JP2639745B2 - 光導電素子およびその製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は、光導電素子およびその製造方法に関する。

（従来技術） 光導電素子は、その感光波長によって可視光領域に感
度を有する硫化カドミウム（CdS）セル、セレン化カド
ミウム（CdSe）セル、赤外域に感度を有する硫化鉛（Pb
S）セル、セレン化鉛（PbSe）セル等があり、各感光波
長領域での受光面の受ける照度に応じて抵抗値が変化す
る性質を利用して、さまざまな分野での利用が高まって
いる。

なかでも、CdSセルはバルク形の光導電素子として、
優れた直線性を示し、電気的歪が少なく、しかも高感度
であることから、電子オルガンのペダルの踏み込み角度
検出による音量コントロール、カメラの測光装置、ファ
クシミリの原稿端検出装置等に広く用いられている。

しかしながら、このようなCdSセル等の光導電素子の
個々の抵抗には、±50％程度のばらつきが生じる。

このため、光導電素子の抵抗値と一定の比になるよう
な抵抗素子を光導電素子の外部に直列接続し、定電圧測
定を行うことによって抵抗値のばらつきを補償するよう
にしている。例えば、抵抗素子を可変抵抗とするなどし
て、可変抵抗の抵抗値を調整することにより、光導電素
子の個々の抵抗のばらつきを補償し、所定の抵抗比を得
るようにしている。

すなわち、この方法では、第12図に等価回路図を示す
ように、V_inを光導電素子１と可変抵抗２の直列接続体
に印加し、可変抵抗側を接地すると共に、可変抵抗の両
端の電圧変化を電圧計３によって測定することによっ
て、光導電素子の抵抗値変化を算出し、受光量を求める
ようにしている。

従来、例えば、プラスチックコート型のCdSセルで
は、第13図に示すようにリード導出用の穴h1h2を配設し
てなるアルミナ等のセラミック基板４表面に光導電体層
５としてのCdS層を塗布焼結し、さらにこの光導電体層
５の上層に相対向して１対の電極6a,6bを配設し、この
２つの電極6a,6bからリード用の穴h1h2を介してリード7
a,7bが導出せしめられて構成されている。

そして、第14図に示すように、配線基板８上にこのCd
Sセル１および可変抵抗２を実装して、用いるという方
法がとられている。この可変抵抗２はねじＤを回すこと
によって抵抗値を変化させることができるものである。

（発明が解決しようとする課題） このような方法では、光センサ回路全体の内、抵抗と
配線基板の占有する面積が大きく、これが小形化を阻む
大きな問題となっていた。

また、実装に際しては、抵抗と光導電素子との両方を
実装しなければならず、作業性が悪いという問題もあっ
た。

本発明は、前記実情に鑑みてなされたもので、高精度
の光検出が可能で、小型化の可能な光導電素子を提供す
ることを目的とする。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段） そこで本発明では、絶縁性基板表面に形成された光導
電層と、前記光導電層上に配設された１対の表面電極
と、前記基板の裏面から導出せしめられたリードを具備
してなる光導電素子において、前記基板上に、厚膜抵抗
体からなり、前記光導電素子と直列となるように配線接
続せしめられた抵抗素子を具備してなることを特徴とす
る。

また本発明の方法では、絶縁性基板表面に形成された
光導電層と、この光導電層上に形成した１対の表面電極
と、前記表面電極の一端に接続する厚膜抵抗体層とを形
成すると共に、裏面からリードを導出する光導電素子形
成工程と、前記素子の抵抗値を測定する測定工程と、前
記リードの両端の抵抗値が所望の値となるように前記厚
膜抵抗層を切削することにより抵抗値を微調整する微調
整工程とを含むようにしたことを特徴とする。

［作用］ すなわち、本発明の第１では、光導電素子と抵抗とを
モノリシック回路として構成したことを特徴とするもの
である。

かかる構成によれば、 光導電素子の基板上に厚膜抵抗体層からなる補償用の
抵抗素子が配設されているため、高精度に抵抗値を制御
することができ、低コストで高精度の光量検出が可能と
なる。

光導電素子と抵抗とがモノリシックに形成されている
ため、回路基板への実装が極めて容易である上、小型化
をはかることが可能となる。

製造後の抵抗値のばらつきを補償するためのトリミン
グが、切削のみで極めて容易に実行可能であり、微調整
が可能となるため、高精度の読取りが可能となる。

また、この抵抗素子を厚膜抵抗とすることにより、基
板上に直接形成することができるうえ、光導電素子自体
の製造工程と平行して行うことができ、大幅な工程の簡
略化をはかることが可能となる。

