照度センサ用光学フィルターの製造方法
【課題】 人間の視感度特性に近い分光特性を持ち、検出精度が高く、しかも低コストで作製可能な照度センサ用光学フィルターの製造方法を提供する。
【解決手段】 （ａ）のガラスの穴あけ工程、（ｃ）のフィルター効果を有するガラス小片７の振り込み工程、（ｄ）のガラス小片７の軟化工程、（ｅ）の研磨工程からなる。
【解決手段】 （ａ）のガラスの穴あけ工程、（ｃ）のフィルター効果を有するガラス小片７の振り込み工程、（ｄ）のガラス小片７の軟化工程、（ｅ）の研磨工程からなる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フォトダイオードなどの光検出素子を用いた、半導体照度センサ用光学フィルターの製造方法に関するものである。この種の半導体照度センサは、例えば照明の自動点等制御や調光、液晶ディスプレイのバックライト制御、携帯電話のキーパッドのバックライト制御、監視カメラの暗視切換え制御等の分野で周囲の照度を検知するために使用されている。また、発光素子と組合せることにより、近接センサとして物体の有無、距離の測定に使用されている。
【背景技術】
【０００２】
人間の可視光は、３８０〜７８０ｎｍの光であり、このうち４４０〜７００ｎｍ程度が主な感知波長領域である。しかし、光の色(波長)によって同じパワーを持つ光でも、人間は明るく感じたり暗く感じたりする。この色ごとに人間が強く感じる明るさを相対的に示したものが比視感度特性であり、波長が５００〜６００ｎｍの緑色付近にピークを持っている。
表示デバイスのバックライト制御用の照度センサ等では、人間の視感度特性に近い分光
感度特性を持つものが望まれている。
【０００３】
可視光の強度を検出する照度センサには、フォトダイオードが用いられるが、フォトダ
イオードの分光感度特性は、人間の視感度特性とは異なる。そのため、人間の視感度特性
に近づけるために、特許文献１や２のようにフォトダイオードの表面に光学フィルターや多層反射膜を設けたり、特許文献４や５のように感度特性の異なるフォトダイオードを用いて流れる電流差から演算して補正を行ってきた。また、補正精度高めるため特許文献２や３では入射光を制限するための窓を設けている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】実開昭６１−８２２３０号広報
【特許文献２】特開２００７−４８７９５号公報
【特許文献３】特開２００７−５３６７２８号広報
【特許文献４】特開２００６−１４８０１４号公報
【特許文献５】特開２００９−２３８９４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献４や５に示される複数のフォトダイオードを用いた方法では、複数のフォトダイオードを用いることによるコストアップと、補正精度が十分ではないという課題があった。
【０００６】
特許文献１に示される光学フィルターを用いた方法では、光学フィルターとして誘電体多層膜による干渉フィルターを使用しているため、更にコストが高く、また光の入射角によってフィルター特性が変化するため、やはり検出精度は十分ではない。
対策として、特許文献２および３に、入射光を制限するための窓を設ける方法が提案されているが、窓を作製するためのコストアップが避けられない。
【０００７】
本発明は、以上のような問題点を解決し、人間の視感度特性に近い分光特性を持ち、検出精度が高く、しかも低コストで作製可能な照度センサ用光学フィルター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】
【０００８】
上記目的を達成するために、ガラス板に穴を開ける第一の工程と、前記ガラス板の穴に、光学フィルター効果を有し且つガラス軟化点が前記ガラス基体より低いガラス小片を配置する第二の工程と、前記ガラス小片を高温下で軟化させる第三の工程と、前記ガラス基体の両面を研磨して平坦化する第四の工程と、を備えることにした。
【０００９】
また、前記穴を貫通穴にした。
また、前記第一の工程に、成形法を用いるようにした。
また、前記第一の工程に、サンドブラスト法を用いるようにした。
また、前記第一の工程に、ガラスエッチング法を用いるようにした。
また、前記ガラス小片は、ビーズ形状を有するようにした。
【００１０】
また、前記ガラス小片を高温下で軟化させる第三の工程において、前記ガラス基体を板材で挟み圧力を加えるようにした。
また、前記ガラス小片を高温下で軟化させる第三の工程の次に、前記ガラス基体をフラットな型で挟み高温下で圧力を加える工程を加えた。
【００１１】
また、前記ガラス基体の穴は、段差のある錘台形状とした。
また、前記ガラス基体の穴は、中央部の径が細い鼓形状とした。
また、前記ガラス板は、遮光性を有するガラス板にした。
また、前記ガラス板は、黒色のガラス板にした。
また、前記黒色のガラス材料は、黒色顔料を３〜２０％含むようにした。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の照度センサ用光学フィルターの製造方法は、ガラスの穴あけ工程、ガラス小片の配置工程、ガラス小片の軟化工程および研磨工程からなり、いずれも簡便な製造工程であるため従来の方式に比べて製造コストを大幅に低減できる。また、ガラス小片として視感度補正特性に近いフィルター効果を有するガラスを選択することにより、優れた補正特性が得られるとともに、干渉フィルターのように光の入射角によってフィルター特性が変化することがなく、更には入射光を制限する窓を設けているため、非常に精度の高い照度センサを安価に提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の製造方法による光学フィルターを用いた照度センサの構成を模式的に示す断面図および上面図である。
【図２】本発明の照度センサ用光学フィルターの製造工程を模式的に示す断面図である。
【図３】本発明の光学フィルターを用いた照度センサの一部の製造工程を模式的に示す断面図である。
【図４】本発明の照度センサ用光学フィルターの製造工程を模式的に示す断面図である。
【図５】本発明の照度センサ用光学フィルターの製造工程を模式的に示す断面図である。
【図６】本発明の照度センサ用光学フィルターの不良例を模式的に示す断面図である。
【図７】本発明の照度センサ用光学フィルターの不良例を模式的に示す断面図である。
【図８】本発明の照度センサ用光学フィルターの製造工程を模式的に示す断面図である。
【図９】本発明の照度センサ用光学フィルターの製造工程を模式的に示す断面図である。
【図１０】本発明の照度センサ用光学フィルターの製造工程を模式的に示す断面図である。
【図１１】本発明の照度センサ用光学フィルターの製造工程を模式的に示す断面図である。
【図１２】本発明の製造方法による光学フィルターを用いた照度センサの構成を模式的に示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明の照度センサ用光学フィルターの製造方法は、センサ素子に合わせてガラス板の所定の位置および大きさに穴を開け、次いで光フィルター効果を有するガラス小片を加熱して埋め込み、光学フィルターを作製する。この光フィルター効果を有するガラス小片は、センサ素子の特性、照度センサの用途によって使用するガラスを選択する。また、ガラス小片埋め込み後のガラス基体を研磨する工程で、ガラス基体の厚さをコントロールすることにより、所望の光フィルター効果を有する光学フィルターが作製される。
