(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
素子実装部と、
前記素子実装部に載置された光センサ素子と、
前記光センサ素子に接続される第１接点と外部に接続される第２接点とを有するリードと、
前記光センサ素子の受光面を少なくとも覆う樹脂封止部と、を備え、
前記樹脂封止部は、樹脂と、前記樹脂中に分散されてなり硼珪酸系ガラスを含むガラスフィラーと、を有し、
前記樹脂封止部は、３００ｎｍから４００ｎｍの波長範囲について４０％以上の透過率を有し、
前記硼珪酸系ガラスは、全体の重量％の合計が１００％となる範囲において、組成として重量％換算で、
（１）ＳｉＯ２の重量比が６０〜７０％
（２）Ｂ２Ｏ３の重量比が５〜２０％
（３）Ｓｂ２Ｏ３の重量比が１〜５％
（４）Ａｌ２Ｏ３、Ｌａ２Ｏ３、およびＹ２Ｏ３の合計の重量比が３〜１０％
（５）ＺｎＯ、ＭｇＯ、ＣａＯ、およびＳｒＯの合計の重量比が５〜１５％
（６）Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ、およびＫ２Ｏの合計の重量比が１０〜３０％
（７）ＣｕＯの重量比が１〜５％
（８）ＴｉＯ２の重量比が１〜５％
（９）Ｃｏ２Ｏ３の重量比が１〜５％
（１０）ＮｉＯの重量比が１〜５％
の上記の（１）〜（１０）の条件を満たす、光センサ装置。
【請求項２】
素子実装部と、
前記素子実装部に載置された光センサ素子と、
前記光センサ素子に接続される第１接点と外部に接続される第２接点とを有するリードと、
前記光センサ素子の受光面を少なくとも覆う樹脂封止部と、を備え、
前記樹脂封止部は、樹脂と、前記樹脂中に分散されてなり硼珪酸系ガラスを含むガラスフィラーと、を有し、
前記樹脂封止部は、３００ｎｍから４００ｎｍの波長範囲について４０％以上の透過率を有し、
前記硼珪酸系ガラスは、全体の重量％の合計が１００％となる範囲において、組成として重量％換算で、
（１１）ＳｉＯ２の重量比が５０〜７０％
（１２）ＢａＯの重量比が１０〜３０％
（１３）Ｂ２Ｏ３の重量比が１〜５％
（１４）Ｓｂ２Ｏ３の重量比が１〜５％
（１５）Ａｌ２Ｏ３、Ｌａ２Ｏ３、およびＹ２Ｏ３の合計の重量比が５〜１０％
（１６）Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ、およびＫ２Ｏの合計の重量比が１０〜２０％
（１７）ＣｕＯの重量比が１〜５％
（１８）Ｃｏ２Ｏ３の重量比が１〜５％
（１９）ＮｉＯの重量比が１〜１０％
の上記の（１１）〜（１９）の条件を満たす、光センサ装置。
【請求項３】
前記素子実装部の少なくとも一部が樹脂封止部から露出している請求項１又は２に記載の光センサ装置。
【請求項４】
前記光センサ素子の受光面と反対側に実装基体部をさらに有する請求項１〜３のいずれか一項に記載の光センサ装置。
【請求項５】
前記リード及び前記素子実装部は、前記実装基体部に組み込まれており、
前記リードの第１接点、前記リードの第２接点及び前記素子実装部の載置面が、前記実装基体部から露出している請求項４に記載の光センサ装置。
【請求項６】
前記リードの前記第１接点が前記実装基体部の前記光センサ素子側の第１面に露出し、前記リードの前記第２接点が前記実装基体部の前記第１面と反対側の第２面に露出している請求項５に記載の光センサ装置。
【請求項７】
前記素子実装部の載置面と反対側の面が、前記実装基体部から露出している請求項５または６に記載の光センサ装置。
【請求項８】
前記実装基体部が、セラミックあるいはプリント基板を含む請求項４〜７のいずれか一項に記載の光センサ装置。
【請求項９】
前記実装基体部が、前記素子実装部から前記光センサ素子の受光方向に向かって拡径するキャビティを有する請求項４〜８のいずれか一項に記載の光センサ装置。
【請求項１０】
前記樹脂封止部が、３００ｎｍから３５０ｎｍの波長範囲について６０％以上の透過率を有することを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載の光センサ装置。
【請求項１１】
前記ガラスフィラーは、粒径が０．５μｍから２０μｍである請求項１〜１０のいずれか１項に記載の光センサ装置。
【請求項１２】
請求項１〜１１のいずれか一項に記載の光センサ装置の製造方法であって、
３００ｎｍから４００ｎｍの波長範囲について４０％以上の透過率を有する硼珪酸系ガラスを粉砕してガラスフィラーを作製する工程と、