また、本発明の方法によれば、モノリシック回路とし
て、光導電素子とこの光導電素子と直列となるように抵
抗素子を形成しているため、実装が極めて容易であり、
抵抗を測定し調整が必要な時は、厚膜抵抗体を切削する
のみで、容易に調整可能である。さらにこの抵抗値が所
望の値となるように抵抗値を微調整するようにしている
ため、常に、光導電素子と抵抗素子との抵抗比がより高
精度に調整され、容易に高精度のセンサを得ることが可
能となる。

（実施例） 以下、本発明の実施例について図面を参照しつつ詳細
に説明する。

参考例１ この光導電素子は、第１図（ａ）乃至第１図（ｃ）に
示すように、第13図に示した従来例の素子と基本的には
同様に構成されているが、第１および第２のリード導出
用の穴h1h2に加え、第３のリード導出用の穴h3を配設
し、この第３のリード導出用の穴h3に第３のリード7cを
固着し、さらに基板４の裏面にチップ抵抗10を固着し
て、このチップ抵抗10の両端の電極11a,11bをそれぞれ
この第３のリード7cおよび第２のリード7bに導電性ペー
ストを介して接続し、光導電素子とチップ抵抗とが直列
接続せしめられたことを特徴とするものである。ここで
第１図（ａ）は斜視図、第１図（ｂ）は裏面図、第１図
（ｃ）は等価回路図である。

他の部分については、第13図に示した従来例の素子と
同様である。

すなわち、アルミナ等のセラミック基板４表面に光導
電体層５としてのCdS層を塗布焼結し、さらにこの光導
電体層５の上層に相対向して１対の電極6a,6bを配設
し、この２つの電極6a,6bからリード用の穴h1h2を介し
てリード7a,7bが導出せしめられて構成されている。

なお、チップ抵抗とリードとの接続には、導電性ペー
ストに代えて半田を用いるようにしてもよい。

また、第３のリード用の穴h3の周りは、レーザトリミ
ング等によって、光導電体層５を除去し、基板表面との
電気的接続を遮断している。

さらに、このチップ抵抗10は、第２図に拡大図を示す
ように、セラミック基板12表面にスクリーン印刷法によ
って形成された厚膜抵抗層13をコの字状の第１および第
２の電極11a,11bで挟み込むことによって形成されてい
る。

そしてこのチップ抵抗10の抵抗値は、第３図（ａ）乃
至第３図（ｅ）に例を示すように、レーザ光を照射して
蒸発させるレーザトリミング法等により、部分的に除去
することによって、極めて容易に調整可能なようになっ
ている。Ｋは除去部分を示す。

次に、この光導電素子の製造方法について説明する。

まず、第４図（ａ）に示すように、３つの穴h1h2h3の
形成されたアルミナセラミック基板４表面全体にCdS層
を塗布し、600℃で１時間焼結し光導電体層５を形成し
たのち、さらにこの光導電体層５の上層にメタルマスク
を載置した状態で真空蒸着法により半田薄膜パターンか
らなる１対の電極6a,6bを形成する。

ついで、第４図（ｂ）に示すように、この２つの電極
6a,6bからリード用の穴h1h2にリード7a,7bを挿通し、銀
ペーストを用いて電極6a,6bと7a,7bとの電気的接続を行
う。

さらに、リード用の穴h3の周辺の光導電体層５はトリ
ミングにより除去しておくようにすると共に、リード用
の穴h3には、リード7cを挿通し、絶縁ペーストを用いて
固着する。

そして、リード7a,7bの両端の抵抗値を測定し、その
値に応じた、補償抵抗としてのチップ抵抗を選択し、基
板裏面に絶縁性ペーストを用いて固着し、さらに両端の
電極11a,11bをそれぞれこの第３のリード7cおよび第１
のリード7aに導電性ペーストを介して接続し、光導電素
子とチップ抵抗とを直列接続せしめる。

このようにして第１図（ａ）乃至第１図（ｃ）に示し
た光導電素子が完成する。

また、完成後、第３のリード7cと第２のリード7b間の
抵抗値をモニタリングしながら、チップ抵抗のトリミン
グを行い、抵抗値の微調整を行うようにすれば、より高
精度の調整が可能となる。

この光導電素子によれば、抵抗が一体的に形成されて
いるため、回路への組み込みが容易であり、小型化が可
能である上、抵抗値の微調整が極めて容易に可能である
ため高精度の光量検出が可能となる。

参考例２ なお、前記参考例のように第３のリードは貫通穴に挿
通するのではなく、第５図に本発明の第２の参考例とし
て示すように基板表面には到達しないような穴h0を用い
るようにすれば、前記参考例の場合のようにリード用の
穴h3の周辺の光導電体層５を除去しておく必要はない。