【００１５】
具体的には、この照度センサ用光学フィルターの製造方法は、穴あけ工程、配置工程、埋め込み工程、および研磨工程を備えている。穴あけ工程では、表面に凸部を持つ型でガラス板をガラスの軟化点以上の温度で加熱押圧して、穴を設ける。もしくは、サンドブラスト法や、ガラスエッチング法で穴を設ける。配置工程では、光フィルター効果を有するガラス小片をガラス基体の穴に配置する。埋め込み工程では、ガラス小片の軟化点とガラス基体の軟化点の間の温度になるよう加熱し、ガラス小片を軟化させて穴に埋め込む。研磨工程では、軟化後のはみ出したガラス小片を研磨により平坦化するとともに、前記穴が有底穴の場合は底面を研磨してガラス小片を露出させ、更にはガラス基体を所定の厚さに調整する。
以下に、本発明の発光デバイスの製造方法について、図面を用いて詳細に説明する。
【実施例１】
【００１６】
図２は、本実施例の光学フィルターの製造工程を模式的に示す断面図である。また図１は、本実施形態で作製した光学フィルターを用いた照度センサの構成を、模式的に示す断面図および平面図である。
【００１７】
＜穴あけ工程＞
図２（ａ）は、穴あけ工程を示す断面図である。ガラス板１０を、表面に凸部１３を持つ上型１１と、表面がフラットな下型１２の間に設置する。次いで上型１１、下型１２及びガラス板１０加熱してガラス板１０を軟化させる。ガラス板１０としてソーダガラスを使用する場合には、約７００℃〜９００℃に加熱する。そして上型１１及び下型１２を矢印の方向に押圧する。これにより、図２（ｂ）に示す中央に穴を有するガラス基体１４が形成される。穴の形状は、成形性、次工程の配置工程の振込み性の容易さの点から、錘台形が望ましい。
【００１８】
他の方法として、ガラス基板１０にアルミナ等の研磨剤を吹き付けて穴を開ける、いわゆるサンドブラスト法を用いてもよい。この場合も穴の開いたガラス基体１４形成することができる。
【００１９】
また、ガラス基板１０の表面に穴部を除いてレジストを印刷し、ガラス裏面は全面にレジストを塗布し、次いでフッ酸等のガラスエッチング液に浸漬して穴を開け、最後にレジストを除去しても、同様に穴の開いたガラス基体１４を形成することができる。
【００２０】
＜配置工程＞
図２（ｃ）は、光フィルター効果を有するガラス小片７をガラス基体１４の穴に配置した状態を示している。
照度センサに必要な光フィルター効果としては、視感度補正曲線に合わせるのが理想的であるが、その場合にはフィルターの透過率が低下するため、感度を重視する場合は赤外線だけをカットするフィルターが用いられる。後社の場合は、リン酸塩系ガラスが、前者の場合はリン酸塩系ガラスにＣｕＯなどの金属酸化物を添加したガラスが用いられる。リン酸塩系ガラスは耐湿性が弱い傾向にあるため、耐候性を要求する場合は、ケイ酸塩系のガラスに無機顔料を添加して調整してもよい。いずれの場合も、ガラス基体１４のガラス材料より低い軟化点になるよう、ガラス組成を調整する。
【００２１】
光フィルター効果を有するガラスは、ガラス基体１４の穴に合わせた径のガラス棒を作製し、埋め込み量に合わせた体積になるようにカッティングすることにより、円柱形状のガラス小片７が得られる。
なお、ガラス小片７は直方体や立方体の形状でも使用可能であり、この場合はインゴット状態のガラスをスライサーやワイヤーカットでスライスし、次いで所定の体積になるようカッティングすればよい。
ガラス小片７は、ガラス基体１４の上に散布して振動させることにより、ガラス基体の穴に容易に振り込むことが可能である。
【００２２】
＜埋め込み工程＞
図２（ｄ）は、ガラス小片７をガラス基体に埋め込んだ状態を示す断面図である。
図２（ｃ）に示す配置工程が終了したガラス基体１４およびガラス小片７を、ガラス基体１４の軟化点より低く、ガラス小片７の軟化点より高い温度に加熱する。リン酸塩系ガラスでは、軟化点が５００℃から６５０℃程度になるため、ガラス基板１０にソーダガラスを用いた場合は、５５０〜７００℃に加熱することにより、ガラス小片７だけが軟化し、図２（ｄ）に示すように、穴を埋めた状態になる。
【００２３】
ガラス基体１４とガラス小片７の熱膨張係数は、前者が大きい場合はガラス小片にクラックが入りやすくなり、後者が大きい場合はガラス小片が抜けやすくなるため、両者の差は３０×１０-7／℃以内であることが望ましい。
【００２４】
＜研磨工程＞
ガラス小片７を軟化させて埋め込みが終了したガラス基体１４およびガラス小片７は、表面は平坦化、裏面はガラス小片７を底面で露出させるとともに、ガラス小片７が所定の厚さになるよう研磨し、図２（ｅ）の光学フィルター基板６が完成する。
【００２５】
図１は、実施例１の光学フィルターを用いた照度センサ１の構成を示す、模式的な断面図と平面図である。光学フィルター基板６には照度センサ素子４を実装するための実装電極５が設けられている。照度センサ素子４は光フィルター効果を有するガラス小片の下に配置して実装される。もう一方のキャビティ基板２は、配線電極８、貫通電極３を有しており、センサ素子４から実装電極５、配線電極８、貫通電極３を経て外部電極端子９に接続される。キャビティ基板２もガラス材料で製作すれば、すべてガラス材料からなるパッケージになるため、耐久性の極めて高い照度センサデバイスを提供することができる。
【００２６】
図３は、参考までに本発明者らが特開２００８-２４９４８４に開示してなるキャビティ基板２の製造工程を模式的に示す断面図である。図３（ａ）のように、ガラス板２０を、表面にキャビティ用の凸部１５および貫通電極用の凸部１６を持つ上型１７と、貫通電極用の凸部１８を持つ下型１９の間に設置する。次いで上型１７、下型１９及びガラス板２０を加熱してガラス板２０を軟化させる。そして上型１７及び下型１９を矢印の方向に押圧する。これにより、図３（ｂ）に示すキャビティと貫通穴を有するキャビティ基板２１が得られる。貫通穴は、図３（ｃ）に示すようにＡｇペースト等の導電性材料で埋めることにより貫通電極３になり、さらに配線電極、外部電極端子を作製することにより、図１に示すキャビティ基板２を容易に得ることができ、本発明の光学フィルターと組み合わせることによって低コストで耐久性の高いパッケージを提供することができる。
【実施例２】
【００２７】
図４は本実施例の製造工程を模式的に示す断面図である。
＜穴あけ工程＞
図４（ａ）は、穴あけ工程を示す断面図である。ガラス板１０を、表面に凸部２２を持つ上型２３と、表面に凹部２４を持つ下型２５の間に設置する。次いで上型２３、下型２５及びガラス板１０加熱してガラス板１０を軟化させる。そして上型２３及び下型２５を矢印の方向に押圧する。これにより、図４（ｂ）に示す中央に貫通穴を有するガラス基体２６が形成される。
【００２８】
＜配置工程＞
図４（ｃ）は、光フィルター効果を有するガラス小片７をガラス基体２６の穴に配置した状態を示している。板材２７の上にガラス基体２６を載せ、実施例１と同様にガラス小片７をガラス基体２６の上に散布して振動させることにより、ガラス基体の穴に容易に振り込むことが可能である。穴の形状とガラス小片のサイズを調整すれば、ガラス小片は穴にひっかかって落下しないため、板材２７は不要である。
【００２９】
＜埋め込み工程＞
