指紋検出装置及び指紋検出装置の製造方法
【課題】意匠性を向上させながら、精度の高い指紋検出を行う。
【解決手段】検出対象に照射する光を発光する発光部１２と、前記検出対象からの散乱光を受光するイメージセンサ１３とを備える基板１１を有し、前記散乱光を前記イメージセンサ１３にガイドするイメージガイド１４を前記イメージセンサ１３上に配置する指紋検出装置１０であって、当該指紋検出装置１０は、可視光を遮断し、赤外光を透過するオーバーモールド部材１５により、前記発光部１２、前記イメージセンサ１３、及び前記イメージガイド１４を覆うように一体形成され、前記イメージガイド１４は、前記散乱光以外の前記発光部１２から照射される光を遮断するための遮光部材１８を備えることにより上記課題を解決する。
【解決手段】検出対象に照射する光を発光する発光部１２と、前記検出対象からの散乱光を受光するイメージセンサ１３とを備える基板１１を有し、前記散乱光を前記イメージセンサ１３にガイドするイメージガイド１４を前記イメージセンサ１３上に配置する指紋検出装置１０であって、当該指紋検出装置１０は、可視光を遮断し、赤外光を透過するオーバーモールド部材１５により、前記発光部１２、前記イメージセンサ１３、及び前記イメージガイド１４を覆うように一体形成され、前記イメージガイド１４は、前記散乱光以外の前記発光部１２から照射される光を遮断するための遮光部材１８を備えることにより上記課題を解決する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、指紋検出装置及び指紋検出装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、コンピュータ等の電子機器、携帯電話等の携帯通信機器において、指の指紋を検出し、検出された指紋の動きを指先の動きとして、機器を操作制御するポインティングデバイスが知られている。このようなポインティングデバイスには、ノイズが発生しにくく、検出精度が高い指紋検出装置を備えることが要求される。また、指紋検出装置は、上述した携帯通信機器等の表面に設けられるため、携帯通信機器のデザインにも影響を与え、意匠としての見栄えも要求される。
【０００３】
例えば、図１は、従来の指紋検出装置の概略図を示している。なお、図１（Ａ）は、従来の指紋検出装置１００の外観図を示し、図１（Ｂ）は、その内部構造を点線で示している。図１（Ａ）、図１（Ｂ）に示すように、従来の指紋検出装置１００は、基板１１０上にＬＥＤを含む発光部１２０及びイメージセンサ１３０が配置され、イメージセンサ１３０上にイメージガイド１４０が配置されている。また、指紋検出装置１００は、遮光性の合成樹脂からなるモールド部材１５０によって一体形成されている。
【０００４】
また、指紋検出装置１００の表面には、検出対象であるユーザの指紋を検出する指紋検出面１６０が設けられ、指紋検出面１６０には、発光部１２０とイメージガイド１４０とが露出した状態となっている。
【０００５】
このような指紋検出装置１００を用いて指の指紋を検出する場合、ユーザが指紋検出面１６０に指先を接触させるように擦りつけることで、発光部１２０から照射された光がユーザの指内に入り、指内からの散乱光がイメージガイド１４０を介してイメージセンサ１３０に届く。これにより、イメージセンサ１３０は、ユーザの指紋を検出するための指紋画像を取得することが可能となる。
【０００６】
なお、従来の指紋入力装置において、光を照射して固体撮像素子の表面に接触させた指先からの散乱光を受光して指紋画像を読み取る方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００５−３８４０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上述した従来の指紋検出装置１００は、指紋検出面１６０に露出している発光部１２０とイメージガイド１４０とモールド部材１５０の色調が異なるため、上述した携帯通信機器等に設けた場合、携帯通信機器等の表面上に模様となって現れ、意匠性に影響を与えてしまう。
【０００９】
そこで、この意匠性に影響を与えないように、例えば上述したそれぞれの異なる色調を同一にするため、モールド部材１５０で指紋検出装置１００の表面全体を覆うことにより、その表面の模様をなくして色調を同一にすることが考えられる。
【００１０】
しかしながら、モールド部材１５０は、遮光性の合成樹脂であるため、指紋検出面１６０に露出している発光部１２０とイメージガイド１４０とを覆ってしまうと、指紋検出面１６０に置かれた指先に発光部１２０からの光が届かないため、指紋を検出することができない。
【００１１】
また、上述した特許文献１の指紋入力装置においても、その表面に模様ができないように意匠性を向上するための方法については何ら記載されていない。
【００１２】
本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、意匠性を向上させながら、精度の高い指紋検出を行う指紋検出装置、及び指紋検出装置の製造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】
【００１３】
上記目的を達成するため、本発明は、検出対象に照射する光を発光する発光部（１２）と、前記検出対象からの散乱光を受光するイメージセンサ（１３）とを備える基板（１１）を有し、前記散乱光を前記イメージセンサ（１３）にガイドするイメージガイド（１４）を前記イメージセンサ（１３）上に配置する指紋検出装置（１０）であって、当該指紋検出装置（１０）は、可視光を遮断し、赤外光を透過するオーバーモールド部材（１５）により、前記発光部（１２）、前記イメージセンサ（１３）、及び前記イメージガイド（１４）を覆うように一体形成され、前記イメージガイド（１４）は、前記散乱光以外の前記発光部（１２）から照射される光を遮断するための遮光部材（１８）を備えることを特徴とする。
【００１４】
また、本発明において、前記遮光部材（１８）は、前記発光部（１２）から照射される光が前記オーバーモールド部材（１５）を介して、直接、前記イメージガイド（１４）に入射しないように遮断することを特徴とする。
【００１５】
また、本発明において、前記イメージセンサ（１３）と前記イメージガイド（１４）とを接着する接着部材（１６）を有し、前記接着部材（１６）は、前記イメージセンサ（１３）と前記イメージガイド（１４）間に設けられ、かつ所定の厚さを有することを特徴とする。
【００１６】
また、本発明において、前記発光部（１２）と前記イメージガイド（１４）間は、所定の間隔を有することを特徴とする。
【００１７】
また、本発明において、前記イメージガイド（１４）は、直方体形状を有し、前記発光部（１２）に対向する角部が面取りした形状を有することを特徴とする。
【００１８】
また、本発明は、検出対象に照射する光を発光する発光部（１２）と、前記検出対象からの散乱光を受光するイメージセンサ（１３）とを備える基板（１１）を有し、前記散乱光をイメージセンサ（１３）にガイドするイメージガイド（１４）を前記イメージセンサ（１３）上に配置する指紋検出装置（１０）の製造方法であって、前記イメージガイド（１４）に遮光部材（１８）を設ける遮光部材設置工程（Ｓ１２）と、前記遮光部材設置工程（Ｓ１２）の後に、前記イメージセンサ（１３）上に所定の厚さを有する接着部材（１６）を用いて、前記遮光部材（１８）が設けられたイメージガイド（１４）を搭載するイメージガイド搭載工程（Ｓ１３）と、可視光を遮断し、赤外光を透過するオーバーモールド部材（１５）により、前記基板（１１）上に搭載された前記発光部（１２）、前記イメージセンサ（１３）、及び前記イメージガイド（１４）を覆うようにモールドするモールド工程（Ｓ１５）とを有することを特徴とする。
【００１９】
なお、上記参照符号は、あくまでも参考であり、これによって、本願発明が図示の態様に限定されるものではない。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、意匠性を向上させながら、精度の高い指紋検出を行うことを可能とする。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】従来の指紋検出装置の概略図である。
【図２】本実施形態に係る指紋検出装置の概略図である。
【図３】本実施形態に係るオーバーモールド部材の光学特性を示す図である。
