介绍受光发光元件模块及使用其的传感器装置的制作方法

将乐信息网 http://www.jianglexinxi.cn 2020-10-17 22:43 出处:网络
这里介绍的介绍受光发光元件模块及使用其的传感器装置的制作方法,官方小编,为您介绍

这里介绍的介绍受光发光元件模块及使用其的传感器装置的制作方法,官方小编,为您介绍


本发明涉及受光发光元件模块及使用了该受光发光元件模块的传感器装置。



背景技术:

以往,针对传感器装置有各种提案,该传感器装置从发光元件向被照射物照射光,并由受光元件对入射至被照射物的光所对应的规则反射光与漫反射光进行受光,由此检测被照射物的特性。该传感器装置在广泛的领域中被利用,例如被广泛地用于光斩波器、光电耦合器、远程控制单元、IrDA(Infrared Data Association)通信器件、光纤通信用装置、还有原稿尺寸传感器等中。

例如,如JP特开2007-201360号公报所记载的,使用在同一基板上分别配置发光元件及受光元件并设置了将受光区域与发光区域分隔的遮光壁的传感器装置。

可是,这种传感器装置中,在基板与遮光壁之间产生间隙,光从该间隙漏泄,由此存在提高传感器装置的传感性能较为困难的问题点。



技术实现要素:

受光发光元件模块的一形态,具备:具有上表面的基板;被配置在所述基板的所述上表面的发光元件;与所述发光元件空出间隔地配置在所述基板的所述上表面的受光元件;以及与所述上表面空出间隔地配置在所述发光元件与所述受光元件之间且具有下表面的中间壁,所述中间壁的所述下表面为凸状。

传感器装置的一形态,其是使用了上述受光发光元件模块的传感器装置,其中,从所述发光元件向被照射物照射光,根据基于来自该被照射物的反射光而被输出且来自所述受光元件的输出电流,对所述被照射物的信息进行检测。

附图说明

图1(a)是表示本发明的受光发光元件模块的实施方式的一例的俯视图。图1(b)是沿着图1(a)的1I-1I线的示意剖视图。

图2(a)是构成图1示出的受光发光元件模块的发光元件的剖视图。图2(b)是构成图1示出的受光发光元件模块的受光元件的剖视图。

图3是用于说明遮光壁的配置位置与倾斜面的示意图。

图4是表示使用了图1示出的受光发光元件模块的传感器装置的实施方式的一例的示意剖视图。

图5(a)、(b)分别是图1所示的受光发光元件模块的变形例涉及的受光发光元件模块1A的示意性剖视图及主要部分放大图。

图6是表示图1及图5所示的受光发光元件模块的变形例的主要部分放大剖视图。

图7是表示图1及图6所示的受光发光元件模块的变形例的主要部分放大剖视图。

具体实施方式

以下,参照附图对本发明的受光发光元件模块及使用了该受光发光元件模块的传感器装置的实施方式的例子进行说明。其中,以下的例子只是对本发明的实施方式进行例示,本发明并未限定于这些实施方式。再有,本例的受光发光元件模块虽然可以将任意的方向作为上方或下方,但在以下的说明中,为了方便而定义正交坐标系(X、Y、Z),将Z轴方向的正侧作为上方。

(受光发光元件模块)

图1(a)及(b)所示的受光发光元件模块1例如被组装入复印机或打印机等的图像形成装置中,作为对调色剂或介质等被照射物的位置信息、距离信息、表面状态或浓度信息等进行检测的传感器装置的一部分起作用。其中,本例的受光发光元件模块1的检测对象物未被限于调色剂或介质等,也可以是金属表面、药片表面、或者生物的皮肤等。

受光发光元件模块1具备受光发光元件阵列3和壳体20。受光发光元件阵列3具备基板2、和被配置在基板2的上表面2a的多个发光元件3a及多个受光元件3b。通过多个发光元件3a来构成发光元件阵列,通过多个受光元件3b来构成受光元件阵列。本例中,发光元件3a的排列方向和受光元件3b的排列方向大致平行,在与该排列方向正交的方向上空出间隔地并排配置有发光元件阵列与受光元件阵列。

壳体20形成容纳发光元件3a及受光元件3b的容纳空间4a。本例中,壳体20具有:被配置成将多个发光元件3a及多个受光元件3b包围的框状的外壁4;位于外壁4的内侧且在外壁4的内部空间4a中位于发光元件3a及受光元件3b各自所对应的空间之间的中间壁5;以及覆盖基板2及受光发光元件阵列3且对发光元件3a及受光元件3b各自所对应的发光元件侧的第1透镜6a及受光元件侧的第2透镜6b进行支承的上壁7。

本例的多个发光元件3a及多个受光元件3b作为受光发光元件阵列3而一体地形成于半导体基板30的上表面。通过采取这种构成,从而能够将发光元件3a与受光元件3b配置于给定的位置,能够提高传感性能。这样,在本例中,通过将制作出这些元件的半导体基板30配置于基板2的上表面2a上而配置发光元件3a及受光元件3b,由此发光元件3a及受光元件3b配置于基板2的上表面2a上。

