KR20210138107A - 난수 발생 장치 - Google Patents

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KR20210138107A
KR20210138107A KR1020217034985A KR20217034985A KR20210138107A KR 20210138107 A KR20210138107 A KR 20210138107A KR 1020217034985 A KR1020217034985 A KR 1020217034985A KR 20217034985 A KR20217034985 A KR 20217034985A KR 20210138107 A KR20210138107 A KR 20210138107A
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쇼헤이 카와나카
히로후미 와타나베
카나메 하나다
츠토무 야마사키
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가부시키가이샤 무라타 세이사쿠쇼
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Abstract

난수 발생 장치(10)는 수광 소자(31)에 의한 수광량에 의해 난수를 발생시킨다. 난수 발생 장치(10)는 기판(20), 반도체 기판(30), 수광 소자(31), 발광 소자(40), 커버 부재(50), 및 광 흡수막(60)을 포함한다. 커버 부재(50)는 반도체 기판(30)의 주면(301) 측에 배치되고, 주면(301)에 대향하는 광 확산면(510)을 가진다. 수광 소자(31) 및 발광 소자(40)는 주면(301)에 배치된다. 광 흡수막(60)은 수광 소자(31)와 발광 소자(40) 사이에 배치된다.

Description

난수 발생 장치
본 발명은 양자(量子) 쇼트 노이즈를 이용한 난수 발생 장치에 관한 것이다.
특허문헌 1에는 양자 쇼트 노이즈를 이용한 난수 발생 장치가 개시되어 있다. 특허문헌 1에 기재된 난수 발생 장치는 케이스, 발광체, 및 수광(受光) 소자를 포함한다. 발광체 및 수광 소자는 케이스에 의해 형성된 밀폐 공간 내에 배치된다.
발광체로부터 발한 광은 밀폐 공간을 형성하는 케이스의 내벽면에 반사되어 수광 소자로 수광된다.
특허문헌 1에 기재된 난수 발생 장치는 이 수광량으로부터 난수를 결정한다.
국제공개공보 WO2018/155738
그러나 특허문헌 1에 기재된 난수 발생 장치에서는 수광 소자에서의 수광량의 원치 않는 불균일이 발생되어 버린다.
따라서, 본 발명의 목적은 수광 소자의 수광면 내에서의 수광량의 원치 않는 불균일을 억제할 수 있는 난수 발생 장치를 제공하는 것에 있다.
본 발명의 난수 발생 장치는 수광 소자에 의한 수광량에 의해 난수를 발생시킨다. 난수 발생 장치는 한 주면(主面)을 가지는 지지체, 커버 부재, 발광 소자, 수광 소자, 및 다중 반사 억제 부재를 포함한다. 커버 부재는 지지체의 주면 측에 배치되며 주면에 대향하는 광 확산면을 가진다. 발광 소자 및 수광 소자는 주면 측에 배치된다. 다중 반사 억제 부재는 발광 소자와 수광 소자 사이에 배치 또는 형성된다.
이 구성에서는 발광 소자로부터 발하여 지지체의 주면에 조사(照射)되는 광은 다중 반사 억제 부재에 의해 광 확산면으로 인도되기 어려워진다. 이로써, 지지체의 주면 및 광 확산면을 통한 다중 반사에 의해 수광 소자에게 수광되는 광은 억제된다.
본 발명에 따르면, 수광 소자의 수광면 내에서의 수광량의 원치 않는 불균일을 억제할 수 있다.
도 1은, 도 1(A)는 제1 실시형태에 따른 난수 발생 장치의 구성을 나타내는 측면 단면도이며, 도 1(B)는 이 난수 발생 장치의 구성을 나타내는 평면도이고, 도 1(C)는 이 난수 발생 장치의 구성을 나타내는 측면도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시형태에 따른 난수 발생 장치의 개략적인 기능 블록도이다.
도 3은, 도 3(A)는 비교 구성(종래 구성)의 광의 경로의 일례를 나타내는 도면이며, 도 3(B)는 본원의 난수 발생 장치의 광의 경로의 일례를 나타내는 도면이다.
도 4는 제2 실시형태에 따른 난수 발생 장치의 구성을 나타내는 측면 단면도이다.
도 5는 제3 실시형태에 따른 난수 발생 장치의 구성을 나타내는 측면 단면도이다.
도 6은 제4 실시형태에 따른 난수 발생 장치의 구성을 나타내는 측면 단면도이다.
도 7은 제5 실시형태에 따른 난수 발생 장치의 구성을 나타내는 측면 단면도이다.
도 8은 제6 실시형태에 따른 난수 발생 장치의 구성을 나타내는 측면 단면도이다.
도 9는 제7 실시형태에 따른 난수 발생 장치의 구성을 나타내는 측면 단면도이다.
도 10은 제8 실시형태에 따른 난수 발생 장치의 구성을 나타내는 평면도이다.
도 11은 제9 실시형태에 따른 난수 발생 장치의 구성을 나타내는 평면도이다.
도 12는 제10 실시형태에 따른 난수 발생 장치의 구성을 나타내는 측면 단면도이다.
도 13은 제11 실시형태에 따른 난수 발생 장치의 구성을 나타내는 측면 단면도이다.
도 14는 제12 실시형태에 따른 난수 발생 장치의 구성을 나타내는 측면 단면도이다.