前記ガラスフィラーを混合した樹脂を、成型したタブレットを用いて、トランスファーモールド法により光センサ素子の周囲に封止する工程と、を有する光センサ装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光センサ装置及び光センサ装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
紫外線は人体に影響を及ぼす恐れのあるものとして代表的な要素である。紫外線は、皮膚や目に悪影響を与える波長帯を含むことから、身体の保護、影響の抑制に関する情報も多く出されている。こうした健康被害への事前予防や補助機能を持った製品は今後、さらに注目されると同時に著しい拡大が見込まれる分野である。半導体を利用したセンサも多く用いられ、紫外線に応答して検知に用いることも可能であることから、半導体紫外線センサも製品化されている。例えば、特許文献１には紫外線センサパッケージが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−１７９２５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載の紫外線センサは、紫外線透過特性が安定せず、高い信頼性を得ることができなかった。
【０００５】
本発明は、上述の課題を解決する光センサ装置及び光センサ装置の作製方法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】
本発明の一態様に係る光センサ装置は、素子実装部と、前記素子実装部に載置された光センサ素子と、前記光センサ素子に接続される第１接点と外部に接続される第２接点とを有するリードと、前記光センサ素子の受光面を少なくとも覆う樹脂封止部と、を備え、前記樹脂封止部は、樹脂と、前記樹脂中に分散されてなり硼珪酸系ガラスを含むガラスフィラーと、を有し、前記樹脂封止部は、３００ｎｍから４００ｎｍの波長範囲について４０％以上の透過率を有する。
【０００７】
上記の光センサ装置において、前記素子実装部の少なくとも一部が樹脂封止部から露出していてもよい。
【０００８】
上記の光センサ装置において、前記光センサ素子の受光面と反対側に実装基体部をさらに有してもよい。
【０００９】
上記の光センサ装置において、前記リード及び前記素子実装部は、前記実装基体部に組み込まれており、前記リードの第１接点、前記リードの第２接点及び前記素子実装部の載置面が、前記実装基体部から露出していてもよい。
【００１０】
上記の光センサ装置において、前記リードの前記第１接点が前記実装基体部の前記光センサ素子側の第１面に露出し、前記リードの前記第２接点が前記実装基体部の前記第１面と反対側の第２面に露出していてもよい。
【００１１】
上記の光センサ装置において、前記素子実装部の載置面と反対側の面が、前記実装基体部から露出していてもよい。
【００１２】
上記の光センサ装置において、前記実装基体部が、セラミックあるいはプリント基板を含んでもよい。
【００１３】
上記の光センサ装置において、前記実装基体部が、前記素子実装部から前記光センサ素子の受光方向に向かって拡径するキャビティを有してもよい。
【００１４】
上記の光センサ装置において、前記樹脂封止部が、３００ｎｍから３５０ｎｍの波長範囲について６０％以上の透過率を有してもよい。
【００１５】
上記の光センサ装置において、前記硼珪酸系ガラスは、全体の重量％の合計が１００％となる範囲において、組成として重量％換算で、以下の（１）〜（１０）の条件を満たしてもよい。
（１）ＳｉＯ２の重量比が６０〜７０％
（２）Ｂ２Ｏ３の重量比が５〜２０％
（３）Ｓｂ２Ｏ３の重量比が１〜５％
（４）Ａｌ２Ｏ３、Ｌａ２Ｏ３、およびＹ２Ｏ３の合計の重量比が３〜１０％
（５）ＺｎＯ、ＭｇＯ、ＣａＯ、およびＳｒＯの合計の重量比が５〜１５％
（６）Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ、およびＫ２Ｏの合計の重量比が１０〜３０％
（７）ＣｕＯの重量比が１〜５％
（８）ＴｉＯ２の重量比が１〜５％
（９）Ｃｏ２Ｏ３の重量比が１〜５％
（１０）ＮｉＯの重量比が１〜５％
【００１６】
上記の光センサ装置において、前記硼珪酸系ガラスは、全体の重量％の合計が１００％となる範囲において、組成として重量％換算で、以下の（１１）〜（２０）の条件を満たしてもよい。
（１１）ＳｉＯ２の重量比が５０〜７０％
（１２）ＢａＯの重量比が１０〜３０％
（１３）Ｂ２Ｏ３の重量比が１〜５％
