JP2007036264A - 光センサ用透光性樹脂組成物 - Google Patents
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Abstract
【課題】可視光のピーク感度特性が人間の目の感じ方に近いものとなる光センサ用透光性樹脂組成物を提供する。
【解決手段】最大吸収波長の異なる複数の赤外光吸収物質としてのフタロシアニン化合物を、光センサの受光素子を封止するための透光性樹脂に含ませて、可視光領域で略平坦な透過特性となるように可視光領域の光は透過し、かつ赤外領域の光を吸収するよう調整されたことを特徴とする光センサ用透光性樹脂組成物。
【選択図】なし
【解決手段】最大吸収波長の異なる複数の赤外光吸収物質としてのフタロシアニン化合物を、光センサの受光素子を封止するための透光性樹脂に含ませて、可視光領域で略平坦な透過特性となるように可視光領域の光は透過し、かつ赤外領域の光を吸収するよう調整されたことを特徴とする光センサ用透光性樹脂組成物。
【選択図】なし
Description
本発明は、光センサ用透光性樹脂組成物に関する。さらに詳しくは、本発明は、携帯情報端末等の液晶ディスプレイのバックライトのON−OFFあるいは光量の調整に使用する表面実装型の光センサ用透光性樹脂組成物に関する。
近年、携帯電話等に代表される携帯情報端末の表示部には、TFTカラー液晶表示が採用される場合が急激に増えてきており、それに伴い消費電力の上昇も進んできている。そこで、従来から、バックライトが不要な時(晴れた日の屋外や、明るい照明のある部屋等)には、バックライト光源をOFFまたは暗くするための機能を付加するために、屋内や屋外での光を検出するための部品として赤外波長にピーク感度をもつ表面実装型光センサが一般的に用いられていた。
この種の光センサとして、例えば、図24と図25に示すように、基板101と、基板101の裏面の一方の端子電極部104に金属配線された金属パッド部103と、基板101の裏面の他方の端子電極部104に金属配線された金属パッド部103と、一方の金属パッド部103上に導電性接着剤105を介して搭載された受光素子102と、受光素子102と他方の金属パッド部103とを電気的に接続する金属細線106と、受光素子102および金属細線106を透光性樹脂にて略直方体状に覆う樹脂封止部107とを備えた構造の光センサが知られている(例えば、特許文献1参照)。しかしながら、このような光センサの問題点として、夜間または照明の暗い部屋等では、何らかの要因で目に見えない赤外光が存在していた場合に、この赤外光を検出し、あたかも周囲が明るい状態と判断する誤動作が発生するおそれがあった。
そのため、最近では、この光センサの受光部上部に赤外光をカットするフィルターを別に設ける場合が多くなってきている。赤外光をカットする機能を有するものとして、可視領域にピーク感度波長を有するフォトダイオード素子と、赤外領域にピーク感度波長を有するフォトダイオード素子の2つの受光素子を別々もしくは1チップ化し、それぞれが光検出した結果を演算することで赤外領域の光かどうかを判断し、赤外領域の光であれば、検出器の出力をカットするような仕組みにしているものが知られている(例えば、特許文献2参照)。しかしながらこの場合、受光素子に演算機能や増幅機能を付加する必要があり、特殊な素子となるため高価なものとなり、演算アルゴリズムによっては、赤外カットが正しく行われない場合も発生する。
また、可視光のみを検出する可視光センサとして、受光素子を樹脂でモールドした光センサが、特許文献3及び特許文献4に開示されている。前記特許文献3に記載の可視光センサは、赤外光を吸収するために透明樹脂に赤外光を吸収するガラスの粉末を混入したものである。この場合、ガラスと樹脂では、線膨張係数が大きく異なるため、例えば、樹脂を成型するときの加熱や冷却工程によってガラスと樹脂が剥離してしまうという問題があり、量産に適さない。また、前記特許文献4に記載の可視光センサに用いられる赤外光をカットする樹脂(大日本塗料株式会社製)では、図26に示すように、波長700nm以上の近赤外領域における透過率がピーク透過率に対し十分低いとはいえない。例えば、樹脂A(アクリル樹脂)の厚さ2μmでは波長800nmでもピークの1/3程度の透過率がある。また、樹脂B(エポキシ樹脂)の厚さ300μmでも波長850nmでの透過率がピークの1/4程度の透過率があることがわかる。
図5は、異なる2種類のフォトトランジスタ(Si)の分光感度特性を示すグラフであり、図5(a)のフォトトランジスタはピーク感度波長が900nmであり、図5(b)のものはピーク感度波長が650nmである。上記赤外光をカットする樹脂(樹脂AまたはB)を図5(a)のピーク透過波長900nmのフォトトランジスタと組み合わせて可視光センサとした場合、波長800〜900nmの近赤外領域に感度を持つ特性となってしまう。また、上記赤外光をカットする樹脂(樹脂AまたはB)を図5(b)のピーク透過波長650nmのフォトトランジスタと組み合わせて可視光センサとした場合でも、波長700nm以上の近赤外領域の感度があまり下がらず、可視光センサとしては使用できない。
かくして本発明によれば、最大吸収波長の異なる複数の赤外光吸収物質としてのフタロシアニン化合物を、光センサの受光素子を封止するための透光性樹脂に含ませて、可視光領域で略平坦な透過特性となるように可視光領域の光は透過し、かつ赤外領域の光を吸収するよう調整されたことを特徴とする光センサ用透光性樹脂組成物が提供される。
本発明の光センサ用透光性樹脂組成物によれば、可視光のピーク感度特性が人間の目の感じ方に近いものとなる。そのため、例えば、液晶バックライト装置にこの光センサを用いることにより、人間が見た色合いの変化をそのまま監視することができる。
本発明の光センサ用透光性樹脂組成物は、最大吸収波長の異なる複数の赤外光吸収物質としてのフタロシアニン化合物を、光センサの受光素子を封止するための透光性樹脂に含ませて、可視光領域で略平坦な透過特性となるように可視光領域の光は透過し、かつ赤外領域の光を吸収するよう調整されたことを特徴とする。
本発明の光センサ用透光性樹脂組成物は、可視光領域(約380〜800nm)の光は透過させ、赤外領域(約800〜10000nm)の光は吸収するものであって、具体的には、赤外光吸収物質を含む赤外光吸収膜からなる。
本発明の光センサ用透光性樹脂組成物は、可視光領域(約380〜800nm)の光は透過させ、赤外領域(約800〜10000nm)の光は吸収するものであって、具体的には、赤外光吸収物質を含む赤外光吸収膜からなる。
赤外光吸収物質を含む赤外光吸収膜としては、赤外光吸収物質を混合した透明樹脂をフィルム状に加工した赤外光吸収フィルム、あるいは赤外光吸収物質が混合された透明樹脂層を挙げることができる。この赤外光吸収物質としては、特開2001−106689号公報に記載されている一般式(I)
(式中、Zi(i=1〜16)はSR1、OR2、NHR3またはハロゲン原子を表し、R1、R2及びR3は置換基を有してもよいフェニル基、置換基を有してもよいアラルキル基または置換基を有してもよい炭素原子数1〜20個のアルキル基であり、Mは非金属、金属、金属酸化物または金属ハロゲン化物である)で表されるフタロシアニン化合物を好適に用いることができる。特に、2種類以上の異なる特性をもつ赤外光吸収色素を最適化した組み合わせで用いることが好ましく、それによって広範囲の赤外領域をカットできる目的とする赤外光カットフィルター特性を得ることができ、光センサの信頼性が大幅に向上する。この場合、目的とする赤外光カットフィルター特性にもよるが、透明樹脂100重量%に対して赤外光吸収色素を0.1〜1.0重量%添加する具体例を挙げることができる。なお、透明樹脂100重量%に対して赤外光吸収色素の添加量(配合量)が0.1重量%よりも少ないと感度が上がるが赤外光カットの効果が小さくなり、一方、添加量が1.0重量%よりも多いと赤外光カットの効果が大きくなるが感度が下がる。
