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JP2008226894A - 照度検出装置及びセンサモジュール - Google Patents

照度検出装置及びセンサモジュール Download PDF

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JP2008226894A JP2007058683A JP2007058683A JP2008226894A JP 2008226894 A JP2008226894 A JP 2008226894A JP 2007058683 A JP2007058683 A JP 2007058683A JP 2007058683 A JP2007058683 A JP 2007058683A JP 2008226894 A JP2008226894 A JP 2008226894A
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Abstract

【課題】本発明は、複数の受光素子と、受光素子の検出信号を増幅させる増幅回路素子と、受光素子と増幅回路素子とを電気的に接続するか否かの切り替えを行う切り替えスイッチ素子と、増幅回路素子と電気的に接続された受動素子とを備えた照度検出装置及びセンサモジュールに関し、小型化を図ることのできる照度検出装置及びセンサモジュールを提供することを課題とする。
【解決手段】配線基板１１の基板本体３１としてシリコン基板を用いると共に、配線基板１１に、外部から照射された光を受光した際に光の照度に応じた検出信号を出力する複数の受光素子１３と、受光素子１３が出力した検出信号を増幅させる増幅回路素子１４と、受光素子１３と増幅回路素子１４とを電気的に接続するか否かの切り替えを行う切り替えスイッチ素子１５と、増幅回路素子１４と電気的に接続された抵抗体１７及びキャパシタ１８とを設けた。
【選択図】図３

Description

本発明は、照度検出装置に係り、特に外部から照射された光の照度に応じた検出信号を出力する複数の受光素子と、検出信号を増幅させる増幅回路素子と、受光素子と増幅回路素子とを電気的に接続するか否かの切り替えを行う切り替えスイッチ素子と、増幅回路素子と電気的に接続された受動素子とを備えた照度検出装置及びセンサモジュールに関する。
従来、外部から照射された光の照度を検出するときには、図１に示すような照度検出装置２００が用いられている。
図１は、従来の照度検出装置の断面図である。
図１を参照するに、従来の照度検出装置２００は、配線基板２０１と、照度検出部品２０２と、受動素子であるチップ抵抗体２０３及びチップコンデンサ２０４とを有する。
配線基板２０１は、照度検出部品２０２、チップ抵抗体２０３、及びチップコンデンサ２０４を配設するためのものである。配線基板２０１は、基板本体２０７と、貫通ビア２１１〜２１６と、配線２１８，２１９，２２１〜２２４と、外部接続用パッド２２５〜２２９，２３１と、外部接続端子２３３〜２３８とを有する。
基板本体２０７は、板状とされている。貫通ビア２１１〜２１６は、基板本体２０７を貫通するように設けられている。配線２１８，２１９，２２１〜２２４は、基板本体２０７の上面２０７Ａに設けられている。配線２１８は、貫通ビア２１１の上端部と接続されており、配線２１９は、貫通ビア２１２の上端部と接続されている。配線２２１は、貫通ビア２１３の上端部と接続されており、配線２２２は、貫通ビア２１４の上端部と接続されている。配線２２３は、貫通ビア２１５の上端部と接続されており、配線２２４は、貫通ビア２１６の上端部と接続されている。
外部接続用パッド２２５〜２２９，２３１は、基板本体２０７の下面２０７Ｂに設けられている。外部接続用パッド２２５は、貫通ビア２１１の下端部と接続されており、外部接続用パッド２２６は、貫通ビア２１２の下端部と接続されている。外部接続用パッド２２７は、貫通ビア２１３の下端部と接続されており、外部接続用パッド２２８は、貫通ビア２１４の下端部と接続されている。外部接続用パッド２２９は、貫通ビア２１５の下端部と接続されており、外部接続用パッド２３１は、貫通ビア２１６の下端部と接続されている。
外部接続端子２３３は、外部接続用パッド２２５に設けられており、外部接続端子２３４は、外部接続用パッド２２６に設けられている。外部接続端子２３５は、外部接続用パッド２２７に設けられており、外部接続端子２３６は、外部接続用パッド２２８に設けられている。外部接続端子２３７は、外部接続用パッド２２９に設けられており、外部接続端子２３８は、外部接続用パッド２３１に設けられている。
照度検出部品２０２は、セラミック基板２４１と、複数の受光素子２４２と、増幅回路素子２４４と、切り替えスイッチ素子２４５と、透光性部材２４７とを有する。
