(57)【要約】  【課題】  受光機能を良好に保つことができる光学センサ用パッケージ等を提供すること。  【解決手段】  本発明の光学センサ用パッケージ１は、基板２と、枠体３と、蓋体４とを備えている。基板２は、上面に、各素子の実装領域を有する。枠体３は、基板２の上面に、各実装領域を囲んで位置している。蓋体４は、枠体３の上面に位置した、第１受光素子実装領域１１の上方に位置した第１貫通孔３１と、発光素子実装領域１３の上方に位置した第２貫通孔３２と、第２受光素子実装領域１２の上方に位置し、下方に開口した第１開口部４１と、第１開口部４１から第２貫通孔３２に、開口した第２開口部４２とを有する。基板２は、第２貫通孔３２と重なる位置において、第２受光素子実装領域１２と発光素子実装領域１３との間に、枠体３の内壁から対向する内壁にかけて、蓋体４の下端の位置まで上方に突出した、突出部２１を有する。【選択図】  図３
2019024033.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上面に、第１受光素子が実装される第１受光素子実装領域と、第２受光素子が実装される第２受光素子実装領域と、発光素子が実装される発光素子実装領域とを有する基板と、前記基板の上面に、前記第１受光素子実装領域、前記第２受光素子実装領域および前記発光素子実装領域を囲んで位置した枠体と、
前記枠体の上面に位置した、前記第１受光素子実装領域の上方に位置して、上下に貫通した第１貫通孔と、前記第１貫通孔と間を空けるとともに、前記発光素子実装領域の上方に位置して、上下に貫通した第２貫通孔と、前記第１貫通孔と前記第２貫通孔との間であるとともに、前記第２受光素子実装領域の上方に位置し、下方に開口した第１開口部と、前記第１開口部から前記第２貫通孔に開口した第２開口部とを有する蓋体と、を備えており、
前記基板は、前記第２貫通孔と重なる位置において、前記第２受光素子実装領域と前記発光素子実装領域との間に、前記枠体の内壁から対向する内壁にかけて、前記蓋体の下端の位置まで上方に突出した、突出部を有することを特徴とする光学センサ用パッケージ。
【請求項２】
前記第２開口部は、下方に開口しており、前記突出部の上面と、前記第２開口部との間に遮光部材を有するとともに、上面視において、前記第２開口部の端が、前記第２受光素子実装領域の端と離れていることを特徴とする請求項１に記載の光学センサ用パッケージ。
【請求項３】
前記蓋体は、複数の層を有しており、
前記第２貫通孔の径の大きさは、層によって異なっていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の光学センサ用パッケージ。
【請求項４】
前記蓋体は、複数の層を有しており、
前記第１貫通孔の径の大きさは、層によって異なっていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の光学センサ用パッケージ。
【請求項５】
前記蓋体の厚み方向の断面視において、前記第１開口部は、テーパ状であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の光学センサ用パッケージ。
【請求項６】
前記基板と前記枠体とは一体的であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の光学センサ用パッケージ。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１つに記載された光学センサ用パッケージと、
前記第１受光素子実装領域に実装された、第１受光素子と、
前記第２受光素子実装領域に実装された、第２受光素子と、
前記発光素子実装領域に実装された、発光素子と、を備えていることを特徴とする光学センサ装置。
【請求項８】
請求項１〜６のいずれか１つに記載された光学センサ用パッケージと、
前記光学センサ用パッケージの上面に位置した、前記第１受光素子実装領域と重なる位置に実装された第１受光素子と、前記第２受光素子実装領域と重なる位置に実装された第２受光素子とを有する、回路基板と、
前記発光素子実装領域に実装された、発光素子と、を備えていることを特徴とする光学センサ装置。
【請求項９】
前記第１貫通孔に位置した第１透明基板と、