（１４）Ｓｂ２Ｏ３の重量比が１〜５％
（１５）Ａｌ２Ｏ３、Ｌａ２Ｏ３、およびＹ２Ｏ３の合計の重量比が５〜１０％
（１６）Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ、およびＫ２Ｏの合計の重量比が１０〜２０％
（１７）ＣｕＯの重量比が１〜５％
（１８）Ｃｏ２Ｏ３の重量比が１〜５％
（１９）ＮｉＯの重量比が１〜１０％
【００１７】
上記の光センサ装置において、前記ガラスフィラーは、粒径が０．５μｍから２０μｍであってもよい。
【００１８】
本発明の一態様に係る光センサ装置の製造方法は、上記の光センサ装置の製造方法であって、３００ｎｍから４００ｎｍの波長範囲について４０％以上の透過率を有する硼珪酸系ガラスを粉砕してガラスフィラーを作製する工程と、前記ガラスフィラーを混合した樹脂を、成型したタブレットを用いて、トランスファーモールド法により光センサ素子の周囲に封止する工程と、を有する。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、高い信頼性をもち紫外線を透過する特性を有する光センサ装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の一態様に係る光センサ装置の構成を模式的に示す断面図である。
【図２】本発明の一態様に係る光センサ装置の構成を模式的に示す断面図である。
【図３】本発明の一態様に係る光センサ装置の構成を模式的に示す断面図である。
【図４】本発明の一態様に係る光センサ装置の構成を模式的に示す断面図である。
【図５】本発明の一態様に係る光センサ装置の構成を模式的に示す断面図である。
【図６】本発明の一態様に係る光センサ装置の構成を模式的に示す断面図である。
【図７】本発明の一態様に係る光センサ装置の構成を模式的に示す断面図である。
【図８】本発明の一態様に係る光センサ装置の構成を模式的に示す断面図である。
【図９】本発明の実施例Ａによる光センサ装置のスペクトル特性を示す図である。
【図１０】従来公知の光センサ装置の構成を模式的に示す断面図である。
【図１１】本発明の実施例Ｂによる光センサ装置のスペクトル特性を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の実施形態である光センサ装置の製造方法について適宜図面を参照しながら詳細に説明する。
なお、以下の説明で用いる図面は、特徴をわかりやすくするために、便宜上特徴となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などが実際と同じであるとは限らない。
【００２２】
（第１実施形態）
図１は、本実施形態の光センサ装置１１の模式的な縦断面図である。
光センサ装置１１は、素子実装部７と、光センサ素子４と、リード６ａ、６ｂと、樹脂封止部１と、を有する。
【００２３】
素子実装部７は、光センサ素子４を載置する。図１では、光センサ素子４はダイアタッチ剤３により素子実装部７へ固着されている。素子実装部７は通常リード６ａ、６ｂと同じ材質から形成されており、ダイパッドとも呼ばれる。
【００２４】
光センサ素子４は、光を受光し、受光した光を電気信号に置き換える。光センサ素子４の上面には、図示略の電極が設けられている。
【００２５】
リード６ａ、６ｂは、光センサ素子４と外部装置（図示略）を接続する。リード６ａ及び６ｂを介して、電気信号が外部に出力される。
図１では、ワイヤー５により光センサ素子４に設けられた電極とリード６ａ、６ｂとは電気的に接続されている。リード６ａ、６ｂの光センサ素子４側の接点を第１接点６ａ１、６ｂ１、外部端子側の接点を第２接点６ａ２、６ｂ２という。第２接点６ａ２、６ｂ２は、後述する樹脂封止部１より外部へ露出しており、外部端子として機能する。
【００２６】
樹脂封止部１は、光センサ素子４の受光面を少なくとも覆う外装パッケージである。
図１では、樹脂封止部１は、光センサ素子４と、素子実装部７と、光センサ素子４とワイヤー５により接続されたリード６ａ、６ｂの一部と、を覆っている。
【００２７】
樹脂封止部１は、樹脂と、ガラスフィラーとを有する。ガラスフィラーは、組成の調整をすることにより紫外線透過特性を有している硼珪酸系ガラスを粉砕してなる。ガラスフィラーは、樹脂中に分散混合されている。
【００２８】
ガラスフィラーの粒径は、０．５μｍから２０μｍであることが好ましい。ガラスフィラーの粒径がこの範囲であれば、樹脂中への分散性を高めることができる。
