JP7271680B2 - 光センサモジュールおよび光センサモジュールの製造方法 - Google Patents

光センサモジュールおよび光センサモジュールの製造方法 Download PDF

Info

Publication number
JP7271680B2
JP7271680B2 JP2021541829A JP2021541829A JP7271680B2 JP 7271680 B2 JP7271680 B2 JP 7271680B2 JP 2021541829 A JP2021541829 A JP 2021541829A JP 2021541829 A JP2021541829 A JP 2021541829A JP 7271680 B2 JP7271680 B2 JP 7271680B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
lens
holding member
lens holding
sensor module
optical sensor
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.)
Active
Application number
JP2021541829A
Other languages
English (en)
Other versions
JPWO2021038707A1 (ja
Inventor
裕 米田
明洋 松末
健人 森
倫宏 前川
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
Publication of JPWO2021038707A1 publication Critical patent/JPWO2021038707A1/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP7271680B2 publication Critical patent/JP7271680B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B7/00Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements
    • G02B7/02Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements for lenses
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144Devices controlled by radiation
    • H01L27/146Imager structures
    • H01L27/14683Processes or apparatus peculiar to the manufacture or treatment of these devices or parts thereof
    • H01L27/14685Process for coatings or optical elements
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B7/00Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements
    • G02B7/02Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements for lenses
    • G02B7/025Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements for lenses using glue
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144Devices controlled by radiation
    • H01L27/146Imager structures
    • H01L27/14601Structural or functional details thereof
    • H01L27/14618Containers
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144Devices controlled by radiation
    • H01L27/146Imager structures
    • H01L27/14601Structural or functional details thereof
    • H01L27/14625Optical elements or arrangements associated with the device
    • H01L27/14627Microlenses
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/02Details
    • H01L31/0232Optical elements or arrangements associated with the device
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2223/00Details relating to semiconductor or other solid state devices covered by the group H01L23/00
    • H01L2223/544Marks applied to semiconductor devices or parts
    • H01L2223/54426Marks applied to semiconductor devices or parts for alignment
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2223/00Details relating to semiconductor or other solid state devices covered by the group H01L23/00
    • H01L2223/544Marks applied to semiconductor devices or parts
    • H01L2223/54473Marks applied to semiconductor devices or parts for use after dicing
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/544Marks applied to semiconductor devices or parts, e.g. registration marks, alignment structures, wafer maps
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)
  • Light Receiving Elements (AREA)
  • Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)