도 15는 제13 실시형태에 따른 난수 발생 장치의 구성을 나타내는 측면 단면도이다.
[제1 실시형태]
제1 실시형태에 따른 난수 발생 장치에 대해 도면을 참조하여 설명한다. 도 1(A)는 제1 실시형태에 따른 난수 발생 장치의 구성을 나타내는 측면 단면도이며, 도 1(B)는 이 난수 발생 장치의 구성을 나타내는 평면도이고, 도 1(C)는 이 난수 발생 장치의 구성을 나타내는 측면도이다. 도 1(B), 도 1(C)는 커버 부재를 생략한 도면이다. 도 1(C)는 도 1(A) 및 도 1(B)의 X방향으로 본 도면이며, 도 1(A) 및 도 1(B)와 비교하여 두께방향(Z방향)의 치수를 과장하여 기재했다. 도 2는 본 발명의 제1 실시형태에 따른 난수 발생 장치의 개략적인 기능 블록도이다.
(난수 발생 장치(10)의 기능 블록의 구성)
본원의 난수 발생 장치의 구조를 이해하기 쉽게 하기 위해, 우선 난수 발생 장치의 기능 블록에 대해 설명한다.
도 2에 나타내는 바와 같이, 난수 발생 장치(10)는 수광 소자(31), 난수 설정부(32), 발광 소자(40)를 포함한다. 또한, 난수 발생 장치(10)는 확산면을 가지는 부재를 포함한다. 발광 소자(40)는 주로 확산면을 향해 발광한다. 발광 소자(40)로부터의 광은 확산면에 의해 확산, 반사되고, 수광 소자(31)로 수광된다.
수광 소자(31)는 수광량에 따른 신호를 난수 설정부(32)에 출력한다. 수광 소자(31)로 수광되는 광은 양자적으로는 불균일(쇼트 노이즈)을 가진다. 난수 설정부(32)는 이와 같이 양자 쇼트 노이즈를 포함하는 광의 수광량을 이용하여 난수를 설정한다.
난수를 안정적으로 설정하기 위해서는 수광량은 양자 쇼트 노이즈를 포함한 상태로 안정된 것이 필요하다. 즉, 수광량은 원치 않게 불균일해지지 않는 것이 요구된다. 또한, 수광 소자(31)의 수광량이 포화되어 버리면 양자 쇼트 노이즈를 취득할 수 없다. 특히 발광 소자(40)와 수광 소자(31)의 거리가 가까워 지면(예를 들면, 500㎛ 이하) 이와 같은 문제는 발생하기 쉽다.
반대로 말하면, 수광량이 포화되지 않고 특정 값 이상이면, 난수는 안정적으로 설정된다. 한편, 수광면 내의 위치에 따른 수광량의 불균일 등에 의해, 수광량이 상기 특정 값 미만이 되는 곳이 있으면 쇼트 노이즈와 수광량의 차가 작아져 버린다. 이로써, 쇼트 노이즈를 추출하는 것이 어려워지고, 난수는 안정적으로 설정할 수 없다. 즉, 수광량이 특정 값 이상으로 원치 않게 불균일해지지 않으면 난수는 안정적으로 설정된다.
상기 문제를 해결하기 위해, 난수 발생 장치(10)는 다음에 나타내는 구조를 포함한다.
(난수 발생 장치(10)의 구조)
도 1(A), 도 1(B), 도 1(C)에 나타내는 바와 같이, 기판(20), 반도체 기판(30), 수광 소자(31), 발광 소자(40), 커버 부재(50), 광 흡수막(60)을 포함한다.
기판(20)은 평판상이다. 기판(20)은 서로 대향하는 주면(201)과 주면(202)을 가진다. 기판(20)은 주로 절연성 수지로 이루어지고, 난수 발생 장치(10)를 구성하는 소정의 도체 패턴을 포함한다.
반도체 기판(30)은 평판상이다. 반도체 기판(30)은 주면(301)을 가진다. 반도체 기판(30)은 기판(20)의 주면(201)에 배치된다. 이때, 반도체 기판(30)은 주면(301)과 반대 측의 면이 기판(20)의 주면(201)에 대향, 접촉하도록 배치된다. 이들 기판(20)과 반도체 기판(30)의 적층체가 본 발명의 "지지체에 대응한다. 또한, 상술한 난수 설정부(32)는 예를 들면, 반도체 기판(30)에 형성된 회로에 의해 실현된다.
반도체 기판(30)에는 수광 소자(31)를 포함하는 각종 전자회로가 형성된다. 반도체 기판(30)은 기판(20)에 대하여 와이어 본딩 등에 의해 전기적으로 접속된다.
수광 소자(31)는 반도체 기판(30)의 주면(301)에 배치된다. 수광 소자(31)는 에어리어 이미지 센서이며, 예를 들면, 2차원 배열된 포토다이오드군에 의해 구성된다. 수광 소자(31)의 수광면은 주면(301)에 직교하고, 주면(301)으로부터 반도체 기판(30)의 외방(外方)을 향한다.
발광 소자(40)는 예를 들면, LED(발광 다이오드)로 이루어진다. 발광 소자(40)는 반도체 기판(30)의 주면(301)에 배치된다. 발광 소자(40)의 발광면은 발광 소자(40)에서의 반도체 기판(30)의 주면(301) 측과 반대 측에 배치된다. 발광 소자(40)는 기판(20)에 대하여 와이어 본딩 등에 의해 전기적으로 접속된다.