本発明の光センサ用透光性樹脂組成物を用いた光センサ(A)としては、電極を有する基板と、電極に電気的に接続された受光素子と、基板上で受光素子を封止する透光性樹脂封止部とを備えた光センサであって、透光性樹脂封止部の内部または外表面に、外部からの赤外光の受光素子への到達を阻止する前記赤外光吸収膜を備えたもの、あるいは、別の光センサ(B)として、電極を有する基板と、電極に電気的に接続された受光素子と、基板上で受光素子を封止する透光性樹脂封止部とを備えたものが挙げられる。
さらに、本発明における光センサ(A)において、透光性樹脂封止部が、受光素子を封止する内側樹脂部と、この内側樹脂部を覆う外側樹脂部とを有し、赤外光阻止層として、内側樹脂部と外側樹脂部の間に介装された、赤外光吸収物質を含む赤外光吸収膜(または赤外光反射物質を含む赤外光反射層)からなるものでもよい。このように赤外光阻止層を2層構造の透明樹脂封止部の内部に形成することによって、受光素子の全体を赤外光阻止層にて容易に覆うことができ、赤外カットフィルタ特性を向上させることができる。
本発明における光センサ(B)において、赤外光吸収物質としては、上記一般式(I)のフタロシアニン化合物を好適に用いることができる。特に、2種類以上の異なる特性をもつ赤外光吸収色素を最適化した組み合わせで用いることが好ましく、それによって広範囲の赤外領域をカットできる目的とする赤外光カットフィルター特性を得ることができ、光センサの信頼性が大幅に向上する。この場合、目的とする赤外光カットフィルター特性にもよるが、透明樹脂100重量%に対して赤外光吸収色素を0.1〜1.0重量%添加する具体例を挙げることができる。なお、上述のように、透明樹脂100重量%に対して赤外光吸収色素の添加量(配合量)が0.1重量%よりも少ないと感度が上がるが赤外光カットの効果が小さくなり、一方、添加量が1.0重量%よりも多いと赤外光カットの効果が大きくなるが感度が下がる。
このように上記一般式(I)で表される有機材料のフタロシアニン系色素を赤外光吸収材料として用いることにより、透光性樹脂(モールド樹脂)に赤外光吸収材料を混入しても、通常の樹脂成型技術を用いて透光性樹脂封止部を形成することができる。即ち、量産が容易で小型化が可能な可視光センサを実現することができる。
このフタロシアニン化合物は、特開2001−106689号公報に記載されている方法により製造することができ、この際、上記一般式(I)中のMあるいはZを変更することにより、最大吸収波長を調整することができる。
ここで、上記一般式(I)で表されるフタロシアニン化合物において、フェニル基またはアラルキル基に場合によっては存在する置換基としては、例えば、ハロゲン原子、アシル基、アルキル基、フェニル基、アルコキシル基、ハロゲン化アルキル基、ハロゲン化アルコキシル基、ニトロ基、アミノ基、アルキルアミノ基、アルキルカルボニルアミノ基、アリールアミノ基、アリールカルボニルアミノ基、カルボニル基、アルコキシカルボニル基、アルキルアミノカルボニル基、アルコキシスルホニル基、アルキルチオ基、カルバモイル基、アリールオキシカルボニル基、オキシアルキルエーテル基、シアノ基などが挙げられる。これら置換基の数は1〜3個が適する。
ここで、上記一般式(I)で表されるフタロシアニン化合物において、フェニル基またはアラルキル基に場合によっては存在する置換基としては、例えば、ハロゲン原子、アシル基、アルキル基、フェニル基、アルコキシル基、ハロゲン化アルキル基、ハロゲン化アルコキシル基、ニトロ基、アミノ基、アルキルアミノ基、アルキルカルボニルアミノ基、アリールアミノ基、アリールカルボニルアミノ基、カルボニル基、アルコキシカルボニル基、アルキルアミノカルボニル基、アルコキシスルホニル基、アルキルチオ基、カルバモイル基、アリールオキシカルボニル基、オキシアルキルエーテル基、シアノ基などが挙げられる。これら置換基の数は1〜3個が適する。
また、上記一般式(I)で表されるフタロシアニン化合物において、非置換の炭素原子数1〜20個のアルキル基としては、炭素原子数1〜20の直鎖、分岐鎖または環状のアルキル基のいずれかであればよく、好ましくは、炭素原子数1〜8の直鎖、分岐鎖または環状のアルキル基である。具体的には、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、n−ペンチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基等が挙げられ、好ましくはメチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基およびn−ブチル基である。また、上記炭素原子数1〜20個のアルキル基の場合によっては存在する置換基としては、例えば、ハロゲン原子、アルコキシル基、ヒドロキシアルコキシル基、アルコキシアルコキシル基、ハロゲン化アルコキシル基、ニトロ基、アミノ基、アルキルアミノ基等が挙げられる。これら置換基の数は1〜2個が適する。
また、上記一般式(I)で表されるフタロシアニン化合物において、ハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子およびヨウ素原子である。好ましくは塩素原子である。
また、上記一般式(I)で表されるフタロシアニン化合物において、非金属とは、金属原子以外の原子を意味し、例えば、2個の水素原子が挙げられる。また、金属としては、鉄、マグネシウム、ニッケル、コバルト、銅、パラジウム、亜鉛、バナジウム、チタン、インジウム、錫等が挙げられる。金属酸化物としては、チタニル、バナジル等が挙げられる。金属ハロゲン化物としては、塩化アルミニウム、塩化インジウム、塩化ゲルマニウム、塩化錫(II)、塩化錫(IV)、塩化珪素等が挙げられる。好ましくは、金属、金属酸化物または金属ハロゲン化物であり、具体的には、銅、亜鉛、コバルト、ニッケル、鉄、バナジル、チタニル、塩化インジウム、塩化錫(II)であり、より好ましくは銅、バナジル及び亜鉛である。
また、上記一般式(I)で表されるフタロシアニン化合物において、非金属とは、金属原子以外の原子を意味し、例えば、2個の水素原子が挙げられる。また、金属としては、鉄、マグネシウム、ニッケル、コバルト、銅、パラジウム、亜鉛、バナジウム、チタン、インジウム、錫等が挙げられる。金属酸化物としては、チタニル、バナジル等が挙げられる。金属ハロゲン化物としては、塩化アルミニウム、塩化インジウム、塩化ゲルマニウム、塩化錫(II)、塩化錫(IV)、塩化珪素等が挙げられる。好ましくは、金属、金属酸化物または金属ハロゲン化物であり、具体的には、銅、亜鉛、コバルト、ニッケル、鉄、バナジル、チタニル、塩化インジウム、塩化錫(II)であり、より好ましくは銅、バナジル及び亜鉛である。
本発明において、上記一般式(I)で表されるフタロシアニン化合物としては、最大吸収波長を750〜1000nmの範囲内に有するフタロシアニン化合物が好ましい。具体的には、最大吸収波長が例えば750nm付近、800nm付近、900nm付近、950nm付近および1000nm付近の5種類のフタロシアニン化合物のうちの2種以上の組み合わせを挙げることができ、実使用上の赤外領域をカットする上で800nm以上の4種類程度の組み合わせが好ましく、さらに近赤外領域もカットする上では750nmの1種類も加えた合計5種類程度の組み合わせがより好ましい。また、各フタロシアニン化合物の配合割合は特に限定されるものではなく、例えば赤外領域を均等にカットしたいならば等量とすればよく、また特定の波長を特にカットしたいならその波長付近に最大吸収波長を有するフタロシアニン化合物を多く配合すればよい。
本発明における光センサ(A)(B)において、受光素子の受光面側を開放した状態で透光性樹脂封止部の外表面を被覆する遮光性の遮光枠部をさらに備えてなるのもよい。このように構成すれば、遮光枠部にて受光素子の受光面を除く周囲を遮光することができるため、受光素子に入射する光は全て赤外光吸収膜を通過することとなり、高精度な赤外カット特性を得ることができる。