【図４】本実施形態に係る遮光部材を説明するための図である。
【図５】本実施形態に係る遮光部材の膜厚に対応した光学特性を示す図である。
【図６】本実施形態に係る接着部材について説明するための図である。
【図７】イメージガイドとイメージセンサ間の接着樹脂の厚みについて説明するための図である。
【図８】イメージガイドに生じているクラックを説明するための図である。
【図９】発光部とイメージガイド間の距離と、クラックの発生との関係を説明するための図である。
【図１０】発光部とイメージガイド間に設ける所定の距離を説明するための図である。
【図１１】本実施形態に係る製造方法を説明するためのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
次に、本発明を実施するための形態について説明する。
【００２３】
＜指紋検出装置の概略＞
図２は、本実施形態に係る指紋検出装置の概略図を示している。なお、図２（Ａ）は、指紋検出装置１０の断面図を示し、図２（Ｂ）は、指紋検出装置１０の外観図を示している。
【００２４】
図２（Ａ）、図２（Ｂ）に示すように、本実施形態に係る指紋検出装置１０は、基板１１と、発光部１２と、イメージセンサ１３と、イメージガイド１４と、オーバーモールド部材１５と、接着部材１６とを有するように構成されている。
【００２５】
本実施形態に係る指紋検出装置１０は、図１の従来の指紋検出装置１００で用いたモールド部材１５０の代わりにオーバーモールド部材１５を用いたものである。また、指紋検出装置１０の表面全体は、オーバーモールド部材１５で覆われ、オーバーモールド部材１５によって覆われた指紋検出装置１０の表面には、ユーザの指紋を検出するための指紋検出面１７が形成されている。
【００２６】
また、指紋検出装置１０は、後述するようにイメージガイド１４に遮光部材１８が設けられている。
【００２７】
基板１１は、回路基板であり、基板１１の上面に、発光部１２、イメージセンサ１３等を搭載する。
【００２８】
発光部１２は、指紋検出装置１０の指紋検出面１７に置かれたユーザの指に対して光を照射する。発光部１２は、例えばＬＥＤ（発光ダイオード）基板１２−１、ＬＥＤ１２−２、充填樹脂１２−３等により構成されたものであり、検出対象となる指に赤外光又は近赤外光を照射する。
【００２９】
イメージセンサ１３は、例えば受光素子がマトリクス状に並んでいるエリア型指紋センサである。ユーザが、指紋検出面１７に指先を接触させるように擦りつけると、発光部１２から照射された光が指紋検出面１７上の指内に入射する。また、指内に入射した光は、指表面の凹凸から再放射され、再放射された散乱光が、イメージガイド１４を通り、イメージセンサ１３に届く。このように、イメージセンサ１３には、指表面の凹凸が明暗差として伝達され、イメージセンサ１３は、伝達されたその明暗差からユーザの指紋画像を取得すること可能となる。
【００３０】
イメージガイド１４は、イメージセンサ１３上に配置され、指紋検出装置１０の指紋検出面１７に置かれたユーザの指内からの散乱光をイメージセンサ１３に導く。イメージガイド１４は、例えば無数の光ファイバ片が垂直から所定角度傾斜して配列して構成されたものであり、例えば直方体形状、又は後述するように発光部１２に対向する角部をＣｈａｍｆｅｒ加工により面取りした形状を有していても良い。
【００３１】
また、イメージガイド１４の側面等には、検出対象の指内から出射する散乱光以外の発光部１２からオーバーモールド部材１５を介して直接入射する光を遮断するための遮光部材１８が設けられている。なお、遮光部材１８については後述する。
【００３２】
オーバーモールド部材１５は、例えば可視光領域の光を遮断吸収し、赤外光領域の光を透過する樹脂であり、例えば主剤がエストラマー変性エポキシ樹脂、硬化剤が芳香族アミン、硬化促進剤が３級アミン等からなる樹脂である。
【００３３】
ここで、オーバーモールド部材１５は、従来のモールド部材１５０とは異なり、発光部１２及びイメージガイド１４を露出した構成ではなく、指紋検出装置１０の表面全体を覆うように一体形成され、オーバーモールド部材１５によって覆われた指紋検出装置１０の表面に指紋検出面１７が形成されている。
【００３４】
オーバーモールド部材１５は、上述したように赤外光領域の光を透過するため、発光部１２からの光は、指紋検出面１７に置かれた指先に入射し、指先からの散乱光をイメージセンサ１３に届けることが可能となる。なお、オーバーモールド部材１５の光学特性については後述する。
【００３５】
接着部材１６は、イメージセンサ１３とイメージガイド１４との間を接着する部材であり、例えば低弾性の樹脂である接着剤を用いる。これにより、接着部材１６は、イメージセンサ１３とイメージガイド１４間に所定の厚みを確保しながら接着して、イメージセンサ１３とイメージガイド１４とが剥離して生じるダークスポットの発生を防ぐことが可能となる。なお、接着部材１６については後述する。
【００３６】
上述したように、オーバーモールド部材１５によって、指紋検出面１７を含む指紋検出装置１０の表面全体を覆うことにより、指紋検出装置１０の表面上の模様をなくして色調を同一にすることが可能となる。これにより、指紋検出装置１０が設けられる携帯通信機器等の表面の意匠性を向上させながら、精度の高い指紋検出を行うことが可能となる。
【００３７】
＜オーバーモールド部材１５の光学特性＞
次に、図３を用いて、本実施形態で用いられるオーバーモールド部材１５の光学特性について説明する。図３は、本実施形態に係るオーバーモールド部材の光学特性を示している。横軸は波長（ｎｍ）、縦軸は透過率（％）を示している。
【００３８】
図３に示すように、オーバーモールド部材１５は、可視光領域における例えば波長３００ｎｍ〜６５０ｎｍ程度の透過率がほとんど０％に近く、赤外光領域における例えば波長６７０ｎｍ程度の透過率が急激に高くなっている。
【００３９】
したがって、オーバーモールド部材１５は、発光部１２から照射された光のうち赤外光領域の光を透過すると共に、可視光領域の光を遮断吸収する。これにより、発光部１２から指紋検出面１７に置かれた指先に対して光を照射することが可能となり、また、指内からの散乱光をイメージセンサ１３に届けることが可能となる。
【００４０】
また、赤外光領域の光を透過するオーバーモールド部材１５を用いることで、従来のように発光部１２及びイメージガイド１４を露出させるための研磨工程を省くことが可能となる。
【００４１】
一方、オーバーモールド部材１５は、赤外光領域の光を透過するため、発光部１２からの光がイメージガイド１４に向かって直接入射して、クロストークが発生する場合がある。そこで、以下に示すように、イメージガイド１４に遮光部材１８を設けることで、イメージガイド１４に直接入射する光を遮断する。
【００４２】
＜遮光部材１８について＞
図４は、本実施形態に係る遮光部材を説明するための図である。なお、図４（Ａ）は、指紋検出装置１０の断面図であり、図４（Ｂ）は、遮光部材１８が設けられたイメージガイド１４の斜面図を示している。
【００４３】
図４（Ａ）に示すように、発光部１２から光を照射した場合、発光部１２からの矢印Ａに示す赤外光領域の光は、オーバーモールド部材１５を透過し、指紋検出面１７に置かれた指先に向かって入射する。また、矢印Ａに示すように、指内から再放射される散乱光は、オーバーモールド部材１５を透過し、イメージガイド１４を通って、イメージセンサ１３に届く。
【００４４】
一方、発光部１２からの矢印Ｂに示す赤外光領域の光は、例えばイメージガイド１４に遮光部材１８が設けられていない場合、オーバーモールド部材１５が赤外光領域の光を透過するため、発光部１２とイメージガイド１４との間にあるオーバーモールド部材１５を介してイメージガイド１４の側面等から入射し、イメージセンサ１３に届く。このように、矢印Ｂに示す発光部１２からイメージガイド１４に直接届く光は、クロストークを発生させるため、イメージセンサ１３から良好な指紋のコントラスト画像を得ることができなくなる。
【００４５】
そこで、図４（Ｂ）に示すように、例えばイメージガイド１４の側面に遮光部材１８を設ける。遮光部材１８は、図４（Ｂ）に示すイメージガイド１４の側面のうち、例えば発光部１２と真向かいとなるイメージガイドの側面に遮光部材１８−１、発光部１２の真向かいとなるイメージガイドの側面を挟んだ両側面に遮光部材１８−２〜１８−３を設けると良い。