セラミック基板２４１は、セラミック基板本体２５１と、貫通ビア２５２〜２５５と、受光素子載置用パッド２５８と、配線パターン２６１〜２６３と、内部接続用パッド２６５〜２６８と、内部接続端子２７１〜２７４を有する。
セラミック基板本体２５１は、複数の受光素子２４２、増幅回路素子２４４、及び切り替えスイッチ素子２４５を収容する凹部２７６を有する。貫通ビア２５２〜２５５は、凹部２７６の底部に対応する部分のセラミック基板本体２５１を貫通するように設けられている。
受光素子載置用パッド２５８は、貫通ビア２５２の形成位置に対応する部分の凹部２７６の底面２７６Ａに所定の間隔で複数設けられている。受光素子載置用パッド２５８は、貫通ビア２５２の上端部と接続されている。
配線パターン２６１は、貫通ビア２５３の形成位置に対応する部分の凹部２７６の底面２７６Ａに設けられている。配線パターン２６１は、貫通ビア２５３の上端部と接続されている。配線パターン２６２は、貫通ビア２５４の形成位置に対応する部分の凹部２７６の底面２７６Ａに設けられている。配線パターン２６２は、貫通ビア２５４の上端部と接続されている。配線パターン２６３は、貫通ビア２５５の形成位置に対応する部分の凹部２７６の底面２７６Ａに設けられている。配線パターン２６３は、貫通ビア２５５の上端部と接続されている。
内部接続用パッド２６５は、貫通ビア２５２の形成位置に対応する部分のセラミック基板本体２５１の下面２５１Ａに設けられている。内部接続用パッド２６５は、貫通ビア２５２の下端部と接続されている。内部接続用パッド２６６は、貫通ビア２５３の形成位置に対応する部分のセラミック基板本体２５１の下面２５１Ａに設けられている。内部接続用パッド２６６は、貫通ビア２５３の下端部と接続されている。
内部接続用パッド２６７は、貫通ビア２５４の形成位置に対応する部分のセラミック基板本体２５１の下面２５１Ａに設けられている。内部接続用パッド２６７は、貫通ビア２５４の下端部と接続されている。内部接続用パッド２６８は、貫通ビア２５５の形成位置に対応する部分のセラミック基板本体２５１の下面２５１Ａに設けられている。内部接続用パッド２６８は、貫通ビア２５５の下端部と接続されている。
内部接続端子２７１は、内部接続用パッド２６５に設けられており、配線基板２０１の配線２１８と電気的に接続されている。内部接続端子２７２は、内部接続用パッド２６６に設けられており、配線基板２０１の配線２１９と電気的に接続されている。内部接続端子２７３は、内部接続用パッド２６７に設けられており、配線基板２０１の配線２２１と電気的に接続されている。内部接続端子２７４は、内部接続用パッド２６８に設けられており、配線基板２０１の配線２２２と電気的に接続されている。
なお、内部接続端子２７１〜２７４を除いた部分のセラミック基板２４１は、導体が形成されたグリーンシート及び貫通部（凹部２７６に相当する）が形成されたグリーンシートを積層し、その後、焼結することで形成する。
受光素子２４２は、複数の受光素子載置用パッド２５８上に配置されている。受光素子２４２は、外部からの光を受光する受光部２８１と、正電極２８２と、負電極２８３とを有する。正電極２８２は、金属ワイヤ２８５を介して、配線パターン２６１と電気的に接続されている。負電極２８３は、受光素子載置用パッド２５８と電気的に接続されている。
増幅回路素子２４４は、凹部２７６の底面２７６Ａに設けられている。増幅回路素子２４４は、ワイヤ２８９を介して、配線パターン２６２と電気的に接続されている。また、増幅回路素子２４４は、ワイヤ２９１を介して、配線パターン２６３と電気的に接続されている。増幅回路素子２４４は、受光素子２４２が外部からの光を受光した際に出力する光の照度に応じた検出信号（微弱電流）を増幅させるためのものである。
切り替えスイッチ素子２４５は、凹部２７６の底面２７６Ａに設けられている。切り替えスイッチ素子２４５は、ワイヤ２８６を介して、配線パターン２６１と電気的に接続されている。また、切り替えスイッチ素子２４５は、ワイヤ２８７を介して、配線パターン２６２と電気的に接続されている。切り替えスイッチ素子２４５は、受光素子２４２と増幅回路素子２４４とを電気的に接続するか否かの切り替え（受光素子２４２が検出した検出信号を増幅回路素子２４４に送信するか否かの切り替え）を行うためのものである。
透光性部材２４７は、セラミック基板本体２５１上に固定されている。透光性部材２４７は、外部から照射された光を透過可能な状態で、凹部２７６により形成された空間Ｊを気密するためのものである。
チップ抵抗体２０３は、配線基板２０１上に設けられている。チップ抵抗体２０３は、内部接続端子２９５を介して、配線２２２と電気的に接続されると共に、内部接続端子２９６を介して、配線２２３と電気的に接続されている。また、チップ抵抗体２０３は、増幅回路素子２４４と電気的に接続されている。