また、透光性樹脂封止部の可視光における透過率が青色光(450nm)から赤色光(650nm)の間で略一定であるようにしてもよい。このように構成することにより、波長依存性を有する光センサが得られる。
また、光センサ(A)(B)には、上述したように吸収ピークの異なる2種類以上の赤外光吸収物質を用いることが好ましく、それにより可視光領域で略平坦な透過特性が得られる。特に、吸収波長750〜1000nmのフタロシアニン化合物を用いれば、より人間の視感に近い特性をもった光センサを得ることができる。
また、光センサ(A)(B)には、上述したように吸収ピークの異なる2種類以上の赤外光吸収物質を用いることが好ましく、それにより可視光領域で略平坦な透過特性が得られる。特に、吸収波長750〜1000nmのフタロシアニン化合物を用いれば、より人間の視感に近い特性をもった光センサを得ることができる。
さらには、吸収ピークの異なる複数のフタロシアニン系色素の使用とフォトトランジスタ(受光素子)の感度特性との組み合わせにより、さらに視感度に近い特性の光センサを実現することができる。このような光センサは、例えば、液晶のバックライト等に用いられる白色光源の明るさ・色合いを監視すること等に用いることもできる。特に、光源として半導体発光素子を用いる場合は、発光効率が経時変化するので、その出力を監視して駆動電流を調整する必要がある。特に、液晶バックライト装置のように赤色半導体発光素子、緑色半導体発光素子、青色半導体発光素子を用いてフルカラー表示を行うような装置の場合、各色の発光強度が当初の割合から変化すると色合いが変わってしまうという問題もある。そのため、光センサとしては、上記のような可視光センサを用いれば人間が見た色合いの変化をそのまま監視できるという利点がある。
本発明における光センサにおいて、受光素子としては特に制限がなく、例えばフォトトランジスタ、フォトダイオード等を用いることができるが、特に、可視光領域の光に対してピーク感度を有するものが好ましく、例えばSiフォトトランジスタが好ましい。このように、受光素子が人間の目の視感度に近い特性を持つことで、人間の視覚により近づく光センサを得ることができる点で好ましい。
本発明において、前記光センサ(A)は、基板に形成された電極上に受光素子を電気的に接続する受光素子接合工程と、受光素子の全体が覆われるように基板上に透光性樹脂封止部を形成する樹脂封止部形成工程とを備えた光センサの製造方法であって、樹脂封止部形成工程が、透光性樹脂封止部の内部または外表面に、外部からの赤外光の受光素子への到達を阻止するための赤外光吸収膜を形成する赤外光吸収膜形成工程を含み、赤外光吸収膜形成工程において、透光性樹脂に最大吸収波長の異なる複数の赤外光吸収物質としてのフタロシアニン化合物を添加して赤外光吸収膜を形成する製造方法(A)によって製造することができる。
また、本発明において、前記光センサ(B)は、基板に形成された電極上に受光素子を電気的に接続する受光素子接合工程と、受光素子の全体が覆われるように基板上に透光性樹脂封止部を形成する樹脂封止部形成工程とを備えた光センサの製造方法であって、樹脂封止部形成工程において、透光性樹脂に最大吸収波長の異なる複数の赤外光吸収物質としてのフタロシアニン化合物を添加して透光性樹脂封止部を形成する製造方法(B)によって製造することができる。
また、本発明において、前記光センサ(B)は、基板に形成された電極上に受光素子を電気的に接続する受光素子接合工程と、受光素子の全体が覆われるように基板上に透光性樹脂封止部を形成する樹脂封止部形成工程とを備えた光センサの製造方法であって、樹脂封止部形成工程において、透光性樹脂に最大吸収波長の異なる複数の赤外光吸収物質としてのフタロシアニン化合物を添加して透光性樹脂封止部を形成する製造方法(B)によって製造することができる。
前記の製造方法(A)(B)によれば、上述の高精度な光センサ(A)(B)を容易かつ低コストにそれぞれ製作することができる。
製造方法(A)において、赤外光吸収膜形成工程が、赤外光吸収物質を含む赤外光吸収膜を透光性樹脂封止部の外表面に形成してなるようにしてもよい。このようにすれば、透光性樹脂封止部を形成した後に、容易に赤外光吸収膜を形成することができる。
製造方法(A)において、赤外光吸収膜形成工程が、赤外光吸収物質を含む赤外光吸収膜を透光性樹脂封止部の外表面に形成してなるようにしてもよい。このようにすれば、透光性樹脂封止部を形成した後に、容易に赤外光吸収膜を形成することができる。
さらに、製造方法(A)において、樹脂封止部形成工程が、受光素子を封止する内側樹脂部を形成する内側樹脂部形成工程と、内側樹脂部の外表面を赤外光吸収物質を含む赤外光吸収膜にて接着して覆う赤外光吸収膜層形成工程と、赤外光吸収膜の外表面を外側樹脂部にて覆う外側樹脂部形成工程とを備えてなるようにしてもよい。
このようにすれば、赤外光吸収膜にて受光素子の受光面(上面)側のみならず外周面側も覆っているため、透明樹脂封止部の側面側からの赤外光もカットすることができ、より高精度な赤外カット特性を得ることができる。
このようにすれば、赤外光吸収膜にて受光素子の受光面(上面)側のみならず外周面側も覆っているため、透明樹脂封止部の側面側からの赤外光もカットすることができ、より高精度な赤外カット特性を得ることができる。
前記製造方法(A)(B)において、樹脂封止部形成工程の前に、受光素子の受光面側を開放した状態で透光性樹脂封止部の外表面を覆う遮光枠部を形成する遮光枠部形成工程をさらに備えてなるようにしてもよい。このようにすれば、遮光枠部にて受光素子の受光面を除く周囲を遮光しているため、受光素子に入射する光は全て赤外光吸収膜によって赤外カットされるので、高精度な赤外カット特性を得ることができる。
また、上記樹脂封止部形成工程において、複数個の受光素子が搭載された基板を、各受光素子に対応する透光性樹脂封止部形成用の複数の凹部を有する上金型と下金型とで挟み込んだ状態で、低粘性の透光性樹脂を金型内部の上記各凹部に流し込み、樹脂硬化させることにより透光性樹脂封止部を形成するようにしてもよい。このようにすれば、赤外カット特性の優れた光センサを容易に大量生産することができる。
[実施の形態1]
図1は本発明の光センサ用の透光性樹脂組成物を用いた実施の形態1の光センサの斜視図であり、図2は同実施の形態1の光センサの正面断面図である。
この実施の形態1の光センサ10は、実装面に極性の異なる一対の電極(金属パッド部)3を有する基板1と、この基板1上の電極3に電気的に接続された受光素子2と、基板上で受光素子2を封止する透光性樹脂封止部11と、透光性樹脂封止部11の外表面に形成された赤外光阻止層としての赤外光吸収膜12とを備えている。
図1は本発明の光センサ用の透光性樹脂組成物を用いた実施の形態1の光センサの斜視図であり、図2は同実施の形態1の光センサの正面断面図である。
この実施の形態1の光センサ10は、実装面に極性の異なる一対の電極(金属パッド部)3を有する基板1と、この基板1上の電極3に電気的に接続された受光素子2と、基板上で受光素子2を封止する透光性樹脂封止部11と、透光性樹脂封止部11の外表面に形成された赤外光阻止層としての赤外光吸収膜12とを備えている。
基板1は、例えばガラス・エポキシ樹脂から矩形板状に形成されており、その実装面における対向端部側に極性の異なる一対の電極3、3が形成されている。また、基板1には、これら一対の電極3、3と連設し、かつ基板1の両端面から裏面に沿って一対の端子電極4、4が形成されている。
矩形ブロック形の受光素子2としては、例えばフォトトランジスタ、フォトダイオード等が用いられ、その受光面2aと対向する面の電極部が基板1上の一方の電極3に導電性接着剤5を介して電気的に接続されると共に、受光面2a側の電極部が基板1上の他方の電極3に金属細線6を介して電気的に接続されている。
また、本発明で用いられる受光素子2としては特に制限がなく、上記フォトトランジスタ、フォトダイオード等を挙げることができるが、可視光領域にピーク感度を有するSiフォトトランジスタ、Siフォトダイオード等が好ましく、これについて詳しくは後述する。