図４（ｃ）に示す配置工程が終了したガラス基体２６およびガラス小片７を、ガラス基体２６の軟化点より低く、ガラス小片７の軟化点より高い温度に加熱する。その結果、図４（ｄ）に示すように、ガラス小片７を穴に埋め込むことができる。
【００３０】
＜研磨工程＞
次いで、研磨によって、表面の平坦化および厚さ調整を行い、図４（ｅ）の光学フィルター基板６を得ることができる。
本実施例では、埋め込み工程でガラス小片が裏面にも露出しているため、実施例１に比較して研磨工程での研磨量を減らすことができ、研磨コストの低減が可能である。
【実施例３】
【００３１】
図５は本実施例の製造工程を模式的に示す断面図である。穴あけ工程は実施例２と同じであるため省略し、以下配置工程以降を説明する。
＜配置工程＞
図５（ａ）は、本実施例の埋め込み工程を示す。ガラス小片７が配置されたガラス基体２６を、表面がフラットな上型２８および下型２９の間に設置する。次いで上型２８、下型２９、ガラス基体２６およびガラス小片７を、ガラス基体２６の軟化点より低く、ガラス小片７の軟化点より高い温度に加熱し、そして上型２１及び下型２２を矢印の方向に押圧する。その結果、図５（ｂ）に示すように、軟化したガラス小片７は圧力によって貫通穴に完全に埋め込まれるとともに、表面がフラットな形状になる。
【００３２】
＜平坦化工程＞
次いで、研磨によって、表面の平坦化および厚さ調整を行い、図５（ｃ）の光学フィルター基板６を得ることができる。
本実施例では、埋め込み工程後のガラス小片の出っ張りが小さく且つ平坦なため、研磨工程でのガラス割れを防止することができ、実施例1および２に比較して研磨時の不良率を大幅に減少させることができる。
【実施例４】
【００３３】
図８は本実施例の製造工程を模式的に示す断面図である。穴あけ工程および配置工程は実施例２と同じであるため省略し、埋め込み工程および研磨工程を説明する。また、図６および７は、本実施例の効果を説明するための光学フィルター不良例を示す模式的断面図である。
【００３４】
＜埋め込み工程＞
図６は、実施例２の埋め込み工程後の一例の断面図を示す。円柱状のガラス小片７は軟化して丸くなり、ガラス基体２６に埋め込まれるが、ガラス小片７の軟化時の粘度が高い場合には穴に隙間４１ができ、研磨してもこの隙間が残ることがある。
【００３５】
図７は、実施例３の埋め込み工程後の一例の断面図を示す。配置工程において円柱状のガラス小片７が傾いて配置され、且つガラス小片７の軟化時の粘度が高い場合は、埋め込み工程においてフラットな型でプレスしたときに傾きが補正できず、片側だけに隙間４１ができることがある。研磨してもこの隙間が残ると、歩留まりを低下させる原因になる。
【００３６】
本実施例の埋め込み工程は、上記欠点を除去するため、実施例２の埋め込み工程（第１の埋め込み工程）の後に実施例３の埋め込み工程（第２の埋め込み工程）を実施した。図８（ａ）は、第２の埋め込み工程を示す断面図である。第１の埋め込み工程が終了したガラス小片７は、配置工程において円柱状のガラス小片７が傾いて配置された場合にも、ガラス小片軟化時に表面張力により穴の中心で丸くなる。このガラス基体２６およびガラス小片７を表面がフラットな上型２８および下型２９の間に設置し、ガラス基体２６の軟化点より低く、ガラス小片７の軟化点より高い温度に加熱し、そして上型２８及び下型２９を矢印の方向に押圧する。その結果、図８（ｂ）に示すように、軟化したガラス小片７は圧力によって隙間なく貫通穴に埋め込まれるとともに、表面がフラットな形状になる。
【００３７】
＜研磨工程＞
次いで、研磨によって、表面の平坦化および厚さ調整を行い、図８（ｃ）の光学フィルター基板６を得る。
このように第1および第２の埋め込み工程を行うにより、配置工程での配置バラツキやガラス小片の軟化時の粘度に関係なく、ガラス小片を隙間なく貫通穴に埋め込むことができ、より安定した生産が可能になる。
【実施例５】
【００３８】
図９は本実施例の製造工程を模式的に示す断面図である。穴あけ工程、配置工程および研磨工程は実施例２と同じであるため省略し、配置工程と埋め込み工程を説明する。
＜配置工程＞
図９（ａ）は、光フィルター効果を有するビーズ形状のガラス小片３０をガラス基体２６の穴に配置した状態を示している。ビーズ形状にすることにより、ガラス基体２６の穴にガラス小片３０を振り込みしやすくなるため、配置工程が容易になる。
なお、ビーズ形状は球でも楕円でも構わないが、球のほうが穴への振り込み性が良好である。
【００３９】
＜埋め込み工程＞
図９（ｂ）は、本実施例の埋め込み工程を示す。ビーズ状のガラス小片７が配置されたガラス基体２６を、表面がフラットな上型２８および下型２９の間に設置する。次いで上型２８、下型２９、ガラス基体２６およびガラス小片７を、ガラス基体２６の軟化点より低く、ガラス小片７の軟化点より高い温度に加熱し、そして上型２８及び下型２９を矢印の方向に押圧する。その結果、図９（ｃ）に示すように、軟化したガラス小片７は圧力によって貫通穴に完全に埋め込まれるとともに、表面がフラットな形状になる。
【００４０】
＜研磨工程＞
次いで、研磨によって、表面の平坦化および厚さ調整を行い、図９（ｄ）の光学フィルター基板６を得る。
ガラス小片７がビーズ形状の場合は、円柱や直方体のときのように配置工程で斜めに配置されることがないため、実施例４の第一の埋め込み工程が不要であり、短い工程で安定した生産が可能になる。
【実施例６】
【００４１】
図１０は、本実施例の製造工程を模式的に示す断面図である。
＜穴あけ工程＞
図１０（ａ）は、穴あけ工程を示す断面図である。ガラス板１０を、表面に凸部３１と３２を持つ上型３３と、表面がフラットな下型３４の間に設置する。次いで上型３３、下型３４及びガラス板１０加熱してガラス板１０を軟化させる。そして上型３３及び下型３４を矢印の方向に押圧する。これにより、図１０（ｂ）に示す中央に段差のある錘台貫通穴を有するガラス基体３５が形成される。
【００４２】
＜配置工程＞
図１０（ｂ）は、光フィルター効果を有するビーズ形状のガラス小片３０をガラス基体３５の穴に配置した状態を示している。穴が中央に段差のある錘台貫通穴のため、ガラス小片３０は段差で支えられる。したがって、図４（ｃ）に示す、実施例２の配置工程における板材２７は不要になり、配置工程の工数を低減することができる。
【００４３】
＜埋め込み工程＞
図１０（ｃ）は、本実施例の埋め込み工程後の状態を示す断面である。埋め込み工程で軟化したガラス小片３０は穴の段差で支えられるため、配置工程と同様にガラス基体の下に板材を配する必要がなく、埋め込み工程の工数を低減することができる。
【００４４】
＜研磨工程＞
次いで、研磨によって、表面の平坦化および厚さ調整を行い、図１０（ｄ）の光学フィルター基板６を得る。
本実施例では、上述した工数低減効果以外に、ガラス小片３０とガラス基体３５の接触面積が増えるため、温度衝撃試験等の信頼性での耐久性が向上する。
【実施例７】
【００４５】
図１１は、本実施例の製造工程を模式的に示す断面図である。
＜穴あけ工程＞
図１１（ａ）は、穴あけ工程を示す断面図である。ガラス板１０を、表面に凸部３７を持つ上型３６と、表面に凸部３８を有する下型３９の間に設置する。次いで上型３６、下型３９及びガラス板１０加熱してガラス板１０を軟化させる。そして上型３６及び下型３９を矢印の方向に押圧する。これにより、図１１（ｂ）に示す中央部の径が細い鼓型状の貫通穴を有するガラス基体４０が形成される。
【００４６】