Description

本願は、光センサモジュール、およびその製造方法に関する。
従来から、赤外線検出素子などの光検出素子(センサ)を備えた光センサモジュールにおいて、金属キャップ内に光センサを収納した光センサモジュールが知られている。
このような光センサモジュールにおいて、金属キャップの入射窓にレンズを配置したものが知られている。金属キャップの入射窓にレンズを配した光センサモジュールでは、センサの受光部にレンズで集光して結像させることで、映像あるいは温度分布を検出することができる。キャップの入射窓にレンズを配置した光センサモジュールにおいては、レンズとセンサとの位置合わせを高精度に行う必要がある。しかしながら、上述した従来の光センサモジュールでは、センサとレンズとの間に介在する部材(センサとレンズとの位置合わせに影響を及ぼす部品)が多く、レンズとセンサとの位置合わせを高精度に行うことができない。
これに対して、レンズとセンサとの位置合わせを高精度に行うことができるように、回路基板にセンサとレンズとの位置合わせに用いるアライメントマークを形成し、アライメントマークを見ながらセンサを回路基板にダイボンドした上で、アライメントマークを見ながらレンズを搭載する製造方法が開示されている(特許文献1参照)。
特開2011-69649号公報
特許文献1に記載された光センサモジュールにおいては、キャップは金属で形成され、レンズと別体となっているために、レンズの光学中心を認識カメラで容易に認識できる構成となっている。しかしながら、金属キャップはコストが高いという問題がある。光センサモジュールをコストダウンするためには、例えば、レンズを保持するためのレンズ台座を使用しない、接着剤を使用せずにレンズを予め特定の位置に固定したキャップを使用する、金属ではなく樹脂のキャップを使用する、等の方法が考えられる。
接着剤を使用せずにレンズを予めキャップ(レンズ保持部材)に固定する場合、レンズを固定するためにレンズの外周部をキャップで支える必要があるため、レンズの外縁がキャップの外側から見えず、レンズの光学中心を容易に認識できない。しかも、一度キャップを基板に接着してしまえばレンズの位置を修正することができない。そのため、アライメントマークを見ながらレンズを搭載する場合でも、レンズとセンサの位置合わせを高精度に行うためには、センサを駆動させた状態でレンズを通した画像を確認しながらレンズを搭載するアクティブアライメントを行う必要がある。
本願は、上記のような課題を解決するための技術を開示するものであり、レンズが予め固定されて一体となったレンズ保持部材を、アクティブアライメントを用いることなく、レンズとセンサの位置合わせを短時間で高精度に行うことができる光センサモジュールおよびその製造方法を提供することを目的とする。
本願に開示される光センサモジュールは、基板と、この基板に固定された、光を検出する光検出素子と、基板の電極パターン上に設けられた配線部材と、レンズが固定され、光検出素子を取り囲む位置で基板に固定され、底面の外周が矩形形状を有するレンズ保持部材と、を備えた光センサモジュールにおいて、レンズは、レンズの外周部がレンズ保持部材の材料自身により覆われることにより固定されており、レンズの外縁が、レンズ保持部材の内面側またはレンズ保持部材の外面側でレンズの外縁の全周の4分の1以上、2分の1以下露出しており、レンズ保持部材は基板に対して予め定められた向きに固定されているものである。
また、レンズの外縁の一部が、レンズ保持部材の内面側または外面側で露出しており、レンズ保持部材は基板に対して予め定められた向きに固定されているとともに、レンズの側面に対向するレンズ保持部材の内壁が、レンズの側面側に張り出す突起を3個以上有しているものである。
また、本願に開示される光センサモジュールの製造方法は、レンズの外縁が円形である光センサモジュールの製造方法であって、レンズが固定されたレンズ保持部材のレンズが固定された部分を、レンズの外縁が露出する側から撮像し、撮像した画像の、レンズの外縁の少なくとも3点を含む円から、レンズの光学中心位置を求める工程と、光検出素子の受光部の直上に、求めたレンズの光学中心位置が配置されるようにレンズ保持部材の位置を設定して、レンズ保持部材と基板とを固定する工程と、を有するものである。
本願に開示される光センサモジュールおよびその製造法方法によれば、アクティブアライメントを用いることなく、レンズとセンサの位置合わせを短時間で高精度に行うことができる光センサモジュールおよびその製造方法が得られる。
実施の形態1による光センサモジュールの構成を示す断面図である。 実施の形態1による光センサモジュールのレンズ保持部材の構成を示す下面図である。 実施の形態1による光センサモジュールの製造方法の一工程を説明するための図である。 実施の形態2による光センサモジュールの構成を示す断面図である。 実施の形態2による光センサモジュールのレンズ保持部材の構成を示す下面図である。 実施の形態2による光センサモジュールのレンズ保持部材の別の構成を示す上面図である。 実施の形態2による光センサモジュールの図6の構成のレンズ保持部材の要部拡大図である。 実施の形態3による光センサモジュールのレンズ保持部材の構成を示す下面図である。 実施の形態3による光センサモジュールのレンズ保持部材の別の構成を示す下面図である。 図8に示す光センサモジュールのレンズ保持部材において、レンズ保持部材の向きの測定を説明するための図である。 図9に示す光センサモジュールのレンズ保持部材において、レンズ保持部材の向きの測定を説明するための図である。 実施の形態4による光センサモジュールのレンズ保持部材の構成を示す下面図である。 実施の形態4による光センサモジュールのレンズ保持部材による効果を説明するための図である。 実施の形態5による光センサモジュールの製造方法を説明するための第一の図である。 実施の形態5による光センサモジュールの製造方法を説明するための第二の図である。 実施の形態5による光センサモジュールの製造方法を説明するための第三の図である。
本願の光センサモジュールの実施の形態について、図を参照しながら説明する。なお、各図において、同一または同様の構成部分については同じ符号を付している。また、以下の説明が不必要に冗長になるのを避け当業者の理解を容易にするため、既によく知られた事項の説明および実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。
また、各図間では、対応する各構成部分のサイズあるいは縮尺はそれぞれ独立している。例えば、構成の一部を変更した図と変更していない図示において、同一構成部分のサイズあるいは縮尺が異なっている場合もある。また、光センサモジュールの構成について、実際にはさらに複数の部材を備えているが、本願の説明に必要な部分のみを記載し、その他の部分については説明を省略している。また、以下の説明では、光センサモジュールとして赤外線を検出する光センサモジュールを例にして説明するが、赤外線ではなく同様の課題を持つ可視光の光センサモジュールなど、種々の光センサモジュールに対して各実施の形態を適用することもできる。
実施の形態1.
図1は、実施の形態1による光センサモジュールの概略構成示す断面図、図2は図1のレンズ保持部材80をガラスエポキシ基板20との接着面側から見た平面図、すなわち下面図である。図1は、図2のA-A位置での断面図となっている。光センサモジュールは、基本構成として、光検出素子としての赤外線検出素子10と、基板としてのガラスエポキシ基板20と、成形後にレンズ90が挿入されてレンズ90の周囲を樹脂でかしめて固定することで、赤外線を透過して集光するためのレンズ90が固定されたレンズ保持部材80とを有している。ガラスエポキシ基板20の一表面に赤外線検出素子10がAgペースト60によって固着されて、レンズ保持部材80に覆われた内部に固定され、収納されている。レンズ90が固定されたレンズ保持部材80の底面84は接着剤70によってガラスエポキシ基板20に接着されている。
なお、図1および図2では、光センサモジュールにおける基本的な構成部分のみを図示し、ガラスエポキシ基板20上に接合されている他の部材である、専用IC、ワイヤ、コンデンサ、コネクタ等、本願に直接関係しない構成部材については図示を省略している。
赤外線検出素子10は熱型の赤外線センサであり、例えば、バナジウムオキサイド(VOx)に代表される抵抗ボロメータ型のセンサ、あるいはPNダイオードの温度特性を利用したSOI(Silicon on Insulator)ダイオードボロメータ型のセンサで、Siからなる。また、赤外線検出素子10の端には、赤外線検出素子10の受光部に対してレンズ90を透過した赤外線が集光される位置にレンズ保持部材80を接着するため、アライメントマーク(後で説明する図14に示すアライメントマーク11)が形成されている。