【００４６】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、遮光部材１８は、例えば図４（Ｂ）に示すイメージガイド１４の全側面（上面、下面を除く４面）に設けても良く、イメージガイド１４の上面及び下面の予め設定された一部の領域に設けても良い。また、上述した遮光部材１８−２〜１８−３等は、側面全体ではなく一部の領域に設けても良い。
【００４７】
上述したように、遮光部材１８は、イメージガイド１４等に設けられることにより、検出対象である指内からの散乱光以外の発光部１２からオーバーモールド部材１５を介して直接入射される光を遮断する。これにより、発光部１２からの光がオーバーモールド部材１５を介してイメージガイド１４に直接入射することにより発生するクロストークを防ぐことが可能となる。
【００４８】
ここで、遮光部材１８は、例えば金属膜等によって形成され、金属膜としてはクロム（Ｃｒ）、錫（Ｓｎ）、チタン（Ｔｉ）、アルミニウム（Ａｌ）、鉄（Ｆｅ）−Ｃｒ系合金、金（Ａｕ）、タングステン（Ｗ）、亜鉛（Ｚｎ）、ニッケル（Ｎｉ）、タンタル（Ｔａ）、モリブデン（Ｍｏ）等を用いて、例えばスパッタリング、真空蒸着（例えば抵抗加熱蒸着、電子ビーム蒸着等）等の物理蒸着法によって形成される。
【００４９】
このとき、金属膜の厚みは、例えば金属膜をＣｒでスパッタリングにより形成した場合、例えば１００ｎｍ以上とすると良い。なお、遮光部材１８の膜厚に対応した光学特性については後述する。
【００５０】
上述したように、本実施形態では、オーバーモールド部材１５を用いて、イメージガイド１４には遮光部材１８を設ける。これにより、指紋を検出するための精度の良いコントラスト画像を得ることが可能となる。
【００５１】
＜遮光部材１８の光学特性＞
次に、図５を用いて、遮光部材１８の膜厚に対応した光学特性について説明する。図５は、本実施形態に係る遮光部材の膜厚に対応した光学特性を示している。横軸は波長（ｎｍ）、縦軸は透過率（％）を示している。
【００５２】
また、図５は、遮光部材１８に上述したＣｒでスパッタリングにより形成した金属膜を用いて、その膜厚をそれぞれ７０ｎｍ、１００ｎｍ、２００ｎｍ、５００ｎｍとしたときの透過率を、日立製Ｕ−４１００の測定装置により測定したものである。
【００５３】
図５に示すように、遮光部材１８の膜厚を７０ｎｍとしたものは、赤外光領域における例えば波長８７０ｎｍの波長の透過率が１％程度となり、波長１０００ｎｍ以上の波長の透過率が１％を越えている。これに対して、遮光部材１８の膜厚を１００ｎｍ、２００ｎｍ、５００ｎｍとしたものは、赤外光領域における波長の透過率はほとんど０％に近い。
【００５４】
したがって、例えば遮光部材１８の膜厚を１００ｎｍ以上とすることで、発光部１２から直接入射される光を遮断し、指紋を検出するための精度の良いコントラスト画像を得ることが可能となる。
【００５５】
＜イメージセンサ１３とイメージガイド１４間の接着部材１６＞
次に、図６を用いて、本実施形態に係る接着部材１６について説明する。図６は、本実施形態に係る接着部材について説明するための図である。
【００５６】
図６（Ａ）は、ダークスポットが生じたコントラスト画像とダークスポットが生じていないコントラスト画像とを示している。図６（Ａ）に示すように、ダークスポットが生じた場合には、イメージセンサ１３から得られる画像は、ぼやけた状態となり、指紋を検出するための精度の良いコントラスト画像が得ることができない。
【００５７】
このダークスポットは、イメージセンサ１３とイメージガイド１４とを接着する樹脂等が剥離することにより発生する。
【００５８】
例えば、図６（Ｂ）は、イメージセンサ１３とイメージガイド１４との間を接着する樹脂の厚み、すなわち距離（μｍ）に対するダークスポットの発生との対応関係を示している。
【００５９】
図６（Ｂ）に示すように、イメージセンサ１３とイメージガイド１４間の樹脂の厚み（距離）が５μｍ以下の場合、ダークスポットが発生しているのに対して、樹脂の厚みが例えば５μｍを超える場合にはダークスポットが発生していない。
【００６０】
したがって、例えばイメージセンサ１３とイメージガイド１４間の樹脂の厚みを、例えば５μｍを超える厚みとすることでダークスポットの発生を防ぐことが可能となる。
【００６１】
そこで、本実施形態に係る接着部材１６は、上述したイメージセンサ１３とイメージガイド間の厚みが約５μｍを超える厚みとなるよう、例えば低弾性の樹脂である接着剤等を用いる。
【００６２】
なお、図６（Ｃ）は、イメージセンサ１３とイメージガイド１４間の樹脂の厚みが２０μｍを超えた厚みとした場合の樹脂界面の画像を示している。
【００６３】
図６（Ｃ）に示すように、イメージセンサ１３とイメージガイド１４間の厚みが２０μｍを超えた厚みとした場合には、樹脂界面の画像に接着樹脂としてのフィラーが映り込んでしまっている。
【００６４】
したがって、接着部材１６は、イメージセンサ１３とイメージガイド１４間の樹脂の厚みが例えば５μｍを超え、２０μｍ以下とする厚みに保ちながら接着させると良い。
【００６５】
具体的には、接着部材１６には、例えば加熱硬化タイプで、成分が主剤をビスフェノールＡ型樹脂及びその他エポキシ樹脂とし、硬化剤をポリチオール、硬化後の物性がガラス転移温度１１０℃、線膨張係数６．０×１０−５／℃、体積抵抗率１×１０１５Ω・ｃｍ、曲げ強さ１３０ＭＰａ、曲げ弾性率６．５ＧＰａ、０．５ｍｍの厚みで波長６５０ｎｍの光透過率が８０％以上等とするエポキシ樹脂に、例えばフィラーとして中心径（分布の中心値）１２．５μｍの球状シリカを３．０ｗｔ％程度添加したものを用いて、例えばイメージセンサ１３とイメージガイド１４間の樹脂の厚みを約１２μｍとすると良い。
【００６６】
ここで、図７は、イメージガイドとイメージセンサ間の接着樹脂の厚みについて説明するための図である。なお、図７は、接着樹脂を約１〜２μｍの樹脂層とした場合と、約１２μｍの樹脂層とした場合の樹脂界面をＳＡＴ（Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ａｃｏｕｓｔｉｃ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈ）により撮像した画像を示している。
【００６７】
図７に示すように、例えば接着樹脂として製品Ａ（フィラーなし）を用いて、樹脂層を１〜２μｍとした場合、イメージガイド１４と接着樹脂である樹脂界面におけるＳＡＴ画像には剥離が生じている。これに対して、例えば接着樹脂として製品Ｂ（フィラーに球状シリカの中心径、約１２．５μｍ）を用いて、樹脂層を１２μｍとした場合、イメージガイド１４と樹脂界面におけるＳＡＴ画像には剥離が生じていない。
【００６８】
上述したように、本実施形態に係る接着部材１６には、低弾性の樹脂による接着剤を用いて、上述したように所定の厚みを確保しながら、イメージセンサ１３とイメージガイド１４と間を接着する。これにより、イメージセンサ１３とイメージガイド１４との間が剥離せず、ダークスポットの発生を防ぐことが可能となる。
【００６９】
＜発光部１２とイメージガイド１４間の距離＞
次に、図８〜図１０を用いて、イメージガイド１４に生じるクラック、及びクラックの発生を防ぐための発光部１２とイメージガイド１４間に設ける所定の距離について説明する。図８は、イメージガイドに生じているクラックを説明するための図であり、図９は、発光部とイメージガイド間の距離と、クラックの発生との関係を説明するための図である。また、図１０は、発光部とイメージガイド間に設ける所定の距離を説明するための図である。
【００７０】
図８（Ａ）は、従来の指紋検出装置１００の表面を撮像した画像であり、図８（Ｂ）は、従来の指紋検出装置１００の断面を撮像した画像である。
【００７１】
図８（Ａ）、図８（Ｂ）に示すように、発光部１２０に対向して、モールド部材１５０に接するイメージガイド１４０の側面にはクラックが生じている。このようなイメージガイド１４０の側面に生じるクラックは、発光部１２０、モールド部材１５０、イメージガイド１４０の熱膨張係数の差に起因して発生する。
【００７２】
発光部１２０、モールド部材１５０、イメージガイド１４０のそれぞれの熱膨張係数は、「イメージガイド１４０の樹脂＜モールド部材１５０の樹脂＜発光部１２０の樹脂」の順に大きくなり、発光部１２０の樹脂が最も膨張する。
【００７３】