参考例３ また、本発明の第３の参考例として第６図（ａ）およ
び第６図（ｂ）に示すようにチップ抵抗の両端の電極11
a,11bの内の一方11aに抵抗リード17を固着したものをチ
ップ抵抗として用い、これを光導電素子の基板４の裏面
の第２のリード7bに電極11bが近接するように、固着し
ても良い。

この実施例では、前記第１の参考例による効果に加え
て、何等設計変更を加えることなく光導電素子自体は従
来と同様に形成したのち、所望の抵抗値を持つチップ抵
抗を付加するようにすれば良いため、製造が極めて容易
である。

参考例４ さらにまた前記第３の参考例では抵抗リードは抵抗面
に対して垂直に取り付けるようにしたが、第４の参考例
として第７図（ａ）および第７図（ｂ）に示すようにチ
ップ抵抗の両端の電極11a,11bの内の一方11aに抵抗リー
ド17を抵抗面に平行となるように固着したものをチップ
抵抗として用い、これを光導電素子の基板４の側面に固
着し、基板表面の第２の電極6bにチップ抵抗の電極11b
が近接するように、固着しても良い。

この参考例では、第２の電極6bとチップ抵抗の電極11
bとの接続は銀ペースト等の導電性ペーストや半田等に
よって行うようにすればよい。

この例においても、前記第３の参考例と同様、何等設
計変更を加えることなく光導電素子自体は従来と同様に
形成したのち、所望の抵抗値を持つチップ抵抗を付加す
るようにすれば良いため、製造が極めて容易である。

参考例５ 次に本発明の第５の参考例について説明する。

この例では第８図（ａ）および第８図（ｂ）に示すよ
うに光導電素子の基板の裏面に抵抗リード挿入用の溝V1
を配設しておき、チップ抵抗の裏面と側面に沿うように
固着したＬ字状のリード21を、この溝内に絶縁性接着剤
を用いて固着すると共に、ハンダや導電性ペーストを用
いて所定の電気的接続を行うようにしている。

このような構成とすることにより、抵抗とリード線と
の接着および光導電素子本体と抵抗との固着を容易に安
定して行うことができまた、抵抗の固着位置の位置決め
も極めて容易となる。

参考例６ 次に本発明の第６の参考例について説明する。

この例では第９図（ａ）および第９図（ｂ）に示すよ
うに光導電素子の基板４側面に抵抗リード挿入用の溝V2
を配設しておき、チップ抵抗の裏面に沿うように固着し
たＬ字状のリード31を、この溝内に絶縁性接着剤を用い
て固着すると共に、ハンダや導電性ペーストを用いて所
定の電気的接続を行うようにしている。

このような構成とすることにより、参考例５と同様抵
抗とリード線との接着および光導電素子本体と抵抗との
固着を容易に安定して行うことができまた、抵抗の固着
位置の位置決めも極めて容易となる。

参考例７ 次に本発明の第７の参考例について説明する。

これは実施例５の変形例であり、この例では第10図に
示すように光導電素子の基板の裏面にチップ抵抗設置用
の凹部Ｔを配設しておき、参考例５と同様裏面と側面に
沿うようにＬ字状のリード21を固着したチップ抵抗を、
この凹部Ｔ内に絶縁性接着剤を用いて固着するようにし
ている。

そして、この凹部Ｔはチップ抵抗およびリードの形状
に符合するような溝となっており、この溝内にチップ抵
抗およびリードをはめ込むようにすればよく位置決めも
容易である。

このような構成とすることにより、抵抗とリード線と
の接着および光導電素子本体と抵抗との固着をさらに容
易に安定して行うことができまた、外観が極めて良好と
なる上、抵抗の固着位置の位置決めも極めて容易とな
る。

また、このようなチップ抵抗およびリードをはめ込む
溝を形成する構造については、この例に限定されること
なく、側面に溝を形成するなど、参考例１乃至参考例４
の構造のすべてに適用可能である。

実施例８ なお、上記参考例では、基板上に接着する抵抗として
チップ抵抗を用いた例について説明したが、第11図に示
すように、厚膜抵抗層41と電極パターン42a,42bとから
なる厚膜抵抗40を基板の裏面に形成しておくようにして
も良い。この例では、チップ抵抗を厚膜抵抗に代えた他
は実施例２とまったく同様に形成する。

この場合光導電素子の第２のリード挿通穴h2を囲むよ
うに厚膜抵抗の電極42bを配設しておき、第２のリード
の周りに銀ペーストを塗布するようにすれば表面の第２
の電極6bとの接続が容易に可能となる。