발광 소자(40)와 수광 소자(31)는 반도체 기판(30) 상의 X방향을 따라 간격을 두고 배치된다. 이 간격은 예를 들면, 500㎛ 이하이다.
커버 부재(50)는 천판(天板)(501)과 측판(502)을 포함한다. 측판(502)은 천판(501)의 4측면을 따라 둘레 형상으로 배치된다. 측판(502)은 천판(501)의 주(主)평면에 직교는 방향으로 연장된다. 천판(501)에서의 측판(502) 측의 주평면은 광을 확산시키는 가공 등이 실시된다. 즉, 천판(501)에서의 측판(502) 측의 주평면은 광 확산면(510)이다.
커버 부재(50)는 기판(20)의 주면(201) 측을 덮도록 배치된다. 그리고 커버 부재(50)의 측판(502)은 기판(20)의 주면(201)에 접촉한다. 커버 부재(50)의 측판(502)은 기판(20)의 주면(201)에 접촉한 부분에서 기판(20)의 주면(201)을 따르도록 접어 구부러져 있다. 이 구조에 의해, 광 확산면(510)은 반도체 기판(30)의 주면(301), 수광 소자(31)의 수광면, 및 발광 소자(40)의 발광면에 대향한다. 또한, 난수 발생 장치(10)는 기판(20)의 주면(201) 측에 기판(20)과 커버 부재(50)에 의해 둘러싸이는 폐공간(100)이 형성된다. 폐공간(100)의 높이(Z방향의 길이)는 일례로서 1.0㎜ 이하 등이며, 약 0.5㎜ 등이다.
광 흡수막(60)은 평막(平膜) 형상이다. 광 흡수막(60)은 광을 흡수하는 재료로 이루어진다. 광 흡수막(60)은 예를 들면, 흑색 수지 등에 의해 실현된다. 광 흡수막(60)이 본 발명의 "다중 반사 억제 부재"에 대응한다.
광 흡수막(60)은 반도체 기판(30)의 주면(301)에 배치된다. 한편, 수광 소자(31), 발광 소자(40), 및 광 흡수막(60)의 형상의 관계 및 위치의 관계의 상세는 후술하여 설명한다.
전자부품(70)은 예를 들면, 커패시터이며, 반도체 기판(30)의 주면(301)에 배치된다. 전자부품(70)은 반도체 기판(30)과 다른 부품이어도 되고 반도체 기판(30)에 형성된 부품이어도 된다. 전자부품(70)은 기판(20)에 대하여 와이어 본딩 등에 의해 전기적으로 접속된다. 전자부품(70)은 수광 소자(31)를 기준으로 발광 소자(40) 측과 반대 측에 배치된다.
(수광 소자(31), 발광 소자(40) 및 광 흡수막(60)의 형상의 관계와 위치의 관계)
광 흡수막(60)은 반도체 기판(30)의 주면(301)에서, 수광 소자(31)와 발광 소자(40) 사이에 배치된다. 예를 들면, 도 1(A), 도 1(B)이면, 광 흡수막(60)은 X방향에서의 수광 소자(31)와 발광 소자(40) 사이에 배치된다.
또한, X방향으로 보아, 광 흡수막(60)은 수광 소자(31) 및 발광 소자(40)에 겹친다.
광 흡수막(60)의 폭(W60)(예를 들면, 도 1(B), 도 1(C)에서의 Y방향을 따른 길이)은 수광 소자(31)의 폭(W31)(예를 들면, 도 1(B), 도 1(C)에서의 Y방향을 따른 길이), 및 발광 소자(40)의 폭(W40)(예를 들면, 도 1(B), 도 1(C)에서의 Y방향을 따른 길이)보다도 크다. 즉, W60＞W31, W40의 관계에 있다.
구체적으로는, Y방향에서 수광 소자(31)의 단면(端面)(31E1) 및 단면(31E2), 발광 소자(40)의 단면(40E1) 및 단면(40E2)은 광 흡수막(60)의 단면(60E1)과 단면(60E2) 사이에 배치된다.
이와 같은 구성에 의해, 난수 발생 장치(10)는 반도체 기판(30)의 주면(301)에서의 광의 반사를 억제할 수 있다. 이로써, 난수 발생 장치(10)는 다음에 나타내는 작용 효과를 발휘할 수 있다.
도 3(A)는 비교 구성(종래 구성)의 광의 경로의 일례를 나타내는 도면이며, 도 3(B)는 본원의 난수 발생 장치의 광의 경로의 일례를 나타내는 도면이다.
(종래 구성(비교 구성))
도 3(A)에 나타내는 바와 같이, 비교 구성의 난수 발생 장치(10P)는 광 흡수막(60)을 포함하지 않는다. 비교 구성의 난수 발생 장치(10P)에서는 발광 소자(40)로부터 발한 광은 광 확산면(510)으로 반사 및 확산된다. 반사 및 확산된 광의 일부는 수광 소자(31)로 수광된다.
또한, 반사 및 확산된 광의 다른 일부는 발광 소자(40)와 수광 소자(31) 사이의 반도체 기판(30)의 주면(301)의 주면을 향해 전파한다. 그리고 이 광은 주면(301)으로 반사된다. 주면(301)으로 반사된 광은 광 확산면(510)으로 반사, 확산되고, 수광 소자(31)로 수광된다. 즉, 수광 소자(31)는 광 확산면(510) 및 반도체 기판(30)의 주면(301)으로 다중 반사된 광을 수광해 버린다. 이 때문에, 수광 소자(31)가 포화되거나, 복수개의 포토다이오드 사이에서 수광량이 균일해지지 않는 등의 수광량의 원치 않는 불균일이 생기게 된다.