モールド成形時、モールド部材１５０の樹脂によって発光部１２０と、イメージガイド１４０を包み込み、発光部１２０とイメージガイド１４０とが膨張した状態で、モールド部材１５０の樹脂は液体から固体に変化する。この後、全体を常温に戻す過程で、発光部１２０と、モールド部材１５０と、イメージガイド１４０とが収縮する。発光部１２０の樹脂の収縮は大きいため、見かけ上、発光部１２０の樹脂が、モールド部材１５０の樹脂を引っ張ることになる。このとき、発光部１２０とイメージガイド１４０の間のモールド部材１５０の厚みが薄いと、発光部１２０の樹脂の収縮による引っ張りがイメージガイド１４０に大きくかかることによりクラックが発生する。
【００７４】
したがって、例えば発光部１２０とイメージガイド１４０間に所定の距離を設けることで、発光部１２０とイメージガイド１４０間にあるモールド部材１５０の厚みによって上述した発光部１２０の熱収縮による応力が吸収され、イメージガイド１４０に生じるクラックを防ぐことが可能となる。
【００７５】
例えば、図９（Ａ）は、従来の指紋検出装置１００における発光部１２０とイメージガイド１４０間の距離と、イメージガイド１４０におけるクラックの発生との対応関係を示している。横軸は、発光部１２０とイメージガイド１４０間の距離（ｍｍ）、縦軸は、クラックの発生なし、クラックの発生あり、またＬＥＤ ＧＡＰあり／クラックなしを示している。なお、ＬＥＤ ＧＡＰとは、発光部１２０とモールド部材１５０との境界がはがれる現象を示す。
【００７６】
図９（Ａ）に示すように、発光部１２０とイメージガイド１４０間の距離が、例えば０．２８ｍｍよりも小さい場合には、イメージガイド１４０におけるクラックが発生している。これに対して、発光部１２０とイメージガイド１４０間の距離が０．２８ｍｍよりも距離がある場合、イメージガイド１４０にクラックは発生していない。
【００７７】
また、図９（Ｂ）は、図９（Ａ）に示す従来の指紋検出装置１００の高さを半分にした場合の発光部１２０とイメージガイド１４０間の距離とクラックの発生との対応関係を示している。
【００７８】
図１０（Ｂ）においても、発光部とイメージガイド間の距離が、例えば０．２８ｍｍよりも小さい場合にクラックが発生しているのに対して、例えば０．２８ｍｍよりも距離がある場合とにはクラックは発生していない。
【００７９】
そこで、本実施形態では、例えば図１０に示すように、発光部１２とイメージガイド１４間の距離が上述したクラックが発生しない距離となるよう発光部１２とイメージガイド１４を配置する。
【００８０】
具体的には、図１０（Ａ）に示すように、発光部１２とイメージガイド１４間に上述した距離を有するように、例えば指紋検出装置１０の高さを従来の指紋検出装置１００の高さの約半分の高さＬとする。また、この高さＬに合わせて基板１１、イメージセンサ１３、イメージガイド１４のそれぞれの高さを低くする。このように、高さＬに合わせて全体の高さを低くした場合、所定角度の光軸（例えば４０度）から形成されるイメージガイド１４上の撮像エリアは、イメージガイド１４の高さを低くするのに伴い、発光部１２から離れた位置に形成される。これにより、発光部１２とイメージガイド１４間の距離Ｘを例えば０．２８ｍｍ以上とすることが可能となる。
【００８１】
また、図１０（Ｂ）に示すように、例えば、指紋検出装置１０の高さを従来の指紋検出装置１００と同じ高さＭとした場合には、発光部１２に対向するイメージガイド１４の角部をＣｈａｍｆｅｒ加工により面取りした形状とする。このように、イメージガイド１４の面をＣｈａｍｆｅｒ加工し、イメージガイド１４の光軸を立てる（例えば４０度から６０度等）ことで、イメージガイド１４の撮像エリアが、発光部１２から離れた位置に形成される。これにより、発光部１２とイメージガイド１４間の距離Ｙを例えば０．２８ｍｍ以上とする。なお、このように光軸の角度を立てることでイメージガイド１４を小型化することが可能となる。
【００８２】
すなわち、本実施形態では、図１０（Ａ）及び図１０（Ｂ）に示す構成とすることで、発光部１２とイメージガイド１４間に所定の距離（例えば０．２８ｍｍ以上）を設ける。
【００８３】
なお、従来の指紋検出装置１００においても、図１０（Ａ）及び図１０（Ｂ）に示す構成とし、発光部１２０とイメージガイド１４０間に所定の距離（例えば０．２８ｍｍ以上）を設けることで、上述したイメージガイドにおけるクラックの発生を防ぐことが可能となる。
【００８４】
＜本実施形態に係る製造方法＞
次に、上述した本実施形態に係る指紋検出装置１０の製造方法について説明する。図１１は、本実施形態に係る製造方法を説明するためのフローチャートである。
【００８５】
図１１に示すように、本実施形態の製造方法では、基板１１にダイボンド樹脂等を用いてイメージセンサ１３を搭載する（Ｓ１０）。
【００８６】
次に、イメージセンサ１３を基板１１上に形成されている配線パターンに金ワイヤー等を用いてワイヤーボンディングする（Ｓ１１）。
【００８７】
次に、イメージガイド１４の側面に対して、上述したスパッタリング、真空蒸着等の物理蒸着法によってクロム（Ｃｒ）等により遮光部材１８を設ける（Ｓ１２）。なお、Ｓ１２の処理は、Ｓ１０〜Ｓ１１の処理よりも前に行っても良い。
【００８８】
次に、イメージセンサ１３上に、接着部材１６を用いて、遮光部材１８が設けられたイメージガイド１４を搭載し、基板１１上に、銀ペースト、半田等を用いて、発光部１２を搭載する（Ｓ１３）。
【００８９】
次に、オーバーモールド部材１５となる上述した樹脂を基板１１上に搭載された発光部１２、イメージセンサ１３、イメージガイド１４の間に充填し（Ｓ１４）、基板上の発光部１２、イメージセンサ１３、イメージガイド１４等を覆うように、トランスファーモールドで一体成形し（Ｓ１５）、処理を終了する。これにより、本実施形態に係る指紋検出装置１０が得られる。
【００９０】
上述したように、本実施形態によれば、意匠性を向上させながら、精度の高い指紋検出装置を得ることが可能となる。
【００９１】
以上、各実施形態に基づき本発明の説明を行ってきたが、上記実施形態に示した要件に本発明が限定されるものではない。これらの点に関しては、本発明の主旨をそこなわない範囲で変更することができ、その応用形態に応じて適切に定めることができる。
【符号の説明】
【００９２】
１０，１００ 指紋検出装置
１１，１１０ 基板
１２，１２０ 発光部
１３，１３０ イメージセンサ
１４，１４０ イメージガイド
１５ オーバーモールド部材
１６ 接着部材
１７，１６０ 指紋検出面
１８ 遮光部材
１５０ モールド部材
【技術分野】
【０００１】
本発明は、指紋検出装置及び指紋検出装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、コンピュータ等の電子機器、携帯電話等の携帯通信機器において、指の指紋を検出し、検出された指紋の動きを指先の動きとして、機器を操作制御するポインティングデバイスが知られている。このようなポインティングデバイスには、ノイズが発生しにくく、検出精度が高い指紋検出装置を備えることが要求される。また、指紋検出装置は、上述した携帯通信機器等の表面に設けられるため、携帯通信機器のデザインにも影響を与え、意匠としての見栄えも要求される。
【０００３】
例えば、図１は、従来の指紋検出装置の概略図を示している。なお、図１（Ａ）は、従来の指紋検出装置１００の外観図を示し、図１（Ｂ）は、その内部構造を点線で示している。図１（Ａ）、図１（Ｂ）に示すように、従来の指紋検出装置１００は、基板１１０上にＬＥＤを含む発光部１２０及びイメージセンサ１３０が配置され、イメージセンサ１３０上にイメージガイド１４０が配置されている。また、指紋検出装置１００は、遮光性の合成樹脂からなるモールド部材１５０によって一体形成されている。
【０００４】
また、指紋検出装置１００の表面には、検出対象であるユーザの指紋を検出する指紋検出面１６０が設けられ、指紋検出面１６０には、発光部１２０とイメージガイド１４０とが露出した状態となっている。
【０００５】
このような指紋検出装置１００を用いて指の指紋を検出する場合、ユーザが指紋検出面１６０に指先を接触させるように擦りつけることで、発光部１２０から照射された光がユーザの指内に入り、指内からの散乱光がイメージガイド１４０を介してイメージセンサ１３０に届く。これにより、イメージセンサ１３０は、ユーザの指紋を検出するための指紋画像を取得することが可能となる。
【０００６】
