KR100608523B1 - 반도체 광 센서 디바이스 - Google Patents

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히라타노부오
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후지 덴키 홀딩스 가부시끼가이샤
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Abstract

본 발명은 반도체 광 센서 디바이스의 온도 변화에 대한 안정성을 저렴한 구성으로 향상시키는 동시에 광학 특성의 열화 및 변동을 방지하여 수명의 장기화와 신뢰성을 향상시킬 수 있는 반도체 광 센서 디바이스를 제공하는 것을 과제로 한다.
저부에 개방부를 갖도록 반도체 광 센서 칩(2)이 고정되는 케이스(1)와, 이 케이스(1)의 내부에 충전되어 반도체 광 센서 칩(2)의 상면을 덮는 동시에 케이스(1)의 개방부에서 팽창 또는 수축에 의한 체적 변화를 방지하는 투명 실리콘 겔(7) 등의 투명 충전제와, 이 투명 충전제를 개재하여 반도체 광 센서 칩(2)의 상방에 설치되고 상기 케이스(1)에 접착 또는 용착되는 투명판(5)과, 상기 반도체 광 센서 칩(2) 상에서 결상되는 위치에서 투명판(5)에 접착 또는 용착되는 렌즈부(6)를 구비하고, 상기 렌즈부, 상기 투명판 및 상기 케이스는 동일한 재료나 열팽창률이 거의 같은 재료로 성형된다.

Description

반도체 광 센서 디바이스{A SEMICONDUCTOR OPTICAL SENSING APPARATUS}
도 1의 (a)는 제1 실시 형태의 평면도이고, (b)는 도 1의 (a)의 A-A를 따라 절취된 단면도.
도 2의 (a)는 제2 실시 형태의 평면도이고, (b)는 도 2의 (a)의 B-B를 따라 절취된 단면도.
도 3의 (a)는 제3 실시 형태의 평면도이고, (b)는 도 3의 (a)의 C-C를 따라 절취된 단면도.
도 4의 (a)는 제4 실시 형태의 평면도이고, (b)는 도 4의 (a)의 D-D를 따라 절취된 단면도.
도 5의 (a)는 제5 실시 형태의 평면도이고, (b)는 도 5의 (a)의 E-E를 따라 절취된 단면도.
도 6의 (a)는 제6 실시 형태의 평면도이고, (b)는 도 6의 (a)의 F-F를 따라 절취된 단면도.
도 7의 (a)는 제7 실시 형태의 평면도이고, (b)는 도 7의 (a)의 G-G를 따라 절취된 단면도.
도 8의 (a)는 제8 실시 형태의 평면도이고, (b)는 도 8의 (a)의 H-H를 따라 절취된 단면도.
도 9의 (a)는 제9 실시 형태의 평면도이고, (b)는 도 9의 (a)의 I-I를 따라 절취된 단면도.
도 10의 (a)는 제10 실시 형태의 평면도이고, (b)는 도 10의 (a)의 J-J를 따라 절취된 단면도.
도 11의 (a)는 제11 실시 형태의 평면도이고, (b)는 도 11의 (a)의 K-K를 따라 절취된 단면도.
도 12의 (a)는 제12 실시 형태의 평면도이고, (b)는 도 12의 (a)의 L-L를 따라 절취된 단면도.
도 13의 (a)는 제13 실시 형태의 평면도이고, (b)는 도 13의 (a)의 M-M을 따라 절취된 단면도.
도 14의 (a)는 제14 실시 형태의 평면도이고, (b)는 도 14의 (a)의 N-N을 따라 절취된 단면도.
도 15의 (a)는 제15 실시 형태의 평면도이고, (b)는 도 15의 (a)의 O-O를 따라 절취된 단면도.
도 16의 (a)는 제16 실시 형태의 평면도이고, (b)는 도 16의 (a)의 P-P를 따라 절취된 단면도.
도 17의 (a)는 제17 실시 형태의 평면도이고, (b)는 도 17의 (a)의 Q-Q를 따라 절취된 단면도.
도 18의 (a)는 제18 실시 형태의 평면도이고, (b)는 도 18의 (a)의 R-R을 따라 절취된 단면도.
도 19의 (a)~(d)는 반도체 광 센서 디바이스의 외관을 나타내는 외관도.
도 20의 (a)는 종래 기술의 반도체 광 센서 디바이스의 평면도이고, (b)는 도 20의 (a)의 S-S를 따라 절취된 단면도.
도 21의 (a)는 종래 기술의 반도체 광 센서 디바이스의 평면도이고, (b)는 도 21의 (a)의 T-T를 따라 절취된 단면도.
도 22의 (a)는 종래 기술의 반도체 광 센서 디바이스의 평면도이고, (b)는 도 22의 (a)의 U-U를 따라 절취된 단면도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1 : 플라스틱 케이스
1a, 1b, 1c, 1d : 개방부
2 : 반도체 광 센서 칩
3 : 리드 프레임
4 : 본딩 와이어
5 : 투명판
6 : 렌즈부
6a, 6b : 렌즈
6c : 렌즈 쌍
7 : 투명 실리콘 겔
8 : 금속 다이 패드
9 : 투명판 고정 지주
10 : 박막
11 : 코팅막
12 : 보호판
12a, 12b : 구멍부
13 : 조절판
13a, 13b : 조절 구멍
13c : 렌즈 쌍용 조절판
본 발명은 반도체 광 센서 칩이 실장되는 반도체 광 센서 디바이스에 관한 것이다.
종래, CCD(Charge Coupled Device) 혹은 MOS(Metal Oxide Semiconductor)와 같은 반도체 광 센서 디바이스는 세라믹 외위기(外圍器)에 밀봉된 실장 형태로 이용되고 있다. 그리고, 반도체 광 센서 칩은 유리 비구면(非球面) 렌즈에 의해 맺힌 상을 검지한다. 도 20의 (a), 도 21의 (a) 및 도 22의 (a)는 세라믹 외위기에 패키징되어, 비구면 렌즈가 조합된 종래의 광 화상 센서를 나타내는 평면도이며, 도 20의 (b), 도 21의 (b) 및 도 22의 (b)는 S-S를 따라 절취된 단면도, T-T를 따라 절취된 단면도, U-U를 따라 절취된 단면도이다. 이 경우, 광 센서는 CCD 화상 센서나 MOS 화상 센서의 다른 포토다이오드, 적외선 센서 등 다른 광 센서라도 좋 다.
도 20의 (a) 및 (b)에 나타낸 반도체 광 센서 디바이스는 검출부와 광학부를 구비하고 있다.
검출부는 반도체 광 센서 칩(111)이 다이 본딩되는 세라믹제의 외위기(112), 수용되는 반도체 광 센서 칩(111)의 내부 단자에 대응하여 패터닝되어 리드 핀 기능도 겸비하는 리드 프레임(113), 반도체 광 센서 칩(111)의 각 내부 단자와 리드 프레임(113)을 접속하는 본딩 와이어(114), 외위기(112)의 개구부 단부면에 도시되지 않은 저융점 유리 또는 접착제(115)에 의해서 고착되는 투명판(116)으로 구성된다.
이 외위기(112)의 저면부에 수용되어 있는 반도체 광 센서 칩(111)은 투명판(116)에 의해 밀봉되어 있다. 이 외위기(112)와 투명판(116)에 의해 밀봉된 내부는 도시되지 않은 투명 충전제 또는 가스로 충전되어 중공(中空) 상태 또는 그 둘 중 어느 한 상태에 있다. 그리고, 이 검출부는 리드 프레임(113)을 납땜함으로써 프린터 기판(117)에 고정된다.
또한, 광학부는 유리 비구면 렌즈(118), 이 유리 비구면 렌즈(118)가 반도체 광 센서 칩(111)의 상부에 상(像)을 맺도록 위치가 결정되고 접착제(119)에 의해 프린터 기판(117)에 고정되는 렌즈 고정 프레임(120), 이 렌즈 고정 프레임(120)에 유리 비구면 렌즈(118)를 고정하는 렌즈 누름 부재(121)로 구성된다.
