KR20050097946A - 광센서 필터용의 투명 수지 조성물, 광센서 및 그 제조방법 - Google Patents

광센서 필터용의 투명 수지 조성물, 광센서 및 그 제조방법 Download PDF

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Abstract

전자 기기의 조립 공정 수를 증가시키지 않고, 적외 커트 필터 특성이 우수하며, 저비용으로 제조할 수 있는 신뢰성 높은 광센서 및 그 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 하며, 본 발명은 전극(3)을 가지는 기판(1)과, 전극(3)에 전기적으로 접속된 수광 소자(2)와, 기판(1)상에서 수광 소자(2)를 봉입하는 투광성 수지 봉입부(11)를 구비하며, 또한 투광성 수지 봉입부(11)의 내부 또는 외표면에, 외부에서의 적외광의 수광 소자로의 도달을 저지하는 적외광 저지층을 포함한다.

Description

광센서 필터용의 투명 수지 조성물, 광센서 및 그 제조 방법{TRANSPARENT RESIN COMPOSITION FOR OPTICAL SENSOR FILTER, OPTICAL SENSOR AND PRODUCTION METHOD THEREFOR}
본 발명은, 광센서 및 그 제조 방법에 관한 것이다. 또한 구체적으로는, 본 발명은 휴대 정보 단말 등의 액정 디스플레이의 백라이트의 ON-0FF 또는 광량의 조정에 사용하는 표면 실장형의 광센서 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
근년, 휴대 전화 등으로 대표되는 휴대 정보 단말의 표시부에는, TFT 컬러 액정 표시가 채용되는 경우가 급격하게 증가하게 되고 있고, 그에 따라 소비 전력의 상승도 진행되고 있다. 따라서, 종래부터, 백라이트가 불필요한 때 (갠 날의 옥외나, 밝은 조명이 있는 방 등)에는, 백라이트 광원을 0FF 또는 어둡게 하기 위한 기능을 부가하기 위해, 옥내나 옥외로의 광을 검출하기 위한 부품으로서 적외 파장에 피크 감도를 가진 표면 실장형 광센서가 일반적으로 사용되고 있었다.
이 종류의 광센서로서, 예컨대, 도24와 도25에 나타낸 바와 같이, 기판(101)과, 기판(101)의 이면의 일방의 전자 전극부(104)에 금속 배선된 금속 패드부(103)와, 기판(101)의 이면에 타방의 전자 전극부(104)에 금속 배선된 금속 패드부(103)와, 일방의 금속 패드부(103) 위에 도전성 접착제(105)를 통해 탑재된 수광 소자(102)와, 수광 소자(102)와 타방의 금속 패드부(103)를 전기적으로 접속하는 금속 세선(106)과, 수광 소자(102) 및 금속 세선(106)을 투광성 수지로 대략 직방체 형태로 덮는 수지 봉입부(107)를 구비한 구조의 광센서가 알려져 있다(일본국 공개 특허 공보 제1986-156250호 참조). 그러나, 이와 같은 광센서의 문제점으로서, 야간 또는 조명이 어두운 부옥 등에서는, 어떠한 요인으로 눈에 보이지 않는 적외광이 존재하는 경우에, 이 적외광을 검출하고, 마치 주위가 밝은 상태라고 판단하는 오동작이 발생할 우려가 있었다.
그 때문에, 최근에는, 이 광센서의 수광부 상부에 적외광을 커트하는 필터를 별도로 만드는 경우가 많아지고 있다. 적외광을 커트하는 기능을 가지는 것으로서, 가시 영역에 피크 감도 파장을 가지는 포토다이오드 소자와, 적외 영역에 피크 감도 파장을 가지는 포토다이오드 소자의 2개의 수광 소자를 별개로 또는 1칩화하고, 각각이 광검출한 결과를 연산함으로써 적외 영역의 광인지 아닌지 판단하고, 적외 영역의 광이면, 검출기의 출력을 커트하도록 하는 구조의 것이 알려져 있다(일본국 공개o 특허 공보 제2001-264161호 참조). 그러나, 이 경우, 수광 소자에 연산 기능이나 증폭 기능을 부가할 필요가 있고, 특수한 소자로 되기 때문에 고가로 되며, 연산 알고리즘에 의해서는, 적외 커트가 바르게 행해지지 않는 경우도 발생한다.
또한, 가시광만을 검출하는 가시광 센서로서, 수광 소자를 수지로 몰드한 광센서가, 일본국 공개 특허 공보 제1989-266751호 및 공개 특허 공보 제1998-229206 호에 개시되어 있다. 상기한 일본국 공개 특허 공보 제1989-266751호에 기재된 가시광 센서는, 적외광을 흡수하기 위해 투명 수지에 적외광을 흡수하는 글라스의 분말을 혼입한 것이다. 이 경우, 글라스와 수지에서는, 선팽창 계수가 크게 다르기 때문에, 예컨대, 수지를 성형할 때의 가열이나 냉각 공정에 의해 글라스와 수지가 벗겨져 버린다고 하는 문제가 있고, 양산에 적합하지 않다. 또한, 상기한 일본국 공개 특허 공보 제1998-229206호에 기재된 가시광 센서에 사용되는 적외광을 커트 하는 수지(대일본 도료 주식회사 제품)에서는, 도26에 나타낸 바와 같이, 파장 700nm이상의 근 적외 영역에서의 투과율이 피크 투과율에 대해 충분히 낮다고는 할 수 없다. 예컨대, 수지A(아크릴 수지)의 두께 2μm에서는 파장 800nm에서도 피크의 1/3정도의 투과율이 있다. 또한, 수지B(에폭시 수지)의 두께 300μm에서도 파장 850nm에서의 투과율이 피크의 1/4정도의 투과율이 있는 것이 알려져 있다.
도5는, 다른 2종류의 포토트랜지스터(Si)의 분광 감도 특성을 나타낸 그래프이고, 도5(a)의 포토트랜지스터는 피크 감도 파장이 900nm이고, 도5(b)의 것은 ㅍ피크 감도 파장이 650nm이다. 상기 적외광을 커트 하는 수지(수지A 또는 B)를 도5(a)의 피크 투과 파장 900nm의 포토트랜지스터와 조합하여 가시광 센서로 한 경우, 파장 800∼900nm의 근 적외 영역에 감도를 갖는 특성이 되어 버린다. 또한, 상기 적외광을 커트하는 수지(수지A 또는 B)를 도5(b)의 피크 투과 파장 650nm의 포토트랜지스터와 조합하여 가시광 센서로 하는 경우에서도, 파장 700nm 이상의 근 적외 영역의 감도가 충분히 하강되지 않아서, 가시광 센서로서는 사용할 수 없다.
도1은 본 발명에 따른 실시예1의 광센서의 사시도이다.
도2는 실시예1의 광센서의 정면 단면도이다.
도3(a)∼(e)는 각 적외 흡수 색소의 흡수 피크 감도와 분광 투과율의 관계를 나타낸 그래프이다.
도4(a) 및 (b)는 적외 흡수 색소 배합 시뮬레이션 결과를 나타낸 그래프이다.
도5(a) 및 (b)는 다른 2종류의 Si포토트랜지스터의 분광 감도 특성을 나타낸 그래프이다.
도6(a) 및 (b)는 포토트랜지스터의 분광 감도 및 적외 흡수 색소 시뮬레이션을 나타낸 그래프이다.
도7(a)∼(g)는 실시예1의 광센서의 제조에서의 수지 봉입부 형성 공정의 플로우챠트이다.
도8은 실시예1의 광센서의 제조에 사용되는 전극 패턴의 일례를 나타낸 부분 평면도이다.
도9는 본 발명에 따른 실시예2의 광센서의 사시도이다.
도10은 실시예2의 광센서의 정면 단면도이다.
도11(a)∼(d)는 실시예2의 광센서의 제조에서의 수지 봉입부 형성 공정의 플로우챠트이다.
도12(a)∼(d)는 본 발명에 따른 실시예3의 광센서의 제조에서의 수지 봉입부 형성 공정의 플로우챠트이다.
도13은 본 발명에 따른 실시예4의 광센서의 정면 단면도이다.
도14(a)∼(d)는 실시예4의 광센서의 제조에서의 수지 봉입부 형성 공정의 플로우챠트이다.
도15는 본 발명에 따른 실시예5의 광센서의 정면 단면도이다.
도16(a)∼(d)는 실시예5의 광센서의 제조에서의 수지 봉입부 형성 공정의 플로우챠트이다.
도17은 본 발명에 따른 실시예6의 광센서의 정면 단면도이다.
도18(a)∼(e)는 실시예6의 광센서의 제조에서의 수지 봉입부 형성 공정의 플로우챠트이다.
도19는 본 발명에 따른 실시예7의 광센서의 정면 단면도이다.
도20(a)∼(c)는 실시예7의 광센서의 제조에서의 수지 봉입부 형성 공정의 플로우챠트이다.
도21은 본 발명에 따른 실시예8의 광센서의 정면 단면도이다.