另外,本例中虽然使用的是多个发光元件3a及多个受光元件3b被一体地形成的受光发光元件阵列3,但发光元件3a及受光元件3b既可以是分别各1个,也可以是发光元件3a及受光元件3b分别独立地形成,还可以是将多个发光元件3a一体地形成的发光元件阵列及将多个受光元件3b一体地形成的受光元件阵列,也可以是这些的组合。

基板2分别电连接受光发光元件阵列3及外部装置,而且作为用于向受光发光元件阵列3所形成的发光元件3a及受光元件3b施加偏压、或在受光发光元件阵列3与外部装置之间进行电信号的发送接收的布线基板起作用。

半导体基板30由一导电型的半导体材料构成。虽然未限定于一导电型的杂质浓度,但优选具有高电阻。本例中,在作为半导体基板30的硅(Si)基板中,以1×1017~2×1017atoms/cm3的浓度包含有作为一导电型的杂质磷(P)。即,本例的半导体基板30使用n型的硅(Si)基板。作为n型的杂质,除了磷(P)以外,可列举例如氮(N)、砷(As)、锑(Sb)及铋(Bi)等,掺杂浓度被设为1×1016~1×1020atoms/cm3。以下,本说明书中将n型设为一导电型、将p型设为反导电型。

在半导体基板30的上表面,多个发光元件3a以列状配置,沿着多个发光元件3a的列,多个受光元件3b以列状配置。发光元件3a作为向被照射物照射光的光源起作用,从发光元件3a发出的光由被照射物反射而入射至受光元件3b。受光元件3b作为对光的入射进行检测的光检测部起作用。

如图2(a)所示,在半导体基板30的上表面,多个半导体层被层叠而形成发光元件3a。

首先,在半导体基板30的上表面形成对半导体基板30和被层叠在半导体基板30的上表面的半导体层(本例的情况下为之后说明的n型接触层30b)的晶格常数之差进行缓冲的缓冲层30a。缓冲层30a通过对半导体基板30与形成于半导体基板30的上表面的半导体层的晶格常数之差进行缓冲,从而具有减少半导体基板30与半导体层之间产生的晶格畸变等的晶格缺陷、甚至减少形成于半导体基板30的上表面的半导体层整体的晶格缺陷或结晶缺陷的功能。

本例的缓冲层30a由不包含杂质的镓砷(GaAs)组成,其厚度被设为2~3μm程度。另外,在半导体基板30与被层叠于半导体基板30的上表面的半导体层的晶格常数之差不大的情况下,能够省略缓冲层30a。

在缓冲层30a的上表面形成n型接触层30b。n型接触层30b在镓砷(GaAs)中掺杂有例如作为n型杂质的硅(Si)或硒(Se)等。n型杂质的掺杂浓度例如被设为1×1016~1×1020atoms/cm3程度,并且n型接触层30b的厚度例如被设为0.8~1μm程度。本例中,作为n型杂质而以1×1018~2×1018atoms/cm3的掺杂浓度掺杂有硅(Si)。

n型接触层30b的上表面的一部分露出,在该露出的部分配置有发光元件用的第1电极31a。而且,发光元件3a经由第1电极31a而通过引线接合或倒装芯片连接等与基板2电连接。n型接触层30b具有降低与n型接触层30b连接的第1电极31a的接触电阻的功能。

第1电极31a例如使用金(Au)锑(Sb)合金、金(Au)锗(Ge)合金或Ni系合金等。再有,第1电极31a的厚度以0.5~5μm程度形成。第1电极31a被配置于绝缘层8之上,该绝缘层形成为从半导体基板30的上表面覆盖至n型接触层30b的上表面。为此,第1电极31a与半导体基板30及n型接触层30b以外的半导体层电绝缘。

绝缘层8例如由氮化硅(SiNx)或氧化硅(SiO2)等的无机绝缘材料、或聚酰亚胺等的有机绝缘材料等来形成。再有,绝缘层8的厚度例如被设定为0.1~1μm程度。

n型接触层30b的上表面形成有n型包覆层30c。n型包覆层30c具有将空穴限制在之后说明的活性层30d的功能。n型包覆层30c在铝镓砷(AlGaAs)中掺杂有作为n型杂质的硅(Si)或硒(Se)等,n型杂质的掺杂浓度例如被设为1×1016~1×1020atoms/cm3程度。再有,n型包覆层30c的厚度例如被设为0.2~0.5μm程度。本例中,作为n型杂质,以1×1017~5×1017atoms/cm3的掺杂浓度掺杂有硅(Si)。

n型包覆层30c的上表面形成有活性层30d。活性层30d作为通过使电子或空穴等载流子集中并重新结合而发射光的发光层起作用。活性层30d由不包含杂质的铝镓砷(AlGaAs)形成。活性层30d的厚度例如被设为0.1~0.5μm程度。另外,本例的活性层30d虽然是不包含杂质的层,但可以为包含p型杂质的p型活性层,也可以是包含n型杂质的n型活性层,只要活性层的带隙比n型包覆层30c及之后说明的p型包覆层30e的带隙更小即可。