チップコンデンサ２０４は、配線基板２０１上に設けられている。チップコンデンサ２０４は、内部接続端子２９７を介して、配線２２３と電気的に接続されると共に、内部接続端子２９８を介して、配線２２４と電気的に接続されている。また、チップコンデンサ２０４は、増幅回路素子２４４と電気的に接続されている。チップ抵抗体２０３及びチップコンデンサ２０４は、複数の受光素子の特性に応じて増幅回路素子２４４の特性（例えば、ゲイン）を最適化するためのものである（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００７−２７２７９号公報
しかしながら、従来の照度検出装置２００では、チップ抵抗体２０３及びチップコンデンサ２０４を、複数の受光素子２４２、増幅回路素子２４４、及び切り替えスイッチ素子２４５が配設された基板（具体的には、セラミック基板２４１）とは別の基板（具体的には、配線基板２０１）に配設していたため、照度検出装置２００が大型化してしまうというという問題があった。
また、従来の照度検出装置２００を他の配線基板に実装したセンサモジュールにおいても同様な問題があった。
そこで本発明は、小型化を図ることのできる照度検出装置及びセンサモジュールを提供することを目的とする。
本発明の一観点によれば、基板本体と、前記基板本体の主面に設けられたパッド及び配線パターンと、前記基板本体を貫通すると共に、前記パッド又は前記配線パターンと電気的に接続された貫通ビアと、を有した配線基板と、前記配線基板に設けられ、外部から照射された光の照度に応じた検出信号を出力する複数の受光素子と、前記配線基板に設けられ、前記検出信号を増幅させる増幅回路素子と、前記配線基板に設けられ、前記受光素子と前記増幅回路素子とを電気的に接続するか否かの切り替えを行う切り替えスイッチ素子と、を備えた照度検出装置であって、前記基板本体としてシリコン基板を用いると共に、前記配線基板に前記増幅回路素子と電気的に接続された受動素子を設けたことを特徴とする照度検出装置が提供される。
本発明によれば、配線基板に増幅回路素子と電気的に接続された受動素子を設けることにより、受動素子を別の配線基板に設けた場合と比較して、照度検出装置を小型化することができる。また、基板本体としてセラミック板よりも反りの少ないシリコン基板を用いることで、配線基板の反りを低減することが可能となるため、受光素子の検出信号の信頼性を向上させることができる。
また、前記受動素子としてキャパシタ及び／又は抵抗体を用いてもよい。これにより、複数の受光素子の特性に応じて増幅回路素子の特性（例えば、ゲイン）を最適化することができる。
また、前記受動素子として薄膜形成技術により形成された薄膜を用いてもよい。これにより、受動素子としてチップ部品を用いた場合と比較して、受動素子のコストを低減することが可能となるため、照度検出装置のコストを低減することができる。
また、前記基板本体の主面に、前記複数の受光素子、前記増幅回路素子、前記切り替えスイッチ素子、及び前記受動素子を収容する凹部を有した透光性部材を設けてもよい。これにより、凹部により形成される空間が気密されるため、受光素子に埃や異物が付着することを防止できる。
また、前記透光性部材としてガラス基板を用いると共に、前記ガラス基板と前記シリコン基板とを陽極接合してもよい。これにより、凹部により形成される空間が汚染されることを防止できる。
また、前記凹部が形成された側とは反対側に位置する前記透光性部材の面に、前記透光性部材の面において前記外部から照射された光が反射されることを防止する反射防止膜を設けてもよい。これにより、実際に照射された光に対応した照度を検出することができる。
また、前記基板本体の主面の反対側に位置する前記配線基板に、前記貫通ビアと電気的に接続された外部接続端子を設けてもよい。これにより、増幅回路素子により増幅された受光素子の検出信号を外部に伝送することができる。
本発明の他の観点によれば、請求項１ないし８のうち、いずれか一項記載の照度検出装置と、前記照度検出装置から出力される光の照度に応じた前記検出信号を、無線により外部に送信する無線用配線基板と、を備えたことを特徴とするセンサモジュールが提供される。
本発明によれば、請求項１ないし８のうち、いずれか一項記載の照度検出装置を備えることにより、センサモジュールの小型化を図ることができる。また、照度検出装置から出力される光の照度に応じた検出信号を無線により外部に送信する無線用配線基板を備えることにより、照度の検出と検出した信号の送信とを１つのモジュールで行うことができる。
本発明によれば、照度検出装置及びセンサモジュールの小型化を図ることができる。
次に、図面に基づいて本発明の実施の形態について説明する。
（実施の形態）