상기한 구성으로 이루어진 반도체 광 센서 디바이스는 유리 비구면 렌즈(118)가 맺는 상을 투명판(116)을 통해 반도체 광 센서 칩(111) 상에서 검지하 고, 검지에 따른 신호를 리드 프레임(113)을 통해 출력함으로써 화상 센서로서 기능하는 것이다.
또한, 도 21의 (a) 및 (b)에 도시된 반도체 광 센서 디바이스는 도 20의 (a) 및 (b)를 이용하여 설명한 반도체 광 센서 디바이스 중 광학부만이 다르다.
광학부는 유리 비구면 렌즈(118), 이 유리 비구면 렌즈(118)가 반도체 광 센서 칩(111)의 상부에 상을 맺도록 위치가 결정되고 프레임 고정 지주(支柱)(122)와 나사(123)에 의해 프린터 기판(117)에 고정되는 렌즈 고정 프레임(124), 이 렌즈 고정 프레임(124)에 유리 비구면 렌즈(118)를 고정하는 렌즈 누름 부재(125)로 구성된다.
또한, 도 22의 (a) 및 (b)에 나타내는 반도체 광 센서 디바이스는 도 20의 (a) 및 (b)를 이용하여 설명한 반도체 광 센서 디바이스 중 광학부가 다르고, 동시에 검출부와 광학부가 일체로 구성되어 있다.
광학부는 유리 비구면 렌즈(118), 이 유리 비구면 렌즈(118)를 얹어 놓는 렌즈 고정 프레임(126), 이 렌즈 고정 프레임(126)을 검출부의 투명판(116)에 고정하는 접착제(127), 유리 비구면 렌즈(118)를 고정하는 렌즈 누름 부재(128)에 의해 구성된다. 이 때 유리 비구면 렌즈(118)가 반도체 광 센서 칩(111)의 상부에 상을 맺도록 초점 위치를 고려하여 유리 비구면 렌즈(118)의 위치가 결정된다.
이들 종래 기술의 반도체 광 센서 디바이스에서는 반도체 광 센서 칩(111)을 수용한 외위기(112)의 중공 상태의 내부에 가스를 밀봉하는 경우, 밀봉한 가스의 상태에 따라서는 반도체 광 센서 칩(111)의 표면 또는 본딩 와이어(114)에 열화(劣化)가 일어나기 때문에, 외위기(112)의 내부에 불활성 가스를 충전하지 않으면 안되어 제조에 시간이 걸린다. 또한, 불활성 가스를 이용했다고 하더라도 온도, 습도 조건을 엄밀하게 제어하지 않으면 특성의 저하를 방지할 수 없다. 또한, 불활성 가스의 충전후에는 가스의 누설 검사를 하지 않으면 안되기 때문에, 비용이 비싸진다고 하는 문제가 있었다.
또한, 반도체 광 센서 칩(111)을 수용한 외위기(112)의 내부에 도시되지 않은 투명 충전제를 충전하여 반도체 광 센서 칩(111)의 보호 및 외위기(112)의 밀봉을 실행하고 있는 경우는 외위기(112)의 주위 온도 및 외위기 내부의 온도 변화에 의해 이 투명 충전제가 팽창 또는 수축하고, 이것이 원인으로 외위기(112)와 투명 충전제와의 경계면에서 박리가 발생하거나, 투명 충전제의 내부에 기포가 발생하며, 경우에 따라서는 본딩 와이어(114)가 절단된다고 하는 문제가 있었다. 또한, 온도 변화에 의한 투명 충전제의 팽창 또는 수축에 의해 투명판(116)의 상면에서부터 반도체 광 센서 칩(111)의 표면까지의 거리가 변화되어, 광학 특성이 변동되는 문제도 있었다.
또한, 종래의 CCD 및 MOS 촬상 소자에서는, 온도 변화에 의한 초점 위치의 변동을 억제하기 위해서 세라믹제의 케이스와 유리 비구면 렌즈를 조합시켜 제조하고 있다. 도 20의 (a) 및 (b), 도 21의 (a) 및 (b), 도 22(a) 및 (b)에 도시된 바와 같이 렌즈 고정 프레임(120, 124, 126)에 1장 또는 복수 장의 유리 비구면 렌즈(118)를 얹어 놓고, 금속제의 렌즈 누름 부재(121, 125, 128)를 이용하여 고정 하고 있었다. 이 때문에, 광학계의 제조 비용 및 제작 시간이 걸리게 된다.
또한, 광학계의 비용을 절감하기 위해서 촬상 소자의 케이스로서 절연체인 플라스틱 패키지와 렌즈로서 플라스틱의 비구면 렌즈를 이용하여 제조하는 것은, 투명 충전제의 팽창 또는 수축에 따라서 외위기(112)도 팽창 또는 수축하여 온도 변화에 의한 초점 위치의 변동이 더욱 커져 선명한 화상을 얻기 어렵다고 하는 문제가 있었다.
상기 과제를 해결하기 위해 본 발명은, 반도체 광 센서 디바이스의 온도 변화에 대한 안정성을 저렴한 구성으로 향상시키는 동시에 광학 특성의 열화 및 변동을 방지하여 수명의 장기화와 신뢰성을 향상시킬 수 있는 반도체 광 센서 디바이스를 제공한다.
상기 과제를 해결하기 위해서, 절연 재료를 사용해서 저부(底部)에 개방부를 갖도록 구성되는 케이스와, 상기 케이스의 내부에서 외부로 인출되는 배선 부재와, 상기 케이스에 고정되는 반도체 광 센서 칩과, 상기 반도체 광 센서 칩 표면에 설치된 단자와 상기 배선 부재를 전기적으로 접속하는 접속 수단과, 상기 케이스의 내부에 충전되어 반도체 광 센서 칩의 상면을 덮는 동시에 상기 케이스의 개방부에서 팽창 또는 수축에 의한 체적 변화를 방지하는 투명 충전제와, 상기 투명 충전제를 개재하여 상기 반도체 광 센서 칩의 상방에 설치되고 상기 케이스에 접착 또는 용착되는 투명판과, 상기 반도체 광 센서 칩 상에서 결상되는 위치에서 상기 투명판에 접착 또는 용착되는 렌즈부를 구비한 반도체 광 센서 디바이스로서, 상기 렌 즈부, 상기 투명판 및 상기 케이스는 동일 재료 또는 열팽창률이 거의 같은 재료에 의해 성형되는 것을 특징으로 한다.
또한, 절연 재료를 사용해서 저부에 개방부를 갖도록 구성되는 케이스와, 상기 케이스의 내부에서 외부로 인출되는 배선 부재와, 상기 케이스에 고정되는 반도체 광 센서 칩과, 상기 반도체 광 센서 칩 표면에 설치된 단자와 상기 배선 부재를 전기적으로 접속하는 접속 수단과, 상기 케이스의 내부에 충전되어 반도체 광 센서 칩의 상면을 덮는 동시에 상기 케이스의 개방부에서 팽창 또는 수축에 의한 체적 변화를 방지하는 투명 충전제와, 상기 투명 충전제를 개재하여 상기 반도체 광 센서 칩의 상방에 설치되고 상기 반도체 광 센서 칩 상에서 결상되는 위치에서 상기 케이스에 접착 또는 용착되는 렌즈부를 구비한 반도체 광 센서 디바이스로서, 상기 렌즈부 및 상기 케이스는 동일 재료 또는 열팽창률이 거의 같은 재료에 의해 성형되는 것을 특징으로 한다.
또한, 절연 재료를 사용해서 저부에 개방부를 갖도록 구성되는 케이스와, 상기 케이스의 내부에서 외부로 인출되는 배선 부재와, 상기 케이스에 고정되는 반도체 광 센서 칩과, 상기 반도체 광 센서 칩 표면에 설치된 단자와 상기 배선 부재를 전기적으로 접속하는 접속 수단과, 상기 케이스의 내부에 충전되어 반도체 광 센서 칩의 상면을 덮는 동시에 상기 케이스의 개방부에서 팽창 또는 수축에 의한 체적 변화를 방지하는 투명 충전제와, 상기 투명 충전제의 팽창 또는 수축에 의한 체적 변화를 방지하기 위한 개방부를 형성하면서 상기 반도체 광 센서 칩의 상방에 상기 투명 충전제를 개재하여 배치되고 상기 케이스에 설치된 지주에 접착 또는 용착되 는 투명판과, 상기 반도체 광 센서 칩 상에서 결상되는 위치에서 상기 투명판에 접착 또는 용착되는 렌즈부를 구비한 반도체 광 센서 디바이스로서, 상기 렌즈부, 상기 투명판 및 상기 케이스는 동일 재료 또는 열팽창률이 거의 같은 재료에 의해 성형되는 것을 특징으로 한다.
