(57)【要約】【課題】小型化、薄型化する光センサ装置が厳しい周囲環境条件に対しても視感度特性が安定して容易に変化し難くなると共に、小型化、薄型化を損なわないデバイスの信頼性も高めた高信頼性の光センサ装置を提供する。【解決手段】組成を調整することにより近似した物性を持ち合わせた視感度特性を有するリン酸塩系ガラスの窓２と遮光性を有するリン酸塩系ガラスの枠１から構成される蓋体は、個片化した視感度特性を有したリン酸塩系ガラスが遮光性を有したリン酸塩系ガラス１キャビティサイズ程度に設けられた開口箇所に埋め込まれ溶融され一体化された合わせガラス体となっており、キャビティを有する素子実装部３と密着嵌合されて光センサ装置を構成している。【選択図】図１
2015172567.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
蓋体とキャビティを有する素子実装部とが密着嵌合された中空構造を有する光センサ装置であって、
前記素子実装部の有底部に載置された光センサ素子と、
一端が前記キャビティ内に露出し、他端が前記素子実装部の外側に引き出され外部端子となるリードフレームと、
を有し、
前記蓋体および前記素子実装部はリン酸塩系ガラスからなり、
前記蓋体は視感度特性を有する第１のリン酸塩系ガラスからなる窓と遮光性を有する第２のリン酸塩系ガラスからなる枠とから構成され、前記素子実装部の中央直上方向に視感度特性を有する前記第１のリン酸塩系ガラスからなる窓が、周囲を囲んでいる遮光性を有する第２のリン酸塩系ガラスからなる枠に埋め込まれて一体化された構造であることを特徴とする光センサ装置。
【請求項２】
前記蓋体は、前記視感度特性を有する第１のリン酸塩系ガラスを個片化したものを、ウェハ状の前記遮光性を有する第２のリン酸塩系ガラスに設けられた開口箇所へ埋め込み、熔融一体化した合わせガラス体からなることを特徴とする請求項１に記載の光センサ装置。
【請求項３】
前記視感度特性を有する第１のリン酸塩系ガラスは、５４０ｎｍから５６０ｎｍの波長範囲を透過率の中心ピークに持ち、７００ｎｍから１２００ｎｍの波長範囲の透過率が２％以下であり、３００ｎｍから４３０ｎｍの波長範囲の透過率が３％以下の特性を持ち、前記遮光性を有する第２のリン酸塩系ガラスは、３００ｎｍから１２００ｎｍの波長範囲の透過率が２％以下の特性を持つことを特徴とする請求項１または２に記載の光センサ装置。
【請求項４】
前記視感度特性を有する第１のリン酸塩系ガラスは、５４０ｎｍから５６０ｎｍの波長範囲を透過率の中心ピークに持ち、７００ｎｍから１２００ｎｍの波長範囲の透過率が２％以下であり、３００ｎｍから４３０ｎｍの波長範囲の透過率が３％以下の特性を持つ１種類のガラスからなる個片化ガラスであるか、または、７００ｎｍから１２００ｎｍの波長範囲の透過率が２％以下のリン酸塩系ガラスと３００ｎｍから４３０ｎｍの波長範囲の透過率が３％以下のリン酸塩系ガラスの２種類のガラスが重ねられた個片化ガラスであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の光センサ装置。
【請求項５】
前記視感度特性を有する第１のリン酸塩系ガラスの組成は重量％換算で、
１）Ｐ2Ｏ5  ４０〜６０％
２）ＢａＯ  ２０〜４０％
３）Ａｌ2Ｏ3、Ｌａ2Ｏ3、およびＹ2Ｏ3を含み、
さらに  Ａｌ2Ｏ3＋Ｌａ2Ｏ3＋Ｙ2Ｏ3  １〜８％
４）ＺｎＯ、ＭｇＯ、ＣａＯおよびＳｒＯを含み、
さらに  ＺｎＯ＋ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ  １〜１５％
５）Ｌｉ2Ｏ、Ｎａ2Ｏ、Ｋ2Ｏを含み、
さらに  Ｌｉ2Ｏ＋Ｎａ2Ｏ＋Ｋ2Ｏ  １〜１５％
６）ＣｕＯ  ３〜１０％
７）Ｖ2Ｏ5  １〜５％
８）ＮｉＯ  １〜５％
を含むことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の光センサ装置。
【請求項６】
前記遮光性を有する第２のリン酸塩系ガラスの組成は重量％換算で、
１）Ｐ2Ｏ5  ４０〜６０％
２）ＢａＯ  ２０〜４０％
３）Ａｌ2Ｏ3、Ｌａ2Ｏ3、およびＹ2Ｏ3を含み、
さらに  Ａｌ2Ｏ3＋Ｌａ2Ｏ3＋Ｙ2Ｏ3  １〜８％
４）ＺｎＯ、ＭｇＯ、ＣａＯおよびＳｒＯを含み、
さらに  ＺｎＯ＋ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ  １〜１５％