【００２９】
ガラスフィラーの粒径はレーザー回折・散乱法を用いて測定する。レーザー回折・散乱法は、移動する測定対象へレーザー光を照射してガラスフィラーが通過する際の回折散乱像の光強度と光分布から粒径を計測する方法である。ガラスフィラーを自然落下させ、落下するガラスフィラーにレーザー光を照射することで、粒径を測定する。
【００３０】
封止樹脂には、例えば、エポキシ樹脂、シリコン樹脂、アクリル樹脂、ウレタン樹脂、メラミン樹脂、ユリア樹脂、フェノール樹脂、フッ素樹脂、及び、これらの混合物、または、ポリアミド、ポリカーボネート、ポリスチレンなど透光性を有する樹脂を用いることができる。
【００３１】
樹脂封止部１は、３００ｎｍから４００ｎｍの紫外線波長領域の光を比較的高い透過率で透過する。比較的高い透過率とは、少なくとも４０％以上の透過率を有する。
【００３２】
上記範囲の透過率を示す硼珪酸系ガラスの組成の一例として、全体の重量％の合計が１００％となる範囲において、組成として重量％換算で、以下の（１）〜（１０）の条件を満たすものが挙げられる。
（１）ＳｉＯ２の重量比が６０〜７０％
（２）Ｂ２Ｏ３の重量比が５〜２０％
（３）Ｓｂ２Ｏ３の重量比が１〜５％
（４）Ａｌ２Ｏ３、Ｌａ２Ｏ３、およびＹ２Ｏ３の合計の重量比が３〜１０％
（５）ＺｎＯ、ＭｇＯ、ＣａＯ、およびＳｒＯの合計の重量比が５〜１５％
（６）Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ、およびＫ２Ｏの合計の重量比が１０〜３０％
（７）ＣｕＯの重量比が１〜５％
（８）ＴｉＯ２の重量比が１〜５％
（９）Ｃｏ２Ｏ３の重量比が１〜５％
（１０）ＮｉＯの重量比が１〜５％
【００３３】
また、上記範囲の透過率を示す硼珪酸系ガラスの組成の別の例として、全体の重量％の合計が１００％となる範囲において、組成として重量％換算で、以下の（１１）〜（１９）の条件を満たすものが挙げられる。
（１１）ＳｉＯ２の重量比が５０〜７０％
（１２）ＢａＯの重量比が１０〜３０％
（１３）Ｂ２Ｏ３の重量比が１〜５％
（１４）Ｓｂ２Ｏ３の重量比が１〜５％
（１５）Ａｌ２Ｏ３、Ｌａ２Ｏ３、およびＹ２Ｏ３の合計の重量比が５〜１０％
（１６）Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ、およびＫ２Ｏの合計の重量比が１０〜２０％
（１７）ＣｕＯの重量比が１〜５％
（１８）Ｃｏ２Ｏ３の重量比が１〜５％
（１９）ＮｉＯの重量比が１〜１０％
【００３４】
上記の条件を満たす硼珪酸系ガラス（実施例Ａ、実施例Ｂ）及び上記条件を満たさない硼珪酸系ガラス（比較例１、比較例２）の紫外線透過特性及び信頼性を測定した結果を表１に示す。
【００３５】
【表１】
0006721361.tif 000002
【００３６】
実施例Ａおよび実施例Ｂの組成では、紫外線透過特性と信頼性（耐候性）の両方を満足する特性が得られている。比較例１の組成では、紫外線透過特性は満足するものの信頼性はやや劣る。そして、比較例２の組成では、紫外線透過特性と信頼性の両方が実施例Ａに比べ劣る。
【００３７】
また実施例Ａ及び実施例Ｂの組成の樹脂封止部１を用いた光センサ装置１１の光透過スペクトル特性を測定した結果を示す。図９は実施例Ａによる光センサ装置のスペクトル特性を示す図であり、図１１は実施例Ｂによる光センサ装置のスペクトル特性を示す図である。横軸は波長であり、縦軸は透過率である。
【００３８】
図９に示すように、実施例Ａの組成の樹脂封止部は、３００ｎｍから４００ｎｍの紫外線波長範囲において４０％以上の透過率を有する。すなわち、高い耐候性を有する。このことは、表１の検討でも確認されている。
【００３９】
また図１１に示すように、実施例Ｂの組成の樹脂封止部は、３００ｎｍから３５０ｎｍの紫外線波長範囲において６０％以上の透過率を有する。すなわち、高い耐候性を有する。このことは、表１の検討でも確認されている。
【００４０】
実施例Ａ及び実施例Ｂにおける各成分の機能について説明する。
ＳｉＯ２、ＢａＯ、Ｂ２Ｏ３、Ｓｂ２Ｏ３（実施例Ａにおける条件（１）〜（３）及び実施例Ｂにおける条件（１１）〜（１４））は、ガラスの骨格を主として形成している。透過スペクトル特性全体の形状に影響を及ぼし、信頼性と耐候性の決定要因の一つである。
【００４１】
ＳｉＯ２は、ガラスの主骨格を形成する。信頼性向上に最も寄与する。ＢａＯ、Ｂ２Ｏ３、Ｓｂ２Ｏ３は、ガラスの補助骨格を担う。