活性层30d的上表面形成有p型包覆层30e。p型包覆层30e具有将电子限制于活性层30d的功能。p型包覆层30e在铝镓砷(AlGaAs)中掺杂例如作为p型杂质的锌(Zn)、镁(Mg)或碳(C)等,p型杂质的掺杂浓度例如被设为1×1016~1×1020atoms/cm3程度。活性层30d的厚度例如被设为0.2~0.5μm程度。本例中,作为p型杂质,以1×1019~5×1020atoms/cm3的掺杂浓度掺杂有镁(Mg)。

p型包覆层30e的上表面形成有p型接触层30f。p型接触层30f在铝镓砷(AlGaAs)中掺杂了例如作为p型杂质的锌(Zn)、镁(Mg)或碳(C)等,p型杂质的掺杂浓度例如被设为1×1016~1×1020atoms/cm3程度。p型接触层30f的厚度例如被设为0.2~0.5μm程度。

p型接触层30f的上表面配置有发光元件用的第2电极31b。而且,发光元件3a经由第2电极31b并通过引线接合或倒装芯片连接等而与基板2电连接。p型接触层30f具有降低与p型接触层30f所连接的第2电极31b的接触电阻的功能。

另外,如果第1电极31a按每个发光元件而作为独立电极设置,那么第2电极31b无需按每个发光元件来设置,只要设置至少1个共用的第2电极31b即可。想当然,也可以将第1电极31a作为共用电极、将第2电极31b作为独立电极而设置于每个发光元件。

再有,p型接触层30f的上表面也可以形成具有防止p型接触层30f的氧化的功能的帽盖层。帽盖层例如由不包含杂质的镓砷(GaAs)来形成。帽盖层的厚度例如被设为0.01~0.03μm程度。

第2电极31b例如由将金(Au)或铝(Al)、和作为密接层的镍(Ni)、铬(Cr)或钛(Ti)组合而得的AuNi、AuCr、AuTi或AlCr合金等来形成。第2电极31b的厚度例如被设为0.5~5μm程度。第2电极31b被配置在形成为从半导体基板30的上表面覆盖至p型接触层30f的上表面的绝缘层8之上,因此与半导体基板30及p型接触层30f以外的半导体层被电绝缘。

这样构成的发光元件3a,通过向第1电极31a与第2电极31b之间施加偏压,从而活性层30d发光,由此作为光的光源起作用。

如图2(b)所示,受光元件3b是通过在半导体基板30的上表面的表层设置p型的半导体区域32而与n型的半导体基板30形成pn结来构成的。p型的半导体区域32是使p型杂质以高浓度扩散至半导体基板30而形成的。作为p型杂质,例如能列举锌(Zn)、镁(Mg)、碳(C)、硼(B)、铟(In)或硒(Se)等。p型杂质的掺杂浓度例如被设为1×1016~1×1020atoms/cm3。本例中,硼(B)作为p型杂质而被扩散,以使得p型的半导体区域32的厚度为0.5~3μm程度。

p型的半导体区域32与受光元件用的第3电极33a电连接。再有,虽然并未图示,但作为n型半导体的半导体基板30电连接着受光元件用的第4电极33b。第3电极33b既可以形成于半导体基板30的上表面之中与p型的半导体区域32离开的位置,也可以形成于半导体基板30的下表面。

第3电极33a隔着绝缘层8而被配置于半导体基板30的上表面,因此与半导体基板30被电绝缘。而且,第3电极33a形成为包围p型的半导体区域32。

第3电极33a及第4电极33b例如由金(Au)与铬(Cr)的合金、铝(Al)与铬(Cr)或铂(Pt)与钛(Ti)的合金等来形成。第3电极33a及第4电极33b的厚度例如被设为0.5~5μm程度。

对于这样构成的受光元件3b而言,若光入射至p型的半导体区域32,则因光电效应而产生光电流,经由第3电极33a将该光电流取出,由此作为光检测部起作用。另外,如果向第3电极33a与第4电极33b之间施加反向偏压,则受光元件3b的光检测灵敏度升高,因此是优选的。

外壁4虽然并未图示、但经由粘接剂9而被连接于基板2的上表面,以便包围受光发光元件阵列3。而且,具有防止发光元件3a发出的光向朝着被照射物的方向以外散射、或防止有被照射物反射的光以外的光入射至受光元件3b,由此保护基板2及受光发光元件阵列3不受外部环境影响的功能。

外壁4只要由相对于发光元件3a射出的光而言透光性低的材料构成即可。作为这种材料,由聚丙烯树脂(PP)、聚苯乙烯树脂(PS)、氯乙烯树脂(PVC)、聚对苯二甲酸乙二酯树脂(PET)、丙烯腈/丁二烯/苯乙烯树脂(ABS)等的通用塑料、聚酰胺树脂(PA)、聚碳酸酯树脂(PC)等的工程塑料、液晶聚合物等的超级工程塑料、及铝(Al)、钛(Ti)等的金属材料来形成。