矩形ブロック形の受光素子2としては、例えばフォトトランジスタ、フォトダイオード等が用いられ、その受光面2aと対向する面の電極部が基板1上の一方の電極3に導電性接着剤5を介して電気的に接続されると共に、受光面2a側の電極部が基板1上の他方の電極3に金属細線6を介して電気的に接続されている。
また、本発明で用いられる受光素子2としては特に制限がなく、上記フォトトランジスタ、フォトダイオード等を挙げることができるが、可視光領域にピーク感度を有するSiフォトトランジスタ、Siフォトダイオード等が好ましく、これについて詳しくは後述する。
透光性樹脂封止部11は、絶縁性、透光性および熱硬化性を有する、例えばエポキシ樹脂からなり、受光素子2および金属細線6を覆う略直方体形に形成されている。
外部からの赤外光の受光素子への到達を阻止するための赤外光吸収膜12は赤外光吸収フィルムからなり、透光性樹脂封止部11の上面に透明な接着剤にて接着されている。この赤外光吸収フィルムは、例えば赤外光吸収物質を混合した透明樹脂(例えばエポキシ樹脂)を厚さ20〜100μmのフィルム状に加工することによって得られる。
また、赤外光吸収物質としては、吸収ピーク感度および分光透過率の異なる特性を有する2種類以上の赤外吸収色素が併用される。これは、赤外吸収色素が1種類では、広範囲の赤外領域をカット(吸収)することが困難なためであり、吸収ピーク感度および分光透過率の異なる特性をもつ数種類の赤外吸収色素の最適化し用いることで、広範囲の赤外領域をカットできる目的とする赤外光カットフィルター特性を得ることができる。
外部からの赤外光の受光素子への到達を阻止するための赤外光吸収膜12は赤外光吸収フィルムからなり、透光性樹脂封止部11の上面に透明な接着剤にて接着されている。この赤外光吸収フィルムは、例えば赤外光吸収物質を混合した透明樹脂(例えばエポキシ樹脂)を厚さ20〜100μmのフィルム状に加工することによって得られる。
また、赤外光吸収物質としては、吸収ピーク感度および分光透過率の異なる特性を有する2種類以上の赤外吸収色素が併用される。これは、赤外吸収色素が1種類では、広範囲の赤外領域をカット(吸収)することが困難なためであり、吸収ピーク感度および分光透過率の異なる特性をもつ数種類の赤外吸収色素の最適化し用いることで、広範囲の赤外領域をカットできる目的とする赤外光カットフィルター特性を得ることができる。
ここで、4種類の最大吸収波長の異なる赤外吸収色素を例にとって説明する。
図3は各赤外吸収色素の吸収ピーク感度と分光透過率の関係を示すグラフであり、図3(a)は赤外吸収色素Aのグラフであり、図3(b)は赤外吸収色素Bのグラフであり、図3(c)は赤外吸収色素Cのグラフであり、図3(d)は赤外吸収色素Dのグラフである。各グラフから、赤外吸収色素Aは赤外光の波長800nm付近に最大吸収波長があり、赤外吸収色素Bは赤外光の波長900nm付近に最大吸収波長があり、赤外吸収色素Cは赤外光の波長950nm付近に最大吸収波長があり、赤外吸収色素Dは赤外光の波長1000nm付近に最大吸収波長があることが分かる。
図3は各赤外吸収色素の吸収ピーク感度と分光透過率の関係を示すグラフであり、図3(a)は赤外吸収色素Aのグラフであり、図3(b)は赤外吸収色素Bのグラフであり、図3(c)は赤外吸収色素Cのグラフであり、図3(d)は赤外吸収色素Dのグラフである。各グラフから、赤外吸収色素Aは赤外光の波長800nm付近に最大吸収波長があり、赤外吸収色素Bは赤外光の波長900nm付近に最大吸収波長があり、赤外吸収色素Cは赤外光の波長950nm付近に最大吸収波長があり、赤外吸収色素Dは赤外光の波長1000nm付近に最大吸収波長があることが分かる。
例えば、800nmよりも長い波長の赤外光をカットしたい場合は、吸収スペクトルが異なる、上記のような、赤外吸収色素A、B、C、Dを最適な配合比で併用することで、図4(a)に示すシミュレーション結果のように、波長450nmから650nmの範囲では透過率は略一定となることがわかる。この赤外吸収物質を混入した透光性樹脂により、図5(a)、(b)に示すようなフォトトランジスタ分光感度特性を有するSiフォトトランジスタからなる受光素子をモールドすることにより、図6(a)、(b)に示す感度の波長依存性を有する光センサがそれぞれ得られる。即ち、図5(a)に示す従来の受光素子を用いた場合のシミュレーション結果が図6(a)であり、ピーク感度波長が650nmと視感度のピーク555nmよりやや長いが、波長800nmの感度はピーク波長における感度の30%以下とある程度の赤外光をカットできている。なお、図6(a)の光センサでは、図5(a)に示すピーク感度波長:900nmのフォトトランジスタを用いているために1000nmよりも長波長の透過率が上昇している(1050nmに小さなピーク感度を有している)が、この波長域に対してSiフォトトランジスタの感度が無いので、光センサとして実使用上の問題にならない。これに対して、図6(b)の光センサでは、波長800nmの感度はピーク波長における感度の10%以下とさらに低くなっており、800nmよりも、長波長の赤外光を高精度にカットすることができる。
図3(e)に別の事例を示す。図3(e)は赤外吸収色素Eのグラフであり、最大吸収波長は750nmである。上記のような赤外吸収色素A〜Eについて、最適な配合比で併用することで、図4(b)に示すシミュレーション結果が得られる。
図4(b)に示すシミュレーション結果を図4(a)に示すシミュレーション結果と比較すると、波長450nmから650nmの範囲では透過率が略一定であることは代わらないが、750nmよりも長波長の赤外光に対する透過率はピークの略20%以下となっており、より人間の視感度に近い特性をもった光センサとすることができる。
本実施の形態1の光センサは、赤外光吸収物質に有機材料であるフタロシアニン系色素が用いられているため、透光性樹脂封止部11を構成するモールド樹脂と線膨張係数が殆ど同じであり、通常の樹脂成型技術を用いて製造することができる。
図4(b)に示すシミュレーション結果を図4(a)に示すシミュレーション結果と比較すると、波長450nmから650nmの範囲では透過率が略一定であることは代わらないが、750nmよりも長波長の赤外光に対する透過率はピークの略20%以下となっており、より人間の視感度に近い特性をもった光センサとすることができる。
本実施の形態1の光センサは、赤外光吸収物質に有機材料であるフタロシアニン系色素が用いられているため、透光性樹脂封止部11を構成するモールド樹脂と線膨張係数が殆ど同じであり、通常の樹脂成型技術を用いて製造することができる。
次に、受光素子2のピーク感度について説明する。上述の図5は異なる2種類のSiフォトトランジスタの分光感度特性を示すグラフである。本実施の形態1において、赤外カットに対して有効な素子としては、ピーク感度波長及び分光感度特性が可視光、特に、人間の目の視感度に近い特性を持つことで、人間の視覚により近づく光センサとなる。一般的な受光素子は、赤外光(赤外LED)との組み合わせで使用されるので、ピーク感度波長が約900nmのものが多く、一例としては図5(a)に示す分光感度特性を持つ受光素子(フォトトランジスタ素子)である。周囲環境、例えば太陽光や蛍光灯、電球等の照明の光を検知するタイプの光センサとしては、可視光(約380〜800nm)に感度を持つ受光素子が適しており、例としては同図(b)に示すピーク感度波長が約650nmの分光感度特性を持つ受光素子(フォトトランジスタ素子)が好ましい。赤外カットに適している受光素子としても、可視光にピーク感度波長を持つ受光素子であり、図6(b)に示す分光感度特性のシミュレーション結果のピーク感度波長が約650nmの可視光にある受光素子を用いることで、光センサの赤外カット特性を向上できる。
良く知られているように、上記のようなフォトトランジスタは、n型Si半導体基板にB(ホウ素)等を拡散して作ったpn接合の深さを変えることにより実現できる。拡散深