前記第２開口部に位置した第２透明基板とを有する請求項７または請求項８に記載の光学
センサ装置。
【請求項１０】
前記第１透明基板は、前記蓋体の上端と下端の間に位置しており、
前記第１貫通孔は、前記第１透明基板の上方の径が、前記第１透明基板の下方の径よりも小さいことを特徴とする請求項９に記載の光学センサ装置。
【請求項１１】
前記第２透明基板の上端は、前記蓋体の上端と重なっており、
前記第２貫通孔を囲んで位置した、遮光膜を有していることを特徴とする請求項９または請求項１０に記載の光学センサ装置。
【請求項１２】
前記第２開口部は、下方に開口しており、前記突出部の上面と、前記第２開口部との間に遮光部材を有するとともに、上面視において、前記第２開口部の端が、前記第２受光素子の端と離れており、前記第２透明基板の厚みは、前記第２開口部の深さの２分の１以下であることを特徴とする請求項９に記載の光学センサ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学素子、例えば発光素子および受光素子等が収納される光学センサ用パッケージ、および光学センサ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、携帯電話、スマートフォン等の携帯端末において、ユーザーの顔と携帯端末の距離を検知するために、測距センサ等の光学センサ装置が用いられている。この光学センサ装置として、例えば、赤外線発光素子等の発光素子および赤外線受光素子等の受光素子が基板に収納されたものが用いられる。このような光学センサ装置は、赤外線発光素子等が収納される発光素子用の凹部と、赤外線受光素子等が収納される受光素子用の凹部の２つの凹部が、互いに隣接して設けられた基板上に、これらの素子が収納されている。
【０００３】
そして、互いに隣接する発光素子用の凹部と、受光素子用の凹部との間は、樹脂で遮光されている。光学センサ装置は、発光素子から上方に光が放射され、さらにその放射された光の一部が被検知物で反射されて、反射された光を、受光素子が検知する。このことにより、被検知物と携帯端末の距離を検知することが可能となる（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１４−８１２８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に開示された技術では、受光素子の上面に遮光性の樹脂が広がることが懸念される。このとき、受光機能に影響を与える場合があった。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一実施形態に係る光学センサ用パッケージは、基板と、枠体と、蓋体とを備えている。基板は、上面に、第１受光素子が実装される第１受光素子実装領域と、第２受光素子が実装される第２受光素子実装領域と、発光素子が実装される発光素子実装領域とを有する。枠体は、基板の上面に、第１受光素子実装領域、第２受光素子実装領域および発光素子実装領域を囲んで位置している。蓋体は、枠体の上面に位置した、第１受光素子実装領域の上方に位置して、上下に貫通した第１貫通孔と、第１貫通孔と間を空けるとともに、発光素子実装領域の上方に位置して、上下に貫通した第２貫通孔と、第１貫通孔と第２貫通孔との間であるとともに、第２受光素子実装領域の上方に位置し、下方に開口した第１開口部と、第１開口部から第２貫通孔に、開口した第２開口部とを有する。基板は、第２貫通孔と重なる位置において、第２受光素子実装領域と発光素子実装領域との間に、枠体の内壁から対向する内壁にかけて、蓋体の下端の位置まで上方に突出した、突出部を有する。
【０００７】
本発明の一実施形態に係る光学センサ装置は、上述した光学センサ用パッケージと、第１受光素子と、第２受光素子と、発光素子とを備えている。第１受光素子は、第１受光素子実装領域に実装されている。第２受光素子は、第２受光素子実装領域に実装されている。発光素子は、発光素子実装領域に実装されている。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の一実施形態に係る光学センサ用パッケージおよび光学センサ装置は、受光機能