５）Ｌｉ2Ｏ、Ｎａ2Ｏ、Ｋ2Ｏを含み、
さらに  Ｌｉ2Ｏ＋Ｎａ2Ｏ＋Ｋ2Ｏ  １〜１５％
６）ＣｏＯ  １〜５％
７）ＣｕＯ  ３〜１０％
８）Ｖ2Ｏ5  ５〜１５％
９）ＮｉＯ  １〜５％
を含むことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の光センサ装置。
【請求項７】
前記有底部に前記光センサ素子を載置するためのマウント部を有し、前記マウント部は前記光センサ素子が載置された面の反対側である裏面が前記素子実装部から外部に露出した形状である請求項１乃至６のいずれか１項に記載の光センサ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リン酸塩系ガラスを用いた光センサ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の生活環境は、従来には無い新しい機能を搭載した電子機器や家電製品、車載製品等によって一段と利便性が向上してきている。この背景の一つとしては、人間の持つ五感機能を補うセンサ機能の働きが大きいといえる。これらの製品は今後、多岐に渡って著しい拡大が見込まれる。センサには半導体を用いたセンサも多く、圧力センサ、流量センサ、人感センサ、照度センサ、測距センサなどを代表として、多種多様なものが製品化されている。
【０００３】
中でも照度センサを含む光センサは数多く使われており、オフィスや家庭用の照明器具から携帯端末、パソコンなど低消費電力を伴う用途へ搭載が増えたことによって著しく普及している。こうしたセンサ部品が搭載される製品には、アプリケーションの多様化、機能の豊富さ、携帯性に富んだデザインが好まれるといったことが挙げられ、小型化、薄型化、低コスト、そして信頼性要求は例外なく求められ、その実現にはパッケージに関する要求が多くの割合を占めている。このためパッケージの開発では従来技術の応用や新しい試みが一層重要になっている。
【０００４】
図７は、パッケージされた光センサの断面図の一例である。メタライズにより配線パターン２１が形成された絶縁性基板２２の上へ光センサ素子２４が実装されており、光センサ素子２４の周囲に透光性エポキシ樹脂２９がモールドされている（特許文献１の図２）。パッケージは光センサ素子の周囲を透光性のエポキシ樹脂でモールドしており、透光性のエポキシ樹脂の外側表面において光センサ素子直上方向平坦面に赤外光をカットする組成を用いた樹脂２３を層状に重ねて設けた構造からなっている。
【０００５】
実装される光センサ素子２４には受光センサ素子が用いられる。メタライズによる配線パターン２１は光センサ素子２４上面に設けられた電極とワイヤー２５により電気的に接続され、外部への接続端子として使用される。受光光センサ素子へ入射した光によって発生した起電力は、ワイヤー２５を介して外部接続端子へと伝えられる。外部から光センサ素子の直上方向に入射する光は、樹脂２３により赤外光をカットされて透光性エポキシ樹脂中を透過することになり、光センサ素子が人間固有の視感度特性に近づけた光を受光することが可能となっている。
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載されたパッケージ構造は、赤外光をカットする組成の樹脂が素子の周囲をモールドする透光性樹脂の外側表面の素子直上にしか設けられておらず、この為、斜めから入射する光や横方向から入射する光に対しては、赤外光をカットすることができず視感度特性を反映した特性を有する光を素子が受光することができない。この為、横方向や斜め方向から入射する光に対しては十分な視感度特性が得られ難くなり、高い受光特性を得ることが難しい。
【０００７】
また、パッケージは透光性を有する透明なエポキシ樹脂のみにより素子の周囲をモールドした構造である。透光透明なエポキシ樹脂は熱や水分に弱いことが知られており、熱によって樹脂の変色を発生することによって透過率が低下する為、外部から入射した光が減衰することにより素子へ受光される光強度も低下し、受光感度の低下に繋がる。また、熱により樹脂は脆化していき素子との間に剥離やクラックを発生しやすく、外部から入射する光が減衰し素子へ受光される光強度の低下と受光感度の低下に繋がる。
【０００８】
