に収納されたものが用いられる。このような光学センサ装置は、赤外線発光素子等が収納される発光素子用の凹部と、赤外線受光素子等が収納される受光素子用の凹部の2つの凹部が、互いに隣接して設けられた基板上に、これらの素子が収納されている。 Conventionally, in a mobile terminal such as a mobile phone or a smartphone, an optical sensor device such as a distance measuring sensor is used to detect the distance between the user's face and the mobile terminal. As this optical sensor device, for example, a device in which a light emitting element such as an infrared light emitting element and a light receiving element such as an infrared light receiving element are housed in a substrate is used. Such an optical sensor device has a substrate in which two recesses, a recess for a light emitting element in which an infrared light emitting element or the like is accommodated and a recess for a light receiving element in which an infrared light receiving element or the like is accommodated, are provided adjacent to each other. Above, these elements are housed.
そして、互いに隣接する発光素子用の凹部と、受光素子用の凹部との間は、樹脂で遮光されている。光学センサ装置は、発光素子から上方に光が放射され、さらにその放射された光の一部が被検知物で反射されて、反射された光を、受光素子が検知する。このことにより、被検知物と携帯端末の距離を検知することが可能となる(特許文献1参照)。 And between the recessed part for light emitting elements and the recessed part for light receiving elements which adjoin each other is light-shielded with resin. In the optical sensor device, light is emitted upward from the light emitting element, and a part of the emitted light is reflected by the object to be detected, and the light receiving element detects the reflected light. This makes it possible to detect the distance between the object to be detected and the portable terminal (see Patent Document 1).
特許文献1に開示された技術では、受光素子の上面に遮光性の樹脂が広がることが懸念される。このとき、受光機能に影響を与える場合があった。
With the technique disclosed in
本発明の一実施形態に係る光学センサ用パッケージは、基板と、枠体と、蓋体とを備えている。基板は、上面に、第1受光素子が実装される第1受光素子実装領域と、第2受光素子が実装される第2受光素子実装領域と、発光素子が実装される発光素子実装領域とを有する。枠体は、基板の上面に、第1受光素子実装領域、第2受光素子実装領域および発光素子実装領域を囲んで位置している。蓋体は、枠体の上面に位置した、第1受光素子実装領域の上方に位置して、上下に貫通した第1貫通孔と、第1貫通孔と間を空けるとともに、発光素子実装領域の上方に位置して、上下に貫通した第2貫通孔と、第1貫通孔と第2貫通孔との間であるとともに、第2受光素子実装領域の上方に位置し、下方に開口した第1開口部と、第1開口部から第2貫通孔に、開口した第2開口部とを有する。基板は、第2貫通孔と重なる位置において、第2受光素子実装領域と発光素子実装領域との間に、枠体の内壁から対向する内壁にかけて、蓋体の下端の位置まで上方に突出した、突出部を有する。 An optical sensor package according to an embodiment of the present invention includes a substrate, a frame, and a lid. The substrate has a first light receiving element mounting area on which the first light receiving element is mounted, a second light receiving element mounting area on which the second light receiving element is mounted, and a light emitting element mounting area on which the light emitting element is mounted on the upper surface. Have. The frame is positioned on the upper surface of the substrate so as to surround the first light receiving element mounting region, the second light receiving element mounting region, and the light emitting element mounting region. The lid body is located above the first light receiving element mounting region, located on the upper surface of the frame body, and has a space between the first through hole penetrating vertically and the first through hole, and in the light emitting element mounting region. A first through hole that is located above and between the second through hole penetrating vertically and between the first through hole and the second through hole, above the second light receiving element mounting region, and opened downward. It has an opening and a second opening that opens from the first opening to the second through hole. The board protrudes upward to the position of the lower end of the lid body from the inner wall of the frame body to the opposing inner wall between the second light receiving element mounting area and the light emitting element mounting area at a position overlapping the second through hole. Has a protrusion.
本発明の一実施形態に係る光学センサ装置は、上述した光学センサ用パッケージと、第1受光素子と、第2受光素子と、発光素子とを備えている。第1受光素子は、第1受光素子実装領域に実装されている。第2受光素子は、第2受光素子実装領域に実装されている。発光素子は、発光素子実装領域に実装されている。 An optical sensor device according to an embodiment of the present invention includes the above-described optical sensor package, a first light receiving element, a second light receiving element, and a light emitting element. The first light receiving element is mounted in the first light receiving element mounting region. The second light receiving element is mounted in the second light receiving element mounting region. The light emitting element is mounted in the light emitting element mounting region.
