(57)【要約】      （修正有）【課題】広視野角を確保することができ、センサの性能を向上させることができるセンサを提供する。【解決手段】基板２と蓋３を有するパッケージ４と、パッケージ内に搭載されたチップ５と、パッケージに備え付けられたレンズ６とを有し、レンズはチップに面する第１の面と第１の面とは反対側の第２の面を有しており、第１の面はチップに向かう第１の凸部７を有し、第２の面はチップに向かう第２の凸部８を有していることを特徴とするセンサで、広視野角を確保することができ、センサの性能を向上させることができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と蓋を有するパッケージと、
前記パッケージ内に搭載されたチップと、
前記パッケージに備え付けられたレンズとを有し、
前記レンズは前記チップに面する第１の面と前記第１の面とは反対側の第２の面を有しており、
前記第１の面は前記チップに向かう第１の凸部を有し、前記第２の面は前記チップに向かう第２の凸部を有していることを特徴とするセンサ。
【請求項２】
前記第２の面に形成された凸部は、前記第２の面が有する溝に相当することを特徴とする請求項１に記載のセンサ。
【請求項３】
前記第２の凸部の曲率半径は前記第１の凸部の曲率半径よりも大きいことを特徴とする請求項１又は２に記載のセンサ。
【請求項４】
前記レンズの中心における厚さは、前記レンズの縁における厚さよりも厚いことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載のセンサ。
【請求項５】
前記レンズは、前記蓋が有する開口部を覆うように、前記蓋に接着され、
平面視において、前記開口部の大きさが前記チップの大きさよりも小さいことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載のセンサ。
【請求項６】
平面視において、前記第２の凸部の大きさが前記チップの大きさよりも小さいことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載のセンサ。
【請求項７】
前記レンズは、前記蓋が有する開口部を覆うように、前記蓋に接着され、
平面視において、前記開口部の大きさが前記第２の凸部の大きさよりも大きいことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載のセンサ。
【請求項８】
前記開口部の縁は傾斜を有していることを特徴とする請求項５又は７に記載のセンサ。
【請求項９】
前記レンズは、接着層を介して前記蓋に接着しており、
前記接着層は、前記蓋に形成された溝と接着していることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載のセンサ。
【請求項１０】
前記蓋に形成された溝は、前記レンズの中心部から見て外側の方が深いことを特徴とする請求項９に記載のセンサ。
【請求項１１】
前記第２の面は、前記蓋の外側に位置していることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１つに記載のセンサ。
【請求項１２】
前記第２の面は平坦部を有しており、前記平坦部上には遮光部材が配置されていることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１つに記載のセンサ。
【請求項１３】
前記レンズの側面には遮光部材が配置されていることを特徴とする請求項１〜１２のいずれか１つに記載のセンサ。
【請求項１４】
前記チップから前記レンズまでの距離は、前記レンズの厚さよりも長いことを特徴とする請求項１〜１３のいずれか１つに記載のセンサ。
【請求項１５】
前記基板と前記蓋とは接着層によって接着されていることを特徴とする請求項１〜１４のいずれか１つに記載のセンサ。
【請求項１６】
前記チップは、赤外線を感知することができることを特徴とする請求項１〜１５のいずれか１つに記載のセンサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パッケージに備え付けられたレンズを有するセンサに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、レンズを有するセンサとして、例えば、特許文献１、２に記載のデバイスがある。特許文献１、２は、蓋にレンズが装着されており、レンズの凸部が蓋の外側に向かっているという点で共通の技術を開示している。また、他にも、特許文献３のようなセンサもある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−１９８１９１号公報
【特許文献２】特開平７−１９０８５６号公報
【特許文献３】特開平８−２３３６５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、特許文献１、２が開示するレンズは、レンズの凸部が蓋の外側に向かっており、焦点距離が短いことを特徴としているため、特許文献１、２が開示するレンズ配置からなるデバイスは、広視野角を必要とするセンサには適していない。
【０００５】
そこで、本発明は、広視野角を確保することができるセンサを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のセンサは、基板と蓋を有するパッケージと、パッケージ内に搭載されたチップと、パッケージに備え付けられたレンズとを有し、レンズはチップに面する第１の面と第１の面とは反対側の第２の面を有しており、第１の面はチップに向かう第１の凸部を有し、第２の面は前記チップに向かう第２の凸部を有していることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によると、広視野角を確保することができるセンサを提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施形態に係るセンサの概略図