を良好に保つことができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の一実施形態に係る光学センサ用パッケージを示す斜視図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る光学センサ用パッケージを示す上面図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る光学センサ用パッケージを示す断面図である。
【図４】本発明の他の実施形態に係る光学センサ用パッケージを示す断面図である。
【図５】本発明の一実施形態に係る光学センサ用パッケージの一部を示す上面図である。
【図６】本発明の他の実施形態に係る光学センサ用パッケージを示す断面図である。
【図７】本発明の他の実施形態に係る光学センサ用パッケージを示す断面図である。
【図８】本発明の他の実施形態に係る光学センサ用パッケージを示す断面図である。
【図９】本発明の一実施形態に係る光学センサ装置を示す上面図である。
【図１０】本発明の一実施形態に係る光学センサ装置を示す断面図である。
【図１１】本発明の他の実施形態に係る光学センサ装置を示す断面図である。
【図１２】本発明の他の実施形態に係る光学センサ装置を示す断面図である。
【図１３】本発明の他の実施形態に係る光学センサ装置を示す断面図である。
【図１４】本発明の他の実施形態に係る光学センサ装置を示す断面図である。
【図１５】本発明の他の実施形態に係る光学センサ装置を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明の実施形態に係る光学センサ用パッケージ１および、光学センサ装置１００について、図面を参照しながら説明する。なお、光学センサ装置１００は、光学センサ用パッケージ１に、各素子（第１受光素子５１、第２受光素子５２および発光素子３３）が実装されたものである。
【００１１】
＜光学センサ用パッケージの構成＞
図１は、本発明の一実施形態に係る光学センサ用パッケージを示す斜視図である。図２は、本発明の一実施形態に係る光学センサ用パッケージを示す上面図である。図３は、本発明の一実施形態に係る光学センサ用パッケージを示す断面図である。図４は、本発明の他の実施形態に係る光学センサ用パッケージを示す断面図である。図５は、本発明の一実施形態に係る光学センサ用パッケージの一部を示す上面図である。図６は、本発明の他の実施形態に係る光学センサ用パッケージを示す断面図である。図７は、本発明の他の実施形態に係る光学センサ用パッケージを示す断面図である。図８は、本発明の他の実施形態に係る光学センサ用パッケージを示す断面図である。これらの図において、光学センサ用パッケージ１は、基板２と、枠体３と、蓋体４とを備えている。
【００１２】
図１〜図５に示すように、光学センサ用パッケージ１は、基板２と、枠体３と、蓋体４とを備えている。基板２は、上面に、第１受光素子実装領域１１と、第２受光素子実装領域１２と、発光素子実装領域１３とを有している。枠体３は、基板２の上面に各実装領域を囲んで位置している。蓋体４は、枠体３の上面に位置しており、第１貫通孔３１と、第２貫通孔３２と、第１開口部４１と、第２開口部４２とを有している。
【００１３】
基板２は、上面に、第１受光素子５１が実装される第１受光素子実装領域１１と、第２受光素子５２が実装される第２受光素子実装領域１２と、発光素子５３が実装される発光素子実装領域１３とを有している。基板２は、例えば上面視において、矩形状である。また、基板２は、例えば大きさが、２ｍｍ×４ｍｍ〜３ｍｍ×６ｍｍであって、厚みは０．２ｍｍ〜１ｍｍである。
【００１４】
基板２は、例えばセラミックから成っていてもよい。また、有機基板、半導体基板であ
ってもよい。基板２は、上面に各素子が実装されるため、素子から生じた熱を外部に逃がすことができる程度に放熱性に優れた材料を用いるのがよい。
【００１５】
枠体３は、基板２の上面に位置している。枠体３は、例えば接合材等で基板２に接合されている。枠体３は、第１受光素子実装領域１１、第２受光素子実装領域１２および発光素子実装領域１３を囲んで位置している。枠体３は、上面視において、例えば矩形状である。また、枠体３は、例えば大きさが、２ｍｍ×４ｍｍ〜３ｍｍ×６ｍｍであって、高さは０．１ｍｍ〜１ｍｍである。厚みは、０．１ｍｍ〜０．５ｍｍである。
【００１６】