＜配置工程＞
図１１（ｂ）は、光フィルター効果を有するビーズ形状のガラス小片３０をガラス基体４０の穴に配置した状態を示している。板材２７の上にガラス基体４０を載せ、実施例１と同様にガラス小片３０をガラス基体２６の上に散布して振動させることにより、ガラス基体の穴に容易に振り込むことが可能である。
＜埋め込み工程＞
図１１（ｃ）は、本実施例の埋め込み工程後の状態を示す断面である。
【００４７】
＜研磨工程＞
次いで、研磨によって、表面の平坦化および厚さ調整を行い、図１１（ｄ）の光学フィルター基板６を得る。本実施例では、中央部の径が細い鼓型状の貫通穴を有しているため、研磨時にガラス小片が穴から抜けることがなく、研磨での不良率が低減できる。
また、本実施例では、実施例６と同様に、ガラス小片３０とガラス基体４０の接触面積が増えるため、温度衝撃試験等の信頼性での耐久性が向上する。
【実施例８】
【００４８】
実施例１において、ガラス基板１０に遮光性のあるガラスを用いた。ガラスの遮光性は、ガラスの中にＡｌ２Ｏ３、ＴｉＯ２、ＺｒＯ２などのガラスと屈折率の異なる材料を分散させることによって得られる。たとえばソーダガラスにＺｒＯ２を２０％以上添加すると、０．５ｍｍ厚さで透過率５％以下のガラスが得られる。
【００４９】
遮光性のあるガラスを用いることにより、図１に示す照度センサ素子４への入射光は光学フィルター基板のフィルター効果を有するガラス小片からの入射光だけになり、照度センサとしての精度を高めることが可能になる。また、ガラス板１０を遮光ガラスに変えるだけでよいため、工程数を増やすことなく、本発明の特徴である低コストを維持したまま特性改善が可能である。
【実施例９】
【００５０】
実施例８の遮光性のあるガラスとして、黒色ガラスを用いた。黒色ガラスはガラスに酸化鉄等の顔料を添加することにより得られる。たとえば、ソーダガラスに酸化鉄を主にした黒色顔料を３％添加すれば、０．５ｍｍ厚さのガラスで透過率５％以下が得られ、Ａｌ２Ｏ３やＴｉＯ２などより低濃度の添加量で、必要な遮光率を得ることができる。また、黒色顔料を２０％添加すれば、光学フィルター基板６を０．２ｍｍの厚さにしても透過率５％以下を得ることができ、薄型の照度センサを提供することができる。
【００５１】
図１２は本実施例の光学フィルターを用いた照度センサ４４の構成を示す、模式的な断面図である。光学フィルター基板６は黒色ガラス４３とフィルター効果を有するガラス小片７からなっている。もう一方のキャビティ基板２は、貫通電極３を有しており、センサ素子４はキャビティ基板２にダイボンディングされている。センサ素子４と貫通電極３はワイヤ４２で接続され、貫通電極３を経て外部電極端子９に接続される。キヤビティ基板２も黒色ガラス材料で製作すれば、センサ素子４に入射する光はガラス小片７を通過した光だけになり、高性能の照度センサを提供できる。特に、図１に示した照度センサ１では、センサ素子４のアクティブエリアがガラス小片７に接しているため黒色ガラスの効果は少ないが、照度センサ４３はセンサ素子４が光学フィルター基板６と離れて設置されるため、黒色ガラスによる遮光の効果は極めて大きい。
【００５２】
以上、実施例１から実施例９により光学フィルター基板６の単品の製造方法を説明したが、これを多数個取りにより形成することができる。また、ガラス小片を埋め込む穴は円形状で説明したが、センサ素子や、パッケージ仕様、また使用用途によって、三角形、四角形、六角形等の多角形状であってもよいし、傾斜面が円弧状、或いは双曲線状の形状であってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００５３】
人間の視感度特性に近い分光特性を持ち、信頼性が高い照度センサ用光学フィルターを簡単かつ安価に製造することができるので、あらゆる用途に使用可能な照度センサの供給に寄与することができる。
【符号の説明】
【００５４】
１、４４ 照度センサ
２ キャビティ基板
３ 貫通電極
４ センサ素子
５ 配線電極
６ 光学フィルター基板
７、３０ フィルター効果を有するガラス小片
８ 実装電極
９ 外部電極
１０、２０ ガラス板
１１、１７、２３、２８、３３、３６ 上型
１２，１９、２５、２９、３４、３９ 下型
１３、１５，１６、１８、２２、３１、３２、３７、３８ 凸部
１４、２６、３５、４０ ガラス基体
２１ キャビティ基板
２４ 凹部
２７ 板材
４１ 隙間
４２ ワイヤ
４３ 黒色ガラス
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フォトダイオードなどの光検出素子を用いた、半導体照度センサ用光学フィルターの製造方法に関するものである。この種の半導体照度センサは、例えば照明の自動点等制御や調光、液晶ディスプレイのバックライト制御、携帯電話のキーパッドのバックライト制御、監視カメラの暗視切換え制御等の分野で周囲の照度を検知するために使用されている。また、発光素子と組合せることにより、近接センサとして物体の有無、距離の測定に使用されている。
【背景技術】
【０００２】
人間の可視光は、３８０〜７８０ｎｍの光であり、このうち４４０〜７００ｎｍ程度が主な感知波長領域である。しかし、光の色(波長)によって同じパワーを持つ光でも、人間は明るく感じたり暗く感じたりする。この色ごとに人間が強く感じる明るさを相対的に示したものが比視感度特性であり、波長が５００〜６００ｎｍの緑色付近にピークを持っている。
表示デバイスのバックライト制御用の照度センサ等では、人間の視感度特性に近い分光
感度特性を持つものが望まれている。
【０００３】
可視光の強度を検出する照度センサには、フォトダイオードが用いられるが、フォトダ
イオードの分光感度特性は、人間の視感度特性とは異なる。そのため、人間の視感度特性
に近づけるために、特許文献１や２のようにフォトダイオードの表面に光学フィルターや多層反射膜を設けたり、特許文献４や５のように感度特性の異なるフォトダイオードを用いて流れる電流差から演算して補正を行ってきた。また、補正精度高めるため特許文献２や３では入射光を制限するための窓を設けている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】実開昭６１−８２２３０号広報
【特許文献２】特開２００７−４８７９５号公報
【特許文献３】特開２００７−５３６７２８号広報
【特許文献４】特開２００６−１４８０１４号公報
【特許文献５】特開２００９−２３８９４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献４や５に示される複数のフォトダイオードを用いた方法では、複数のフォトダイオードを用いることによるコストアップと、補正精度が十分ではないという課題があった。
【０００６】
特許文献１に示される光学フィルターを用いた方法では、光学フィルターとして誘電体多層膜による干渉フィルターを使用しているため、更にコストが高く、また光の入射角によってフィルター特性が変化するため、やはり検出精度は十分ではない。
対策として、特許文献２および３に、入射光を制限するための窓を設ける方法が提案されているが、窓を作製するためのコストアップが避けられない。
【０００７】
本発明は、以上のような問題点を解決し、人間の視感度特性に近い分光特性を持ち、検出精度が高く、しかも低コストで作製可能な照度センサ用光学フィルター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】