また透光透明なエポキシ樹脂は水分の影響によって膨潤しやすく、膨潤した樹脂は強度が低下しやすく外部からの衝撃によってモールドした樹脂が変形、破壊する恐れがある。また水分の影響により樹脂の密着性が低下し、樹脂と素子の界面から水分が浸入しやすくなる。樹脂との密着面に水分が介在した場合、樹脂の密着性が著しく低下し、樹脂は素子と界面剥離の発生に至る。さらに熱が加わることにより水分が急激に蒸発するため、ポップコーン現象を発生し界面剥離が広がることに加えて樹脂のクラック発生を伴う。これにより外部から入射する光が減衰し素子へ受光される光強度が低下することに繋がると共に、モールド樹脂の部分的な破壊へと至るなど、高い信頼性を得ることが難しい。
【０００９】
また透光透明なモールド樹脂の外表面に設けられた赤外光をカットする樹脂も樹脂系染料であることから同様に熱や水分により容易に樹脂の特性低下に影響が発生する懸念がある。特に樹脂の組成や構造によって赤外光をカットしている特有な性質を設けた樹脂の場合、熱や水分などの外部要因に対して染料抜けの発生などが挙げられ特性が不安定となる傾向が一般的に指摘されている。素子周囲をモールドしている透光透明性樹脂と、赤外光をカットする樹脂の両方が劣化することにより、信頼性に影響する樹脂要因が複数存在することとなり、高い信頼性を得ることが難しい。
【００１０】
さらにパッケージの小型化、薄型化を行うことにより、モールド樹脂はより薄肉厚化していく。これにより前述した樹脂の剥離、クラック、変色等はさらに発生し易くなると同時に機械的な強度低下や変形し易さも伴うことから、一段とパッケージの信頼性低下に繋がり易い。
【００１１】
この様な中、樹脂以外の物質を用いて視感度特性を得る方法や、樹脂により素子周囲をモールド使用しない中空構造のパッケージが一部で実用化されている。樹脂系染料よりも信頼性が高い物質を用いて視感度特性を得る方法の場合、樹脂の劣化や剥離、クラックといった樹脂要因に伴う視感度特性の変化や素子受光感度の低下が無くなり長期的な特性の安定が図れる。また素子周囲を樹脂でモールドを行わない中空構造とすることにより、樹脂による応力を受けることがなくなり、素子への応力ダメージやワイヤーの断線といった製品としての機能を大きく損なう要素も無くすことができ、高い信頼性を有したパッケージの実現に繋げることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開２００７−３６２６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
そこで本発明は、高い信頼性をもち視感度特性を有した組成のガラスを新規に作成すると共に、得られた新規ガラスを用いて、パッケージとして小型化も可能な、信頼性の高い中空構造を有した光センサ装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の光センサ装置においては、特有な組成に調整した視感度特性を有するリン酸塩系ガラスを用いて蓋体とするとともに、得られた蓋体によって覆われたキャビティを有した素子実装部とからなるパッケージにより構成されており、蓋体は、素子実装部に実装される素子の直上部分に視感度特性を有したリン酸塩系ガラスを配置し、その周囲を紫外光から可視光、赤外光までの波長の光を２％以下に吸収する遮光性を有したリン酸塩系ガラスで構成した構造からなる。蓋体はウェハ状の遮光性を有したリン酸塩系ガラスに予め中央部を開口した構造とし、個片化した視感度特性を有したリン酸塩系ガラスを開口箇所へ
埋め込み、熔融して一体化した合わせガラス体とすることにより蓋体とするものである。これにより樹脂を用いて赤外光をカットして視感度特性を得ていた構造に対して、樹脂応力を無くすことができ、樹脂の変色や剥離、クラックの発生に伴う視感度特性の変化や受光感度の低下を解消することができる。
【００１５】
また、前記視感度特性を有するリン酸塩系ガラスには５４０ｎｍから５６０ｎｍの波長範囲を透過率の中心ピークに持ち、７００ｎｍから１２００ｎｍの波長範囲の透過率が２％以下であり、３００ｎｍから４３０ｎｍの波長範囲の透過率が３％以下の透過率特性を有したものを用いる。
【００１６】
また、前記遮光性を有したリン酸塩系ガラスには３００ｎｍから１２００ｎｍの波長範囲の透過率が２％以下の透過率特性を有したものを用いる。