또한, 절연 재료를 사용해서 저부에 개방부를 갖도록 구성되는 케이스와, 상기 케이스의 내부에서 외부로 인출되는 배선 부재와, 상기 케이스에 고정되는 반도체 광 센서 칩과, 상기 반도체 광 센서 칩 표면에 설치된 단자와 상기 배선 부재를 전기적으로 접속하는 접속 수단과, 상기 케이스의 내부에 충전되어 반도체 광 센서 칩의 상면을 덮는 동시에 상기 케이스의 개방부에서 팽창 또는 수축에 의한 체적 변화를 방지하는 투명 충전제와, 상기 투명 충전제의 팽창 또는 수축에 의한 체적 변화를 방지하기 위한 개방부를 형성하면서 상기 반도체 광 센서 칩 상에서 결상되는 위치에 상기 투명 충전제를 개재하여 배치되고 상기 케이스에 설치된 지주에 접착 또는 용착되는 렌즈부를 구비한 반도체 광 센서 디바이스로서, 상기 렌즈부 및 상기 케이스는 동일 재료 또는 열팽창률이 거의 같은 재료에 의해 성형되는 것을 특징으로 한다.
또한, 절연 재료를 사용해서 저부에 개방부를 갖도록 구성되는 케이스와, 상기 케이스의 내부에서 외부로 인출되는 배선 부재와, 상기 케이스에 고정되는 반도체 광 센서 칩과, 상기 반도체 광 센서 칩 표면에 설치된 단자와 상기 배선 부재를 전기적으로 접속하는 접속 수단과, 상기 케이스의 내부에 충전되어 반도체 광 센서 칩의 상면을 덮는 동시에 상기 케이스의 개방부에서 팽창 또는 수축에 의한 체적 변화를 방지하는 투명 충전제와, 상기 투명 충전제를 개재하여 상기 반도체 광 센서 칩의 상방에 설치되어, 상기 반도체 광 센서 칩에 입사되는 광선을 제한하며 상기 케이스에 접착 또는 용착되는 조절판(throttle plate)과, 상기 반도체 광 센서 칩 상에서 결상되는 위치에서 상기 케이스 혹은 상기 조절판에 접착 또는 용착되는 렌즈부를 구비한 반도체 광 센서 디바이스로서, 상기 렌즈부, 상기 조절판 및 상기 케이스는 동일 재료 또는 열팽창률이 거의 같은 재료에 의해 성형되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 렌즈부는 2개의 렌즈로 1조를 이루는 렌즈 쌍이 1조 이상 설치되고, 상기 조절판은 상기 1조 이상의 렌즈 쌍의 모든 렌즈의 개수만큼의 조절 구멍이 설치되어 있는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 개방부의 상기 투명 충전제를 덮는 박막을 설치하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 개방부의 상기 투명 충전제의 표면에 코팅을 행하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 개방부의 상기 투명 충전제를 덮는 보호판을 설치하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 투명 충전제는 투명 실리콘 겔인 것을 특징으로 한다.
이하, 도면에 따라서 본 발명의 실시 형태를 설명한다. 도 1의 (a)은 본 발명의 제1 실시 형태의 평면도이고, 도 1의 (b)는 도 1의 (a)의 A-A를 따라 절취된 단면도이고, 도 19의 (a)~(d)는 각 실시 형태에 공통되는 반도체 광 센서 디바이스 의 외관을 설명하는 외관도이며, 도 19의 (a)에 나타낸 바와 같은 외관을 갖고 있다.
도 1의 (b)에 있어서, 플라스틱 케이스(1)의 저부에는 반도체 광 센서 칩(2)이 본딩되어 있다. 반도체 광 센서 칩(2)으로는 CCD 화상 센서, MOS 화상 센서, 포토다이오드, 또는 적외선 센서 등이 있으며, 플라스틱 케이스(1)는 반도체 광 센서 칩(2)의 본딩 부분과 이 본딩 부분을 지지하는 부분을 제외한 개방된 구조, 즉 개방부(1a, 1b)를 갖는다.
이 플라스틱 케이스(1)는 배선 부재로서의 리드 프레임(3)이 내부에서 외부로 관통하고 있다. 본딩되어 있는 반도체 광 센서 칩(2)의 표면의 내부 단자와 리드 프레임(3)은 접속 수단인 본딩 와이어(4)를 통해 접속되어 있다. 또한, 플라스틱 케이스(1)의 상면 외연부에는, 투명판(5)이 접착 또는 용착에 의해 고착되어 있다. 투명판(5)은 판형이며, 플라스틱 케이스(1)의 상측 개구를 완전히 덮는 넓이를 갖도록 형성된다.
이 투명판(5)의 상면 외연부에는 렌즈부(6)가 접착 또는 용착에 의해 고착된다. 이 렌즈부(6)는 반도체 광 센서 칩(2) 상에서 상을 맺는 렌즈(6a)가 일체 성형되어 있다.
이들 플라스틱 케이스(1), 투명판(5) 및 렌즈부(6)는 동일 재료, 또는, 거의 동일한 열팽창률을 갖는 재료를 이용하여 구성되어 있다. 한편, 이유에 관해서는 후술한다.
이 플라스틱 케이스(1)의 내부에는 투명 충전제로서의 투명 실리콘 겔(7)이 충전되고, 이 투명 실리콘 겔(7)은 플라스틱 케이스(1)의 저부의 개방부(1a, 1b) 에 있어서 외기(外氣)에 대하여 노출되어 있다. 제1 실시 형태에서는, 플라스틱 케이스(1)의 내부가 투명 실리콘 겔(7)로 완전히 채워지고, 반도체 광 센서 칩(2) 및 본딩 와이어(4)는 투명 실리콘 겔(7)로 완전히 밀봉되어 보호되고 있다. 따라서, 종래와 같이 밀봉에 이용되는 가스 상태가 반도체 광 센서 칩에 영향을 주는 일없이 안정된 특성을 유지할 수 있다.
또한, 제1 실시 형태에서는, 플라스틱 케이스(1)의 저면(底面)이 개방부(1a, 1b)에 의해서 개방되어 있고, 투명 실리콘 겔(7)이 이들 개방부(1a, 1b)로부터 노출된 형태로 되어 있다. 이 때문에, 온도 변화에 의해 투명 실리콘 겔(7)이 팽창 또는 수축하더라도 플라스틱 케이스(1)의 개방부(1a, 1b)에서 노출되는 투명 실리콘 겔(7)이 상하로 움직여, 투명 실리콘 겔(7)의 온도 변화에 의한 체적 변동을 흡수한다.
따라서, 투명 충전제에 의해 케이스 내부가 완전히 밀봉되어 있는 종래의 구조와 같이, 충전제의 팽창 및 수축에 기인하는 충전제 내부에 있어서의 기포의 발생이나 외기의 흡인, 충전제와 케이스와의 경계면 박리는 발생하지 않고, 안정된 특성을 유지할 수 있다.
또한, 제1 실시 형태에서는 투명판(5)이 플라스틱 케이스(1)의 상면에 강고하게 고착되어 있기 때문에, 케이스 내부의 투명 실리콘 겔(7)이 팽창 또는 수축하더라도, 투명판(5)의 표면에서부터 반도체 광 센서 칩(2)의 표면까지의 거리를 변화시키는 일은 없다. 따라서, 투명 실리콘 겔(7)의 체적 변화가 광학 특성에 영향 을 미치지 않는다.