另外,本例的外壁4的进深及宽度的尺寸虽然和基板2的进深及宽度的尺寸相同,但无需一定要和基板2的尺寸相同,只要是至少发光元件3a及受光元件3b被覆盖的尺寸即可。

中间壁5在由外壁4的内侧构成的容纳空间4a中被配置于形成了发光元件3a的区域和形成了受光元件3b的区域之间。即,夹着中间壁5,发光元件3a位于一侧、受光元件3b位于另一侧。

中间壁5具有防止发光元件3a发出的光不会由被照射物反射而向受光元件3b入射的功能。

中间壁5被配置为与受光发光元件阵列3及基板2并不接触。具体是,中间壁5与基板2的上表面2a空出间隔地配置在基板2的上方。通过这样配置,从而即便受光发光元件模块1因驱动而发热、或从外部环境受热,中间壁5因热膨胀而使尺寸延展,也不会与形成有发光元件3a及受光元件3b的受光发光元件阵列3、及基板2抵接,因此能够维持发光元件3a及受光元件3b的位置关系,能够提高传感性能。

中间壁5具有:位于发光元件3a侧的第1侧面5a、位于受光元件3b侧的第2侧面5b、和第1侧面5a及第2侧面5b所连接的下表面5c。中间壁5的下表面5c与基板2的上表面2a对置,与基板2的上表面2a空出间隔地配置。

本例的第1侧面5a及第2侧面5b沿着受光发光元件阵列3的上表面的法线方向、以及发光元件3a及受光元件3b各自的排列方向配置。再有,本例的第1侧面5a及第2侧面5b与外壁4抵接。具体是,第1侧面5a及第2侧面5b从外壁4的内面之中的一个主面向与该一个主面对置的另一主面延展,由此与外壁4的一个主面及另一主面连接。

另外,本例的第1侧面5a及第2侧面5b无需一定要与外壁4抵接,只要能够使外壁4的内部空间4a与发光元件3a侧及受光元件3b侧所对应的空间分隔开,也可以是任何形状。其中,发光元件3a及受光元件3b的排列方向的长度需要至少为发光元件3a的列的长度以上的长度。

中间壁5的下表面5c为凸状。即,中间壁5的下表面5c,在发光元件3a、受光元件3b及中间壁5的上下方向(Z轴方向)进行切断的剖面中为凸状。结果,能够减少发光元件3a的光在中间壁5的下表面5c反射而入射至受光元件3b的状况。

即,来自发光元件3a的射出光向上方扩展地前进。该射出光之中从下表面5c的顶点部入射到发光元件3a侧的光,和下表面5c与XY平面大致并行的情况相比,能够向发光元件3a侧反射。再有,能够使发光元件3a的射出光之中从中间壁5的下表面5c的顶点部向受光元件3b侧直进的光难以入射至中间壁5的下表面5c。因而,能够减少来自发光元件3a的光的一部分在下表面5c反射而到达受光元件3b的状况。

换言之,通过中间壁5,根据光相对于Z方向的射出角度将来自发光元件3a的光分为至少3种:到达第1透镜6a的光;被第1倾斜面5c1反射而向未形成受光元件3b的区域反射的光;以及通过第2倾斜面5c2而被引导为向中间壁5的另一侧逸出的光,能够减少作为杂散光向受光元件3b入射的状况。为此,对于受光发光元件模块1而言,能够抑制杂散光的影响并使传感性能高。

另外,“XY平面”设为与基板2的上表面2a平行的面,将穿通发光元件3a与受光元件3b的方向设为X方向。

具体是,本例的下表面5c与基板2的上表面2a对置,且具备从第1侧面5a起连续的第1倾斜面5c1、及从第1倾斜面5c1到第2侧面5b连续的第2倾斜面5c2。再有,本例的第1侧面5a及第2侧面5b和外壁4的一个主面及另一主面连接,因此中间壁5的下表面5c从外壁4的一个主面向另一主面连续。换言之,中间壁5之中下表面5c的部分的形状形成为三棱柱状,是三棱柱的底面连接至外壁4的一个主面及另一主面的形状。

另外,本例的下表面5c中,上述的“从下表面5c的顶点部起发光元件3a侧”是第1倾斜面5c1,“从下表面5c的顶点部起受光元件3b侧”是第2倾斜面5c2。再有,将第1倾斜面5c1与第2倾斜面5c2相交而成为顶点的部位设为交点5c3。

第1倾斜面5c1倾斜,以使得从交点5c3起随着在X方向上接近于发光元件3a,从第1倾斜面5c1向上表面2a垂下的垂线的长度变长。同样,第2倾斜面5c2倾斜,以使得从交点5c3起随着在X方向上接近于受光元件3b,从第2倾斜面5c2向上表面2a垂下的垂线的长度变长。换言之,第1倾斜面5c1倾斜,以使得随着在X方向上接近于发光元件3a,在Z方向上与发光元件3a的距离变大。同样,第2倾斜面5c2倾斜,以使得随着在X方向上接近于受光元件3b,在Z方向上的到受光元件3b的距离变大。