(본원 구성)
그러나 도 3(B)에 나타내는 바와 같이, 난수 발생 장치(10)는 광 흡수막(60)을 포함한다.
본원의 난수 발생 장치(10)에서는 발광 소자(40)로부터 발한 광은 광 확산면(510)으로 반사 및 확산된다. 반사 및 확산된 광의 일부는 수광 소자(31)로 수광된다.
또한, 반사 및 확산된 광의 다른 일부는 발광 소자(40)와 수광 소자(31) 사이의 반도체 기판(30)의 주면(301)의 주면을 향해 전파한다. 그리고 이 광은 광 흡수막(60)에 입사(入射)된다. 광 흡수막(60)에 입사된 광은 광 흡수막(60)으로 흡수되고, 광 확산면(510) 측으로 거의 반사되지 않는다. 따라서, 광 확산면(510)에 의한 다중 반사는 억제된다.
이로써, 난수 발생 장치(10)에서는 수광 소자(31)는 실질적으로, 발광 소자(40)로부터 발하여 광 확산면(510)으로 한번 반사된 광만 수광할 수 있다. 이 결과, 수광 소자(31)의 포화는 억제, 방지된다. 또한, 수광량의 원치 않는 불균일은 억제되고, 양자 쇼트 노이즈를 포함하는 안정적인 수광량이 계속적으로 확보된다. 따라서, 난수 발생 장치(10)는 난수를 안정적으로 발생시킬 수 있다.
특히, 수광 소자(31)와 발광 소자(40)의 거리가 짧으면 다중 반사의 영향을 받기 쉬운데, 난수 발생 장치(10)의 구성을 이용함으로써 이를 억제할 수 있다. 즉, 형상을 소형으로 해도 난수 발생 장치(10)는 난수를 안정적으로 발생시킬 수 있다.
또한, 반도체 기판(30)의 주면(301)의 커버 부재(50)의 광 확산면(510)과의 거리가 짧으면 다중 반사의 영향을 받기 쉬운데, 난수 발생 장치(10)의 구성을 이용함으로써 이를 억제할 수 있다. 즉, 형상을 박형으로 해도 난수 발생 장치(10)는 난수를 안정적으로 발생시킬 수 있다.
또한, 상술한 구성에서는 전자부품(70)이 수광 소자(31)와 발광 소자(40) 사이에 배치되지 않는다. 따라서, 전자부품(70)이 광을 반사시키는 성질의 것이어도 상술한 구성을 이용함으로써 전자부품(70)에 의한 다중 반사를 억제할 수 있고, 난수 발생 장치(10)는 안정적인 수광량을 실현할 수 있다.
한편, 상술한 설명에서는 광 흡수막(60)은 X방향으로 보아, 수광 소자(31) 및 발광 소자(40)의 적어도 일부에 겹치면 되는데, 수광 소자(31) 및 발광 소자(40)의 전체에 겹치는 것이 바람직하다.
또한, 상술한 설명에서는 광 흡수막(60)은 흑색 수지 등에 의해 실현된다고 했다. 그러나 광 흡수막(60)은 광 흡수막(60)이 배치되는 지지체의 주면을 구성하는 재료보다도 광을 흡수하는 재료에 의해 구성되면 된다.
또한, 광 흡수막(60)의 폭(W60)은 수광 소자(31)의 폭(W31) 및 발광 소자(40)의 폭(W40)과 동일하거나 폭(W60)은 폭(W31) 및 폭(W40)보다도 짧아도 된다. 그러나 폭(W60)은 폭(W31) 및 폭(W40)과 동일한 것이 바람직하고, 폭(W60)은 폭(W31) 및 폭(W40)보다도 큰 것이 보다 바람직하다.
[제2 실시형태]
제2 실시형태에 따른 난수 발생 장치에 대해 도면을 참조하여 설명한다. 도 4는 제2 실시형태에 따른 난수 발생 장치의 구성을 나타내는 측면 단면도이다.
도 4에 나타내는 바와 같이, 제2 실시형태에 따른 난수 발생 장치(10A)는 제1 실시형태에 따른 난수 발생 장치(10)에 대하여, 광 흡수막(60) 대신에 난반사 발생 영역(600)을 포함하는 점에서 다르다. 난수 발생 장치(10A)의 다른 구성은 난수 발생 장치(10)와 마찬가지이며, 동일한 부분의 설명은 생략한다.
난반사 발생 영역(600)은 수광 소자(31)와 발광 소자(40) 사이에 배치된다. 난반사 발생 영역(600)은 반도체 기판(30)의 주면(301)의 평탄도를 저하시킴으로써 형성된다. 바꿔 말하면, 난반사 발생 영역(600)은 반도체 기판(30)의 주면(301)에 요철을 형성함으로써 실현된다.
이와 같은 구성에서는 난반사 발생 영역(600)에 도달한 광은 광 확산면(510)의 방향으로 반사되기 어려워진다. 따라서, 난수 발생 장치(10A)는 다중 반사에 의한 수광 소자(31)의 수광을 억제할 수 있다.