【０００８】
上記目的を達成するために、ガラス板に穴を開ける第一の工程と、前記ガラス板の穴に、光学フィルター効果を有し且つガラス軟化点が前記ガラス基体より低いガラス小片を配置する第二の工程と、前記ガラス小片を高温下で軟化させる第三の工程と、前記ガラス基体の両面を研磨して平坦化する第四の工程と、を備えることにした。
【０００９】
また、前記穴を貫通穴にした。
また、前記第一の工程に、成形法を用いるようにした。
また、前記第一の工程に、サンドブラスト法を用いるようにした。
また、前記第一の工程に、ガラスエッチング法を用いるようにした。
また、前記ガラス小片は、ビーズ形状を有するようにした。
【００１０】
また、前記ガラス小片を高温下で軟化させる第三の工程において、前記ガラス基体を板材で挟み圧力を加えるようにした。
また、前記ガラス小片を高温下で軟化させる第三の工程の次に、前記ガラス基体をフラットな型で挟み高温下で圧力を加える工程を加えた。
【００１１】
また、前記ガラス基体の穴は、段差のある錘台形状とした。
また、前記ガラス基体の穴は、中央部の径が細い鼓形状とした。
また、前記ガラス板は、遮光性を有するガラス板にした。
また、前記ガラス板は、黒色のガラス板にした。
また、前記黒色のガラス材料は、黒色顔料を３〜２０％含むようにした。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の照度センサ用光学フィルターの製造方法は、ガラスの穴あけ工程、ガラス小片の配置工程、ガラス小片の軟化工程および研磨工程からなり、いずれも簡便な製造工程であるため従来の方式に比べて製造コストを大幅に低減できる。また、ガラス小片として視感度補正特性に近いフィルター効果を有するガラスを選択することにより、優れた補正特性が得られるとともに、干渉フィルターのように光の入射角によってフィルター特性が変化することがなく、更には入射光を制限する窓を設けているため、非常に精度の高い照度センサを安価に提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の製造方法による光学フィルターを用いた照度センサの構成を模式的に示す断面図および上面図である。
【図２】本発明の照度センサ用光学フィルターの製造工程を模式的に示す断面図である。
【図３】本発明の光学フィルターを用いた照度センサの一部の製造工程を模式的に示す断面図である。
【図４】本発明の照度センサ用光学フィルターの製造工程を模式的に示す断面図である。
【図５】本発明の照度センサ用光学フィルターの製造工程を模式的に示す断面図である。
【図６】本発明の照度センサ用光学フィルターの不良例を模式的に示す断面図である。
【図７】本発明の照度センサ用光学フィルターの不良例を模式的に示す断面図である。
【図８】本発明の照度センサ用光学フィルターの製造工程を模式的に示す断面図である。
【図９】本発明の照度センサ用光学フィルターの製造工程を模式的に示す断面図である。
【図１０】本発明の照度センサ用光学フィルターの製造工程を模式的に示す断面図である。
【図１１】本発明の照度センサ用光学フィルターの製造工程を模式的に示す断面図である。
【図１２】本発明の製造方法による光学フィルターを用いた照度センサの構成を模式的に示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明の照度センサ用光学フィルターの製造方法は、センサ素子に合わせてガラス板の所定の位置および大きさに穴を開け、次いで光フィルター効果を有するガラス小片を加熱して埋め込み、光学フィルターを作製する。この光フィルター効果を有するガラス小片は、センサ素子の特性、照度センサの用途によって使用するガラスを選択する。また、ガラス小片埋め込み後のガラス基体を研磨する工程で、ガラス基体の厚さをコントロールすることにより、所望の光フィルター効果を有する光学フィルターが作製される。
【００１５】
具体的には、この照度センサ用光学フィルターの製造方法は、穴あけ工程、配置工程、埋め込み工程、および研磨工程を備えている。穴あけ工程では、表面に凸部を持つ型でガラス板をガラスの軟化点以上の温度で加熱押圧して、穴を設ける。もしくは、サンドブラスト法や、ガラスエッチング法で穴を設ける。配置工程では、光フィルター効果を有するガラス小片をガラス基体の穴に配置する。埋め込み工程では、ガラス小片の軟化点とガラス基体の軟化点の間の温度になるよう加熱し、ガラス小片を軟化させて穴に埋め込む。研磨工程では、軟化後のはみ出したガラス小片を研磨により平坦化するとともに、前記穴が有底穴の場合は底面を研磨してガラス小片を露出させ、更にはガラス基体を所定の厚さに調整する。
以下に、本発明の発光デバイスの製造方法について、図面を用いて詳細に説明する。
【実施例１】
【００１６】
図２は、本実施例の光学フィルターの製造工程を模式的に示す断面図である。また図１は、本実施形態で作製した光学フィルターを用いた照度センサの構成を、模式的に示す断面図および平面図である。
【００１７】
＜穴あけ工程＞
図２（ａ）は、穴あけ工程を示す断面図である。ガラス板１０を、表面に凸部１３を持つ上型１１と、表面がフラットな下型１２の間に設置する。次いで上型１１、下型１２及びガラス板１０加熱してガラス板１０を軟化させる。ガラス板１０としてソーダガラスを使用する場合には、約７００℃〜９００℃に加熱する。そして上型１１及び下型１２を矢印の方向に押圧する。これにより、図２（ｂ）に示す中央に穴を有するガラス基体１４が形成される。穴の形状は、成形性、次工程の配置工程の振込み性の容易さの点から、錘台形が望ましい。
【００１８】
他の方法として、ガラス基板１０にアルミナ等の研磨剤を吹き付けて穴を開ける、いわゆるサンドブラスト法を用いてもよい。この場合も穴の開いたガラス基体１４形成することができる。
【００１９】
また、ガラス基板１０の表面に穴部を除いてレジストを印刷し、ガラス裏面は全面にレジストを塗布し、次いでフッ酸等のガラスエッチング液に浸漬して穴を開け、最後にレジストを除去しても、同様に穴の開いたガラス基体１４を形成することができる。
【００２０】
＜配置工程＞
図２（ｃ）は、光フィルター効果を有するガラス小片７をガラス基体１４の穴に配置した状態を示している。
照度センサに必要な光フィルター効果としては、視感度補正曲線に合わせるのが理想的であるが、その場合にはフィルターの透過率が低下するため、感度を重視する場合は赤外線だけをカットするフィルターが用いられる。後社の場合は、リン酸塩系ガラスが、前者の場合はリン酸塩系ガラスにＣｕＯなどの金属酸化物を添加したガラスが用いられる。リン酸塩系ガラスは耐湿性が弱い傾向にあるため、耐候性を要求する場合は、ケイ酸塩系のガラスに無機顔料を添加して調整してもよい。いずれの場合も、ガラス基体１４のガラス材料より低い軟化点になるよう、ガラス組成を調整する。
【００２１】
光フィルター効果を有するガラスは、ガラス基体１４の穴に合わせた径のガラス棒を作製し、埋め込み量に合わせた体積になるようにカッティングすることにより、円柱形状のガラス小片７が得られる。
なお、ガラス小片７は直方体や立方体の形状でも使用可能であり、この場合はインゴット状態のガラスをスライサーやワイヤーカットでスライスし、次いで所定の体積になるようカッティングすればよい。
