JP5066791B2 - 受光装置及び受光装置の検査方法 - Google Patents

Description

本発明は受光装置に係り、特に、入力光に応じた信号を出力する受光装置及び受光装置の検査方法に関する。

被測定物の直線運動や回転運動等の動きを検出してコンピュータ等のデジタル機器に入力するための装置として、被測定物の動きに応じたパルスを発生するエンコード装置が従来から利用されている。

エンコーダ装置は、開孔が並んだ方向の移動をする部材と、開孔を通過した光を検出する受光素子と、受光素子の各受光部の検出出力から出力パルスを発生する信号処理部を持つ構成とされている（特許文献１参照）。

図６は従来の受光装置の一例のブロック構成図を示す。

従来の受光装置１は、基準電圧回路１１、フォトダイオードＰＤA、ＰＤA´、入力回路１２、１３、カレントミラー回路１４、１５、コンパレータ１６、抵抗ＲA、ＲA´から構成されている。

基準電圧回路１１は、端子Ｔ11に接続されており、端子Ｔ11に印加される電源電圧Ｖccから基準電圧Ｖrefを生成する。基準電圧回路１１で生成された基準電圧Ｖrefは、フォトダイオードＰＤA及びフォトダイオードＰＤA´のカソードに印加される。

フォトダイオードＰＤAとフォトダイオードＰＤA´とは、隣接して配置されており、受光装置１をモータなどに実装した時には、遮光板により一方に光が入射しているときには、他方は遮光された状態となるように配置されており、遮光板の移動に伴って、フォトダイオードＰＤAとフォトダイオードＰＤA´とに入射する光量が変化してフォトダイオードＰＤAに流れる電流量とフォトダイオードＰＤA´に流れる電流量とに差が生じる。

フォトダイオードＰＤAは、アノードが入力回路１２に接続されている。また、フォトダイオードＰＤA´は、アノードが入力回路１３に接続されている。

入力回路１２は、ｎｐｎトランジスタＱAから構成されている。トランジスタＱAは、ベースにフォトダイオードＰＤAのアノードが接続され、コレクタにカレントミラー回路１４が接続され、エミッタに端子Ｔ12が接続されている。端子Ｔ12は、接地される。

トランジスタＱAは、フォトダイオードＰＤAの入射光量に応じた電流をカレントミラー回路１４から引き込んでいる。

カレントミラー回路１４は、ｐｎｐトランジスタＱ１、Ｑ２から構成されており、トランジスタＱAから引き込まれる電流に応じた電流をトランジスタＱ２のコレクタから出力する。カレントミラー回路１４の出力電流は、抵抗ＲAに供給される。抵抗ＲAは、カレントミラー回路１４の出力電流に応じた電圧を、カレントミラー回路１４を構成するトランジスタＱ２のコレクタと抵抗ＲAとの接続点に発生する。カレントミラー回路１４を構成するトランジスタＱ２のコレクタと抵抗ＲAとの接続点はコンパレータ１６の反転入力端子に接続されている。

入力回路１３は、ｎｐｎトランジスタＱA´から構成されている。トランジスタＱA´は、ベースにフォトダイオードＰＤA´のアノードが接続され、コレクタにカレントミラー回路１５が接続され、エミッタに接地された端子Ｔ12が接続されている。

トランジスタＱA´は、フォトダイオードＰＤA´の入射光量に応じた電流をカレントミラー回路１４から引き込んでいる。

カレントミラー回路１５は、ｐｎｐトランジスタＱ４、Ｑ５から構成されており、トランジスタＱA´から引き込まれる電流に応じた電流をトランジスタＱ５のコレクタから出力する。カレントミラー回路１５の出力電流は、抵抗ＲA´に供給される。抵抗ＲA´は、カレントミラー回路１５の出力電流に応じた電圧ＶA´を、カレントミラー回路１５を構成するトランジスタＱ５のコレクタと抵抗ＲA´との接続点に発生する。