도22(a)∼(c)는 실시예8의 광센서의 제조에서의 수지 봉입부 형성 공정의 플로우챠트이다.
도23(a)∼(d)는 실시예8의 다른 제조 방법에서의 수지 봉입부 형성 공정의 플로우챠트이다.
도24는 종래의 광센서의 사시도이다.
도25는 종래의 광센서의 정면 단면도이다.
도26은 다른 종래의 광센서에 사용되는 적외광을 커트하는 수지의 특성을 나타낸 그래프이다.
본 발명에 의하면, 전극을 가지는 기판과, 전극에 전기적으로 접속된 수광 소자와, 기판상에서 수광 소자를 봉입하는 투광성 수지 봉입부를 구비한 광센서에 있어서, 투광성 수지 봉입부의 내부 또는 외표면에, 외부에서의 적외광의 수광 소자로의 도달을 저지하는 적외광 저지층을 포함하는 광센서(A)가 제공된다.
또한, 본 발명에 의하면, 전극을 가지는 기판과, 전극에 전기적으로 접속된 수광 소자와, 기판상에서 수광 소자를 봉입하는 투광성 수지 봉입부를 구비한 광센서에 있어서, 투광성 수지 봉입부가, 적외광 흡수 물질을 포함하는 광센서(B)가 제공된다. 즉, 적외광 흡수 물질을 혼합한 투광성 수지에 의해 투광성 수지 봉입부를 형성하고, 투광성 수지 봉입부 자체에 적외광 흡수 기능을 부가한다.
이와 같이 구성된 관센서(A)(B)에 의하면, 광센서에 적외 영역의 광을 흡수 또는 반사하는 기능을, 부품 개수를 증가시키지 않고 간단한 구성으로 하면서 조입할 수 있다. 따라서, 광센서와는 별도로 적외 커트 필터를 휴대 정보 단말 등의 전자 기기에 조입하는 수고가 생략되고, 조입 공정을 늘리지 않고 저비용으로 전자 기기를 생산할 수 있다. 또한, 광센서(B)에 의하면, 적외광 흡수 기능을 가지는 투광성 수지 봉입부를 1회의 몰드 성형에서 형성할 수 있기 때문에, 제조 공정수를 증가시키지 않고 능률적으로 생산할 수 있다고 하는 이점이 있다.
본 발명의 광센서(A)에 있어서, 적외광 저지층이란, 가시광 영역(약 380∼800nm)의 광은 투과시키고, 적외 영역(약 800∼10000nm)의 광은 흡수 또는 반사하는 것으로서, 구체적으로는, 적외광 흡수 물질을 포함하는 적외광 흡수층 또는 적외광 반사 물질을 포함하는 적외광 반사층으로 이루어진다.
적외광 흡수 물질을 포함하는 적외광 흡수층으로서는, 적외광 흡수 물질을 혼합한 투명 수지를 필름 형태로 가공한 적외광 흡수 필름, 또는 적외광 흡수 물질이 혼합된 투명 수지층을 포함할 수 있다. 이 적외광 흡수 물질은, 일본국 공개 특허 공보 제2001-106689호에 기재되어 있는 일반식(I)
(식중, Zi(i=1∼16)은 SR1, OR2, NHR3 또는 할로겐 원자식을 나타내고, R1, R2, R3는 치환기를 가져도 되고 알칼기 또는 치환기를 가져도 되는 알킬기 또는 치환기를 가져도 되는 탄소 원자수 1∼20개의 알킬기이고, M은 비금속, 금속, 금속 산화물 또는 금속 할로겐화물이다)으로 나타낸 프탈로시아닌 화합물을 적절하게 이용할 수 있다. 특히, 2종류 이상의 다른 특성을 갖는 적외광 흡수 색소를 최적화한 조합으로 사용함이 바람직하고, 그것에 의해 광범위한 적외 영역을 커트 가능하도록 하는 것을 목적으로 하는 적외광 커트 필터 특성을 얻을 수 있고, 광센서의 신뢰성이 대폭적으로 향상된다. 이 경우, 목적으로 하는 적외광 커트 필터 특성에 따라, 투명 수지 100중량%에 대해 적외광 흡수 색소를 0.1∼1.0 중량% 첨가하는 구체적인 사례를 들 수 있다. 또한, 투명 수지 100중량%에 대해 적외광 흡수 색소의 첨가량(배합량)이 0.1중량%보다 적으면 감도가 오르지만 적외광 커트의 효과가 적어지고, 한편, 첨가량이 1.0중량%보다 많으면 적외광 커트의 효과가 커지지만 감도가 하강된다.
한편, 적외광 반사 물질을 포함하는 적외광 반사층으로서는, 파장의 위상 차를 이용한 다층막을 필름 형태로 가공한 적외광 반사 필름, 또는 적외광 반사물질이 혼합된 투명 수지층 및 필름을 들 수 있다. 이 적외광 반사 물질로서는, 예컨대, 이산화 티탄, 이산화 실리콘 등을 들 수 있고, 이들 2 종류 이상의 다른 적외광 반사 물질을 최적화시킨 조합으로 사용함이 바람직하다.
또한, 본 발명의 광센서(A)에 있어서, 투광성 수지 봉입부가, 수광 소자를 봉입하는 내측 수지부와, 이 내측 수지부를 덮는 바깥쪽 수지부를 가지며, 적외광 저지층이, 내측 수지부와 바깥쪽 수지부의 사이에 개장되는, 적외광 흡수 물질을 포함하는 적외광 흡수층 또는 적외광 반사 물질을 포함하는 적외광 반사층으로 이루어지는 것도 좋다. 이와 같이 적외광 저지층을 2층 구조의 투명 수지 봉입부의 내부에 형성함으로써, 수광소자의 전체를 적외광 저지층으로 용이하게 덮는 것이 가능하고, 적외 커트 필름 특성을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 센서(B)에 있어서, 적외광 흡수 물질로서는, 상기 일반식 (Ⅰ)의 프탈로시아닌 화합물을 적절하게 이용할 수 있다. 특히, 2종류 이상의 다른 특성을 갖는 적외광 흡수 색소를 최적화한 조합으로 사용하는 것이 바람직하고, 그에 의해 광범위한 적외 영역을 커트 가능하게 하는 목적의 적외광 커트 필터 특성을 얻을 수 있고, 광센서의 신뢰성이 대폭적으로 향상된다. 이 경우, 목적으로 하는 적외광 커트 필터 특성에 따라, 투명 수지 100중량%에 대해 적외광 흡수 색소를 0.1∼1.0 중량% 첨가하는 구체적인 사례를 들 수 있다. 또한, 상기한 바와 같이, 투명 수지 100중량%에 대해 적외광 흡수 색소의 첨가량(배합량)이 0.1중량%보다 적으면 감도가 오르지만 적외광 커트의 효과가 적어지고, 한편 첨가량이 1.0중량%보다 많으면 적외광 커트의 효과가 커지지만 감도가 하강된다.
이와 같이 상기 일반식(I)로 표현되는 유기 재료의 프탈로시아닌계 색소를 적외광 흡수 재료로서 사용함에 의해 투광성 수지(몰드 수지)에 적외광 흡수 재료를 혼입하여도 통상의 수지 성형 기술을 사용하여 투광성 수지 봉입부를 형성할 수 있다. 즉, 양산이 용이하고 소형화가 가능한 가시광 센서를 실현할 수 있다.
이 프탈로시아닌 화합물은, 일본국 공개 특허 공보 제2001-106689호에 기재되어 있는 방법에 의해 제조할 수 있고, 이 경우, 상기 일반식 (Ⅰ)중의 M 혹은 Z를 변경함에 의해 최대 흡수 파장을 조정할 수 있다.
여기에서, 상기 일반식 (I)로 표현되는 프탈로시아닌 화합물에 있어서, 페닐기 또는 알킬기에 경우에 따라 존재하는 치환기로서는, 예컨대, 할로겐 원자, 아실기, 알킬기, 페닐기, 알코실기, 할로겐화 알킬기, 할로겐화 알코실기, 니트로기, 아미노기, 알킬아미노기, 알킬카르보닐아미노기, 아릴아미노기, 아릴카보닐아미노기, 카르보닐기, 알코시카르보닐, 알킬아미노카르보닐기, 알코시설포닐기, 알킬티오기, 카르바모일기, 아릴옥시카르보닐기, 옥시알킬에테르기, 시아노기 등을 들 수 있다. 이들 치환기의 수는 1∼3개가 적합하다.
