JP2016063109A - 光センサー及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】センサーと光透過性部材の接合位置精度を向上させる。【解決手段】光センサー１はセンサー３の面３ａの上に光透過性部材５を備えている。光センサー１はセンサー３と光透過性部材５の間にスペーサー７を有している。スペーサー７はセンサー部３ｂの周囲を囲む位置に配置されている。スペーサー７は光透過性部材５との接触面にセンサー３の面３ａに対する傾斜を有している。【選択図】図１

Description

本発明は、光センサー及びその製造方法に関するものである。

半導体のセンサーＩＣ（integrated circuit）にガラスなどのフィルタ（以下フィルタガラスと言う。）が接着剤等で貼りつけられる場合がある（例えば特許文献１，２を参照。）。フィルタガラスは近接かつ然るべきクリアランス（ギャップ）を維持してセンサーに貼り付けられる。例えば光センサーの場合、センサーの受光部分には接着剤やその他の物質が付着しないような中空構造が採用されているものがある。

センサーとフィルタガラスとの間に狙いのギャップ量を確保するために、樹脂性のスペーサーを用いる方法や、接着剤を塗布した後に硬化させてスペーサーとして機能させる方法などが例えば特許文献１に開示されている。スペーサーの形状（上面視）は、センサー機能を確保するために必然的に四辺形となる。

接着剤等を用いてセンサーにフィルタガラス等の光透過性部材を接合する際、位置合わせを行った後に表面張力によってスペーサーや塗布された接着剤の形状や位置に倣う位置に光透過性部材が移動することによる位置ズレが起こるという問題があった。

本発明は、センサーと光透過性部材の接合位置精度を向上させることを目的とするものである。

本発明にかかる光センサーは、センサーの面の上に光透過性部材を備えた光センサーであって、上記センサーと上記光透過性部材の間に上記センサーのセンサー部の周囲を囲むスペーサーを有し、上記スペーサーは上記光透過性部材との接触面に上記センサーの上記面に対する傾斜を有するものである。

本発明の光センサーは、センサーと光透過性部材の接合位置精度を向上させることができる。

光センサーの一実施例を説明するための概略的な平面図、側面図及び断面図である。 光センサーの製造方法の一実施例を説明するための概略的な側面図及び平面図である。 図２の続きの工程を説明するための概略的な側面図である。 接着剤の塗布工程の一例を説明するための概略的な断面図である。 接着剤を硬化させる工程の一例を説明するための概略的な平面図である。 接着剤を硬化させる工程の一例を説明するための概略的な側面図である。 光センサーの他の実施例を説明するための概略的な平面図、側面図及び断面図である。

本発明にかかる光センサーの製造方法は、センサーの面の上に光透過性部材を備えた光センサーの製造方法であって、上記センサーの面の上に、上記センサーのセンサー部の周囲を囲み、上部に傾斜を有するスペーサーを形成するステップと、上記スペーサーの上に上記光透過性部材を配置し、上記傾斜に起因する上記光透過性部材の移動を規制する治具によって上記光透過性部材を位置決めするステップと、を含む。

本発明にかかる光センサーの製造方法は、センサーと光透過性部材の接合位置精度を向上させることができる。

本発明のセンサー及び本発明のセンサーの製造方法において、上記スペーサーは、例えば光硬化型の接着剤で形成されたものである。ただし、本発明において、上記スペーサーはこれに限定されず、例えば光硬化型以外の接着剤で形成されたものであってもよい。

また、上記光透過性部材は例えばフィルタである。さらに、上記光透過性部材は例えばガラスフィルタである。ただし、本発明のセンサーにおいて、上記光透過性部材はフィルタやガラスフィルタに限定されない。

図面を参照して本発明の実施例を説明する。
図１は、光センサーの一実施例を説明するための概略的な平面図、側面図及び断面図である。図１において、断面図は平面図のＡ−Ａ位置に対応している。

光センサー１はセンサー３の面３ａの上に光透過性部材５を備えている。センサー３と光透過性部材５の間にスペーサー７が配置されている。スペーサー７はセンサー３のセンサー部３ｂの周囲を囲む位置に配置されている。スペーサー７は光透過性部材５との接触面にセンサー３の面３ａに対する傾斜を有している。

