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CN101371373B - 光发射接收装置 - Google Patents

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CN101371373B CN2007800030575A CN200780003057A CN101371373B CN 101371373 B CN101371373 B CN 101371373B CN 2007800030575 A CN2007800030575 A CN 2007800030575A CN 200780003057 A CN200780003057 A CN 200780003057A CN 101371373 B CN101371373 B CN 101371373B
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Abstract

光发射接收装置(1)具有本体部(4)，在该本体部(4)的底面侧具有基体(5)。在该基体(5)的前面(5a)形成有凹状的第1空腔(7)和第2空腔(8)，在第1空腔(7)内配置有LD(9)，在第2空腔(8)内，配置有PD(12)。LD(9)的LD端子电极(15)经由导线(28)，与形成在前面(5a)的绝缘膜(40)上的基体配线部(19)电连接。另外，在层叠固定在基体(5)的前面(5a)侧的遮光部件(20)上，形成有收容导线(28)的导线收容部(29)。由此，不需要在第1空腔(7)中设置收容导线(28)的空间，因此，可使第1空腔(7)小型化。因此，使基体(5)小型化并且也使光发射接收装置(1)小型化。

Description

光发射接收装置
技术领域
本发明涉及一种主要用于作为测定血流量等的血流感测装置的光发射接收装置。
背景技术
作为以往的光发射接收装置公知有如下血流计，其具备：在表面上形成有配置了发光元件及受光元件的凹部的半导体基板，和配置于半导体基板的表面且形成有遮光膜的盖(cover)基板(例如，参照专利文献1)。在该血流计中，发光元件的一方端子电极经由引线与形成在凹部内面的电极电连接。
[专利文献1]日本专利特开2004-229920号公报
发明内容
然而，如上所述光发射接收装置存在如以下问题。即，因为发光元件的一方端子电极通过导线与形成在凹部内面的电极电连接，所以必须在凹部设置用于收容导线的空间，使装置变大了该空间的部分。因此，妨碍了半导体基板的小型化，并妨碍光发射接收装置的小型化。
于是，本发明有鉴于上述问题，目的在于提供一种可以实现小型化的光发射接收装置。
为达到上述目的，有关本发明的光发射接收装置，其特征在于，具备：用于向前方发出光的发光元件，用于接收从前方照射的光的受光元件，基体，在其前面形成有，配置发光元件的第1凹部、和配置有受光元件的第2凹部，遮光部件，其配置在基体的前面侧，并形成有使由发光元件发出的光通过的第1光通过孔、和使由受光元件接收的光通过的第2光通过孔，光透过部件，其配置在遮光部件的前面侧，并使由发光元件发出的光，及由受光元件接收的光透过；发光元件的端子电极以及受光元件的端子电极的至少一个，经由导线，与形成在基体的前面的配线电连接；在遮光部件上形成有收容导线的导线收容部。
此外，有关本发明的光发射接收装置，其特征在于，具备：用于向前方发出光的发光元件，用于接收从前方照射的光的受光元件，基体，在其前面形成有，配置发光元件以及受光元件的凹部，遮光部件，其配置在基体的前面侧，并形成由使由发光元件发出的光通过的第1光通过孔、和使由受光元件接收的光通过的第2光通过孔，光透过部件，其配置在遮光部件的前面侧，并使由发光元件发出的光，及由受光元件接收的光透过；发光元件的端子电极以及受光元件的端子电极的至少一个，经由导线，与形成在基体的前面的配线电连接；在遮光部件上，形成收容导线的导线收容部。
在该等光发射接收装置，发光元件的端子电极以及受光元件的端子电极的至少一个经由导线，与形成在基体的前面的配线电连接，并在配置于基体前面侧的遮光部件，形成收容导线的导线收容部。由此，由于不需要设置收容导线的空间，因此可以使凹部小型化。从而，可以使基体小型化，进而，能够使光发射接收装置小型化。
在有关本发明的光发射接收装置中，优选与发光元件的端子电极的至少一个电连接的收容导线的导线收容部，为凹部或者贯通孔。在此情况下，能简便地形成导线收容部。
