JPH08278195A - 光センサの取り付け方法及び装置 - Google Patents
光センサの取り付け方法及び装置Info
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Abstract
の取付け。 【解決手段】光センサ(100)等の半導体を光学計器
に取り付けるため基板(102)に取付ける。基板には
第1の位置決めホール(104)と第2の位置決めホー
ル(106)とがあり、光学計器には第1の位置決めホ
ール内に突き出す第1の位置決めピン(108)と、第
2の位置決めホール内に突き出す第2の位置決めピン
(110)とが備えられる。前記光センサが前記第1と
第2の位置決めホールの間に配置され、バネ力(11
2)によって、前記第1の位置決めホールと前記第1の
位置決めピンが接触した状態に保持され、前記第2の位
置決めホールと前記第2の位置決めピンが接触した状態
に保持されるので、前記光センサの中央点(114)が
特定の位置に固定される。
Description
半導体デバイスの取り付けに関するものであり、とりわ
け、光センサにおける熱的な寸法変化の影響を最小限に
することに関するものである。
かな公差によるその光学コンポーネントの位置決め及び
取り付けを必要とする。さらに、高精度及び高解像度で
あるためには、その光学コンポーネントの位置が時間及
び温度変化に関して安定した状態を保つことを必要とす
る。分析化学計装に用いられる分光計は、この点に関し
て要求が極めて厳しい。分光計は、一般に、光学スリッ
ト、光学格子、及び、光センサを有し、それらの全ての
位置がごくわずかな公差内に保持されなければならな
い。全ての材料は温度に応じて寸法変化を示すので、こ
れらの変化を最小限に抑えるか、または、補償する設計
を発見しなければならない。
子から構成されるフォトセンサ・アレイは、通常、Si
またはGalnAsのような半導体から作られており、
比較的長く、細い形状を備えている。半導体材料は、一
般に、セラミック・パッケージに納められるか、あるい
は、セラミック基板に取り付けられる。フォトセンサ・
アレイ及び関連するセラミック基板の熱膨張率は、一般
に、他の光学コンポーネント、または、他の光学コンポ
ーネントの取り付け具またはハウジングの熱膨張率と整
合しない。この熱膨張率の不整合によって、フォトセン
サ・アレイを利用する光学計器の性能が制限される。
回路基板を利用して、プラスチックまたはセラミックの
パッケージが保持され、このパッケージによって、さら
に、半導体アレイが保持される。この技術の主たる利点
は、低コストと、交換の容易な部品にある。しかし、プ
リント回路基板に対するパッケージのハンダ付け、ハン
ダの熱膨張効果、及び、プリント回路基板材料の熱膨張
特性に関する公差が比較的大きい。
取り付け技法では、セラミック基板に該アレイが取り付
けられる。次に、組み合わせられたアレイと基板が、基
板エッジの固定位置の保持ポイントに取り付けられる。
この技法は、安価であり、部品交換を容易に行うことが
可能であるが、基板エッジに対するアレイのある有限の
位置公差がある。半導体材料、パッケージ材料、及び、
基板の間に熱的不整合があれば、熱変化によって、固定
取り付けポイントに対するアレイの理想の位置からのず
れが増すことになる。一般にアレイのどの点も、熱サイ
クリング中、その理想の位置にとどまることはない。
直接計器ハウジングに取り付けることが可能である。適
正な接着技術によれば、センサの中央位置をほぼ固定す
ることが可能である。熱膨張によるずれは、アレイの全
長に沿って最小限に抑えられる。あいにく、接着剤の場
合、熱機械的特性が予測不能であり、センサ・アレイの
取り外しが困難になり、接着剤及び計器ハウジング、ア
レイ・パッケージの熱機械的特性間の不整合によって、
アレイ・パッケージに対する機械的応力を生じる可能性
がある。
が可能である。一般に、必要とされる追加コンポーネン
トによって、計器のサイズ及び複雑性が増し、コストが
増すことになる。
うずれを予測可能な最小限のものとする、改良された取
り付けテクノロジが必要になる。
イの長さに沿った熱変化に伴うずれを予測可能な最小限
のものにするやり方で、光センサを取り付けることにあ
る。この取り付けでは、熱変化時に発生するセンサに対
する応力が最小限にとどまり、交換が容易になり、安価
で、簡単、小形になる。
取り付けられる。基板には2つの位置決めホールが設け
られており、センサは、このホール間に取り付けられ
る。計器のハウジングまたは別の所望の場所に取り付け
られた剛性位置決めピンが、位置決めホール内に突き出