ＢａＯは、紫外線部分の透過スペクトル特性のシャープな立ち上がり特性に影響を及ぼす。ＢａＯが添加されている実施例Ｂは、紫外線部分の透過スペクトルがシャープに立ち上がっている。
Ｂ２Ｏ３は、耐候性を中心とした信頼性に影響を及ぼす。添加量が増えすぎると信頼性低下に繋がる。実施例Ｂは、実施例ＡよりＢ２Ｏ３の添加量が少なく、高い信頼性が得られている。
Ｓｂ２Ｏ３は、耐候性を中心とした信頼性に影響する。
【００４２】
またＡｌ２Ｏ３、Ｌａ２Ｏ３、およびＹ２Ｏ３の合計（実施例Ａの条件（４）、実施例Ｂの条件（１５））、ＺｎＯ、ＭｇＯ、ＣａＯ、およびＳｒＯの合計（実施例Ａの条件（５）、）及びＬｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ、およびＫ２Ｏの合計（実施例Ａの条件（６）、実施例Ｂの条件（１６））は、樹脂とガラスフィラーの混合時の透過率の調整を担う。これらは特性の微妙な調整を担う成分であり樹脂の特性と細かく合わせることにより、樹脂と混合した後の透過率の減少を防ぐ。
【００４３】
最後に、ＣｕＯ、ＴｉＯ２、Ｃｏ２Ｏ３及びＮｉＯ（実施例Ａの条件（７）〜（１０）、実施例Ｂの条件（１７）〜（１９））は、可視光の透過、吸収のコントロールを担う。
例えば、実施例ＢではＴｉ、Ｃｅが混入していない。そのため、可視光の吸収が高まり紫外線透過スペクトル形状は可視光に透過特性の無いスペクトル幅の狭いキレのある性質が得られている。
【００４４】
（製造方法）
以下、本実施形態にかかる光センサ装置の製造方法について説明する。本実施形態にかかる光センサ装置の製造方法は、ガラスフィラーを作製する工程と、ガラスフィラーを混合した樹脂を、光センサ素子の周囲に封止する工程と、を有する。
【００４５】
ガラスフィラーは、粗粉砕後のガラスをジェットミル装置等で微細化して得られる。粗粉砕後のガラスは、大小様々な粒子径が含まれる。ジェットミル装置等で、ガラス同士がぶつかることで、微細化したガラスフィラーとなる。ガラスフィラーの粒径は、レーザー回折・散乱法で計測し、所望の径に近づくまで行う。そして、レーザー回折・散乱法で所望の粒子径に近づけた後に、所定のサイズのメッシュを通過させて、所望の粒径のガラスフィラーが得られる。
【００４６】
粗粉砕する前のガラスは、還元雰囲気で作製することが好ましい。還元雰囲気でガラスを作製することで、ガラスの透過率を高めることができる。
【００４７】
粉砕した後のガラスフィラーを樹脂に混合して練り、脱泡と相溶化を行いペースト状態またはスラリー状態にし、ガラスフィラーが混合した液状樹脂形態をえる。光センサ素子が実装されたリードフレームまたは基板を樹脂封止型へセットした後、液状樹脂形態としたガラスフィラー入り樹脂を充填した後に硬化させてパッケージ形態を得る。
【００４８】
この際に、製造方法の一例として、紫外線透過特性を有したガラスを微粉砕してガラスフィラーとしたものを樹脂中へ分散混合してから成型したタブレットとし、トランスファーモールド法を用いて光センサ素子の周囲を封止することで樹脂封止部１をパッケージとすることができる。
【００４９】
以下、従来の例と比較しながら、本発明の効果について説明する。
図１０は、特許文献１に記載された紫外線センサパッケージの断面図の一例である。金属ステム１０４はガラス等で絶縁されたリード１１３を端子として固定している。リード１１３はステム表面に一端が露出している。金属ステム１０４上には半導体からなる受光素子１０６がマウントされている。受光素子１０６上面に設けられた電極と露出するリード１１３の一端とは、金属製のワイヤー１１４で電気的に接続されている。
【００５０】
金属ステム１０４には、同じ材質の金属からなるキャップ１０２が固着されている。キャップ１０２は中央が開孔している。開孔には、コバールガラスからなる円板１０３が固定されている。コバールガラスからなる円板１０３は紫外線を透過する性質を有している。外部からの光は円板１０３を通して受光素子１０６へ入射する。受光素子１０６で発生した起電力は、ワイヤー１１４を介してリード１１３を通じて外部接続端子等へ伝えられる。
【００５１】
受光素子１０６は、紫外線の波長帯に感度を持つ特性を有する。コバールガラスからなる円板１０３を通して受光素子１０６へ入射する光に含まれる紫外線を検出することが可能となる。
【００５２】