カレントミラー回路１５を構成するトランジスタＱ５のコレクタと抵抗ＲA´との接続点はコンパレータ１６の非反転入力端子に接続されている。コンパレータ１６は、電圧ＶAと電圧ＶA´との差電圧を出力電圧Ｖoutとして端子Ｔ13より出力する。

図７は従来の一例の動作説明図を示す。

従来の受光装置１では、フォトダイオードＰＤAへの入射光ＰAとフォトダイオードＰＤA´への入射光ＰA´とが同一の場合には、コンパレータ１６の反転入力端子に印加される電圧ＶAとコンパレータ１６の非反転入力端子に印加される電圧ＶA´とが略等しくなるので、出力端子Ｔ13から出力される出力電圧Ｖoutは不定となる。

また、フォトダイオードＰＤAへの入射光ＰAがフォトダイオードＰＤA´への入射光ＰA´より十分に大きければ、コンパレータ１６の反転入力端子の電圧ＶAがコンパレータ１６の非反転入力端子の電圧ＶA´より大きくなるので、コンパレータ１６の出力はローレベルとなり、よって、出力端子Ｔ13から出力される出力電圧Ｖoutはローレベルとなる。

さらに、フォトダイオードＰＤA´への入射光ＰA´がフォトダイオードＰＤAへの入射光ＰAより十分に大きければ、コンパレータ１６の非反転入力端子の電圧ＶA´がコンパレータ１６の反転入力端子の電圧ＶAより大きくなるので、コンパレータ１６の出力はハイレベルとなり、よって、出力端子Ｔ13から出力される出力電圧Ｖoutはハイレベルとなる。
特開平６−１８２９０号公報

しかるに、従来の受光装置を検査する場合、フォトダイオードＰＤAへの入射光ＰAとフォトダイオードＰＤA´への入射光ＰA´とを調整する必要がある。このとき、フォトダイオードＰＤAとフォトダイオードＰＤA´とはそのピッチが数十μｍ、例えば、５０μｍと非常に近接して配置されているため、フォトダイオードＰＤAへの入射光ＰAとフォトダイオードＰＤA´への入射光ＰA´とを異ならせることは非常に困難であった。このため、例えば、パッケージング後、実際の使用状況と同様な状態で検査が行なわれ、ウェハ検査は行なわれていないのが実情であった。

本発明は上記の点に鑑みてなされたもので、簡単な構成で内部回路の検査を行なうことができる受光装置及び受光装置の検査方法を提供することを目的とする。

本発明は、入力光に応じた信号を出力する受光装置であって、入力光に応じた検出信号を出力する複数の受光素子（ＰＤA、ＰＤA´）と、複数の受光素子（ＰＤA、ＰＤA´）から出力された検出信号（ＶA、ＶA´）を比較し、比較結果に基づいて出力信号を出力する出力回路（１６）と、テスト信号のレベルに応じて出力回路（１６）に供給される複数の検出信号（ＶA、ＶA´）のいずれかを制御するテスト回路（１１１）とを有することを特徴とする。

テスト回路（１１１）は、テスト信号（Ｖtest1、Ｖtest2、Ｖtest3）に応じた第１の電圧Ｖ11を生成する第１の電圧生成回路（Ｒ11、Ｒ12）と、テスト信号（Ｖtest1、Ｖtest2、Ｖtest3）から基準電圧（Ｖ12）を生成する第２の電圧生成回路（Ｒ13、Ｄ11、Ｑ11）と、第１の電圧（Ｖ11）と基準電圧（Ｖ12）とを比較する比較回路（１２１）と、比較回路（１２１）の比較結果に応じて出力回路（１６）に供給される検出信号を制御する制御回路（Ｑ14、Ｑ13）とを有することを特徴とする。

テスト回路（１１１）は、テスト信号に応じて比較回路（１２１）への電源の供給を制御する電源制御回路（Ｑ12）を有することを特徴とする。

テスト回路（１１１）は、テスト信号（Ｖtest1、Ｖtest2、Ｖtest3）のレベルに応じて出力回路（１６）に供給される複数の検出信号（ＶA、ＶA´）のいずれか一つの検出信号を接地レベルとすることを特徴とする。