在有关本发明的光发射接收装置中，优选与发光元件的端子电极的至少一个电连接的收容导线的导线收容部为贯通孔，且贯通孔与第1光通过孔连续形成。在此情况下，可更进一步简便地形成导线收容部。
在有关本发明的光发射接收装置中，优选与受光元件的端子电极的至少一个电连接的收容导线的导线收容部，为凹部。在此情况下，可简便地形成导线收容部，同时，可防止从前方照射的光经由导线收容部而被受光元件受光。
根据本发明，就可以使光发射接收装置小型化。
附图说明
图1是有关第1实施方式的光发射接收装置的概略立体图。
图2是沿着图1所示的II-II线的概略剖面图。
图3是图1所示的光发射接收装置的本体部的概略分解立体图。
图4是沿着图3所示的IV-IV线的概略剖面图。
图5是有关第2实施方式的光发射接收装置的本体部的，对应于图4的概略剖面图。
图6是有关第3实施方式的光发射接收装置的本体部的，对应于图2的概略剖面图。
图7是沿着图6所示的VII-VII线的概略剖面图。
图8是有关第4实施方式的光发射接收装置的本体部的，对应于图2的概略剖面图。
图9是有关第4实施方式的光发射接收装置的本体部的，对应于图4的概略剖面图。
符号说明
1：光发射接收装置
5：基体
5a：前面
7：第1空腔(第1凹部)
8：第2空腔(第2凹部)
9：LD(发光元件)
12：PD(受光元件)
15，16：LD端子电极
17，18：PD端子电极
19：基体配线部(配线)
20：遮光部件
22：开口(第1光通过孔)
23：针孔(第2光通过孔)
27：光透过部件
28，31：导线
29，32：导线收容部
33：空腔(凹部)
具体实施方式
下面，参照附图对本发明优选的实施方式进行详细说明。而且，在各个附图中，对于同一部分或相当的部分添加同一符号，并省略重复说明。
[第1实施方式]
如图1和图2所示，第1实施方式的光发射接收装置1具有外围器2，其例如由塑料材料形成为前方开口的立方体杯状。在外围器2中配置有本体部4，其内置有向前方出射光的LD(发光元件)9，和对从前方照射的光进行受光PD(受光元件)12；在外围器2内的本体部4的周围，填充有例如绝缘涂布的由含有碳素填料的硅树脂(siliconeresin)组成的遮光性数值3。该光发射接收装置1，例如通过对生物体组织照射光并由散乱后的散乱光检测生物体组织中的血流，可用于测定血流量、血流速度、脉搏等。
如图2和图3所示，本体部4，在外围器2内的底面侧具有基体5。该基体5例如，由作为半导体材料的硅形成宽2.8mm，长6.0mm，厚1.0mm的长方形板状，在基体5的前面5a形成有凹状的第1空腔(cavity)(第1凹部)7和第2空腔(第2凹部)8。在第1空腔7内配置有LD9，并与后述的LD阳极10和LD阴极11电连接。另外，在第2空腔8内，配置有PD12，后述的PD阳极13和PD阴极14电连接。
而且，例如通过对成为基体5的硅基板实施湿式蚀刻而形成空腔7、8。具体为，在成为基体5的硅基板的表面，设置用于画出空腔7、8形状的由SiN等形成的掩模，并在该掩模的开口作用蚀刻剂，由此形成空腔7、8。在蚀刻后，除去SiN掩模，然后利用热氧化至少在空腔表面和基板表面形成1.5μm的厚度的例如由SiO2形成的绝缘膜40。
LD9，使用例如由化合物半导体材料构成的厚度0.2mm的VCSEL(面发光激光器)，出射波长850nm的光。在该LD9中，在前端面上设置有LD端子电极15，在后端面上设置有LD端子电极16。另外，PD12，使用例如由半导体材料构成的厚度0.3mm的Si-PD或GaAs-PD。在该PD12中，在前端面上设置有PD端子电极17和PD端子电极18。
而且，根据LD9出射的光的波长选择PD12的材料。例如，在LD9出射的光的波长为780nm的情况下，作为PD12的材料使用Si或GaAs，在LD9出射的光的波长为1.31μm的情况下，作为PD12的材料使用InGaAs。
在基板5的前面5a及空腔7、8的内表面的绝缘膜40上，例如利用Al、Ti-Pt-Au的层叠膜、或Cr-Pt-Au的层叠膜以规定图案形成基体配线部(配线)19。该基体配线部19，在第1空腔7侧具有LD阳极10和LD阴极11，在第2空腔8侧具有PD阳极13和PD阴极14。上述LD阳极10、LD阴极11、PD阳极13及PD阴极14，如图1及图2所示，经由导线24，与在外围器2底部的四角从其前面向后面引出电极而形成的引出电极26电连接。而且，在形成于第1空腔7的底面的绝缘膜40上的基体配线部19上，例如经由焊料和半导体树脂等电连接有LD9的LD端子电极16。