其中,“Z方向”是与上表面2a垂直的方向即厚度方向。

如上述,通过将下表面5c由这2个倾斜面(5c1、5c2)来构成,从而即便发光元件3a发出的光入射至下表面5c,也能够抑制在受光元件3b侧作为杂散光而漏泄。

而且,来自发光元件3a的射出光之中相对于Z方向的角度大的光通过第2倾斜面5c2而能够向夹着中间壁5的相反侧逸出。由此,能够抑制来自发光元件3a的光的一部分在下表面5c反射而到达受光元件3b。

再有,与由在一个方向上倾斜的倾斜面来构成下表面5c的全部的情况相比,通过由在不同的方向上倾斜的2个倾斜面(5c1、5c2)构成,从而能够缩小抑制杂散光所需的Z方向的尺寸,结果,能够使受光发光元件模块1低厚度化。

或者,下表面5c具有2个倾斜面(5c1、5c2),由此与由在一个方向倾斜的倾斜面来构成下表面5c的全部的情况相比,能够在Z方向的尺寸保持相同不变的状态下增大中间壁5的厚度。结果,能够提高中间壁5的遮光性。

这种中间壁5也可以位于对发光元件3a的发光点与下表面5c的顶点进行连结的虚拟线的上方。具体是,中间壁5如图3所例示的,也可以增大第2倾斜面5c的倾斜角度α。即,若将穿过发光元件3a的任意的发光点和受光元件3b的任意的受光点的线设为第1虚拟直线L1,将穿过发光点与交点5c3的线设为第2虚拟直线L2、将第2倾斜面5c2的延长线设为第3虚拟直线L3,则第2倾斜面5c2的角度α是L1与L3所成的角度,使该角度α比L1与L2所成的角度β大。

通过使角度α比角度β大,从而来自发光元件3a的射出光之中相对于Z方向的角度大的光不会因第2倾斜面5c2而与中间壁5发生冲突,能够朝向Z方向上方并夹着中间壁5而向相反侧逸出。由此,能够抑制来自发光元件3a的光的一部分在下表面5c反射后到达受光元件3b。

另外,因为活性层30d发光,所以发光元件3a的“发光点”指的是活性层30d的任意点。再有,因为在半导体区域32的表面受光,所以受光元件3b的“受光点”指的是半导体区域32的表面的任意点。

再有,也可以使第1倾斜面5c1的算术平均粗糙度比第1侧面5a的算术平均粗糙度大。该情况下,朝向第1透镜6a的光不会自原本的行进方向变化就能够到达,通过使到达第1倾斜面5c1的光散射,从而能够抑制杂散光。

为了增大第1倾斜面5c1的算术平均粗糙度,只要以机械方式粗磨第1倾斜面5c1、或照射等离子体等以物理方式进行粗磨即可。

中间壁5的下表面5c的顶点和发光元件3a的发光点的距离D1也可以比中间壁5的下表面5c的顶点和受光元件3b的受光点的距离D2更小。即,如图7所示,中间壁5的下表面5c的顶点也可以位于发光元件3a的近旁。结果,能够使下表面5c的顶点远离受光元件3b,能够减少发光元件3a的光在中间壁5的下表面5c的顶点部进行漫反射而向受光元件3b入射的状况。另外,图7中の虚线是表示D1、D2的辅助线。

再有,第1倾斜面5c1如果是在相同的方向上倾斜的倾斜面,那么也可以组合2个以上。该情况下,发光元件侧面5a所连接的一侧的倾斜面与交点5c3所连接的一侧的倾斜面相比,倾斜角度变大为佳。第2倾斜面5c2也同样。

再有,第1倾斜面5c1也可以在发光元件侧面5a所连接的部位、或交点5c3所连接的部位处倾斜角发生变化,或者一部分成为曲面。第2倾斜面5c2也同样。

还有,本例的下表面5c虽然具有倾斜面5c1、5c2,但下表面5c也可以不是倾斜面而在凸部的一部分具有凹部。

这种中间壁5与外壁4同样,由聚丙烯树脂(PP)、聚苯乙烯树脂(PS)、氯乙烯树脂(PVC)、聚对苯二甲酸乙二酯树脂(PET)、丙烯腈/丁二烯/苯乙烯树脂(ABS)等的通用塑料、聚酰胺树脂(PA)、聚碳酸酯树脂(PC)等的工程塑料、液晶聚合物等的超级工程塑料、及铝(Al)或钛(Ti)等的金属材料形成。

上壁7配置为覆盖基板2及受光发光元件阵列3。本例的上壁7配置为与外壁4的上端抵接。而且,在与发光元件3a及受光元件3b对应的位置处具有贯通孔7a、7b。贯通孔7a、7b作为使来自发光元件3a的光朝向被照射物并在外部取出、将来自被照射物的反射光引导至受光元件3b的功能、及之后说明的透镜6a、6b的支承体起作用。