また、前記キャビティを有した素子実装部は樹脂、セラミック、金属、ガラスとからなるものを用いる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の光センサ装置は、リン酸塩系ガラスを用いた蓋体とキャビティを有した素子実装部とから構成されたパッケージにおいて、視感度特性を有したリン酸塩系ガラスと遮光性を有したリン酸塩系ガラスとを合わせて一体化した蓋体を用いることにより、熱や水分など周囲環境の影響を受け難い安定した視感度特性を継続して得ることができる信頼性の高いパッケージとすることができるものである。
【００１８】
蓋体は、ウェハ状の遮光性を有したリン酸塩系ガラスへ視感度特性を有したリン酸塩系ガラスを組み合わせた構造としており、素子直上方向へ視感度特性を有したリン酸塩系ガラスが配置される。視感度特性を有したリン酸塩系ガラスは５４０ｎｍから５６０ｎｍの波長範囲を透過率の中心ピークに持ち、７００ｎｍから１２００ｎｍの波長範囲の透過率が２％以下であり、３００ｎｍから４３０ｎｍの波長範囲の透過率が３％以下の透過率特性を有し、遮光性を有したリン酸塩系ガラスへ個片化されて埋め込まれた構造である。遮光性を有したリン酸塩系ガラスは３００ｎｍから１２００ｎｍの波長範囲の透過率が２％以下の透過率特性を有したウェハ状のガラスからなり、予め開口箇所を設けておき、前記個片化した前記視感度特性を有するリン酸塩系ガラスを開口箇所へ埋め込むことができる構造としている。
【００１９】
視感度特性を有するリン酸塩系ガラスと遮光性を有するリン酸塩系ガラスは、特有な組成を調整したものからなることで光透過特性を得ていることから、膨張係数を同じとすることができると共に高温高湿環境などの耐候性に対して強い信頼性を併せ持つ。これにより素子直上方向及び斜め方向から入射する光は視感度特性を有したリン酸塩系ガラスを透過した光が素子へ入射することとなり、また、斜め方向よりさらに広角方向から入射する光は遮光性を有したリン酸塩系ガラスにより完全に遮光されるため、常に安定して素子は視感度特性が得られた光を受光することができるとともに、容易に水和物が生成しない高い耐候性を有したガラス組成を持ち合わせていることから、信頼性の高い光センサ装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の半導体装置の構成を模式的に示す断面図である。
【図２】本発明の半導体装置の構成を模式的に示す正面図である。
【図３】本発明の半導体装置の構成を模式的に示す断面図である。
【図４】本発明の半導体装置の構成を模式的に示す断面図である。
【図５】本発明の半導体装置の構成を模式的に示す断面図である。
【図６】本発明の半導体装置のスペクトル特性を示す図である。
【図７】従来公知の半導体装置の構成を模式的に示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
本発明の光センサ装置は、組成の調整により異なる光透過特性を有した２種類のリン酸塩系ガラスを合わせて埋め込んだ蓋体と、キャビティを有する素子実装部と、素子実装部には接着剤により固着された素子と、素子の上面に設けられた電極とワイヤーにより素子が実装されていない配線表面へ電気的に接続されており、前記素子は、キャビティを有する素子実装部で囲むように固定された構造からなる。図１に本発明の光センサ装置の断面構成を模式的に示す。
【００２２】
蓋体は、組成を特有な調整をすることにより異なる光特性を有した２種類のリン酸塩系ガラスにより構成されており、素子実装部の直上方向は視感度特性を有したリン酸塩系ガラスからなる窓であり、その周囲は遮光性を有したリン酸塩系ガラスからなる枠である。ウェハ状の遮光性を有したリン酸塩系ガラスは予め開口箇所を設けておき、視感度特性を有したリン酸塩系ガラスを開口箇所へ埋め込んだ構造とすることにより一体化される。
【００２３】
視感度特性を有するリン酸塩系ガラスの組成は重量％換算で、
１）Ｐ2Ｏ5  ４０〜６０％
２）ＢａＯ  ２０〜４０％
３）Ａｌ2Ｏ3、Ｌａ2Ｏ3、およびＹ2Ｏ3を含み、
さらに  Ａｌ2Ｏ3＋Ｌａ2Ｏ3＋Ｙ2Ｏ3  １〜８％
４）ＺｎＯ、ＭｇＯ、ＣａＯおよびＳｒＯを含み、
さらに  ＺｎＯ＋ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ  １〜１５％
５）Ｌｉ2Ｏ、Ｎａ2Ｏ、Ｋ2Ｏを含み、
さらに  Ｌｉ2Ｏ＋Ｎａ2Ｏ＋Ｋ2Ｏ  １〜１５％
６）ＣｕＯ  ３〜１０％
７）Ｖ2Ｏ5  １〜５％
８）ＮｉＯ  １〜５％
からなり、
遮光性を有するリン酸塩系ガラスの組成は重量％換算で、
