JP2008147502A - Photoelectric sensor - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、配線基板に実装された受光素子を備えた光電センサに関する。 The present invention relates to a photoelectric sensor including a light receiving element mounted on a wiring board.
従来から、検出領域に向けて投光された検出光を受光することで、検出領域における検出対象物の有無などを検出する光電センサが用いられている。光電センサは、検出領域からの検出光を受光する受光素子と、その受光素子に検出光を集光するレンズとを備えている。 Conventionally, a photoelectric sensor that detects the presence or absence of a detection object in a detection region by receiving detection light projected toward the detection region has been used. The photoelectric sensor includes a light receiving element that receives detection light from the detection region and a lens that collects the detection light on the light receiving element.
図18および図19は、従来の光電センサの構造を示す断面図である。図18は、受光素子11を配線基板41の表面に直接実装するCOB(chip on board)実装した場合を示している。ここで、配線基板41と受光素子11とは、ワイヤ81により電気的に接続され、ワイヤ81は樹脂71により被覆される。
18 and 19 are cross-sectional views showing the structure of a conventional photoelectric sensor. FIG. 18 shows a case where the
配線基板41の裏面には、SMD(surface mount device)51などの電子部品が実装されている。また、受光素子11の受光部12に対向して、レンズ61が配置されている。
Electronic components such as an SMD (surface mount device) 51 are mounted on the back surface of the
図19に示す光電センサにおいては、受光素子11を含むパッケージを半田などにより配線基板41に実装した場合を示している。受光素子11は、インターポーザ21の表面にCOB実装され、受光素子11およびインターポーザ21の表面は検出光を透過することができる透明の樹脂71にて被覆されている。インターポーザ21の電極と配線基板41の電極とが半田で接続されている。このパッケージも配線基板41の表面側に実装されている。
The photoelectric sensor shown in FIG. 19 shows a case where a package including the
図20は、従来の光電センサの構造を示す分解斜視図である。図20に示すように、上述のような構造の、受光素子11が実装された配線基板41は、レンズ61が設けられた表面側ケース101と裏面側ケース102とで構成された筐体に収納される。この配線基板41の電極には、コード111が接続される。
FIG. 20 is an exploded perspective view showing the structure of a conventional photoelectric sensor. As shown in FIG. 20, the
このような光電センサの一例を示したものとして、特許文献1(特開2000−322990号公報)および特許文献2(特開2002−252357号公報)がある。特許文献1には、回路基板に光電素子をフリップチップ実装した光電センサが記載されている。特許文献2には、MID(射出成型回路部品)に光電素子をフリップチップ実装した受光素子パッケージが開示されている。
近年、検出距離が長く、位置決め精度に優れ、かつ薄型の光電センサへの需要が高まっている。一般的に、検出距離を長くするには、有効径が大きなレンズを用いて、受光する光の量を増加させることが考えられる。 In recent years, there is an increasing demand for photoelectric sensors that have a long detection distance, excellent positioning accuracy, and are thin. Generally, in order to increase the detection distance, it is conceivable to increase the amount of light received by using a lens having a large effective diameter.
しかし、一般的な光電センサに用いることができるレンズの開口数には制限がある。そのため、レンズの有効径を大きくするとそれに伴なって焦点距離も長くなる。焦点距離が長くなると、レンズと受光素子との距離を遠ざける必要がある。レンズと受光素子とを遠ざけるためには、回路基板もレンズから遠ざける必要があるため、光電センサの厚みが増してしまう。そのため、検出距離を長くすることと、光電センサを薄型化することとを両立させることが困難であった。 However, there is a limit to the numerical aperture of a lens that can be used for a general photoelectric sensor. Therefore, when the effective diameter of the lens is increased, the focal length is increased accordingly. When the focal length becomes longer, it is necessary to increase the distance between the lens and the light receiving element. In order to keep the lens and the light receiving element away from each other, it is necessary to keep the circuit board away from the lens, which increases the thickness of the photoelectric sensor. For this reason, it has been difficult to achieve both a longer detection distance and a thinner photoelectric sensor.
そこで発明者らは、従来は配線基板41の表面側(レンズ61の側)に実装されていた受光素子11を貫通孔を設けた配線基板41の裏面側に配置することで、配線基板41の位置を変更することなく、レンズ61と受光素子11との距離を遠ざけることを案出した。これにより、光電センサの厚みを変更することなく、より有効径が大きいレンズを使用することが可能となるので、薄型で検出距離が長い光電センサを構成することができる。
Therefore, the inventors arrange the
その一方、光電センサに求められる条件は、年々厳しくなっており、特に長期的な高い信頼性が強く求められている。上記のような、高い信頼性への要求は、薄型の光電センサにおいても同様である。 On the other hand, conditions required for photoelectric sensors are becoming stricter year by year, and long-term high reliability is strongly demanded. The demand for high reliability as described above is the same for thin photoelectric sensors.