또한, 상기 일반식(Ⅰ)로 표현되는 프탈로시아닌 화합물에 있어서, 비치환의 탄소 원자수 1∼20개의 알킬기로서는, 탄소 원자수 1∼20의 직쇄, 분기쇄 또는 환상의 알킬기 중 어느 하나이면 되고, 바람직한 것은, 탄소 원자수 1∼8의 직쇄, 분기쇄 또는 환상의 알킬기이다. 구체적으로는, 메틸기, 에틸기, n-프로필기, 이소프로필기, n-부틸기, sec-부틸기, tert-부틸기, n-벤틸기, 이소벤틸기, 네오벤틸기 등을 들 수 있고, 바람직한 것은 메틸기, 에칠기, n-프로필기, 이소프로필기 및 n-부틸기이다. 또한, 상기 탄소 원자수 1∼20개의 알킬기에 경우에 따라 존재하는 치환기로서는, 예컨대, 할로겐 원자, 알코실기, 히드록시알코실기, 알코시알콕실기, 할로겐화 알코실기, 니트로기, 아미노기, 알킬아미노기 등을 들 수 있다. 이들 치환기의 수는 1∼2개가 적합하다.
또한, 상기 일반식(I)로 표현되는 프탈로시아닌 화합물에 있어서, 할로겐 원자로는, 불소 원자, 염소 원자, 브롬 원자 및 요오드 원자가 있다. 바람직하게는 염소 원자이다.
또한, 상기 일반식(I)로 표현되는 프탈로시아닌 화합물에 있어서, 비금속이란, 금속 원자 이외의 원자를 의미하고, 예컨대, 2개의 수소 원자를 들 수 있다. 또한, 금속으로서는, 철, 마그네슘, 니켈, 코발트, 동, 파라듐, 아연, 바나듐, 티탄, 인듐, 주석 등을 들 수 있다. 금속 산화물로서는, 티타닐, 바나딜 등을 들 수 있다. 금속 할로겐화물 로서는, 염화 알루미늄, 염화 인듐, 염화 게르마늄, 염화 주석(II), 염화 주석(IV), 염화 규소 등을 들 수 있다. 바람직하게는, 금속, 금속산화물 또는 금속 할로겐화물이고, 구체적으로는, 동, 아연, 코발트, 니켈, 철, 바나딜, 티타닐, 염화 인듐, 염화 주석(II)이고, 더 바람직하게는 동, 바나딜 및 아연이다.
본 발명에 있어서, 상기 일반식(I)로 표현되는 프탈로시아닌 화합물로는, 최대 흡수 파장을 750∼1000nm의 범위 내에 갖는 프탈로시아닌 화합물이 바람직하다.구체적으로는, 최대 흡수 파장이 예컨대 750nm부근, 800nm부근, 900nm부근, 950nm부근 및 1000mm부근의 5종류의 프탈로시아닌 화합물 중의 2종 이상의 조합을 들 수 있고, 실제 사용상의 적외 영역을 커트하는 데 있어서 800nm 이상의 4종류 정도의 조합이 바람직하고, 또한 적외 영역도 커트하는 데 있어서는 750nm의 1종류도 더해진 합계 5종류 정도의 조합이 보다 바람직하다. 또한, 각 프탈로시아닌 화합물의 배합 비율은 특히 한정되는 것은 아니고, 예컨대 적외 영역을 균등하게 커트하고 싶으면 동일한 량으로 하면 되고, 또한 특정의 파장을 가지도록 커트하고 싶으면 그 파장 부근에 최대 흡수 파장을 가지는 프탈로시아닌 화합물을 많이 배합하면 된다.
본 발명의 광센서(A)(B)에 있어서, 수광 소자의 수광면측을 개방한 상태에서 투광성 수지 봉입부의 외표면을 피복하는 차광성의 차광 프레임부를 더 포함할 수 있다. 이와 같이 구성하면, 차광 프레임부에서 수광 소자의 수광면을 제외한 주위를 차광할 수 있기 때문에, 수광 소자로 입사하는 광은 전부 적외광 흡수층을 통과하는 것으로 되고, 고정도의 적외 커트 특성을 얻을 수 있다.
또한, 투광성 수지 봉입부의 가시광에서의 투과율이 청색광(450nm)으로부터 적색광(650nm)의 사이에서 대략 일정하도록 할 수 있다. 이와 같이 구성함에 의해 파장 의존성을 가지는 광센서가 얻어진다.
또한, 광센서(A)(B)에는, 상기한 바와 같이 흡수 피크가 다른 2종류 이상의 적외광 흡수 물질을 사용하는 것이 바람직하고, 그것에 의해 가시광 영역에서 대략 평탄한 투과 특성이 얻어진다. 특히, 흡수 파장 750∼1000nm의 프탈로시아닌 화합물을 사용하면, 보다 인간의 시감에 가까운 특성을 가진 광센서를 얻을 수 있다.
또한, 흡수 피크가 다른 복수의 프탈로시아닌계 색소의 사용과 포트트랜지스터(수광 소자)의 감도 특성과의 조합에 의해 더욱 시감도에 가까운 특성의 광센서를 실현할 수 있다. 이와 같은 광센서는, 예컨대, 액정의 백라이트 등으로 사용되는 백색 광원의 밝기·색조를 감시하는 것등에 사용할 수도 있다. 특히, 광원으로서 반도체 발광 소자를 이용하는 경우는, 발광 효율이 경시 변화하기 때문에, 그 출력을 감시하여 구동 전류를 조정할 필요가 있다. 특히, 액정 백 라이트 장치와 같이 적색 반도체 발광 소자, 녹색 반도체 발광 소자, 청색 반도체 발광 소자를 이용하여 풀 컬러 표시를 행하는 장치의 경우, 각 색의 발광 강도가 당초의 비율로부터 변화하면 색조가 변해 버리는 문제도 있다. 그 때문에, 광센서로서는, 상기한 바와 같은 가시광 센서를 사용하면 인간이 본 색상의 변화를 그대로 감시할 수 있다고 하는 이점이 있다.
본 발명의 광센서에 있어서, 수광 소자로서는 특히 제한이 없고, 예컨대 포토트랜지스터, 포토다이오드 등을 사용할 수 있지만, 특히, 가시광 영역의 광에 대해 피크 감도를 가지는 것이 바람직하, 예컨대 Si포토트랜지스터가 바람직하다. 이와 같이, 수광소자가 인간의 눈의 시감도에 가까운 특성을 갖게 됨으로써, 인간의 시각에 보다 근접한 광센서를 얻을 수 있다는 점에서 바람직하다.
본 발명은 다른 관점에 의하면, 기판에 형성된 전극상에 수광소자를 전기적으로 접속하는 수광 소자 접합 공정, 수광 소자의 전체가 덮히도록 기판상에 투광성 수지 봉입부를 형성하는 수지 봉입부 형성 공정을 구비한 광센서의 제조 방법에서, 수지 봉입부 형성 공정이,
투광성 수지 봉입부의 내부 또는 외표면에, 외부에서의 적외광의 수광 소자로의 도달을 저지하기 위한 적외광 저지층을 형성하는 적외광 저지층 형성 공정을 포함하는 광센서의 제조 방법(A)이 제공된다.
또한, 본 발명에 의하면, 기판에 형성된 전극상에 수광소자를 전기적으로 접속하는 수광 소자 접합 공정과, 수광소자의 전체가 덮히도록 기판상에 투광성 수지 봉입부를 형성하는 수지 봉입부 형성 공정을 구비한 광센서의 제조 방법에 있어서,
수지 봉입부 형성 공정에 있어서, 적외광 흡수 물질을 포함하는 투명 수지에서 투광성 수지 봉입부를 형성하는 광센서의 제조 방법(B)이 제공된다.
본 발명의 광센서의 제조 방법(A)(B)에 의하면, 상기한 고정도의 광센서(A)(B)를 용이하고도 저비용으로 각각 제조할 수 있다.
본 발명의 제조 방법(A)에 있어서, 적외광 저지층 형성 공정이, 적외광 흡수 물질을 포함하는 적외광 흡수층 또는 적외광 반사 물질을 포함하는 적외광 반사층을 투광성 수지 봉입부의 외표면에 형성할 수 있다. 이와 같이 하면, 투광성 수지 봉입부를 형성한 후에, 용이하게 적외광 반사층을 형성할 수 있다.
또한, 본 발명의 제조 방법(A)에 있어서, 수지 봉입부 형성 공정은,
수광 소자를 봉입하는 내측 수지부를 형성하는 내측 수지부 형성 공정과,
내측 수지부의 외표면을 적외광 흡수 물질을 포함하는 적외광 흡수층 또는 적외광 반사물질을 포함하는 적외광 반사층으로 덮는 적외광 저지층 형성 공정과,
적외광 흡수층 또는 적외광 반사층의 외표면을 바깥쪽 수지부로 덮는 외측 수지부 형성 공정을 구비할 수 있다.
이와 같이 하면, 적외광 흡수층 또는 적외광 반사층에서 수광 소자의 수광면(상부면)측만 아니라 외주면 측도 덮혀지기 때문에, 투명 수지 봉입부의 측면 측에서의 적외광도 커트할 수 있고, 보다 고정밀도의 적외 커트 특성을 얻을 수 있다.