ガラス小片７は、ガラス基体１４の上に散布して振動させることにより、ガラス基体の穴に容易に振り込むことが可能である。
【００２２】
＜埋め込み工程＞
図２（ｄ）は、ガラス小片７をガラス基体に埋め込んだ状態を示す断面図である。
図２（ｃ）に示す配置工程が終了したガラス基体１４およびガラス小片７を、ガラス基体１４の軟化点より低く、ガラス小片７の軟化点より高い温度に加熱する。リン酸塩系ガラスでは、軟化点が５００℃から６５０℃程度になるため、ガラス基板１０にソーダガラスを用いた場合は、５５０〜７００℃に加熱することにより、ガラス小片７だけが軟化し、図２（ｄ）に示すように、穴を埋めた状態になる。
【００２３】
ガラス基体１４とガラス小片７の熱膨張係数は、前者が大きい場合はガラス小片にクラックが入りやすくなり、後者が大きい場合はガラス小片が抜けやすくなるため、両者の差は３０×１０-7／℃以内であることが望ましい。
【００２４】
＜研磨工程＞
ガラス小片７を軟化させて埋め込みが終了したガラス基体１４およびガラス小片７は、表面は平坦化、裏面はガラス小片７を底面で露出させるとともに、ガラス小片７が所定の厚さになるよう研磨し、図２（ｅ）の光学フィルター基板６が完成する。
【００２５】
図１は、実施例１の光学フィルターを用いた照度センサ１の構成を示す、模式的な断面図と平面図である。光学フィルター基板６には照度センサ素子４を実装するための実装電極５が設けられている。照度センサ素子４は光フィルター効果を有するガラス小片の下に配置して実装される。もう一方のキャビティ基板２は、配線電極８、貫通電極３を有しており、センサ素子４から実装電極５、配線電極８、貫通電極３を経て外部電極端子９に接続される。キャビティ基板２もガラス材料で製作すれば、すべてガラス材料からなるパッケージになるため、耐久性の極めて高い照度センサデバイスを提供することができる。
【００２６】
図３は、参考までに本発明者らが特開２００８-２４９４８４に開示してなるキャビティ基板２の製造工程を模式的に示す断面図である。図３（ａ）のように、ガラス板２０を、表面にキャビティ用の凸部１５および貫通電極用の凸部１６を持つ上型１７と、貫通電極用の凸部１８を持つ下型１９の間に設置する。次いで上型１７、下型１９及びガラス板２０を加熱してガラス板２０を軟化させる。そして上型１７及び下型１９を矢印の方向に押圧する。これにより、図３（ｂ）に示すキャビティと貫通穴を有するキャビティ基板２１が得られる。貫通穴は、図３（ｃ）に示すようにＡｇペースト等の導電性材料で埋めることにより貫通電極３になり、さらに配線電極、外部電極端子を作製することにより、図１に示すキャビティ基板２を容易に得ることができ、本発明の光学フィルターと組み合わせることによって低コストで耐久性の高いパッケージを提供することができる。
【実施例２】
【００２７】
図４は本実施例の製造工程を模式的に示す断面図である。
＜穴あけ工程＞
図４（ａ）は、穴あけ工程を示す断面図である。ガラス板１０を、表面に凸部２２を持つ上型２３と、表面に凹部２４を持つ下型２５の間に設置する。次いで上型２３、下型２５及びガラス板１０加熱してガラス板１０を軟化させる。そして上型２３及び下型２５を矢印の方向に押圧する。これにより、図４（ｂ）に示す中央に貫通穴を有するガラス基体２６が形成される。
【００２８】
＜配置工程＞
図４（ｃ）は、光フィルター効果を有するガラス小片７をガラス基体２６の穴に配置した状態を示している。板材２７の上にガラス基体２６を載せ、実施例１と同様にガラス小片７をガラス基体２６の上に散布して振動させることにより、ガラス基体の穴に容易に振り込むことが可能である。穴の形状とガラス小片のサイズを調整すれば、ガラス小片は穴にひっかかって落下しないため、板材２７は不要である。
【００２９】
＜埋め込み工程＞
図４（ｃ）に示す配置工程が終了したガラス基体２６およびガラス小片７を、ガラス基体２６の軟化点より低く、ガラス小片７の軟化点より高い温度に加熱する。その結果、図４（ｄ）に示すように、ガラス小片７を穴に埋め込むことができる。
【００３０】
＜研磨工程＞
次いで、研磨によって、表面の平坦化および厚さ調整を行い、図４（ｅ）の光学フィルター基板６を得ることができる。
本実施例では、埋め込み工程でガラス小片が裏面にも露出しているため、実施例１に比較して研磨工程での研磨量を減らすことができ、研磨コストの低減が可能である。
【実施例３】
【００３１】
図５は本実施例の製造工程を模式的に示す断面図である。穴あけ工程は実施例２と同じであるため省略し、以下配置工程以降を説明する。
＜配置工程＞
図５（ａ）は、本実施例の埋め込み工程を示す。ガラス小片７が配置されたガラス基体２６を、表面がフラットな上型２８および下型２９の間に設置する。次いで上型２８、下型２９、ガラス基体２６およびガラス小片７を、ガラス基体２６の軟化点より低く、ガラス小片７の軟化点より高い温度に加熱し、そして上型２１及び下型２２を矢印の方向に押圧する。その結果、図５（ｂ）に示すように、軟化したガラス小片７は圧力によって貫通穴に完全に埋め込まれるとともに、表面がフラットな形状になる。
【００３２】
＜平坦化工程＞
次いで、研磨によって、表面の平坦化および厚さ調整を行い、図５（ｃ）の光学フィルター基板６を得ることができる。
本実施例では、埋め込み工程後のガラス小片の出っ張りが小さく且つ平坦なため、研磨工程でのガラス割れを防止することができ、実施例1および２に比較して研磨時の不良率を大幅に減少させることができる。
【実施例４】
【００３３】
図８は本実施例の製造工程を模式的に示す断面図である。穴あけ工程および配置工程は実施例２と同じであるため省略し、埋め込み工程および研磨工程を説明する。また、図６および７は、本実施例の効果を説明するための光学フィルター不良例を示す模式的断面図である。
【００３４】
＜埋め込み工程＞
図６は、実施例２の埋め込み工程後の一例の断面図を示す。円柱状のガラス小片７は軟化して丸くなり、ガラス基体２６に埋め込まれるが、ガラス小片７の軟化時の粘度が高い場合には穴に隙間４１ができ、研磨してもこの隙間が残ることがある。
【００３５】
図７は、実施例３の埋め込み工程後の一例の断面図を示す。配置工程において円柱状のガラス小片７が傾いて配置され、且つガラス小片７の軟化時の粘度が高い場合は、埋め込み工程においてフラットな型でプレスしたときに傾きが補正できず、片側だけに隙間４１ができることがある。研磨してもこの隙間が残ると、歩留まりを低下させる原因になる。
【００３６】
本実施例の埋め込み工程は、上記欠点を除去するため、実施例２の埋め込み工程（第１の埋め込み工程）の後に実施例３の埋め込み工程（第２の埋め込み工程）を実施した。図８（ａ）は、第２の埋め込み工程を示す断面図である。第１の埋め込み工程が終了したガラス小片７は、配置工程において円柱状のガラス小片７が傾いて配置された場合にも、ガラス小片軟化時に表面張力により穴の中心で丸くなる。このガラス基体２６およびガラス小片７を表面がフラットな上型２８および下型２９の間に設置し、ガラス基体２６の軟化点より低く、ガラス小片７の軟化点より高い温度に加熱し、そして上型２８及び下型２９を矢印の方向に押圧する。その結果、図８（ｂ）に示すように、軟化したガラス小片７は圧力によって隙間なく貫通穴に埋め込まれるとともに、表面がフラットな形状になる。
【００３７】
＜研磨工程＞