本発明の一実施形態に係る光学センサ用パッケージおよび光学センサ装置は、受光機能
を良好に保つことができる。
The optical sensor package and the optical sensor device according to an embodiment of the present invention can maintain a good light receiving function.
本発明の実施形態に係る光学センサ用パッケージ1および、光学センサ装置100について、図面を参照しながら説明する。なお、光学センサ装置100は、光学センサ用パッケージ1に、各素子(第1受光素子51、第2受光素子52および発光素子33)が実装されたものである。
An
<光学センサ用パッケージの構成>
図1は、本発明の一実施形態に係る光学センサ用パッケージを示す斜視図である。図2は、本発明の一実施形態に係る光学センサ用パッケージを示す上面図である。図3は、本発明の一実施形態に係る光学センサ用パッケージを示す断面図である。図4は、本発明の他の実施形態に係る光学センサ用パッケージを示す断面図である。図5は、本発明の一実施形態に係る光学センサ用パッケージの一部を示す上面図である。図6は、本発明の他の実施形態に係る光学センサ用パッケージを示す断面図である。図7は、本発明の他の実施形態に係る光学センサ用パッケージを示す断面図である。図8は、本発明の他の実施形態に係る光学センサ用パッケージを示す断面図である。これらの図において、光学センサ用パッケージ1は、基板2と、枠体3と、蓋体4とを備えている。
<Configuration of optical sensor package>
FIG. 1 is a perspective view showing an optical sensor package according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a top view showing an optical sensor package according to an embodiment of the present invention. FIG. 3 is a cross-sectional view showing an optical sensor package according to an embodiment of the present invention. FIG. 4 is a cross-sectional view showing an optical sensor package according to another embodiment of the present invention. FIG. 5 is a top view showing a part of an optical sensor package according to an embodiment of the present invention. FIG. 6 is a cross-sectional view showing an optical sensor package according to another embodiment of the present invention. FIG. 7 is a cross-sectional view showing an optical sensor package according to another embodiment of the present invention. FIG. 8 is a cross-sectional view showing an optical sensor package according to another embodiment of the present invention. In these drawings, the
図1〜図5に示すように、光学センサ用パッケージ1は、基板2と、枠体3と、蓋体4とを備えている。基板2は、上面に、第1受光素子実装領域11と、第2受光素子実装領域12と、発光素子実装領域13とを有している。枠体3は、基板2の上面に各実装領域を囲んで位置している。蓋体4は、枠体3の上面に位置しており、第1貫通孔31と、第2貫通孔32と、第1開口部41と、第2開口部42とを有している。
As shown in FIGS. 1 to 5, the
基板2は、上面に、第1受光素子51が実装される第1受光素子実装領域11と、第2受光素子52が実装される第2受光素子実装領域12と、発光素子53が実装される発光素子実装領域13とを有している。基板2は、例えば上面視において、矩形状である。また、基板2は、例えば大きさが、2mm×4mm〜3mm×6mmであって、厚みは0.2mm〜1mmである。
On the upper surface of the
基板2は、例えばセラミックから成っていてもよい。また、有機基板、半導体基板であ
ってもよい。基板2は、上面に各素子が実装されるため、素子から生じた熱を外部に逃がすことができる程度に放熱性に優れた材料を用いるのがよい。
The
枠体3は、基板2の上面に位置している。枠体3は、例えば接合材等で基板2に接合されている。枠体3は、第1受光素子実装領域11、第2受光素子実装領域12および発光素子実装領域13を囲んで位置している。枠体3は、上面視において、例えば矩形状である。また、枠体3は、例えば大きさが、2mm×4mm〜3mm×6mmであって、高さは0.1mm〜1mmである。厚みは、0.1mm〜0.5mmである。
The
枠体3は、例えばセラミックから成っていてもよい。また、樹脂材料、その他遮光性を有する材料であってもよい。このとき、遮光性とは、発光素子53が放射する光と同様の波長の光であって、発光素子53が放射する光以外の光が入射することを抑制することである。また、枠体3は基板2と一体的に形成されていてもよい。この場合には、基板2と枠体3とを接合する接合材が不要になる。特に、接合材は遮光性の優れたものである必要があるため、基板2と枠体3とが一体的であると、発光素子53から放射された光および入射光が外部に逃げにくくすることができる。また、発光素子53の放射した光および入射光以外の外部の光が内部に届きにくくすることができる。