なお、従来の指紋入力装置において、光を照射して固体撮像素子の表面に接触させた指先からの散乱光を受光して指紋画像を読み取る方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００５−３８４０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上述した従来の指紋検出装置１００は、指紋検出面１６０に露出している発光部１２０とイメージガイド１４０とモールド部材１５０の色調が異なるため、上述した携帯通信機器等に設けた場合、携帯通信機器等の表面上に模様となって現れ、意匠性に影響を与えてしまう。
【０００９】
そこで、この意匠性に影響を与えないように、例えば上述したそれぞれの異なる色調を同一にするため、モールド部材１５０で指紋検出装置１００の表面全体を覆うことにより、その表面の模様をなくして色調を同一にすることが考えられる。
【００１０】
しかしながら、モールド部材１５０は、遮光性の合成樹脂であるため、指紋検出面１６０に露出している発光部１２０とイメージガイド１４０とを覆ってしまうと、指紋検出面１６０に置かれた指先に発光部１２０からの光が届かないため、指紋を検出することができない。
【００１１】
また、上述した特許文献１の指紋入力装置においても、その表面に模様ができないように意匠性を向上するための方法については何ら記載されていない。
【００１２】
本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、意匠性を向上させながら、精度の高い指紋検出を行う指紋検出装置、及び指紋検出装置の製造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】
【００１３】
上記目的を達成するため、本発明は、検出対象に照射する光を発光する発光部（１２）と、前記検出対象からの散乱光を受光するイメージセンサ（１３）とを備える基板（１１）を有し、前記散乱光を前記イメージセンサ（１３）にガイドするイメージガイド（１４）を前記イメージセンサ（１３）上に配置する指紋検出装置（１０）であって、当該指紋検出装置（１０）は、可視光を遮断し、赤外光を透過するオーバーモールド部材（１５）により、前記発光部（１２）、前記イメージセンサ（１３）、及び前記イメージガイド（１４）を覆うように一体形成され、前記イメージガイド（１４）は、前記散乱光以外の前記発光部（１２）から照射される光を遮断するための遮光部材（１８）を備えることを特徴とする。
【００１４】
また、本発明において、前記遮光部材（１８）は、前記発光部（１２）から照射される光が前記オーバーモールド部材（１５）を介して、直接、前記イメージガイド（１４）に入射しないように遮断することを特徴とする。
【００１５】
また、本発明において、前記イメージセンサ（１３）と前記イメージガイド（１４）とを接着する接着部材（１６）を有し、前記接着部材（１６）は、前記イメージセンサ（１３）と前記イメージガイド（１４）間に設けられ、かつ所定の厚さを有することを特徴とする。
【００１６】
また、本発明において、前記発光部（１２）と前記イメージガイド（１４）間は、所定の間隔を有することを特徴とする。
【００１７】
また、本発明において、前記イメージガイド（１４）は、直方体形状を有し、前記発光部（１２）に対向する角部が面取りした形状を有することを特徴とする。
【００１８】
また、本発明は、検出対象に照射する光を発光する発光部（１２）と、前記検出対象からの散乱光を受光するイメージセンサ（１３）とを備える基板（１１）を有し、前記散乱光をイメージセンサ（１３）にガイドするイメージガイド（１４）を前記イメージセンサ（１３）上に配置する指紋検出装置（１０）の製造方法であって、前記イメージガイド（１４）に遮光部材（１８）を設ける遮光部材設置工程（Ｓ１２）と、前記遮光部材設置工程（Ｓ１２）の後に、前記イメージセンサ（１３）上に所定の厚さを有する接着部材（１６）を用いて、前記遮光部材（１８）が設けられたイメージガイド（１４）を搭載するイメージガイド搭載工程（Ｓ１３）と、可視光を遮断し、赤外光を透過するオーバーモールド部材（１５）により、前記基板（１１）上に搭載された前記発光部（１２）、前記イメージセンサ（１３）、及び前記イメージガイド（１４）を覆うようにモールドするモールド工程（Ｓ１５）とを有することを特徴とする。
【００１９】
なお、上記参照符号は、あくまでも参考であり、これによって、本願発明が図示の態様に限定されるものではない。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、意匠性を向上させながら、精度の高い指紋検出を行うことを可能とする。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】従来の指紋検出装置の概略図である。
【図２】本実施形態に係る指紋検出装置の概略図である。
【図３】本実施形態に係るオーバーモールド部材の光学特性を示す図である。
【図４】本実施形態に係る遮光部材を説明するための図である。
【図５】本実施形態に係る遮光部材の膜厚に対応した光学特性を示す図である。
【図６】本実施形態に係る接着部材について説明するための図である。
【図７】イメージガイドとイメージセンサ間の接着樹脂の厚みについて説明するための図である。
【図８】イメージガイドに生じているクラックを説明するための図である。
【図９】発光部とイメージガイド間の距離と、クラックの発生との関係を説明するための図である。
【図１０】発光部とイメージガイド間に設ける所定の距離を説明するための図である。
【図１１】本実施形態に係る製造方法を説明するためのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
次に、本発明を実施するための形態について説明する。
【００２３】
＜指紋検出装置の概略＞
図２は、本実施形態に係る指紋検出装置の概略図を示している。なお、図２（Ａ）は、指紋検出装置１０の断面図を示し、図２（Ｂ）は、指紋検出装置１０の外観図を示している。
【００２４】
図２（Ａ）、図２（Ｂ）に示すように、本実施形態に係る指紋検出装置１０は、基板１１と、発光部１２と、イメージセンサ１３と、イメージガイド１４と、オーバーモールド部材１５と、接着部材１６とを有するように構成されている。
【００２５】
本実施形態に係る指紋検出装置１０は、図１の従来の指紋検出装置１００で用いたモールド部材１５０の代わりにオーバーモールド部材１５を用いたものである。また、指紋検出装置１０の表面全体は、オーバーモールド部材１５で覆われ、オーバーモールド部材１５によって覆われた指紋検出装置１０の表面には、ユーザの指紋を検出するための指紋検出面１７が形成されている。
【００２６】
また、指紋検出装置１０は、後述するようにイメージガイド１４に遮光部材１８が設けられている。
【００２７】
基板１１は、回路基板であり、基板１１の上面に、発光部１２、イメージセンサ１３等を搭載する。
【００２８】
発光部１２は、指紋検出装置１０の指紋検出面１７に置かれたユーザの指に対して光を照射する。発光部１２は、例えばＬＥＤ（発光ダイオード）基板１２−１、ＬＥＤ１２−２、充填樹脂１２−３等により構成されたものであり、検出対象となる指に赤外光又は近赤外光を照射する。
【００２９】
イメージセンサ１３は、例えば受光素子がマトリクス状に並んでいるエリア型指紋センサである。ユーザが、指紋検出面１７に指先を接触させるように擦りつけると、発光部１２から照射された光が指紋検出面１７上の指内に入射する。また、指内に入射した光は、指表面の凹凸から再放射され、再放射された散乱光が、イメージガイド１４を通り、イメージセンサ１３に届く。このように、イメージセンサ１３には、指表面の凹凸が明暗差として伝達され、イメージセンサ１３は、伝達されたその明暗差からユーザの指紋画像を取得すること可能となる。
【００３０】
イメージガイド１４は、イメージセンサ１３上に配置され、指紋検出装置１０の指紋検出面１７に置かれたユーザの指内からの散乱光をイメージセンサ１３に導く。イメージガイド１４は、例えば無数の光ファイバ片が垂直から所定角度傾斜して配列して構成されたものであり、例えば直方体形状、又は後述するように発光部１２に対向する角部をＣｈａｍｆｅｒ加工により面取りした形状を有していても良い。
【００３１】
また、イメージガイド１４の側面等には、検出対象の指内から出射する散乱光以外の発光部１２からオーバーモールド部材１５を介して直接入射する光を遮断するための遮光部材１８が設けられている。なお、遮光部材１８については後述する。
【００３２】