次いで、研磨によって、表面の平坦化および厚さ調整を行い、図８（ｃ）の光学フィルター基板６を得る。
このように第1および第２の埋め込み工程を行うにより、配置工程での配置バラツキやガラス小片の軟化時の粘度に関係なく、ガラス小片を隙間なく貫通穴に埋め込むことができ、より安定した生産が可能になる。
【実施例５】
【００３８】
図９は本実施例の製造工程を模式的に示す断面図である。穴あけ工程、配置工程および研磨工程は実施例２と同じであるため省略し、配置工程と埋め込み工程を説明する。
＜配置工程＞
図９（ａ）は、光フィルター効果を有するビーズ形状のガラス小片３０をガラス基体２６の穴に配置した状態を示している。ビーズ形状にすることにより、ガラス基体２６の穴にガラス小片３０を振り込みしやすくなるため、配置工程が容易になる。
なお、ビーズ形状は球でも楕円でも構わないが、球のほうが穴への振り込み性が良好である。
【００３９】
＜埋め込み工程＞
図９（ｂ）は、本実施例の埋め込み工程を示す。ビーズ状のガラス小片７が配置されたガラス基体２６を、表面がフラットな上型２８および下型２９の間に設置する。次いで上型２８、下型２９、ガラス基体２６およびガラス小片７を、ガラス基体２６の軟化点より低く、ガラス小片７の軟化点より高い温度に加熱し、そして上型２８及び下型２９を矢印の方向に押圧する。その結果、図９（ｃ）に示すように、軟化したガラス小片７は圧力によって貫通穴に完全に埋め込まれるとともに、表面がフラットな形状になる。
【００４０】
＜研磨工程＞
次いで、研磨によって、表面の平坦化および厚さ調整を行い、図９（ｄ）の光学フィルター基板６を得る。
ガラス小片７がビーズ形状の場合は、円柱や直方体のときのように配置工程で斜めに配置されることがないため、実施例４の第一の埋め込み工程が不要であり、短い工程で安定した生産が可能になる。
【実施例６】
【００４１】
図１０は、本実施例の製造工程を模式的に示す断面図である。
＜穴あけ工程＞
図１０（ａ）は、穴あけ工程を示す断面図である。ガラス板１０を、表面に凸部３１と３２を持つ上型３３と、表面がフラットな下型３４の間に設置する。次いで上型３３、下型３４及びガラス板１０加熱してガラス板１０を軟化させる。そして上型３３及び下型３４を矢印の方向に押圧する。これにより、図１０（ｂ）に示す中央に段差のある錘台貫通穴を有するガラス基体３５が形成される。
【００４２】
＜配置工程＞
図１０（ｂ）は、光フィルター効果を有するビーズ形状のガラス小片３０をガラス基体３５の穴に配置した状態を示している。穴が中央に段差のある錘台貫通穴のため、ガラス小片３０は段差で支えられる。したがって、図４（ｃ）に示す、実施例２の配置工程における板材２７は不要になり、配置工程の工数を低減することができる。
【００４３】
＜埋め込み工程＞
図１０（ｃ）は、本実施例の埋め込み工程後の状態を示す断面である。埋め込み工程で軟化したガラス小片３０は穴の段差で支えられるため、配置工程と同様にガラス基体の下に板材を配する必要がなく、埋め込み工程の工数を低減することができる。
【００４４】
＜研磨工程＞
次いで、研磨によって、表面の平坦化および厚さ調整を行い、図１０（ｄ）の光学フィルター基板６を得る。
本実施例では、上述した工数低減効果以外に、ガラス小片３０とガラス基体３５の接触面積が増えるため、温度衝撃試験等の信頼性での耐久性が向上する。
【実施例７】
【００４５】
図１１は、本実施例の製造工程を模式的に示す断面図である。
＜穴あけ工程＞
図１１（ａ）は、穴あけ工程を示す断面図である。ガラス板１０を、表面に凸部３７を持つ上型３６と、表面に凸部３８を有する下型３９の間に設置する。次いで上型３６、下型３９及びガラス板１０加熱してガラス板１０を軟化させる。そして上型３６及び下型３９を矢印の方向に押圧する。これにより、図１１（ｂ）に示す中央部の径が細い鼓型状の貫通穴を有するガラス基体４０が形成される。
【００４６】
＜配置工程＞
図１１（ｂ）は、光フィルター効果を有するビーズ形状のガラス小片３０をガラス基体４０の穴に配置した状態を示している。板材２７の上にガラス基体４０を載せ、実施例１と同様にガラス小片３０をガラス基体２６の上に散布して振動させることにより、ガラス基体の穴に容易に振り込むことが可能である。
＜埋め込み工程＞
図１１（ｃ）は、本実施例の埋め込み工程後の状態を示す断面である。
【００４７】
＜研磨工程＞
次いで、研磨によって、表面の平坦化および厚さ調整を行い、図１１（ｄ）の光学フィルター基板６を得る。本実施例では、中央部の径が細い鼓型状の貫通穴を有しているため、研磨時にガラス小片が穴から抜けることがなく、研磨での不良率が低減できる。
また、本実施例では、実施例６と同様に、ガラス小片３０とガラス基体４０の接触面積が増えるため、温度衝撃試験等の信頼性での耐久性が向上する。
【実施例８】
【００４８】
実施例１において、ガラス基板１０に遮光性のあるガラスを用いた。ガラスの遮光性は、ガラスの中にＡｌ２Ｏ３、ＴｉＯ２、ＺｒＯ２などのガラスと屈折率の異なる材料を分散させることによって得られる。たとえばソーダガラスにＺｒＯ２を２０％以上添加すると、０．５ｍｍ厚さで透過率５％以下のガラスが得られる。
【００４９】
遮光性のあるガラスを用いることにより、図１に示す照度センサ素子４への入射光は光学フィルター基板のフィルター効果を有するガラス小片からの入射光だけになり、照度センサとしての精度を高めることが可能になる。また、ガラス板１０を遮光ガラスに変えるだけでよいため、工程数を増やすことなく、本発明の特徴である低コストを維持したまま特性改善が可能である。
【実施例９】
【００５０】
実施例８の遮光性のあるガラスとして、黒色ガラスを用いた。黒色ガラスはガラスに酸化鉄等の顔料を添加することにより得られる。たとえば、ソーダガラスに酸化鉄を主にした黒色顔料を３％添加すれば、０．５ｍｍ厚さのガラスで透過率５％以下が得られ、Ａｌ２Ｏ３やＴｉＯ２などより低濃度の添加量で、必要な遮光率を得ることができる。また、黒色顔料を２０％添加すれば、光学フィルター基板６を０．２ｍｍの厚さにしても透過率５％以下を得ることができ、薄型の照度センサを提供することができる。
【００５１】
図１２は本実施例の光学フィルターを用いた照度センサ４４の構成を示す、模式的な断面図である。光学フィルター基板６は黒色ガラス４３とフィルター効果を有するガラス小片７からなっている。もう一方のキャビティ基板２は、貫通電極３を有しており、センサ素子４はキャビティ基板２にダイボンディングされている。センサ素子４と貫通電極３はワイヤ４２で接続され、貫通電極３を経て外部電極端子９に接続される。キヤビティ基板２も黒色ガラス材料で製作すれば、センサ素子４に入射する光はガラス小片７を通過した光だけになり、高性能の照度センサを提供できる。特に、図１に示した照度センサ１では、センサ素子４のアクティブエリアがガラス小片７に接しているため黒色ガラスの効果は少ないが、照度センサ４３はセンサ素子４が光学フィルター基板６と離れて設置されるため、黒色ガラスによる遮光の効果は極めて大きい。
【００５２】
以上、実施例１から実施例９により光学フィルター基板６の単品の製造方法を説明したが、これを多数個取りにより形成することができる。また、ガラス小片を埋め込む穴は円形状で説明したが、センサ素子や、パッケージ仕様、また使用用途によって、三角形、四角形、六角形等の多角形状であってもよいし、傾斜面が円弧状、或いは双曲線状の形状であってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００５３】