基板としてのガラスエポキシ基板20は、種々の機能を発揮する回路を含む基板である。ガラスエポキシ基板20は、板状のガラスエポキシ基材20aと、このガラスエポキシ基材20aの両面に形成された、電極パターン20bおよび電極パターン20cを有する。電極パターン20b、電極パターン20cは、ガラスエポキシ基板20上に固定された赤外線検出素子10および図示しない他の電子デバイスを電気的に接続し、また他の回路基板および外部の電源等に接続するインターフェイス等を提供する。ガラスエポキシ基材20aは、電気的絶縁物であり、接着剤70でガラスエポキシ基板20に接着されているレンズ保持部材80、電極パターン20b、20cにAgペースト60によって接合されている赤外線検出素子10および他の電子デバイスなど、との線膨張係数差によって、光センサモジュールの動作中、温度上昇により応力が生じる。ガラスエポキシ基材20aは、この応力に起因する反りなどの変形が生じ難いように厚い材料が好ましく、一般的には、例えば厚さ0.8mm~1.0mm程度のガラスエポキシ基材20aが用いられる。
また、図1では、ガラスエポキシ基板20には赤外線検出素子10が1枚のみ配置されている例を示しているが、1枚のガラスエポキシ基板20に複数の赤外線検出素子10を配置してもよい。さらに、ガラスエポキシ基板20の個数は1個であるが、ガラスエポキシ基板20の個数は1個に限定されない。例えば、1枚のガラスエポキシ基板20内に複数の同一の電極パターンを設け、個々の電極パターン上に1枚ずつ赤外線検出素子10および他の電子デバイスを配置して接合し、個々の赤外線検出素子10の領域をそれぞれレンズ保持部材80で覆うことで封止した後、個々の電極パターンごとに切断して分割するような構成としても良い。
電極パターン20bおよび電極パターン20cは、同じ材料が用いられるのが一般的である。一方の電極パターン20bには、赤外線検出素子10がAgペースト60によって接合され、また電極パターン20bは、Auワイヤ等で接合部を形成することで、他の電子デバイスと赤外線検出素子10とを電気的に接続する。このような電極パターン20bは、赤外線検出素子10と、外部の回路とを電気接続するための配線部材であるため、電気抵抗の小さい金属が好ましい。よって、電極パターン20b、20cは、一般的には例えば10~40μm程度のCu箔が用いられる。
ガラスエポキシ基板20上に形成された電極パターン20bと赤外線検出素子10とは、接合材であるAgペースト60により接合されている。Agペースト60によって赤外線検出素子10が接合される時は、既に他の電子部品がはんだによってガラスエポキシ基板20上に接合されている。そのため、赤外線検出素子10の接合時に周囲のはんだが再溶融しないように、Agペースト60の硬化温度がはんだの融点未満であることが好ましい。また、赤外線検出素子10の温度上昇を避けるため接合材は熱伝導率が大きい方が好ましい。そのため、接合材はAgペーストに限らず他の導電性接着剤、あるいはAgナノ粒子ペースト等の焼結接合材でもかまわないが、接着温度、熱伝導率、コスト等の観点からAgペーストを用いるのが好ましい。
接着剤70はレンズ保持部材80の底面84と、ガラスエポキシ基板20の赤外線検出素子10が接合された側の面とを接着する。接着剤70によってレンズ保持部材80が接着される時は、ガラスエポキシ基板20の表面に赤外線検出素子10がAgペースト60によって接着され、他の電子部品がはんだによって接合され、それらを電気的に接続するための部材であるAuワイヤ等が配線されている。そのため、接着剤70の硬化時にガラスエポキシ基板20上に実装されている他の部材が破壊したり、はんだが再溶融したりしないように、接着剤70の硬化温度は、赤外線検出素子10、他の電子部品、レンズ保持部材80の耐熱温度、およびはんだの融点より低いことが好ましい。
レンズ保持部材80は、熱可塑性樹脂あるいは熱硬化性樹脂、金属等によって、平板状の上面部801と上面部801の外縁に連なる側部802とから構成される。上面部801の形状は本実施の形態1では正方形としたが、長方形でも円形でも楕円形などでもかまわない。また、レンズ保持部材80を底面84の側から見た図である図2に示すように、レンズ保持部材80の上面部801内に、レンズ90がレンズ保持部材80自身で固定されている。レンズ保持部材80の底面84側、すなわち内面側においてはレンズ90の外周の半周のみレンズ90の外縁91が露出し、それ以外のレンズ90の外周部はレンズ保持部材80を形成する樹脂で構成されるレンズ保持部82により覆われている。レンズ90の固定は、次のようにして行われる。まず、射出成形により、レンズ90が挿入される開口部を有し、開口部の内面側にはレンズ保持部82が形成されたレンズ保持部材80を作製する。この開口部に、レンズ90をレンズ保持部材80の外面側から挿入する。その後、レンズ90の周囲のレンズ保持部材80の外面側の樹脂を熱で変形させてかしめることによりレンズ保持部材80にレンズ90が固定される。したがって、図1の断面図で示すように、レンズ90の外面側は外周部全体がレンズ保持部材80を構成する樹脂により覆われている。
レンズ90が固定されたレンズ保持部材80は、レンズ90を透過した赤外線が赤外線検出素子10の受光部に集光する位置になるよう、底面84の全周が接着剤70によってガラスエポキシ基板20に接着されて固定されている。レンズ保持部材80が接着された後、レンズ保持部材80内を真空とすることで赤外線検出素子10を封止している。レンズ保持部材80の接着面である底面84の接着面積を増やして接着強度を上げるために、図1に示すように、底面84の各辺が外側に張り出すように縁部81が形成されている。
レンズ保持部材80に熱可塑性樹脂を使用する場合は、PC(Polycarbonate)が一般的である。PCの他にもPA66(NYLON66)、PBT(Polybutylene Terephthalate)、PPS(Poly Phenylene Sulfide)等を使用することができる。これらの樹脂は耐熱性が高いため、接着剤70を硬化させる際に加熱が必要である場合でも加熱温度を高く設定できるため好ましい。レンズ保持部材80の底面84とガラスエポキシ基板20を接着する接着剤70は、ガラスエポキシ基板20の反り量、およびレンズ保持部材80とガラスエポキシ基板20との間の線膨張係数差によって生じる応力、を吸収できる程度の厚さに塗布するのがよい。具体的には、塗布する接着剤70の厚みは、10~300μm程度とするのが好ましい。
レンズ90は、本実施の形態1においては両面が凸状球面で光学中心が中心に位置する円形のシリコンレンズである。レンズ保持部材80の内面側において、レンズ90の外周部が半周を除いた部分で、レンズ保持部材80を形成する樹脂で構成されるレンズ保持部82により覆われて、レンズ90がレンズ保持部材80自身で固定されている。レンズが固定されているレンズ保持部材80において、レンズ90の外縁91の半周は、内面側で露出している。レンズ保持部材80が移動するとレンズ90もレンズ保持部材80とともに移動するため、レンズ保持部材80の移動により赤外線検出素子10との相対位置が変化してしまう。また、レンズ90は赤外線を透過するが可視光は透過しないため、レンズ90を通してレンズ保持部材80の内部を観察することはできない。
赤外線検出素子10により、正しく撮像されるために、レンズ90の位置はレンズ90の集光点が赤外線検出素子10の受光部に重なるよう、レンズ90が赤外線検出素子10の受光部の直上に位置するよう組立てられる。しかし、レンズ保持部材80によってレンズ90の外縁が完全に覆われている場合、レンズ90の光学中心を外観から認識することができない。レンズ保持部材80のレンズ90上を覆う樹脂量のバラつき、レンズ90のレンズ保持部材80に対する固定位置のバラつきなどが存在する。このため、光学中心を外観から認識することができなければ、赤外線検出素子10の受光部とレンズ90の光学中心の位置を高精度で合わせることができない。レンズ90の光学中心の位置が赤外線検出素子10の直上からずれていると、赤外線検出素子10が撮像できなくなったり、微小な変位であっても画像が欠けたりする等の恐れがある。
レンズ保持部材80内に収納されるガラスエポキシ基板20の電極パターン20b上には、赤外線検出素子10を動作させるための配線部材等が存在する。レンズ保持部材80を接着剤70上に配設した時、レンズ保持部材80がガラスエポキシ基板20に対して向きが合っていないと、レンズ保持部材80の底面84あるいは側部802の内壁が、レンズ保持部材80の内側の配線部材と接触する。レンズ保持部材80の底面84あるいは内壁と接触した配線部材は、変形して周囲の配線部材と接触したり、配線が切れたりすることで光センサモジュールが動作しなくなる等の不良の恐れがある。
レンズがレンズ保持部材と別体となって、レンズ保持部材を移動させずにレンズのみを移動させてレンズの位置を調整できる光センサモジュールの場合は、微小な変位であれば、レンズ保持部材を基板に接着後にレンズの集光点が赤外線検出素子の受光部に重なるようにレンズの位置を再調整できる。しかし、本願の光センサモジュールでは、レンズ90はレンズ保持部材80と一体となって成形されて固定されており、レンズ保持部材80を接着剤70上に搭載した後は、レンズ90の位置を調整することができない。このため、接着剤70の硬化前であっても赤外線検出素子10の受光部とレンズ90の集光点との相対位置が合わないことによる不良が発生する恐れは、レンズ保持部材80とレンズ90が別体となっている光センサモジュールと比較して大きい。