オーバーモールド部材１５は、例えば可視光領域の光を遮断吸収し、赤外光領域の光を透過する樹脂であり、例えば主剤がエストラマー変性エポキシ樹脂、硬化剤が芳香族アミン、硬化促進剤が３級アミン等からなる樹脂である。
【００３３】
ここで、オーバーモールド部材１５は、従来のモールド部材１５０とは異なり、発光部１２及びイメージガイド１４を露出した構成ではなく、指紋検出装置１０の表面全体を覆うように一体形成され、オーバーモールド部材１５によって覆われた指紋検出装置１０の表面に指紋検出面１７が形成されている。
【００３４】
オーバーモールド部材１５は、上述したように赤外光領域の光を透過するため、発光部１２からの光は、指紋検出面１７に置かれた指先に入射し、指先からの散乱光をイメージセンサ１３に届けることが可能となる。なお、オーバーモールド部材１５の光学特性については後述する。
【００３５】
接着部材１６は、イメージセンサ１３とイメージガイド１４との間を接着する部材であり、例えば低弾性の樹脂である接着剤を用いる。これにより、接着部材１６は、イメージセンサ１３とイメージガイド１４間に所定の厚みを確保しながら接着して、イメージセンサ１３とイメージガイド１４とが剥離して生じるダークスポットの発生を防ぐことが可能となる。なお、接着部材１６については後述する。
【００３６】
上述したように、オーバーモールド部材１５によって、指紋検出面１７を含む指紋検出装置１０の表面全体を覆うことにより、指紋検出装置１０の表面上の模様をなくして色調を同一にすることが可能となる。これにより、指紋検出装置１０が設けられる携帯通信機器等の表面の意匠性を向上させながら、精度の高い指紋検出を行うことが可能となる。
【００３７】
＜オーバーモールド部材１５の光学特性＞
次に、図３を用いて、本実施形態で用いられるオーバーモールド部材１５の光学特性について説明する。図３は、本実施形態に係るオーバーモールド部材の光学特性を示している。横軸は波長（ｎｍ）、縦軸は透過率（％）を示している。
【００３８】
図３に示すように、オーバーモールド部材１５は、可視光領域における例えば波長３００ｎｍ〜６５０ｎｍ程度の透過率がほとんど０％に近く、赤外光領域における例えば波長６７０ｎｍ程度の透過率が急激に高くなっている。
【００３９】
したがって、オーバーモールド部材１５は、発光部１２から照射された光のうち赤外光領域の光を透過すると共に、可視光領域の光を遮断吸収する。これにより、発光部１２から指紋検出面１７に置かれた指先に対して光を照射することが可能となり、また、指内からの散乱光をイメージセンサ１３に届けることが可能となる。
【００４０】
また、赤外光領域の光を透過するオーバーモールド部材１５を用いることで、従来のように発光部１２及びイメージガイド１４を露出させるための研磨工程を省くことが可能となる。
【００４１】
一方、オーバーモールド部材１５は、赤外光領域の光を透過するため、発光部１２からの光がイメージガイド１４に向かって直接入射して、クロストークが発生する場合がある。そこで、以下に示すように、イメージガイド１４に遮光部材１８を設けることで、イメージガイド１４に直接入射する光を遮断する。
【００４２】
＜遮光部材１８について＞
図４は、本実施形態に係る遮光部材を説明するための図である。なお、図４（Ａ）は、指紋検出装置１０の断面図であり、図４（Ｂ）は、遮光部材１８が設けられたイメージガイド１４の斜面図を示している。
【００４３】
図４（Ａ）に示すように、発光部１２から光を照射した場合、発光部１２からの矢印Ａに示す赤外光領域の光は、オーバーモールド部材１５を透過し、指紋検出面１７に置かれた指先に向かって入射する。また、矢印Ａに示すように、指内から再放射される散乱光は、オーバーモールド部材１５を透過し、イメージガイド１４を通って、イメージセンサ１３に届く。
【００４４】
一方、発光部１２からの矢印Ｂに示す赤外光領域の光は、例えばイメージガイド１４に遮光部材１８が設けられていない場合、オーバーモールド部材１５が赤外光領域の光を透過するため、発光部１２とイメージガイド１４との間にあるオーバーモールド部材１５を介してイメージガイド１４の側面等から入射し、イメージセンサ１３に届く。このように、矢印Ｂに示す発光部１２からイメージガイド１４に直接届く光は、クロストークを発生させるため、イメージセンサ１３から良好な指紋のコントラスト画像を得ることができなくなる。
【００４５】
そこで、図４（Ｂ）に示すように、例えばイメージガイド１４の側面に遮光部材１８を設ける。遮光部材１８は、図４（Ｂ）に示すイメージガイド１４の側面のうち、例えば発光部１２と真向かいとなるイメージガイドの側面に遮光部材１８−１、発光部１２の真向かいとなるイメージガイドの側面を挟んだ両側面に遮光部材１８−２〜１８−３を設けると良い。
【００４６】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、遮光部材１８は、例えば図４（Ｂ）に示すイメージガイド１４の全側面（上面、下面を除く４面）に設けても良く、イメージガイド１４の上面及び下面の予め設定された一部の領域に設けても良い。また、上述した遮光部材１８−２〜１８−３等は、側面全体ではなく一部の領域に設けても良い。
【００４７】
上述したように、遮光部材１８は、イメージガイド１４等に設けられることにより、検出対象である指内からの散乱光以外の発光部１２からオーバーモールド部材１５を介して直接入射される光を遮断する。これにより、発光部１２からの光がオーバーモールド部材１５を介してイメージガイド１４に直接入射することにより発生するクロストークを防ぐことが可能となる。
【００４８】
ここで、遮光部材１８は、例えば金属膜等によって形成され、金属膜としてはクロム（Ｃｒ）、錫（Ｓｎ）、チタン（Ｔｉ）、アルミニウム（Ａｌ）、鉄（Ｆｅ）−Ｃｒ系合金、金（Ａｕ）、タングステン（Ｗ）、亜鉛（Ｚｎ）、ニッケル（Ｎｉ）、タンタル（Ｔａ）、モリブデン（Ｍｏ）等を用いて、例えばスパッタリング、真空蒸着（例えば抵抗加熱蒸着、電子ビーム蒸着等）等の物理蒸着法によって形成される。
【００４９】
このとき、金属膜の厚みは、例えば金属膜をＣｒでスパッタリングにより形成した場合、例えば１００ｎｍ以上とすると良い。なお、遮光部材１８の膜厚に対応した光学特性については後述する。
【００５０】
上述したように、本実施形態では、オーバーモールド部材１５を用いて、イメージガイド１４には遮光部材１８を設ける。これにより、指紋を検出するための精度の良いコントラスト画像を得ることが可能となる。
【００５１】
＜遮光部材１８の光学特性＞
次に、図５を用いて、遮光部材１８の膜厚に対応した光学特性について説明する。図５は、本実施形態に係る遮光部材の膜厚に対応した光学特性を示している。横軸は波長（ｎｍ）、縦軸は透過率（％）を示している。
【００５２】
また、図５は、遮光部材１８に上述したＣｒでスパッタリングにより形成した金属膜を用いて、その膜厚をそれぞれ７０ｎｍ、１００ｎｍ、２００ｎｍ、５００ｎｍとしたときの透過率を、日立製Ｕ−４１００の測定装置により測定したものである。
【００５３】
図５に示すように、遮光部材１８の膜厚を７０ｎｍとしたものは、赤外光領域における例えば波長８７０ｎｍの波長の透過率が１％程度となり、波長１０００ｎｍ以上の波長の透過率が１％を越えている。これに対して、遮光部材１８の膜厚を１００ｎｍ、２００ｎｍ、５００ｎｍとしたものは、赤外光領域における波長の透過率はほとんど０％に近い。
【００５４】
したがって、例えば遮光部材１８の膜厚を１００ｎｍ以上とすることで、発光部１２から直接入射される光を遮断し、指紋を検出するための精度の良いコントラスト画像を得ることが可能となる。
【００５５】
＜イメージセンサ１３とイメージガイド１４間の接着部材１６＞
次に、図６を用いて、本実施形態に係る接着部材１６について説明する。図６は、本実施形態に係る接着部材について説明するための図である。
【００５６】
図６（Ａ）は、ダークスポットが生じたコントラスト画像とダークスポットが生じていないコントラスト画像とを示している。図６（Ａ）に示すように、ダークスポットが生じた場合には、イメージセンサ１３から得られる画像は、ぼやけた状態となり、指紋を検出するための精度の良いコントラスト画像が得ることができない。
【００５７】
このダークスポットは、イメージセンサ１３とイメージガイド１４とを接着する樹脂等が剥離することにより発生する。
【００５８】