この発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、大型化を最小限にしながら検出距離を長くすることができ、同時に高い信頼性が得られる光電センサを提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a photoelectric sensor that can increase the detection distance while minimizing an increase in size and at the same time obtain high reliability. .
この発明に基づいた光電センサに従えば、検出領域から受けた光を電気信号に変換する受光素子を構成するベアチップICと、上記ベアチップICがフリップチップ実装により実装され、上記ベアチップICの受光領域に検出領域からの光を導く貫通孔が設けられた配線基板と、上記ベアチップICの受光領域を覆って上記ベアチップICと配線基板との間に充填された透光性の樹脂とを備えている。 According to the photoelectric sensor based on the present invention, the bare chip IC that constitutes a light receiving element that converts light received from the detection region into an electric signal, and the bare chip IC are mounted by flip chip mounting, and the light receiving region of the bare chip IC is mounted. A wiring board provided with a through-hole for guiding light from the detection area; and a translucent resin filled between the bare chip IC and the wiring board so as to cover the light receiving area of the bare chip IC.
上記光電センサにおいて好ましくは、上記透光性の樹脂にはフィラーが添加されており、上記フィラーの添加量は、上記樹脂と上記フィラーとの合計重量の60パーセント以下である。 Preferably, in the photoelectric sensor, a filler is added to the translucent resin, and the amount of the filler added is 60% or less of the total weight of the resin and the filler.
上記光電センサにおいて好ましくは、上記透光性の樹脂は、光の波長が450nmから800nmの領域で、光の透過率が55パーセント以上である。 In the photoelectric sensor, the light-transmitting resin preferably has a light transmittance of 55 percent or more in a light wavelength region of 450 nm to 800 nm.
上記光電センサにおいて好ましくは、上記透光性の樹脂は、ガラス転移点が100℃以上であり、ガラス転移点以下での線膨張係数が60ppm/℃以下である。 In the photoelectric sensor, the translucent resin preferably has a glass transition point of 100 ° C. or higher and a linear expansion coefficient of 60 ppm / ° C. or lower at the glass transition temperature or lower.
上記光電センサにおいて好ましくは、上記透光性の樹脂がバンドパス機能を有する。
上記光電センサにおいて好ましくは、上記配線基板の貫通孔の内壁は金属めっきされている。
In the photoelectric sensor, preferably, the light-transmitting resin has a bandpass function.
In the photoelectric sensor, the inner wall of the through hole of the wiring board is preferably metal-plated.
上記光電センサにおいて好ましくは、上記配線基板の貫通孔の内径に適合する突起を有するレンズをさらに備え、該レンズは、上記貫通孔に上記突起を挿入した状態で固定されている。 Preferably, the photoelectric sensor further includes a lens having a protrusion adapted to the inner diameter of the through hole of the wiring board, and the lens is fixed in a state where the protrusion is inserted into the through hole.
上記光電センサにおいて好ましくは、外面を覆う筐体をさらに有し、上記筐体には上記ベアチップICの受光部に光を導くレンズが設けられている。 Preferably, the photoelectric sensor further includes a housing that covers an outer surface, and the housing is provided with a lens that guides light to the light receiving portion of the bare chip IC.
上記光電センサにおいて好ましくは、光ファイバの先端が嵌合される凹部と、上記配線基板の貫通孔の内径に適合する突起とを有する光ファイバ差込みガイドをさらに備え、該光ファイバ差込みガイドは、上記貫通孔に上記突起を挿入した状態で固定されている。 Preferably, the photoelectric sensor further includes an optical fiber insertion guide having a recess into which a tip of the optical fiber is fitted, and a protrusion that fits the inner diameter of the through hole of the wiring board, the optical fiber insertion guide being It is fixed in a state where the protrusion is inserted into the through hole.
上記光電センサにおいて好ましくは、上記配線基板の貫通孔の周囲には、光ファイバの端部が嵌合される座繰部が設けられている。 Preferably, in the photoelectric sensor, a countersink portion into which an end portion of the optical fiber is fitted is provided around the through hole of the wiring board.
本発明に係る光電センサによると、大型化を最小限にしながら検出距離を長くすることができ、同時に高い信頼性が得られる光電センサを提供することができる。 According to the photoelectric sensor of the present invention, it is possible to provide a photoelectric sensor that can increase the detection distance while minimizing an increase in size and at the same time obtain high reliability.
