JPS639827A - 受光素子チツプキヤリア - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産呈上皇且里光互 本発明は光学フィルタを備えた測光装置に関する。

ｍυＬ逝 本願出願人は、先に真空蒸着膜の膜厚を監視し制御する
為の装置を、特開昭５９−２０８０４号公報において提
案した。この装置においては、真空蒸着中の光学薄膜か
らの反射光もしくは透過光を受光し、可視波長域の多数
の波長に対してそれぞれ光量を検出する為の光センサが
用いられていた。そして、この先センサは、第１θ図図
示のように、セラミックパッケージ（２０）に固着され
、多数のシリコンフォトダイオードが一列に配列された
アレイセンサ（２２）と、その前に配置されアレイセン
サ（２２）の配列方向に順次透過波長が変化する干渉フ
ィルタからなる分光フィルタ（２４）と、更にその前に
配置されアレイセンサ（２２）への入射光束を規制する
スリット（２６ａ）を有するスリット板（２６）とを有
している。

が”しようと　る。　占 最近ではパフケージの小型化を図るために第１０図の如
きチップキャリアが一般化している。シリコンチップは
、チップキャリアに搭載され黒色有機樹脂製封止材でポ
ツティング等の手法で封止しチップを保護しているのが
一般的である。

しかし、特に半導体チップが光を計測する光センサであ
ってその先センサが複数個の受光部を有し、さらにその
複数個の受光部が各々異なる波長の光を測るように各受
光部に一対一で対応して光学フィルターが設置される場
合、従来のチップキャリアでは光センサの受光部と光学
フィルターとの相対位置関係を精度良く保持するように
することはむずかしい。

本発明は上述の光センサの改良に関し、組立が簡単でか
つ所望の光を正確に検出できる測光装置を得ることを目
的とする。

上記目的を達成するために、本発明に係る受光素子チッ
プキャリアは、光学フィルタを所定位置に位置規制する
フィルタ保持部と、受光素子チップを所定位置に位置規
制するチップ保持部とが、一体的に形成されていること
を特徴としている。

旦 本発明によれば、受光素子チップおよび光学フィルタを
それぞれ、受光素子チップキャリアの各保持部に取付け
るだけで、受光素子チップと光学フィルタの相対位置を
、規制することができる。

大立五 第１図は本発明実施例の分光測光装置の分解斜視図を示
す。本分光測光装置は４００ｎｍ〜７００ｎｍの可視波
長域を検出波長域とするものである。同図において、（
２）はチップキャリアを構成するパッケージ、（４）は
該パフケージ（２）に位置決め後固定されるアレイセン
サである。アレイセンサ（４）は、図のＸ方向に配列さ
れた多数のシリコンフォトダイオード（以下ＳＰＤと略
す）を有するチップである。（６）はＸ方向に透過波長
が順に変化するように構成された干渉フィルタからなる
分光フィルタ、（８）はその前に配されたスリット（８
ａ）を有するスリット板である０分光フイルタ（６）は
スリット板（８）に固着され、その後にパンケージ（２
）に位置決めして固定される。

第２図は、第１図のパッケージ（２）にアレイセンサ（
４）が固定された状態を示す正面図である。同図におい
て、（４ａ）はＸ方向に一列に配列されたＳＰＤを示し
、各ＳＰＤ　（４ａ）はワイヤ（ｌＯ）にて各出力端子
（１２）にそれぞれ電気的接続されている。そしてこの
パッケージ（２）は第３図の断面図に示すように、４つ
の段部（２ａ）（２ｂ）（２ｃ）（２ｄ）を有し、段部
（２ａ）はラインセンサ（４）のＸおよびＹ方向の位置
規制用に用いられ、段部（２ｂ）は分光フィルタ（６）
が固着されたスリット板（８）のＸおよびＹ方向の位置
規制用に用いられる。さらに、段部（２ｃ）（２ｄ）は
、ラインセンサ（４）および分光フィルタ（６）が固着
されたスリット板（８）の２方向の位置規制用に、それ
ぞれ用いられる。

すなわち、段部（２ａ）　　（２ｃ）はチップ保持部（
２ｅ）を構成し、段部（２ｂ）　　（２ｄ）はフィルタ
保持部（２ｆ）を構成している。従って、組立てられた
状態では第４図のようになる。パッケージ（２）は、第
３図および第４図に示すように、ラインセンサ（４）に
接続される端子を有する基板（３）と、封止枠（５）と
が固着されることにより、形成されている。