The
蓋体4は、枠体3の上面に位置している。蓋体4は、第1貫通孔31と、第2貫通孔32と、第1開口部41と、第2開口部42とを有している。蓋体4は、上面視において、例えば矩形状である。また、蓋体4は、例えば大きさが、2mm×4mm〜3mm×6mmであって、厚みは、0.2mm〜1mmである。
The
蓋体4は、例えばセラミックから成っていてもよい。また、有機基板、樹脂材料であってもよい。この他にも、遮光性を有するものを使用することができる。基板2と枠体3とが一体的でなく、別々の状態のものを接合材等で接合している場合には、蓋体4と枠体3とは一体的であってもよい。蓋体4と枠体3とが一体的であることによって、蓋体4と枠体3とを接合する接合材が不要になる。特に、接合材は遮光性の優れたものである必要があるため、蓋体4と枠体3とが一体的であると発光素子53から放射された光および入射光を外部に逃げにくくすることができる。また、発光素子53の放射した光および入射光以外の外部の光を内部に届きにくくすることができる。つまり、蓋体4は、被検知物に対して放射される光と、被検知物で反射されて入射する光を通す。それ以外の光(検知の妨げになる放射光、入射光)は通さないのがよい。
The
第1貫通孔31は、蓋体4を上下に貫通している。つまり、蓋体4の厚み方向に孔が空いている。第1貫通孔31は、第1受光素子実装領域11の上方に位置している。第1貫通孔31は、発光素子53が放射した光のうち被検知物に反射した光が入射する。第1貫通孔31は、上面視において、例えば円形状である。また、第1貫通孔31は、例えば大きさが、直径が0.1mm〜1mmである。
The first through
第2貫通孔32は、蓋体4を上下に貫通している。つまり、蓋体4の厚み方向に孔が空いている。第2貫通孔32は、第1貫通孔31と間を空けて、発光素子実装領域13の上方に位置している。第2貫通孔32は、被検知物に向けて発光素子53が放射した光が通る。つまり、発光素子53から放射された光は、放射光として第1貫通孔31を通って、
被検知物に到達し、被検知物によって反射されて、反射した光が入射光として第2貫通孔32を通って、第1受光素子51に到達する。第2貫通孔32は、上面視において、例えば円形状である。また、第2貫通孔32は、例えば大きさが、直径が0.1mm〜1mmである。
The 2nd through-
The light reaches the detected object, is reflected by the detected object, and the reflected light passes through the second through
第1開口部41は、下方に開口している。第1開口部41は、第1貫通孔31と、第2
貫通孔32との間に位置している。第1開口部41は、第2受光素子実装領域12の上方に位置している。第1開口部41は、蓋体4の下面視において、例えば円形状であり、直径が0.1mm〜1mmである。
The
It is located between the through
第2開口部42は、第1開口部41から第2貫通孔32に開口している。つまり、蓋体4の幅方向(断面視において、厚み方向と垂直な方向)に開口している。第2開口部42は、四角柱状であってもよく、一辺が0.5mm〜1mmである。第2開口部42内は、後述する第2透明基板62が位置する。このとき、第2開口部42は、第1開口部41に対して下方向で連続して開口していてもよいし、図4に示すように、横方向に連続して開口していてもよい。
The
以上のことから、発光素子53から放射された光は、2方向にわかれる。それは、第2貫通孔32から外部に放射されて被検知物に到達し、到達した光が反射して第1貫通孔31に入射して、第1受光素子51に到達する場合と、第2貫通孔32から第2開口部42内を通って、第1開口部41に到達し、第1開口部41から第2受光素子52に到達する場合とである。つまり、発光素子53が放射した光が、第2受光素子52に到達する時間と、被検知物に反射して第1受光素子51に到達する時間との差から被検知物までの距離を測定することができる。
From the above, the light emitted from the
基板2は、第2貫通孔32と重なる位置において、突出部21を有している。突出部21は、上方に突出している。突出部21は、第2受光素子実装領域12と、発光素子実装領域13との間に位置している。突出部21は、枠体3の内壁から対向する内壁にかけて位置している。つまり、各受光素子実装領域のある空間と発光素子実装領域13がある空間とが区切られている。このとき、突出部21は、蓋体4の下端の位置まで突出しているのがよい。つまり、枠体3の高さと同じであるのがよい。また、突出部21は、少なくとも蓋体4と接するのがよい。このことによって、発光素子53の放射した光が、第1受光素子51に直接届くことを低減させることができる。また、第2受光素子51への良好な光路を形成することができる。
The
本発明の一実施形態に係る光学センサ用パッケージ1は、上述したような構成を有することによって、樹脂等から成る接合材が各受光素子および発光素子53を覆っておらず、各素子を収容する空間を区切っているため、受光素子に遮光性の樹脂が付着するおそれを低減させることができる。また、樹脂硬化時の熱収縮によるワイヤ等の断線のおそれを低減させることができる。また、各受光素子および発光素子53の光を外部に逃がしにくく、外部から入りにくくすることができる。つまり、電気信頼性および遮光性に優れた光学センサ用パッケージとすることができる。
Since the