図２は、本発明の実施の形態に係る照度検出装置の平面図であり、図３は、図２に示す照度検出装置のＡ−Ａ線方向の断面図であり、図４は、図２に示す照度検出装置のＢ−Ｂ線方向の断面図である。なお、図２では、透光性部材２１を一点鎖線で示すと共に、反射防止膜２２の図示を省略する。
図２乃至図４を参照するに、本実施の形態の照度検出装置１０は、配線基板１１と、複数の受光素子１３と、増幅回路素子１４と、切り替えスイッチ素子１５と、受動素子である抵抗体１７及びキャパシタ１８と、透光性部材２１と、反射防止膜２２と、遮光部材２３と、外部接続端子２４〜２７とを有する。
配線基板１１は、基板本体３１と、貫通ビア３２〜３５と、受光素子載置用パッド３７と、配線パターン４１〜４３，４５〜４８と、パッド４９と、ソルダーレジスト５２と、外部接続用パッド５４〜５７と、拡散防止膜５９とを有する。
基板本体３１は、貫通孔６１〜６４が形成されたシリコン基板である。このように、基板本体３１としてシリコン基板を用いることにより、セラミック板を用いた場合と比較して、配線基板１１の反りを低減することが可能となるため、配線基板１１に配設される複数の受光素子１３が光を受光した際に出力する検出信号（微弱電流）の信頼性を向上させることができる。基板本体３１の厚さＭ１は、例えば、２００μｍとすることができる。
貫通ビア３２〜３５は、貫通孔６１〜６４に設けられている。貫通ビア３２〜３５の材料としては、例えば、Ｃｕを用いることができる。貫通ビア３２〜３５は、例えば、めっき法により形成することができる。
受光素子載置用パッド３７は、貫通ビア３２の形成位置に対応する部分の基板本体３１の上面３１Ａに所定の間隔で設けられている。受光素子載置用パッド３７は、貫通ビア３２の上端部と接続されている。
配線パターン４１は、受光素子１３と切り替えスイッチ素子１５との間に位置する基板本体３１の上面３１Ａに設けられている。配線パターン４１は、貫通ビア３３の上端部と接続されている。配線パターン４２は、増幅回路素子１４と切り替えスイッチ素子１５との間に位置する基板本体３１の上面３１Ａに設けられている。配線パターン４２は、貫通ビア３４の上端部と接続されている。配線パターン４３は、増幅回路素子１４の近傍に位置する基板本体３１の上面３１Ａに設けられている。配線パターン４３は、貫通ビア３５の上端部と接続されている。
配線パターン４５〜４８は、増幅回路素子１４の近傍に位置する基板本体３１の上面３１Ａに設けられている。配線パターン４５の一方の端部は、配線パターン４２と接続されており、他方の端部は抵抗体１７と接続されている。配線パターン４６の一方の端部は、配線パターン４３と接続されており、他方の端部は抵抗体１７と接続されている。配線パターン４７の一方の端部は、配線パターン４５と接続されており、他方の端部はキャパシタ１８と接続されている。配線パターン４８の一方の端部は、配線パターン４６と接続されており、他方の端部はキャパシタ１８と接続されている。
パッド４９は、増幅回路素子１４の近傍に位置する基板本体３１の上面３１Ａに設けられている。パッド４９は、図示していないグラウンド層と電気的に接続されている。これにより、パッド４９は、グラウンド電位とされている。
ソルダーレジスト５２は、基板本体３１の下面３１Ｂに設けられている。ソルダーレジスト５２は、拡散防止膜５９の形成位置に対応する部分の外部接続用パッド５４〜５７を露出する開口部５２Ａを有する、
外部接続用パッド５４〜５７は、基板本体３１の下面３１Ｂに設けられている。外部接続用パッド５４は、貫通ビア３２の下端部と接続されている。外部接続用パッド５４は、貫通ビア３２を介して、受光素子載置用パッド３７と電気的に接続されている。外部接続用パッド５５は、貫通ビア３３の下端部と接続されている。外部接続用パッド５５は、貫通ビア３３を介して、配線パターン４１と電気的に接続されている。外部接続用パッド５６は、貫通ビア３４の下端部と接続されている。外部接続用パッド５６は、貫通ビア３４を介して、配線パターン４２と電気的に接続されている。外部接続用パッド５７は、貫通ビア３５の下端部と接続されている。外部接続用パッド５７は、貫通ビア３５を介して、配線パターン４３と電気的に接続されている。
拡散防止膜５９は、開口部５２Ａの形成位置に対応する部分の外部接続用パッド５４〜５７に設けられている。拡散防止膜５９は、外部接続用パッド５４〜５７に含まれるＣｕが外部接続端子２４〜２７に拡散することを防止するための膜である。拡散防止膜５９は、外部接続用パッド５４〜５７に設けられたＮｉ層６６と、Ｎｉ層６６に設けられたＡｕ層６７とから構成されている。Ｎｉ層６６の厚さは、例えば、３μｍとすることができる。また、Ａｕ層６７の厚さは、例えば、１．５μｍとすることができる。