【図２】本発明の第１変形例に係るセンサの概略図
【図３】本発明の第２変形例に係るセンサの概略図
【図４】本発明の第３変形例に係るセンサの概略図
【図５】本発明の第４変形例に係るセンサの概略図
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の実施形態に係るセンサについて、図１〜図５を参照して説明する。図１〜図５において、同一部分に対する符号の付与を省略し、その説明を適宜省略することがある。また、図１〜図５及び明細書における説明文は好ましい形態の一例を示すものであり、それぞれの構成・形状・数値などに限定されるわけではない。また、実施形態及び各変形例を矛盾のない範囲で適宜組み合わせることは可能である。
【００１０】
＜実施形態＞
図１（ａ）は、本発明の実施形態に係るセンサの断面図である。また、図１（ｂ）は図１（ａ）の平面図に相当する。なお、図１（ｂ）におけるＡ−Ａ’の断面図が図１（ａ）に相当する。
【００１１】
図１（ａ）〜図１（ｂ）に示すように、センサ１は基板２と蓋３を有するパッケージ４と、パッケージ４内に搭載されたチップ５と、パッケージ４に備え付けられたレンズ６を有している。そして、レンズ６はチップ５に面する第１の面と第１の面とは反対側の第２の面を有しており、第１の面はチップ５に向かう第１の凸部７を有し、第２の面はチップ５に向かう第２の凸部８を有している。該構成により、レンズ６の光軸に平行な光は第２の凸部８で発散するが第１の凸部７の中心部形状の屈折によりチップ５に集光される。また、レンズ６の光軸に平行でない光（例えば、図１（ａ）における角度θをなす光）は第２の凸部８により屈折されることで第１の凸部７の周辺部に発散され、さらに、第１の凸部７の周辺部形状の屈折を利用しチップ５に集光されることとなる。ここで、第２の凸部８が存在しないと、角度θが小さい場合には光を第１の凸部７の周辺部に集光することが困難になる。一方、第２の凸部８が存在すると、角度θが小さい場合にも光を第１の凸部７の周辺部に集光することができ、チップ５に光を集光させることが可能となる。以上のように、本発明によると、広視野角を確保することができるセンサを提供することが可能となる。
【００１２】
ここで、レンズ６の第２の面に形成された第２の凸部８は、レンズ６の第２の面が有する溝１３に相当することが好ましい。溝１３は、例えば、レンズ６の第２の面の一部を小型ドリルなどの切削器具を用いて切削することにより形成することが可能である。また、例えば、エッチングガスをレンズ６の第２の面の一部に吹き付けることにより、該溝を形成することも可能である。
【００１３】
また、第１の凸部７の中心と第２の凸部８の中心はレンズ６の光軸上に位置することが好ましい。第１の凸部７の中心と第２の凸部８の中心がレンズ６の光軸と揃うことにより、集光のばらつきが無くなるからである。ここで、「第１の凸部７の中心と第２の凸部８の中心がレンズ６の光軸と揃う」とは、完全に揃っていなければならないわけではなく、製造上の誤差を許容する程度に「揃う」ことを意味している。また、チップ５の中心はレンズ６の光軸上に位置することが好ましい。上記で説明したように、チップ５の中心がレンズ６の光軸と揃うことにより、集光ばらつきが無くなるからである。ここでも、「揃う」とは、製造上の誤差を許容する程度に「揃う」ことを意味している。
【００１４】
また、第２の凸部８の曲率半径は第１の凸部７の曲率半径よりも大きいことが好ましい。レンズ６が広視野角を十分に確保するためには、第２の凸部８により、光を第１の凸部７の周辺部に確実に集光することが求められるからである。
【００１５】
また、レンズ６の中心における厚さは、レンズ６の縁における厚さよりも厚いことが好ましい。レンズ６のチップ５への集光度を高めるためには、第１の凸部７の曲率半径がある程度小さいことが好ましく、一方で、パッケージ全体の小型化が必要である。そのため、レンズ６の中心における厚さは、レンズ６の縁における厚さよりも厚いことが好ましい。
【００１６】
また、第２の凸部８の表面粗さは、第１の凸部７の表面粗さよりも粗いことが好ましい。  また、第２の凸部８の球面度は第１の凸部７の球面度よりも小さいことが好ましい。第１の凸部７はチップ５に確実に光を集光させるために、表面が滑らかな方が望ましく、第２の凸部８よりも滑らかさがより重視されるからである。
【００１７】
また、レンズ６は蓋３が有する開口部９を覆うように蓋に接着されていることが好ましい。なお、他の形態として、基板に形成された開口部上にチップ５を搭載し、該開口部を覆うようにレンズを配置することも考えられる。また、他の形態として、蓋３における開口部に対応する箇所が開口部の代わりに透明部材からできており、該透明部材を覆うようにレンズが蓋に接着されているような構成も考えられる。
【００１８】
また、平面視において、開口部９の大きさがチップ５の大きさよりも小さいことが好ましい。また、平面視において、第２の凸部８の大きさがチップ５の大きさよりも小さいことが好ましい。
【００１９】
また、平面視において、第１の凸部７の大きさがチップ５の大きさよりも大きいことが好ましい。より具体的には、レンズ６における第１の面は第１の凸部７と第１の凸部７の外側に位置する平坦部から構成されており、平面視において、平坦部から第１の凸部７に至る箇所（第１の凸部７の縁）がチップ５の縁よりも外側に位置していることが好ましい。第１の凸部７の縁近傍を通過する光をチップ５に集光しやすくするためである。