図6に示すように、本発明の他の実施形態に係る光学センサ用パッケージ1は、第2開口部42が下方にも開口していてもよい。つまり、第1開口部41、第2開口部42および第2貫通孔32が連続していてもよい。このとき、突出部21の上面には遮光部材5を有していてもよい。つまり、第1開口部41と第2開口部42が一体的であり、後述する第2透明基板62の下面に蓋体4の一部が存在せず、遮光部材5と直接接合していてもよい。このとき、上面視において第2開口部42の端は、第2受光素子実装領域12(第2受光素子52)の端と離れているのがよい。このとき、第2開口部42の端は、平面視において、第2受光素子実装領域12(第2受光素子52)に一番近い箇所を示しており、第2受光素子実装領域12(第2受光素子52)の端は、平面視において第2開口部42に一番近い箇所を示している。言い換えると、上面視において、第2開口部42の端は、第2受光素子実装領域12の端と重ならず、第2開口部42の方が突出部側に位置している。このことによって、発光素子53から放射された光が、直接第1受光素子51に到達することを低減させることができる。
As shown in FIG. 6, in the
図7に示すように、本発明の他の実施形態に係る光学センサ用パッケージ1は、蓋体4が複数の層を有していてもよい。なお、複数の層の境界は、蓋体4が一体的に形成されるために、図面には表していないが、各貫通孔の径の大きさが異なる箇所等である。蓋体4が複数の層を有している場合には、第1貫通孔31および第2貫通孔32を構成する箇所において、貫通孔の直径の大きさを変えてもよい。つまり、層によって、直径の大きさが異なっていてもよい。このことによって、蓋体4の内部に空間があることによって、その直径の大きさに合わせて、後述する第1透明基板61および第2透明基板62を嵌め込むことができる。また、上方に位置する層の孔の直径の大きさは、下方に位置する層の孔の大きさよりも小さくてもよい。このことによって、第1貫通孔31に入射した光を第1受光素子51に到達する際に広い面積に受光することができる。また、発光素子53が放射した光が広がりをもって散乱することを低減させることができる。また、外部からの不要な光(太陽光など)の侵入を低減させることができる。
As shown in FIG. 7, in the
また、図8に示すように、本発明の他の実施形態に係る光学センサ用パッケージ1は、第1開口部41の上方の幅が下方の幅より小さくてもよい。つまり、蓋体4の厚み方向における断面視において、第1開口部41は、下方に向かって開口が大きくなっているテーパ状であってもよい。このような構造であれば、第2開口部42からの光を第2受光素子52に照射させやすくなる。
Further, as shown in FIG. 8, in the
つまり、第2貫通孔22に収納された発光素子53から、第1基板11の上方に赤外線あるいは可視光等の特定の波長の光が放射される際に、上述した構造により、効率よくその波長の光を被検知物へ放射することができる。そして、発光素子53から放射された特定の波長の一部が、ユーザーの顔等の被検知物で反射され、上述した第1貫通孔21の構造により、さらに効率よく第1受光素子51で受光されることが可能となり、より一層高い検知感度で被検知物と携帯端末等の距離を検知することが可能となる。
That is, when light having a specific wavelength, such as infrared light or visible light, is emitted from the
また、このとき、第1貫通孔31および第2貫通孔32は、各貫通孔の上方から下方にかけて漸次的に幅が大きくなっていてもよい。このような構造としたことから、一対のセンサ素子である発光素子53および各受光素子との相互作用により、被検知物への検知感度をさらに高めることができる。
At this time, the first through
<光学センサ用パッケージの製造方法>
基板2、枠体3および蓋体4は、基体となる部分が例えば酸化アルミニウム質焼結体からなる場合であれば、酸化アルミニウムおよび酸化ケイ素等の原料粉末に適当な有機バインダおよび有機溶剤を混練して作製したセラミックスラリーを、シート状に成形して複数のセラミックグリーンシートを作製し、これらのセラミックグリーンシートを積層した後に還元雰囲気中にて約1600℃の温度で焼成することによって製作することができる。このとき、基板2および枠体3あるいは枠体3および蓋体4が、一体的である場合には、それぞれを構成するセラミックグリーンシートを積層して、同時に焼成すればよい。
<Method for Manufacturing Optical Sensor Package>
If the
基板2は、複数の配線基板領域が配列された母基板として形成されてもよい。そして、配線導体がタングステンやモリブデン等からなる場合であれば、露出する配線導体にニッケルや金等のめっき層が被着されたのち、このような母基板を分割することにより、図3〜図10で示すような第1基板11が製作される。
The
蓋体4に設けられた第1貫通孔31、第2貫通孔32、第1開口部41および第2開口部42は、例えば次のようにして形成することができる。蓋体4の上面となるセラミックグリーンシートの一部に、打ち抜き加工等の方法で、例えば矩形状の孔、あるいは円状の孔を形成して、2つの孔が形成されたセラミックグリーンシートを作製する。なお、孔は
矩形状、円状に限定されず、楕円状、または角部が面取りされた長方形状であってもよい。そして、下面となるセラミックグリーンシートの上に上面となるセラミックグリーンシートを積層して密着させることにより、このような光学センサ用パッケージ1を構成する蓋体4を製作することができる。
The 1st through-
なお、上記の説明では酸化アルミニウム等の原料粉末に適当な有機バインダ、および有機溶剤とともに混練して作製されたセラミックスラリーから、セラミックグリーンシートを作製し、これら複数のセラミックグリーンシートを積層することにより、このような光学センサ用パッケージ1の基板2、枠体3および蓋体4を製作する例を示したが、基板2、枠体3および蓋体4を有機樹脂材料から構成したものでもかまわない。蓋体4が有機樹脂材料からなる場合であれば、第1貫通孔31、第2貫通孔32を形成するための形状および寸法に加工された金型内に有機樹脂材料(未硬化のもの)を充填し、これを加熱して硬化させることによって作製することもできる。