枠体３は、例えばセラミックから成っていてもよい。また、樹脂材料、その他遮光性を有する材料であってもよい。このとき、遮光性とは、発光素子５３が放射する光と同様の波長の光であって、発光素子５３が放射する光以外の光が入射することを抑制することである。また、枠体３は基板２と一体的に形成されていてもよい。この場合には、基板２と枠体３とを接合する接合材が不要になる。特に、接合材は遮光性の優れたものである必要があるため、基板２と枠体３とが一体的であると、発光素子５３から放射された光および入射光が外部に逃げにくくすることができる。また、発光素子５３の放射した光および入射光以外の外部の光が内部に届きにくくすることができる。
【００１７】
蓋体４は、枠体３の上面に位置している。蓋体４は、第１貫通孔３１と、第２貫通孔３２と、第１開口部４１と、第２開口部４２とを有している。蓋体４は、上面視において、例えば矩形状である。また、蓋体４は、例えば大きさが、２ｍｍ×４ｍｍ〜３ｍｍ×６ｍｍであって、厚みは、０．２ｍｍ〜１ｍｍである。
【００１８】
蓋体４は、例えばセラミックから成っていてもよい。また、有機基板、樹脂材料であってもよい。この他にも、遮光性を有するものを使用することができる。基板２と枠体３とが一体的でなく、別々の状態のものを接合材等で接合している場合には、蓋体４と枠体３とは一体的であってもよい。蓋体４と枠体３とが一体的であることによって、蓋体４と枠体３とを接合する接合材が不要になる。特に、接合材は遮光性の優れたものである必要があるため、蓋体４と枠体３とが一体的であると発光素子５３から放射された光および入射光を外部に逃げにくくすることができる。また、発光素子５３の放射した光および入射光以外の外部の光を内部に届きにくくすることができる。つまり、蓋体４は、被検知物に対して放射される光と、被検知物で反射されて入射する光を通す。それ以外の光（検知の妨げになる放射光、入射光）は通さないのがよい。
【００１９】
第１貫通孔３１は、蓋体４を上下に貫通している。つまり、蓋体４の厚み方向に孔が空いている。第１貫通孔３１は、第１受光素子実装領域１１の上方に位置している。第１貫通孔３１は、発光素子５３が放射した光のうち被検知物に反射した光が入射する。第１貫通孔３１は、上面視において、例えば円形状である。また、第１貫通孔３１は、例えば大きさが、直径が０．１ｍｍ〜１ｍｍである。
【００２０】
第２貫通孔３２は、蓋体４を上下に貫通している。つまり、蓋体４の厚み方向に孔が空いている。第２貫通孔３２は、第１貫通孔３１と間を空けて、発光素子実装領域１３の上方に位置している。第２貫通孔３２は、被検知物に向けて発光素子５３が放射した光が通る。つまり、発光素子５３から放射された光は、放射光として第1貫通孔３１を通って、
被検知物に到達し、被検知物によって反射されて、反射した光が入射光として第２貫通孔３２を通って、第１受光素子５１に到達する。第２貫通孔３２は、上面視において、例えば円形状である。また、第２貫通孔３２は、例えば大きさが、直径が０．１ｍｍ〜１ｍｍである。
【００２１】
第１開口部４１は、下方に開口している。第１開口部４１は、第１貫通孔３１と、第２
貫通孔３２との間に位置している。第１開口部４１は、第２受光素子実装領域１２の上方に位置している。第１開口部４１は、蓋体４の下面視において、例えば円形状であり、直径が０．１ｍｍ〜１ｍｍである。
【００２２】
第２開口部４２は、第１開口部４１から第２貫通孔３２に開口している。つまり、蓋体４の幅方向（断面視において、厚み方向と垂直な方向）に開口している。第２開口部４２は、四角柱状であってもよく、一辺が０．５ｍｍ〜１ｍｍである。第２開口部４２内は、後述する第２透明基板６２が位置する。このとき、第２開口部４２は、第１開口部４１に対して下方向で連続して開口していてもよいし、図４に示すように、横方向に連続して開口していてもよい。
【００２３】
以上のことから、発光素子５３から放射された光は、２方向にわかれる。それは、第２貫通孔３２から外部に放射されて被検知物に到達し、到達した光が反射して第１貫通孔３１に入射して、第１受光素子５１に到達する場合と、第２貫通孔３２から第２開口部４２内を通って、第１開口部４１に到達し、第１開口部４１から第２受光素子５２に到達する場合とである。つまり、発光素子５３が放射した光が、第２受光素子５２に到達する時間と、被検知物に反射して第１受光素子５１に到達する時間との差から被検知物までの距離を測定することができる。