또, 플라스틱 케이스(1), 투명판(5) 및 렌즈부(6)는 같은 재료로 하거나, 또는 열팽창률이 거의 같은 재료로 하였기 때문에, 저렴하게 구성할 수 있다.
또, 예컨대, 온도가 상승하면 이들 플라스틱 케이스(1), 투명판(5) 및 렌즈부(6)는 일체가 되어 팽창하기 때문에, 팽창 전후의 형상을 비교하면, 서로 닮은 형상으로 되어 있다. 렌즈(6a)의 렌즈 지름과 렌즈의 두께가 커져 곡률이 변화되기 때문에 초점 거리가 길어지지만, 그 만큼 반도체 광 센서 칩(2)이 탑재된 플라스틱 케이스(1), 투명판(5)도 팽창하기 때문에, 결과적으로 렌즈(6a)의 초점 거리를 반도체 광 센서 칩(2) 상에 위치하도록 유지할 수 있어, 안정된 특성을 유지할 수 있다.
이 제1 실시 형태의 반도체 광 센서 디바이스의 제조 방법을 이하에 나타낸다. 금형에 금속판(리드 프레임(3))을 삽입하여 열가소성 수지로 사출성형한 플라스틱 케이스(1)에 반도체 광 센서 칩(2)을 본딩하고, 본딩 와이어(4)의 본딩을 행하여 투명판(5)을 플라스틱 케이스(1)에 접착제에 의해 접착하거나 또는 용제, 초음파 등에 의해 용착한다.
또한, 투명판(5)에 렌즈부(6)를 접착 또는 용착한다. 이 때, 플라스틱 케이스(1), 투명판(5) 및 렌즈부(6)는 같은 재료로 하거나, 또는 열팽창률이 거의 같은 재료로 하고 있기 때문에, 접착 또는 용착이 용이하다. 그 후, 플라스틱 케이스(1)를 거꾸로 하여 저부의 개방부(1a, 1b)에서부터 미경화(未硬化)의 투명 실리콘 겔(7)을 충전하고, 항온조(恒溫槽)에 넣어 투명 실리콘 겔(7)을 열경화한 다.
플라스틱 케이스(1), 투명판(5) 및 렌즈부(6)가 열팽창 또는 열수축했다고 하더라도, 렌즈(6a)의 초점 위치가 항상 반도체 광 센서 칩(2) 상에 위치하도록 할 수 있고, 또한, 투명 실리콘 겔(7)은 저부의 개방부(1a, 1b)에 의해 팽창 또는 수축에 의한 체적의 변동을 방지하여 안정된 밀봉 상태를 유지한다. 온도 변화가 심한 환경 하에 있더라도 높은 검출 능력을 갖는 반도체 광 센서 디바이스로 할 수 있다.
또, 본 실시 형태의 렌즈부(6)는 원주형으로 형성되어 있는 것으로서 도 1의 (a), (b) 및 도 19의 (a)에서 도시하고 있지만, 렌즈(6)의 형상은 원주형에 한하는 것이 아니라, 예컨대, 도 19의 (b)에 나타낸 바와 같이, 판형·직방체 부재에 렌즈(6a)를 설치한 구성으로 하여도 좋다. 이와 같이 이들 렌즈부(6)의 형상은 적절하게 선택된다. 후술하는 실시 형태에 있어서도, 원주형의 렌즈부나 또는 판형의 렌즈부를 선택할 수 있다.
도 2의 (a)는 제2 실시 형태의 평면도이고, 도 2의 (b)는 도 2의 (a)의 B-B를 따라 절취된 단면도이며, 도 19의 (a)에 나타낸 바와 같은 외관을 갖고 있다.
본 실시 형태는, 제1 실시 형태에 더하여 플라스틱 케이스(1)의 반도체 광 센서 칩(2)의 본딩 위치에 금속 다이 패드(8)를 구비한 것이다. 금속 다이 패드(8)는 반도체 광 센서 칩(2)의 패키지의 전위를 접지 전위로 저하시키거나, 또는 반도체 광 센서 칩(2)과 플라스틱 케이스(1)와의 접착성을 좋게 하기 위해서 삽입되는 것이다.
또, 이 금속 다이 패드(8)가 배치되는 플라스틱 케이스(1)의 부분에는, 개방부(1c)가 형성되어 있다. 이 개방부(1c)는 플라스틱 케이스(1)의 사출 성형시에 사출되는 수지에 의해서 금속 다이 패드(8)가 움직이는 사태를 방지하기 위한 핀이 삽입되는 개방부이다. 그 밖의 구성은 제1 실시 형태와 동일하다. 또한, 판형·직방체형의 렌즈부(6)를 선택하면 도 19의 (b)에 나타낸 바와 같은 외관이 된다. 이와 같이 구성하더라도 소정의 효과를 얻을 수 있다.
도 3의 (a)는 제3 실시 형태의 평면도이고, 도 3의 (b)는 도 3의 (a)의 C-C를 따라 절취된 단면도이며, 도 19의 (c)에 나타낸 바와 같은 외관을 갖고 있다.
본 실시 형태는 기본적으로는 제1 실시 형태의 반도체 광 센서 디바이스에서 투명판(5)을 빼고, 플라스틱 케이스(1)에 렌즈부(6)를 직접적으로 접착 또는 용착한 반도체 광 센서 디바이스로 한다. 렌즈부(6)는 도 19의 (c)에 나타낸 바와 같이, 판형·직방체형이며, 플라스틱 케이스(1)의 개구를 완전히 덮는 크기로 형성된다. 그리고, 플라스틱 케이스(1)에 렌즈부(6)를 접착·용착하였을 때, 렌즈부(6)의 렌즈(6a)는 반도체 광 센서 칩(2) 상에서 상을 맺는 위치가 되도록 구성된다.
또한, 플라스틱 케이스(1) 및 렌즈부(6)는 같은 재료로 하거나, 또는 열팽창률이 거의 같은 재료로 한다.
플라스틱 케이스(1) 및 렌즈부(6)가 열팽창 또는 열수축했다고 하더라도 렌즈(6a)의 초점 위치는 항상 반도체 광 센서 칩(2) 상에 위치하도록 할 수 있고, 또한 투명 실리콘 겔(7)은 저부의 개방부(1a, 1b)에 의해 열팽창 또는 열수축에 의한 체적의 변동을 방지하여 안정된 밀봉 상태를 유지한다. 온도 변화가 심한 환경 하 에 있어서도 높은 검출 능력을 갖는 반도체 광 센서 디바이스로 할 수 있다.
도 4의 (a)는 제4 실시 형태의 평면도이고, 도 4의 (b)는 도 4의 (a)의 D-D를 따라 절취된 단면도이며, 도 19의 (c)에 나타낸 바와 같은 외관을 갖고 있다.
본 실시 형태는 기본적으로는 제3 실시 형태에 더하여, 플라스틱 케이스(1)의 반도체 광 센서 칩(2)의 본딩 위치에 금속 다이 패드(8)를 구비한 반도체 광 센서 디바이스이다.
그리고, 플라스틱 케이스(1) 및 렌즈부(6)는 같은 재료로 하거나, 또는 열팽창률이 거의 같은 재료로 한다. 제4 실시 형태의 반도체 광 센서 디바이스는 제3 실시 형태의 디바이스와 동일한 효과를 발휘한다.
도 5의 (a)는 제5 실시 형태의 평면도이고, 도 5의 (b)는 도 5의 (a)의 E-E를 따라 절취된 단면도이며, 도 19의 (d)에 나타낸 바와 같은 외관을 갖고 있다.
본 실시 형태는 기본적으로는 제3 실시 형태의 반도체 광 센서 디바이스의 판형·직방체형 렌즈부(6) 대신에 원주형 렌즈부(6)를 플라스틱 케이스(1)에 직접 접착·용착한 반도체 광 센서 디바이스로 한다. 도 5의 (a)의 중간 부분에 나타낸 바와 같이 투명 실리콘 겔(7)은 아래쪽의 개방부(1a, 1b)에 더하여 상측의 개방부(1d)에서도 외기에 노출된다.