１）Ｐ2Ｏ5  ４０〜６０％
２）ＢａＯ  ２０〜４０％
３）Ａｌ2Ｏ3、Ｌａ2Ｏ3、およびＹ2Ｏ3を含み、
さらに  Ａｌ2Ｏ3＋Ｌａ2Ｏ3＋Ｙ2Ｏ3  １〜８％
４）ＺｎＯ、ＭｇＯ、ＣａＯおよびＳｒＯを含み、
さらに  ＺｎＯ＋ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ  １〜１５％
５）Ｌｉ2Ｏ、Ｎａ2Ｏ、Ｋ2Ｏを含み、
さらに  Ｌｉ2Ｏ＋Ｎａ2Ｏ＋Ｋ2Ｏ  １〜１５％
６）ＣｏＯ  １〜５％
７）ＣｕＯ  ３〜１０％
８）Ｖ2Ｏ5  ５〜１５％
９）ＮｉＯ  １〜５％
からなる。前記組成により、従来のリン酸塩系ガラスに比べて、視感度特性と遮光特性と高い耐候性とを有したものとしている。
【００２４】
視感度特性を有するリン酸塩系ガラスは個片化したものからなり、ウェハ状の遮光性を有するリン酸塩系ガラスには予め開口箇所を設けており、前記個片化したリン酸塩系ガラスを開口箇所へ埋め込み、加熱することで熔融一体化した合わせガラス体を構成している。
【００２５】
キャビティを有した素子実装部には樹脂、セラミック、金属、ガラス、シリコンにより形成されたものを用いている。
キャビティを有した素子実装部は、キャビティの上面とガラス蓋体とを密着嵌合させた中空構造とする。
【実施例１】
【００２６】
以下、図面に基づいて本実施例の光センサ装置の構成を説明する。
図１は、本実施例の光センサ装置１２の模式図である。図１は光センサ装置１２の縦断面図である。図２は光センサ装置１２の正面図である。キャビティを有する素子実装部３の上面に、視感度特性を有する第１のリン酸塩系ガラスからなる窓２が、その周囲を取り囲む遮光性を有する第２のリン酸塩系ガラスからなる枠１に組み込まれた合わせガラス体として一体化された蓋体を密着嵌合することで、中空構造となっている。キャビティを有する素子実装部３はリードフレーム６ａ、６ｂが嵌合された構造である。リードフレーム６ａ、６ｂの一部はキャビティの有底部へ表面が露出しており、キャビティを介して外部へ露出している他方のリードフレームは外部端子として機能する。キャビティ有底部には素子マウント部があり、その中央には素子４が接着剤７により固着されている。
【００２７】
ここでリン酸塩系ガラスにより構成される蓋体は、視感度特性を有した第１のリン酸塩系ガラスからなる窓２と遮光性を有した第２のリン酸塩系ガラスからなる枠１とで構成されており、ウェハ状のリン酸塩系ガラスには予め開口箇所を設けておき、個片化された前記リン酸塩系ガラスが埋め込まれた構造となっている。
【００２８】
窓２を構成している第１のリン酸塩系ガラスは以下に示される視感度特性を有しており、その組成は重量％換算で、
１）Ｐ2Ｏ5  ４０〜６０％
２）ＢａＯ  ２０〜４０％
３）Ａｌ2Ｏ3、Ｌａ2Ｏ3、およびＹ2Ｏ3を含み、
さらに  Ａｌ2Ｏ3＋Ｌａ2Ｏ3＋Ｙ2Ｏ3  １〜８％
４）ＺｎＯ、ＭｇＯ、ＣａＯおよびＳｒＯを含み、
さらに  ＺｎＯ＋ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ  １〜１５％
５）Ｌｉ2Ｏ、Ｎａ2Ｏ、Ｋ2Ｏを含み、
さらに  Ｌｉ2Ｏ＋Ｎａ2Ｏ＋Ｋ2Ｏ  １〜１５％
６）ＣｕＯ  ３〜１０％
７）Ｖ2Ｏ5  １〜５％
８）ＮｉＯ  １〜５％
により構成されている。
【００２９】
この組成により５４０ｎｍから５６０ｎｍの波長範囲を透過率の中心ピークに持ち、７００ｎｍから１２００ｎｍの波長範囲の透過率が２％以下であり、３００ｎｍから４３０ｎｍの波長範囲の透過率が３％以下の特性を持つ視感度特性を有すると共に従来のリン酸塩系ガラスに比べて高い耐候性も有することができている。図６に、得られる視感度特性のスペクトルを示す。
【００３０】
この組成の有効性を示す本実施例と比較例との比較結果を表１に示す。表１中の本実施例に基づく本実施例Ａの組成と添加量により、図６に示す視感度特性と高い耐候性とを両立させることが可能であることを相対評価ではあるが確認できた。比較実験では比較例ＢにおけるＢａＯの不存在、あるいは比較例ＣあるいはＤにおけるＢ2Ｏ3またはＳｉＯ2の
存在が、好ましくない影響を与えているように見える。
【００３１】
【表１】
2015172567.tif 000003
【００３２】
また、枠１を構成している第２のリン酸塩系ガラスは３００ｎｍから１２００ｎｍの波長範囲の透過率が２％以下の特性を持つ遮光特性を有することを目的としており、その組成は重量％換算で、