본 발명의 광센서의 제조 방법(A)(B)에 있어서, 수지 봉입부 형성 공정 전에, 수광 소자의 수광면측을 개방한 상태로 투광성 수지 봉입부의 외표면을 덮는 차광 프레임부를 형성하는 차광 프레임부 형성 공정을 더 포함할 수 있다. 이와 같이 하면, 차광 프레임부에서 수광 소자의 수광면을 제외한 주위를 차광하고 있기 때문에, 수광소자로 입사하는 광은 전부 적외광 흡수층 또는 적외광 반사층에 의해 적외 커트되기 때문에, 고정밀도의 적외 커트 특성을 얻을 수 있다.
또한, 상기 수지 봉입부 형성 공정에 있어서, 복수 개의 수광 소자가 탑재된 기판을, 각 수광 소자에 대응하는 투광성 수지 봉입부 형성용의 복수의 요부를 갖는 상금형과 하금형 사이에 배치한 상태에서, 저점성의 투광성 수지를 금형 내부의
상기 각 요부에 흘려 넣고, 수지 경화시킴에 의해 투광성 수지 봉입부를 형성하도록 해도 된다. 이와 같이 하면, 적외 커트 특성이 우수한 광센서를 용이하게 대량생산 할 수 있다.
또한, 본 발명은 다른 관점에 의하면, 광센서의 수광소자를 봉입하는 투광성
수지 조성물이고, 투광성 수지에 적외 흡수 물질로서 복수의 프탈로시아닌 화합물을 첨가하여 적외 커트 기능을 부가한 광센서 필터용의 투광성 수지 조성물을 제공할 수 있다.
이하, 본 발명의 구체적인 실시예를, 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명은 이 실시예들로 한정되는 것은 아니다.
[실시예1]
도1은 본 발명에 따른 실시예1의 광센서의 사시도이고, 도2는 실시예1의 광센서의 정면 단면도이다.
이 실시예1의 광센서(10)는, 실장면에서 극성이 다른 한 쌍의 전극(금속 패드부)(3)을 가지는 기판(1)과,이 기판(1)위의 전극(3)에 전기적으로 접속된 수광소자(2)와, 기판(1)위에서 수광소자(2)를 봉입하는 투광성 수지 봉입부(11)와, 투광성 수지 봉입부(11)의 외표면에 형성된 적외광 저지층으로서의 적외광 흡수층(12)을 구비하고 있다.
기판(1)은, 예컨대 글라스·에폭시 수지로부터 직사각형 판 형태로 형성되고, 그의 실장면에서의 대향 단부 측에 극성이 다른 한 쌍의 전극(3,3)이 형성되어 있다. 또한, 기판(1)에는, 이들 한쌍의 전극(3,3)과 결합되고, 또한 기판(1)의 양 단면에서 이면을 따라 한 쌍의 단자 전극(4,4)이 형성되어 있다.
직사각형 블록형의 수광 소자(2)로서는, 예컨대 포토트랜지스터, 포토다이오드 등이 사용되고, 그 수광면(2a)과 대향하는 면의 전극부가 기판(1) 위의 하나의 전극(3)에 도전성 접착제(5)를 통해 전기적으로 접속되는 동시에, 수광면(2a)측의 전극부가 기판(1)위의 다른 전극(3)에 금속 세선(6)을 통해 전기적으로 접속되어 있다.
또한, 본 발명에 사용할 수 있는 수광 소자(2)로서는 특히 제한되지 않고, 상기 포토트랜지스터, 포토다이오드 등을 들 수 있지만, 가시광 영역에 피크 감도를 갖는 Si포토트랜지스터, Si포토다이오드 등이 바람직하고, 이에 대해서 상세하게 후술한다.
투광성 수지 봉입부(11)는, 절연성, 투광성 및 열경화성을 가진, 예컨대 에폭시 수지로 이루어지고, 수광 소자(2) 및 금속 세선(6)을 덮는 대략 직방체형으로
형성되어 있다.·
외부에서의 적외광의 수광 소자로의 도달을 저지하기 위한 적외광 흡수층(12)은 적외광 흡수 필름으로 이루어지고, 투광성 수지 봉입부(11)의 상부면에 투명한 접착제로 접착되어 있다. 이 적외광 흡수 필름은, 예컨대 적외광 흡수 물질을 혼합한 투명 수지(예컨대 에폭시 수지)를 두께 20∼100μm의 필름 형태로 가공함으로써 얻어진다.
또한, 적외광 흡수 물질로서는, 흡수 피크 감도 및 분광 투과율이 다른 특성을 가지는 2종류 이상의 적외 흡수 색소가 병용된다. 이것은, 적외 흡수 색소가 1종류에서는, 광범위한 적외 영역을 커트(흡수)하는 것이 곤란하기 때문이고, 흡수 피크 감도 및 분광 투과율이 다른 특성을 가진 수종류의 적외 흡수 색소를 최적화하여 사용함으로써, 광범위한 적외 영역을 커트 가능하게 하는 것을 목적으로 하는 적외광 커트 필터 특성을 얻을 수 있다.
여기에서, 4종류의 최대 흡수 파장이 다른 적외 흡수 색소를 예로 들어 설명한다.
도3은 각 적외 흡수 색소의 흡수 피크 감도와 분광 투과율의 관계를 나타낸 그래프이고, 도3(a)는 적외 흡수 색소A의 그래프이고, 도3(b)는 적외 흡수 색소B의 그래프이고, 도3(c)는 적외 흡수 색소C의 그래프이고, 도3(d)는 적외 흡수 색소D의 그래프이다. 각 그래프로부터, 적외 흡수 색소A에서는 적외광의 파장 800nm부근에 최대 흡수 파장이 있고, 적외 흡수 색소B는 적외광의 파장 900nm부근에 최대 흡수 파장이 있고, 적외 흡수 색소C는 적외광의 파장 950nm부근에 최대 흡수 파장이 있고, 적외 흡수 색소D는 적외광의 파장 1000nm부근에 최대 흡수 파장이 있는 것을 알 수 있다.
예컨대, 800nm보다 긴 파장의 적외광을 커트하고 싶은 경우는, 흡수 스펙트럴이 다른, 상기한 바와 같은, 적외 흡수 색소 A,B,C,D를 최적의 배합비로 병용하는 것으로서, 도4(a)에 나타낸 시뮬레이션 결과와 같이, 파장 450nm으로부터 650nm의 범위에서는 투과율이 대략 일정하게 되는 것이 알려져 있다. 이 적외 흡수 물질을 혼입한 투광성 수지에 의해 도5(a),(b)에 나타낸 바와 같은 포토트랜지스터 분광 감도 특성을 가지는 Si포토트랜지스터로 이루어지는 수광소자를 몰드함에 의해 도6(a),(b)에 나타낸 감도의 파장 의존성을 가지는 광센서가 각각 얻어진다. 즉, 도5(a)에 나타낸 종래의 수광소자를 사용한 경우의 시뮬레이션 결과가 도6(a)이고, 피크 감도 파장이 650nm과 시감도의 피크 555nm 보다 약간 길지만, 파장 800nm의 감도는 피크 파장에서의 감도의 30% 이하와 어느 정도의 적외광을 커트할 수 있다. 또한, 도6(a)의 광센서에서는, 도5(a)에 나타낸 피크 감도 파장 : 900nm의 포토트랜지스터를 사용하고 있기 때문에 1000nm보다 긴 파장의 투과율이 상승하고 있지만(1050nm의 작은 피크 감도를 갖고 있다), 이 파장역에 대해 Si포토트랜지스터의 감도가 없기 때문에, 광센서로서 실제 사용상의 문제가 되지 않는다. 이에 대해, 도6(b)의 광센서에서는, 파장 800nm의 감도는 피크 파장에서의 감도의 10% 이하로 더욱 낮아져 있고, 800nm보다도, 긴 파장의 적외광을 고정밀도로 커트할 수 있다.
도6(e)에 다른 사례를 나타낸다. 도6(e)는 적외 흡수 색소 E의 그래프이고, 최대 흡수 파장은 750nm이다. 상기한 바와 같은 적외 흡수 색소 A∼E에 대해, 최적의 배합비로 병용함으로써, 도4(b)에 나타낸 시뮬레이션 결과가 얻어진다.
도4(b)에 나타낸 시뮬레이션 결과를 도4(a)에 나타낸 사뮬레이션 결과와 비교하면, 파장450nm으로부터 65Onm의 범위에서는 투과율이 대략 일정하는 것은 다름 없지만, 750nm보다 긴 파장의 적외광에 대한 투과율은 피크의 대략 20% 이하로 되어 있고, 보다 인간의 시감도에 가까운 특성을 가진 광센서로 할 수 있다.
본 실시예1의 광센서는, 적외광 흡수 물질에 유기 재료인 프탈로시아닌계 색소가 사용되고 있기 때문에, 투광성 수지 봉입부(11)를 구성하는 몰드 수지와 선팽창 계수가 거의 같고, 통상의 수지 성형 기술을 사용하여 제조할 수 있다.