렌즈부(6)의 렌즈(6a)는 반도체 광 센서 칩(2) 상에서 상을 맺도록 구성된다. 그리고, 플라스틱 케이스(1) 및 렌즈부(6)는 같은 재료로 하거나, 또는 열팽창률이 거의 같은 재료로 한다.
플라스틱 케이스(1) 및 렌즈부(6)가 열팽창 또는 열수축했다고 하더라도, 렌 즈(6a)의 초점 위치는 항상 반도체 광 센서 칩(2) 상에 위치하도록 할 수 있고, 또한 투명 실리콘 겔(7)은 저부의 개방부(1a, 1b, 1d)에 의해 열팽창 또는 열수축에 의한 체적의 변동을 방지하여 안정된 밀봉 상태를 유지한다. 온도 변화가 심한 환경 하에 있더라도, 높은 검출 능력을 갖는 반도체 광 센서 디바이스로 할 수 있다.
또한, 본 실시 형태에 있어서도 금속 다이 패드(8)를 설치하더라도 좋다.
도 6의 (a)는 제6 실시 형태의 평면도이고, 도 6의 (b)는 도 6의 (a)의 F-F를 따라 절취된 단면도이다.
본 실시 형태의 반도체 광 센서 디바이스의 플라스틱 케이스(1)는, 상면과 반도체 광 센서 칩(2)의 본딩 위치와 그것을 지지하는 부분을 뺀 저면과의 2면이 개방된 구조로 되어 있다. 이 플라스틱 케이스(1)는 그 내주면의 2면으로부터 내측을 향해 돌출 설치된 투명판 고정 지주(9)를 구비하고 있다.
이 플라스틱 케이스(1)는 리드 프레임(3)이 내부에서 외부로 관통하고 있다.
또한, 플라스틱 케이스(1)의 저부는 반도체 광 센서 칩(2)이 본딩되어 있다. 본딩되어 있는 반도체 광 센서 칩(2) 표면의 내부 단자와 리드 프레임(3)은 본딩 와이어(4)를 통해 접속되어 있다. 이 플라스틱 케이스(1)의 내부는 투명 실리콘 겔(7)로 충전되고, 또한 이 투명 실리콘 겔(7)의 표면에는 투명판(5)이 투명판 고정 지주(9)에 의해 플라스틱 케이스(1)에 지지된다. 그리고, 투명판(5)의 외주에는 도 6의 (a)의 중간 부분에 도시된 바와 같이 개방부(1d)가 구성되어 투명 실리콘 겔(7)이 외기에 노출된다.
이 경우, 투명판(5)은 플라스틱 케이스(1)에 직접에 접하지 않고, 투명 실리 콘 겔(7) 표면에 투명판(5)의 저면이 접하는 상태이다. 또한, 투명판(5)의 상측 외연부에도 렌즈부(6)가 접착 또는 용착에 의해 고정된다. 이 렌즈부(6)는 반도체 광 센서 칩(2) 상에서 상을 맺는 렌즈(6a)가 일체 성형되어 있다.
제6 실시 형태에서는 플라스틱 케이스(1)의 내부가 투명 실리콘 겔(7)로 완전히 채워지고, 반도체 광 센서 칩(2) 및 본딩 와이어(4)는 투명 실리콘 겔(7)로 완전히 밀봉되어 보호되고 있다. 따라서, 종래와 같이 밀봉에 이용되는 가스 상태가 반도체 칩에 영향을 주지 않고 안정된 특성을 유지할 수 있다.
또한, 제6 실시 형태에서는 플라스틱 케이스(1)의 저면에 더하여 상면에서도 개방되어 있고 투명 실리콘 겔(7)이 노출한 형태로 되어 있다. 이 때문에 온도 변화에 의해 투명 실리콘 겔(7)이 팽창 또는 수축하더라도 플라스틱 케이스(1)의 개방부(1a, 1b, 1d)에서 노출되는 실리콘 겔이 상하로 움직여, 투명 실리콘 겔(7)의 온도 변화에 의한 체적 변동을 흡수한다.
따라서, 종래의 투명 충전제에 의한 밀봉 구조와 같이 충전제의 팽창 또는 수축에 기인하는 충전제 내부의 기포의 발생 및 외기의 흡인, 충전제와 케이스와의 계면 박리는 발생하지 않으며, 안정된 특성을 유지할 수 있다.
또한, 제6 실시 형태에서는 투명판(5)이 플라스틱 케이스(1)의 내주면에 부착된 투명판 고정 지주(9)에 의해서 지지되어 있기 때문에 케이스 내부의 투명 실리콘 겔(7)이 팽창, 수축하더라도, 투명판(5)의 표면에서부터 반도체 광 센서 칩(2)의 표면까지의 거리는 변하지 않는다.
또한, 플라스틱 케이스(1), 투명판(5) 및 렌즈부(6)는 같은 재료로 하거나, 또는 열팽창률이 거의 같은 재료이기 때문에, 저렴하게 구성할 수 있다. 또한, 온도 상승에 의해 플라스틱 케이스(1), 투명판(5) 및 렌즈부(6)가 팽창하여 초점 위치가 신장되었다고 하여도, 렌즈(6a)도 팽창하여 초점 위치를 신장시켜, 반도체 광 센서 칩(2) 상에 초점 위치를 유지할 수 있어, 안정된 특성을 유지할 수 있다. 따라서, 투명 실리콘 겔(7)의 체적 변화가 광학 특성에 영향을 미치지 않고서 안정된 특성을 유지할 수 있다.
또한, 제6 실시 형태에 있어서도, 필요에 따라서 플라스틱 케이스(1)의 내측 저부의 반도체 광 센서 칩(2)의 본딩 위치에 금속 다이 패드를 구비하는 것이 가능하다.
또한, 도시되어 있지는 않지만 투명판 고정 지주(9)에 의한 지지 대신에 투명판(5)을 도 6의 (a)의 상하 방향으로만(혹은, 좌우 방향으로만) 연장하여 개방부(1d)를 남기면서 플라스틱 케이스(1)에 직접 접착·용착하는 것도 가능하다. 이들 구성은 적절하게 설계된다.
또, 본 실시 형태의 렌즈부(6)의 형상은 적절하게 선택되고, 원주형의 렌즈부 또는 판형의 렌즈부를 선택할 수 있다.
도 7의 (a)는 제7 실시 형태의 평면도이고, 도 7의 (b)는 도 7의 (a)의 G-G를 따라 절취된 단면도이다.
본 실시 형태는 기본적으로는 제6 실시 형태의 반도체 광 센서 디바이스로부터 투명판(5)을 빼고, 플라스틱 케이스(1)의 투명판 고정 지주(9)에 판형·직방체형의 렌즈부(6)를 직접적으로 접착 또는 용착한 반도체 광 센서 디바이스로 한다. 도 7의 (a)의 중간 부분에 나타낸 바와 같이, 투명 실리콘 겔(7)은 개방부(1d)에서 외기에 노출된다.
렌즈부(6)는 판형·직방체형으로 형성된다. 그리고, 플라스틱 케이스(1)의 투명판 고정 지주(9)에 렌즈부(6)를 접착·용착하였을 때, 렌즈부(6)의 렌즈(6a)는 반도체 광 센서 칩(2) 상에 상을 맺도록 위치가 정해진다.
그리고, 플라스틱 케이스(1) 및 렌즈부(6)는 같은 재료로 하거나, 또는 열팽창률이 거의 같은 재료로 한다. 제7 실시 형태의 반도체 광 센서 디바이스는 제6 실시 형태의 디바이스와 동일한 효과를 발휘한다.
또, 제7 실시 형태에 있어서도, 필요에 따라서 플라스틱 케이스(1)의 내측 저부의 반도체 광 센서 칩(2)의 본딩 위치에 금속 다이 패드를 갖추는 것이 가능하다.
또한, 도시하지 않지만 투명판 고정 지주(9)에 의한 지지 대신에 판형의 렌즈부(6)를, 도 7의 (a)의 상하 방향으로만(혹은 좌우 방향으로만) 연장하여 개방부(1d)를 남기면서 플라스틱 케이스(1)에 직접 접착·용착하는 것도 가능하다. 이들 구성은 적절하게 설계된다.