この不良を防ぐためには、レンズ90がレンズ保持部材80に固定された状態でもレンズ90の集光点を正確に認識し、さらに、レンズ保持部材80の底面84がガラスエポキシ基板20に対して常に同じ向きとなるようレンズ保持部材80を固定することが重要である。
レンズ90がレンズ保持部材80に固定された状態でもレンズ90の集光点を正確に認識するには、アクティブアライメントという方法を用いることができる。アクティブアライメントとは、レンズ保持部材80をガラスエポキシ基板20に固定する際、実際に赤外線検出素子10を駆動させて、レンズ90を通してテストチャートを見ることで光軸合わせを行う方法である。アクティブアライメントを用いてレンズ保持部材80をガラスエポキシ基板20に設置するためには、ガラスエポキシ基板20に接合されている赤外線検出素子10を駆動させるために、電気配線を行い通電する必要がある。したがって、1枚のガラスエポキシ基板20内に複数の同一の電極パターンを設け、個々の電極パターン上に1枚ずつ赤外線検出素子10および他の電子デバイスを配置して接合し、個々の赤外線検出素子10の領域をそれぞれレンズ保持部材80で覆うことで封止した後、個々の電極パターンごとに切断して分割するような構成にはアクティブアライメントは用いることができない。アクティブアライメントによりレンズの位置を調整するためには、個々の電極パターンごとに切断した状態で1台ずつレンズ保持部材80を設置しなければならない。そのため、製品1台の組立に時間を要する。加えて、テストチャートを装置内に設けなければならないため、一般のマウンタ装置と比較して装置が大型で高額となる。
本実施の形態1による光センサモジュールでは、図1および図2に示すように、レンズ保持部材80の底面84側、すなわち内面側の半周において、固定されているレンズ90の外縁91が内面側から見えるよう、レンズ保持部材80から露出している。それ以外のレンズ90の外縁はレンズ保持部材80を形成する樹脂で構成されるレンズ保持部82により覆われている。レンズ保持部材80を接着剤70に搭載する前に、レンズ保持部材80の底面84側からカメラでレンズ90を撮影し、撮影した画像からレンズ保持部材80から露出したレンズ90の外縁91を抽出することが可能となる。円形のレンズの場合、抽出したレンズ90の外縁91から、以下のようにしてレンズの光学中心を知ることができる。
図3で示すように、カメラで撮影したレンズ90が固定されている部分の画像から、レンズ90の外縁91を抽出し、抽出した外縁91上の異なる位置として少なくとも3点の位置を決定し(ステップST1)、決定した3点を含む円を描く(ステップST2)。次に円の中心の位置を演算により求める。レンズ90の外縁形状が円形であれば、描いた円は、レンズ保持部材80の樹脂で覆われた部分も含めて、レンズ90の外縁形状と一致する。よって、レンズ90の光学中心がその中心に位置する場合、描いた円の中心がレンズ90の光学中心となる。よって、演算により求めた円の中心を光学中心の位置として決定する(ステップST3)。このようにして、レンズ保持部材80とレンズ90が固定された状態でも、レンズ保持部材80に対するレンズ90の光学中心の位置を正確に認識することができる。
また、レンズ保持部材80を基板20に接着する際、レンズ保持部材80の向きを基板20の向きと合わせる必要がある。このため、レンズ90の光学中心の位置とともに、レンズ保持部材80の向きを知る必要がある。レンズ保持部材80の形状が図1に示す正方形、あるいは長方形のような矩形であった場合、例えばカメラでレンズ保持部材80の底面の外周を認識して、その外周の一辺と基準となる直線との角度を測定することで、レンズ保持部材80の向きを知ることができる。他にレンズ保持部材80の向きを知る方法としては、レンズ保持部材80の全体像を撮影して、元となる画像と比較する、等が一般的な方法である。しかし、レンズ保持部材80に対してレンズ90のサイズが小さいため、レンズ保持部材80の向きとレンズ90の光学中心の位置を認識するためには、倍率が異なるカメラを2台使用するか、レンズ保持部材80全体の大きさに合わせた倍率の低いカメラでレンズ90の光学中心を認識する必要があった。
本実施の形態1による光センサモジュールでは、レンズ保持部材80を射出成形により作製している。そのため、レンズ90の外縁91がレンズ保持部材80から露出する位置は、常にレンズ保持部材80の向きに対して一定になる。レンズ保持部材80の底面84がガラスエポキシ基板20に対して意図した向きになる場合のレンズ保持部材80のレンズ90を含むレンズ90の近傍の画像を記憶しておく。レンズ90の光学中心を認識するのと同時に、図3に示すような、レンズ90の近傍の得られた画像の向きを、記憶した画像と比較して同じ画像になるようにしてレンズ保持部材80の向きを修正することができる。このように、レンズ保持部材80全体を撮像することなく、レンズ保持部材80のレンズ90が固定されている部分のみを高倍率のカメラ1台で撮像することにより、レンズ90の光学中心とレンズ保持部材80の向きを共に認識できる。
よって、実施の形態1で説明した方法は、アクティブアライメントが適用できない、1枚のガラスエポキシ基板内に複数の赤外線検出素子を配置して個々の赤外線検出素子の領域をそれぞれレンズ保持部材80で覆うことで封止する構成にも適用できる。この方法により、従来の方法より高精度、短時間、低コストで光センサモジュールを組立てることができる。
実際の実験では、レンズ90をレンズ保持部材80に対して位置合わせを行わずに組み立てた場合の組立精度(赤外線検出素子10の受光部とレンズ90の光学中心とのずれ)は約±150μmであり、レンズ保持部材80の外形を基準としてレンズ90の外形を位置合わせして組み立てた場合のレンズ90の組立精度は約±130μmであった。これに対し、本実施の形態1の構成および方法でレンズ90の光学中心を認識して組み立てた場合の組立精度は約±25μmであった。
露出させるレンズ90の外縁91は、レンズ保持部材80内の気密が保たれ、露出させた部分からレンズ90が脱落しなければ、レンズ保持部材80のどの場所からどれだけのサイズが露出されていてもかまわない。例えば、レンズ90の外縁91を露出させるのはレンズ保持部材80の外面側でもかまわない。この場合、レンズ90の内面側は外周部全体がレンズ保持部材80を構成する樹脂により覆われることになる。この構成では、後述の実施の形態5で説明する、レンズ90の光学中心と向きを認識するためのカメラはレンズ90を吸着して搬送するためのノズル側に取付けられることになる。また、露出させるレンズ90の外縁91の長さは、短い方が露出部からのレンズ90の脱落を低減できるが、レンズ90の外縁として決定する3つ以上の点は、お互いが可能な限り離れていた方が、より正確にレンズ90の外縁を近似する円を描ける。よって、露出させるレンズ90の外縁91の長さは、具体的にはレンズ90の外縁全体360°中の90~180°となるように、すなわち外縁全体の4分の1以上、2分の1以下の範囲の長さにするのが好ましい。
以上説明したように、実施の形態1による光センサモジュールでは、レンズ90の外縁91の一部が、底面84側、すなわちレンズ保持部材の内面側、またはレンズ保持部材80の外面側で、露出させて、それ以外の外縁はレンズ保持部材80を形成する樹脂によって覆っている。レンズ保持部材80をガラスエポキシ基板20上に接着する前に、レンズ90の外縁の位置を少なくとも3点以上、レンズ保持部材80の底面84側、または外面側に設置されたカメラで撮像された画像により決定することで、レンズ90の光学中心を認識できる。よって、アクティブアライメントを使用することなくレンズ90の光学中心の位置を高精度に認識することができる。加えて、露出するレンズ90の外縁91の位置がレンズ保持部材80に対して常に一定となるようレンズ保持部材80を形成することで、高倍率の認識カメラ1台でレンズ保持部材80の向きを認識でき、レンズ保持部材80と基板20の向きを合わせることができる。したがって、赤外線検出素子10の受光部とレンズ90の光学中心の位置を高精度で合わせることができ、かつレンズ保持部材80の向きが基板20の向きと合わないために生じる配線部材の潰れおよび変形を防止できる。そのため、単純な製造工程で高品質な光センサモジュールを提供することができる。
実施の形態2.
図4は実施の形態2による光センサモジュールの概略構成を示す断面図である。本実施の形態2による光センサモジュールも基本的に実施の形態1における光センサモジュールと同じ構成を有するが、以下の点で相違する。ここでは、主に相違点について説明を行い、同じ構成部分についてはその説明を省略する。なお、図4は光センサモジュールにおける基本的な構成部分のみを図示する模式図であり、その他の構成部分については説明を省略する。