또한, 이 구성에 의해, 난수 발생 장치(10A)는 난수 발생 장치(10)와 비교하여 구성 요소를 적게 할 수 있다.
[제3 실시형태]
제3 실시형태에 따른 난수 발생 장치에 대해 도면을 참조하여 설명한다. 도 5는 제3 실시형태에 따른 난수 발생 장치의 구성을 나타내는 측면 단면도이다.
도 5에 나타내는 바와 같이, 제3 실시형태에 따른 난수 발생 장치(10B)는 제1 실시형태에 따른 난수 발생 장치(10)에 대하여 광 흡수막(60)을 생략하고, 전자부품(70)의 배치를 바꾼 점에서 다르다. 난수 발생 장치(10B)의 다른 구성은 난수 발생 장치(10)와 마찬가지이며, 동일한 부분의 설명은 생략한다.
도 5에 나타내는 바와 같이, 복수개의 전자부품(70)은 수광 소자(31)와 발광 소자(40) 사이에 배치된다. 복수개의 전자부품(70)의 표면은 복수개의 전자부품(70)이 배치되는 지지체의 주면(도 5의 예에서는 반도체 기판(30)의 주면(301))보다도 광을 반사시키지 않는 것이 바람직하다.
이와 같은 구성에 의해, 반도체 기판(30)의 주면(301)을 향하는 광은 복수개의 전자부품(70)으로 반사 또는 흡수된다. 따라서, 상술한 비교 구성과 같은 다중 반사의 경로는 발생하기 어렵다. 이로써, 난수 발생 장치(10B)는 다중 반사에 의한 수광 소자(31)의 수광을 억제할 수 있다.
한편, 수광 소자(31)와 발광 소자(40) 사이에 배치하는 전자부품(70)의 개수는 2개에 한정되는 것이 아니며, 1개이어도 되고 3개 이상이어도 된다. 또한, 복수개의 전자부품(70)의 형상은 동일하지 않아도 된다. 또한, 복수개의 전자부품(70)의 표면은 광을 반사시키기 어려운 재질로 이루어지는 것이어도 되고, 혹은 광을 반사시키기 어려운 재질에 의해 표면을 코팅해도 된다.
[제4 실시형태]
제4 실시형태에 따른 난수 발생 장치에 대해 도면을 참조하여 설명한다. 도 6은 제4 실시형태에 따른 난수 발생 장치의 구성을 나타내는 측면 단면도이다.
도 6에 나타내는 바와 같이, 제4 실시형태에 따른 난수 발생 장치(10C)는 제1 실시형태에 따른 난수 발생 장치(10)에 대하여, 광 흡수막(60)을 생략하고, 차폐 부재(61)를 배치한 점에서 다르다. 난수 발생 장치(10C)의 다른 구성은 난수 발생 장치(10)와 마찬가지이며 동일한 부분의 설명은 생략한다.
도 6에 나타내는 바와 같이, 난수 발생 장치(10C)는 차폐 부재(61)를 포함한다. 차폐 부재(61)는 수광 소자(31)와 발광 소자(40) 사이에 배치된다. 차폐 부재(61)는 수광 소자(31)와 발광 소자(40) 사이의 영역에서, 광 확산면(510)으로 반사된 광이 반도체 기판(30)의 주면(301)에 전파하는 경로를 차단하도록 배치된다. 예를 들면, 차폐 부재(61)는 발광 소자(40)의 근방에 배치되며, 발광 소자(40)보다도 높고, 광 확산면(510)에 대하여 소정 간격을 둘 수 있는 형상이다.
차폐 부재(61)의 윗면(광 확산면(510)에 대향하는 면)에는 예를 들면, 상술한 바와 같은 광 흡수막이 배치된다. 혹은, 차폐 부재(61)의 윗면은 예를 들면, 상술한 바와 같은 난반사 발생면으로 되어 있다.
이와 같은 구성에 의해, 반도체 기판(30)의 주면(301)을 향하는 광은 차단되고, 주면(301)으로 반사되어 광 확산면(510)으로 되돌아가는 광은 억제된다. 또한, 차폐 부재(61)의 윗면에 입사된 광은 광 흡수막이면 흡수되고, 난반사 발생면이면 난반사된다. 따라서, 상술한 비교 구성과 같은 다중 반사의 경로는 발생하기 어렵다. 이로써, 난수 발생 장치(10C)는 다중 반사에 의한 수광 소자(31)의 수광을 억제할 수 있다.
[제5 실시형태]
제5 실시형태에 따른 난수 발생 장치에 대해 도면을 참조하여 설명한다. 도 7은 제5 실시형태에 따른 난수 발생 장치의 구성을 나타내는 측면 단면도이다.
도 7에 나타내는 바와 같이, 제5 실시형태에 따른 난수 발생 장치(10D)는 제1 실시형태에 따른 난수 발생 장치(10)에 대하여, 발광 소자(40) 및 광 흡수막(60)이 복수 배치되는 점에서 다르다. 난수 발생 장치(10D)의 다른 구성은 난수 발생 장치(10)와 마찬가지이며 동일한 부분의 설명은 생략한다.
도 7에 나타내는 바와 같이, 복수개의 발광 소자(40) 중 하나(제1 발광 소자(40))는 반도체 기판(30)의 X방향에서의 한쪽 끝 부근에 배치된다. 복수개의 발광 소자(40) 중 다른 하나(제2 발광 소자(40))는 반도체 기판(30)의 X방향에서의 다른 쪽 끝 부근에 배치된다.