以下、この発明に基づいた各実施の形態における光電センサの構造について、図を参照しながら説明する。各実施の形態において、共通する構造には同じ参照番号を付し、その説明は繰り返さない。 Hereinafter, the structure of the photoelectric sensor in each embodiment based on the present invention will be described with reference to the drawings. In each embodiment, common structures are denoted by the same reference numerals, and the description thereof will not be repeated.
(実施の形態1)
以下、本発明に係る実施の形態1について、図1から図8を参照して説明する。ここで、図1は、本実施の形態における光電センサおよび従来の光電センサの構造を示す断面図であり、図2は、透光性の樹脂に添加するフィラーの量を変化させた場合の、波長と透過率との関係を示すグラフであり、図3は、本実施の形態の光電センサの製造工程を示す断面工程図であり、図4は、樹脂の注入工程を示す断面図であり、図5は、本実施の形態の光電センサの製造工程を示すフローチャートである。
(Embodiment 1)
Hereinafter, a first embodiment according to the present invention will be described with reference to FIGS. Here, FIG. 1 is a cross-sectional view showing the structure of the photoelectric sensor in the present embodiment and the conventional photoelectric sensor, and FIG. 2 shows the case where the amount of filler added to the translucent resin is changed. FIG. 3 is a cross-sectional process diagram illustrating a manufacturing process of the photoelectric sensor of the present embodiment, and FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating a resin injection process. FIG. 5 is a flowchart showing a manufacturing process of the photoelectric sensor of the present embodiment.
本実施の形態の光電センサは、図1(c)に示すように、検出領域から受けた光を電気信号に変換するベアチップICからなる受光素子11と、受光素子11がフリップチップ実装により実装され、受光素子11の受光領域に検出領域からの光を導く貫通孔42が設けられた配線基板41と、受光素子11の受光領域を覆って受光素子11と配線基板41との間に充填された透光性の樹脂31とを備えている。
In the photoelectric sensor of this embodiment, as shown in FIG. 1C, the
レンズ61は、無色透明または有色透明の樹脂で構成される。レンズ61は、検出領域からの検出光を受光素子11の受光部12に集光する。投光部はここでは図示しないが、光電センサと一体または別体で構成される。
The
配線基板41は、着色されたガラス繊維強化エポキシ樹脂などの透光性を有さない材料で構成されている。配線基板41はその他の材料で構成されていても良い。
The
受光素子11にレンズ61で集光された検出光を導くため、配線基板41には貫通孔42が設けられている。配線基板41の表面側(レンズ61の側)には、SMD51などの電子部品が実装されている。配線基板41の裏面側には、電極が設けられている。
In order to guide the detection light condensed by the
受光素子11はベアチップICで構成され、その一部には受光部12が設けられている。受光部12に入射する光に応じて、受光素子11は電気信号を生成することができる。受光素子11の配線基板41に対向する面には、金バンプ13が設けられている。配線基板41の電極と受光素子11の金バンプ13とが半田45により電気的に接続されている。
The
配線基板41と受光素子11との間には、半田45および金バンプ13の厚みに相当する隙間があるが、その隙間には、アンダーフィル樹脂として、透光性の樹脂31が充填されている。この樹脂31は、受光素子11の受光部12の表面も覆うように設けられている。
There is a gap corresponding to the thickness of the
樹脂31は透光性を有するので受光部12の表面を覆っても検出領域からの光を受光部に導くことができる。また、受光部12の表面に何らの膜も設けられていない場合には、薄膜吸収効果により受光性能が低下する恐れがあるが、透光性の樹脂31で覆うことにより、この影響を回避することができる。また、光電センサが多く用いられる環境として、高温・低温・高湿度の環境が想定されるが、受光部12の表面を透光性の樹脂31で覆うことにより、それらに対する耐候性が向上する。耐薄膜吸収および保護膜としての透光性の樹脂31は、アンダーフィル樹脂を兼ねているので、それを設けるために特別の工程が増加することもない。
Since the
ここで、アンダーフィル樹脂の最も重要な機能は、配線基板41と受光素子11との結合を強固にして、両者が熱膨張収縮を繰り返した場合でも、金バンプ13や半田45などで構成される接続部に大きな応力が加わることを回避し、長期的な信頼性を向上させることである。そのためには、アンダーフィル樹脂としての透光性の樹脂31には所定の性能が要求される。その一方、樹脂31は、受光部12の表面も覆うように設けられるので、所定の透光性を確保しなければならない。
Here, the most important function of the underfill resin is composed of the
そこで、本実施の形態では、樹脂31として特定の性能を有する樹脂材料を用い、樹脂31に特定量のフィラーを添加することによりこれを達成している。本実施の形態では、あくまでも一例であるが、シリカの粉末からなるフィラーを、樹脂31とフィラーとの合計重量の55%の重量となるように添加している。これにより、配線基板41と受光素子11との接合の信頼性を向上させるとともに、必要な透光性を確保している。
Therefore, in the present embodiment, this is achieved by using a resin material having specific performance as the