In the above description, a ceramic green sheet is prepared from a ceramic slurry prepared by kneading together with an organic binder suitable for a raw material powder such as aluminum oxide and an organic solvent, and a plurality of these ceramic green sheets are laminated. Although an example in which the
なお、第1貫通孔31の下方の幅が上方の幅より大きい構造、第2貫通孔32の下方の幅が上方の幅より大きい構造を設けるためには、例えば、蓋体4の上面となるセラミックグリーンシートの一部に、打ち抜き加工等の方法で、例えば矩形状または円状の孔を形成して、第1貫通孔31および第2貫通孔32が形成されたセラミックグリーンシートを作製する。この際に、打ち抜き時に用いるパンチの形状を径の異なる2つの円柱がつながった構造にすることにより、パンチの先端(径の小さい側)で第1貫通孔31、および第2貫通孔32を設けるとともに、上パンチのくびれ部分(径の小さい側と径の大きい側との境界の部分)がなくなるようにセラミックグリーンシートの内部に加圧により入り込むようにすればよい。
In order to provide a structure in which the lower width of the first through
<光学センサ装置の構成>
図9は、本発明の一実施形態に係る光学センサ装置を示す上面図である。図10は、本発明の一実施形態に係る光学センサ装置を示す断面図である。図11は、本発明の他の実施形態に係る光学センサ装置を示す断面図である。図12は、本発明の他の実施形態に係る光学センサ装置を示す断面図である。図13は、本発明の他の実施形態に係る光学センサ装置を示す断面図である。図14は、本発明の他の実施形態に係る光学センサ装置を示す断面図である。図15は、本発明の他の実施形態に係る光学センサ装置を示す断面図である。これらの図において、本発明の一実施形態に係る光学センサ装置100は、上述した光学センサ用パッケージ1と、第1受光素子561、第2受光素子52、発光素子53を備えている。また、回路基板6、第1透明基板61および第2透明基板62をさらに備えていてもよい。なお、第1受光素子51および第2受光素子52は、後述するように、回路基板6と一体的に形成されているものであってもよく、この場合には、発光素子53のみ実装される。
<Configuration of optical sensor device>
FIG. 9 is a top view showing an optical sensor device according to an embodiment of the present invention. FIG. 10 is a cross-sectional view showing an optical sensor device according to an embodiment of the present invention. FIG. 11 is a cross-sectional view showing an optical sensor device according to another embodiment of the present invention. FIG. 12 is a cross-sectional view showing an optical sensor device according to another embodiment of the present invention. FIG. 13 is a cross-sectional view showing an optical sensor device according to another embodiment of the present invention. FIG. 14 is a cross-sectional view showing an optical sensor device according to another embodiment of the present invention. FIG. 15 is a cross-sectional view showing an optical sensor device according to another embodiment of the present invention. In these drawings, an
光学センサ装置100は、第1受光素子実装領域11に実装された第1受光素子51と、第2受光素子実装領域12に実装された第2受光素子52と、発光素子実装領域13に実装された発光素子53とを備えている。このとき、図11〜図15に示すように、第1受光素子51および第2受光素子52は、第1受光素子実装領域11および第2受光素子実装域12とそれぞれ重なるように、回路基板6に内蔵されていてもよい。
The
回路基板6は、上面視において、例えば、矩形状であり、大きさが1.2mm×2.0mm〜3.0mm×6.0mmである。高さが、例えば0.1mm〜2.0である。また、例えばIC(Integrated Circuit)などの半導体部品、もしくは樹脂材、有機基板、セラミック等等から形成されている。回路基板6は、第1受光素子実装領域11および第2受光素子実装領域12を有している。
The