도 8의 (a)는 제8 실시 형태의 평면도이고, 도 8의 (b)는 도 8의 (a)의 H-H를 따라 절취된 단면도이며, 도 19의 (b)에 나타낸 바와 같은 외관을 갖고 있다.
본 실시 형태는 기본적으로는 제1 실시 형태의 반도체 광 센서 디바이스의 플라스틱 케이스(1)와 렌즈부(6)와의 사이에 투명판(5) 대신에 조절판(13)을 설치한 반도체 광 센서 디바이스로 한다. 조절판(13)은 조절 구멍(13a)를 갖고 있고, 판형·직방체형이며 플라스틱 케이스(1)의 개구를 완전히 덮는 크기가 되도록 형성된다. 플라스틱 케이스(1)의 상면 외연부에 접착 또는 용착에 의해 고착된다. 또한, 렌즈부(6)는 이 조절판(13)의 상면 외연부에 접착 또는 용착에 의해 고착된다.
렌즈부(6)의 렌즈(6a)는 반도체 광 센서 칩(2) 상에서 상을 맺도록 구성된다. 그리고, 플라스틱 케이스(1) 및 렌즈부(6)는 같은 재료로 하거나, 또는 열팽창률이 거의 같은 재료로 한다.
플라스틱 케이스(1) 및 렌즈부(6)가 열팽창 또는 열수축했다고 하더라도, 렌즈(6a)의 초점 위치는 항상 반도체 광 센서 칩(2) 상에 위치하도록 할 수 있고, 또한 투명 실리콘 겔(7)은 저부의 개방부(1a, 1b)에 의해 열팽창 또는 열수축에 의한 체적의 변동을 방지하여 안정된 밀봉 상태를 유지한다. 온도 변화가 심한 환경 하에 있더라도, 높은 검출 능력을 갖는 반도체 광 센서 디바이스로 할 수 있다.
또, 도시되지 않지만 상자형으로 형성된 렌즈부(6)가 플라스틱 케이스(1)에 접착 또는 용착된 조절판(13)을 덮도록 배치되어 이 렌즈부(6)를 플라스틱 케이스(1)의 상면 외연부에 접착 또는 용착에 의해 고착되는 형태로 하여도 좋다. 이 경우, 외관상은 도 19의 (c)와 같이 된다.
또한, 렌즈부(6)를 원주형으로 형성하여, 도 19의 (a)와 같은 외관이 되도록 구성하더라도 좋다.
도 9의 (a)는 제9 실시 형태의 평면도이고, 도 9의 (b)는 도 9의 (a)의 I-I를 따라 절취된 단면도이다. 본 실시 형태는 청구 범위 제6항에 기재한 발명의 실시 형태에 상당한다.
본 실시 형태는 기본적으로는 제7 실시 형태의 반도체 광 센서 디바이스와 기술 사상을 같이 하지만, 렌즈부(6)가 2개의 렌즈를 1조 이상(도 8에서는 렌즈(6a), 렌즈(6b)의 1조) 갖는 렌즈 쌍(6c)을 구비하는 반도체 광 센서 디바이스이다.
이 렌즈 쌍(6c)의 렌즈(6a, 6b)의 아래쪽에 조절 구멍(13a, 13b)이 배치되는 렌즈 쌍용 조절판(13c)을, 플라스틱 케이스(1)의 상면 외연부에 접착 또는 용착에 의해 고착하고, 또한 렌즈 쌍(6c)을 이 렌즈 쌍용 조절판(13c)의 상면에 접착 또는 용착에 의해 고착한다.
렌즈 쌍(6c)은 반도체 광 센서 칩(2) 상의 2군데에서 상을 맺도록 구성된다. 그리고, 플라스틱 케이스(1) 및 렌즈부(6)는 같은 재료로 하거나, 또는 열팽창률이 거의 같은 재료로 한다.
플라스틱 케이스(1) 및 렌즈부(6)가 열팽창 또는 열수축했다고 하더라도, 렌즈(6a, 6b)의 초점 위치는 항상 반도체 광 센서 칩(2) 상에 위치하도록 할 수 있고, 또한 투명 실리콘 겔(7)은 저부의 개방부(1a)에 의해 열팽창 또는 열수축에 의한 체적의 변동을 방지하여 안정된 밀봉 상태를 유지한다. 온도 변화가 심한 환경 하에 있더라도 높은 검출 능력을 갖는 반도체 광 센서 디바이스로 할 수 있다.
도 10의 (a)는 제10 실시 형태의 평면도이고, 도 10의 (b)는 도 10의 (a)의 J-J를 따라 절취된 단면도이며, 도 19의 (a)에 나타낸 바와 같은 외관을 갖고 있다.
본 실시 형태는 제1 실시 형태의 플라스틱 케이스(1)의 저부에, 추가로 개방 부(1a, 1b)를 덮는 박막(10)을 부가한 것이다. 박막(10)은 케이스(1)의 내부에 충전되어 있는 투명 실리콘 겔(7)을 보호하기 위해서 외기로부터의 수분, 이물질 등의 침입을 막는다.
이 박막(10)의 개방부에 있어서의 차단 부분은 투명 실리콘 겔(7)의 팽창 또는 수축에 따라 팽창되거나, 움푹 들어가거나 한다. 이 박막(10)은 고무, 플라스틱, 합성 수지 등의 필름으로 만들고 있으며, 빛을 통과시키지 않는 고안(흑색에 착색하는 등)이 행해지는 것이 바람직하다. 그리고, 플라스틱 케이스(1), 투명판(5) 및 렌즈부(6)는 같은 재료로 하거나, 또는 열팽창률이 거의 같은 재료로 한다.
또한, 렌즈부(6)를 판형·직방체형으로 형성하여, 도 19의 (b)와 같은 외관이 되도록 구성하더라도 좋다.
도 11의 (a)는 제11 실시 형태의 평면도이고, 도 11의 (b)는 도 11의 (a)의 K-K를 따라 절취된 단면도이며, 도 19의 (c)에 나타낸 바와 같은 외관을 갖고 있다.
이 제10 실시 형태는 기본적으로는 제3 실시 형태의 플라스틱 케이스(1)의 저부에, 추가로 개방부(1a, 1b)를 덮는 박막(10)을 부가한 것이다. 박막(10)은 케이스(1)의 내부에 충전되어 있는 투명 실리콘 겔(7)을 보호하기 위해서 외기로부터의 수분, 이물질 등의 침입을 막는다.
또한, 렌즈부(6)를 원주형으로 형성하여 도 19의 (d)와 같은 외관이 되도록 구성하더라도 좋다.
도 12의 (a)는 제12 실시 형태의 평면도이고, 도 12의 (b)는 도 12의 (a)의 L-L을 따라 절취된 단면도이며, 도 19의 (b)에 나타낸 바와 같은 외관을 갖고 있다.
이 제12 실시 형태는 기본적으로는 제8 실시 형태의 플라스틱 케이스(1)의 저부에 추가로 개방부(1a, 1b)를 덮는 박막(10)을 부가한 것이다. 박막(10)은 케이스(1)의 내부에 충전되어 있는 투명 실리콘 겔(7)을 보호하기 위해서 외기로부터의 수분, 이물질 등의 침입을 막는다.
또, 렌즈부(6)를 원주형으로 형성하여, 도 19의 (a)와 같은 외관이 되도록 구성하더라도 좋다.
도 13의 (a)는 제13 실시 형태의 평면도이고, 도 13의 (b)는 도 13의 (a)의 M-M을 따라 절취된 단면도이며, 도 19의 (a)에 나타낸 바와 같은 외관을 갖고 있다.
본 실시 형태는 제1 실시 형태의 반도체 광 센서 디바이스에 더하여, 플라스틱 케이스(1)의 개방부(1a, 1b)에 있어서의 투명 실리콘 겔(7)의 표면에, 실리콘 겔(7)보다도 흡습성이 낮고, 경화후의 경도가 실리콘 겔(7)보다도 단단한 실리콘 고무 또는 합성 수지 등을 코팅하여 코팅막(11a, 11b)을 형성한 것이다.