ここで、一般的にFA(Factory Automation)に用いられる光電センサにおいて、透光性の樹脂31に要求される性能は次のとおりである。透光性を確保するため、光の波長が450nmから800nmの領域で光の透過率が55%以上であることが好ましい。さらに長い検出距離が要求される場合には、70%以上であることがより好ましい。また、透光性の樹脂のガラス転移点は100℃以上が好ましく、120℃以上であればより好ましい。さらに、ガラス転移点以下での線膨張係数(CTE1)が、60ppm/℃以下が好ましく、45ppm/℃以下であることがより好ましい。
Here, in the photoelectric sensor generally used for FA (Factory Automation), the performance required for the
透光性の樹脂に添加するフィラーの量を変化させた場合の、波長と透過率との関係を示すグラフである図2を参照すると、波長が450nmから800nmの領域における光透過率を55%以上とするためには、フィラー量は60%以下とする必要がある。図2ではフィラーとしてシリカを用い、透光性の樹脂としてエポキシ樹脂を用いた場合を示している。 Referring to FIG. 2, which is a graph showing the relationship between the wavelength and the transmittance when the amount of filler added to the light-transmitting resin is changed, the light transmittance in the wavelength region of 450 nm to 800 nm is 55%. In order to achieve the above, the filler amount needs to be 60% or less. FIG. 2 shows a case where silica is used as the filler and an epoxy resin is used as the translucent resin.
ガラス転移点が100℃以上とするためには、そのようなグレードの樹脂を用いればよい。このとき、CTE1を60ppm/℃以下とすることが好ましいが、そのような特性は、たとえば次の組成により実現できる。ベンゼン環を持たない一般的なエポキシ樹脂で、硬化剤を酸無水系とする樹脂において、シリカからなるフィラーを30%以上混合させる。これによりCTE1が60ppm/℃以下とすることができる。 In order to set the glass transition point to 100 ° C. or higher, such a grade of resin may be used. At this time, CTE1 is preferably 60 ppm / ° C. or lower, but such characteristics can be realized by the following composition, for example. In a general epoxy resin having no benzene ring and a resin in which the curing agent is an acid anhydride type, 30% or more of a filler made of silica is mixed. Thereby, CTE1 can be 60 ppm / degrees C or less.
樹脂31の線膨張係数は、配線基板41の線膨張係数と、受光素子11の線膨張係数とに近似していることが好ましい。樹脂31のフィラーの混合量が30%未満であると、線膨張係数が大きくなり、一般的なFA環境下での光電センサの信頼性の確保が困難となる。ここで、一般的なFA環境で要求される信頼性とは、たとえば、−20℃および60℃の条件を繰り返し与えるヒートサイクル試験で500サイクル以上経過しても、受光素子と配線基板との間にオープン不良が生じないことを言う。
The linear expansion coefficient of the
上記のような特性の透光性の樹脂31を、受光素子11と配線基板41との間に充填し、この樹脂31により受光部12の表面を覆うことにより、受光素子11のフリップチップ実装の信頼性向上と、受光部12の信頼性向上と、薄膜吸収の課題の解決とを同時に達成することができる。
The light-transmitting
次に、本実施の形態の光電センサ(図1(c))と従来のパッケージ構造を用いた受光素子11を配線基板41の表面側に実装した場合(図1(a))と、COB構造を用いて受光素子11を配線基板41の表面側に実装した場合(図1(b))とを比較する。
Next, when the photoelectric sensor of this embodiment (FIG. 1C) and the
本実施の形態では、配線基板41の裏面側に受光素子11を実装し、配線基板41の貫通孔42を介して受光素子11に検出光を導いた。図1から明らかなように、配線基板41の位置を変更することなく、レンズ61との距離Lを大きくすることができる。これにより、大型化を防止しながら有効径が大きいレンズ61を採用することができる。その結果、受光素子11に入射する光量が増すので、検出距離を長くすることができる。
In the present embodiment, the
なお、投光部から射出された検出光は、検出領域に位置する検出対象物1で反射し、受光素子11に入射する。この受光素子11からの電気信号により、検出対象物1の有無などを検出することができる。
The detection light emitted from the light projecting unit is reflected by the detection target 1 located in the detection region and enters the
検出対象物1の有無を検出する方法として、投光部を検出対象物の反対側に設け、検出対象物1による検出光の遮蔽の有無を受光素子11で検出するようにしてもよい。
As a method for detecting the presence or absence of the detection target 1, a light projecting unit may be provided on the opposite side of the detection target 1 and the
次に、図3を用いて本実施の形態の光電センサの製造工程について説明する。図3においては、上側が裏面側、下側が表面側(レンズに対向する側)である。 Next, the manufacturing process of the photoelectric sensor of this embodiment will be described with reference to FIG. In FIG. 3, the upper side is the back side, and the lower side is the front side (the side facing the lens).