実施の形態1では、接着剤70でレンズ保持部材80の底面84の全周を接着後にレンズ保持部材80内を真空とすることで赤外線検出素子10を封止していた。これに対して本実施の形態2では、図4に示すように赤外線検出素子10上に光透過部材である透光板15が枠151を介して赤外線検出素子10の表面から距離を離して接合されている。赤外線検出素子10と透光板15の間に形成される空間内を真空とすることで赤外線検出素子10を封止し、レンズ保持部材80内は真空封止されていない点で実施の形態1と相違する。
レンズ90と同じ、赤外線を透過する材料であるシリコンで形成された透光板15は、枠151と接合される部分に金属がコーティングされており、赤外線検出素子10の表面に接合された枠151にはんだ接合される。このようにして透光板15が赤外線検出素子10の受光部の光入射側に固定され、赤外線検出素子10と一体となることで、赤外線検出素子10の受光部を覆っている。赤外線検出素子10、枠151、透光板15で覆われた内部は真空封止されている。透光板15は赤外線を透過するが可視光は透過しないため、この透光板15を通して赤外線検出素子10の受光部を観察することはできない。赤外線検出素子10の取り付け位置および向きを外部から認識できるよう、アライメントマークが、赤外線検出素子10の表面の、枠151の外部となる位置に設けられている。
図5は、本実施の形態2による光センサモジュールにおける、レンズ90が固定されたレンズ保持部材80のみを底面84側から見た下面図である。図5に示すように、レンズ90の外周部は、レンズ保持部材80の内面側において、レンズ保持部材80を形成する樹脂で構成されるレンズ保持部82により3カ所のみ覆われている。それ以外のレンズ90の外周部においてはレンズ90の外縁91がレンズ保持部材80から露出している。図4の断面図で示すように、レンズ90の外面側は外周部全体がレンズ保持部材80を構成する樹脂により覆われている。赤外線検出素子10を透光板15と枠151で真空封止しているため、レンズ保持部材80内を真空封止する必要がなく、レンズ保持部材80のレンズ90を固定している部分で気密を保つ必要がない。レンズ保持部材80はレンズ90がレンズ保持部材80から脱落しない程度に樹脂で固定すればよい。図5の構成のみならず、例えば、レンズ保持部材80の上方から見た平面図、すなわち上面図で示す図6のように、レンズ保持部材80の外面側を3カ所のみレンズ保持部材80の樹脂で構成されるレンズ保持部82で固定し、それ以外はレンズ90の外縁91を露出させるようにしてもよい。この場合、レンズ90の内面側は外周部全体がレンズ保持部材80を構成する樹脂により覆われることになる。
図7は、図6の破線で囲まれた領域を拡大して示す図である。図7に示すように、レンズ保持部材80の、レンズ90の外縁91、すなわちレンズ90の側面に対向する内壁85の径はレンズ90の外形よりも大きい。この内壁85に突起86を3個設けてレンズ90の側面を固定する構成としている。図5で示す、内面側にレンズ保持部82を設けた構成においても、突起86を設けても良いことは言うまでもない。突起86を設けることで、レンズ保持部材80の樹脂の覆いによるレンズの固定を最小とするよう、レンズを円ではなく点で固定できるようになる。この構成により、レンズ90の側面をレンズ保持部材80内で保持し、レンズ90をより高精度に固定することができるようになる。加えて、レンズ90の外縁91を露出させる部分を、レンズ保持部材80の外面側、すなわち光が入射する側とすることで、レンズ90の画角を広げることができる。また、レンズ保持部材80の樹脂の使用量を減らせるためレンズ保持部材80に要する材料費も少なくすることができる。突起86は3個に限らず、3個以上設ければよいのは言うまでもない。
なお、上述では、レンズ保持部材80の内面側または外面側を3カ所のみでレンズ90の外縁を覆いそれ以外の部分ではレンズ90の外縁91が露出するようにした。ただし、赤外線検出素子10を透光板15と枠151により真空封止を行う構成において、実施の形態1で説明したのと同様、レンズ90の1/2以上をレンズ保持部材80の樹脂で覆うようにしてもよい。この場合であっても、レンズ保持部材80の内部を真空封止する必要がないため、レンズ90の固定部分は気密である必要がない。
実施の形態3.
図8は、実施の形態3による光センサモジュールのレンズ保持部材80を底面84側から見た下面図である。本実施の形態3による光センサモジュールも基本的に実施の形態1による光センサモジュールと同じ構造を有するが、以下の点で相違する。ここでは、主に相違点について説明を行い、同じ構成部分についてはその説明を省略する。なお、図8は実施の形態3による光センサモジュールにおけるレンズ保持部材80の構成のみを図示する模式図であり、光センサモジュールのその他の構成部分については説明を省略する。
本実施の形態3では、図8に示すように、120°の角度で等間隔に分散した3ヶ所でレンズ90の外縁91をレンズ保持部材80から露出させて、それ以外の外縁はレンズ保持部材80を形成する樹脂で構成されるレンズ保持部82によって覆っている。
レンズ90の外縁91が露出される部分は、図9に示すように90°間隔で4ヶ所設けても良く、等間隔でさらに多くの位置に設けても良い。このように、レンズ90の外縁91をレンズ保持部材80から露出させる部分を等間隔で3か所以上設ける。カメラでレンズ保持部材80からレンズ90の外縁91が露出した部分を認識する時、認識した点から正確にレンズ90の外形と一致する円を描くことができるため、高精度にレンズ90の集光点を認識することができる。加えて、例えば図8のように外縁91を等間隔で3カ所露出させ、等間隔で外縁91上の3点を認識点として決定した場合、図10に示すように、外縁91の対向する2つの認識点を結び、認識点を結んだ直線、および他の一つの認識点と求めた円の中心を結んだ直線を、レンズ保持部材80上に直交するxy座標の軸として作成できる。あるいは図9のように外縁91を等間隔で4カ所露出させた場合、図11に示すように、対向する2つの認識点を結んだ直交する2つの直線をxy座標の軸として作成できる。これによって、レンズ保持部材80の底面84がガラスエポキシ基板20に対して意図した向きになる場合のレンズ90の記憶画像から得られるxy軸と、認識したレンズ90の画像から得られたxy軸の角度を測定することで、レンズ保持部材80の向きの回転量を定量的に測定できるため、より高精度にレンズ保持部材80の向きを修正することができる。
以上のように、レンズ90が固定されているレンズ保持部材80からレンズ90の外縁を等間隔で3ヶ所以上露出させることで、より高精度にレンズ90の集光点を認識することができ、かつより高精度にレンズ保持部材80の向きを修正することができる。
以上の説明では、レンズ90の外縁を露出させるのはレンズ保持部材80の内面側としたが、レンズ保持部材80の外面側でレンズ90の外縁を露出させる構成にしてもよいことは言うまでもない。
実施の形態3で示したレンズ保持部材80の構造は、実施の形態2にも適用できる。実施の形態2で説明した、透光板15と枠151により真空封止を行う構成においては、レンズ保持部材80の内部を真空封止する必要がないため、レンズ90の固定部分は気密である必要がない。
実施の形態4.
図12は実施の形態4による光センサモジュールのレンズ保持部材80を底面84側から見た下面図である。本実施の形態4による光センサモジュールも基本的に実施の形態1による光センサモジュールと同じ構造を有するが、以下の点で相違する。ここでは主に相違点について説明を行い、同じ構成部分についてはその説明を省略する。なお、図12は実施の形態4による光センサモジュールにおけるレンズ保持部材80の構成のみを図示する模式図であり、光センサモジュールのその他の構成部分については説明を省略する。
実施の形態1で説明したように、レンズ90をレンズ保持部材80の上面部に固定する方法として、射出成形で形成したレンズ保持部材80に、レンズ90をレンズ保持部材80の開口部にレンズ保持部材80の外面側から挿入した後、レンズ90の周囲のレンズ保持部材80の外面側の樹脂を熱で変形させてかしめる方法を用いている。この方法により、レンズ90の外周をレンズ保持部材80で覆い、レンズ90とレンズ保持部材80を一体に形成している。レンズ保持部材80を作製した後にレンズ90を挿入して、何らかの方法で固定することでレンズ保持部材80とレンズ90を一体に形成する場合、レンズ保持部材80自体の寸法バラつきとレンズ90の寸法バラつきを共に考慮しなければならない。したがって、レンズ保持部材80にレンズ90を挿入するための開口部の大きさは、レンズ90より大きくする必要がある。この場合、レンズ90をレンズ保持部材80の開口部に挿入した時、レンズ90とレンズ保持部材80の開口部を形成する内壁との間には、必ず遊びとなる空間が生じる。レンズ90はこの空間内を自由に移動できることに加えて、レンズ90の固定時に加わる力によってもレンズ90が移動する。さらに、レンズ90が円形であった場合、レンズ保持部材80の開口部内の特定の位置に押し当てる等で、レンズ保持部材80の開口部内でのレンズ90の位置を決めた状態でレンズ90を固定することも難しい。よって、レンズ保持部材80の外周の位置に対してレンズ90の光学中心の位置を定めることは難しく、その寸法のバラつきはレンズ保持部材80およびレンズ90自体の加工精度と比較して大きくなる。