第５図は分光フィルタ（６）の拡大断面図を示す、同図
において、（１４）はガラス基板で、その上には銀層（
八ｇ）、二酸化シリコン層（ＳｉＯ□）及び銀層（Ａｇ
）が順に真空蒸着されている。そして中間の二酸化シリ
コン層（Ｓｔ（ｈ）の膜厚がＸ方向に順次ステップ状に
変化させられている。従って、このような構成からなる
分光フィルタ（６）はＸ方向について順次、透過波長が
変化せしめられ、４００ｎｍ〜７００ｎｍの検出波長域
を分光して透過する。

ここで、分光フィルタ（６）には製造誤差があるので、
そのＸ方向位置と透過波長とはフィルタごとに異なり一
義的に定めることはできない。更に、分光フィルタ【６
）のスリット板（８）に対する取付誤差（例えば±０．
０５龍以内）、スリット板（８）のパフケージ（２）に
対する取付は誤差（例えば±０．０５ｍｍ以内）、及び
アレイセンサ（４）のパフケージ（２）に対する取付は
誤差（例えば±０．０５ｍｍ以内）もあるので、アレイ
センサ（４）の各ＳＰＤ　（例えば０．１鉗ピツチで形
成されている。）がどの波長を検出するかを一義的に定
めることはできない。そこで、本実施例においては、第
６図図示のように、分光フィルタ（６）のフィルタ部（
６ａ）のＸ方向長さを７．２鰭、そのうちの４００ｎ■
〜７００ｎｓ＋の検出波長域に対応するＸ方向長さを４
．６鶴、スリット板（８）のスリット（８ａ）のＸ方向
長さを５．６ｍｍ、アレイセンサ（４）のＸ方向長さを
５．４ｍとする。すなわち、アレイセンサ（４）のＸ方
向長さよりも分光フィルタ（６）の検出波長域（４００
ｎｓ＋〜７００ｒｖ）の可視波長域）に対応するＸ方向
長さの方が短く、かつ、スリット（８ａ）のＸ方向長さ
はアレイセンサ（４）のＸ方向長さよりも短く、分光フ
ィルタ（６）の検出波長域に対応するＸ方向長さよりも
長い。

従って、分光フィルタ（６）とスリット板（８）との間
に取付誤差があったとしても、検出波長域は必ずスリッ
ト（８ａ）の間に位置し、スリット板（８）によって該
検出波長域に入射する光が遮られることはない、更に、
アレイセンサ（４）のＸ方向長さは最も長いので、種々
の取付は誤差が生じても分光フィルタ（６）の検出波長
域に対応する位置の光を全て必ず受光することができる
。

そして、スリーｚト（８ａ）のＸ方向長さはアレイセン
サ（４）のそれよりも短いのでアレイセンサ（４）に入
射しうる有害光を有効に遮ることができる。

このような構成によって、パッケージ（２）によって、
ラインセンサ（４）および分光フィルタ（６）が位置規
制されるから、アレイセンサ（４）の多数のＳＰＤには
４００ｎｍ〜７００ｎａ＋の検出波長域の光が必ず入射
している。しかし、どのＳＰＤがどの波長に対応してい
るかは不明である。そこで、本実施例においては、第７
図の原理図に示すように、各ＳＰＤの出力を全て用いて
、予め分光特性のわかっている試料の分光反射率もしく
は分光透過率を測定して、４００ｎ−もしくは７００ｎ
ｍに対応する出力を出すＳＰＤを見つければ、どのＳＰ
Ｄがどの波長に対応しているかを求めることができる。

この作業は、スリット板（８）、分光フィルタ（６）、
アレイセンサ（４）及びパッケージ（２）の相対位置を
簡単に、微小誤差範囲内に規制できる。そして、これは
、それぞれを全く誤差な（組立てる（位置調節しつつ組
立てる）ことに比べて、著しく簡単であり、能率は著し
く向上する。

第８図および第９図は、本発明の第２の実施例を示して
いる。この実施例においては、受光素子チップ（３４）
が３つの受光面（３４ｂ　）　　（３４ｇ　）（３４ｒ
　）を備える一方、各受光面の前にフィルタガラス（３
６）に設けられたフィルタ（３６Ｂ）　　（３６Ｇ）（
３６Ｒ）が配設されている。このフィルタ（３６Ｂ）（
３６Ｇ）（３６Ｒ）は、青色波長域、緑色波長域、赤色
波長域の光をそれぞれ透過するよう構成されている。

受光素子キャリア（３２）は、受光素子チップ（３４）
がワイヤボンディングされる基板（４２）と、基板（４
２）に固着される封止枠（４０）とを備えている。基板
（４２）は、受光素子チップ（３４）が嵌込まれるよう
形成された凹みからなるチップ保持部（４２ａ）を有し
ており、それの段部（４２ｂ　）で第８図中前後左右方
向のチップ（３４）の位置を規制し、段部（４２Ｃ）で
上下方向の位置を規制する。