【００２４】
基板２は、第２貫通孔３２と重なる位置において、突出部２１を有している。突出部２１は、上方に突出している。突出部２１は、第２受光素子実装領域１２と、発光素子実装領域１３との間に位置している。突出部２１は、枠体３の内壁から対向する内壁にかけて位置している。つまり、各受光素子実装領域のある空間と発光素子実装領域１３がある空間とが区切られている。このとき、突出部２１は、蓋体４の下端の位置まで突出しているのがよい。つまり、枠体３の高さと同じであるのがよい。また、突出部２１は、少なくとも蓋体４と接するのがよい。このことによって、発光素子５３の放射した光が、第１受光素子５１に直接届くことを低減させることができる。また、第２受光素子５１への良好な光路を形成することができる。
【００２５】
本発明の一実施形態に係る光学センサ用パッケージ１は、上述したような構成を有することによって、樹脂等から成る接合材が各受光素子および発光素子５３を覆っておらず、各素子を収容する空間を区切っているため、受光素子に遮光性の樹脂が付着するおそれを低減させることができる。また、樹脂硬化時の熱収縮によるワイヤ等の断線のおそれを低減させることができる。また、各受光素子および発光素子５３の光を外部に逃がしにくく、外部から入りにくくすることができる。つまり、電気信頼性および遮光性に優れた光学センサ用パッケージとすることができる。
【００２６】
図６に示すように、本発明の他の実施形態に係る光学センサ用パッケージ１は、第２開口部４２が下方にも開口していてもよい。つまり、第１開口部４１、第２開口部４２および第２貫通孔３２が連続していてもよい。このとき、突出部２１の上面には遮光部材５を有していてもよい。つまり、第１開口部４１と第２開口部４２が一体的であり、後述する第２透明基板６２の下面に蓋体４の一部が存在せず、遮光部材５と直接接合していてもよい。このとき、上面視において第２開口部４２の端は、第２受光素子実装領域１２（第２受光素子５２）の端と離れているのがよい。このとき、第２開口部４２の端は、平面視において、第２受光素子実装領域１２（第２受光素子５２）に一番近い箇所を示しており、第２受光素子実装領域１２（第２受光素子５２）の端は、平面視において第２開口部４２に一番近い箇所を示している。言い換えると、上面視において、第２開口部４２の端は、第２受光素子実装領域１２の端と重ならず、第２開口部４２の方が突出部側に位置している。このことによって、発光素子５３から放射された光が、直接第１受光素子５１に到達することを低減させることができる。
【００２７】
図７に示すように、本発明の他の実施形態に係る光学センサ用パッケージ１は、蓋体４が複数の層を有していてもよい。なお、複数の層の境界は、蓋体４が一体的に形成されるために、図面には表していないが、各貫通孔の径の大きさが異なる箇所等である。蓋体４が複数の層を有している場合には、第１貫通孔３１および第２貫通孔３２を構成する箇所において、貫通孔の直径の大きさを変えてもよい。つまり、層によって、直径の大きさが異なっていてもよい。このことによって、蓋体４の内部に空間があることによって、その直径の大きさに合わせて、後述する第１透明基板６１および第２透明基板６２を嵌め込むことができる。また、上方に位置する層の孔の直径の大きさは、下方に位置する層の孔の大きさよりも小さくてもよい。このことによって、第１貫通孔３１に入射した光を第１受光素子５１に到達する際に広い面積に受光することができる。また、発光素子５３が放射した光が広がりをもって散乱することを低減させることができる。また、外部からの不要な光(太陽光など)の侵入を低減させることができる。
【００２８】
また、図８に示すように、本発明の他の実施形態に係る光学センサ用パッケージ１は、第１開口部４１の上方の幅が下方の幅より小さくてもよい。つまり、蓋体４の厚み方向における断面視において、第１開口部４１は、下方に向かって開口が大きくなっているテーパ状であってもよい。このような構造であれば、第２開口部４２からの光を第２受光素子５２に照射させやすくなる。
【００２９】