したがって、赤外線検出素子10の受光部とレンズ90の光学中心の位置を高精度で合わせて組立てても、レンズ保持部材80の外周の位置に対してレンズ90の光学中心の位置が大きくズレることもある。この場合、レンズ保持部材80の向きが基板の向きに対して所定の向きになっていない場合と同様に、レンズ保持部材80の底面84あるいは側部802の内壁が、レンズ保持部材80の内側の配線部材と接触する恐れがある。レンズ保持部材80の底面84あるいは内壁と接触した配線部材は、変形して周囲の配線部材と接触したり、配線が切れたりすることで光センサモジュールが動作しなくなる等の不良の恐れが生じる。
しかも、レンズ90をレンズ保持部材80に固定した後では、レンズ90とレンズ保持部材80の固定部の内壁との間の遊びの空間は、外部から目視で観察できなくなってしまう。したがって、事前の検査でレンズ保持部材80の外周の位置に対してレンズ90の光学中心の位置が大きくズレているレンズ保持部材80を見つけることは難しく、レンズ保持部材80をガラスエポキシ基板20に対して組立てた後でなければ不良を検出できないという課題があった。
本実施の形態4では、図12に示すように、レンズ90の外周を覆うレンズ保持部82の樹脂の形状、すなわちレンズ90の外縁91を露出させる部分と、レンズ90の外縁91を露出させずにレンズ90の外周部を覆う部分との境界821が、階段状に形成されている。階段の一段の高さを一定、例えば0.05mmとしておく。これにより、図13に示すように、レンズ保持部材80の外周の位置に対してレンズ90の光学中心の位置が大きくズレているレンズ保持部材80のズレ量を、階段状の何段目にレンズ90の外縁91があるかを見ることで測定することができる。レンズ保持部材80をガラスエポキシ基板20に対して組立てる前にレンズ保持部材80を外観検査することで、レンズ保持部材80の外周の位置に対してレンズ90の光学中心の位置が大きくズレているレンズ保持部材80を取り除くことができ、光センサモジュールの組立不良を抑制することができる。
以上では、レンズ90の外縁91を露出させるのはレンズ保持部材80の内面側としたが、レンズ保持部材80の外面側でレンズ90の外縁91を露出させてもかまわない。さらに、実施の形態4で示したレンズ保持部材80の構造は実施の形態2で説明した、透光板と枠により赤外線検出素子を真空封止する構成にも適用できる。この構成の光センサモジュールにあっては、レンズ保持部材80の内部を真空封止する必要がないため、レンズ90の固定部分は気密である必要がない。
実施の形態5.
本実施の形態5では、実施の形態1で説明した光センサモジュールの製造方法について、図14~図16を参照して説明する。
まず、赤外線検出素子10が接合されたガラスエポキシ基板20を作製する。図14に作製されたガラスエポキシ基板の平面図、図15に断面図を示す。図14および図15に示すように、赤外線検出素子10、および図示しない専用IC、ワイヤ、コンデンサ、コネクタ等必要な部材が全て接合されたガラスエポキシ基板20上に接着剤70を塗布する。図14に示すように、赤外線検出素子10には、基準となる位置にアライメントマーク11が付されており、アライメントマーク11の位置を基準として、レンズ保持部材80の底面84がガラスエポキシ基板20と接着される接着位置に接着剤70を塗布しておく。
図16に示すように、専用の収納トレイ200に収納されている、レンズ90が固定されたレンズ保持部材80を、搬送ノズル201が、レンズが固定されていない表面を真空吸着して、接着剤70が塗布されたガラスエポキシ基板20の上部まで搬送する。この搬送の途中で、レンズ保持部材80がカメラ202上を通り、カメラ202が、レンズ保持部材80の底面84側からレンズ90が固定されている部分の画像を撮像する。
例えば、図3で説明したように、撮像した画像から、レンズ90の外縁91の異なる位置を少なくとも3点決定し、決定した3点を含む円を描き、演算により円の中心位置を求める。また、撮像した画像と、予め基準の向きの画像として記憶された画像と比較を行い、例えばレンズ保持部材80のレンズ90を覆うレンズ保持部82などを基準とすることにより、撮像した画像が記憶された画像と同じ向きになるために回転させる角度を計算する。搬送ノズル201での搬送中に、計算した角度に従って搬送ノズル201を回転させることで、レンズ保持部材80の向きを修正する。
図14に示したガラスエポキシ基板20を、上方に配置された別のカメラによって撮像し、赤外線検出素子10の端に形成されたアライメントマーク11の位置を基準として、ガラスエポキシ基板20の向きを基準の向きに設定して設置しておく。また、アライメントマーク11から赤外線検出素子10の受光部の中心までの距離を予め装置に記憶しておくと、アライメントマーク11の位置から赤外線検出素子10の受光部の中心の位置がわかる。赤外線検出素子10の受光部の中心の位置と、演算により求めたレンズ90の光学中心の位置が同じ位置になるまで搬送ノズル201を移動させる。搬送ノズル201に吸着されているレンズ保持部材80の向きは、基準の向きになっているため、基準の向きに設置されているガラスエポキシ基板20の向きと合っている。その後、搬送ノズル201を、レンズ保持部材80の底面84が接着剤70に接触し、さらに接着剤70を変形させてガラスエポキシ基板20に接触するまで下降させ、真空吸着を破壊することで、搬送ノズル201のみを元の位置まで上昇させる。これによって、接着剤70はレンズ保持部材80の底面84に濡れ広がると共に、変形してレンズ保持部材80の底面84の内側と外側にはみ出しフィレットを形成する。
その後、レンズ保持部材80が接着された状態でガラスエポキシ基板20をUV照射装置の下まで搬送し、UV照射することで、レンズ保持部材80の底面84の外側に形成された接着剤70のフィレット部を硬化させる。接着剤70のフィレット部の硬化によって、振動などによるレンズ保持部材80の位置ズレが生じるのを防止できる。ガラスエポキシ基板20をさらに搬送して加熱炉に投入し、部材の耐熱温度以下で数時間加熱することで接着剤70を完全に硬化させて接着を完了させる。このようにして、光センサモジュールの組立が完了する。
以上のように、赤外線検出素子10上に形成されたアライメントマーク11を基準に接着剤70を塗布して、レンズ保持部材80を接着することで、アクティブアライメントを用いることなく、赤外線検出素子10の受光部とレンズ90の光学中心の位置を高精度で合わせることができる。加えて、レンズ保持部材80とガラスエポキシ基板20の向きの不整合による、配線部材の潰れあるいは変形を防止し、レンズ保持部材80の底面84に接着剤70を濡れ広がらせて、確実にレンズ保持部材80の内部を封止できる。そのため、低コストで高品質な光センサモジュールを組立てることができる。
以上では、接着剤70はUVと熱によって硬化する接着剤を使用したが、UVまたは熱のみで硬化する接着剤を用いても良く、あるいは2液を混合させて一定時間で硬化する接着剤を用いても良い。UVと熱によって硬化する接着剤を使用することで、先にレンズ保持部材80を搭載するのと同じ装置内でUV照射してレンズ保持部材80の外側でフィレットを形成している接着剤70を硬化させることができる。その後、接着剤全体を熱硬化させるため、光センサモジュールを装置から取出して加熱炉まで搬送する必要があるが、フィレット部が硬化しているため、搬送する間に生じる揺れあるいは振動、衝撃等で、レンズ保持部材80が移動するのを防止できる。したがって、UVと熱によって硬化する接着剤の使用は、赤外線検出素子の受光部とレンズの相対位置を高精度に合わせることができる、本願開示の技術にとって好ましい。
本願には、様々な例示的な実施の形態及び実施例が記載されているが、1つ、または複数の実施の形態に記載された様々な特徴、態様、及び機能は特定の実施の形態の適用に限られるのではなく、単独で、または様々な組み合わせで実施の形態に適用可能である。従って、例示されていない無数の変形例が、本願明細書に開示される技術の範囲内において想定される。例えば、少なくとも1つの構成要素を変形する場合、追加する場合または省略する場合、さらには、少なくとも1つの構成要素を抽出し、他の実施の形態の構成要素と組み合わせる場合が含まれるものとする。
10 赤外線検出素子(光検出素子)、15 透光板(光透過部材)、20 ガラスエポキシ基板(基板)、20a ガラスエポキシ基材、80 レンズ保持部材、82 レンズ保持部、821 境界、84 底面、85 内壁、86 突起、90 レンズ、91 レンズの外縁、