図3(a)に示すように、配線基板41には予め、配線パターンとそれに接続された電極とを設けておく。併せて、配線基板41には、貫通孔42を設けておく。この状態で電極に半田45を塗布する。半田45の塗布は半田印刷法の他、ディスペンス方式、転写方式などにより行なう。
As shown in FIG. 3A, the
図3(b)に示すように、半田45と、受光素子11の金バンプ13とが接触するように両者を対向配置させる。このとき、貫通孔42と受光素子11の受光部12とが対応するように配置する。
As shown in FIG. 3B, the
図3(c)に示すように、その状態で所定温度に加熱しリフロを行なう。リフロにより、半田45が溶融して、半田45と金バンプ13とが接続される。ここでは、半田と金バンプとを接合したが、配線基板41側および受光素子11側を両方半田で構成したり、両方金で構成しても良い。両方半田で構成した場合には、熱圧着接合法を用いることもできる。また、両方を金で構成した場合には、超音波接合法または熱圧着接合法を用いることもできる。
As shown in FIG.3 (c), it reflows by heating to predetermined temperature in the state. The
この状態では、半田45と金バンプ13との厚みにより、受光素子11と配線基板41との間には隙間が存在している。
In this state, a gap exists between the light receiving
図3(d)に示すように、受光素子11の外周部から樹脂31を滴下し、上述の隙間に注入する。このとき、受光素子11の受光部12の表面にも樹脂31が行き渡るようにする。図4に示すように、樹脂31は、配線基板41の貫通孔42から注入するようにしてもよい。
As shown in FIG. 3D, a
図5は、本実施の形態の光電センサの製造工程をより詳しく説明したものである。ここで、図5に示すように、まず配線基板41の裏面側に半田印刷を行なう。次に、裏面側に図1および図3では図示していないSMDを必要に応じて実装する。続いて、裏面側に、受光素子11をフリップチップ実装する。その後、リフロを行ない、上述の工程でアンダーフィル樹脂を塗布する。
FIG. 5 explains the manufacturing process of the photoelectric sensor of this embodiment in more detail. Here, as shown in FIG. 5, first, solder printing is performed on the back side of the
次に、配線基板41の表面側の工程に移り、裏面側と同様にSMD実装およびフリップチップ実装を必要に応じて行なう。これにより、両面に電子部品が実装された配線基板41を作製することができる。
Next, the process proceeds to the process on the front surface side of the
図6は、電子部品を実装した配線基板を筐体に組み付ける工程を示すフローチャートであり、図7は、同分解斜視図である。 FIG. 6 is a flowchart showing a process of assembling the wiring board on which the electronic component is mounted on the housing, and FIG. 7 is an exploded perspective view of the same.
図6に示すように、まず配線基板41の電極に、コード111を半田付け等により接続する。次に表面側ケース101と裏面側ケース102とで構成された筐体の内部に配線基板41を位置させる。このとき、図7に示すように、配線基板41の貫通孔42が表面側ケース101に対向するように配線基板41を配置する。
As shown in FIG. 6, first, the
表面側ケース101にレンズ61を取り付ける。表面側ケース101と裏面側ケース102とを一体に成型して光電センサが完成する。
A
なお、貫通孔42を設ける方法としては、ドリル加工、レーザ加工、エッチング加工などを用いることができる。貫通孔42の内壁は、光の拡散を防ぎ、集光度を向上させるために凹凸を極力減らすことが望ましい。特に、樹脂基板を使用する場合には、加工時に凹凸が発生しやすい。
As a method of providing the through
そこで、図8に示すように、貫通孔42の内周面にめっきにより金属膜43を設けるようにしても良い。これにより、凹凸を減らすことができる。その結果、光の拡散を防ぐことができ、集光度が向上する。
Therefore, as shown in FIG. 8, a
(実施の形態2)
次に実施の形態2について、図9から図13を参照して説明する。ここで、図9は本実施の形態の光電センサの構造を示す縦断面図、図10はその製造工程を示すフローチャート、図11はその変形例の構造を示す縦断面図、図12はその製造工程を示すフローチャート、図13はさらなる変形例を示す縦断面図である。
(Embodiment 2)
Next, the second embodiment will be described with reference to FIGS. Here, FIG. 9 is a longitudinal sectional view showing the structure of the photoelectric sensor of the present embodiment, FIG. 10 is a flowchart showing the manufacturing process, FIG. 11 is a longitudinal sectional view showing the structure of the modification, and FIG. The flowchart which shows a process and FIG. 13 are longitudinal cross-sectional views which show the further modification.