さが十分深い場合は図5(a)のようなSiの吸収特性を反映したような波長感度の受光素子が得られる。これに対し、拡散深さを浅くしていくと図5(b)のように感度のピークが可視光側にある受光素子が得られる。しかし、拡散深さを浅くしすぎると耐電圧が低くなって実用的でないので、現状では感度のピーク波長は図5(b)のように650nm程度が限度である。
さが十分深い場合は図5(a)のようなSiの吸収特性を反映したような波長感度の受光素子が得られる。これに対し、拡散深さを浅くしていくと図5(b)のように感度のピークが可視光側にある受光素子が得られる。しかし、拡散深さを浅くしすぎると耐電圧が低くなって実用的でないので、現状では感度のピーク波長は図5(b)のように650nm程度が限度である。
次に、図1と図2で説明した実施の形態1の光センサ10の製造方法を、図7および図8を参照しながら説明する。なお、図7は同実施の形態1の光センサの製造における樹脂封止部形成工程のフローチャートを示し、図8は同実施の形態1の光センサの製造に用いられる電極(金属配線)パターンの一例を示す部分平面図である。
本実施の形態1の光センサの製造方法は、基板1に形成された電極3上に受光素子2を電気的に接続する受光素子接合工程と、受光素子2の全体が覆われるように基板1上に透光性樹脂封止部11を形成する樹脂封止部形成工程とを備える。なお、受光素子接合工程では、図8に示すような電極パターン7の各電極3上に導電性接着剤5を介して複数個の受光素子2が搭載され電気的に接続され、これは従来と同様の公知技術により行われるので詳細説明は省略する。なお、図8に示した電極パターン7は一例であり、後工程に支障がない様に配線パターンを自由に設計してよい。
本実施の形態1の光センサの製造方法は、基板1に形成された電極3上に受光素子2を電気的に接続する受光素子接合工程と、受光素子2の全体が覆われるように基板1上に透光性樹脂封止部11を形成する樹脂封止部形成工程とを備える。なお、受光素子接合工程では、図8に示すような電極パターン7の各電極3上に導電性接着剤5を介して複数個の受光素子2が搭載され電気的に接続され、これは従来と同様の公知技術により行われるので詳細説明は省略する。なお、図8に示した電極パターン7は一例であり、後工程に支障がない様に配線パターンを自由に設計してよい。
図7(a)は、基板1の電極上に複数個の受光素子2が搭載され電気的に接続された状態を示している。樹脂封止部形成工程では、先ず、図7(b)に示すように、複数個の受光素子2を搭載した基板1を下金型8にセットし、図7(c)のように上金型9と下金型8とでもって樹脂漏れ、基板破壊等の発生しない条件にて基板1を挟み込み固定し、トランスファーモールド方式により、約150℃の加熱下で樹脂成型する。この場合、上金型9の下面には各封止部形成用の略直方体形の凹部を有しているが、凹部形状により封止部形状は変わるため、封止部上面がフラットになるならば凹部形状を自由に設計してよい。樹脂硬化後、金型を開くと図7(d)の様に基板1上の受光素子2および金属細線6が透明樹脂封止部11にて封止されている。
次に、樹脂封止部形成工程において、形成した透光性樹脂封止部11の外表面に、外部からの赤外光の受光素子2への到達を阻止するための赤外光吸収膜12を形成する赤外光吸収膜形成工程が行われる。つまり、図7(e)に示すように、透明樹脂封止部11の上面に、ディスペンサ13等で透光性の接着剤14を塗布し、その上から図7(f)のように赤外光吸収膜12である赤外光吸収フィルムを乗せて接着する。これによって、図7(g)に示すように、透明樹脂封止部11の上面に赤外光吸収膜12が設けられた樹脂成形品が得られる。この後、得られた樹脂成形品を製品毎に個別に分割するようダイシングブレード等により基板分割を行うことで、製品としての個々の光センサが完成する。
この実施の形態1の光センサ10によれば、製品に赤外領域の光を吸収する機能を組み込んでいるため、光センサとは別に赤外カットフィルターを付加する手間を省くことができる。また、可視光領域にピーク感度を持つ受光素子2を用いることで、より人間の目から受ける判断基準に近い制御を行うことができる。また、この光センサ10を製造する製造方法によれば、透明樹脂封止部11の上面に赤外光吸収膜12である赤外光吸収フィルムを乗せて接着する工程のみを付加するだけであり、赤外カット機能を有する光センサを容易に製造することができる。
[実施の形態2]
図9は実施の形態2の光センサの斜視図であり、図10は同実施の形態2の光センサの正面断面図である。
この実施の形態2の光センサ20は、透光性樹脂封止部21が、受光素子2を封止する内側樹脂部22と、この内側樹脂部22を覆う外側樹脂部23とを有し、赤外光吸収膜12が、内側樹脂部22と外側樹脂部23の間に介装された赤外光吸収フィルムからなる。なお、実施の形態1と同一の要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。
図9は実施の形態2の光センサの斜視図であり、図10は同実施の形態2の光センサの正面断面図である。
この実施の形態2の光センサ20は、透光性樹脂封止部21が、受光素子2を封止する内側樹脂部22と、この内側樹脂部22を覆う外側樹脂部23とを有し、赤外光吸収膜12が、内側樹脂部22と外側樹脂部23の間に介装された赤外光吸収フィルムからなる。なお、実施の形態1と同一の要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。
内側樹脂部22は、絶縁性、透光性および熱硬化性を有する、例えばエポキシ樹脂からなる。外側樹脂部23は、透光性および熱硬化性を有する、例えばエポキシ樹脂からなる。これら内側樹脂部22と外側樹脂部23は同じ樹脂、あるいは異なる樹脂であってもよい。
次に、この実施の形態2の光センサ20の製造方法を、図11の光センサの製造における樹脂封止部形成工程のフローチャートを参照しながら説明する。
実施の形態2の樹脂封止部形成工程では、先ず、図11(a)に示すように、複数個の受光素子2を搭載した基板1上に、各受光素子2を覆う各内側樹脂部22を形成する内側樹脂部形成工程が行われる。この内側樹脂部形成工程は、図7(a)〜(c)の実施の形態1で説明した工程と同様にして行うことができる。次に、図11(b)に示すように、上記基板1を別の下金型91にセットし、基板1上の各内側樹脂部22の上に赤外光吸収膜形成用フィルム12′を乗せ、その上に透光性の高い樹脂を途中まで硬化させてあるBステージタイプのシート状樹脂23′を乗せる。そして、図11(c)に示すように、上金型92と下金型91にて熱プレスすることで、図11(d)のように、各内側樹脂部22の全外面を赤外光吸収膜12にて被覆し、かつ赤外光吸収膜12の全外面を外側樹脂部23にて被覆した樹脂成形品が得られる。この後、得られた樹脂成形品を製品毎に個別に分割するようダイシングブレード等により基板分割を行うことで、製品としての個々の光センサ20が完成する。
実施の形態2の樹脂封止部形成工程では、先ず、図11(a)に示すように、複数個の受光素子2を搭載した基板1上に、各受光素子2を覆う各内側樹脂部22を形成する内側樹脂部形成工程が行われる。この内側樹脂部形成工程は、図7(a)〜(c)の実施の形態1で説明した工程と同様にして行うことができる。次に、図11(b)に示すように、上記基板1を別の下金型91にセットし、基板1上の各内側樹脂部22の上に赤外光吸収膜形成用フィルム12′を乗せ、その上に透光性の高い樹脂を途中まで硬化させてあるBステージタイプのシート状樹脂23′を乗せる。そして、図11(c)に示すように、上金型92と下金型91にて熱プレスすることで、図11(d)のように、各内側樹脂部22の全外面を赤外光吸収膜12にて被覆し、かつ赤外光吸収膜12の全外面を外側樹脂部23にて被覆した樹脂成形品が得られる。この後、得られた樹脂成形品を製品毎に個別に分割するようダイシングブレード等により基板分割を行うことで、製品としての個々の光センサ20が完成する。