수광 소자(31)는 제1 발광 소자(40)와 제2 발광 소자(40) 사이에 배치된다. 수광 소자(31)와 제1 발광 소자(40)의 거리와, 수광 소자(31)와 제2 발광 소자(40)의 거리는 대략 동일하다.
복수개의 광 흡수막(60) 중 하나(제1 광 흡수막(60))는 제1 발광 소자(40)와 수광 소자(31) 사이에 배치된다. 복수개의 광 흡수막(60) 중 다른 하나(제2 광 흡수막(60))는 제2 발광 소자(40)와 수광 소자(31) 사이에 배치된다.
이와 같이, 복수개의 발광 소자(40)로 끼우도록 수광 소자(31)를 배치함으로써, 난수 발생 장치(10D)는 수광 소자(31)의 복수개의 포토다이오드 사이에서 수광량의 차를 더 억제할 수 있다. 또한, 난수 발생 장치(10D)는 제1 및 제2 광 흡수막(60)을 포함함으로써 제1 발광 소자(40)와 수광 소자(31) 사이의 다중 반사에 의한 광의 전파를 억제하면서, 제2 발광 소자(40)와 수광 소자(31) 사이의 다중 반사에 의한 광의 전파를 억제할 수 있다.
한편, 본 실시형태에서는 수광 소자(31)에 대하여, X방향 양측에 발광 소자(40)를 배치하는 양태를 나타냈다. 그러나 추가로 수광 소자(31)에 대하여, Y방향(X방향에 대하여 직교하는 방향) 양측에도 발광 소자(40)를 배치해도 된다. 이 경우도 광 흡수막(60)은 각 발광 소자(40)와 수광 소자(31) 사이에 배치된다. 또한, 이 경우, 광 흡수막(60)은 평면에서 봤을 때(Z방향으로 보아), 수광 소자(31)를 둘러싸도록 전체 둘레에 걸쳐 배치되어도 된다.
[제6 실시형태]
제6 실시형태에 따른 난수 발생 장치에 대해 도면을 참조하여 설명한다. 도 8은 제6 실시형태에 따른 난수 발생 장치의 구성을 나타내는 측면 단면도이다.
도 8에 나타내는 바와 같이, 제6 실시형태에 따른 난수 발생 장치(10E)는 제5 실시형태에 따른 난수 발생 장치(10D)에 대하여, 광 흡수막(60)을 난반사 발생 영역(600)으로 바꿔 놓은 점에서 다르다. 난수 발생 장치(10E)의 다른 구성은 난수 발생 장치(10D)와 마찬가지이며 동일한 부분의 설명은 생략한다.
이와 같은 구성이어도 난수 발생 장치(10E)는 난수 발생 장치(10D)와 동일한 작용 효과를 발휘할 수 있다.
[제7 실시형태]
제7 실시형태에 따른 난수 발생 장치에 대해 도면을 참조하여 설명한다. 도 9는 제7 실시형태에 따른 난수 발생 장치의 구성을 나타내는 측면 단면도이다.
도 9에 나타내는 바와 같이, 제7 실시형태에 따른 난수 발생 장치(10F)는 제5 실시형태에 따른 난수 발생 장치(10D)에 대하여, 광 흡수막(60)을 차폐 부재(61)로 바꿔 놓은 점에서 다르다. 난수 발생 장치(10F)의 다른 구성은 난수 발생 장치(10D)와 마찬가지이고 동일한 부분의 설명은 생략한다. 차폐 부재(61)는 상술한 제4 실시형태에 나타낸 차폐 부재(61)와 동일한 구조를 포함한다. 구체적으로는, 차폐 부재(61)의 윗면(광 확산면(510)에 대향하는 면)에는 예를 들면, 상술한 바와 같은 광 흡수막이 배치된다. 혹은, 차폐 부재(61)의 윗면은 예를 들면, 상술한 바와 같은 난반사 발생면으로 되어 있다.
이와 같은 구성이어도 난수 발생 장치(10F)는 난수 발생 장치(10D)와 동일한 작용 효과를 발휘할 수 있다.
[제8 실시형태]
제8 실시형태에 따른 난수 발생 장치에 대해 도면을 참조하여 설명한다. 도 10은 제8 실시형태에 따른 난수 발생 장치의 구성을 나타내는 평면도이다. 도 10에서는 커버 부재(50)를 생략했다.
도 10에 나타내는 바와 같이, 제8 실시형태에 따른 난수 발생 장치(10G)는 제1 실시형태에 따른 난수 발생 장치(10)에 대하여, 수광 소자(31)와 발광 소자(40)의 위치 관계, 및 광 흡수막(60)의 형상에 있어서 다르다. 난수 발생 장치(10G)의 다른 구성은 난수 발생 장치(10)와 마찬가지이며 동일한 부분의 설명은 생략한다.