例えば、図６（Ｂ）は、イメージセンサ１３とイメージガイド１４との間を接着する樹脂の厚み、すなわち距離（μｍ）に対するダークスポットの発生との対応関係を示している。
【００５９】
図６（Ｂ）に示すように、イメージセンサ１３とイメージガイド１４間の樹脂の厚み（距離）が５μｍ以下の場合、ダークスポットが発生しているのに対して、樹脂の厚みが例えば５μｍを超える場合にはダークスポットが発生していない。
【００６０】
したがって、例えばイメージセンサ１３とイメージガイド１４間の樹脂の厚みを、例えば５μｍを超える厚みとすることでダークスポットの発生を防ぐことが可能となる。
【００６１】
そこで、本実施形態に係る接着部材１６は、上述したイメージセンサ１３とイメージガイド間の厚みが約５μｍを超える厚みとなるよう、例えば低弾性の樹脂である接着剤等を用いる。
【００６２】
なお、図６（Ｃ）は、イメージセンサ１３とイメージガイド１４間の樹脂の厚みが２０μｍを超えた厚みとした場合の樹脂界面の画像を示している。
【００６３】
図６（Ｃ）に示すように、イメージセンサ１３とイメージガイド１４間の厚みが２０μｍを超えた厚みとした場合には、樹脂界面の画像に接着樹脂としてのフィラーが映り込んでしまっている。
【００６４】
したがって、接着部材１６は、イメージセンサ１３とイメージガイド１４間の樹脂の厚みが例えば５μｍを超え、２０μｍ以下とする厚みに保ちながら接着させると良い。
【００６５】
具体的には、接着部材１６には、例えば加熱硬化タイプで、成分が主剤をビスフェノールＡ型樹脂及びその他エポキシ樹脂とし、硬化剤をポリチオール、硬化後の物性がガラス転移温度１１０℃、線膨張係数６．０×１０−５／℃、体積抵抗率１×１０１５Ω・ｃｍ、曲げ強さ１３０ＭＰａ、曲げ弾性率６．５ＧＰａ、０．５ｍｍの厚みで波長６５０ｎｍの光透過率が８０％以上等とするエポキシ樹脂に、例えばフィラーとして中心径（分布の中心値）１２．５μｍの球状シリカを３．０ｗｔ％程度添加したものを用いて、例えばイメージセンサ１３とイメージガイド１４間の樹脂の厚みを約１２μｍとすると良い。
【００６６】
ここで、図７は、イメージガイドとイメージセンサ間の接着樹脂の厚みについて説明するための図である。なお、図７は、接着樹脂を約１〜２μｍの樹脂層とした場合と、約１２μｍの樹脂層とした場合の樹脂界面をＳＡＴ（Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ａｃｏｕｓｔｉｃ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈ）により撮像した画像を示している。
【００６７】
図７に示すように、例えば接着樹脂として製品Ａ（フィラーなし）を用いて、樹脂層を１〜２μｍとした場合、イメージガイド１４と接着樹脂である樹脂界面におけるＳＡＴ画像には剥離が生じている。これに対して、例えば接着樹脂として製品Ｂ（フィラーに球状シリカの中心径、約１２．５μｍ）を用いて、樹脂層を１２μｍとした場合、イメージガイド１４と樹脂界面におけるＳＡＴ画像には剥離が生じていない。
【００６８】
上述したように、本実施形態に係る接着部材１６には、低弾性の樹脂による接着剤を用いて、上述したように所定の厚みを確保しながら、イメージセンサ１３とイメージガイド１４と間を接着する。これにより、イメージセンサ１３とイメージガイド１４との間が剥離せず、ダークスポットの発生を防ぐことが可能となる。
【００６９】
＜発光部１２とイメージガイド１４間の距離＞
次に、図８〜図１０を用いて、イメージガイド１４に生じるクラック、及びクラックの発生を防ぐための発光部１２とイメージガイド１４間に設ける所定の距離について説明する。図８は、イメージガイドに生じているクラックを説明するための図であり、図９は、発光部とイメージガイド間の距離と、クラックの発生との関係を説明するための図である。また、図１０は、発光部とイメージガイド間に設ける所定の距離を説明するための図である。
【００７０】
図８（Ａ）は、従来の指紋検出装置１００の表面を撮像した画像であり、図８（Ｂ）は、従来の指紋検出装置１００の断面を撮像した画像である。
【００７１】
図８（Ａ）、図８（Ｂ）に示すように、発光部１２０に対向して、モールド部材１５０に接するイメージガイド１４０の側面にはクラックが生じている。このようなイメージガイド１４０の側面に生じるクラックは、発光部１２０、モールド部材１５０、イメージガイド１４０の熱膨張係数の差に起因して発生する。
【００７２】
発光部１２０、モールド部材１５０、イメージガイド１４０のそれぞれの熱膨張係数は、「イメージガイド１４０の樹脂＜モールド部材１５０の樹脂＜発光部１２０の樹脂」の順に大きくなり、発光部１２０の樹脂が最も膨張する。
【００７３】
モールド成形時、モールド部材１５０の樹脂によって発光部１２０と、イメージガイド１４０を包み込み、発光部１２０とイメージガイド１４０とが膨張した状態で、モールド部材１５０の樹脂は液体から固体に変化する。この後、全体を常温に戻す過程で、発光部１２０と、モールド部材１５０と、イメージガイド１４０とが収縮する。発光部１２０の樹脂の収縮は大きいため、見かけ上、発光部１２０の樹脂が、モールド部材１５０の樹脂を引っ張ることになる。このとき、発光部１２０とイメージガイド１４０の間のモールド部材１５０の厚みが薄いと、発光部１２０の樹脂の収縮による引っ張りがイメージガイド１４０に大きくかかることによりクラックが発生する。
【００７４】
したがって、例えば発光部１２０とイメージガイド１４０間に所定の距離を設けることで、発光部１２０とイメージガイド１４０間にあるモールド部材１５０の厚みによって上述した発光部１２０の熱収縮による応力が吸収され、イメージガイド１４０に生じるクラックを防ぐことが可能となる。
【００７５】
例えば、図９（Ａ）は、従来の指紋検出装置１００における発光部１２０とイメージガイド１４０間の距離と、イメージガイド１４０におけるクラックの発生との対応関係を示している。横軸は、発光部１２０とイメージガイド１４０間の距離（ｍｍ）、縦軸は、クラックの発生なし、クラックの発生あり、またＬＥＤ ＧＡＰあり／クラックなしを示している。なお、ＬＥＤ ＧＡＰとは、発光部１２０とモールド部材１５０との境界がはがれる現象を示す。
【００７６】
図９（Ａ）に示すように、発光部１２０とイメージガイド１４０間の距離が、例えば０．２８ｍｍよりも小さい場合には、イメージガイド１４０におけるクラックが発生している。これに対して、発光部１２０とイメージガイド１４０間の距離が０．２８ｍｍよりも距離がある場合、イメージガイド１４０にクラックは発生していない。
【００７７】
また、図９（Ｂ）は、図９（Ａ）に示す従来の指紋検出装置１００の高さを半分にした場合の発光部１２０とイメージガイド１４０間の距離とクラックの発生との対応関係を示している。
【００７８】
図１０（Ｂ）においても、発光部とイメージガイド間の距離が、例えば０．２８ｍｍよりも小さい場合にクラックが発生しているのに対して、例えば０．２８ｍｍよりも距離がある場合とにはクラックは発生していない。
【００７９】
そこで、本実施形態では、例えば図１０に示すように、発光部１２とイメージガイド１４間の距離が上述したクラックが発生しない距離となるよう発光部１２とイメージガイド１４を配置する。
【００８０】
具体的には、図１０（Ａ）に示すように、発光部１２とイメージガイド１４間に上述した距離を有するように、例えば指紋検出装置１０の高さを従来の指紋検出装置１００の高さの約半分の高さＬとする。また、この高さＬに合わせて基板１１、イメージセンサ１３、イメージガイド１４のそれぞれの高さを低くする。このように、高さＬに合わせて全体の高さを低くした場合、所定角度の光軸（例えば４０度）から形成されるイメージガイド１４上の撮像エリアは、イメージガイド１４の高さを低くするのに伴い、発光部１２から離れた位置に形成される。これにより、発光部１２とイメージガイド１４間の距離Ｘを例えば０．２８ｍｍ以上とすることが可能となる。
【００８１】
また、図１０（Ｂ）に示すように、例えば、指紋検出装置１０の高さを従来の指紋検出装置１００と同じ高さＭとした場合には、発光部１２に対向するイメージガイド１４の角部をＣｈａｍｆｅｒ加工により面取りした形状とする。このように、イメージガイド１４の面をＣｈａｍｆｅｒ加工し、イメージガイド１４の光軸を立てる（例えば４０度から６０度等）ことで、イメージガイド１４の撮像エリアが、発光部１２から離れた位置に形成される。これにより、発光部１２とイメージガイド１４間の距離Ｙを例えば０．２８ｍｍ以上とする。なお、このように光軸の角度を立てることでイメージガイド１４を小型化することが可能となる。