回到图2和图3，在基体5的前面5a的绝缘膜40上层叠有遮光部件20，其是由例如，以SiO2构成的绝缘膜41所覆盖的硅基板形成厚度0.15mm～0.30mm的长方形板状，并利用凸点连接(bump bonding)21固定。作为凸点连接21的材料，例如有Au、Ni、Cu、AuSn、SnAg类的焊料。在此，优选从LD9出射的光，不会从基体5与遮光部件20的间隙到达PD12，而在第1空腔7和第2空腔8之间的部分，布满凸点连接21。另外，也可以在该部分上通过涂布或者充填遮光材料形成遮光部。
在遮光部件20上形成有，设在与第1空腔7对应的位置上的开口(第1光通过孔)22、和设在与第2空腔8对应的位置的针孔(pinhole)(第2光通过孔)23。开口22将从LD9出射的光导引往外部。此外，针孔23将来自外部的散乱光向PD12导引，而且，防止来自外部的干扰光以及不要光入射PD12。而且，开口22以及针孔23，例如通过对构成遮光部件20的硅基板实施干式蚀刻而形成，且针孔23的长宽比(aspect ratio)高。
而且，针孔23形成在与PD12的受光面对应的位置，其直径为例如30μm～90μm。这是因为，针孔23的直径大于90μm时，因PD12所感知的来自外部的干扰光以及不要光所造成的噪声会增加，另一方面，针孔23的直径小于30μm时，造成PD12所受光的光变少，来自PD12的输出降低。
在遮光部件20的后面20b的绝缘膜41上，以规定的图案形成遮光部件配线部25，并利用凸点连接21与基体配线部19电连接。在遮光部件配线部25中，在与第2空腔8对应的部分上，利用凸点连接21对PD12的PD端子电极17、18进行电连接(所谓的，倒装片压焊；flip-chip-bonding)。由此，将PD12与PD阳极13以及PD阴极14分别电连接。
此外，在遮光部件20的前面20a的绝缘膜41上层叠有光透过部件27，其例如由含碱的硼硅酸盐玻璃形成厚0.3mm的长方形板状，以使从LD9出射的光、以及来自外部的散乱光透过，并利用树脂予以固定。该光透过部件27，可提高遮光部件20的机械性强度，同时，密封基体5的第1空腔7以及第2空腔8以进行封装。另外，由于光透过部件27与遮光部件20固定，因此使光透过部件27的热膨胀率与遮光部件20的热膨胀率大致相等。此外，也可利用阳极接合，将遮光部件20与光透过部件27固定。在进行阳极接合的情况下，不需要光透过部件27侧的绝缘膜41。
但是，光发射接收装置1如图4所示，LD9的LD端子电极15，经由导线28，与形成在基体5的前面5a的绝缘膜40上的基体配线部19电连接。此外，在被层叠固定在基体5的前面5a侧的遮光部件20上，形成有收容导线28的导线收容部29。由此，因为不需要在第1空腔7内设置收容导线28的空间，因此可以使第1空腔7小型化。从而，可以使基体5小型化，进而，使光发射接收装置1小型化。
再者，在遮光部件20中，收容导线28的导线收容部29为贯通孔，而该贯通孔与开口22连续形成。通过采用这种构成，可简便地一起形成导线收容部29与开口22。
在使用如上构成的光发射接收装置1，测定有关例如生物体组织的血流量等生物体内的液状物质的信息的情况下，对基体配线部19的LD阳极10以及LD阴极11施加电压，从配置在基体5的第1空腔7内的LD9出射光。该光通过形成在遮光部件20上的开口22，透过光透过部件27向外部出射，然后，在生物体组织内，随血流成分而散乱等。该散乱后的散乱光的一部分，朝向与从LD9出射的光的行进方向相反的方向前进，透过光透过部件27，经由形成在遮光部件20上的针孔23，到达配置在基体5的第2空腔8内的PD12。然后，可由基体配线部19的PD阳极13以及PD阴极14得到与该到达的光相对应的电压信号。在此，由于在散乱光中包含来自静止的生物体组织的散乱光、与受到来自在生物体组织的毛细血管中移动的红血球的多普勒位移(Dopplershift)的散乱光的干涉成分，因此，对由PD12得到的电压信号进行频率解析，由此可以进行血流测量等。
(第2实施方式)
有关第2实施方式的光发射接收装置1，在导线收容部29的形状方面，不同于有关第1实施方式的光发射接收装置1。即，有关第2实施方式的光发射接收装置1中，如图5所示，导线收容部29成为，形成在遮光部件20后面20b上的凹部，且与开口22连续形成。
根据上述构成的第2实施方式的光发射接收装置1，也能发挥与有关第1实施方式的光发射接收装置1同样的作用效果。
(第3实施方式)