この実施の形態2の光センサ20によれば、実施の形態1と同様の効果が得られることに加えて、赤外光吸収膜12にて受光素子2の受光面(上面)側のみならず外周面側をも覆っているため、透明樹脂封止部21の側面側からの赤外光もカットすることができ、より高精度な赤外カット特性を得ることができる。また、この光センサ20を製造する製造方法によれば、赤外光吸収膜12および外側樹脂部23を1工程で同時に効率よく形成することができる。
[実施の形態3]
図12は実施の形態3の光センサの製造における樹脂封止部形成工程のフローチャートである。
この実施の形態3の光センサは、上記実施の形態2において、透明樹脂封止部21と赤外光吸収膜12との間に透明接着層24を介装したものである。その製造方法を説明すると、樹脂封止部形成工程では、図12(a)に示した複数個の受光素子2を被覆した各内側樹脂部22を搭載する基板1を、図12(b)に示すように、下金型91にセットし、基板1上の各内側樹脂部22の上に耐熱性の透明接着層形成フィルム24′を乗せ、その上に赤外光吸収膜形成用フィルム12′を乗せ、その上に透光性の高い樹脂を途中まで硬化させてあるBステージタイプのシート状樹脂23′を乗せる。そして、図12(c)に示すように、上金型92と下金型91にて熱プレスすることで、図12(d)のように、各内側樹脂部22の全外面を赤外光吸収膜12にて被覆し、かつ赤外光吸収膜12の全外面を外側樹脂部23にて被覆した樹脂成型品が得られる。この後、上述と同様にダイシングブレード等により基板分割を行うことで、製品としての個々の光センサが完成する。
このように構成すれば、内側樹脂部22と赤外光吸収膜12との密着性を向上することができる。
図12は実施の形態3の光センサの製造における樹脂封止部形成工程のフローチャートである。
この実施の形態3の光センサは、上記実施の形態2において、透明樹脂封止部21と赤外光吸収膜12との間に透明接着層24を介装したものである。その製造方法を説明すると、樹脂封止部形成工程では、図12(a)に示した複数個の受光素子2を被覆した各内側樹脂部22を搭載する基板1を、図12(b)に示すように、下金型91にセットし、基板1上の各内側樹脂部22の上に耐熱性の透明接着層形成フィルム24′を乗せ、その上に赤外光吸収膜形成用フィルム12′を乗せ、その上に透光性の高い樹脂を途中まで硬化させてあるBステージタイプのシート状樹脂23′を乗せる。そして、図12(c)に示すように、上金型92と下金型91にて熱プレスすることで、図12(d)のように、各内側樹脂部22の全外面を赤外光吸収膜12にて被覆し、かつ赤外光吸収膜12の全外面を外側樹脂部23にて被覆した樹脂成型品が得られる。この後、上述と同様にダイシングブレード等により基板分割を行うことで、製品としての個々の光センサが完成する。
このように構成すれば、内側樹脂部22と赤外光吸収膜12との密着性を向上することができる。
[実施の形態4]
図13は実施の形態4の光センサの正面断面図であり、図14は同実施の形態4の光センサの製造における樹脂封止部形成工程のフローチャートである。
この実施の形態4の光センサ40は、透光性樹脂封止部41が、赤外光吸収物質を含むものである。なお、実施の形態1と同一の要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。
透光性樹脂封止部31は、2種類以上の赤外光吸収色素が、絶縁性、透光性および熱硬化性を有する樹脂(例えばエポキシ樹脂)に所定量混合されたものである。
図13は実施の形態4の光センサの正面断面図であり、図14は同実施の形態4の光センサの製造における樹脂封止部形成工程のフローチャートである。
この実施の形態4の光センサ40は、透光性樹脂封止部41が、赤外光吸収物質を含むものである。なお、実施の形態1と同一の要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。
透光性樹脂封止部31は、2種類以上の赤外光吸収色素が、絶縁性、透光性および熱硬化性を有する樹脂(例えばエポキシ樹脂)に所定量混合されたものである。
ここで、赤外光吸収機能を有する透明樹脂封止部41について説明する。
表1は透明樹脂に対し赤外吸収色素の配合比を0〜0.1重量%の範囲で段階的に変えた光センサの特性を測定した結果を示している。表1の例は、製品サイズが大きいもの(一辺3.5mm×他辺2.8mm×厚み1.9mm)での実験結果であり、製品サイズにより配合比は変化する必要がある。ここで、配合比とは、赤外吸収色素が1種類の場合はその配合比、複数種類の場合は全部の色素の透明樹脂に対する配合比である。
表1は透明樹脂に対し赤外吸収色素の配合比を0〜0.1重量%の範囲で段階的に変えた光センサの特性を測定した結果を示している。表1の例は、製品サイズが大きいもの(一辺3.5mm×他辺2.8mm×厚み1.9mm)での実験結果であり、製品サイズにより配合比は変化する必要がある。ここで、配合比とは、赤外吸収色素が1種類の場合はその配合比、複数種類の場合は全部の色素の透明樹脂に対する配合比である。
表1から分かるように、赤外吸収色素の配合比(配合量)を増やすことで透過率が下がるため光センサの光電流出力は減少する。すなわち、感度は下がる。一方、赤外カットの効果を800nmより少し短波長の770nmでのカット率は配合比を増加させると増加する。これはこの配合比の範囲では色素による吸収が飽和していないことを示している。また、透過率も少し変化し、配合比を増やすと受光感度のピーク波長が望ましいピーク波長である550nm側へ短波長化している。
したがって、樹脂と赤外吸収色素の配合比を調整することで、例えば、図4(a)、図4(b)に示したような所望の特性の光センサ素子が得られる。
次に、この実施の形態4の光センサ40の製造方法を、図14を参照しながら説明する。
したがって、樹脂と赤外吸収色素の配合比を調整することで、例えば、図4(a)、図4(b)に示したような所望の特性の光センサ素子が得られる。
次に、この実施の形態4の光センサ40の製造方法を、図14を参照しながら説明する。
実施の形態4の樹脂封止部形成工程では、図14(a)に示した複数個の受光素子2を搭載した基板1を、図14(b)のように下金型93にセットし、図14(c)のように上金型94と下型93とで樹脂漏れ、基板破壊等の発生しない条件にて挟み込み固定し、赤外光吸収色素を含む透明樹脂でトランスファーモールド方式により樹脂成型する。樹脂硬化後、金型を開くと図14(d)に示すように基板1上の受光素子21および金属細線6が赤外光阻止層を兼ねる透明樹脂封止部31にて封止されている。その後、上述と同様に基板分割を行うことで、製品としての個々の光センサが完成する。
この実施の形態4の光センサ40によれば、実施の形態1と同様の効果が得られることに加えて、赤外光吸収機能を有する透明樹脂封止部31が受光素子2全体を封止しているため、透明樹脂封止部31に対してあらゆる角度から入射する赤外光をカットすることができ、より高精度な赤外カット特性を得ることができる。また、この光センサ40を製造する製造方法によれば、透明樹脂封止部31と赤外光吸収膜とを同一工程にて形成することができるので、製造工数が増加することがない。
[実施の形態5]
図15は実施の形態5の光センサの正面断面図であり、図16は同実施の形態5の光センサの製造における樹脂封止部形成工程のフローチャートである。
この実施の形態5の光センサ50は、赤外光吸収膜53が、透光性樹脂封止部51の外表面に形成されたものであって、外側樹脂部を兼ねるものである。つまり、透光性樹脂封止部51は、受光素子を封止する絶縁性、透光性および熱硬化性を有する樹脂からなる内側樹脂部52と、この内側樹脂部52を覆う外側樹脂部とからなり、この外側樹脂部は、透光性および熱硬化性を有する樹脂に2種類以上の赤外光吸収色素を混合した混合物にて構成されて赤外光吸収機能が付加されている。なお、実施の形態1と同一の要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。