回路基板6は、基板2、枠体3および蓋体4と同様に基体となる部分が例えば酸化アルミニウム質焼結体からなる場合であれば、酸化アルミニウムおよび酸化ケイ素等の原料粉末に適当な有機バインダおよび有機溶剤を混練して作製したセラミックスラリーを、シート状に成形して複数のセラミックグリーンシートを作製し、これらのセラミックグリーンシートを積層した後に還元雰囲気中にて約1600℃の温度で焼成することによって製作することができる。
The
回路基板6は、複数の配線基板領域が配列された母基板として形成されてもよい。そして、配線導体がタングステンやモリブデン等からなる場合であれば、露出する配線導体にニッケルや金等のめっき層が被着されたのち、このような母基板を分割することにより、回路基板6が製作される。この他にも、回路基板6を有機樹脂材料から構成したものでもかまわない。
The
また、蓋体4の第1貫通孔31および第2貫通孔32を塞ぐとともに、光を外部に放出および内部に入射させるための第1透明基板61および第2透明基板62が接合あるいは嵌合されていてもよい。このとき、第1透明基板61および第2透明基板62は、例えば、ガラス、樹脂等である。樹脂としては、アクリル等である。このとき、上述したように、第2開口部42が、下方に開口しており、突出部21の上面と、第2開口部42との間に遮光部材を有し、上面視において、第2開口部42の端が、第2受光素子実装52の端と離れている場合には、第2透明基板62の厚みは、第2開口部42の深さの2分の1以下の大きさであってもよい。このことによって、遮光性の効果を保つことができる。
Further, the first through
第1透明基板61および第2透明基板62は、蓋体4の上端と下端の間に位置していてもよい。このことによって、透明基板に外部から傷が入ることを低減させることができる。また、第1透明基板61および第2透明基板62が、蓋体4の上端と重なる位置にあるときには、薄型化が可能となる。また、第1透明基板61および第2透明基板62が、蓋体4の下端と重なる位置にあるときには、外部からの影響を受けにくいものにすることができる。
The first
また、遮光性を向上させたい箇所・発光素子53の光を反射する箇所は、第1透明基板61および第2透明基板62の表面に遮光膜7を有してもよい。特に、第2透明基板62の上面が蓋体4の上面と同一で有る場合には、第2透明基板62の上面が露出している。このため、遮光膜7は、第2貫通孔32を囲んで位置している。このとき、遮光膜7は、第2貫通孔32と重なる位置を除いて、第2透明基板62の上面に全てに有しているのがよい。このことによって、外部に発光素子53からの放射光および入射光が逃げにくく、発光素子53の放射光および入射光以外の外部からの光が入り込みにくくすることができる。
In addition, the portion where light shielding properties are desired and the portion that reflects light from the
また、基板2の下面には、複数の外部接続導体が設けられていてもよい。そして、基板2の複数の外部接続導体が、外部基板等に半田等の接合材により電気的に接続される。
A plurality of external connection conductors may be provided on the lower surface of the
ここで、発光部を有する発光素子53は、例えば赤外線、電磁波または超音波等の物理的エネルギーを放射する放射用の素子からなり、受光部を有する第1受光素子51および第2受光素子52は、これらの物理的エネルギーを検知する検知用の素子からなり、発光素子53と第2受光素子52とが対になって用いられる。
Here, the light-emitting
また、発光素子53は、例えば発光部の周囲が例えば集光性を有する透明な樹脂で覆われた構造となっており、チップ部品として各受光素子の一部に接続されている。よって、各受光素子の主面から突出している構造であり、発光素子の突出部が各貫通孔内に位置する構造となる。よって、集光性を有する透明な樹脂と各素子の配置との相乗効果により、
赤外線あるいは可視光等の特定の波長の光を効率よく被検知物に照射できる。よって、被検知物で反射された特定の波長の光を効率よく受光部で検知することが可能な、高い検知感度を有する光学センサ装置100を実現できる。
Further, the
The object to be detected can be efficiently irradiated with light of a specific wavelength such as infrared light or visible light. Therefore, it is possible to realize the
発光素子53を構成する素子としては、ガリウム−ヒ素(Ga−As)発光ダイオード、超音波発振子(超音波)およびマイクロ波発振子(電磁波)等である。また、第1受光素子51および第2受光素子52としては、フォトダイオード、超音波発振子(超音波)、およびマイクロ波検知素子(電磁波)等である。また、第1受光素子51および第2受光素子52を構成する素子としては、ガリウム−ヒ素等の半導体材料であり、第1受光素子51と、第2受光素子52および発光素子53が設けられており、光電変換による発光または受光が行なわれる機能部品として動作する。そして、これらの一対のセンサ素子である発光素子53および各受光素子により、配線導体等を介して発光素子53に供給される電力が、発光素子53で光電変換されて赤外線が放射される。さらに、被検知物で反射された赤外線が受光部で検知されて電気信号に変換される。電気信号は図示しない配線導体を介して、例えば検知回路やディスプレイ表示用回路等の外部電気回路に送信される。
Examples of the elements constituting the
なお、例えば上面となるセラミックグリーンシートの第2貫通孔22の内壁に段差部を設けておき、この段差部上にボンディング用接続端子を設けて、第2受光素子52の端子と段差部上のボンディング用接続端子をワイヤーボンディングで接続してもよい。このような接続方法により、第1基板11に設けられたボンディング用接続端子と第2受光素子52の端子を良好に接続することができる。さらに、この段差部に照度センサを搭載すれば、近接センサ機能とともに、照度を検知して省電力のために液晶画面のバックライトを制御する照度センサ機能を有する近接照度一体型センサ装置とすることもできる。