特許文献１に記載された光センサ装置は、金属ステム１０４とキャップ１０２により構成されている。また金属ステム１０４とキャップ１０２とはシームレスに固着する必要がある。外部リード端子を設ける為に、金属ステム１０４に開孔箇所を設け金属製のリード１１３を埋め込んだ後、ガラス等で溶融固着させる必要がある。またキャップ１０２は中央を凹ませ、且つ開孔させる必要がある。また、コバールガラスを開孔に組み込む必要がある。
【００５３】
コバールガラスは小さく円板状であるので、加工と組み込みにも手間を必要とする。そして、これらの加工と組み立ては個々に行わなければならず、この様なパッケージ構造は、高価なものとなると同時に組立にも手間を要する。
【００５４】
そのため、特許文献１に記載された光センサ装置は、小型化、薄型化することが難しく、大幅にデザインを変更することが困難である。携帯性の求められる近年の半導体パッケージの場合、小型化や薄型化を求められることが多い。しかしながら、金属ステム１０４やキャップ１０２を充分に小型、薄型化することは難しい。また金属ステム１０４を開孔してリード端子を組み込むことや、コバールガラス円板を小さく加工するとともに組み込むことは、さらに難しい。価格もより高価なものとなる。
【００５５】
特許文献１に記載された光センサ装置は、金属製のキャップ１０２中央にコバールガラスからなる透過性の窓を有する。コバールガラスは受光素子１０６の直上方向に固定されていることから、受光素子１０６は直上方向から入射する光を検出することは可能なものの、斜め方向から入射する光を検出できない。そのため、検出範囲の狭い指向角特性となる。
【００５６】
一方、小型化、薄膜化という点のみに注目すると、半導体パッケージ構造が知られている。半導体パッケージ構造は、樹脂モールドにより半導体素子を封止した構造である。例えば、金属製リードからなるリード端子と素子実装部を持ち、樹脂モールドにより封止したパッケージや、耐熱性を有したプリント基板やセラミック基板にメタライズにより配線を設けて外部接続端子や素子実装部としたパッケージが知られている。こうした樹脂封止パッケージは、小型化や薄型化を行うことができる。また大量生産が確立した材料構成と設備と組み立て方法とを持つことで、高価になることを抑えることができている。
【００５７】
しかしながら、樹脂封止構造によるパッケージにより、外部からの光を受光するためには、透光性の高い透明エポキシ樹脂を使うことが必要である。しかしながら、透光性の高い透明エポキシ樹脂は熱や水分や紫外線に弱い。また、熱によって樹脂の分解劣化が発生すると樹脂の変色を生じる。変色は光の吸収も招く為、透光性は低下する。外部から入射する光は樹脂中で減衰してしまい、受光素子へ受光される光強度が低下するので受光感度の低下に繋がる。熱に曝され続けることで樹脂は脆化し、クラックや剥離などの症状を発生するのでパッケージの故障、破壊へと繋がる。
【００５８】
これに対し、本実施形態に係る光センサ装置１１は、硼珪酸系ガラスをフィラー化したガラスフィラーを樹脂中へ分散混合した樹脂を用いる封止構造により、樹脂封止構造でありながら通常は透過し得ない３００ｎｍから４００ｎｍの波長領域の紫外線を、４０％以上の透過率で透過することができる（実施例Ａ）。また材料組成によっては、３００ｎｍから３５０ｍの紫外線波長領域の透過率を６０％以上とすることが可能である。
【００５９】
またガラスフィラーを樹脂に分散することで、樹脂の膨張係数を３０％以上減少することができる。さらに、硼珪酸系ガラスは、耐熱性だけでなく、高温高湿環境に対する耐候性にも高い信頼性を有する。そのため、高い信頼性を有した樹脂封止構造のパッケージを得ることができる。
【００６０】
また樹脂封止構造とすることで、光センサ装置の小型化、薄膜化を行うことができる。樹脂封止構造は、製造が容易であり低コスト化が実現できる。
【００６１】
また本実施形態にかかる光センサ装置は、光センサ素子の直上方向だけではなく斜め方向から入射する光に対しても紫外線透過特性が得られた光を受光することができる。受光面が広いため、広い指向角をもった光センサ装置を実現できる。
【００６２】
素子実装部７の上方にキャビティを有していないリードフレームおよび基板に実装された光センサ素子の周囲を樹脂封止した構造とすることが可能である。リードフレームには金属、樹脂にメタライズをしたものが使用可能である。基板には樹脂、セラミック、金属、ガラス、シリコンにより形成されたものが使用可能である。さらに、キャビティを有したリードフレームおよび基板に実装された光センサ素子の周囲を樹脂により充填した構造とすることも可能である。
【００６３】