다음, 수광 소자(2)의 피크 감도에 대해서 설명한다. 상기한 도5는 다른 2종류의 Si 포토트랜지스터의 분광 감도 특성을 나타낸 그래프이다. 본 실시예1에 있어서, 적외 커트에 대해 유효한 소자로서는, 피크 감도 파장 및 분광 감도 특성이 가시광, 특히, 인간의 눈의 시감도에 가까운 특성을 갖고 있음으로써, 인간의 시각에 보다 근접한 광센서가 된다. 일반적인 수광 소자는, 적외광(적외 LED)과의 조합으로 사용되기 때문에, 피크 감도 파장이 약 900nm의 것이 많고, 일례로서는 도5(a)에 나타낸 분광 감도 특성을 가진 수광 소자(포토트랜지스터 소자)이다. 주위 환경, 예컨대 태양광이나 형광등, 전구 등의 조명 광을 검지하는 타입의 광센서로서는, 가시광(대략 380∼800nm)에 감도를 가진 수광 소자가 적합하고, 예로서는 도5(b)에 나타낸 피크 감도 파장이 약 650nm의 분광 감도 특성을 가진 수광 소자(포토트랜지스터 소자)가 바람직하다. 적외 커트에 적합한 수광 소자로서도, 가시광에 피크 감도 파장을 가진 수광소자이고, 도6(b)에 나타낸 분광 감도 특성의 시뮬레이션 결과의 피크 감도 파장이 약 650nm의 가시광인 수광 소자를 사용함으로써, 광센서의 적외 커트 특성을 향상시킬 수 있다.
잘 알려져 있는 바와 같이, 상기한 바와 같은 포토트랜지스터는, n형 Si 반도체 기판에 B(보론) 등을 확산하여 제조한 pn접합의 깊이를 바꾸는 것에 의해 실현할 수 있다. 확산 깊이가 충분히 깊은 경우는 도5(a)와 같이 Si의 흡수 특성을 반영했던 바와 같은 파장 감도의 수광 소자가 얻어진다. 이에 대해, 확산 깊이를 얕게 하면 도5(b)와 같이 감도의 피크가 가시광측에 있는 수광 소자가 얻어진다. 그러나, 확산 깊이를 지나치게 얕게 하면 내전압이 낮아지고 실용적이 아니기 때문에, 현상태에서는 감도의 피크 파장은 도5(b)와 같이 650nm 정도가 한도이다.
다음, 도1과 도2에 설명한 실시예1의 광센서(10)의 제조 방법을, 도7 및 도8을 참조하여 설명한다. 또한, 도7은 동 실시예1의 광센서의 제조에서의 수지 봉입부 형성 공정의 플로우챠트를 나타내고, 도8은 실시예1의 광센서의 제조에 사용되는 전극(금속 배선)패턴의 일례를 나타내는 부분 평면도이다.
본 실시예1의 광센서의 제조 방법은, 기판(1)에 형성된 전극(3)위에 수광 소자(2)를 전기적으로 접속한 수광소자 접합 공정과, 수광 소자(2)의 전체가 피복되도록 기판(1) 위에 투광성 수지 봉입부(11)를 형성하는 수지 봉입부 형성 공정을 구비한다. 또한, 수광소자 접합 공정에서는, 도8에 나타낸 바와 같은 전극 패턴(7)의 각 전극(3) 위에 도전성 접착제(5)를 통해 복수개의 수광 소자(2)가 탑재되어 전기적으로 접속되며, 이는 종래와 같은 공지 기술에 의해 행해지기 때문에 상세한 설명은 생략한다. 또한, 도8에 나타낸 전극 패턴(7)은 일례이고, 후공정에 지장이 없도록 배선 패턴을 자유롭게 설계해도 된다.
도7(a)는, 기판(1)의 전극 상에 복수 개의 수광 소자(2)가 탑재되어 전기적으로 접속된 상태를 나타내고 있다. 수지 봉입부 형성 공정에서는, 먼저, 도7(b)에 나타낸 바와 같이, 복수 개의 수광 소자(2)를 탑재한 기판(1)을 하금형(8)에 세트하고, 도7(c)와 같이 상금형(9)과 하금형(8) 사이에서 수지 누설, 기판 파괴 등이 발생하지 않는 조건에서 기판(1)을 사이에 두고 고정하고,트랜스퍼 몰드 방식으로 약 150℃의 가열하에서 수지 성형한다. 이 경우, 상금형(9)의 하부면에는 각 봉입부 형성용의 대략 직방체형의 오목부를 가지고 있는데, 오목부 형상에 의해 봉입부 형상은 변하기 때문에, 봉입부 상부면이 편평하게 된다면 오목부 형상을 자유롭게 설계할 수 있다. 수지 경화 후, 금형을 개방하면 도7(d)의 형태로 기판(1) 위의 수광 소자(2) 및 금속 세선(6)이 투명 수지 봉입부(11)에 봉입되어 진다.
다음, 수지 봉입부 형성 공정에 있어서, 형성된 투광성 수지 봉입부(11)의 다른 표면에, 외부에서의 적외광의 수광 소자(2)로의 도달을 저지하기 위한 적외광 흡수층(12)을 형성하는 적외광 저지층 형성 공정이 행해진다. 즉, 도7(e)에 나타낸 바와 같이, 투명 수지 봉입부(11)의 표면에, 디스펜서(13) 등으로 투광성의 접착제(14)를 도포하고, 그 위에서 도7(f)와 같이 적외광 흡수층(12)에 있는 적외광 흡수 필름을 상부면에 접착한다. 이로써 도7(g)에 나타낸 바와 같이, 투명 수지 봉입부(11)의 상부면에 적외광 흡수층(12)이 제공된 수지·성형품이 얻어진다. 그 후, 얻어진 수지 성형품을 제품마다 개별로 분할하는 다이싱 블레이드 등에 의해 기판 분할을 함으로써, 제품으로서의 각각의 광센서가 완성된다.
실시예1의 광센서(10)에 의하면, 제품에 적외 영역의 광을 흡수하는 기능을 포함시키고 있기 때문에, 광센서는 별도로 적외 커트 필터를 부가하는 수고를 아낄 수 있다. 또한, 가시광 영역에 피크 감도를 가진 수광 소자(2)를 사용함에 의해, 더욱 사람의 눈으로부터 받는 판단 기준에 가까운 제어를 행할 수 있다. 또한, 이 광센서(10)를 제조하는 제조 방법에 의하면, 투명 수지 봉입부(11)의 상부면에 적외광 흡수층(12)인 적외광 흡수 필름을 접착하는 공정만을 부가하는 것만으로 되어 있고, 적외 커트 기능을 갖는 광센서를 용이하게 제조할 수 있다.
[실시예2]
도9는 본 발명에 따른 실시예2의 광센서의 사시도이고, 도10은 실시예2의 광센서의 정면 단면도이다.
이 실시예2의 광센서(20)는, 투광성 수지 봉입부(21)가, 수광 소자(2)를 봉입하는 내측 수지부(22)와, 이 내측 수지부(22)를 덮는 외측 수지부(23)를 가지며, 적외광 흡수층(12)이, 내측 수지부(22)와 외측 수지부(23) 사이에 개장된 적외광 흡수 필름으로 이루어진다. 또한, 실시예1과 동일한 요소에 대해서는 동일 부호를 첨부하고, 그에 대한 설명을 생략한다.
내측 수지부(22)는, 절연성, 투광성 및 열경화성을 가진, 예컨대 에폭시 수지로 이루어진다. 외측 수지부(23)는, 투광성 및 열경화성을 가진, 예컨대 에폭시 수지로 이루어진다. 이들 내측 수지부(22)와 외측 수지부(23)는 동일한 수지 또는 다른 수지로 될 수 있다.
다음, 이 실시예2의 광센서(20)의 제조 방법을, 도11의 광센서의 제조에서의 수지 봉입부 형성 공정의 플로우챠트를 참조하여 설명한다.
실시예2의 수지 봉입부 형성 공정에서는, 먼저, 도11(a)에 나타낸 바와 같이, 복수 개의 수광 소자(2)를 탑재한 기판(1) 위에, 각 수광 소자(2)를 덮는 각 내측 수지부(22)를 형성하는 내측 수지부 형성 공정이 행해진다. 이 내측 수지부 형성 공정은, 도7(a)∼(c)의 실시예1에 설명한 공정과 동일하게 행해질 수 있다. 다음, 도11(b)에 나타낸 바와 같이, 상기 기판(1)을 별도의 하금형(91)에 세트하고, 기판(1) 위의 각 내측 수지부(22) 위에 적외광 흡수층 형성용 필름(12′)을 배치하고, 그 위에 투광성이 높은 수지를 도중까지 경화시킨 B스테이지 타입의 시트 형태 수지(23′)를 배치시킨다. 그리고, 도11(c)에 나타낸 바와 같이, 상금형(92)과 하금형(91)에서 열프레스함으로써, 도11(d)와 같이, 각 내측 수지부(22)의 전체 외면을 적외광 흡수층(12)으로 피복하고, 또한 적외광 흡수층(12)의 전 외면을 외측 수지부(23)에서 피복한 수지 성형품이 얻어진다. 그 후, 얻어진 수지 성형품을 제품마다 개별로 분할하도록 다이싱 블레이드 등에 의해 기판 분할을 함으로써, 제품으로서의 개개의 광센서가 완성된다.