本実施の形態においては、図9に示すように、配線基板41の貫通孔42に、レンズ62を取り付けている。レンズ62は、貫通孔42の内径に適合する突起65を有している。レンズ62は、この突起65を貫通孔42に挿入した状態で配線基板41に固定されている。
In the present embodiment, as shown in FIG. 9, a
レンズ62は、樹脂31の表面に設けられた透明樹脂32により、樹脂31に隙間なく接着されている。
The
貫通孔42は、配線基板41に設けられたパターンを基準にして形成される。このとき、パターンに対する貫通孔42の位置精度は、一般的に±0.05mm程度である。一方、受光素子11も配線基板41のパターンを基準に固定されるが、その位置精度は、測定限界以下である。そうすると、貫通孔42を基準にレンズ62を設けることで、何らのアライメントなしに、レンズ62と受光素子11の相対位置精度を±0.05mmの高い精度で配置することができる。
The through
図10にしたがって、レンズ62を装着する工程をより詳しく説明する。図5で示した工程とアンダーフィル樹脂を塗布する工程までは略同様である。次に、樹脂31を硬化させる。続いて、透明樹脂32を樹脂31の表面に塗布し、レンズ62を実装する。この状態で透明樹脂32を硬化させることで、レンズ62を固定することができる。
The process of attaching the
図11に示す変形例においては、透明樹脂32を用いず、樹脂31により直接レンズ62を固定している。レンズ62の突起65を樹脂31に確実に密着させるため、レンズ62の突起65は樹脂31に少し食い込むような突出長さとされている。すなわち、突起65の突出長さは、配線基板41の厚みよりも、やや大きくなるように構成されている。
In the modification shown in FIG. 11, the
この構造の場合には、図12に示すように、アンダーフィル樹脂31を塗布し、それが硬化する前にレンズ62を実装する。その後、樹脂31を硬化させることで、レンズ62を固定することができる。
In the case of this structure, as shown in FIG. 12, the
これらの構造を採用することにより、容易かつ高い精度でレンズ62を取り付けることができる。
By adopting these structures, the
図13に示すさらなる変形例では、貫通孔42にレンズ62を取り付け、レンズ62に光を導くレンズ61をさらに設けている。この構造によると、二つのレンズ61,62で光を集光するので、より多くの光を受光素子11に集光することができる。その結果、検出距離をさらに長くすることができる。
In a further modification shown in FIG. 13, a
(実施の形態3)
次に実施の形態3について、図14を参照して説明する。ここで、図14は本実施の形態の光電センサの構造を示す縦断面図である。
(Embodiment 3)
Next, Embodiment 3 will be described with reference to FIG. Here, FIG. 14 is a longitudinal sectional view showing the structure of the photoelectric sensor of the present embodiment.