其中,该情况下,中间壁5形成于贯通孔7a、7b之间。

上壁7与外壁4及中间壁5同样,由聚丙烯树脂(PP)、聚苯乙烯树脂(PS)、氯乙烯树脂(PVC)、聚对苯二甲酸乙二酯树脂(PET)及丙烯腈/丁二烯/苯乙烯树脂(ABS)等的通用塑料、或聚酰胺树脂(PA)、聚碳酸酯树脂(PC)等的工程塑料、或液晶聚合物等的超级工程塑料、或铝(A1)或钛(Ti)等的金属材料形成。

其中,本申请的外壁4、中间壁5及上壁7利用聚碳酸酯树脂(PC)通过注塑成型而一体地形成。

第1透镜6a及第2透镜6b与上壁7的贯通孔7a、7b对应地配置,且分别具有将发光元件3a发出的光聚光的功能、和将由被照射物反射的光聚光的功能。通过具有第1透镜6a及第2透镜6b,从而即便在受光发光元件模块1与被照射物的距离增长的情况下也能提高传感性能。

第1透镜6a及第2透镜6b的材质,可列举硅树脂、氨基甲酸酯树脂以及环氧树脂等的热固化性树脂、或聚碳酸酯树脂以及丙烯酸树脂等的热塑性树脂等塑料、或者蓝宝石及无机玻璃等。

本例的第1透镜6a及第2透镜6b是由硅树脂形成的圆柱形透镜,在贯通孔7a及贯通孔7b的长边方向、与沿着受光发光元件阵列3所形成的受光元件3a的列及发光元件3b的列的方向正交的方向上具有曲率。第1透镜6a及第2透镜6b向上壁7的组装只要通过硅树脂等有机粘接剂等来进行即可。

本例中,使连结了发光元件3a的发光部的中心的直线及连结了受光元件3b的受光部的中心的直线、和第1透镜6a及第2透镜6b的光轴分别大体一致,光轴和从受光发光元件阵列3的上表面朝向上方的法线方向大体一致。通过采取这种构成,从而能够以较高的照度向被照射物照射从发光元件3a发出的光,能够提高发光元件3a发出的光由被照射物反射后通过受光元件3b进行受光时的照度,因此能够实现灵敏度高、也就是说传感性能高的受光发光元件模块1。

在此,受光部的中心指的是从p型的半导体区域32a侧俯视半导体基板30时的p型的半导体区域32a的中心。同样,发光部的中心指的是从p型接触层30f侧俯视半导体基板30时的活性层30d的中心。在活性层30d的上表面层叠着p型包覆层30e及p型接触层30f等,因此不能直接观察活性层30d的中心,为此即便将p型接触层30f的中心视为活性层30d的中心也是没有问题的。究其原因,如上述,半导体层的各层非常薄,因此即便用于形成发光元件阵列3a的蚀刻和用于将n型接触层30b的上表面的一部分露出的蚀刻独立地被进行,在从p型接触层30f侧进行平面透视时,p型接触层30f的中心和活性层30d的中心也会大体一致。

再有,本例的第1透镜6a及第2透镜6b虽然是圆柱形透镜,但也可以是与受光元件3a及发光元件3b各自对应的平凸透镜。

另外,本例中,虽然具有上壁7、第1透镜6a及第2透镜6b,但在受光发光元件模块1与被照射物被近距离设置的情况下等,也可以不设置第1透镜6a及第2透镜6b,上壁7也没有必要非得设置。

(传感器装置)

接着,对具备受光发光元件模块1的传感器装置100进行说明。以下以将受光发光元件模块1适用于复印机或打印机等图像形成装置中的对附着在中间转印带V上的调色剂T(被照射物)的位置进行检测的传感器装置的情况为例来说明。

如图4所示,本例的传感器装置100被配置成受光发光元件模块1的形成了发光元件3a及受光元件3b的面和中间转印带V对置。而且,从发光元件3a向中间转印带V上的调色剂T照射光。本例中,将棱镜P1配置于发光元件3a的上方、还将棱镜P2配置于受光元件3b的上方,从发光元件3a被发出的光经由第1透镜6a而在棱镜P1折射后入射至中间转印带V上的调色剂T。而且,该入射光L1所对应的规则反射光L2在棱镜P2发生折射,经由第2透镜6b而被受光元件3b受光。受光元件3b中根据所接受的光的强度而产生光电流,并经由受光元件侧第1电极33a等在外部装置检测该光电流。

本例的传感器装置100中,如以上那样能够检测依据于来自调色剂T的规则反射光的强度的光电流。为此,例如在从自受光元件3b的列的一端侧起第n个受光元件中检测的光电流值最大的情况下,能够检测中间转印带V上的调色剂T的位置,以使得调色剂T位于第n个受光元件3b所对应的位置。另外,由于规则反射光的强度也与调色剂T的浓度对应,故根据所产生的光电流的大小,也能检测调色剂T的浓度。同样,规则反射光的强度也与从受光发光元件阵列3到调色剂T的距离对应,因此根据所产生的光电流的大小,也能检测受光发光元件阵列3与调色剂T的距离。