１）Ｐ2Ｏ5  ４０〜６０％
２）ＢａＯ  ２０〜４０％
３）Ａｌ2Ｏ3、Ｌａ2Ｏ3、およびＹ2Ｏ3を含み、
さらに  Ａｌ2Ｏ3＋Ｌａ2Ｏ3＋Ｙ2Ｏ3  １〜８％
４）ＺｎＯ、ＭｇＯ、ＣａＯおよびＳｒＯを含み、
さらに  ＺｎＯ＋ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ  １〜１５％
５）Ｌｉ2Ｏ、Ｎａ2Ｏ、Ｋ2Ｏを含み、
さらに  Ｌｉ2Ｏ＋Ｎａ2Ｏ＋Ｋ2Ｏ  １〜１５％
６）ＣｏＯ  １〜５％
７）ＣｕＯ  ３〜１０％
８）Ｖ2Ｏ5  ５〜１５％
９）ＮｉＯ  １〜５％
により構成されている。
【００３３】
このような２種類のリン酸塩系ガラスを合わせガラス化して組み込むことにより、膨張係数をはじめとした物性は近似したものとなり、リン酸塩系ガラスが組み込まれた合わせガラス体とする場合に膨張係数の差が問題になることが無く、同じ様な高い耐候性水準を持ち合わせた一体化したガラスの蓋体を得ることができる。
【００３４】
また蓋体は、キャビティを有する素子実装部３の有底部中央に実装される光センサ素子４の直上方向中心に、キャビティ上部内径以下の寸法によって第１のリン酸塩系ガラスからなる窓２が配置され組み込まれた構造としている。これにより視感度特性を有するリン
酸塩系ガラスからなる窓２を透過して光センサ素子が受光することができる受光角範囲は直上方向だけではなく広角化した角度範囲からの光に対しても有効に視感度特性を透過した光を受光することが可能となり、受光特性の角度依存性が大幅に向上できる。
【００３５】
また蓋体は、ウェハ状の遮光性を有する第２のリン酸塩系ガラスに開口箇所を設けておき視感度特性を有する第１のリン酸塩系ガラスを埋め込み、熔融一体化された合わせガラス体とすることにより、視感度特性を有する第１のリン酸塩系ガラスからなる窓２にはガラスを個片化する場合に発生する切断面が無くなる。切断面では細かな凸凹が存在しており、凸凹を残した状態で組み込まれた場合、埋め込みを行った場合にガラス間に空気層を生じやすい。空気層を生じた場合、光が反射するため空気層の残る界面状態は好ましくなく、外光に対して視感度特性を有する第１のリン酸塩系ガラスと遮光性を有する第２のリン酸塩系ガラスとの吸収波長特性におけるきれいな切り替わり特性が得られ難くなる。また、空気層が残らないことにより熱が加わった場合に空気が膨張してガラスにクラックや剥離が発生することを防ぐことができる。
【００３６】
開口箇所の形成方法について説明する。ウェハ状の遮光性を有する第２のリン酸塩系ガラスに設ける開口箇所は、ウェハ状態の遮光性ガラスを、凸を設けた型へ設置し荷重を掛けた状態で軟化温度雰囲気中へ投入する。取り出し後、凹みが形成された遮光性ガラスを研磨し開口箇所とする。またはウェハ状態の遮光性ガラスへマスクを施し、開口箇所となる部分を露出させた状態とした後にエッチングにより開口箇所を設ける。これにより開口箇所の厚み方向の露出表面は破断面にならずに、切断した面の様な細かな凸凹が残ることも無い。これにより視感度特性を有する第１のリン酸塩系ガラス２を埋め込む場合に、界面に空気を巻き込み難くすることができる。
【００３７】
また、遮光性を有するリン酸塩系ガラスに設けられた開口箇所へ埋め込まれる視感度特性を有するリン酸塩系ガラスを形成するには、インゴットをダイシングまたはワイヤーソーによりウェハ状態とし、その後ウェハをダイシングまたはワイヤーソーにより開口箇所に納まるサイズへ個片化する。個片化した視感度特性を有するリン酸塩系ガラスを、ウェハ状の遮光性を有するリン酸塩系ガラスに設けた開口箇所へ設置し、荷重を掛けた状態で軟化温度雰囲気へ投入する。遮光性を有するリン酸塩系ガラスと視感度特性を有するリン酸塩系ガラスとは軟化温度が近い温度範囲にあり、荷重を掛けた状態であることにより前記ガラスは徐々に軟化した状態でゆっくりと開口箇所内へ変形流動していき、熔融一体化することができる。
【００３８】
また視感度特性を有するリン酸塩系ガラスは、ウェハ状態からダイシングまたはワイヤーソーにより個片化した後、軟化温度下限程度の雰囲気に投入することにより、加工面に残る凸凹やチッピングなどを緩和させることにより、埋め込み時のガラス界面の気密性を向上することができる。
【００３９】