For example, a step portion is provided on the inner wall of the second through hole 22 of the ceramic green sheet on the upper surface, and a bonding connection terminal is provided on the step portion so that the terminal of the second
なお、本発明の光学センサ用パッケージ1、および光学センサ装置100は、以上の実施の形態の例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えても何ら差し支えない。また、各実施形態に関して、矛盾をきたさない程度に種々の組合せが可能である。また、本発明の実施形態に係る光学センサ用パッケージ1、光学センサ装置は、その用途を測距センサ装置として説明したが、発光素子および受光素子の一対のセンサ素子により動作するその他の装置、例えば近接照度一体型センサ装置、近接センサ装置、脈波血流センサ装置等に応用が可能である。
Note that the
1 光学センサ用パッケージ
2 基板
3 枠体
4 蓋体
5 遮光部材
6 回路基板
7 遮光膜
11 第1受光素子実装領域
12 第2受光素子実装領域
13 発光素子実装領域
21 突出部
31 第1貫通孔
32 第2貫通孔
41 第1開口部
42 第2開口部
51 第1受光素子
52 第2受光素子
53 発光素子
61 第1透明基板
62 第2透明基板
100 光学センサ装置
DESCRIPTION OF
Claims (12)
前記枠体の上面に位置した、前記第1受光素子実装領域の上方に位置して、上下に貫通した第1貫通孔と、前記第1貫通孔と間を空けるとともに、前記発光素子実装領域の上方に位置して、上下に貫通した第2貫通孔と、前記第1貫通孔と前記第2貫通孔との間であるとともに、前記第2受光素子実装領域の上方に位置し、下方に開口した第1開口部と、前記第1開口部から前記第2貫通孔に開口した第2開口部とを有する蓋体と、を備えており、
前記基板は、前記第2貫通孔と重なる位置において、前記第2受光素子実装領域と前記発光素子実装領域との間に、前記枠体の内壁から対向する内壁にかけて、前記蓋体の下端の位置まで上方に突出した、突出部を有することを特徴とする光学センサ用パッケージ。 A substrate having a first light receiving element mounting area on which the first light receiving element is mounted, a second light receiving element mounting area on which the second light receiving element is mounted, and a light emitting element mounting area on which the light emitting element is mounted; A frame body positioned on the upper surface of the substrate so as to surround the first light receiving element mounting region, the second light receiving element mounting region, and the light emitting element mounting region;
Positioned above the first light receiving element mounting region on the upper surface of the frame, and spaced from the first through hole penetrating vertically and the first through hole, and the light emitting element mounting region The second through-hole penetrating vertically and between the first through-hole and the second through-hole, located above the second light receiving element mounting region and opened downward And a lid body having a first opening portion and a second opening portion opened from the first opening portion to the second through hole,
In the position where the substrate overlaps with the second through-hole, the position of the lower end of the lid is between the second light receiving element mounting region and the light emitting element mounting region and extends from the inner wall of the frame to the opposing inner wall. An optical sensor package characterized by having a protruding portion protruding upward.