Claims (12)

  1. 基板と、
    この基板に固定された、光を検出する光検出素子と、
    前記基板の電極パターン上に設けられた配線部材と、
    レンズが固定され、前記光検出素子を取り囲む位置で前記基板に固定され、底面の外周が矩形形状を有するレンズ保持部材と、を備えた光センサモジュールにおいて、
    前記レンズは、前記レンズの外周部が前記レンズ保持部材の材料自身により覆われることにより固定されており、
    前記レンズの外縁が、前記レンズ保持部材の内面側または外面側で、前記レンズの外縁の全周の4分の1以上、2分の1以下露出しており、前記レンズ保持部材は前記基板に対して予め定められた向きに固定されていることを特徴とする光センサモジュール。
  2. 基板と、
    この基板に固定された、光を検出する光検出素子と、
    前記基板の電極パターン上に設けられた配線部材と、
    レンズが固定され、前記光検出素子を取り囲む位置で前記基板に固定され、底面の外周が矩形形状を有するレンズ保持部材と、を備えた光センサモジュールにおいて、
    前記レンズは、前記レンズの外周部が前記レンズ保持部材の材料自身により覆われることにより固定され、
    前記レンズの外縁の一部が、前記レンズ保持部材の内面側または外面側で露出しており、前記レンズ保持部材は前記基板に対して予め定められた向きに固定されているとともに、
    前記レンズの側面に対向する前記レンズ保持部材の内壁が、前記レンズの側面側に張り出す突起を3個以上有することを特徴とする光センサモジュール。
  3. 前記レンズの外縁が露出している部分は、前記レンズの外縁の全周の4分の1以上、2分の1以下であることを特徴とする請求項に記載の光センサモジュール。
  4. 前記レンズの外縁が露出している部分は、3か所以上に分散していることを特徴とする請求項に記載の光センサモジュール。
  5. 前記レンズの外縁が露出している部分は、等間隔に分散していることを特徴とする請求項に記載の光センサモジュール。
  6. 前記予め定められた向きは、前記基板に固定された前記光検出素子の光入射側に形成されたアライメントマークを基準とした向きであることを特徴とする請求項1から5のいずれか1項に記載の光センサモジュール。
  7. 前記レンズ保持部材の底面と前記基板間に前記配線部材が存在しないことを特徴とする請求項1から6のいずれか1項に記載の光センサモジュール。
  8. 前記レンズ保持部材において、前記レンズの外縁が露出する部分と、前記レンズの外縁が露出せずに前記レンズの外周部が覆われる部分の境界が、階段状に形成されていることを特徴とする請求項1からのいずれか1項に記載の光センサモジュール。
  9. 前記光検出素子の光入射側が、光透過部材を含む部材で真空封止されていることを特徴とする請求項1から8のいずれか1項に記載の光センサモジュール。
  10. 基板と、
    この基板に固定された、光を検出する光検出素子と、
    外縁が円形であるレンズが固定され、前記光検出素子を取り囲む位置で前記基板に固定されたレンズ保持部材と、を備え
    前記レンズは、前記レンズの外周部が前記レンズ保持部材の材料自身により覆われることにより固定されており、
    前記レンズの外縁の一部が、前記レンズ保持部材の内面側または外面側で露出している光センサモジュールの製造方法であって、
    前記レンズが固定された前記レンズ保持部材の前記レンズが固定された部分を、前記レンズの外縁が露出する側から撮像し、撮像した画像の、前記レンズの外縁の少なくとも3点を含む円から、前記レンズの光学中心位置を求める工程と、
    前記光検出素子の受光部の直上に、求めた前記レンズの光学中心位置が配置されるように前記レンズ保持部材の位置を設定して、前記レンズ保持部材と前記基板とを固定する工程と、
    を有することを特徴とする光センサモジュールの製造方法。
  11. 前記光検出素子の光入射側に設けられたアライメントマークを用いて、前記光検出素子の受光部の位置を決定することを特徴とする請求項10に記載の光センサモジュールの製造方法。
  12. 前記レンズ保持部材のレンズが固定された部分を撮像した画像と、予め記憶された基準となる画像とを比較して、前記レンズ保持部材の向きを修正する工程を含むことを特徴とする請求項10または11に記載の光センサモジュールの製造方法。
JP2021541829A 2019-08-27 2019-08-27 光センサモジュールおよび光センサモジュールの製造方法 Active JP7271680B2 (ja)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP2019/033421 WO2021038707A1 (ja) 2019-08-27 2019-08-27 光センサモジュールおよび光センサモジュールの製造方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPWO2021038707A1 JPWO2021038707A1 (ja) 2021-03-04
JP7271680B2 true JP7271680B2 (ja) 2023-05-11