なお、上記参照符号はあくまでも参考であり、これによって特許請求の範囲が限定されるものではない。

本発明によれば、テスト信号のレベルに応じて出力回路に供給される複数の検出信号のいずれかを制御することによりテストを行なうことにより、入力光を調整することなく、テストを行なうことができ、また、一つのテスト端子で対応が可能となり、端子数を減少させることができ、省スペース化することができる等の特長を有する。

〔構成〕
図１は本発明の一実施例の回路構成図を示す。同図中、図６と同一構成部分には同一符号を付し、その説明は省略する。

本実施例の受光装置１００は、基準電圧回路１１、入力回路１２、１３、カレントミラー回路１４、１５、コンパレータ１６、フォトダイオードＰＤA、ＰＤA´、抵抗ＲA、ＲA´に加えて、テスト回路１１１を設けた構成とされている。

図２はテスト回路１１１の回路構成図を示す。

テスト回路１１１は、抵抗Ｒ11〜Ｒ13、ダイオードＤ11、ＮＰＮトランジスタＱ11〜Ｑ14、コンパレータ１２１から構成されている。抵抗Ｒ11、Ｒ12は、テスト端子Ｔ14と接地端子Ｔ12との間に直列に接続されている。抵抗Ｒ11と抵抗Ｒ12との接続点はコンパレータ１２１の非反転入力端子に接続されている。

また、抵抗Ｒ13は、一端がテスト端子Ｔ14に接続され、他端がダイオードＤ11のアノードに接続されている。ダイオードＤ11のカソードは、トランジスタＱ11のコレクタ及びトランジスタＱ11、Ｑ12のベースに接続されている。トランジスタＱ11のエミッタは、接地端子Ｔ12に接続されている。また、トランジスタＱ12は、コレクタ−エミッタがコンパレータ１２１と接地端子Ｔ12との間に接続されている。

トランジスタＱ11、Ｑ12は、カレントミラー回路を構成しており、トランジスタＱ11に流れる電流と同等の電流がトランジスタＱ12に流れる。トランジスタＱ12のコレクタ、エミッタは、コンパレータ１２１と接地端子Ｔ12との間に接続されており、コンパレータ１２１の電源の供給を制御しており、コンパレータ１２１の動作をオン／オフする。

コンパレータ１２１は、抵抗Ｒ11と抵抗Ｒ12との接続点の電圧Ｖ11と抵抗Ｒ13とダイオードＤ11との接続点の電圧Ｖ12とを比較する。コンパレータ１２１は、電圧Ｖ11が電圧Ｖ12より大きければ、非反転出力端子をハイレベルとし、反転出力端子をローレベルとする。また、コンパレータ１２１は、電圧Ｖ11が電圧Ｖ12より小さければ、非反転出力端子をローレベルとし、反転出力端子をハイレベルとする。

コンパレータ１２１の非反転出力端子は、トランジスタＱ13のベースに接続されている。また、コンパレータ１２１の反転出力端子は、トランジスタＱ14のベースに接続されている。

トランジスタＱ13は、コレクタがコンパレータ１６の非反転入力端子に接続され、エミッタが接地端子Ｔ12に接続されている。また、トランジスタＱ14は、コレクタがコンパレータ１６の反転入力端子に接続され、エミッタが接地端子Ｔ12に接続されている。

テスト端子Ｔ14には、テスト時に第１〜第３のテスト電圧Ｖtest1、Ｖtest2、Ｖtest3のいずれかが印加される。第１のテスト電圧Ｖtest1は、第１の閾値電圧をＶ１とすると、
０＜＝Ｖtest1＜Ｖ１
に設定されている。