す。バネで基板に加圧することによって、位置決めホー
ルが対応する位置決めピンに押しつけられ、平面内で基
板を整列させる。第1の実施例では、光センサがその中
央点にしっかりと保持され、温度変化に伴うセンサの長
さに沿った寸法のずれが最小限に抑えられるように、ホ
ールの位置決めが実施される。センサ・アセンブリは、
簡単に取り外すことが可能である。該取り付け装置は、
熱サイクリング時に、基板またはセンサに機械的応力を
加えることはない。該取り付け装置は、安価で、製造が
容易であり、光センサの精密な取り付けを可能にする。
光センサ100が示されている。基板102は、2つの
位置決めホール104及び106を備えている。位置決
めホール104は、V字またはL字形状のコーナを形成
する2つのコーナを備えている。位置決めホール106
は、1つの位置決めエッジ107を備えている。ホール
104のV字またはL字形状のコーナを形成する2つの
エッジ及びホール106のエッジ107以外のホール1
04及び106の形状は、重要ではない。2つの円筒形
位置決めピン108及び110は、光学計器のハウジン
グ(不図示)の一部である。2つの位置決めピンは、図
示のように2つの位置決めホール内に突き出している。
破線114は、フォトセンサ・アレイの能動部分の全長
の中央点を表している。第1の望ましい実施例の場合、
アレイの中央点と照射ランプによって発生する656n
mのスペクトル線とを整列させることによって、吸収分
光学に関する歪みが最小限に抑えられる。もう1つの実
施例の場合、アレイの中央点を固定することによって、
他のスペクトル線と整列することができるし、あるい
は、計器の中央点と整列させることも可能であり、この
位置によって機械的歪み全体が最小限に抑えられること
になる。
102に押しつける力112が生じる。この整列用のこ
の力の位置及び発生源は、本発明の適正な機能にとって
ことささら重要というものではない。位置決めホール1
04はV字形である。力112によって、V字形位置決
めホール104は位置決めピン108に押しつけられ
る。また、力112によって、基板102は位置決めピ
ン108のまわりを反時計廻り方向に回転し(矢印11
6で示すように)、位置決めホール106のエッジ10
7が位置決めピン110に押しつけられる。他の精密パ
ッド(不図示)及びバネ力によって、基板の平面を固定
する平面内の3つのポイントが形成される。
決めピン104に押しつけることによって、X方向とY
方向の両方において位置決めホール104の整列がなさ
れる。位置決めホール106の側面107を位置決めピ
ン110に押しつけることによって、X方向において位
置決めホール106のアライメントがとれる。位置決め
ホール106は、Y方向には自由に移動する。X方向に
おける2つの点とY方向における1つの点が整列するこ
とによって、基板の平面内において、基板102が整列
する。
0は、分析化学用の分光計に用いられるフォトダイオー
ド・アレイである。基板102はセラミックである。位
置決めホール104及び106は、レーザで切削され、
そのコーナには、クラッキングを防止するため丸み付け
が施される。
利点がある。実施例の1つでは、センサの中央点が固定
されると、熱サイクリング時に少なくとも1つのポイン
トが固定され、アレイの長さに沿ったずれが最小限に抑
えられる。センサ・アセンブリは、スナップ作用で簡単
に所定位置につくので、簡単に交換することが可能であ
る。位置決めホールは、レーザ切削を利用して、容易か
つ精密に製作される。整列に用いられるエッジは、基板
の外側エッジほど露出しないので、取扱い時における損
傷は軽減され、結果として信頼性が向上する。位置決め
ホール106は、X方向においてしかセンサを固定しな
いので、センサは、熱サイクリング時にY方向に移動す
ることが可能であり、サイクリングによって生じる機械
的応力が除去される。
を例と下本発明の幾つかの実施例を示すものであるが、
以下にさらに本発明の幾つかの実施態様を列挙して本発
明の要旨の理解の便を計りたい。
られ、長さと、その長さに沿った中央点(114)とを
備える光センサ(100)を光学計器に取り付けるため
の装置において、第1の位置決めホール(104)と、
第2の位置決めホール(106)と、第1の位置決めホ
ール内に突き出す第1の位置決めピン(108)と、第
2の位置決めホール内に突き出す第2の位置決めピン
(110)と、基板に押しつける力(112)を生じる
バネを備え、前記光センサが前記第1と第2の位置決め
ホールの間に配置され、バネによって、前記第1の位置
決めホールと前記第1の位置決めピンが接触した状態に
保持され、前記第2の位置決めホールと前記第2の位置