【００８２】
すなわち、本実施形態では、図１０（Ａ）及び図１０（Ｂ）に示す構成とすることで、発光部１２とイメージガイド１４間に所定の距離（例えば０．２８ｍｍ以上）を設ける。
【００８３】
なお、従来の指紋検出装置１００においても、図１０（Ａ）及び図１０（Ｂ）に示す構成とし、発光部１２０とイメージガイド１４０間に所定の距離（例えば０．２８ｍｍ以上）を設けることで、上述したイメージガイドにおけるクラックの発生を防ぐことが可能となる。
【００８４】
＜本実施形態に係る製造方法＞
次に、上述した本実施形態に係る指紋検出装置１０の製造方法について説明する。図１１は、本実施形態に係る製造方法を説明するためのフローチャートである。
【００８５】
図１１に示すように、本実施形態の製造方法では、基板１１にダイボンド樹脂等を用いてイメージセンサ１３を搭載する（Ｓ１０）。
【００８６】
次に、イメージセンサ１３を基板１１上に形成されている配線パターンに金ワイヤー等を用いてワイヤーボンディングする（Ｓ１１）。
【００８７】
次に、イメージガイド１４の側面に対して、上述したスパッタリング、真空蒸着等の物理蒸着法によってクロム（Ｃｒ）等により遮光部材１８を設ける（Ｓ１２）。なお、Ｓ１２の処理は、Ｓ１０〜Ｓ１１の処理よりも前に行っても良い。
【００８８】
次に、イメージセンサ１３上に、接着部材１６を用いて、遮光部材１８が設けられたイメージガイド１４を搭載し、基板１１上に、銀ペースト、半田等を用いて、発光部１２を搭載する（Ｓ１３）。
【００８９】
次に、オーバーモールド部材１５となる上述した樹脂を基板１１上に搭載された発光部１２、イメージセンサ１３、イメージガイド１４の間に充填し（Ｓ１４）、基板上の発光部１２、イメージセンサ１３、イメージガイド１４等を覆うように、トランスファーモールドで一体成形し（Ｓ１５）、処理を終了する。これにより、本実施形態に係る指紋検出装置１０が得られる。
【００９０】
上述したように、本実施形態によれば、意匠性を向上させながら、精度の高い指紋検出装置を得ることが可能となる。
【００９１】
以上、各実施形態に基づき本発明の説明を行ってきたが、上記実施形態に示した要件に本発明が限定されるものではない。これらの点に関しては、本発明の主旨をそこなわない範囲で変更することができ、その応用形態に応じて適切に定めることができる。
【符号の説明】
【００９２】
１０，１００ 指紋検出装置
１１，１１０ 基板
１２，１２０ 発光部
１３，１３０ イメージセンサ
１４，１４０ イメージガイド
１５ オーバーモールド部材
１６ 接着部材
１７，１６０ 指紋検出面
１８ 遮光部材
１５０ モールド部材
【特許請求の範囲】
【請求項１】
検出対象に照射する光を発光する発光部と、前記検出対象からの散乱光を受光するイメージセンサとを備える基板を有し、前記散乱光を前記イメージセンサにガイドするイメージガイドを前記イメージセンサ上に配置する指紋検出装置であって、
当該指紋検出装置は、可視光を遮断し、赤外光を透過するオーバーモールド部材により、前記発光部、前記イメージセンサ、及び前記イメージガイドを覆うように一体形成され、
前記イメージガイドは、前記散乱光以外の前記発光部から照射される光を遮断するための遮光部材を備えることを特徴とする指紋検出装置。
【請求項２】
前記遮光部材は、前記発光部から照射される光が前記オーバーモールド部材を介して、直接、前記イメージガイドに入射しないように遮断することを特徴とする請求項１に記載の指紋検出装置。
【請求項３】
前記イメージセンサと前記イメージガイドとを接着する接着部材を有し、
前記接着部材は、前記イメージセンサと前記イメージガイド間に設けられ、かつ所定の厚さを有することを特徴とする請求項１又は２に記載の指紋検出装置。
【請求項４】
前記発光部と前記イメージガイド間は、所定の間隔を有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の指紋検出装置。
【請求項５】
前記イメージガイドは、直方体形状を有し、前記発光部に対向する角部が面取りした形状を有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の指紋検出装置。
【請求項６】
検出対象に照射する光を発光する発光部と、前記検出対象からの散乱光を受光するイメージセンサとを備える基板を有し、前記散乱光をイメージセンサにガイドするイメージガイドを前記イメージセンサ上に配置する指紋検出装置の製造方法であって、
前記イメージガイドに遮光部材を設ける遮光部材設置工程と、
前記遮光部材設置工程の後に、前記イメージセンサ上に所定の厚さを有する接着部材を用いて、前記遮光部材が設けられたイメージガイドを搭載するイメージガイド搭載工程と、
可視光を遮断し、赤外光を透過するオーバーモールド部材により、前記基板上に搭載された前記発光部、前記イメージセンサ、及び前記イメージガイドを覆うようにモールドするモールド工程とを有することを特徴とする指紋検出装置の製造方法。
【請求項１】
検出対象に照射する光を発光する発光部と、前記検出対象からの散乱光を受光するイメージセンサとを備える基板を有し、前記散乱光を前記イメージセンサにガイドするイメージガイドを前記イメージセンサ上に配置する指紋検出装置であって、
当該指紋検出装置は、可視光を遮断し、赤外光を透過するオーバーモールド部材により、前記発光部、前記イメージセンサ、及び前記イメージガイドを覆うように一体形成され、
前記イメージガイドは、前記散乱光以外の前記発光部から照射される光を遮断するための遮光部材を備えることを特徴とする指紋検出装置。
【請求項２】
前記遮光部材は、前記発光部から照射される光が前記オーバーモールド部材を介して、直接、前記イメージガイドに入射しないように遮断することを特徴とする請求項１に記載の指紋検出装置。
【請求項３】
前記イメージセンサと前記イメージガイドとを接着する接着部材を有し、
前記接着部材は、前記イメージセンサと前記イメージガイド間に設けられ、かつ所定の厚さを有することを特徴とする請求項１又は２に記載の指紋検出装置。
【請求項４】
前記発光部と前記イメージガイド間は、所定の間隔を有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の指紋検出装置。
【請求項５】
前記イメージガイドは、直方体形状を有し、前記発光部に対向する角部が面取りした形状を有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の指紋検出装置。
【請求項６】
検出対象に照射する光を発光する発光部と、前記検出対象からの散乱光を受光するイメージセンサとを備える基板を有し、前記散乱光をイメージセンサにガイドするイメージガイドを前記イメージセンサ上に配置する指紋検出装置の製造方法であって、
前記イメージガイドに遮光部材を設ける遮光部材設置工程と、
前記遮光部材設置工程の後に、前記イメージセンサ上に所定の厚さを有する接着部材を用いて、前記遮光部材が設けられたイメージガイドを搭載するイメージガイド搭載工程と、
可視光を遮断し、赤外光を透過するオーバーモールド部材により、前記基板上に搭載された前記発光部、前記イメージセンサ、及び前記イメージガイドを覆うようにモールドするモールド工程とを有することを特徴とする指紋検出装置の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１２−１５０６２０（Ｐ２０１２−１５０６２０Ａ）
【公開日】平成２４年８月９日（２０１２．８．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−８３１１（Ｐ２０１１−８３１１）
【出願日】平成２３年１月１８日（２０１１．１．１８）
【出願人】（０００００６２２０）ミツミ電機株式会社 (1,651)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年８月９日（２０１２．８．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１月１８日（２０１１．１．１８）
【出願人】（０００００６２２０）ミツミ電機株式会社 (1,651)
【Ｆターム（参考）】
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