第２のテスト電圧Ｖtest2は、第２の閾値電圧をＶ２（＞Ｖ１）とすると、
Ｖ１＜＝Ｖtest2＜Ｖ２
に設定されている。

第３のテスト電圧Ｖtest3は、第３の閾値電圧をＶ３（＞Ｖ２）とすると、
Ｖ２＜＝Ｖtest3＜Ｖ３
に設定されている。

テスト回路１１１は、テスト端子Ｔ14に第１のテスト電圧Ｖtest1が供給された状態では、ダイオードＤ11がオフし、カレントミラー回路を構成するトランジスタＱ11、Ｑ12がオフし、電源が供給されない状態となる。これによって、コンパレータ１２１の動作が停止状態となり、コンパレータ１２１の非反転出力及び反転出力はともにローレベルとなる。

このため、トランジスタＱ13、Ｑ14は共にオフする。トランジスタＱ13、Ｑ14がともにオフすることにより、コンパレータ１６の非反転入力端子、反転入力端子には、電圧ＶA´、ＶAがそのまま供給される。

また、テスト端子Ｔ14に第２のテスト電圧Ｖtest2が供給された状態では、ダイオードＤ11がオンし、カレントミラー回路を構成するトランジスタＱ11、Ｑ12がオンし、電源が供給された状態となる。これによって、コンパレータ１２１が動作状態となる。また、このとき、例えば、抵抗Ｒ11、Ｒ13の設定により電圧Ｖ11が電圧Ｖ12より小さいとすると、コンパレータ１２１の非反転出力はローレベル、反転出力はハイレベルとなる。

コンパレータ１２１の非反転出力がローレベル、反転出力がハイレベルとなることにより、トランジスタＱ13はオフ、トランジスタＱ14はオンする。

トランジスタＱ13がオフすることによりコンパレータ１６の非反転入力端子には電圧ＶA´が供給され、トランジスタＱ14がオンすることによりコンパレータ１６の反転入力端子はローレベル、略接地レベルとされる。

さらに、テスト端子Ｔ14に第３のテスト電圧Ｖtest3が供給された状態では、コンパレータ１２１は動作状態であり、電圧Ｖ11が電圧Ｖ12より大きくなる。これによって、コンパレータ１２１の非反転出力はハイレベル、反転出力はローレベルとなる。

コンパレータ１２１の非反転出力がハイレベル、反転出力がローレベルとなることにより、トランジスタＱ13はオン、トランジスタＱ14はオフする。

トランジスタＱ13がオンすることによりコンパレータ１６の非反転入力端子はローレベル、略接地レベルとなり、トランジスタＱ14がオフすることによりコンパレータ１６の反転入力端子に電圧ＶAがそのまま印加されることになる。

このように、一つのテスト端子Ｔ14に印加するテスト電圧Ｖtest1、Ｖtest2、Ｖtest3を切り替えることにより、コンパレータ１６の非反転入力端子及び反転入力端子の状態を電圧ＶA、ＶA´を制御することなく変えることができる。これによって、フォトダイオードＰＤA、ＰＤA´への入射光ＰA、ＰA´を均一にしたままでテストを行なうことができる。

〔動作〕
図３は本発明の一実施例の動作説明図を示す。

本実施例の受光装置１００の動作を説明する。

まず、フォトダイオードＰＤAへの入射光ＰA、及び、フォトダイオードＰＤA´への入射光ＰA´を均一な状態として、テスト端子Ｔ14に第１テスト電圧Ｖtest1を印加する。

この場合、テスト回路１１１のトランジスタＱ13、Ｑ14は共にオフであるので、コンパレータ１６の反転入力端子には電圧ＶAがコンパレータ１６の非反転入力端子には電圧ＶA´がそのまま供給される。このとき、入射光ＰA、ＰA´は均一であるので、電圧ＶA、ＶA´は略等しくなる。よって、回路が正常な状態であれば、コンパレータ１６の出力は不定状態となり、したがって、出力端子Ｔ13の出力電圧Ｖoutは不定となる。

また、テスト端子Ｔ14に第２のテスト電圧Ｖtest2を印加すると、テスト回路１１１のトランジスタＱ13はオフ、トランジスタＱ14はオンするので、コンパレータ１６の反転入力端子はローレベルとなり、コンパレータ１６の非反転入力端子には電圧ＶA´がそのまま供給される。これによって、回路が正常な状態であれば、コンパレータ１６の出力はハイレベルとなり、したがって、出力端子Ｔ13の出力電圧Ｖoutはハイレベルとなる。