受光素子１３は、外部から照射された光を受光する受光部６９と、正電極７１と、負電極７２とを有する。受光素子１３は、負電極７２と受光素子載置用パッド３７とが電気的に接続されるように、複数の受光素子載置用パッド３７上に設けられている。受光部６９及び正電極７１は、透光性部材２１と対向している。正電極７１は、金属ワイヤ７４と接続されると共に、金属ワイヤ７４を介して、配線パターン４１と電気的に接続されている。受光素子１３は、外部から照射された光を受光した際、照射された光の照度に対応した検出信号（微弱電流）を出力するための素子である。受光素子１３としては、例えば、フォトダイオードを用いることができる。
増幅回路素子１４は、電極パッド７５〜７７を有する。増幅回路素子１４は、電極パッド７５〜７７が透光性部材２１と対向するように、基板本体３１の上面３１Ａに固定されている。電極パッド７５は、金属ワイヤ７８と接続されると共に、金属ワイヤ７８を介して、パッド４９と電気的に接続されている。電極パッド７６は、金属ワイヤ７９と接続されると共に、金属ワイヤ７９を介して、配線パターン４２と電気的に接続されている。電極パッド７７は、金属ワイヤ８１と接続されると共に、金属ワイヤ８１を介して、配線パターン４３と電気的に接続されている。増幅回路素子１４は、切り替えスイッチ素子１５を介して送信される受光素子１３の検出信号（微弱電流）を受信すると共に、検出信号を増幅させるためのものである。
切り替えスイッチ素子１５は、複数の電極パッド８３と、電極パッド８４とを有する。切り替えスイッチ素子１５は、電極パッド８３，８４が透光性部材２１と対向するように、複数の受光素子１３と増幅回路素子１４との間に位置する基板本体３１の上面３１Ａに固定されている。各電極パッド８３は、金属ワイヤ８５と接続されると共に、金属ワイヤ８５を介して、配線パターン４１と電気的に接続されている。電極パッド８４は、金属ワイヤ８６と接続されると共に、金属ワイヤ８６を介して、配線パターン４２と電気的に接続されている。切り替えスイッチ素子１５は、複数の受光素子１３の内、どの受光素子１３と増幅回路素子１４とを電気的に接続するか否かの切り替え（受光素子１３が検出した検出信号を増幅回路素子１４に送信するか否かの切り替え）を行うためのものである。
抵抗体１７は、配線パターン４５の他方の端部から配線パターン４６の他方の端部に亘るように配線基板１１上に設けられている。抵抗体１７は、配線パターン４５，４６を介して、増幅回路素子１４と電気的に接続されている。抵抗体１７は、複数の受光素子１３の特性のバラツキに応じて、増幅回路素子１４の特性（例えば、ゲイン）を最適化するためのものである。
このように、複数の受光素子１３、増幅回路素子１４、及び切り替えスイッチ素子１５が配設された配線基板１１に抵抗体１７を設けることにより、受光素子２４２、増幅回路素子２４４、及び切り替えスイッチ素子２４５が配設された基板（具体的には、セラミック基板２４１）とは別の基板（具体的には、配線基板２０１）にチップ抵抗体２０３を設けた従来の照度検出装置２００（図１参照）と比較して、照度検出装置１０の小型化を図ることができる。
抵抗体１７としては、例えば、薄膜形成技術（例えば、スパッタ法や蒸着法）により形成された薄膜を用いるとよい（基板本体３１がシリコン基板であるため薄膜形成技術を適用することができる）。抵抗体１７としては、例えば、Ｔａ２Ｎ膜を用いることができる。抵抗体１７としてＴａ２Ｎ膜を用いた場合、抵抗体１７の厚さＭ２は、例えば、０．１μｍ〜１μｍとすることができる。
このように、抵抗体１７として薄膜形成技術（例えば、スパッタ法や蒸着法）により形成された薄膜を用いることにより、抵抗体１７のコストを低減することが可能となるため、照度検出装置１０のコストを低減できる。
キャパシタ１８は、配線パターン４７の他方の端部から配線パターン４８の他方の端部に亘るように配線基板１１上に設けられている。キャパシタ１８は、配線パターン４７，４８を介して、増幅回路素子１４と電気的に接続されている。キャパシタ１８は、複数の受光素子１３の特性のバラツキに応じて、増幅回路素子１４の特性（例えば、ゲイン）を最適化するためのものである。
このように、複数の受光素子１３、増幅回路素子１４、及び切り替えスイッチ素子１５が配設された配線基板１１にキャパシタ１８を設けることにより、受光素子２４２、増幅回路素子２４４、及び切り替えスイッチ素子２４５が配設された基板（具体的には、セラミック基板２４１）とは別の基板（具体的には、配線基板２０１）にチップコンデンサ２０４を設けた従来の照度検出装置２００（図１参照）と比較して、照度検出装置１０の小型化を図ることができる。
キャパシタ１８としては、例えば、薄膜形成技術（例えば、スパッタ法や蒸着法）により形成された薄膜を用いるとよい（基板本体３１がシリコン基板であるため薄膜形成技術を適用することができる）。キャパシタ１８としては、例えば、Ｔａ２Ｏ５膜を誘電体として用いることができる。キャパシタ１８としてＴａ２Ｏ５膜を用いた場合、キャパシタ１８の厚さＭ３は、例えば、０．２μｍ〜１μｍとすることができる。