決めピンが接触した状態に保持されることにより、前記
光センサの中央点が特定の位置に固定されることを特徴
とする、光センサの取り付け装置。
めホールが2つのコーナ・エッジを備えており、前記バ
ネによって両方の該コーナ・エッジが前記第1の位置決
めピンに押しつけられて、2つの直交する方向におい
て、前記第1の位置決めホールと整列することを特徴と
する、実施態様1に記載の光センサの取り付け装置。 (実施態様3)さらに、前記第2の位置決めホールが1
つの位置決めエッジを備えており、前記バネによって前
記位置決めエッジが前記第2の位置決めピンに押しつけ
られて、1つの方向において前記第2の位置決めホール
と整列することを特徴とする、実施態様1に記載の光セ
ンサの取り付け装置。 (実施態様4)前記光センサがフォトダイオード・アレ
イであることを特徴とする実施態様1に記載の光センサ
の取り付け装置。 (実施態様5)分光計に用いられる実施態様1、2、
3、または、4に記載の光センサの取り付け装置。
点(114)とを備え、基板(102)に取り付けられ
た光センサ(100)を整列するための方法において、
該基板に第1と第2の位置決めホール(104、10
6)を形成するステップと、第1の位置決めピン(10
8)を第1の位置決めホールに挿入し、第2の位置決め
ピン(110)を第2の位置決めホールに挿入して、該
第1と第2の位置決めピンで前記計器に前記基板を取り
付けるステップと、前記基板に力を加えて、その力で前
記第1の位置決めピンが前記第1の位置決めホールに組
合され、2つの直交方向において前記第1の位置決めホ
ールと整列し、また、その力で前記第2の位置決めピン
が前記第2の位置決めホールに組合わされ、1つの方向
において前記第2の位置決めホールに整列するステップ
とを有する、光センサの取付け方法。
ンサ・アレイの平面図である。
Claims (6)
- 【請求項1】基板(102)に取り付けられ、長さと、
その長さに沿った中央点(114)とを備える光センサ
(100)を光学計器に取り付けるための装置におい
て、 第1の位置決めホール(104)と、 第2の位置決めホール(106)と、 第1の位置決めホール内に突き出す第1の位置決めピン
(108)と、 第2の位置決めホール内に突き出す第2の位置決めピン
(110)と、基板に押しつける力(112)を生じる
バネを備え、 前記光センサが前記第1と第2の位置決めホールの間に
配置され、バネによって、前記第1の位置決めホールと
前記第1の位置決めピンが接触した状態に保持され、前
記第2の位置決めホールと前記第2の位置決めピンが接
触した状態に保持されることにより、前記光センサの中
央点が特定の位置に固定されることを特徴とする、 光センサの取り付け装置。 - 【請求項2】さらに、前記第1の位置決めホールが2つ
のコーナ・エッジを備えており、前記バネによって両方
の該コーナ・エッジが前記第1の位置決めピンに押しつ
けられて、2つの直交する方向において、前記第1の位
置決めホールと整列することを特徴とする、請求項1に
記載の光センサの取り付け装置。 - 【請求項3】さらに、前記第2の位置決めホールが1つ
の位置決めエッジを備えており、前記バネによって前記
位置決めエッジが前記第2の位置決めピンに押しつけら
れて、1つの方向において前記第2の位置決めホールと
整列することを特徴とする、請求項1に記載の光センサ
の取り付け装置。 - 【請求項4】前記光センサがフォトダイオード・アレイ
であることを特徴とする請求項1に記載の光センサの取
り付け装置。 - 【請求項5】分光計に用いられる請求項1、2、3、ま
たは、4に記載の光センサの取り付け装置。 - 【請求項6】計器において、長さと中央点(114)と
を備え、基板(102)に取り付けられた光センサ(1
00)を整列するための方法において、 該基板に第1と第2の位置決めホール(104、10
6)を形成するステップと、 第1の位置決めピン(108)を第1の位置決めホール
に挿入し、第2の位置決めピン(110)を第2の位置
決めホールに挿入して、該第1と第2の位置決めピンで
前記計器に前記基板を取り付けるステップと、 前記基板に力を加えて、その力で前記第1の位置決めピ
ンが前記第1の位置決めホールに組合され、2つの直交
方向において前記第1の位置決めホールと整列し、ま
た、その力で前記第2の位置決めピンが前記第2の位置
決めホールに組合わされ、1つの方向において前記第2
の位置決めホールに整列するステップとを有する、 光センサの取付け方法。
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