さらに、テスト端子Ｔ14に第３のテスト電圧Ｖtest2を印加すると、テスト回路１１１のトランジスタＱ13はオン、トランジスタＱ14はオフするので、コンパレータ１６の反転入力端子には電圧ＶAがそのまま供給され、コンパレータ１６の非反転入力端子はローレベルとなる。これによって、回路が正常な状態であれば、コンパレータ１６の出力はローレベルとなり、したがって、出力端子Ｔ13の出力電圧Ｖoutはローレベルとなる。

〔検査方法〕
次に受光装置１００の検査方法について説明する。

図４は検査システムのブロック構成図を示す。

検査システム２００は、検査装置２１１、ドライブ回路２１２、プローブ２１３−１〜２１３−４、照明装置２１４から構成されており、受光装置１００をウェハ３００上に搭載された状態で検査する。ウェハ３００上には、多数の受光装置１００が搭載されている。

検査装置２１１は、予め設定されたプログラムによりドライブ回路２１２及び照明装置２１４を制御し、受光装置１００の検査を行なう。ドライブ回路２１２は、検査装置２１１からの制御信号によりプローブ２１３−１、２１３−２、２１３−４に電圧を印加するとともに、プローブ２１３−３の電圧を検出し、検査装置２１１に供給する。プローブ２１３−１は、受光装置１００の端子Ｔ11に接触する。プローブ２１３−２は、受光装置１００の端子Ｔ12に接触する。プローブ２１３−３は、受光装置１００の端子Ｔ13に接触する。プローブ２１３−４は、受光装置１００の端子Ｔ14に接触する。

次に、検査時の動作を説明する。

図５は検査装置２１１の検査時のフローチャートを示す。

検査装置２１１は、まず、ステップＳ１−１で照明装置２１４を駆動し、ウェハ３００全体に均一に光を照射する。

検査装置２１１は、ステップＳ１−２で端子Ｔ11に電源電圧Ｖccを印加し、端子Ｔ12を接地し、ステップＳ１−３でテスト端子Ｔ14に第２のテスト電圧Ｖtest2を印加する。これによって、コンパレータ１６の反転入力端子をローレベルとし、コンパレータ１６の非反転入力端子に電圧ＶA´を印加できる。このため、受光装置１００が正常な状態であれば、コンパレータ１６の出力はハイレベルとなり、出力端子Ｔ13の出力電圧Ｖoutはハイレベルとなる。

検査装置２１１は、ステップＳ１−４で出力端子Ｔ13の出力電圧Ｖoutを監視し、ステップＳ１−５で出力端子Ｔ13の出力電圧Ｖoutがハイレベルであれば、次に、ステップＳ１−６でテスト端子Ｔ14に第３のテスト電圧Ｖtest3を印加する。これによって、コンパレータ１６の非反転入力端子をローレベルとし、コンパレータ１６の反転入力端子に電圧ＶAを印加できる。このため、受光装置１００が正常な状態であれば、コンパレータ１６の出力はローレベルとなり、出力端子Ｔ13の出力電圧Ｖoutはローレベルとなる。

検査装置２１１は、ステップＳ１−７で出力端子Ｔ13の出力電圧Ｖoutを監視し、ステップＳ１−８で出力端子Ｔ13の出力電圧Ｖoutがローレベルであれば、ステップＳ１−９で受光装置１００は正常な状態であると判断して処理を終了する。また、検査装置２１１は、ステップＳ１−５で出力端子Ｔ13の出力電圧Ｖoutがローレベル又はステップＳ１−８で出力端子Ｔ13の出力電圧Ｖoutがハイレベルであると判定されると、受光装置１００にエラーがあると判断して、ステップＳ１−１０でエラー通知を行なう。