図15は実施の形態5の光センサの正面断面図であり、図16は同実施の形態5の光センサの製造における樹脂封止部形成工程のフローチャートである。
この実施の形態5の光センサ50は、赤外光吸収膜53が、透光性樹脂封止部51の外表面に形成されたものであって、外側樹脂部を兼ねるものである。つまり、透光性樹脂封止部51は、受光素子を封止する絶縁性、透光性および熱硬化性を有する樹脂からなる内側樹脂部52と、この内側樹脂部52を覆う外側樹脂部とからなり、この外側樹脂部は、透光性および熱硬化性を有する樹脂に2種類以上の赤外光吸収色素を混合した混合物にて構成されて赤外光吸収機能が付加されている。なお、実施の形態1と同一の要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。
次に、この実施の形態5の光センサ50の製造方法を図16のフローチャートを参照しながら説明する。
実施の形態5の樹脂封止部形成工程では、図16(a)に示した複数個の受光素子2を被覆した各内側樹脂部52を搭載する基板1を、図16(b)に示すように、下金型91にセットし、基板1上の各内側樹脂部52の上に、2種類以上の赤外光吸収色素を含む透光性の高い樹脂を途中まで硬化させてあるBステージタイプのシート状樹脂53′を乗せる。そして、図16(c)に示すように、上金型92と下金型91にて熱プレスすることで、図16(d)のように、各内側樹脂部52の全外面を赤外光吸収膜53である外側樹脂部にて被覆した樹脂成型品が得られる。この後、基板分割を行うことで、製品としての個々の光センサ50が完成する。
実施の形態5の樹脂封止部形成工程では、図16(a)に示した複数個の受光素子2を被覆した各内側樹脂部52を搭載する基板1を、図16(b)に示すように、下金型91にセットし、基板1上の各内側樹脂部52の上に、2種類以上の赤外光吸収色素を含む透光性の高い樹脂を途中まで硬化させてあるBステージタイプのシート状樹脂53′を乗せる。そして、図16(c)に示すように、上金型92と下金型91にて熱プレスすることで、図16(d)のように、各内側樹脂部52の全外面を赤外光吸収膜53である外側樹脂部にて被覆した樹脂成型品が得られる。この後、基板分割を行うことで、製品としての個々の光センサ50が完成する。
この実施の形態5の光センサ50によれば、実施の形態1と同様の効果が得られることに加えて、赤外光吸収膜53を兼ねる外側樹脂部が受光素子2全体を被覆しているため、外側樹脂部(赤外光吸収膜53)に対してあらゆる角度から入射する赤外光をカットすることができ、より高精度な赤外カット特性を得ることができる。また、この光センサ50を製造する製造方法によれば、赤外光吸収膜53および外側樹脂部を1工程で同時に効率よく形成することができる。
[実施の形態6]
図17は実施の形態6の光センサの正面断面図であり、図18は同実施の形態6の光センサの製造における樹脂封止部形成工程のフローチャートである。
この実施の形態5の光センサ60は、実施の形態1において受光素子2の受光面2a側を開放した状態で透光性樹脂封止部11の外表面を被覆する遮光性の遮光枠部62をさらに備えたものである。遮光枠部62は、例えば黒色に着色された樹脂からなり、透光性樹脂封止部11の外周面4面に密着した状態で平面視ロの字形に基板1上に形成されている。なお、実施の形態1と同一の要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。
図17は実施の形態6の光センサの正面断面図であり、図18は同実施の形態6の光センサの製造における樹脂封止部形成工程のフローチャートである。
この実施の形態5の光センサ60は、実施の形態1において受光素子2の受光面2a側を開放した状態で透光性樹脂封止部11の外表面を被覆する遮光性の遮光枠部62をさらに備えたものである。遮光枠部62は、例えば黒色に着色された樹脂からなり、透光性樹脂封止部11の外周面4面に密着した状態で平面視ロの字形に基板1上に形成されている。なお、実施の形態1と同一の要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。
次に、この実施の形態6の光センサ60の製造方法を図18のフローチャートを参照しながら説明する。
図18(a)は複数個の受光素子2の周囲に遮光枠部62が設けられた基板1を示している。各遮光枠部62は、図8で示すような電極パターン7における各受光素子2を搭載する電極3に予め貼り付けられている。実施の形態6の樹脂封止部形成工程では、このようにして形成された遮光枠部62を有する基板1を、図18(b)に示すように、下金型95に設置し、ディスペンサ63にて各遮光枠部62内に透光性樹脂封止部形成用樹脂11′を遮光枠部62の厚み分まで注入する。その後、図18(c)のように、遮光枠部62上に、赤外光吸収膜12として赤外光吸収フィルムを乗せる。そして、図18(d)に示すように、平板状の上型96と下型95とで基板破壊等の発生しない条件にて挟み込み固定し、オーブン等で熱硬化することで、図18(e)のような樹脂成型品が得られる。その後、基板分割を行うことで、製品としての個々の光センサ60が完成する。
図18(a)は複数個の受光素子2の周囲に遮光枠部62が設けられた基板1を示している。各遮光枠部62は、図8で示すような電極パターン7における各受光素子2を搭載する電極3に予め貼り付けられている。実施の形態6の樹脂封止部形成工程では、このようにして形成された遮光枠部62を有する基板1を、図18(b)に示すように、下金型95に設置し、ディスペンサ63にて各遮光枠部62内に透光性樹脂封止部形成用樹脂11′を遮光枠部62の厚み分まで注入する。その後、図18(c)のように、遮光枠部62上に、赤外光吸収膜12として赤外光吸収フィルムを乗せる。そして、図18(d)に示すように、平板状の上型96と下型95とで基板破壊等の発生しない条件にて挟み込み固定し、オーブン等で熱硬化することで、図18(e)のような樹脂成型品が得られる。その後、基板分割を行うことで、製品としての個々の光センサ60が完成する。
この実施の形態6の光センサ60によれば、実施の形態1と同様の効果が得られることに加えて、遮光枠部62にて受光素子2の受光面2aを除く周囲を遮光しているため、受光素子2に入射する光は全て赤外光吸収膜12を通過するため、より高精度な赤外カット特性を得ることができる。また、この光センサ60を製造する製造方法によれば、遮光枠部62が透明樹脂封止部11を形成する形枠となるので、実施の形態1の図7で説明した上金型が不要となる。
[実施の形態7]
図19は実施の形態7の光センサの正面断面図であり、図20は同実施の形態7の光センサの製造における樹脂封止部形成工程のフローチャートである。
この実施の形態7は、その赤外光吸収膜71が、実施の形態6における赤外光吸収膜12である赤外光吸フィルムから赤外光吸色素を含む透明樹脂層に代わったものであり、その他の構成は実施の形態6と同様であり、同一の要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。
図19は実施の形態7の光センサの正面断面図であり、図20は同実施の形態7の光センサの製造における樹脂封止部形成工程のフローチャートである。
この実施の形態7は、その赤外光吸収膜71が、実施の形態6における赤外光吸収膜12である赤外光吸フィルムから赤外光吸色素を含む透明樹脂層に代わったものであり、その他の構成は実施の形態6と同様であり、同一の要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。