이 실시예2의 광센서(20)에 의하면, 실시예1과 같은 효과가 얻어지는 것에 더하여, 적외광 흡수층(12)에서 수광 소자(2)의 수광면(상부면) 측만이 아니라 외주면 측도 덮고 있기 때문에, 투명 수지 봉입부(21)의 측면에서의 적외광도 커트 할 수 있고, 보다 고정밀도의 적외 커트 특성을 얻는 것이 가능하다. 또한, 이 광센서(20)를 제조하는 제조 방법에 의하면, 적외광 흡수층(12) 및 외측 수지부(23)를 1공정에서 동시에 효율적으로 형성하는 것이 가능하다.
[실시예3]
도12는 본 발명에 따른 실시예3의 광센서의 제조에서의 수지 봉입부 형성 공정의 플로우챠트이다.
이 실시예3의 광센서는, 상기 실시에2에 있어서, 투명 수지 봉입부(21)와 적외광 흡수층(12) 사이에 투명 접착층(24)을 개장시킨 것이다. 그 제조 방법을 설명하면, 수지 봉입부 형성 공정에서는, 도12(a)에 나타낸 복수 개의 수광 소자(2)를 피복한 각 내측 수지부(22)를 탑재한 기판(1)을, 도12(b)에 나타낸 바와 같이, 하금형(91)에 세트하고, 기판(1) 위의 각 내측 수지부(22) 위에 내열성의 투명 접착층 형성 필름(24′)을 배치하고, 그 위에 적외광 흡수층 형성용 필름(12′)을 배치하고, 그 위에 투광성이 높은 수지를 도중까지 경화시킨 B스테이지 타입의 시트 형태 수지(23′)를 배치한다. 그리고, 도12(c)에 나타낸 바와 같이, 상금형(92)과 하금형(91)에서 열프레스함으로써, 도12(d)와 같이, 각 내측 수지부(22)의 전체 외면을 적외광 흡수층(12)에서 피복하고, 또한 적외광 흡수층(12)의 전 외면을 외측 수지부(23)에서 피복한 수지 성형품이 얻어진다. 그 후, 상기한 자와 같이 다이싱 블레이드 등에 의해 기판 분할을 행함에 의해, 제품으로서의 각각의 광센서가 완성된다.
이와 같이 구성하면, 내측 수지부(22)와 적외광 흡수층(12)의 밀착성을 향상시킬 수 있다.
[실시예4]
도13은 본 발명에 따른 실시예4의 광센서의 정면 단면도이고, 도14는 실시 예4의 광센서의 제조에서의 수지 봉입부 형성 공정의 플로우챠트이다.
이 실시예4의 광센서(40)는, 투광성 수지 봉입부(41)가, 적외광 흡수 물질을 포함하는 것이다. 또한, 실시예1과 동일한 요소에는 동일한 부호를 첨부하고, 그에 대한ㄹ 설명을 생략한다.
투광성 수지 봉입부(31)는, 2종류 이상의 적외광 흡수 색소가, 절연성, 투광성 및 열경화성을 가지는 수지(예컨대 에폭시 수지)에 소정량 혼합된 것이다.
여기에서, 적외광 흡수 기능을 갖는 투명 수지 봉입부(41)에 대해 설명한다. 표1은 투명 수지에 대해 적외 흡수 색소의 배합비를 0∼0.1중량%의 범위에서 단계적으로 변화시킨 광센서의 특성을 측정한 결과를 나타내고 있다. 표1의 예는, 제품 사이즈가 큰 것(일변 3.5mm x 타변2.8mm x 두께1.9mm)에서의 실험 결과이고, 제품 사이즈에 의해 배합비는 변화시킬 필요가 있다. 여기에서, 배합비란, 적외 흡수 색소가 1종류의 경우는 그의 배합비, 복수 종류의 경우는 전부의 색소의 투명 수지에 대한 배합비이다.
[표1]
적외 흡수 색소의 배합량과 광센서 특성과의 각계
색소배합량 (wt%) 광전류 (μA) 투과율 (%) 수광감도의 피크파장
0 1.796 66.7 590
0.10 0.951 47.6 590
0.30 0.471 30.5 580
0.40 0.268 18.5 570
1.00 0.138 8.5 570
표1에서 알 수 있는 바와 같이, 적외 흡수 색소의 배합비(배합량)를 중가시킴으로써 투과율이 하강되기 때문에 광센서의 광전류 출력은 감소한다. 즉, 감도는 하강한다. 한편, 적외 커트의 효과를 800nm 보다 작은 단파장의 770nm에서의 커트율은 배합비를 증가시키면 증가한다. 이것은 이 배합비의 범위에서는 색소에 의한 흡수가 포화되어 있지 않은 것을 나타내고 있다. 또한, 투과율도 작게 변화화고, 배합비를 증가시키면 수광 감도의 피크 파장이 바람직한 피크 파장인 550nm측으로 단파장화 하고 있다.
따라서, 수지와 적외 흡수 색소의 배합비를 조정함으로써, 예컨대, 도4(a), 도4(b)에 나타낸 바와 같은 원하는 특성의 광센서 색소가 얻어진다.
다음, 이 실시예4의 광센서(40)의 제조 방법을, 도14를 참조하여 설명한다.
실시예4의 수지 봉입부 형성 공정에서는, 도14(a)에 나타낸 복수 개의 수광 소자(2)를 탑재한 기판(1)을, 도14(b)와 같이 하금형(93)에 세트하고, 도14(c)와 같이 상금형(94)과 하형(93)에서 수지 누설, 기판 파괴 등이 발생하지 않는 조건에서 사이에 고정시키고, 적외광 흡수 색소를 포함하는 투명 수지로 트랜스퍼 몰드 방식에 의해 수지 성형한다. 수지 경화 후, 금형을 개방하면 도14(d)에 나타낸 바와 같이, 기판(1) 위의 수광 소자(21) 및 금속 세선(6)이 적외광 저지층을 겸하는 투명 수지 봉입부(31)에서 봉입되어 있다. 그 후, 상기한 바와 같이 기판 분할을 행함으로써, 제품으로서의 각각의 광센서가 완성된다.
이 실시예4의 광센서(40)에 의하면, 실시예1과 같은 효과가 얻어질 수 있는 것에 더하여, 적외광 흡수 기능을 가지는 투명 수지 봉입부(31)가 수광 소자(2) 전체를 봉입하기 때문에, 투명 수지 봉입부(31)에 대해 모든 각도로 입사하는 적외광을 커트할 수 있고, 보다 고정밀도의 적외 커트 특성을 얻을 수 있다. 또한, 이 광센서(40)를 제조하는 제조 방법에 의하면, 투명 수지 봉입부(31)와 적외광 흡수층을 동일 공정에서 형성할 수 있어서, 제조 공정 수가 증가하지 않는다.
[실시예5]
도15는 본 발명에 따른 실시예5의 광센서의 정면 단면도이고, 도6은 실시예5의 광센서의 제조에서의 수지 봉입부 형성 공정의 플로우챠트이다.
이 실시예5의 광센서(50)는, 적외광 흡수층(53)이, 투광성 수지 봉입부(51)의 외표면에 형성된 것으로서, 외측 수지부를 겸하는 것이다. 즉, 투광성 수지 봉입부(51)는, 수광 소자를 봉입하는 절연성, 투광성 및 열경화성을 가지는 수지로 이루어지는 내측 수지부(52)와, 이 내측 수지부(52)를 덮는 외측 수지부로 이루어지고, 이 외측 수지부는, 투광성 및 열경화성을 갖는 수지에 2종류 이상의 적외광 흡수 색소를 혼합한 혼합물로 구성되어 적외광 흡수 기능이 부가되어 있다. 또한, 실시예1과 동일한 요소에는 동일의 부호를 첨부하고, 그에 대한 설명을 생략한다.
다음, 이 실시예5의 광센서(50)의 제조 방법을 도16의 플로우챠트를 참조하면서 설명한다.
실시예5의 수지 봉입부 형성 공정에서는, 도16(a)에 나타낸 복수 개의 수광 소자(2)를 피복한 각 내측 수지부(52)를 탑재하는 기판(1)을, 도16(b)에 나타낸 바와 같이, 하금형(91)에 세트하고, 기판(1) 위의 각 내측 수지부(52) 위에, 2종류 이상의 적외광 흡수 색소를 포함하는 투광성이 높은 수지를 도중까지 경화시킨 B스테이지 타입의 시트 형태 수지(53′)를 배치한다. 그리고, 도16(c)에 나타낸 바와 같이, 상금형(92)과 하금형(91)에서 열프레스함에 의해, 도16(d)와 같이, 각 내측 수지부(52)의 전 외면을 적외광 흡수층(53)인 외측 수지부에서 피복한 수지 성형품이 얻어진다. 그 후, 기판 분할을 행하여, 제품으로서의 각각의 광센서(50)가 완성된다.