このように、キャパシタ１８として薄膜形成技術（例えば、スパッタ法や蒸着法）により形成された薄膜を用いることにより、キャパシタ１８のコストを低減することが可能となるため、照度検出装置１０のコストを低減できる。
透光性部材２１は、複数の受光素子１３、増幅回路素子１４、切り替えスイッチ素子１５、抵抗体１７、及びキャパシタ１８を収容する凹部８８を有する。透光性部材２１は、凹部８８が配線基板１１と対向するように、基板本体３１の上面３１Ａに接合されている。透光性部材２１は、外部から照射された光を透過可能な状態で、凹部８８により形成された空間Ｃを気密するためのものである。
このような透光性部材２１を設けることにより、凹部８８により形成された空間Ｃが気密されるため、複数の受光素子１３の受光部６９に埃や異物が付着することを防止できる。
透光性部材２１としては、例えば、ガラス基板を用いることができる。透光性部材２１としてガラス基板を用いた場合、透光性部材２１と基板本体３１（シリコン基板）とを陽極接合するとよい。このように、透光性部材２１（ガラス基板）と基板本体３１（シリコン基板）とを陽極接合することにより、凹部８８により形成された空間Ｃが汚染されることを防止できる。
反射防止膜２２は、外部から光が照射される側の透光性部材２１の面２１Ａを覆うように設けられている。反射防止膜２２は、透光性部材２１の面２１Ａにおいて外部から照射された光が反射されることを防止するためのものである。反射防止膜２２としては、例えば、透光性部材２１の面２１Ａ上に、Ｔａ２Ｏ５膜、ＳｉＯ２膜の順に積層させたＴａ２Ｏ５／ＳｉＯ２積層膜を用いることができる。Ｔａ２Ｏ５／ＳｉＯ２積層膜は、例えば、スパッタ法や蒸着法等の方法により形成することができる。Ｔａ２Ｏ５膜の厚さは、例えば、０．２Åとすることができる。また、ＳｉＯ２膜の厚さは、例えば、０．１３Åとすることができる。
このように、透光性部材２１の面２１Ｂに反射防止膜２２を設けることにより、外部から実際に照射された光に対応した照度を検出することができる。
遮光部材２３は、受光素子１３の受光部６９と対向する部分に、透光性部材２１を露出する開口部２３Ａを有する。開口部２３Ａは、外部から照射された光を受光素子１３の受光部６９に通過させるためのものである。
このように、受光素子１３の受光部６９と対向する部分に開口部２３Ａを有した遮光部材２３を凹部８８に対応する部分の透光性部材２１の面を覆うように設けることにより、複数の受光素子１３がそれぞれの受光素子１３の配設位置に照射された光の照度のみを検出することが可能となるため、狭い範囲の光の照度を検出することができる。
また、開口部２３Ａの直径は、受光素子１３の受光部６９の有効エリア（図示せず）の直径よりも小さくするとよい。これにより、受光部６９の有効エリア以外に光が照射されることがなくなるため、複数の受光素子１３が検出する光の照度の信頼性を向上させることができる。有効エリアの直径がφ０．８ｍｍの場合、開口部２３の直径は、例えば、φ０．４ｍｍとすることができる。
上記構成とされた遮光部材２３としては、例えば、シリコン膜を用いることができる。この場合、シリコン膜の厚さは、例えば、５Åとすることができる。また、シリコン膜は、例えば、蒸着法により形成することができる。
外部接続端子２４は、外部接続用パッド５４に形成された拡散防止膜５９に設けられており、貫通ビア３２と電気的に接続されている。外部接続端子２５は、外部接続用パッド５５に形成された拡散防止膜５９に設けられており、貫通ビア３３と電気的に接続されている。外部接続端子２６は、外部接続用パッド５６に形成された拡散防止膜５９に設けられており、貫通ビア３４と電気的に接続されている。外部接続端子２７は、外部接続用パッド５７に形成された拡散防止膜５９に設けられている。外部接続端子２７は、貫通ビア３５と電気的に接続されている。
このような外部接続端子２４〜２７を配線基板１１に設けることにより、増幅回路素子１４により増幅された受光素子１３の検出信号を外部に伝送することができる。
本実施の形態の照度検出装置によれば、複数の受光素子１３、増幅回路素子１４、及び切り替えスイッチ素子１５が配設された配線基板１１に抵抗体１７及びキャパシタ１８を設けることにより、受光素子２４２、増幅回路素子２４４、及び切り替えスイッチ素子２４５が配設された基板（具体的には、セラミック基板２４１）とは別の基板（具体的には、配線基板２０１）にチップ抵抗体２０３及びチップコンデンサ２０４を設けた従来の照度検出装置２００（図１参照）と比較して、照度検出装置１０の小型化を図ることができる。
また、基板本体３１としてシリコン基板を用いることにより、基板本体３１としてセラミック板を用いた場合と比較して、配線基板１１の反りを低減することが可能となり、受光素子１３の搭載位置の精度を向上できるため、受光素子１３が出力する検出信号の信頼性を向上させることができる。