つまり、第２貫通孔２２に収納された発光素子５３から、第１基板１１の上方に赤外線あるいは可視光等の特定の波長の光が放射される際に、上述した構造により、効率よくその波長の光を被検知物へ放射することができる。そして、発光素子５３から放射された特定の波長の一部が、ユーザーの顔等の被検知物で反射され、上述した第１貫通孔２１の構造により、さらに効率よく第１受光素子５１で受光されることが可能となり、より一層高い検知感度で被検知物と携帯端末等の距離を検知することが可能となる。
【００３０】
また、このとき、第１貫通孔３１および第２貫通孔３２は、各貫通孔の上方から下方にかけて漸次的に幅が大きくなっていてもよい。このような構造としたことから、一対のセンサ素子である発光素子５３および各受光素子との相互作用により、被検知物への検知感度をさらに高めることができる。
【００３１】
＜光学センサ用パッケージの製造方法＞
基板２、枠体３および蓋体４は、基体となる部分が例えば酸化アルミニウム質焼結体からなる場合であれば、酸化アルミニウムおよび酸化ケイ素等の原料粉末に適当な有機バインダおよび有機溶剤を混練して作製したセラミックスラリーを、シート状に成形して複数のセラミックグリーンシートを作製し、これらのセラミックグリーンシートを積層した後に還元雰囲気中にて約１６００℃の温度で焼成することによって製作することができる。このとき、基板２および枠体３あるいは枠体３および蓋体４が、一体的である場合には、それぞれを構成するセラミックグリーンシートを積層して、同時に焼成すればよい。
【００３２】
基板２は、複数の配線基板領域が配列された母基板として形成されてもよい。そして、配線導体がタングステンやモリブデン等からなる場合であれば、露出する配線導体にニッケルや金等のめっき層が被着されたのち、このような母基板を分割することにより、図３〜図１０で示すような第１基板１１が製作される。
【００３３】
蓋体４に設けられた第１貫通孔３１、第２貫通孔３２、第１開口部４１および第２開口部４２は、例えば次のようにして形成することができる。蓋体４の上面となるセラミックグリーンシートの一部に、打ち抜き加工等の方法で、例えば矩形状の孔、あるいは円状の孔を形成して、２つの孔が形成されたセラミックグリーンシートを作製する。なお、孔は
矩形状、円状に限定されず、楕円状、または角部が面取りされた長方形状であってもよい。そして、下面となるセラミックグリーンシートの上に上面となるセラミックグリーンシートを積層して密着させることにより、このような光学センサ用パッケージ１を構成する蓋体４を製作することができる。
【００３４】
なお、上記の説明では酸化アルミニウム等の原料粉末に適当な有機バインダ、および有機溶剤とともに混練して作製されたセラミックスラリーから、セラミックグリーンシートを作製し、これら複数のセラミックグリーンシートを積層することにより、このような光学センサ用パッケージ１の基板２、枠体３および蓋体４を製作する例を示したが、基板２、枠体３および蓋体４を有機樹脂材料から構成したものでもかまわない。蓋体４が有機樹脂材料からなる場合であれば、第１貫通孔３１、第２貫通孔３２を形成するための形状および寸法に加工された金型内に有機樹脂材料（未硬化のもの）を充填し、これを加熱して硬化させることによって作製することもできる。
【００３５】
なお、第１貫通孔３１の下方の幅が上方の幅より大きい構造、第２貫通孔３２の下方の幅が上方の幅より大きい構造を設けるためには、例えば、蓋体４の上面となるセラミックグリーンシートの一部に、打ち抜き加工等の方法で、例えば矩形状または円状の孔を形成して、第１貫通孔３１および第２貫通孔３２が形成されたセラミックグリーンシートを作製する。この際に、打ち抜き時に用いるパンチの形状を径の異なる２つの円柱がつながった構造にすることにより、パンチの先端（径の小さい側）で第１貫通孔３１、および第２貫通孔３２を設けるとともに、上パンチのくびれ部分（径の小さい側と径の大きい側との境界の部分）がなくなるようにセラミックグリーンシートの内部に加圧により入り込むようにすればよい。
【００３６】
＜光学センサ装置の構成＞