코팅막(11a, 11b)은 투명 실리콘 겔(7)의 팽창 또는 수축에 의한 개방부(1a, 1b)에 있어서의 상하 이동에 따라 상하로 움직이는 동시에 케이스(1)의 내부에 충전되어 있는 투명 실리콘 겔(7)을 보호하기 위해서 외기로부터의 수분, 이물질 등의 침입을 막는다. 그리고, 플라스틱 케이스(1), 투명판(5) 및 렌즈부(6)는 같은 재료로 하거나, 또는 열팽창률이 거의 같은 재료로 한다.
또, 렌즈부(6)를 판형·직방체형으로 형성하여 도 19의 (b)와 같은 외관이 되도록 구성하더라도 좋다.
도 14의 (a)는 제14 실시 형태의 평면도이고, 도 14의 (b)는 도 14의 (a)의 N-N을 따라 절취된 단면도이며, 도 19의 (c)에 나타낸 바와 같은 외관을 가진다.
본 실시 형태는 기본적으로는 제3 실시 형태의 반도체 광 센서 디바이스에 더하여, 플라스틱 케이스(1)의 개방부(1a, 1b)에 있어서의 투명 실리콘 겔(7)의 표면에 실리콘 겔(7)보다도 흡습성이 낮고 경화후의 경도가 실리콘 겔(7)보다도 단단한 실리콘 고무 또는 합성 수지 등을 코팅하여 코팅막(11a, 11b)을 형성한 것이다.
그리고, 플라스틱 케이스(1) 및 렌즈부(6)는 같은 재료로 하거나, 또는 열팽창률이 거의 같은 재료로 한다.
또, 렌즈부(6)를 원주형으로 형성하여 도 19의 (d)와 같은 외관이 되도록 구성하더라도 좋다.
도 15의 (a)는 제15 실시 형태의 평면도이고, 도 15의 (b)는 도 15의 (a)의 O-O를 따라 절취된 단면도이며, 도 19의 (b)에 나타낸 바와 같은 외관을 갖고 있다.
본 실시 형태는 기본적으로는 제8 실시 형태의 반도체 광 센서 디바이스에 더하여, 플라스틱 케이스(1)의 개방부(1a, 1b)에 있어서의 투명 실리콘 겔(7)의 표면에 실리콘 겔(7)보다도 흡습성이 낮고 경화후의 경도가 실리콘 겔(7)보다도 단단한 실리콘 고무 또는 합성 수지 등을 코팅하여 코팅막(11a, 11b)을 형성한 것이다.
그리고, 플라스틱 케이스(1) 및 렌즈부(6)는 같은 재료로 하거나, 또는 열팽창률이 거의 같은 재료로 한다.
또한, 렌즈부(6)를 원주형으로 형성하여 도 19의 (a)와 같은 외관이 되도록 구성하더라도 좋다.
도 16의 (a)는 제16 실시 형태의 평면도이고, 도 16의 (b)는 도 16의 (a)의 P-P를 따라 절취된 단면도이며, 도 19 (a)에 나타낸 바와 같은 외관을 가진다.
본 실시 형태는 제1 실시 형태에 있어서의 플라스틱 케이스(1)의 저부에, 추가로 구멍부(12a, 12b)를 갖는 보호판(12)을 부착한 것이다. 보호판(12)은 외기로부터의 수분, 이물질 등의 침입을 막고, 또한 케이스 내부에 충전되어 있는 투명 실리콘 겔(7)을 보호하기 위해서 개구 면적을 작게 하면 좋다. 그리고, 플라스틱 케이스(1), 투명판(5) 및 렌즈부(6)는 같은 재료로 하거나, 또는 열팽창률이 거의 같은 재료로 한다.
또한, 렌즈부(6)를 판형·직방체형으로 형성하여 도 19의 (b)와 같은 외관이 되도록 구성하더라도 좋다.
도 17의 (a)는 제17 실시 형태의 평면도이고, 도 17의 (b)는 도 17의 (a)의 Q-Q를 따라 절취된 단면도이며, 도 19의 (c)에 나타낸 바와 같은 외관을 갖고 있다.
본 실시 형태는 기본적으로는 제3 실시 형태의 반도체 광 센서 디바이스의 플라스틱 케이스(1)의 저부에 추가로 구멍부(12a, 12b)를 갖는 보호판(12)을 부착한 것이다. 그리고, 플라스틱 케이스(1) 및 렌즈부(6)는 같은 재료로 하거나, 또 는 열팽창률이 거의 같은 재료로 한다.
또, 렌즈부(6)를 원주형으로 형성하여 도 19의 (d)와 같은 외관이 되도록 구성하더라도 좋다.
도 18의 (a)는 제18 실시 형태의 평면도이고, 도 18의 (b)는 도 18의 (a)의 R-R를 따라 절취된 단면도이며, 도 19의 (b)에 나타낸 바와 같은 외관을 가진다.
본 실시 형태는 기본적으로는 제8 실시 형태의 반도체 광 센서 디바이스의 플라스틱 케이스(1)의 저부에 추가로 구멍부(12a, 12b)를 갖는 보호판(12)을 부착한 것이다. 그리고, 플라스틱 케이스(1) 및 렌즈부(6)는 같은 재료로 하거나, 또는 열팽창률이 거의 같은 재료로 한다.
또, 렌즈부(6)를 원주형으로 형성하여 도 19의 (a)와 같은 외관이 되도록 구성하더라도 좋다.
또, 상기 제10∼제18 실시 형태에 있어서도 필요에 따라서 플라스틱 케이스(1)의 내측 저부의 반도체 광 센서 칩(2)의 본딩 위치에 금속 다이 패드(8)를 구비하는 것이 가능하다.
또한, 제10∼제18 실시 형태에 있어서도, 케이스의 저부가 개방된 구조뿐만 아니라, 제6 또는 제7 실시 형태의 기술적 특징인 투명 고정 지주(9)를 사용하여 개방부(1d)를 부가할 수 있다.
또한, 제10∼제18 실시 형태에서 개방부(1a, 1b)에서 외기에 노출되는 투명 실리콘 겔(7)에 박막(10), 코팅막(11) 및 보호판(12)을 설치하는 것을 설명했지만, 제5∼제7 실시 형태와 같이 더욱 상측에 개방부(1d)를 갖는 경우라도, 이 개방부(1d)와 외기에 노출되는 투명 실리콘 겔(7)에 박막(10), 코팅막(11), 또는 보호판(12) 중 어느 것을 설치하여 수분·이물질의 혼입을 방지하는 것이 바람직하다.
또, 본 발명의 적용 범위는 상기 실시 형태에 한정되는 것이 아니라, 예컨대 표면 실장 타입의 외위기를 이용하여 그 내부에 투명 충전제를 충전한 경우에도 같은 식으로 적용 가능하다. 또한, 상술한 모든 실시 형태에서는 외위기 내부에 충전되는 투명 충전제로서 투명 실리콘 겔을 예로 들었지만, 이에 한하지 않고 투명 실리콘 고무, 투명 합성 수지 등을 적용하는 것도 가능하다. 절연 케이스에 관해서도 상기 실시 형태에서는 플라스틱 케이스를 예로 들었지만, 케이스 재료로서 플라스틱 외에, 세라믹, 세라믹/플라스틱 복합재 등의 적용이 가능하다.
또한, 플라스틱 케이스의 제조 방법으로서, 제1 실시 형태에서부터 제18 실시 형태에서는, 플라스틱 케이스(1)를 열가소성 수지에 의한 사출성형으로 만들고 있지만, 에폭시계 수지와 같은 열경화성 수지에 의한 주형 성형으로 만드는 것도 가능하다. .
또한, 상기 실시 형태에 있어서, 반도체 광 센서 칩 표면의 내부 단자와 절연 케이스의 배선 패턴 사이의 접속에 본딩 와이어를 예로 들었지만, 이에 한하지 않고 펌프에 의한 접속 수단의 적용도 가능하다.