도 10에 나타내는 바와 같이, 수광 소자(31)와 발광 소자(40)는 반도체 기판(30)의 주면(301)에 있어서, X방향에서의 위치 및 Y방향에서의 위치가 다르다. 광 흡수막(60G)은 수광 소자(31)와 발광 소자(40) 사이의 영역(340)에 겹친다. 또한, 이 구성에서는 광 흡수막(60G)에서의 X방향의 한쪽 끝의 위치는 수광 소자(31)의 X방향의 단부(端部)의 위치와 대략 동일하며, 광 흡수막(60G)에서의 X방향의 다른 쪽 끝의 위치는 발광 소자(40)의 X방향의 단부의 위치와 대략 동일하다. 또한, 광 흡수막(60G)에서의 Y방향의 한쪽 끝의 위치는 수광 소자(31)의 Y방향의 단부의 위치와 대략 동일하고, 광 흡수막(60G)에서의 Y방향의 다른 쪽 끝의 위치는 발광 소자(40)의 Y방향의 단부의 위치와 대략 동일하다.
이와 같은 구성에 의해, 난수 발생 장치(10G)는 수광 소자(31)와 발광 소자(40)가 반도체 기판(30)의 X방향 또는 Y방향에 대하여 평행하게 늘어서지 않아도 다중 반사에 의한 수광 소자(31)의 수광을 억제할 수 있다. 또한, 이 구성에 의해, 난수 발생 장치(10G)는 후술할 난수 발생 장치(10H)보다도 확실하게 다중 반사를 억제할 수 있다.
[제9 실시형태]
제9 실시형태에 따른 난수 발생 장치에 대해 도면을 참조하여 설명한다. 도 11은 제9 실시형태에 따른 난수 발생 장치의 구성을 나타내는 평면도이다. 도 11에서는 커버 부재(50)를 생략했다.
도 11에 나타내는 바와 같이, 제9 실시형태에 따른 난수 발생 장치(10H)는 제8 실시형태에 따른 난수 발생 장치(10G)에 대하여, 광 흡수막(60H)의 형상에 있어서 다르다. 난수 발생 장치(10H)의 다른 구성은 난수 발생 장치(10G)와 마찬가지이며 동일한 부분의 설명은 생략한다.
도 11에 나타내는 바와 같이, 광 흡수막(60H)은 직사각형이다. 광 흡수막(60H)은 수광 소자(31)와 발광 소자(40) 사이의 영역(340)에 겹친다.
이와 같은 구성이어도 난수 발생 장치(10H)는 난수 발생 장치(10G)와 동일한 작용 효과를 얻을 수 있다. 또한, 난수 발생 장치(10H)는 난수 발생 장치(10G)와 비교하여 광 흡수막(60H)의 형상을 작게 할 수 있다.
[제10 실시형태]
제10 실시형태에 따른 난수 발생 장치에 대해 도면을 참조하여 설명한다. 도 12는 제10 실시형태에 따른 난수 발생 장치의 구성을 나타내는 측면 단면도이다.
도 12에 나타내는 바와 같이, 제10 실시형태에 따른 난수 발생 장치(10I)는 제2 실시형태에 따른 난수 발생 장치(10A)에 대하여 난반사 발생 영역(600I)의 형상에 있어서 다르다. 난수 발생 장치(10I)의 다른 구성은 난수 발생 장치(10A)와 마찬가지이며, 동일한 부분의 설명은 생략한다.
난반사 발생 영역(600I)은 반도체 기판(30)의 주면(301)으로부터 돌출되지 않는 범위에서 요철 형상을 가진다.
이와 같은 구성이어도 난수 발생 장치(10I)는 난수 발생 장치(10A)와 동일한 작용 효과를 얻을 수 있다.
한편, 난반사 발생 영역의 요철은 반도체 기판(30)의 주면(301)으로부터 외방으로 돌출되는 부분과, 반도체 기판(30)의 내측에 움푹 들어간 부분을 가져도 된다.
[제11 실시형태]
제11 실시형태에 따른 난수 발생 장치에 대해 도면을 참조하여 설명한다. 도 13은 제11 실시형태에 따른 난수 발생 장치의 구성을 나타내는 측면 단면도이다.
도 13에 나타내는 바와 같이, 제11 실시형태에 따른 난수 발생 장치(10J)는 제1 실시형태에 따른 난수 발생 장치(10)의 구성과 제2 실시형태에 따른 난수 발생 장치(10A)의 구성을 조합한 것이다. 즉, 난수 발생 장치(10J)는 광 흡수막(60)과 난반사 발생 영역(600) 양쪽을 포함한다. 난수 발생 장치(10J)의 다른 구성은 난수 발생 장치(10) 및 난수 발생 장치(10A)와 마찬가지이며, 동일한 부분의 설명은 생략한다.
난수 발생 장치(10J)는 수광 소자(31)와 발광 소자(40) 사이에 광 흡수막(60)과 난반사 발생 영역(600)을 포함한다. 한편, 도 13의 예이면, 수광 소자(31)와 발광 소자(40) 사이에 광 흡수막(60), 난반사 발생 영역(600), 광 흡수막(60)이 이 순서로 배치된다. 배치되는 광 흡수막(60)과 난반사 발생 영역(600)의 개수 및 늘어선 모습은 도 13의 예에 한정되는 것이 아니며, 적절히 설정할 수 있다.
이와 같은 구성이어도 난수 발생 장치(10J)는 난수 발생 장치(10) 및 난수 발생 장치(10A)와 동일한 작용 효과를 얻을 수 있다.