センサー３のセンサー部３ｂは例えば中空構造を備えている。図１ではセンサー部３ｂは簡略化して図示されている。センサー３の平面サイズは例えば８ｍｍ×７ｍｍ（ミリメートル）である。センサー３の厚みは例えば０.２ｍｍである。センサー部３ｂの平面サイズは例えば５.５ｍｍ×３.５ｍｍである。

スペーサー７は例えば光硬化型の接着剤で形成されたものである。スペーサー７は例えば四辺形の形状に配置されている。スペーサー７の角部７ａは、角部７ａと隣り合う角部７ｂ，７ｃよりも厚みが厚く形成されている。角部７ａの対角に位置する角部７ｄは、角部７ｂ，７ｃよりも厚みが薄く形成されている。これにより、スペーサー７は光透過性部材５との接触面にセンサー３の面３ａに対する傾斜を有している。なお、角部７ｂ，７ｃの厚みは互いに異なっていてもよい。

スペーサー７とセンサー部３ｂの間隔は例えば３０〜７０μｍ（マイクロメートル）である。スペーサー７の幅は例えば１００〜３００μｍである。スペーサー７の角部７ａの厚みは例えば６０〜７０μｍである。角部７ｂ，７ｃの厚みは例えば４０〜５０μｍである。角部７ｄの厚みは例えば３０〜４０μｍである。なお、スペーサー７の幅は均一でなくてもよい。

光透過性部材５は、例えばフィルタであり、ここではガラスフィルタである。光透過性部材５の平面サイズは例えば６.５ｍｍ×６ｍｍである。光透過性部材５の厚みは例えば０.４ｍｍである。

図２及び図３は、光センサーの製造方法の一実施例を説明するための概略的な側面図及び平面図である。図４は、接着剤の塗布工程を説明するための概略的な断面図である。図５は、接着剤を硬化させる工程を説明するための概略的な側面図である。図６は、接着剤を硬化させる工程を説明するための概略的な平面図である。図２から図６を参照して、製造方法の一実施例を説明する。

センサー３の面３ａの上に、例えばノズル９を用いてスペーサー７を形成するための接着剤を塗布する（図２（１）を参照。）。その接着剤は例えば光硬化型の接着剤である。

例えば、スペーサー７の形成は、図３に示されるように、センサー３の面３ａの上に下地用接着剤７ｄを四辺形に塗布した後、下地接着剤７ｄの上に本塗布用接着剤７ｆを塗布することによって行われる。下地用接着剤７ｄは塗布された後、面３ａの上に広がって厚みが薄くなる。下地用接着剤７ｄの上に塗布された本塗布用接着剤７ｆは塗布された後にあまり広がらない。本塗布用接着剤７ｆの塗布量を調節することにより、所望の厚みのスペーサー７を形成することができる。なお、スペーサー７の形成は一層の接着剤によっても可能である。

スペーサー７はセンサー３のセンサー部３ｂを囲むように四辺形に形成される（図２（２）を参照。）。スペーサー７は意図的な高低差をもって形成される。スペーサー７は、その上部が角部７ａから角部７ｄに向かって傾斜するように形成される。

スペーサー７が形成されたセンサー３の面３ａの上に光透過性部材５を位置合わせして配置する（図２（３）を参照。）。光透過性部材５をスペーサー７の上に設置する。光透過性部材５は、表面張力とスペーサー７に形成された傾斜によって低い方に移動する（図２（４）を参照。）。

光透過性部材５をスペーサー７の上に設置する際に、例えば図５に示された治具１１を用いる。治具１１はセンサー３と光透過性部材５の位置合わせを行うためのものである。治具１１は光透過性部材５の移動を制御する。