根据本例的传感器装置100,能够达到受光发光元件模块1所具有的上述效果。

(变形例1:受光发光元件模块1A)

上述的例子中,对使用了壳体20的从上壁7向下方延展的中间壁5的例子进行了说明,但未被限定于本例。例如,如图5所示的受光发光元件模块1A那样,也可以使上壁7A的一部分具备中间壁5A的功能。

受光发光元件模块1A在具有受光发光元件模块1、和壳体20A、透镜6A这一点不同,其他部分是同样的。以下,仅对不同点进行说明。

壳体20A具备外壁4A与上壁7A。外壁4A与上壁7A一体地形成。而且,在上壁7A,在发光元件3a、受光元件3b所对应的位置处形成有第1开口部7Aa、第2开口部7Ab。该第1及第2开口部7Aa、7Abは、分别作为用于使来自受光元件3a的光向外部射出、或将来自非照射物的反射光向受光元件3b引导的光阑起作用。为此,第2开口部7Ab呈开口直径从厚度方向的中途朝向上方逐渐地扩宽的形状。

上壁7A之中该第1开口部7Aa与第2开口部7Ab之间的区域作为中间壁5A起作用。即,中间壁5A的下表面5Ac与面对于容纳空间4a的上壁7A的下表面的其他部位相比不会突出。

通过这样形成,从而能够使上壁7A接近受光发光元件阵列3,因此能够使受光发光元件模块1A低厚度化。再有,通过使光阑接近发光元件3a、受光元件3b配置,从而能够有效地使用来自发光元件3a的光且将反射光高精度地向受光元件3b引导,因此能够提供传感性能高的受光发光元件模块1A。进而,由于中间壁5A不会变成突起部,故也不存在与半导体基板30抵接而损伤基板的担忧,能够提供可靠性高的受光发光元件模块1A。

另外,在形成第2开口部7Ab的壁面之中,与作为中间壁5A起作用的部分对置的区域7Ab1只要不是开口直径朝向厚度方向的下方逐渐地扩宽的倾斜面,就没有特别地被限定。这是因为:若将区域7Ab1做成开口直径朝向厚度方向的下方逐渐地扩宽的倾斜面,则沿着虚拟直线L2而进入中间壁5A的另一侧的光在受光元件3b侧(下侧)会被反射。

为此,优选区域7Ab1做成开口直径朝向上方扩宽的倾斜面、或与Z方向大致平行(与主面垂直)。本例中,虽然在区域7Ab1的上方侧成为开口直径朝向上方扩宽的倾斜面,但与第2虚拟直线L2的交叉部7Ad变为与Z方向大致平行。

通过这样构成,从而利用第2倾斜面5Ac2,例如使沿着虚拟直线L2而进入中间壁5A的另一侧的光向上方反射,并能够向容纳空间4Aa的外侧引导。进而,通过这样构成,从而能够将开口直径维持恒定,因此能够抑制第2开口部7Ab的上方的开口直径变得过大、或下方的开口直径变得过小而损坏作为光阑的功能。

另外,形成于上壁7A的第1开口部7Aa、第2开口部7Ab的上方因与后述的透镜6A的关系而需要严密控制开口直径等开口位置。为此,第1倾斜面5Ac1、第2倾斜面5Ac2若形成到上壁7A的厚度的上方附近为止,则有可能影响作为光阑的功能。再有,通过多多地形成倾斜面,从而上壁7A的强度下降,有可能导致可靠性的下降。为此,第1倾斜面5Ac1、第2倾斜面5Ac2比上壁7A的厚度的一半靠下侧,更优选形成于下侧的厚度的1/4以下的区域。

透镜6A将第1透镜6Aa、第2透镜6Ab、支承部6Ac和柱部6Ad一体地形成。支承部6Ac为板状,将第1透镜6Aa与第2透镜6Ab保持在其面内。而且,在支承部6Ac的角部中,配置有向其下方延伸的至少2个柱部6Ad。在此,在基板2A及壳体20A的宽幅的外壁4A,形成有贯通孔2Ab、贯通孔4Ab。通过将柱部6Ad插入这些贯通孔2Ab、4Ab,从而能够以1个基准来定位基板2A、壳体20A与透镜6A并配置于所期望的位置。

通过使用这种透镜6A,从而由于小型且位置精度高而能够得到传感性能高的受光发光元件模块1A。

进而,在受光发光元件模块1、1A中,设定第1倾斜面5c1的角度,以使得来自发光元件3a的光在第1倾斜面5c1的交点5c3进行了规则反射时的反射光不会入射至受光元件3b。

具体是,如图6所示,在将发光元件3a中的发光点与受光元件3b中的受光点的距离设为L、将从交点5c3到穿过发光点及受光点的第1虚拟直线L1的垂线为止的距离设为h、将从发光点到沿着第1虚拟直线的垂线为止的距离设为L0、将垂线与自该垂线起的第1倾斜面5c1所成的角设为γ时,只要调整第1倾斜面5c1的角度即可,以便满足:

L>L0+h×tan{2γ-tan-1(h/L0)-90}(h>0)。

再有,受光发光元件模块1、1A中,将第1倾斜面5c1、5Ac1与第2倾斜面5c2、5Ac2所成的角度设为钝角最佳。通过采取这种构成,从而对中间壁5进行树脂成型之际树脂变得容易回绕,能够高精度地制造成所期望的形状。再有,由于两倾斜面5c1、5Ac1、5c2、5Ac2相对于基板2的上表面成平放的角度,故能够缩短中间壁5的厚度方向(Z方向)中的长度,能够使受光发光元件模块1低厚度化。进而,能够抑制交点5c3、5Ac3与半导体基板30接触而损坏半导体基板30。

(变形例2)

上述的例子中,以半导体基板20被安装在基板2的情况为例进行了说明,但未被限定于此。例如,也可以隔着散热构件等的台座部而将半导体基板20安装于基板2上。再有,壳体20也可以不连接于基板2上,例如也可以连接于半导体基板20上。

以上,虽然表示了本发明的具体实施方式的例子,但本发明并未被限定于此,在不脱离本发明的主旨的范围内能够实施各种变更。


技术特征:

1.一种受光发光元件模块,具备:

基板,具有上表面;

发光元件,被配置在所述基板的所述上表面;

受光元件,与所述发光元件空出间隔地配置在所述基板的所述上表面;以及

中间壁,与所述上表面空出间隔地配置在所述发光元件与所述受光元件之间且具有下表面,

所述中间壁的所述下表面为凸状。

2.根据权利要求1所述的受光发光元件模块,其中,

所述中间壁位于对所述发光元件的发光点与所述下表面的顶点进行连结的虚拟线的上方。

3.根据权利要求1或2所述的受光发光元件模块,其中,

所述下表面具有:位于所述发光元件侧的第1倾斜面、和位于所述受光元件侧的第2倾斜面。

4.根据权利要求3所述的受光发光元件模块,其中,

所述中间壁还具有在上下方向延展并与所述下表面连接、且位于所述发光元件侧的第1侧面,

所述第1倾斜面的算术平均粗糙度大于所述第1侧面的算术平均粗糙度。

5.根据权利要求3或4所述的受光发光元件模块,其中,

所述第1倾斜面的倾斜角度被设定为:来自所述发光元件的光在所述第1倾斜面之中的所述第1倾斜面及所述第2倾斜面的交点处进行了规则反射时,其反射光到达与所述受光元件相比更靠所述发光元件侧。

6.根据权利要求1~5中任一项所述的受光发光元件模块,其中,

该受光发光元件模块具备形成所述发光元件及所述受光元件的容纳空间的壳体,

所述壳体具有:向外部射出来自所述发光元件的光的第1开口部、和将来自外部的反射光向所述受光元件引导的第2开口部,

所述中间壁位于所述壳体的所述第1开口部与所述第2开口部之间。

7.根据引用权利要求2的权利要求6所述的受光发光元件模块,其中,

所述第2开口部被配置为所述第2开口部的壁面与所述虚拟线交叉。

8.根据权利要求7所述的受光发光元件模块,其中,

所述第2开口部的所述壁面在上下方向上延展,以使得将来自所述发光元件的光朝上方反射。

9.根据权利要求7所述的受光发光元件模块,其中,

形成所述第2开口部的壁面之中的与所述第2虚拟直线的交叉部,和正交于所述第1主面的垂线大致平行。

10.根据权利要求1~9中任一项所述的受光发光元件模块,其中,

该受光发光元件模块还具备一个导电型的半导体基板,

所述发光元件具有被配置在所述半导体基板的上表面的多个半导体层,

所述受光元件具有被配置在所述半导体基板的上表面的表层部的反导电型的半导体区域。

11.一种传感器装置,其是使用了权利要求1~10中任一项所述的受光发光元件模块的传感器装置,其中,

从所述发光元件向被照射物照射光,根据基于来自该被照射物的反射光而被输出且来自所述受光元件的输出电流,对所述被照射物的信息进行检测。

技术总结
受光发光元件模块(1)具备:具有上表面(2a)的基板(2)、被配置在基板(2)的上表面(2a)的发光元件(3a)、与发光元件(3a)空出间隔地配置在基板(2)的上表面(2a)的受光元件(3b)、以及与上表面(2a)空出间隔地配置在发光元件(3a)与受光元件(3b)之间且具有下表面(5c)的中间壁(5),中间壁(5)的下表面(5c)为凸状。

技术研发人员:内田信也
受保护的技术使用者:京瓷株式会社
文档号码:201580042710
技术研发日:2015.09.17
技术公布日:2017.05.10

介绍受光发光元件模块及使用其的传感器装置的制作方法的相关内容如下:

本文标题:介绍受光发光元件模块及使用其的传感器装置的制作方法
http://www.jianglexinxi.cn/yanergaozhi/521948.html

0

精彩评论

暂无评论...
验证码 换一张
取 消