なお、検査後、検査装置２１１により正常であると判定された受光装置１００はウェハ３００から切断され、リードフレームに搭載される。リードフレームに搭載された後、端子Ｔ11〜Ｔ14がリードにワイヤボンディングなどによって配線される。このとき、テスト端子Ｔ14、Ｔ12は、接地レベルとされるリードに配線される。これによって、製品時には、テスト端子Ｔ14は、接地レベルとされ、トランジスタＱ13、Ｑ14を常時オフ状態とし、テスト回路１１１は非動作状態とされる。

〔効果〕
本実施例によれば、フォトダイオードＰＤA、ＰＤA´に均一な光を照射した状態で、テスト端子Ｔ14に印加する電圧を第２のテスト電圧Ｖtest2と第３のテスト電圧Ｖtest3とで切り替え、出力端子Ｔ13から出力される出力電圧Ｖoutを検出することにより、受光装置１００の内部回路の検査を行うことができる。よって、微妙な光量の制御が不要となり簡単に検査を行なうことができる。また、本実施例によれば、ウェハ検査を簡単に実現できる。

〔その他〕
なお、本実施例では、２つのフォトダイオードＰＤA、ＰＤA´が搭載された受光装置１００を例に説明を行なったが、１つ或いは３つ以上のフォトダイオードが搭載された受光装置についても同様に内部回路の検査を行なうことができることは言うまでもない。また、本実施例では、受光素子としてフォトダイオードを例に説明を行なったが、受光素子はフォトダイオードに限定されるものではなく、フォトトランジスタなどの他の受光素子でも同様な検査を行なうことができる。

本発明の一実施例のブロック構成図である。 テスト回路１１１の回路構成図である。 本発明の一実施例の動作説明図である。 検査システムのブロック構成図である。 検査装置２１１の検査時のフローチャートである。 従来の一例のブロック構成図である。 従来の一例の動作説明図である。

符号の説明

１００ 受光装置
ＰＤA、ＰＤA´ フォトダイオード
１１ 基準電圧回路、１２、１３ 入力回路、１４、１５ カレントミラー回路
１６ コンパレータ
ＲA、ＲA´ 抵抗
Ｔ14 テスト端子

Claims (5)

1. 入力光に応じた信号を出力する受光装置であって、
   前記入力光に応じた検出信号を出力する複数の受光素子と、
   前記複数の受光素子から出力された複数の前記検出信号を比較し、比較結果に基づいて出力信号を出力する出力回路と、
   テスト回路と、を有し、
   前記テスト回路は、
   前記複数の受光素子に光を照射した状態で、前記テスト回路の有するテスト端子に印加されるテスト信号のレベルに応じて、前記出力回路に供給される前記複数の前記検出信号のいずれかを制御することを特徴とする受光装置。
2. 前記テスト回路は、前記テスト信号に応じた第１の電圧を生成する第１の電圧生成回路と、
   前記テスト信号から基準電圧を生成する第２の電圧生成回路と、
   前記第１の電圧と前記基準電圧とを比較する比較回路と、
   前記比較回路の比較結果に応じて前記出力回路に供給される前記複数の前記検出信号を制御する制御回路とを有することを特徴とする請求項１記載の受光装置。
3. 前記テスト回路は、前記テスト信号に応じて前記比較回路への電源の供給を制御する電源制御回路を有することを特徴とする請求項２記載の受光装置。
4. 前記テスト回路は、前記テスト信号のレベルに応じて前記出力回路に供給される前記複数の前記検出信号のいずれか一つの検出信号を接地レベルとすることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項記載の受光装置。
5. 入力光に応じた検出信号を出力する複数の受光素子と、
   前記複数の受光素子から出力された複数の前記検出信号を比較し、比較結果に基づいて出力信号を出力する出力回路と、
   テスト回路と、を有する受光装置の検査方法であって、
   前記テスト回路による、
   前記複数の受光素子に光を照射した状態で、前記テスト回路の有するテスト端子に印加されるテスト信号のレベルに応じて、前記出力回路に供給される前記複数の前記検出信号のいずれかを制御する手順を有することを特徴とする受光装置の検査方法。

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