（第２実施形態）
図２は、第２実施形態にかかる光センサ装置１２の断面図である。素子実装部７の形状が第１実施形態にかかる光センサ装置１１の素子実装部７と異なる。
樹脂封止部１は紫外線透過特性を有したガラスを微粉砕してガラスフィラー化したものを樹脂中へ分散混合したものをトランスファーモールド法により封止した。
【００６４】
第２実施形態にかかる素子実装部７は、少なくとも一部が樹脂封止部１から露出している。素子実装部７の形状は、図２の構成に限られない。光センサ素子４の受光を阻害しない範囲であれば、素子実装部７の形状は、自由に設定できる。
【００６５】
素子実装部７が樹脂封止部１から露出することで、光センサ素子４で発生した熱を樹脂封止部１の外部へ放出が容易になる。すなわち、より低熱抵抗な光センサ装置１２が得られる。
【００６６】
（第３実施形態）
図３は、第３実施形態にかかる光センサ装置１３の断面図である。樹脂封止部１は紫外線透過特性を有したガラスを微粉砕してガラスフィラー化したものを樹脂中へ分散混合したものをトランスファーモールド法により封止した点は、第１実施形態及び第２実施形態の光センサ装置と同様である。一方で、リード６ａ、６ｂの大部分を樹脂封止部１で覆っている点が第１実施形態の光センサ装置１１と異なる。すなわち、リード６ａ、６ｂは樹脂封止部１から大きく露出せずに樹脂封止部１と同じ程度の寸法内に収まっている。リード６ａ、６ｂの端面の一部と裏面の一部は樹脂封止部１から露出しており外部端子として機能する。
【００６７】
素子実装部７はリード６ａ、６ｂと同等の厚みである。素子実装部７は、光センサ素子４と反対側の面を樹脂封止部１から露出している。これにより、光センサ素子４で発生した熱を樹脂封止部１の外部へ放出することができ、低熱抵抗なパッケージとすることができることに加えて、パッケージは小さく且つ薄くすることができる。また、図３では、素子実装部７はリード６ａ、６ｂと同じ厚みとしているが、さらに薄いものを使用し、樹脂封止部１から露出しない構造としてもよい。
【００６８】
（第４実施形態）
図４は、第４実施形態にかかる光センサ装置１４の断面図である。樹脂封止部１は紫外線透過特性を有したガラスを微粉砕してガラスフィラー化したものを樹脂中へ分散混合したものをトランスファーモールド法により封止した点は、第１実施形態〜第３実施形態の光センサ装置と同様である。一方で、光センサ素子４の受光面と反対側に実装基体部９をさらに有する点が異なる。図４では、素子実装部７とリード６ａ、６ｂとは、実装基体部９に組み込まれて一体化している。そのため、樹脂封止部１で周囲が封止された一体化構造ではなく、樹脂封止部１は光センサ素子４が実装される素子実装部７と外部端子となる側面と底面が露出したリード６ａ、６ｂとを一体化した実装基体部９の上を封止部とする構造である。
【００６９】
実装基体部９には、セラミック、プリント基板、樹脂などが基材として用いられる。プリント基板は、耐熱性の高い基材からなるものを用いることが好ましい。樹脂は、シリカフィラーを充填した半導体集積回路で用いられるエポキシ系樹脂封止材や、耐熱性の高い熱硬化性樹脂または熱可塑性樹脂を用いることが好ましい。
【００７０】
リード６ａ、６ｂや素子実装部７は実装基体部９に固定されていることで、樹脂封止部１に用いられる樹脂で固定されている構造に比べて、より高い耐熱性を有するとともに、高い強度、高い耐候性とを有することができる。リード６ａ、６ｂは実装基体部９内に組み込まれ、収まることができる外形寸法で構成されており、小型化並びに薄型化が可能なパッケージとすることができる。
【００７１】
（第５実施形態）
図５は、第５実施形態にかかる光センサ装置１５の断面図である。樹脂封止部１は紫外線透過特性を有したガラスを微粉砕してガラスフィラー化したものを樹脂中へ分散混合したものをトランスファーモールド法により封止している点は、第１実施形態〜第４実施形態の光センサ装置と同様である。一方で、素子実装部７を断面方向に厚くし、一部を実装基体部９より露出させた構造としている点が異なる。このような構造により光センサ素子４で発生した熱を、素子実装部７を介して外部へ好適に放出できる。すなわち、低熱抵抗な光センサ装置を実現できる。
【００７２】
（第６実施形態）
図６は、第６実施形態の光センサ装置１６の断面図である。樹脂封止部１の形状は、第４実施形態及び第５実施形態と同様である。一方で、リード６ａ、６ｂの形状が異なる。第６実施形態にかかる光センサ装置１６は、ワイヤー５により光センサ素子４に設けられた電極と電気的に接続されるリードが貫通電極１０ａ、１０ｂである。