治具１１は突き当てタイプの治具である。治具１１は、支持台１３、センサー位置決め部材１５ａ，１５ｂ及び光透過性部材位置決め部材１７ａ，１７ｂを備えている。

センサー位置決め部材１５ａ，１５ｂは支持台１３の上に設置されている。センサー位置決め部材１５ａ，１５ｂは支持台１３の上に配置されるセンサー３を所定の位置に配置するためのものである。例えば、センサー位置決め部材１５ａはセンサー３のＸ方向での位置を位置決めする。センサー位置決め部材１５ｂはセンサー３のＹ方向での位置を位置決めする。センサー３は角部７ｄがセンサー位置決め部材１５ａ，１５ｂに挟まれるように配置される。

光透過性部材位置決め部材１７ａ，１７ｂは、支持台１３の上に配置されたセンサー３に対して光透過性部材５を所定の位置に配置するためのものである。例えば、光透過性部材位置決め部材１７ａは光透過性部材５のＸ方向での位置を位置決めする。光透過性部材位置決め部材１７ｂは光透過性部材５のＹ方向での位置を位置決めする。光透過性部材位置決め部材１７ａ，１７ｂは、例えばガラス等の紫外光を透過するものであることが好ましい。

光透過性部材位置決め部材１７ａ，１７ｂは、例えばセンサー位置決め部材１５ａ，１５ｂの上に配置されている。なお、光透過性部材位置決め部材１７ａ，１７ｂは支持台１３の上に設置されていてもよい。

未硬化の状態の接着剤からなるスペーサー７が面３ａの上に形成されたセンサー３を治具１１の支持台１３の上に配置する。センサー３をセンサー位置決め部材１５ａ，１５ｂに押し当ててセンサー３の位置決めを行う。スペーサー７の上に光透過性部材５を配置する。光透過性部材５を光透過性部材位置決め部材１７ａ，１７ｂに押し当てて光透過性部材５の位置決めを行う。これにより、センサー３と光透過性部材５が位置合わせされる。
なお、光透過性部材５がスペーサー７の上に配置された状態のセンサー３を治具１１の上に配置した後、センサー３及び光透過性部材５の位置決めを行ってもよい。

光透過性部材５は、表面張力とスペーサー７に形成された傾斜によって低い方に移動しようとする（図２（４）を参照。）。しかし、光透過性部材５の移動は、光透過性部材位置決め部材１７ａ，１７ｂによって規制される。

この状態で未硬化の状態の接着剤からなるスペーサー７に、光照射器１９を用いて光（例えば紫外線）を照射してスペーサー７を硬化させる。このとき、上述のように光透過性部材５の移動は光透過性部材位置決め部材１７ａ，１７ｂによって規制されているので、光透過性部材５は移動しない。これにより、センサー３と光透過性部材５の接合位置精度を向上させることができる。

センサー３と光透過性部材５の接合に関して、スペーサー７の頂部に意図的に高低差を設けることで、光透過性部材５がスペーサー７の上に位置合わせされた後に、接着剤の表面張力が効く範囲で頂部が低い方に光透過性部材５が移動しようとする力が働く。これが、位置合わせ完了後、硬化完了までに光透過性部材５が動く最大原因であるが、この実施例はそれを利用する。

この実施例は、簡単な突き当てタイプの治具１１で位置合わせを行いながら、未硬化のスペーサー７に対して光照射を行う。これにより、この実施例はスペーサー７の高低差によって光透過性部材５が低い方に移動しようとする力を利用して突き当て位置を正確に保持しながらスペーサー７の硬化を完了できる。

これにより、高精度で高機能の設備を使わなくても、マニュアルレベルの位置合わせによって、センサー３と光透過性部材５の接合に関して、誤差が±２０μｍ程度の高精度接合ができる。

上記実施例では、スペーサー７として光硬化型の接着剤が用いられたが、熱硬化型の接着剤が用いられる場合にも、同様に、センサー３と光透過性部材５の接合に関して高精度な接合が実現可能である。なお、スペーサー７を形成するための接着剤の硬化方法は特に限定されない。

また、接着剤からなるスペーサー７に替えて、枠形状のスペーサー部材及び接着剤からなるスペーサーを用いることもできる。
図７は、光センサーの他の実施例を説明するための概略的な平面図、側面図及び断面図である。図７において、断面図は平面図のＢ−Ｂ位置に対応している。