Family

ID=74683911

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2021541829A Active JP7271680B2 (ja) 2019-08-27 2019-08-27 光センサモジュールおよび光センサモジュールの製造方法

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20220238587A1 (ja)
JP (1) JP7271680B2 (ja)
CN (1) CN114270537B (ja)
WO (1) WO2021038707A1 (ja)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP1699604S (ja) * 2021-01-28 2021-11-15
JP1699606S (ja) * 2021-01-28 2021-11-15
JP1699605S (ja) * 2021-01-28 2021-11-15

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004037478A (ja) 2002-06-28 2004-02-05 Tokai Rubber Ind Ltd レンズ内蔵スリーブの製法
JP2006088088A (ja) 2004-09-27 2006-04-06 Nissan Motor Co Ltd ガス吸着素子とこれを用いた赤外線センサ
JP2006317498A (ja) 2005-05-10 2006-11-24 Sony Corp 光学素子の固定方法、固定装置及びこの固定装置を用いた光学装置
JP2008292676A (ja) 2007-05-23 2008-12-04 Sumitomo Electric Ind Ltd 光サブアセンブリ
JP2011100526A (ja) 2009-11-09 2011-05-19 Citizen Holdings Co Ltd 集積光モジュール及び集積光モジュールの組立調整方法
US20150034975A1 (en) 2013-07-30 2015-02-05 Heptagon Micro Optics Pte. Ltd. Optoelectronic modules that have shielding to reduce light leakage or stray light, and fabrication methods for such modules
JP2018074256A (ja) 2016-10-25 2018-05-10 京セラ株式会社 電子素子実装用基板および電子装置

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1952109A1 (en) * 2005-11-25 2008-08-06 Matsushita Electric Works, Ltd. Infrared detection unit using a semiconductor optical lens
JP4340698B2 (ja) * 2007-04-27 2009-10-07 シャープ株式会社 光学ユニットおよびそれを備えた固体撮像装置並びに電子機器
EP2411856B1 (en) * 2009-03-25 2018-08-01 Magna Electronics Inc. Vehicular camera and lens assembly
US8558337B2 (en) * 2010-09-22 2013-10-15 Cubic Corporation Wide field of view optical receiver
JP6142501B2 (ja) * 2012-10-30 2017-06-07 オムロン株式会社 光学式センサ
CN105445888B (zh) * 2015-12-21 2020-04-03 宁波舜宇光电信息有限公司 可调光学镜头和摄像模组及其校准方法
US11940602B2 (en) * 2018-06-08 2024-03-26 Sony Semiconductor Solutions Corporation Imaging device
JP7004620B2 (ja) * 2018-07-27 2022-02-10 京セラ株式会社 結合方法、レンズ、保持機構、カメラ装置および移動体
CN110824653B (zh) * 2018-08-14 2021-08-06 宁波舜宇光电信息有限公司 光学镜头、摄像模组及其组装方法

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004037478A (ja) 2002-06-28 2004-02-05 Tokai Rubber Ind Ltd レンズ内蔵スリーブの製法
JP2006088088A (ja) 2004-09-27 2006-04-06 Nissan Motor Co Ltd ガス吸着素子とこれを用いた赤外線センサ
JP2006317498A (ja) 2005-05-10 2006-11-24 Sony Corp 光学素子の固定方法、固定装置及びこの固定装置を用いた光学装置
JP2008292676A (ja) 2007-05-23 2008-12-04 Sumitomo Electric Ind Ltd 光サブアセンブリ
JP2011100526A (ja) 2009-11-09 2011-05-19 Citizen Holdings Co Ltd 集積光モジュール及び集積光モジュールの組立調整方法
US20150034975A1 (en) 2013-07-30 2015-02-05 Heptagon Micro Optics Pte. Ltd. Optoelectronic modules that have shielding to reduce light leakage or stray light, and fabrication methods for such modules
JP2018074256A (ja) 2016-10-25 2018-05-10 京セラ株式会社 電子素子実装用基板および電子装置

Also Published As

Publication number Publication date
CN114270537B (zh) 2024-01-19
US20220238587A1 (en) 2022-07-28
JPWO2021038707A1 (ja) 2021-03-04
CN114270537A (zh) 2022-04-01
WO2021038707A1 (ja) 2021-03-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP7271680B2 (ja) 光センサモジュールおよび光センサモジュールの製造方法
US20180226530A1 (en) Opto-electronic modules and methods of manufacturing the same and appliances and devices comprising the same
US9220172B2 (en) Electronic component, electronic module, their manufacturing methods, mounting member, and electronic apparatus
CN107845650B (zh) 晶片堆叠的组装
US9155212B2 (en) Electronic component, mounting member, electronic apparatus, and their manufacturing methods
JP3582634B2 (ja) 固体撮像装置
US20070241273A1 (en) Camera module
US8202391B2 (en) Camera module and method of manufacturing camera module
TW200426422A (en) Module for optical device, and manufacturing method therefor
JPWO2014136414A1 (ja) デバイス
US7998779B2 (en) Solid-state imaging device and method of fabricating solid-state imaging device
JP6811891B1 (ja) 光センサモジュール
US9161449B2 (en) Image sensor module having flat material between circuit board and image sensing chip
JP7007888B2 (ja) 3d光電式撮像モジュール
WO2017134972A1 (ja) 撮像素子パッケージ及び撮像装置
JP2005292242A (ja) 撮像装置および撮像装置の製造方法
US7785915B2 (en) Wafer level method of locating focal plane of imager devices
JP7163970B2 (ja) センサモジュール
KR100840153B1 (ko) 카메라 모듈
TW201713105A (zh) 攝像模組及其製造方法
US7535729B2 (en) Optoelectronic system and method for its manufacture
US20190339478A1 (en) Optical device
TWI643499B (zh) Method for manufacturing depth image capturing module capable of improving positioning accuracy and heat insulation effect
JP2005072998A (ja) 撮像装置及び撮像装置の製造方法
WO2005125181A1 (ja) 光学モジュールの製造方法及び組立装置

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20211213

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20221004

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20221130

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20230110

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20230201

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20230404

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20230426

R151 Written notification of patent or utility model registration

Ref document number: 7271680

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151