そして抵抗値をモニタリングしながらトリミングする
ようにすれば、極めて容易に小型で高精度の光センサを
形成することが可能となる。

なお、前記実施例については、CdSを光導電層として
用いた光導電素子について説明したが、これに限定され
ることなく、PbS、PbSe、CdSe等の光導電層を用いたも
のについても適用可能であることはいうまでもない。

また、電極の構造および形状についても適宜変更可能
である。

また、抵抗のトリミング方法については、レーザトリ
ミング法の他、加圧空気に砂を混合したものを小さい穴
から厚膜抵抗に向かって噴射させ、厚膜抵抗をふきとば
すようにしたサンドブラスト法、加圧空気に鉄粉を混合
したものを小さい穴から厚膜抵抗に向かって噴射させ、
厚膜抵抗をふきとばすようにしたショートピーニング
法、金属のブラシのついた円板を回転させて厚膜抵抗層
を削りとっていくようにしたワイヤブラシ法、加圧水を
小さい穴から厚膜抵抗に向かって噴射させ、厚膜抵抗を
ふきとばすようにしたウォータージェット法などの他の
いろいろな方法を適用することも可能である。

加えて、抵抗素子としては前記実施例で用いたチップ
抵抗、厚膜抵抗などの他可変抵抗を用いるようにしても
良い。

〔発明の効果〕

以上説明してきたように、本発明によれば、光導電素
子の基板上に抵抗素子を一体的に装着するようにしてい
るため、回路基板への実装が極めて簡単となる上、小型
で高精度の光量検出を行うことが可能となる。

また、本発明の方法では、光導電素子の抵抗値を測定
し、この値に応じた抵抗素子を基板上に一体的に装着し
た後、この抵抗値が所望の値となるように抵抗値を微調
整するようにしているため、容易に高精度のセンサを得
ることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）乃至第１図（ｃ）は本発明の第１の参考例
の光導電素子を示す図、第２図は同光導電素子で用いら
れているチップ抵抗を示す図、第３図（ａ）乃至第３図
（ｅ）は同チップ抵抗のトリミング例を示す図、第４図
（ａ）および第４図（ｂ）は本発明の第１の参考例の光
導電素子の製造工程の一部を示す図、第５図は本発明の
第２の参考例の光導電素子を示す図、第６図（ａ）およ
び第６図（ｂ）は本発明の第３の参考例の光導電素子を
示す図、第７図（ａ）および第７図（ｂ）は本発明の第
４の参考例の光導電素子を示す図、第８図（ａ）および
第８図（ｂ）は本発明の第５の参考例の光導電素子を示
す図、９図（ａ）および第９図（ｂ）は本発明の第６の
参考例の光導電素子を示す図、第10図は本発明の第７の
参考例の光導電素子を示す図、第11図は本発明の第８の
実施例の光導電素子を示す図、第12図は従来例の光導電
素子の等価回路を示す図、第13図は従来例の光導電素子
を示す図、第14図は従来例の光導電素子の回路基板への
実装例を示す図である。 １……光導電素子、２……可変抵抗、３……電圧計、４
……セラミック基板、h1,h2,h3……リード導出用の穴、
５……光導電体層、6a,6b……電極、7a,7b……リード、
17、21、31……抵抗リード、40……厚膜抵抗、41……厚
膜抵抗層、42a,42b……電極パターン。

フロントページの続き (72)発明者 佐野 精二郎 東京都港区赤坂２―３―６ 株式会社小 松製作所本社内 (56)参考文献 特開 昭58−154277（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−246865（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−51578（ＪＰ，Ａ) 実開 昭63−27064（ＪＰ，Ｕ) 特公 昭52−6600（ＪＰ，Ｂ２)

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】絶縁性基板表面に形成された光導電層と、 前記光導電層上に配設された１対の表面電極と、 前記基板の裏面から導出せしめられたリードを具備して
   なる光導電素子において、 前記基板上に、厚膜抵抗体からなり、前記光導電素子と
   直列となるように配線接続せしめられた抵抗素子を具備
   してなることを特徴とする光導電素子。
2. 【請求項２】絶縁性基板表面に形成された光導電層と、
   この光導電層上に形成した１対の表面電極と、前記表面
   電極の一端に接続する厚膜抵抗体層とを形成すると共
   に、裏面からリードを導出する光導電素子形成工程と、 前記素子の抵抗値を測定する測定工程と、 前記リードの両端の抵抗値が所望の値となるように前記
   厚膜抵抗層を切削することにより、抵抗値を微調整する
   微調整工程とを含むようにしたことを特徴とする光導電
   素子の製造方法