光センサー２１は、図１に示された光センサー１のスペーサー７に替えて、スペーサー２３を備えている。スペーサー２３は例えば四辺形の形状を有する。スペーサー２３は、スペーサー部材２５と接着剤２７で形成されている。

スペーサー部材２５は、センサー３の面３ａに接着剤（図示は省略）又は直接接合によって接合されている。スペーサー部材２５は、その上面にセンサー３の面３ａに対する傾斜を有している。スペーサー２３の角部２３ａに対応するスペーサー部材２５の角部は、スペーサー２３の角部２３ｂ，２３ｃに対応するスペーサー部材２５の角部よりも厚みが厚く形成されている。スペーサー２３の角部２３ａの対角に位置する角部２３ｄに対応するスペーサー部材２５の角部は、角部２３ｂ，２３ｃに対応するスペーサー部材２５の角部よりも厚みが薄く形成されている。

接着剤２７はスペーサー部材２５の上面に例えば均一な厚みで形成されている。接着剤２７は、例えば光硬化型であってもよいし、熱硬化型であってもよく、接着剤２７の硬化方法は特に限定されない。これにより、傾斜を有するスペーサー部材２５と均一な厚みの接着剤２７で構成されるスペーサー２３は、光透過性部材５との接触面にセンサー３の面３ａに対する傾斜を有している。

この実施例の光センサー２１は、図２から図６を参照して説明した製造方法の実施例においてスペーサー７をスペーサー２３に置き換えることにより、同様にして作製され得る。したがって、光センサー２１は、センサー３と光透過性部材５の接合位置精度を向上させることができる。

なお、スペーサー２３はスペーサー部材２５の厚みが変化していることによって上記傾斜を有しているが、スペーサー２３は接着剤２７の厚みが変化していることによって上記傾斜を有しているようにしてもよい。この場合、スペーサー部材２５の厚みは均一であってもよいし、変化していてもよい。

以上、本発明の実施例を説明したが、上記実施例での数値、材料、配置、個数等は一例であり、本発明はこれらに限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の範囲内で種々の変更が可能である。

例えば、スペーサー７，２３の平面形状は四辺形であるが、例えば四辺形以外の多角形や円形、楕円形など、枠状であればどのような形状であってもよい。
また、センサー３、センサー部３ｂ、光透過性部材５の平面形状は四辺形であるが、例えば四辺形以外の多角形や円形、楕円形など、それらの平面形状は特に限定されない。

１，２１ 光センサー
３ センサー
３ａ センサーの面
５ 光透過性部材
７，２３ スペーサー
１１ 治具

特開２００６−２２８８３７号公報 特開２０１１−１７６２９７号公報

Claims (8)

1. センサーの面の上に光透過性部材を備えた光センサーであって、
   前記センサーと前記光透過性部材の間に前記センサーのセンサー部の周囲を囲むスペーサーを有し、
   前記スペーサーは前記光透過性部材との接触面に前記センサーの前記面に対する傾斜を有することを特徴とする光センサー。
2. 前記スペーサーは光硬化型の接着剤で形成されたものである請求項１に記載の光センサー。
3. 前記光透過性部材はフィルタである請求項１又は２に記載の光センサー。
4. 前記光透過性部材はガラスフィルタである請求項３に記載の光センサー。
5. センサーの面上に光透過性部材を備えた光センサーの製造方法であって、
   前記センサーの面の上に、前記センサーのセンサー部の周囲を囲み、上部に傾斜を有するスペーサーを形成するステップと、
   前記スペーサーの上に前記光透過性部材を配置し、前記傾斜に起因する前記光透過性部材の移動を規制する治具によって前記光透過性部材を位置決めするステップと、を含むことを特徴とする光センサーの製造方法。
6. 前記スペーサーは光硬化型の接着剤で形成されたものである請求項５に記載の光センサーの製造方法。
7. 前記光透過性部材はフィルタである請求項５又は６に記載の光センサー。
8. 前記光透過性部材はガラスフィルタである請求項７に記載の光センサー。

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