また蓋体は、ガラスにより構成されていることから樹脂等により構成されているものに比べて熱や水分などの環境に対して高い信頼性を有する。これにより特性の変化が長期間不変化することが可能である。またガラスの厚みや寸法を変更する場合も自由度が高く、パッケージを薄型化や小型化設計にする場合において、ガラスの研磨厚みの調整や個片化寸法の変更により容易に対応することができる。
【実施例２】
【００４０】
図３は、本実施例の光センサ装置１２の断面図である。キャビティを有する素子実装部３と、遮光性を有したリン酸塩系ガラスからなる枠１と、その開口箇所に、視感度特性を有したリン酸塩系ガラスからなる窓２が埋め込まれた構造により構成された蓋体からなる前記図１と同様の光センサ装置に加えて、光センサ素子４が接着剤により固着される素子
実装部分が、放熱性を有した材質からなるマウント部１１からなり、マウント部１１は素子４が固着される面の反対側である裏面を外部へ露出した形状としている。これにより素子４で発生した熱はマウント部１１を介して外部へ放熱することができる。
【実施例３】
【００４１】
図４は、本実施例の光センサ装置１２の断面図である。キャビティを有する素子実装部３と、密着嵌合する蓋体には、遮光性を有したリン酸塩系ガラスからなる枠１と、その開口箇所に組み込まれるリン酸塩系ガラスからなる窓に、７００ｎｍから１２００ｎｍの波長範囲の透過率が２％以下の赤外光波長領域の光を吸収するリン酸塩系ガラス９と、３００ｎｍから４３０ｎｍの波長範囲の透過率が３％以下の紫外光波長領域の光を吸収するリン酸塩系ガラス１０とが重ねられたガラスを個片化したものが組み込まれた合わせガラス体として一体化したガラス蓋体とから構成された中空構造をしている。
【００４２】
ここでリン酸塩系ガラスにより構成される蓋体は、赤外光波長領域の光を吸収するリン酸塩系ガラス９と、紫外光波長領域の光を吸収するリン酸塩系ガラス１０とを重ねた構造のガラスと、遮光性を有したリン酸塩系ガラスからなる枠１とで構成されており、前記遮光性を有したリン酸塩系ガラスからなる枠には予め開口箇所が設けられてあり、前記リン酸塩系ガラス９と１０とを重ね合わせ個片化したものが開口箇所に埋め込まれた構造となっている。ここで前記リン酸塩系ガラス９と前記リン酸塩系ガラス１０とを重ねる順番は特に限定しない。
【００４３】
リン酸塩系ガラス９は赤外光波長領域の光を吸収することを目的としており、７００ｎｍから１２００ｎｍの波長範囲の透過率が２％以下であり、その組成は重量％換算で、
１）Ｐ2Ｏ5  ４０〜６０％
２）ＢａＯ  ２０〜４０％
３）Ａｌ2Ｏ3、Ｌａ2Ｏ3、およびＹ2Ｏ3を含み、
さらに  Ａｌ2Ｏ3＋Ｌａ2Ｏ3＋Ｙ2Ｏ3  １〜８％
４）ＺｎＯ、ＭｇＯ、ＣａＯおよびＳｒＯを含み、
さらに  ＺｎＯ＋ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ  １〜１５％
５）Ｌｉ2Ｏ、Ｎａ2Ｏ、Ｋ2Ｏを含み、
さらに  Ｌｉ2Ｏ＋Ｎａ2Ｏ＋Ｋ2Ｏ  １〜１５％
６）ＣｏＯ  １〜５％
７）ＣｕＯ  ３〜１０％
８）Ｖ2Ｏ5  ５〜１５％
９）ＮｉＯ  １〜５％
により構成されている。
【００４４】
またリン酸塩系ガラス１０は紫外光波長領域の光を吸収することを目的としており、３００ｎｍから４３０ｎｍの波長範囲の透過率が３％以下であり、その組成は重量％換算で、
１）Ｐ2Ｏ5  ４０〜６０％
２）ＢａＯ  ２０〜４０％
３）Ａｌ2Ｏ3、Ｌａ2Ｏ3、およびＹ2Ｏ3を含み、
さらに  Ａｌ2Ｏ3＋Ｌａ2Ｏ3＋Ｙ2Ｏ3  １〜８％
４）ＺｎＯ、ＭｇＯ、ＣａＯおよびＳｒＯを含み、
さらに  ＺｎＯ＋ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ  １〜１５％
５）Ｌｉ2Ｏ、Ｎａ2Ｏ、Ｋ2Ｏを含み、
さらに  Ｌｉ2Ｏ＋Ｎａ2Ｏ＋Ｋ2Ｏ  １〜１５％
６）ＣｕＯ  ３〜１０％
７）Ｖ2Ｏ5  １〜５％
８）ＮｉＯ  １〜５％
により構成されている。
【００４５】
この組成により前記リン酸塩系ガラス９、１０は前記光透過特性と高い耐候性を持ち合わせることができる。図６に得られる視感度特性のスペクトルを示す。縦軸は透過率、横軸は波長である。前記リン酸塩系ガラス９と１０及び遮光性を有したリン酸塩系ガラスとは、吸収する波長範囲は異なるものの、リン酸塩系ガラスを用いて組成の変更により構成されていることから、膨張係数の差をはじめとした物性は近似したものとなり、合わせガラス体として一体化した蓋体は、クラックや剥離を発生せず、従来のリン酸塩系ガラスに比べて高い耐候性も同時に有することが可能となる。