本実施の形態においては、配線基板41に設けられた貫通孔42に、光ファイバ91の先端が嵌合される凹部95bと、配線基板41の貫通孔42の内径に適合する外径のレンズ95aとを有する光ファイバ差込みガイド95とを設けている。差込みガイド95は透明の樹脂により構成されている。
In the present embodiment, a through
凹部95bの内径は、光ファイバ91の外皮92の外径よりやや小さく設定されている。光ファイバ91の端部を凹部95bに嵌合することで、光ファイバ91を光ファイバ差込みガイド95に固定することができる。
The inner diameter of the
また、凹部95bの内径を、光ファイバ91の外皮92の外径よりやや大きめに設定しておくことで、光ファイバ91の端部を凹部95bに嵌合した際の配線基板41および受光素子11に対して位置合せを容易に行なうこととしてもよい。この場合には、光ファイバ91は配線基板41が収容された外殻ケースに対し、図示しない保持部材で固定しておくのが望ましい。
Further, by setting the inner diameter of the
なお、この光ファイバ91は、検出領域からの光を受光素子11に導くものである。通常は、検出領域に照射する光も、もう一本の光ファイバを介して照射し、その反射光を受光素子11に接続された光ファイバ91により受光する。照射する光を導くための光ファイバと、受光した光を導くための光ファイバとを同軸に構成してもよい。
The
レンズ95aは、光ファイバ91により導かれた光を、受光素子11の受光部12に集光するものである。レンズ95aにより集光することでより多くの光を受光部12に入射させることができるので、検出距離を長くすることができる。
The
本実施の形態では、レンズ95aの外径と、貫通孔42の内径とが適合するように構成した。レンズ95aを貫通孔42に挿入することで、光ファイバ差込みガイド95を正確に位置決めすることができる。これにより、光ファイバ91も配線基板41および受光素子11に対して正確に位置決めすることができる。
In the present embodiment, the outer diameter of the
本実施の形態では、光ファイバ差込みガイド95にレンズ95aを設けたが、集光する必要がないときには、レンズ95aに代えて、単なる円柱状の突起を設けても良い。
In the present embodiment, the
(実施の形態4)
次に実施の形態4について、図15を参照して説明する。ここで、図15は本実施の形態の光電センサの構造を示す縦断面図である。
(Embodiment 4)
Next, a fourth embodiment will be described with reference to FIG. Here, FIG. 15 is a longitudinal sectional view showing the structure of the photoelectric sensor of the present embodiment.
本実施の形態においては、配線基板41に設けられた貫通孔42の周囲に座繰部41aを設けている。座繰部41aの内径は、光ファイバ91の外周に設けられた外皮92の外径よりやや小さく設定されている。光ファイバ91を座繰部41aに差し込むことで容易に光ファイバ91を固定することができる。
In the present embodiment, a countersunk
また、座繰部41aの内径を、光ファイバ91の外皮92の外径よりやや大きめに設定しておくことで、光ファイバ91の端部を座繰部41aに嵌合した際の位置合せを容易に行なうこととしてもよい。
Further, by setting the inner diameter of the countersunk
本実施の形態においても、座繰部41aにより光ファイバ91の端部の位置が位置決めされるので、光ファイバを正確に位置決めすることができる。
Also in the present embodiment, the position of the end of the
図16および図17は、本発明に係る一実施の形態の光電センサによる効果を示す図である。図16(a)は従来の光電センサを示し、配線基板41の表面側に受光素子11を実装(以下、表面実装)している。一方、図16(b)は本実施の形態の光電センサを示し、配線基板41の裏面側に受光素子11を実装(以下、裏面実装)している。
FIG. 16 and FIG. 17 are diagrams showing the effect of the photoelectric sensor according to one embodiment of the present invention. FIG. 16A shows a conventional photoelectric sensor, in which the
本実施の形態を示す図16(b)の方が、図16に示す距離だけ、焦点距離を増加させることができる。これにより光電センサの厚みを変更することなく、より大きい有効径のレンズ61を用いることができる。
In FIG. 16B showing this embodiment, the focal length can be increased by the distance shown in FIG. Accordingly, the
図16に示した構造において、レンズ61と配線基板41との距離を種々変更させて、表面実装の場合と裏面実装の場合とで、入射する光の光量および検出距離を測定した。
In the structure shown in FIG. 16, the distance between the
図17はその実験結果を示すグラフであり、横軸は、レンズと配線基板との距離を示し、縦軸は、表面実装に対する裏面実装の増加率を示す。ここでは、配線基板41の厚みとインターポーザ21の厚みと受光素子11の厚みの合計を1.0mmとした。したがって、図14に示す焦点距離増加分は1.0mmである。
FIG. 17 is a graph showing the experimental results. The horizontal axis indicates the distance between the lens and the wiring board, and the vertical axis indicates the increase rate of the back surface mounting with respect to the front surface mounting. Here, the total of the thickness of the
図17から分かるように、裏面実装を用いた方が、表面実装の場合よりも、入射する光量および検出距離がいずれも増加することが確認された。また、レンズ61と配線基板41との距離が短い場合、すなわち薄型の光電センサほど、その増加率が増大することが分かる。これにより、特に薄型の光電センサを構成する場合ほど、本発明が有効であることが確認された。
As can be seen from FIG. 17, it was confirmed that the amount of incident light and the detection distance were both increased when using the back surface mounting than when using the front surface mounting. In addition, it can be seen that when the distance between the
なお、今回開示した上記実施の形態はすべての点で例示であって、限定的な解釈の根拠となるものではない。したがって、本発明の技術的範囲は、上記した実施の形態のみによって解釈されるのではなく、特許請求の範囲の記載に基づいて画定される。また、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。 In addition, the said embodiment disclosed this time is an illustration in all the points, Comprising: It does not become the basis of limited interpretation. Therefore, the technical scope of the present invention is not interpreted only by the above-described embodiments, but is defined based on the description of the claims. Further, all modifications within the meaning and scope equivalent to the scope of the claims are included.