【００２０】
また、チップ５からレンズ６までの距離は、レンズ６の厚さよりも長いことが好ましい。レンズ６の焦点距離の長さを考慮する必要があるからである。
【００２１】
また、基板２と蓋３とは接着層１０によって接着されていることが好ましい。
【００２２】
また、チップ５は赤外線を感知することができることが好ましい。なお、他の種類の光線を感知することができても構わない。
【００２３】
また、図１（ａ）においては、第２の凸部８は、一つの凸部から構成されているが、複数の凸部から構成されていても構わない。例えば、複数の溝を形成することによって、複数の凸部を形成し、第２の凸部８とすることも可能である。同様に、図１（ａ）においては、第１の凸部７は、一つの凸部から構成されているが、複数の凸部から構成されていても構わない。
【００２４】
また、図１においては、チップ５のみをパッケージ内に記載しているが、チップ５からの出力信号を処理する信号処理回路など他のチップが複数搭載されていても構わない。
【００２５】
＜変形例＞
以下、図２〜図５を用いて、図１を用いて説明したセンサの変形例について、説明する。なお、図２〜図５においては、レンズと蓋に関する構造のみ説明することにする。
【００２６】
まず、図２に示すように、レンズ６が、蓋３が有する開口部９を覆うように、蓋３に接着されており、平面視において、開口部９の大きさが第２の凸部８の大きさよりも大きくても構わない。レンズ６が第２の凸部８が有する機能を十分に発揮するためには、開口部９の大きさが第２の凸部８の大きさ以上であることが好ましい。ここで、開口部９の縁の位置と第２の凸部８の縁の位置を揃えることは位置合わせの精度を考えると必ずしも容易ではない。そこで、図２における上記構成により、位置合わせの自由度を向上させることが可能になるという効果がある。
【００２７】
なお、図２に示すように、レンズ６の第２の面は平坦部（第２の凸部８の外周部に位置する）を有しており、平坦部上には遮光部材１４が配置されていることが好ましい。チップ５の集光ばらつきを減らすことが好ましいからである。ここで、遮光部材１４は、チップ５が感知しようとする所望の光線を遮断できればよく、例えば、アルミニウム（Ａｌ）などの材料で構成されることが考えられる。
【００２８】
また、図３に示すように、レンズ６の第２の面が、蓋３の外側に位置していても構わない。より具体的には、図１（ａ）においては、レンズ６の第２の面が蓋３に接着しているが、図３に示すように、レンズ６の第１の面が蓋３に接着していても構わない。該構成により、レンズ６と蓋３の接着が図１（ａ）の構成に比べてより強固にしやすくなる。そのため、該構成は、レンズ６と蓋３の密着性を容易に向上させることができるという効果がある。該構成は、パッケージ４内にゲッター材料を設けて、パッケージ４内の真空度を高めることが必要な場合には、より適切な構成である。ここで、ゲッター材料とは、パッケージ４内に存在するガスを吸着する性質を有する材料である。
【００２９】
なお、図３に示すように、レンズ６の第２の面における平坦部上には遮光部材１４が配置されていることが好ましい。そして、レンズ６の側面には遮光部材１４が配置されていることが好ましい。上述したように、チップ５の集光ばらつきを減らすことが好ましいからである。
【００３０】
なお、図３に示すように、開口部９の大きさは第１の凸部７の大きさよりも大きいことが好ましい。蓋３とレンズ６の密着性を向上させるためには、蓋３における平坦部とレンズ６の第１の面における平坦部を接着させることが好ましいからである。
【００３１】
また、図４に示すように、開口部９の縁は傾斜を有していることが好ましい。角度θで入射する光線を第２の凸部８により第１の凸部に集光しやすくし、さらには、チップ５への集光をしやすくすることができるからである。その意味で、開口部９の縁が有する傾斜角は第２の凸部８の縁における傾斜角以下であることが好ましい。ただし、これに限定されることはない。
【００３２】
また、図５に示すように、蓋３における開口部９の周囲には、溝１１が形成されていることが好ましい。そして、蓋３に形成された溝１１に、レンズ６を蓋３に接着させるための接着層１２が接着していることが好ましい。該構成により、接着層１２が開口部９側にはみ出るのを抑制することができる。また、接着層１２が溝に食い込むことにより、レンズ６と蓋３との密着性を向上することができる。
【００３３】
なお、図５に示すように、蓋３に形成された溝１１の深さは、レンズ６の中心から見て外側の方が深いことが好ましい。該構成により、接着層１２のはみ出し抑制効果又は、レンズ６と蓋３の密着性向上効果をより高めることが可能となる。
【００３４】
なお、蓋３に形成された溝１１に接着層１２を接着させる技術は、図３に示すように、レンズ６の第１の面を蓋３に接着させる場合にも適用可能である。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
本発明のセンサによると、広視野角を確保することができ、センサの性能を向上させることができる。
【符号の説明】
【００３６】
１  センサ
２  基板
３  蓋
４  パッケージ
５  チップ
６  レンズ
７  第１の凸部
８  第２の凸部
９  開口部
１０  接着層
１１  溝
１２  接着層
１３  溝
１４  遮光部材
【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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