図９は、本発明の一実施形態に係る光学センサ装置を示す上面図である。図１０は、本発明の一実施形態に係る光学センサ装置を示す断面図である。図１１は、本発明の他の実施形態に係る光学センサ装置を示す断面図である。図１２は、本発明の他の実施形態に係る光学センサ装置を示す断面図である。図１３は、本発明の他の実施形態に係る光学センサ装置を示す断面図である。図１４は、本発明の他の実施形態に係る光学センサ装置を示す断面図である。図１５は、本発明の他の実施形態に係る光学センサ装置を示す断面図である。これらの図において、本発明の一実施形態に係る光学センサ装置１００は、上述した光学センサ用パッケージ１と、第１受光素子５６１、第２受光素子５２、発光素子５３を備えている。また、回路基板６、第１透明基板６１および第２透明基板６２をさらに備えていてもよい。なお、第１受光素子５１および第２受光素子５２は、後述するように、回路基板６と一体的に形成されているものであってもよく、この場合には、発光素子５３のみ実装される。
【００３７】
光学センサ装置１００は、第１受光素子実装領域１１に実装された第１受光素子５１と、第２受光素子実装領域１２に実装された第２受光素子５２と、発光素子実装領域１３に実装された発光素子５３とを備えている。このとき、図１１〜図１５に示すように、第１受光素子５１および第２受光素子５２は、第１受光素子実装領域１１および第２受光素子実装域１２とそれぞれ重なるように、回路基板６に内蔵されていてもよい。
【００３８】
回路基板６は、上面視において、例えば、矩形状であり、大きさが１．２ｍｍ×２．０ｍｍ〜３．０ｍｍ×６．０ｍｍである。高さが、例えば０．１ｍｍ〜２．０である。また、例えばＩＣ（Integrated Circuit）などの半導体部品、もしくは樹脂材、有機基板、セラミック等等から形成されている。回路基板６は、第１受光素子実装領域１１および第２受光素子実装領域１２を有している。
【００３９】
回路基板６は、基板２、枠体３および蓋体４と同様に基体となる部分が例えば酸化アルミニウム質焼結体からなる場合であれば、酸化アルミニウムおよび酸化ケイ素等の原料粉末に適当な有機バインダおよび有機溶剤を混練して作製したセラミックスラリーを、シート状に成形して複数のセラミックグリーンシートを作製し、これらのセラミックグリーンシートを積層した後に還元雰囲気中にて約１６００℃の温度で焼成することによって製作することができる。
【００４０】
回路基板６は、複数の配線基板領域が配列された母基板として形成されてもよい。そして、配線導体がタングステンやモリブデン等からなる場合であれば、露出する配線導体にニッケルや金等のめっき層が被着されたのち、このような母基板を分割することにより、回路基板６が製作される。この他にも、回路基板６を有機樹脂材料から構成したものでもかまわない。
【００４１】
また、蓋体４の第１貫通孔３１および第２貫通孔３２を塞ぐとともに、光を外部に放出および内部に入射させるための第１透明基板６１および第２透明基板６２が接合あるいは嵌合されていてもよい。このとき、第１透明基板６１および第２透明基板６２は、例えば、ガラス、樹脂等である。樹脂としては、アクリル等である。このとき、上述したように、第２開口部４２が、下方に開口しており、突出部２１の上面と、第２開口部４２との間に遮光部材を有し、上面視において、第２開口部４２の端が、第２受光素子実装５２の端と離れている場合には、第２透明基板６２の厚みは、第２開口部４２の深さの２分の１以下の大きさであってもよい。このことによって、遮光性の効果を保つことができる。
【００４２】
第１透明基板６１および第２透明基板６２は、蓋体４の上端と下端の間に位置していてもよい。このことによって、透明基板に外部から傷が入ることを低減させることができる。また、第１透明基板６１および第２透明基板６２が、蓋体４の上端と重なる位置にあるときには、薄型化が可能となる。また、第１透明基板６１および第２透明基板６２が、蓋体４の下端と重なる位置にあるときには、外部からの影響を受けにくいものにすることができる。
【００４３】
また、遮光性を向上させたい箇所・発光素子５３の光を反射する箇所は、第１透明基板６１および第２透明基板６２の表面に遮光膜７を有してもよい。特に、第２透明基板６２の上面が蓋体４の上面と同一で有る場合には、第２透明基板６２の上面が露出している。このため、遮光膜７は、第２貫通孔３２を囲んで位置している。このとき、遮光膜７は、第２貫通孔３２と重なる位置を除いて、第２透明基板６２の上面に全てに有しているのがよい。このことによって、外部に発光素子５３からの放射光および入射光が逃げにくく、発光素子５３の放射光および入射光以外の外部からの光が入り込みにくくすることができる。