この実施の形態7の光センサ70の製造方法は、その樹脂封止部形成工程が、先ず、実施の形態6の図18(b)と同様にして遮光枠部62内に熱硬化性の透明樹脂11′が注入される。次に、図20(a)に示すように、基板1を印刷機ステージ97にセットし、孔部を有するメタルマスク98を遮光枠部62の上にセットし、赤外光吸収色素を含む熱硬化性のゲル状透明樹脂71′の塊をメタルマスク98の端部に設置する。そして、同図(b)のようにスキージ99を移動させ、樹脂71′をメタルマスク98の孔部に流し込み、同図(c)のようにマスク98を外した状態でオーブンにて熱硬化させることで、透明樹脂封止部11およびその上面側の赤外光吸収膜71が形成される。その後、基板分割を行うことで、製品としての個々の光センサ70が完成する。
この実施の形態7の光センサ70によれば、実施の形態1と同様の効果が得られることに加えて、遮光枠部62にて受光素子2の受光面2aを除く周囲を遮光しているため、受光素子2に入射する光は全て赤外光吸収膜12を通過するため、より高精度な赤外カット特性を得ることができる。また、この光センサ70を製造する製造方法によれば、遮光枠部62が透明樹脂封止部11を形成する形枠となるので、実施の形態1の図7で説明した上金型が不要であると共に、実施の形態6において赤外光吸収フィルムを基板1側に押える上型96と下型95が不要となる。
[実施の形態8]
図21は本発明に係る実施の形態8の光センサの正面断面図であり、図22は同実施の形態8の光センサの製造における樹脂封止部形成工程のフローチャートである。
この実施の形態8は、その透明樹脂封止部81が、(図13の実施の形態4と同様に)赤外光吸収物質を含み、かつその周囲に遮光枠部62が設けられたものである。なお、実施の形態1と同一の要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。
図21は本発明に係る実施の形態8の光センサの正面断面図であり、図22は同実施の形態8の光センサの製造における樹脂封止部形成工程のフローチャートである。
この実施の形態8は、その透明樹脂封止部81が、(図13の実施の形態4と同様に)赤外光吸収物質を含み、かつその周囲に遮光枠部62が設けられたものである。なお、実施の形態1と同一の要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。
この実施の形態8の光センサ80の製造方法は、その樹脂封止部形成工程が、図22(a)で示した遮光枠部62を有する基板1に対して、図22(b)に示すように、ディスペンサ82にて各遮光枠部62内に赤外光吸収色素を含む透光性樹脂封止部形成用樹脂81′を遮光枠部62の厚み分まで注入し、これを硬化させることで完了する。その後、基板分割を行うことで、製品としての個々の光センサ80が完成する。
この実施の形態8の光センサ80によれば、実施の形態1と同様の効果が得られることに加えて、遮光枠部62にて受光素子2の受光面2aを除く周囲を遮光しているため、受光素子2に入射する光は全て赤外光吸収膜12を通過するため、より高精度な赤外カット特性を得ることができる。また、この光センサ80を製造する製造方法によれば、遮光枠部62が透明樹脂封止部11を形成する形枠となるので、実施の形態1の図7で説明した上金型が不要であると共に、透明樹脂封止部81と赤外光吸収膜とを同一工程にて形成することができる。
ところで、この実施の形態8の光センサ80は、他の製造方法によっても製作することができる。図23は実施の形態8の他の製造方法における樹脂封止部形成工程のフローチャートである。この場合、先ず、図23(a)に示した遮光枠部62を有する基板1を、図23(b)に示すように下金型95にセットし、遮光枠部62の上に、2種類以上の赤外光吸収色素を含む透明樹脂を途中まで硬化させてあるBステージタイプのシート状樹脂811を乗せる。そして、図23(c)のように、上金型96と下金型95にて熱プレスすることで、図23(d)のように樹脂成形品が得られる。その後、基板分割を行うことで、製品としての個々の光センサ80が完成する。
[他の実施の形態]
1.上記実施の形態1および4では、製造方法においてトランスファーモールド方式で樹脂成型する場合を説明したが、この方法以外に、低圧成型による方法もある。すなわち、樹脂封止部形成工程において、複数個の受光素子が搭載された基板を、各受光素子に対応する透光性樹脂封止部形成用の複数の凹部を有する上金型と下金型とで挟み込んだ状態で、低粘性の透光性樹脂をディスペンサを用いて金型の1箇所の注入口から金型内部の分岐状樹脂流通路を介して上記各凹部に流し込み、その後、樹脂硬化させることにより透光性樹脂封止部を形成する(図7(a)〜(d)参照)。この方式は、樹脂の選択範囲が広く、金型費用も安価な為、多品種少量生産に有効である。
2.上記実施の形態1、2、3および6では、赤外光阻止層として赤外光吸収膜(赤外光吸収フイルム)の場合を例示したが、赤外光吸収膜に代えて赤外光反射層(赤外光反射フイルム)としてもよい。
3.上記実施の形態2および5では、透光性樹脂封止部が2層構造であって、その外側樹脂部が内側樹脂部全体を覆うようにした場合を例示したが、内側樹脂部の側面が外部に露出した構造であってもよい。
本発明によれば、光センサに赤外領域の光を吸収もしくは反射する機能を部品点数を増加させることなく簡素な構成としながら組み込むことができるため、光センサとは別に赤外カットフィルターを携帯情報端末等の電子機器に組み込む手間が省略され、組立工程を増やすことなく低コストにて電子機器を生産することができる。また、可視光領域にピーク感度を持つ受光素子を用いることで、より人間の目から受ける判断基準に近い制御を行うことができる。
1.上記実施の形態1および4では、製造方法においてトランスファーモールド方式で樹脂成型する場合を説明したが、この方法以外に、低圧成型による方法もある。すなわち、樹脂封止部形成工程において、複数個の受光素子が搭載された基板を、各受光素子に対応する透光性樹脂封止部形成用の複数の凹部を有する上金型と下金型とで挟み込んだ状態で、低粘性の透光性樹脂をディスペンサを用いて金型の1箇所の注入口から金型内部の分岐状樹脂流通路を介して上記各凹部に流し込み、その後、樹脂硬化させることにより透光性樹脂封止部を形成する(図7(a)〜(d)参照)。この方式は、樹脂の選択範囲が広く、金型費用も安価な為、多品種少量生産に有効である。
2.上記実施の形態1、2、3および6では、赤外光阻止層として赤外光吸収膜(赤外光吸収フイルム)の場合を例示したが、赤外光吸収膜に代えて赤外光反射層(赤外光反射フイルム)としてもよい。
3.上記実施の形態2および5では、透光性樹脂封止部が2層構造であって、その外側樹脂部が内側樹脂部全体を覆うようにした場合を例示したが、内側樹脂部の側面が外部に露出した構造であってもよい。
本発明によれば、光センサに赤外領域の光を吸収もしくは反射する機能を部品点数を増加させることなく簡素な構成としながら組み込むことができるため、光センサとは別に赤外カットフィルターを携帯情報端末等の電子機器に組み込む手間が省略され、組立工程を増やすことなく低コストにて電子機器を生産することができる。また、可視光領域にピーク感度を持つ受光素子を用いることで、より人間の目から受ける判断基準に近い制御を行うことができる。
Claims (4)
- 最大吸収波長の異なる複数の赤外光吸収物質としてのフタロシアニン化合物を、光センサの受光素子を封止するための透光性樹脂に含ませて、可視光領域で略平坦な透過特性となるように可視光領域の光は透過し、かつ赤外領域の光を吸収するよう調整されたことを特徴とする光センサ用透光性樹脂組成物。
- 赤外光吸収物質は、最大吸収波長がそれぞれ800nm、900nm、950nmおよび1000nmである複数のフタロシアニン化合物の群から選択された請求項1に記載の光センサ用透光性樹脂組成物。
- 赤外光吸収物質は、最大吸収波長が750nmであるフタロシアニン化合物をさらに含む群から選択された請求項2に記載の光センサ用透光性樹脂組成物。
- フタロシアニン化合物の透光性樹脂に対する添加量が0.1〜1.0重量%である請求項1〜3のいずれか1つに記載の光センサ用透光性樹脂組成物。
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