11 受光素子、12 受光部、13 金バンプ、21 インターポーザ、31 樹脂、32 透明樹脂、41 配線基板、41a 座繰部、42 貫通孔、43 金属膜、45 半田、61,62 レンズ、65 突起、91 光ファイバ、92 外皮、95 光ファイバ差込みガイド、95a レンズ、95b 凹部、101 表面側ケース、102 裏面側ケース、111 コード。
DESCRIPTION OF
Claims (10)
前記ベアチップICがフリップチップ実装により実装され、前記ベアチップICの受光領域に検出領域からの光を導く貫通孔が設けられた配線基板と、
前記ベアチップICの受光領域を覆って前記ベアチップICと配線基板との間に充填された透光性の樹脂と、を備えた光電センサ。 A bare chip IC constituting a light receiving element that converts light received from the detection region into an electrical signal;
The wiring board in which the bare chip IC is mounted by flip chip mounting, and a through hole for guiding light from a detection region is provided in a light receiving region of the bare chip IC;
A photoelectric sensor comprising: a light-transmitting resin filled between the bare chip IC and a wiring board so as to cover a light receiving region of the bare chip IC.
該レンズは、前記貫通孔に前記突起を挿入した状態で固定されている、請求項1から6のいずれかに記載の光電センサ。 A lens having a protrusion that fits the inner diameter of the through hole of the wiring board;
The photoelectric sensor according to claim 1, wherein the lens is fixed in a state where the protrusion is inserted into the through hole.
前記筐体には前記ベアチップICの受光部に光を導くレンズが設けられている、請求項1から7のいずれかに記載の光電センサ。 A housing that covers the outer surface;
The photoelectric sensor according to claim 1, wherein the housing is provided with a lens that guides light to a light receiving portion of the bare chip IC.
該光ファイバ差込みガイドは、前記貫通孔に前記突起を挿入した状態で固定されている、請求項1から8のいずれかに記載の光電センサ。 An optical fiber insertion guide further comprising a recess into which the tip of the optical fiber is fitted, and a protrusion adapted to the inner diameter of the through hole of the wiring board;
The photoelectric sensor according to claim 1, wherein the optical fiber insertion guide is fixed in a state where the protrusion is inserted into the through hole.
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2013003640A (en) * | 2011-06-13 | 2013-01-07 | Nohmi Bosai Ltd | Photoelectric smoke sensor |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0665475A (en) * | 1992-08-17 | 1994-03-08 | Tokuyama Soda Co Ltd | Epoxy resin composition |
JP2002198502A (en) * | 2000-12-26 | 2002-07-12 | Seiko Epson Corp | Optical instrument, its manufacturing method, and electronic equipment |
JP2002250846A (en) * | 2001-02-26 | 2002-09-06 | Seiko Epson Corp | Optical module, its manufacturing method and optical transmission device |
JP2002299592A (en) * | 2001-03-29 | 2002-10-11 | Sony Corp | Semiconductor device |
JP2004271648A (en) * | 2003-03-05 | 2004-09-30 | Seiko Epson Corp | Optical communication module, optical communication apparatus, and its manufacturing method |
JP2005268737A (en) * | 2003-11-11 | 2005-09-29 | Ricoh Co Ltd | Optical transmission element module |
-
2006
- 2006-12-12 JP JP2006334515A patent/JP2008147502A/en active Pending
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0665475A (en) * | 1992-08-17 | 1994-03-08 | Tokuyama Soda Co Ltd | Epoxy resin composition |
JP2002198502A (en) * | 2000-12-26 | 2002-07-12 | Seiko Epson Corp | Optical instrument, its manufacturing method, and electronic equipment |
JP2002250846A (en) * | 2001-02-26 | 2002-09-06 | Seiko Epson Corp | Optical module, its manufacturing method and optical transmission device |
JP2002299592A (en) * | 2001-03-29 | 2002-10-11 | Sony Corp | Semiconductor device |
JP2004271648A (en) * | 2003-03-05 | 2004-09-30 | Seiko Epson Corp | Optical communication module, optical communication apparatus, and its manufacturing method |
JP2005268737A (en) * | 2003-11-11 | 2005-09-29 | Ricoh Co Ltd | Optical transmission element module |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2013003640A (en) * | 2011-06-13 | 2013-01-07 | Nohmi Bosai Ltd | Photoelectric smoke sensor |
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