또, 플라스틱의 재료로서는, 일반적으로 CPO라 불리는 시클로올레핀 폴리머계의 플라스틱 등이 바람직하다. 또한, 거의 동일한 열팽창률을 갖는 재료로서, 예컨대 투명판(5)이나 렌즈부(6)로서 투명한 시클로올레핀 폴리머계의 플라스틱 등 을 이용하고, 플라스틱 케이스(1)로서 색소를 혼입시킨 시클로올레핀 폴리머계의 플라스틱 등을 이용하는 것을 생각할 수 있다. 이러한 재료를 이용함으로써 본 발명을 실시할 수 있다.
이상과 같이 본 발명의 반도체 광 센서 디바이스는 반도체 광 센서 디바이스의 온도 변화에 대한 안정성을 저렴한 구성으로 향상시키는 동시에 광학 특성의 열화 및 변동을 방지하여 수명의 장기화와 신뢰성을 향상시킨다.

Claims (13)

  1. 절연 재료를 사용해서 저부(底部)에 개방부를 갖도록 구성되는 케이스와;
    상기 케이스의 내부에서 외부로 인출되는 배선 부재와;
    상기 케이스에 고정되는 반도체 광 센서 칩과;
    상기 반도체 광 센서 칩 표면에 설치된 단자와 상기 배선 부재를 전기적으로 접속하는 접속 수단과;
    상기 케이스의 내부에 충전되어, 상기 반도체 광 센서 칩의 상면을 덮는 동시에 상기 케이스의 개방부에서 팽창 또는 수축에 의한 체적 변화를 방지하는 투명 충전제와;
    상기 투명 충전제를 개재하여 상기 반도체 광 센서 칩의 상방에 설치되고, 상기 케이스에 접착 또는 용착되는 투명판과;
    상기 반도체 광 센서 칩 상에서 결상되는 위치에서 상기 투명판에 접착 또는 용착되는 렌즈부를 구비하고,
    상기 렌즈부, 상기 투명판 및 상기 케이스는 동일 재료 또는 열팽창률이 거의 같은 재료로 성형되는 것을 특징으로 하는 반도체 광 센서 디바이스.
  2. 절연 재료를 사용해서 저부(底部)에 개방부를 갖도록 구성되는 케이스와;
    상기 케이스의 내부에서 외부로 인출되는 배선 부재와;
    상기 케이스에 고정되는 반도체 광 센서 칩과;
    상기 반도체 광 센서 칩 표면에 설치된 단자와 상기 배선 부재를 전기적으로 접속하는 접속 수단과;
    상기 케이스의 내부에 충전되어, 상기 반도체 광 센서 칩의 상면을 덮는 동시에 상기 케이스의 개방부에서 팽창 또는 수축에 의한 체적 변화를 방지하는 투명 충전제와;
    상기 투명 충전제를 개재하여 상기 반도체 광 센서 칩의 상방에 설치되고, 상기 반도체 광 센서 칩 상에서 결상되는 위치에서 상기 케이스에 접착 또는 용착되는 렌즈부를 구비하고,
    상기 렌즈부 및 상기 케이스는 동일 재료 또는 열팽창률이 거의 같은 재료로 성형되는 것을 특징으로 하는 반도체 광 센서 디바이스.
  3. 절연 재료를 사용해서 저부(底部)에 개방부를 갖도록 구성되는 케이스와;
    상기 케이스의 내부에서 외부로 인출되는 배선 부재와;
    상기 케이스에 고정되는 반도체 광 센서 칩과;
    상기 반도체 광 센서 칩 표면에 설치된 단자와 상기 배선 부재를 전기적으로 접속하는 접속 수단과;
    상기 케이스의 내부에 충전되어, 상기 반도체 광 센서 칩의 상면을 덮는 동시에 상기 케이스의 개방부에서 팽창 또는 수축에 의한 체적 변화를 방지하는 투명 충전제와;
    상기 투명 충전제의 팽창 또는 수축에 의한 체적 변화를 방지하기 위한 개방 부를 형성하면서 상기 반도체 광 센서 칩의 상방에 상기 투명 충전제를 개재하여 배치되고, 상기 케이스에 설치된 지주(支柱)에 접착 또는 용착되는 투명판과;
    상기 반도체 광 센서 칩 상에서 결상되는 위치에서 상기 투명판에 접착 또는 용착되는 렌즈부를 구비하고,
    상기 렌즈부, 상기 투명판 및 상기 케이스는 동일 재료 또는 열팽창률이 거의 같은 재료로 성형되는 것을 특징으로 하는 반도체 광 센서 디바이스.
  4. 절연 재료를 사용해서 저부(底部)에 개방부를 갖도록 구성되는 케이스와;
    상기 케이스의 내부에서 외부로 인출되는 배선 부재와;
    상기 케이스에 고정되는 반도체 광 센서 칩과;
    상기 반도체 광 센서 칩 표면에 설치된 단자와 상기 배선 부재를 전기적으로 접속하는 접속 수단과;
    상기 케이스의 내부에 충전되어, 상기 반도체 광 센서 칩의 상면을 덮는 동시에 상기 케이스의 개방부에서 팽창 또는 수축에 의한 체적 변화를 방지하는 투명 충전제와;
    상기 투명 충전제의 팽창 또는 수축에 의한 체적 변화를 방지하기 위한 개방부를 형성하면서 상기 반도체 광 센서 칩 상에서 결상되는 위치에 상기 투명 충전제를 개재하여 배치되고, 상기 케이스에 설치된 지주에 접착 또는 용착되는 렌즈부를 구비하고,
    상기 렌즈부 및 상기 케이스는 동일 재료 또는 열팽창률이 거의 같은 재료로 성형되는 것을 특징으로 하는 반도체 광 센서 디바이스.
  5. 절연 재료를 사용해서 저부(底部)에 개방부를 갖도록 구성되는 케이스와;
    상기 케이스의 내부에서 외부로 인출되는 배선 부재와;
    상기 케이스에 고정되는 반도체 광 센서 칩과;
    상기 반도체 광 센서 칩 표면에 설치된 단자와 상기 배선 부재를 전기적으로 접속하는 접속 수단과;
    상기 케이스의 내부에 충전되어, 상기 반도체 광 센서 칩의 상면을 덮는 동시에 상기 케이스의 개방부에서 팽창 또는 수축에 의한 체적 변화를 방지하는 투명 충전제와;
    상기 투명 충전제를 개재하여 상기 반도체 광 센서 칩의 상측부에 설치되고 상기 반도체 광 센서 칩으로 입사되는 광선을 제한하며 상기 케이스에 접착 또는 용착되는 조절판과;
    상기 반도체 광 센서 칩 상에서 결상되는 위치에서 상기 케이스 또는 상기 조절판에 접착 또는 용착되는 렌즈부를 구비하고,
    상기 렌즈부, 상기 조절판 및 상기 케이스는 동일 재료 또는 열팽창률이 거의 같은 재료로 성형되는 것을 특징으로 하는 반도체 광 센서 디바이스.
  6. 제5항에 있어서, 상기 렌즈부는 2개의 렌즈로 1조를 이루는 렌즈 쌍이 1조 이상 설치되고, 상기 조절판은 상기 1조 이상의 렌즈 쌍의 모든 렌즈의 개수만큼의 조절 구멍이 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 반도체 광 센서 디바이스.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 개방부의 상기 투명 충전제를 덮는 박막을 설치한 것을 특징으로 하는 반도체 광 센서 디바이스.
  8. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 개방부의 상기 투명 충전제의 표면에 코팅을 행하는 것을 특징으로 하는 반도체 광 센서 디바이스.
  9. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 개방부의 상기 투명 충전제를 덮는 보호판을 설치한 것을 특징으로 하는 반도체 광 센서 디바이스.
  10. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 투명 충전제는 투명 실리콘 겔인 것을 특징으로 하는 반도체 광 센서 디바이스.
  11. 제7항에 있어서, 상기 투명 충전제는 투명 실리콘 겔인 것을 특징으로 하는 반도체 광 센서 디바이스.
  12. 제8항에 있어서, 상기 투명 충전제는 투명 실리콘 겔인 것을 특징으로 하는 반도체 광 센서 디바이스.
  13. 제9항에 있어서, 상기 투명 충전제는 투명 실리콘 겔인 것을 특징으로 하는 반도체 광 센서 디바이스.
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