【００４６】
また、７００ｎｍから１２００ｎｍの波長範囲の透過率が２％以下の赤外光波長領域の光を吸収するリン酸塩系ガラス９と、３００ｎｍから４３０ｎｍの波長範囲の透過率が３％以下の紫外光波長領域の光を吸収するリン酸塩系ガラス１０とが重ねられた合わせガラスは、研磨により高平坦化したガラスウェハ同士を重ね合わせた後、荷重を掛け、真空雰囲気内または窒素雰囲気内とした軟化温度雰囲気炉中へ投入することにより合わせガラス化する。また研磨後のガラスウェハに対して酸による薬品処理を施し、乾燥とアニールを行い活性化させた状態としたガラスウェハ同士を重ね合わせ、荷重を掛けた状態とし、真空または窒素雰囲気内にした高温炉へ投入することにより合わせガラス化することができる。
【００４７】
また、前記リン酸塩系ガラス９と１０とが重ねられた合わせガラスは、研磨により高平坦化した後、酸による薬品処理を施し、乾燥とアニールを行った後、接着剤によりガラスウェハ同士を重ね合わせて硬化させた合わせガラス化としてもよい。また、接着剤にはカップリング剤を希釈したものを用いてもよく、この場合、極めて薄い接着層が形成できると同時に、高い接着力を有した合わせガラス化とすることができる。
【００４８】
前記リン酸塩系ガラス９と１９とが重ねられた合わせガラスは、ダイシングまたはワイヤーソーにより埋め込みサイズへと個片化され、前記遮光性を有するリン酸塩系ガラスからなる枠１に設けた開口箇所へ埋め込まれて熔融一体化し、ガラス蓋体とする。
【実施例４】
【００４９】
図５は、本実施例の光センサ装置１２の断面図である。キャビティを有する素子実装部３と、密着嵌合する蓋体に７００ｎｍから１２００ｎｍの波長範囲の透過率が２％以下の赤外光波長領域の光を吸収するリン酸塩系ガラス９と、３００ｎｍから４３０ｎｍの波長範囲の透過率が３％以下の紫外光波長領域の光を吸収するリン酸塩系ガラス１０とが重ねられたガラスを個片化したものが遮光性を有したリン酸塩系ガラスのからなる枠１に設けられた開口箇所に埋め込まれた構造を有した前記図３の光センサ装置に加えて、素子４が接着剤により固着される素子実装部分が、放熱性を有した材質からなるマウント部１１からなり、マウント部１１は素子４が固着される面の反対側である裏面を外部へ露出した形状としており、素子４で発生した熱はマウント部１１を介して外部へ放熱することが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００５０】
蓋体とキャビティを有した素子実装部とが密着嵌合されたパッケージを用いた光センサ装置において、蓋体に視感度特性と高い耐候性とを併せ持つ合わせガラス化したリン酸塩系ガラスを用いた中空構造とすることにより、熱や水分などの影響を受け難い視感度特性と高い信頼性をもつ。また受光素子が受ける光の視感度特性は素子直上方向だけではなく、斜め方向も含めた広角にまで範囲が広がることができ、角度依存性が大幅に改善することができる。
【００５１】
またリン酸塩系ガラスには視感度特性に紫外領域の波長の光と赤外領域の波長の光を３％から２％以下の透過率特性と同時に高耐候性とを有する組成であることから、樹脂によって視感度特性を持たせたものに比べて紫外波長と赤外波長の吸収率が高く、良好な視感度特性が得られることに加えて周囲環境の影響を受け難く経時変化も少ないため、特性の低下が極めて少ない光センサ装置を提供することができるので、テレビや家電製品、携帯端末をはじめ、より環境の厳しい車載や屋外用途への使用にまで配慮した光センサ装置搭載機器への供給に寄与することができる。
【符号の説明】
【００５２】
１  蓋体の遮光性を有したリン酸塩系ガラスからなる枠
２  蓋体の視感度特性を有したリン酸塩系ガラスからなる窓
３  キャビティを有した素子実装部
４  光センサ素子
５  ワイヤー
６ａ，６ｂ、６ｃ、６ｄ  リードフレーム
７  素子の接着剤
８  蓋体の固着剤
９  赤外光波長領域の光を吸収するリン酸塩系ガラス
１０  紫外光波長領域の光を吸収するリン酸塩系ガラス
１１  放熱性を有する光センサ素子マウント部
１２  光センサ装置
【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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