【００４４】
また、基板２の下面には、複数の外部接続導体が設けられていてもよい。そして、基板２の複数の外部接続導体が、外部基板等に半田等の接合材により電気的に接続される。
【００４５】
ここで、発光部を有する発光素子５３は、例えば赤外線、電磁波または超音波等の物理的エネルギーを放射する放射用の素子からなり、受光部を有する第１受光素子５１および第２受光素子５２は、これらの物理的エネルギーを検知する検知用の素子からなり、発光素子５３と第２受光素子５２とが対になって用いられる。
【００４６】
また、発光素子５３は、例えば発光部の周囲が例えば集光性を有する透明な樹脂で覆われた構造となっており、チップ部品として各受光素子の一部に接続されている。よって、各受光素子の主面から突出している構造であり、発光素子の突出部が各貫通孔内に位置する構造となる。よって、集光性を有する透明な樹脂と各素子の配置との相乗効果により、
赤外線あるいは可視光等の特定の波長の光を効率よく被検知物に照射できる。よって、被検知物で反射された特定の波長の光を効率よく受光部で検知することが可能な、高い検知感度を有する光学センサ装置１００を実現できる。
【００４７】
発光素子５３を構成する素子としては、ガリウム−ヒ素（Ｇａ−Ａｓ）発光ダイオード、超音波発振子（超音波）およびマイクロ波発振子（電磁波）等である。また、第１受光素子５１および第２受光素子５２としては、フォトダイオード、超音波発振子（超音波）、およびマイクロ波検知素子（電磁波）等である。また、第１受光素子５１および第２受光素子５２を構成する素子としては、ガリウム−ヒ素等の半導体材料であり、第１受光素子５１と、第２受光素子５２および発光素子５３が設けられており、光電変換による発光または受光が行なわれる機能部品として動作する。そして、これらの一対のセンサ素子である発光素子５３および各受光素子により、配線導体等を介して発光素子５３に供給される電力が、発光素子５３で光電変換されて赤外線が放射される。さらに、被検知物で反射された赤外線が受光部で検知されて電気信号に変換される。電気信号は図示しない配線導体を介して、例えば検知回路やディスプレイ表示用回路等の外部電気回路に送信される。
【００４８】
なお、例えば上面となるセラミックグリーンシートの第２貫通孔２２の内壁に段差部を設けておき、この段差部上にボンディング用接続端子を設けて、第２受光素子５２の端子と段差部上のボンディング用接続端子をワイヤーボンディングで接続してもよい。このような接続方法により、第１基板１１に設けられたボンディング用接続端子と第２受光素子５２の端子を良好に接続することができる。さらに、この段差部に照度センサを搭載すれば、近接センサ機能とともに、照度を検知して省電力のために液晶画面のバックライトを制御する照度センサ機能を有する近接照度一体型センサ装置とすることもできる。
【００４９】
なお、本発明の光学センサ用パッケージ１、および光学センサ装置１００は、以上の実施の形態の例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えても何ら差し支えない。また、各実施形態に関して、矛盾をきたさない程度に種々の組合せが可能である。また、本発明の実施形態に係る光学センサ用パッケージ１、光学センサ装置は、その用途を測距センサ装置として説明したが、発光素子および受光素子の一対のセンサ素子により動作するその他の装置、例えば近接照度一体型センサ装置、近接センサ装置、脈波血流センサ装置等に応用が可能である。
【符号の説明】
【００５０】
１  光学センサ用パッケージ
２  基板
３  枠体
４  蓋体
５  遮光部材
６  回路基板
７  遮光膜
１１  第１受光素子実装領域
１２  第２受光素子実装領域
１３  発光素子実装領域
２１  突出部
３１  第１貫通孔
３２  第２貫通孔
４１  第１開口部
４２  第２開口部
５１  第１受光素子
５２  第２受光素子
５３  発光素子
６１  第１透明基板
６２  第２透明基板
１００  光学センサ装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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