なお、本実施の形態では、複数の受光素子１３を１列に配置した場合を例に挙げて説明したが、配線基板１１に複数の受光素子１３をアレイ状に配置してもよい。
図５は、本実施の形態の照度検出装置を備えたセンサモジュールの断面図である。
次に、図５を参照して、照度検出装置１０を備えたセンサモジュール９０について説明する。センサモジュール９０は、照度検出装置１０と、照度検出装置１０が実装される無線用配線基板９１と、外部接続端子９２とを有する。
無線用配線基板９１は、基板本体９４と、貫通ビア９５と、配線１０１〜１０５，１１５〜１１９，１２５〜１２７，１４１，１４２と、ＥＥＰＲＯＭ１０７と、ＣＰＵ１０８と、ＡＤＣ（Analog to Digital Converter）１０９と、絶縁層１１１，１３４と、ビア１１２，１１３，１３６〜１３９と、チップコンデンサ１２１と、チップ抵抗１２２と、アンテナ１２８と、無線用ＣＰＵ１３１と、無線用ＲＦＩＣ１３２と、バラン１４３とを有する。
基板本体９４は、コア基板である。貫通ビア９５は、基板本体９４を貫通するように設けられている。配線１０１〜１０５は、基板本体９４の上面９４Ａに設けられている。ＥＥＰＲＯＭ１０７は、配線１０１，１０２と接続されている。ＥＥＰＲＯＭ１０７は、照度検出装置１０から出力される光の照度に応じた検出信号をデータとして一時保管するためのものである。
ＣＰＵ１０８は、配線１０３，１０４と接続されている。ＣＰＵ１０８は、ＡＤＣ１０９から送信されたデジタル信号に基づいて、照度検出データを作成するためのものである。ＡＤＣ１０９は、配線１０４，１０５と接続されている。ＡＤＣ１０９は、照度検出装置１０から出力される光の照度に応じた検出信号（アナログ信号）をデジタル信号に変換するためのものである。
絶縁層１１１は、配線１０１〜１０５、ＥＥＰＲＯＭ１０７、ＣＰＵ１０８、及びＡＤＣ１０９を覆うように基板本体９４の上面９４Ａに設けられている。
ビア１１２は、絶縁層１１１を貫通するように形成されており、下端部が配線１０２と接続されている。ビア１１３は、絶縁層１１１を貫通するように形成されており、下端部が配線１０４と接続されている。
配線１１５〜１１９は、絶縁層１１１上に設けられている。配線１１５は、ビア１１２の上端部及び照度検出装置１０の外部接続端子２４と接続されている。配線１１６は、照度検出装置１０の外部接続端子２５と接続されている。配線１１７は、照度検出装置１０の外部接続端子２６と接続されている。配線１１８は、ビア１１３の上端部及び照度検出装置１０の外部接続端子２７と接続されている。
チップコンデンサ１２１は、配線１１５に実装されている。チップコンデンサ１２１は、配線１１５と電気的に接続されている。チップ抵抗１２２は、配線１１８，１１９に実装されている。チップ抵抗１２２は、配線１１８，１１９と電気的に接続されている。配線１２５〜１２７は、基板本体９４の下面９４Ｂに設けられている。配線１２６は、貫通ビア９５の下端部と接続されている。アンテナ１２８は、配線形成時に同時に作り込まれたものであり、基板本体９４の下面９４Ｂに設けられている。
無線用ＣＰＵ１３１は、配線１２５，１２６と接続されている。無線用ＲＦＩＣ１３２は、配線１２６，１２７と接続されている。無線用ＣＰＵ１３１及び無線用ＲＦＩＣ１３２は、無線出力用のデータの作成及び変換を行うためのものである。
絶縁層１３４は、配線１２５〜１２７、アンテナ１２８、無線用ＣＰＵ１３１、及び無線用ＲＦＩＣ１３２を覆うように基板本体９４の下面９４Ｂに設けられている。
ビア１３６は、絶縁層１３４を貫通するように形成されており、上端部が配線１２５と接続されている。ビア１３７は、絶縁層１３４を貫通するように形成されており、上端部が配線１２６と接続されている。ビア１３８は、絶縁層１３４を貫通するように形成されており、上端部が配線１２７と接続されている。ビア１３９は、絶縁層１３４を貫通するように形成されており、上端部がアンテナ１２８と接続されている。
配線１４１，１４２は、絶縁層１３４の下面に設けられている。配線１４１は、ビア１３６の下端部と接続されている。配線１４２は、ビア１３７の下端部と接続されている。バラン１４３は、ビア１３８，１３９の下端部と接続されておる。バラン１４３は、ビア１３９を介して、アンテナ１２８と電気的に接続されている。
上記構成とされた無線用配線基板９１は、照度検出装置１０から出力される光の照度に応じた検出信号を、無線により外部に送信するためのものである。
本実施の形態のセンサモジュールによれば、照度検出装置１０を備えることにより、センサモジュールの小型化を図ることができる。また、照度検出装置から出力される光の照度に応じた検出信号を無線により外部に送信する無線用配線基板９１を備えることにより、照度の検出と検出した信号の送信とを１つのモジュールで行うことができる。