【００７３】
実装基体部９に貫通電極１０ａ、１０ｂが組み込むことで光センサ装置の更なる小型化、薄型化が可能となる。また素子実装部７は、第５実施形態と同様に断面方向に厚くし、一部を実装基体部９より露出させてもよい。素子実装部７の一部を露出することで、光センサ素子４で発生した熱を外部へ放出することもでき、低熱抵抗な光センサ装置が得られる。一方で、用途に応じて、素子実装部７の一部を露出しない構造としてもよい。
【００７４】
（第７実施形態）
図７は、第７実施形態の光センサ装置１７の断面図である。
第４実施形態〜第６実施形態における光センサ装置では、実装基体部９が光センサ素子４の受光面と反対側に配設されている。これに対し、第７実施形態にかかる光センサ装置１７は、実装基体部９が、素子実装部７から光センサ素子４の受光方向に向かって拡径するキャビティ２を有する。
【００７５】
第７実施形態にかかる光センサ装置１７は、キャビティ２を有する実装基体部９とリード６ａ、６ｂと光センサ素子４とにより構成されている。光センサ素子４はダイアタッチ剤３によりキャビティ２を有する実装基体部９のキャビティ２の底となる有底面を形成している素子実装部７へ固着実装される。
【００７６】
リード６ａ、６ｂの一部はキャビティ２の底の有底面に露出しており、光センサ素子４の上面に設けられた図示しない電極とワイヤー５により接続され、電気的な接続が得られている。リード６ａ、６ｂの一方はキャビティ２を有する実装部を貫通して外部に露出し外部端子として機能している。キャビティ２内には紫外線を透過する特性を有するガラスフィラーを樹脂中へ分散混合した樹脂がポッティングにより充填され、キャビティ２を封止する樹脂封止部１を形成している。樹脂中へ分散混合される紫外線透過特性を有するガラスフィラーには第１実施形態において示された組成を有する硼珪酸系ガラスを用いることができる。
【００７７】
キャビティ２を有する実装基体部９は耐熱性を有する樹脂、セラミックなどから構成された構造となっている。これによりパッケージは耐熱性や耐候性や外部からの衝撃に強いパッケージとすることができる。またリード６ａ、６ｂはキャビティ２を有する実装基体部９と同じ幅寸法程度としており、端面と裏面とが外部へ露出し、その一端は外部端子として機能している。素子実装部７はリード６ａ、６ｂと同じ材質からなり、同じ厚みとしている。素子実装部７の裏面はキャビティ２を有する実装基体部９から露出しており光センサ素子４で発生した熱を外部へ放出することができる。これにより小型化や薄型化が可能であると共に低熱抵抗なパッケージ構造とすることができる。
【００７８】
（第８実施形態）
図８は、第８実施形態にかかる光センサ装置１８の断面図である。
キャビティ２を有する実装基体部９とリード６ａ、６ｂと、キャビティ２内に紫外線透過特性を有するガラスフィラーを樹脂中へ分散混合した樹脂をポッティングにより充填封止した樹脂封止部１からなる点は、第７実施形態と同様である。リード６ａ、６ｂと同じ材質からなる素子実装部７を断面方向に厚くし、キャビティ２を有する実装基体部９の裏面より一部を露出させた構造としている点が第７実施形態と異なる。
【００７９】
これによりリード６ａ、６ｂがキャビティを有する実装基体部９を貫通して、その一端が外部端子として機能するリード構造を有したものであっても、光センサ素子４で発生した熱を外部へ放出することができる低熱抵抗なパッケージ構造とすることができるとともに、耐熱性や耐候性や外部からの衝撃に強いパッケージとすることができる。
【産業上の利用可能性】
【００８０】
本発明の一態様に係る光センサ装置は、携帯玩具や簡易的なヘルスケア商品やウェアラブル端末、携帯端末や家電製品に用いることができる。また、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】
【００８１】
１１、１２、１３、１４、１５、１６、１７、１８、１０１…光センサ装置、１…樹脂封止部、２…キャビティ、３…ダイアタッチ剤、４…光センサ素子、５…ワイヤー、６ａ，６ｂ…リード、６ａ１，６ｂ１…第１接点、６ａ２，６ｂ２…第２接点、７素子実装部、１０ａ，１０ｂ…貫通電極
【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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