이 실시예5의 광센서(50)에 의하면, 실시예1과 같은 효과가 얻어지는 것에 더하여, 적외광 흡수층(53)을 겸하는 외측 수지부가 수광 소자(2) 전체를 피복하고 있기 때문에, 외측 수지부(적외광 흡수층(53))에 대해 모든 각도로 입사하는 적외광을 커트할 수 있고, 보다 고정밀도의 적외커트 특성을 얻을 수 있다. 또한, 이 광센서(50)를 제조하는 제조 방법에 의하면, 적외광 흡수층(53) 및 외측 수지부를 1공정에서 동시에 효율적으로 형성할 수 있다.
[실시예6]
도17은 본 발명에 따른 실시예6의 광센서의 정면 단면도이고, 도18은 실시 예6의 광센서의 제조에서의 수지 봉입부 형성 공정의 플로우챠트이다.
이 실시예6의 광센서(60)는, 실시예1에서의 수광 소자(2)의 수광면(2a)측을 개방한 상태로 투광성 수지 봉입부(11)의 외표면을 피복하는 차광성의 차광 프레임부(62)를 더 구비한 것이다. 차광 프레임부(62)는, 예컨대 흑색으로 착색된 수지로 이루어지고, 투광성 수지 봉입부(11)의 외주면 4면에 밀착한 상태로 위에서 볼때 중공의 정방형으로 기판(1) 위에 형성되어 있다. 또한, 실시예1과 동일한 요소에는 동일의 부호를 첨부하고, 그에 대한 설명을 생략한다.
다음, 이 실시예6의 광센서(60)의 제조 방법을 도18의 플로우챠트를 참조하면서 설명한다.
도18(a)는 복수 개의 수광 소자(2)의 주위에 차광 프레임부(62)가 설치된 기판(1)을 나타내고 있다. 각 차광 프레임부(62)는, 도8에 나타낸 전극 패턴(7)에서의 각 수광 소자(2)를 탑재한 전극(3)에 사전에 부착되어 있다. 실시예6의 수지 봉 입부 형성 공정에서는, 이와 같이 형성된 차광 프레임부(62)를 갖는 기판(1)을, 도18(b)에 나타낸 바와 같이, 하금형(95)에 설치하고, 디스펜서(63)에서 각 차광 프레임부(62) 내에 투광성 수지 봉입부 형성용 수지(11′)를 차광 프레임부(62)의 두께 만큼까지 주입한다. 그 후, 도18(c)와 같이, 차광 프레임부(62) 위에, 적외광 저지층(12)으로서 적외광 흡수 필름을 배치한다. 그리고, 도18(d)에 나타낸 바와 같이, 평판 형태의 상형(96)과 하형(95)으로 기판 파괴 등이 발생하지 않는 조건에서 사이에 고정시키고, 오븐 등으로 열경화함에 의해, 도18(e)와 같은 수지성형품이 얻어진다. 그 후, 기판 분할을 행함에 의해, 제품으로서의 각각의 광센서(60)가 완성된다.
이 실시예6의 광센서(60)에 의하면, 실시예1과 같은 효과가 얻어지는 것에 더하여, 차광 프레임부(62)에서 수광 소자(2)의 수광면(2a)을 제외한 주위를 차광 하고 있기 때문에, 수광 소자(2)로 입사하는 광은 전부 적외광 흡수층(12)을 통과하기 때문에, 보다 고정밀도의 적외 커트 특성을 얻을 수 있다. 또한, 광센서(60)를 제조하는 제조 방법에 의하면, 차광 프레임부(62)가 투명 수지 봉입부(11)를 형성하는 프레임이 되기 때문에, 실시예1의 도7에 설명한 상금형이 불필요하게 된다.
[실시예7]
도19는 본 발명에 따른 실시예7의 광센서의 정면 단면도이고, 도20은 실시예7의 광센서의 제조에서의 수지 봉입부 형성 공정의 플로우챠트이다.
이 실시예7은, 그 적외광 흡수층(71)이, 실시예6에서의 적외광 흡수층(12)인 적외광 흡수 필름에서 적외광 흡수 색소를 포함하는 투명 수지층을 대신한 것이고, 기타의 구성은 실시예6과 동일하며, 동일한 요소에는 동일의 부호를 첨부하고, 그에 대한 설명을 생략한다.
이 실시예7의 광센서(70)의 제조 방법은, 그 수지 봉입부 형성 공정이, 먼저, 실시예6의 도18(b)와 같이 하여 차광 프레임부(62) 내에 열경화성의 투명 수지(11′)가 주입된다. 다음, 도20(a)에 나타낸 바와 같이, 기판(1)을 인쇄기 스테이지(97)에 세트하고, 구멍을 갖는 메탈 마스크(98)를 차광 프레임부(62) 위에 세트하고, 적외광 흡수 색소를 포함하는 열경화성의 겔상 투명 수지(71′)의 덩어리를 메탈 마스크(98)의 단부에 설치한다. 그리고, 도20(b)와 같이 스퀴지(99)를 이동시키고, 수지(71′)를 메탈 마스크(98)의 구멍으로 흘려보내고, 도20(c)에서와 같이 마스크(98)를 제외한 상태에서 오븐에서 열경화함으로써, 투명 수지 봉입부(11) 및 그 상부면 측의 적외광 흡수층(71)이 형성된다. 그 후, 기판 분할을 행함에 의해, 제품으로서의 각각의 광센서(70)가 완성된다.
이 실시예7의 광센서(70)에 의하면, 실시예1과 같은 효과가 얻어지는 것에 더하여, 차광 프레임부(62)에서 수광 소자(2)의 수광면(2a)을 제외한 주위를 차광하고 있기 때문에, 수광 소자(2)로 입사하는 광은 전부 적외광 흡수층(12)을 통과하기 때문에, 보다 고정밀도의 적외 커트 특성을 얻을 수 있다. 또한, 이 광센서(70)를 제조하는 제조 방법에 의하면, 차광 프레임부(62)가 투명 수지 봉입부(11)를 형성하는 프레임이 되기 때문에, 실시예1의 도7에서 설명한 상금형이 불필요한 동시에, 실시예6에서 적외광 흡수 필름을 기판(1) 측으로 누르는 상형(96)과 하형(95)이 불필요하게 된다.
[실시예8]
도21은 본 발명에 따른 실시예8의 광센서의 정면 단면도이고, 도22는 실시예8의 광센서의 제조에서의 수지 봉입부 형성 공정의 플로우챠트이다.
이 실시예8은, 그 투명 수지 봉입부(81)가, (도13의 실시예4와 마찬가지로) 적외광 흡수 물질을 포함하고, 또한 그 주위에 차광 프레임부(62)가 설치된 것이다. 또한, 실시예1과 동일한 요소에는 동일의 부호를 첨부하고, 그에 대한 설명을 생략한다.
이 실시예8의 광센서(80)의 제조 방법은, 그 수지 봉입부 형성 공정이, 도22(a)에 나타낸 차광 프레임부(62)를 갖는 기판(1)에 대해, 도22(b)에 나타낸 바와 같이, 디스펜서(82)에서 각 차광 프레임부(62) 내에 적외광 흡수 색소를 포함하는 투광성 수지 봉입부 형성용 수지(81′)를 차광 프레임부(62)의 두께 만큼까지 주입하고, 이것을 경화시킴으로써 완료한다. 그 후, 기판 분할을 행함에 의해, 제품으로서 각각의 광센서(70)가 완성된다.
이 실시예8의 광센서(70)에 의하면, 실시예1과 같은 효과가 얻어지는 것에 더하여, 차광 프레임부(62)에서 수광 소자(2)의 수광면(2a)을 제외한 주위를 차광 하고 있기 때문에, 수광 소자(2)로 입사하는 광은 전부 적외광 흡수층(12)을 통과하기 때문에, 보다 고정밀도의 적외 커트 특성을 얻을 수 있다. 또한, 이 광센서(80)를 제조하는 제조 방법에 의하면, 차광 프레임부(62)가 투명 수지 봉입부(11)를 형성하는 프레임이 되기 때문에, 실시예1의 도7에서 설명한 상금형이 불필요한 동시에, 투명 수지 봉입부(81)와 적외광 흡수층을 동일 공정에서 형성할 수 있다.
그런데, 이 실시예8의 광센서(80)는, 다른 제조 방법에 의해서도 제조할 수 있다. 도23은 실시예8 이외의 제조 방법에서의 수지 봉입부 형성 공정의 플로우챠트이다. 이 경우, 먼저, 도23(a)에 나타낸 차광 프레임부(62)를 갖는 기판(1)을, 도23(b)에 나타낸 바와 같이 하금형(95)에 세트하고, 차광 프레임부(62) 위에, 2종류 이상의 적외광 흡수 색소를 포함하는 투명 수지를 도중까지 경화시킨 B스테이지 타입의 시트 형태 수지(811)를 배치한다. 그리고, 도23(c)와 같이, 상금형(96)과 하금형(95)에서 열프레스함으로써, 도23(d)와 같이 수지성형품이 얻어진다. 그 후, 기판 분할을 행함에 의해, 제품으로서의 각각의 광센서(70)가 완성된다.