以上、本発明の好ましい実施の形態について詳述したが、本発明はかかる特定の実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲内に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
本発明は、外部から照射された光の照度を検出する照度検出装置及びセンサモジュールに適用できる。
従来の照度検出装置の断面図である。 本発明の実施の形態に係る照度検出装置の平面図である。 図２に示す照度検出装置のＡ−Ａ線方向の断面図である。 図２に示す照度検出装置のＢ−Ｂ線方向の断面図である。 本実施の形態の照度検出装置を備えたセンサモジュールの断面図である。
符号の説明
１０ 照度検出装置
１１ 配線基板
１３ 受光素子
１４ 増幅回路素子
１５ 切り替えスイッチ素子
１７ 抵抗体
１８ キャパシタ
２１ 透光性部材
２１Ａ 面
２２ 反射防止膜
２３ 遮光部材
２３Ａ，５２Ａ 開口部
２４〜２７，９２ 外部接続端子
３１，９４ 基板本体
３１Ａ，９４Ａ 上面
３１Ｂ，９４Ｂ 下面
３２〜３５，９５ 貫通ビア
３７ 受光素子載置用パッド
４１〜４３，４５〜４８ 配線パターン
４９ パッド
５２ ソルダーレジスト
５４〜５７ 外部接続用パッド
５９ 拡散防止膜
６１〜６４ 貫通孔
６６ Ｎｉ層
６７ Ａｕ層
６９ 受光部
７１ 正電極
７２ 負電極
７４，７８，７９，８１，８５，８６ 金属ワイヤ
７５〜７７，８３，８４ 電極パッド
８８ 凹部
９０ センサモジュール
９１ 無線用配線基板
１０１〜１０５，１１５〜１１９，１２５〜１２７，１４１，１４２ 配線
１０７ ＥＥＰＲＯＭ
１０８ ＣＰＵ
１０９ ＡＤＣ
１１１，１３４ 絶縁層
１１２，１１３，１３６〜１３９ ビア
１２１ チップコンデンサ
１２２ チップ抵抗
１２８ アンテナ
１３１ 無線用ＣＰＵ
１３２ 無線用ＲＦＩＣ
１４３ バラン
Ｃ 空間
Ｍ１〜Ｍ３ 厚さ

Claims (9)

  1. 基板本体と、前記基板本体の主面に設けられたパッド及び配線パターンと、前記基板本体を貫通すると共に、前記パッド又は前記配線パターンと電気的に接続された貫通ビアと、を有した配線基板と、
    前記配線基板に設けられ、外部から照射された光の照度に応じた検出信号を出力する複数の受光素子と、
    前記配線基板に設けられ、前記検出信号を増幅させる増幅回路素子と、
    前記配線基板に設けられ、前記受光素子と前記増幅回路素子とを電気的に接続するか否かの切り替えを行う切り替えスイッチ素子と、を備えた照度検出装置であって、
    前記基板本体としてシリコン基板を用いると共に、前記配線基板に前記増幅回路素子と電気的に接続された受動素子を設けたことを特徴とする照度検出装置。
  2. 前記受動素子は、キャパシタ及び／又は抵抗体であることを特徴とする請求項１記載の照度検出装置。
  3. 前記受動素子は、薄膜形成技術により形成された薄膜であることを特徴とする請求項１又は２記載の照度検出装置。
  4. 前記基板本体の主面に、前記複数の受光素子、前記増幅回路素子、前記切り替えスイッチ素子、及び前記受動素子を収容する凹部を有した透光性部材を設けたことを特徴とする請求項１ないし３のうち、いずれか一項記載の照度検出装置。
  5. 前記透光性部材は、ガラス基板であり、
    前記ガラス基板と前記シリコン基板とを陽極接合したことを特徴とする請求項１ないし４のうち、いずれか一項記載の照度検出装置。
  6. 前記凹部が形成された側とは反対側に位置する前記透光性部材の面に、前記透光性部材の面において前記外部から照射された光が反射されることを防止する反射防止膜を設けたことを特徴とする請求項１ないし５のうち、いずれか一項記載の照度検出装置。
  7. 前記基板本体の主面の反対側に位置する前記配線基板に、前記貫通ビアと電気的に接続された外部接続端子を設けたことを特徴とする請求項１ないし６のうち、いずれか一項記載の照度検出装置。
  8. 前記複数の受光素子は、前記外部から照射された光を受光する受光部を有し、
    前記凹部に対応する部分の前記透光性部材に前記外部から照射された光を遮光する遮光部材を設けると共に、前記複数の受光素子の前記受光部と対向する部分の前記遮光部材に前記外部から照射された光を通過させる開口部を設けたことを特徴とする請求項４ないし７のうち、いずれか一項記載の照度検出装置。
  9. 請求項１ないし８のうち、いずれか一項記載の照度検出装置と、
    前記照度検出装置から出力される光の照度に応じた前記検出信号を、無線により外部に送信する無線用配線基板と、を備えたことを特徴とするセンサモジュール。
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