封止枠（４０）は、フィルタガラス（３６）が嵌込まれ
るよう形成された凹みからなるフィルタ保持部（３６ａ
）を有しており、それの段部（４０ｂ　）で前後左右方
向のフィルタガラスの位置を規制し、段部（４０Ｃ）で
上下方向の位置を規制する。

このため、受光素子チップ（３４）およびフィルタガラ
ス（３６）を、各保持部（４２ａ）（４０ａ）に嵌込む
だけで、受光素子チップとフィルタガラスの相対位置が
規制でき、これによって、各フィルタ（３６Ｂ）（３６
Ｇ）（３６Ｒ）を透過した光が、各受光面（３６ｂ　）
　　（３６ｇ　）　　（３６ｒ　）に正しく入射する。

また、受光素子チップ（３４）とフィルタガラス（３６
）の上下方向の相対位置を規制することにより、フィル
タを受光面に近付け、且つフィルタガラス（３６）が受
光素子チップ（３４）と基板（４２）を接続するワイヤ
に当接しない位置に、フィルタガラスを容易に組込むこ
とができる。この実施例の場合、受光面（３６ｂ　）　
　（３６ｇ　）　　（３６ｒ　）の太きさが例えば、１
．２ｇｍＸ１．５■１１フイルタ（３６Ｂ）（３６Ｇ）
（３６Ｒ）の大きさが例えば１．６鶴×１．９鶴にそれ
ぞれ形成されているため、チップキャリア（３２）によ
って相対位置を規制するだけで、他の調整作業を必要と
しない。

第１図乃至第７図の実施例におけるチップキャリア（３
２）および第８図および第９図におけるチップキャリア
（２）は、以下のように製造される。

すなわち、チップ保持部（２ｅ）（３２ｅ）が形成され
る前の基板（３）　　（４２）と、フィルタ保持部（２
ｆ）（３２ｆ）が形成される前の封止枠（５）（４０）
が、互いに接着された後、工作機械により、チップ保持
部（２ｅ）（３２ｅ）とフィルタ保持部（２ｆ）（３２
ｆ）を形成する機械加工が行なわれる。この際、チップ
キャリア（２）　　（３２）を工作機械に固定したまま
で、チップ保持部およびフィルタ保持部の両方を一度に
形成することにより、両保持部の相対位置の間には工作
機械の加工精度上の誤差が介在するのみで、位置誤差を
極めて小さくできる。この場合、基板（３）　　（４２
）は例えばガラスエポキシ樹脂で、封止枠（５）　　（
４０）は例えばエポキシ樹脂で形成すればよい。

本発明は、単一の受光面を有する受光素子チップと、単
一のフィルタを支持する場合でも有効に作用するが、特
に、複数の受光面を有する受光素子チップと、各受光面
の前方に配置される複数のフィルタを、精度良（位置決
めする場合に、極めて有効に作用する。

１果 本発明の受光素子チップキャリアは、受光素子と光学フ
ィルタの相対位置を、簡単に且つ精度良く規制すること
ができるから、所望の光を正確に検出する測光、測色装
置を容易に提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至、第７図は本発明の実施例を示しており、第
１図は本発明の実施例の分光測光装置の分解斜視図、第
２図はアレイセンサを固定したパフケージの正面図、第
３図は本実施例の分解断面図、第４図は組立後の断面図
、第５図は分光フィルタの拡大断面図、第６図はその分
解断面図、第７図はＳＰＤと波長との関係を求める為の
原理図である。 第８図及び第９図は本発明の別実施例を示しており、第
８図は分解斜視図、第９図は断面図である。第１０図は
従来例を示す断面図である。 （２）　　（３２）　　　　；受光素子チップキャリア
（２ｆ）（３２ｆ）ｉフィルタ保持部 （２ｇ）（３２ｅ）ｉチップ保持部 （４）　　（３４）　　　　、受光素子チップ（６）　
　（３６）　　　　；フィルタ以上 出願人　　ミノルタカメラ株式会社 第２図 第５図 第６図 工 第９図 軍１０図 第（７図 第８図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、光学フィルタを所定位置に位置規制するフィルタ保
   持部と、上記光学フィルタを透過した光を受光する受光
   素子チップを上記光学フィルタに対して所定位置に位置
   規制するチップ保持部とが一体的に形成された受光素子
   チップキャリア。 ２、フィルタ保持部を有する封止枠と、チップ保持部を
   有するとともに受光素子を電気接続すべき配線パターン
   を有する基板とを備えるとともに、上記フィルタ保持部
   およびチップ保持部が、互いに一体結合された上記封止
   枠および基板を、機械加工することにより形成された特
   許請求の範囲第１項記載の受光素子チップキャリア。