[다른 실시예]
1. 상기 실시예1 및 4에서는, 제조 방법에 있어서 트랜스퍼 모드 방식으로 수지 성형하는 경우를 설명하였지만, 이 방법 이외에, 저압 성형에 의한 방법도 있다. 즉, 수지 봉입부 형성 공정에 있어서, 복수 개의 수광 소자가 탑재된 기판을, 각 수광 소자에 대응하는 투광성 수지 봉입부 형성용의 복수의 오목부를 가지는 상금형과 하금형 사이에 삽입한 상태에서, 저점성의 투광성 수지를 디스펜서를 사용하여 금형의 1개소의 주입구로부터 금형 내부의 분기 형태 수지 유통 경로를 통해 상기 각 오목부에 흘려 넣고, 그 후, 수지 경화에 의해 투광성 수지 봉입부를 형성한다(도7(a)∼(d)참조). 이 방식은, 수지의 선택 범위가 넓고, 금형 비용도 저렴하기 때문에, 다품종 소량 생산에 유효하다.
2. 상기 실시예1, 2, 3 및 6에서는, 적외광 저지층으로서 적외광 흡수층(적외광 흡수 필름)의 경우를 예시하였지만, 적외광 흡수층에 대신하여 적외광 반사층(적외광 반사 필름)으로 해도 된다.
3. 상기 실시예2 및 5에서는, 투광성 수지 봉입부가 2층 구조로서, 그 외측 수지부가 내측 수지부 전체를 피복하도록 한 경우를 예시하였지만, 내측 수지부의 측면이 외부로 노출된 구조로 해도 된다.
본 발명에 의하면, 광센서에 적외 영역의 광을 흡수 또는 반사하는 기능을 부품 개수를 증가시키지 않고 간단한 구성으로 하여 조입할 수 있기 때문에, 광센서와는 별도로 적외 커트 필터를 휴대 정보 단말 등의 전자 기기에 조입하는 수고가 생략되고, 조립 공정을 증가시키지 않고 저비용으로 전자기기를 생산할 수 있다. 또한, 가시광 영역에 피크 감도를 가진 수광 소자를 사용함으로써, 더욱 인간의 눈으로부터 받는 판단 기준에 가까운 제어를 행하는 것이 가능하다.

Claims (18)

  1. 전극을 가지는 기판과, 전극에 전기적으로 접속된 수광 소자와, 기판상에서
    수광 소자를 봉입하는 투광성 수지 봉입부를 구비한 광센서에 있어서, 투광성 수지 봉입부의 내부 또는 외표면에, 외부에서의 적외광의 수광 소자로의 도달을 저지하는 적외광 저지층을 포함하는 것을 특징으로 하는 광센서.
  2. 전극을 가지는 기판과, 전극에 전기적으로 접속된 수광 소자와, 기판상에서 수광 소자를 봉입하는 투광성 수지 봉입부를 구비한 광센서에 있어서, 투광성 수지 봉입부가, 적외광 흡수 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 광센서.
  3. 제1항에 있어서, 적외광 저지층이, 투광성 수지 봉입부의 외표면에 형성된, 적외광 흡수 물질을 포함하는 적외광 흡수층 또는 적외광 반사 물질을 포함하는 적외광 반사층으로 이루어지는 광센서.
  4. 제1항에 있어서, 투광성 수지 봉입부가 수광 소자를 봉입하는 내측 수지부와, 이 내측 수지부를 덮는 외측 수지부를 가지며, 적외광 저지층이, 내측 수지부와 외측 수지부 사이에 개장된, 적외광 흡수 물질을 포함하는 적외광 흡수층 또는 적외광 반사 물질을 포함하는 적외광 반사층으로 이루어지는 광센서.
  5. 제2항 내지 4항 중 어느 한 항에 있어서, 적외광 흡수 물질이, 일반식(Ⅰ)
    (식중, Zi(i=1∼16)은 SR1, OR2, NHR3 또는 할로겐 원자를 나타내고, R1, R2 및 R3은 치환기를 가져도 되는 페닐기, 치환기를 가져도 되는 알킬기 또는 치환기를 가져도 되는 탄소 원자수 1∼20개의 알킬기이고, M은 비금속, 금속, 금속 산화물 또는 금속 할로겐화물이다)로 표현되는 프탈로시아닌 화합물인 광센서.
  6. 제1항 내지 5항 중 어느 한 항에 있어서, 수광 소자의 수광면 측을 개방한 상태에서 투광성 수지 봉입부의 외표면을 피복하는 차광성의 차광 프레임부를 더 포함하는 광센서.
  7. 제1항 내지 6항 중 어느 한 항에 있어서, 투광성 수지 봉입부의 가시광에서의 투과율이 청색광(450nm)으로부터 적색광(650nm) 사이에서 대략 일정하게 되는 광센서.
  8. 제2항 내지 7항 중 어느 한 항에 있어서, 2종류 이상의 다른 적외광 흡수 물질을 포함하는 광센서.
  9. 제8항에 있어서, 2종류 이상의 다른 적외광 흡수 물질은, 적외역의 피크 흡수 파장이 다른 복수의 프탈로시아닌 화합물로 이루어지는 광센서.
  10. 제9항에 있어서, 적외광 흡수 물질은 최대 흡수 파장을 750∼1000nm의 범위내에 갖는 프탈로시아닌 화합물인 광센서.
  11. 제1항 내지 10항 중 어느 한 항에 있어서, 수광 소자가 Si포토트랜지스터인 광센서.
  12. 기판에 형성된 전극 상에 수광 소자를 전기적으로 접속하는 수광 소자 접합 공정, 및 수광 소자의 전체가 덮히도록 기판상에 투광성 수지 봉입부를 형성하는 수지 봉입부 형성 공정을 구비하는 광센서의 제조 방법에 있어서,
    수지 봉입부 형성 공정은, 투광성 수지 봉입부의 내부 또는 외표면에, 외부에서의 적외광의 수광 소자로의 도달을 저지하기 위한 적외광 저지층을 형성하는 적외광 저지층 형성 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 광센서의 제조 방법.
  13. 기판에 형성된 전극 상에 수광 소자를 전기적으로 접속하는 수광 소자 접합 공정, 및 수광 소자의 전체가 덮히도록 기판상에 투광성 수지 봉입부를 형성하는 수지 봉입부 형성 공정을 구비한 광센서의 제조 방법에 있어서,
    수지 봉입부 형성 공정에서, 적외광 흡수 물질을 포함하는 투명 수지에서 투광성 수지 봉입부를 형성하는 것을 특징으로 하는 광센서의 제조 방법.
  14. 제12항에 있어서, 적외광 저지층 형성 공정은, 적외광 흡수 물질을 포함하는 적외광 흡수층 또는 적외광 반사 물질을 포함하는 적외광 반사층을 투광성 수지 봉입부의 외표면에 형성하게 되는 광센서의 제조 방법.
  15. 제12항에 있어서, 수지 봉입부 형성 공정은,
    수광 소자를 봉입하는 내측 수지부를 형성하는 내측 수지부 형성 공정,
    내측 수지부의 외표면을 적외광 흡수 물질을 포함하는 적외광 흡수층 또는 적외광 반사 물질을 포함하는 적외광 반사층으로 덮는 적외광 저지층 형성 공정, 및
    적외광 흡수층 또는 적외광 반사층의 외표면을 외측 수지부로 덮는 외측 수지부 형성 공정을 포함하는 광센서의 제조 방법.
  16. 제12항 내지 15항 중 어느 한 항에 있어서, 수지 봉입부 형성 공정의 전에, 수광 소자의 수광면 측을 개방한 상태로 투광성 수지 봉입부의 외표면을 덮는 차광 프레임부를 형성하는 차광 프레임부 형성 공정을 더 포함하는 광센서의 제조 방법.
  17. 제12항 내지 16항 중 어느 한 항에 있어서, 수지 봉입부 형성 공정에 있어서, 복수 개의 수광 소자가 탑재된 기판을, 각 수광 소자에 대응하는 투광성 수지 봉입부 형성용의 복수의 오목부를 가지는 상금형과 하금형 사이에 배치한 상태에서, 저점성의 투광성 수지를 금형 내부의 상기 각 오목부에 흘려 넣고, 수지 경화시킴으로써 투광성 수지 봉입부를 형성하는 광센서의 제조 방법.
  18. 광센서의 수광 소자를 봉입하는 투광성 수지 조성물에 있어서, 투광성 수지에 적외 흡수 물질로서 복수의 프탈로시아닌 화합물을 첨가하여 적외 커트 기능을 부가한 것을 특징으로 하는 광센서 필터용의 투광성 수지 조성물.
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