前記第2貫通孔の径の大きさは、層によって異なっていることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の光学センサ用パッケージ。 The lid body has a plurality of layers,
The optical sensor package according to claim 1, wherein the diameter of the second through hole differs depending on the layer.
前記第1貫通孔の径の大きさは、層によって異なっていることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1つに記載の光学センサ用パッケージ。 The lid body has a plurality of layers,
The optical sensor package according to any one of claims 1 to 3, wherein the diameter of the first through hole differs depending on the layer.
前記第1受光素子実装領域に実装された、第1受光素子と、
前記第2受光素子実装領域に実装された、第2受光素子と、
前記発光素子実装領域に実装された、発光素子と、を備えていることを特徴とする光学センサ装置。 An optical sensor package according to any one of claims 1 to 6;
A first light receiving element mounted in the first light receiving element mounting region;
A second light receiving element mounted in the second light receiving element mounting region;
An optical sensor device comprising: a light emitting element mounted in the light emitting element mounting region.
前記光学センサ用パッケージの上面に位置した、前記第1受光素子実装領域と重なる位置に実装された第1受光素子と、前記第2受光素子実装領域と重なる位置に実装された第2受光素子とを有する、回路基板と、
前記発光素子実装領域に実装された、発光素子と、を備えていることを特徴とする光学センサ装置。 An optical sensor package according to any one of claims 1 to 6;
A first light receiving element mounted at a position overlapping the first light receiving element mounting region, and a second light receiving element mounted at a position overlapping the second light receiving element mounting region, located on the upper surface of the optical sensor package; Having a circuit board;
An optical sensor device comprising: a light emitting element mounted in the light emitting element mounting region.
前記第2開口部に位置した第2透明基板とを有する請求項7または請求項8に記載の光学
センサ装置。 A first transparent substrate located in the first through hole;
The optical sensor device according to claim 7, further comprising a second transparent substrate located in the second opening.
前記第1貫通孔は、前記第1透明基板の上方の径が、前記第1透明基板の下方の径よりも小さいことを特徴とする請求項9に記載の光学センサ装置。 The first transparent substrate is located between an upper end and a lower end of the lid;
10. The optical sensor device according to claim 9, wherein the first through hole has a diameter above the first transparent substrate smaller than a diameter below the first transparent substrate.
前記第2貫通孔を囲んで位置した、遮光膜を有していることを特徴とする請求項9または請求項10に記載の光学センサ装置。 The upper end of the second transparent substrate overlaps the upper end of the lid,
11. The optical sensor device according to claim 9, further comprising a light shielding film positioned so as to surround the second through hole.
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