人間の視感度特性に近い分光特性を持ち、信頼性が高い照度センサ用光学フィルターを簡単かつ安価に製造することができるので、あらゆる用途に使用可能な照度センサの供給に寄与することができる。
【符号の説明】
【００５４】
１、４４ 照度センサ
２ キャビティ基板
３ 貫通電極
４ センサ素子
５ 配線電極
６ 光学フィルター基板
７、３０ フィルター効果を有するガラス小片
８ 実装電極
９ 外部電極
１０、２０ ガラス板
１１、１７、２３、２８、３３、３６ 上型
１２，１９、２５、２９、３４、３９ 下型
１３、１５，１６、１８、２２、３１、３２、３７、３８ 凸部
１４、２６、３５、４０ ガラス基体
２１ キャビティ基板
２４ 凹部
２７ 板材
４１ 隙間
４２ ワイヤ
４３ 黒色ガラス
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラス板に穴を形成する工程と、
前記ガラス板の穴に、光学フィルター効果を有し且つガラス軟化点が前記ガラス板より低いガラス小片を配置する工程と、
前記ガラス小片を高温下で軟化させて前記穴に充填する工程と、
前記ガラス板を研磨する工程と、を含む照度センサ用光学フィルターの製造方法。
【請求項２】
前記ガラス板に形成する穴が貫通穴であることを特徴とする請求項１に記載の照度センサ用光学フィルターの製造方法。
【請求項３】
前記ガラス板に穴を開ける工程が、成形法であることを特徴とする請求項１又は２に記載の照度センサ用光学フィルターの製造方法。
【請求項４】
前記ガラス板に穴を開ける工程が、サンドブラスト法であることを特徴とする請求項１又は２に記載の照度センサ用光学フィルターの製造方法。
【請求項５】
前記ガラス板に穴を開ける工程が、ガラスエッチング法であることを特徴とする請求項１又は２に記載の照度センサ用光学フィルターの製造方法。
【請求項６】
前記ガラス小片がビーズ形状であることを特徴とする請求項1から５のうちのいずれか１項に記載の照度センサ用光学フィルターの製造方法。
【請求項７】
前記ガラス小片を高温下で軟化させて前記穴に充填する工程において、前記ガラス板をフラットな型で挟み圧力を加えたことを特徴とする請求項1から６のうちのいずれか１項に記載の照度センサ用光学フィルターの製造方法。
【請求項８】
前記ガラス小片を高温下で軟化させて前記穴に充填する工程の次に、前記ガラス板をフラットな型で挟み高温下で圧力を加える工程を加えたことを特徴とする請求項１から６のうちのいずれか１項に記載の照度センサ用光学フィルターの製造方法。
【請求項９】
前記ガラス板の穴が段差のある錘台形状であることを特徴とする請求項1から８のうちのいずれか１項に記載の照度センサ用光学フィルターの製造方法。
【請求項１０】
前記ガラス板の穴が、中央部の径が細い鼓形状であることを特徴とする請求項1から８のうちのいずれか１項に記載の照度センサ用光学フィルターの製造方法。
【請求項１１】
前記ガラス板が遮光性を有することを特徴とする請求項1から１０のうちのいずれか１項に記載の照度センサ用光学フィルターの製造方法。
【請求項１２】
前記ガラス板が黒色であることを特徴とする請求項１１に記載の照度センサ用光学フィルターの製造方法。
【請求項１３】
前記黒色のガラス板が、黒色顔料を３〜２０％含むことを特徴とする請求項１２に記載の照度センサ用光学フィルターの製造方法。
【請求項１】
ガラス板に穴を形成する工程と、
前記ガラス板の穴に、光学フィルター効果を有し且つガラス軟化点が前記ガラス板より低いガラス小片を配置する工程と、
前記ガラス小片を高温下で軟化させて前記穴に充填する工程と、
前記ガラス板を研磨する工程と、を含む照度センサ用光学フィルターの製造方法。
【請求項２】
前記ガラス板に形成する穴が貫通穴であることを特徴とする請求項１に記載の照度センサ用光学フィルターの製造方法。
【請求項３】
前記ガラス板に穴を開ける工程が、成形法であることを特徴とする請求項１又は２に記載の照度センサ用光学フィルターの製造方法。
【請求項４】
前記ガラス板に穴を開ける工程が、サンドブラスト法であることを特徴とする請求項１又は２に記載の照度センサ用光学フィルターの製造方法。
【請求項５】
前記ガラス板に穴を開ける工程が、ガラスエッチング法であることを特徴とする請求項１又は２に記載の照度センサ用光学フィルターの製造方法。
【請求項６】
前記ガラス小片がビーズ形状であることを特徴とする請求項1から５のうちのいずれか１項に記載の照度センサ用光学フィルターの製造方法。
【請求項７】
前記ガラス小片を高温下で軟化させて前記穴に充填する工程において、前記ガラス板をフラットな型で挟み圧力を加えたことを特徴とする請求項1から６のうちのいずれか１項に記載の照度センサ用光学フィルターの製造方法。
【請求項８】
前記ガラス小片を高温下で軟化させて前記穴に充填する工程の次に、前記ガラス板をフラットな型で挟み高温下で圧力を加える工程を加えたことを特徴とする請求項１から６のうちのいずれか１項に記載の照度センサ用光学フィルターの製造方法。
【請求項９】
前記ガラス板の穴が段差のある錘台形状であることを特徴とする請求項1から８のうちのいずれか１項に記載の照度センサ用光学フィルターの製造方法。
【請求項１０】
前記ガラス板の穴が、中央部の径が細い鼓形状であることを特徴とする請求項1から８のうちのいずれか１項に記載の照度センサ用光学フィルターの製造方法。
【請求項１１】
前記ガラス板が遮光性を有することを特徴とする請求項1から１０のうちのいずれか１項に記載の照度センサ用光学フィルターの製造方法。
【請求項１２】
前記ガラス板が黒色であることを特徴とする請求項１１に記載の照度センサ用光学フィルターの製造方法。
【請求項１３】
前記黒色のガラス板が、黒色顔料を３〜２０％含むことを特徴とする請求項１２に記載の照度センサ用光学フィルターの製造方法。
【図１】
【図７】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図７】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１３−１１８１８（Ｐ２０１３−１１８１８Ａ）
【公開日】平成２５年１月１７日（２０１３．１．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１４５８９４（Ｐ２０１１−１４５８９４）
【出願日】平成２３年６月３０日（２０１１．６．３０）
【出願人】（０００００２３２５）セイコーインスツル株式会社 (3,629)
【出願人】（５０９３３６２００）エヌ・エス・ジー・プレシジョン株式会社 (4)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年１月１７日（２０１３．１．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年６月３０日（２０１１．６．３０）
【出願人】（０００００２３２５）セイコーインスツル株式会社 (3,629)
【出願人】（５０９３３６２００）エヌ・エス・ジー・プレシジョン株式会社 (4)
【Ｆターム（参考）】
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