有关第3实施方式的光发射接收装置1，在PD12的构成方面，不同于有关第1实施方式的光发射接收装置1。即，有关第3实施方式的光发射接收装置1，如图6以及图7所示，将PD端子电极17设置在PD12的前端面，将PD端子电极18设置在PD12的后端面。接着，使PD端子电极17，经由导线31，与形成在基体5前面5a的绝缘膜40上的基体配线部19电连接，使PD端子电极18，与形成在第2空腔8底面的绝缘膜40上的基体配线部19电连接。在遮光部件20的后面20b上，形成收容导线31的导线收容部32的凹部，且导线收容部32，与针孔23连续形成。另外，考虑到入射PD12的干扰光以及不要光，使针孔23的长度为0.1mm以上。
根据上述构成的第3实施方式的光发射接收装置1，也能发挥与有关第1实施方式的光发射接收装置1同样的作用效果。
(第4实施方式)
有关第4实施方式的光发射接收装置1，在基体5的形状方面，不同于有关第1实施方式的光发射接收装置1。即，有关第4实施方式的光发射接收装置1，如图8以及图9所示，在基体5的前面5a上形成配置LD9以及PD12的空腔(凹部)33。在遮光部件20与PD12之间，以包围PD12的受光面12a的方式，设置有由遮旋光性树脂构成的遮光部34。由此，可防止由LD9的发光等造成的干扰光以及不要光入射PD12。
根据上述构成的第4实施方式的光发射接收装置1，也能发挥与有关第1实施方式的光发射接收装置1同样的作用效果。
以上，针对本发明优选的实施方式加以说明，但是本发明并不限定于上述实施方式。
例如，光发射接收装置也可以构成为：将与LD的LD端子电极电连接的导线收容在，作为形成在遮光部件的后面的凹部的导线收容部中，且将与PD的PD端子电极电连接的导线收容在，作为形成遮光部件的后面的凹部的导线收容部中。此外，光发射接收装置也可以构成为：将阳极侧的LD端子电极以及阴极侧的LD端子电极形成在LD的前端面，且利用倒装片压焊使该LD与形成在遮光部件的后面的绝缘膜上的遮光部件配线部电连接，并且，将与PD的PD端子电极电连接的导线，收容在，作为形成于遮光部件的后面的凹部的导线收容部中。
再者，在导线收容部为贯通孔的情况下，该贯通孔也可以与开口不连续地(即，与开口独立地)形成。此外，在导线收容部为凹部的情况下，该凹部也可以与开口或者针孔不连续地(即，与开口或者针孔独立地)形成。
(产业上的利用可能性)
根据本发明，可以使光发射接收装置小型化。

Claims (5)

1.一种光发射接收装置，其特征在于，
具备：
用于向前方发出光的发光元件，
用于接收从前方照射的光的受光元件，
基体，在其前面形成有，配置所述发光元件的第1凹部、和配置有所述受光元件的第2凹部，
遮光部件，其配置在所述基体的前面侧，并形成有使由所述发光元件发出的光通过的第1光通过孔、和使由所述受光元件接收的光通过的第2光通过孔，
光透过部件，其配置在所述遮光部件的前面侧，并使由所述发光元件发出的光，及由所述受光元件接收的光透过；
所述发光元件的端子电极以及所述受光元件的端子电极的至少一个，经由导线，与形成在所述基体的前面的配线电连接；
在所述遮光部件上形成有收容所述导线的导线收容部。
2.一种光发射接收装置，其特征在于，
具备：
用于向前方发出光的发光元件，
用于接收从前方照射的光的受光元件，
基体，在其前面形成有，配置所述发光元件以及所述受光元件的凹部，
遮光部件，其配置在所述基体的前面侧，并形成由使由所述发光元件发出的光通过的第1光通过孔、和使由所述受光元件接收的光通过的第2光通过孔，
光透过部件，其配置在所述遮光部件的前面侧，并使由所述发光元件发出的光，及由所述受光元件接收的光透过，
遮光部，其由遮光性树脂构成，并以包围所述受光元件的受光面的方式设置在所述遮光部件和所述受光元件之间；
所述发光元件的端子电极以及所述受光元件的端子电极的至少一个，经由导线，与形成在所述基体的前面的配线电连接；
在所述遮光部件上，形成收容所述导线的导线收容部。
3.如权利要求1或2所述的光发射接收装置，其特征在于：
收容与所述发光元件的端子电极的至少一个电连接的所述导线的所述导线收容部，为凹部或者贯通孔。
4.如权利要求1或2所述的光发射接收装置，其特征在于：
收容与所述发光元件的端子电极的至少一个电连接的所述导线的所述导线收容部为贯通孔，且该贯通孔与所述第1光通过孔连续形成。
5.如权利要求1或2所述的光发射接收装置，其特征在于：
收容与所述受光元件的端子电极的至少一个电连接的所述导线的所述导线收容部，为凹部。
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