한편, 난수 발생 장치(10J)에서는 광 흡수막(60)과 난반사 발생 영역(600)을 조합하는 양태를 나타냈다. 그러나 광 흡수막(60)과 차폐 부재(61)의 조합, 난반사 발생 영역(600)과 차폐 부재(61)의 조합, 광 흡수막(60), 난반사 발생 영역(600), 및 차폐 부재(61)의 조합을 이용해도 된다. 이때, 상술한 바와 같이, 예를 들면, 차폐 부재(61)의 윗면은 광 반사막을 포함하거나 난반사 발생 영역이 되어 있다. 이 구성에 의해, 난수 발생 장치는 상술한 작용 효과를 얻을 수 있다.
[제12 실시형태]
제12 실시형태에 따른 난수 발생 장치에 대해 도면을 참조하여 설명한다. 도 14는 제12 실시형태에 따른 난수 발생 장치의 구성을 나타내는 측면 단면도이다.
도 14에 나타내는 바와 같이, 제12 실시형태에 따른 난수 발생 장치(10K)는 제1 실시형태에 따른 난수 발생 장치(10)에 대하여, 광 흡수막(60K)의 형상에 있어서 다르다. 난수 발생 장치(10K)의 다른 구성은 난수 발생 장치(10)와 마찬가지이며 동일한 부분의 설명은 생략한다.
난수 발생 장치(10K)는 광 흡수막(60K)을 포함한다. 광 흡수막(60K)은 수광 소자(31)와 발광 소자(40) 사이의 영역뿐만 아니라, 발광 소자(40)의 이면까지 넓어져, 이면에 겹치는 형상이다. 바꿔 말하면, 발광 소자(40)는 광 흡수막(60K)을 통해 반도체 기판(30)의 주면(301)에 고정된다.
이와 같은 구성이어도 난수 발생 장치(10K)는 난수 발생 장치(10)와 동일한 작용 효과를 얻을 수 있다.
추가로, 난수 발생 장치(10K)는 광 흡수막(60K)을 발광 소자(40)의 실장용 접착재(언더필(under fill)재)로도 이용한다. 이로써, 발광 소자(40)의 실장용 접착재와 광 흡수막(60K)은 따로따로 형성하지 않아도 된다. 따라서, 난수 발생 장치(10K)는 보다 간소한 구성 및 공정으로 제조된다.
[제13 실시형태]
제13 실시형태에 따른 난수 발생 장치에 대해 도면을 참조하여 설명한다. 도 15는 제13 실시형태에 따른 난수 발생 장치의 구성을 나타내는 측면 단면도이다.
도 15에 나타내는 바와 같이, 제13 실시형태에 따른 난수 발생 장치(10L)는 제1 실시형태에 따른 난수 발생 장치(10)에 대하여, 발광 소자(40)의 배치 양태에 있어서 다르다. 난수 발생 장치(10L)의 다른 구성은 난수 발생 장치(10)와 마찬가지이며, 동일한 부분의 설명은 생략한다.
난수 발생 장치(10L)에서는 발광 소자(40)는 기판(20)의 주면(201)에 실장된다.
이와 같은 구성이어도 난수 발생 장치(10L)는 난수 발생 장치(10)와 동일한 작용 효과를 얻을 수 있다.
한편, 상술한 각 실시형태의 구성은 적절히 조합이 가능하고, 각각의 조합에 따른 작용 효과를 얻을 수 있다.
10, 10A, 10B, 10C, 10D, 10E, 10F, 10G, 10H, 10I, 10J, 10K, 10L: 난수 발생 장치
10P: 비교 구성의 난수 발생 장치
20: 기판
30: 반도체 기판
31: 수광 소자
32: 난수 설정부
40: 발광 소자
50: 커버 부재
60, 60G, 60H, 60K: 광 흡수막
61: 차폐 부재
70: 전자부품
100: 폐공간
201, 202: 기판(20)의 주면
301: 반도체 기판(30)의 주면
340: 영역
501: 천판
502: 측판
510: 광 확산면
600, 600I: 난반사 발생 영역

Claims (7)

  1. 한 주면(主面)을 가지는 지지체와,
    상기 지지체의 상기 주면 측에 배치되며 상기 주면에 대향하는 광 확산면을 가지는 커버 부재와,
    상기 주면 측에 배치된 발광 소자와,
    상기 주면 측에 배치된 수광(受光) 소자와,
    상기 발광 소자와 상기 수광 소자 사이에 배치 또는 형성된 다중 반사 억제 부재를 포함하고, 상기 수광 소자에 의한 수광량에 따라 난수를 발생시키는 난수 발생 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 다중 반사 억제 부재는
    상기 주면에 배치된 광 흡수막을 포함하는, 난수 발생 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 다중 반사 억제 부재는
    상기 주면에 형성된 난반사 발생 영역을 포함하는, 난수 발생 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 난반사 발생 영역은
    상기 주면에 형성된 요철 형상인, 난수 발생 장치.
  5. 제2항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 다중 반사 억제 부재는
    상기 주면에 배치되며 상기 발광 소자로부터 상기 주면으로의 광의 직사(直射)를 차폐하는 차폐 부재를 포함하는, 난수 발생 장치.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 지지체는
    수지 기판과,
    상기 수지 기판 상에 배치되며 상기 수광 소자가 형성된 반도체 기판을 포함하고,
    상기 다중 반사 억제 부재는
    상기 반도체 기판에 배치 또는 형성되는, 난수 발생 장치.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 발광 소자는 복수개이고,
    상기 다중 반사 억제 부재는 상기 발광 소자와 상기 수광 소자의 세트마다 배치되는, 난수 발생 장치.
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