传感器模块的制作方法

本发明涉及传感器模块。

背景技术：

在红外线传感器等传感器模块中，以使传感器芯片的受光部进入投影面积内的方式将透镜设置于传感器芯片的上方，透镜盖包围传感器芯片并保持透镜。透镜盖被定位在设置有传感器芯片的绝缘基板的上表面，并通过粘结剂而固定。

作为绝缘基板的主要材料的环氧玻璃与作为透镜盖的主要材料的热塑性的塑料的线膨胀系数不同。因此，由于传感器模块的动作或四周的温度变化而在粘结部产生应力。该应力在传感器模块的使用持续时反复产生，因此粘结部分可能因疲劳而破坏或剥离。

由此，透镜盖的位置发生变化，导致传感器芯片的受光部与透镜的聚光点的相对位置发生变化，因此有可能产生红外线传感器无法拍摄、图像缺失、焦点对不准等担忧。针对于此，提出有通过在透镜盖的粘结面形成凹部来增加粘结剂与透镜盖的粘结面积，使粘结强度提高的技术(例如，参照专利文献1(权利要求1、图6、图7))。

专利文献1：日本特开2005-347397号公报

即使增加与粘结剂的粘结面积，虽然能够抑制粘结剂固化后的粘结剂的破坏和剥离，但也不能抑制由粘结剂的固化前的搬运时的振动或冲击引起的透镜盖的位置偏移以及剥离。为了防止该情况，考虑使用紫外线固化型的粘结剂。具体而言，在绝缘基板的上表面预先涂敷紫外线固化型的粘结剂后，定位并配置透镜盖。接下来，对粘结剂照射紫外线而使其临时固化。最后，通过投入烘箱等处加热整个传感器模块，从而使粘结剂正式固化。然而，能够确保紫外线光源的配置空间的地方仅为透镜盖的上方。由于粘结剂被涂敷于绝缘基板与透镜盖之间，因此不能从透镜盖的上方对粘结剂照射紫外线，难以使粘结剂固化。

另外，粘结剂在固化时收缩，因此由于模块内的加热温度偏差或透镜盖下的粘结剂的厚度差而导致粘结剂的固化时间和收缩量因位置的不同而不同。由此，有可能在粘结剂的固化收缩时产生透镜盖的位置偏移，导致传感器芯片的受光部与透镜的聚光点的相对位置发生微小变化。

技术实现要素：

本发明是为了解决上述那样的课题而完成的，其目的在于得到一种能够防止透镜盖的位置偏移以及剥离的传感器模块。

本发明所涉及的传感器模块的特征在于，具备：基板；传感器芯片，其设置于上述基板的上表面；透镜，其以使上述传感器芯片的受光部进入投影面积内的方式设置于上述传感器芯片的上方；透镜盖，其具有包围上述传感器芯片并保持上述透镜的盖主体、和从上述盖主体的下端部向外侧伸出的盖边缘部；以及紫外线固化型的粘结剂，其将上述基板的上述上表面与上述透镜盖的下表面粘结，在上述盖边缘部的外侧面设置有切口，上述粘结剂进入到上述切口。

在本发明中，在透镜盖的盖边缘部的外侧面设置有切口，粘结剂进入到该切口。由此，能够从透镜盖的上方对粘结剂照射紫外线，而以与涂敷粘结剂相同的工序使粘结剂临时固化。因此能防止由粘结剂的正式固化前的搬运时的振动或冲击引起的透镜盖的位置偏移以及剥离。另外，通过紫外线照射使进入到切口的粘结剂先固化来固定透镜盖。因此，能够防止除此之外的粘结剂的固化收缩所引起的透镜盖的微小的位置偏移。

附图说明

图1是表示实施方式1所涉及的传感器模块的俯视图。

图2是沿着图1的i-ii剖开的剖视图。

图3是表示实施方式1所涉及的传感器模块的变形例1的俯视图。

图4是表示实施方式1所涉及的传感器模块的变形例2的俯视图。

图5是表示实施方式1所涉及的传感器模块的变形例3的俯视图。

图6是表示实施方式1所涉及的传感器模块的变形例4的俯视图。

图7是表示实施方式2所涉及的传感器模块的剖视图。

图8是表示实施方式3所涉及的传感器模块的俯视图。

图9是沿着图8的i-ii剖开的剖视图。

图10是表示实施方式3所涉及的传感器模块的变形例1的俯视图。

图11是表示实施方式3所涉及的传感器模块的变形例2的俯视图。

图12是表示实施方式3所涉及的传感器模块的变形例3的俯视图。

图13是表示实施方式3所涉及的传感器模块的变形例4的俯视图。

图14是表示实施方式4所涉及的传感器模块的剖视图。

图15是表示实施方式5所涉及的传感器模块的剖视图。

图16是表示实施方式6所涉及的传感器模块的俯视图。

图17是沿着图16的i-ii剖开的剖视图。

具体实施方式

参照附图对实施方式所涉及的传感器模块进行说明。对相同或对应的构成要素标注相同的附图标记，存在省略反复说明的情况。另外，以下说明以及附图的内容并非意图限定权利请求范围所记载的主题。另外，在各图间对应的各构成部分的尺寸或比例尺分别独立。例如，在变更了一部分构成的图和未变更的图中，也存在同一构成部分的尺寸或比例尺不同的情况。另外，实际的产品还具备多个部件，但为了简化说明，仅记载说明所需的部分，对其他部分省略说明。

实施方式1

图1是表示实施方式1所涉及的传感器模块的俯视图。图2是沿着图1的i-ii剖开的剖视图。在本实施方式中传感器模块为红外线传感器，但并不局限于此，也可以为具有相同课题的照相机等其他传感器模块。

基板1是包含发挥各种功能的电路在内的基板，在作为电绝缘物的环氧玻璃基材2的相互对置的上表面和下表面分别设置有电极图案3、4。在基板1的上表面设置有传感器芯片5。传感器芯片5的下表面通过ag膏6而与电极图案3粘结。此外，在附图中，仅对红外线传感器的基本的构成部分进行图示，对与基板1接合的专用ic、线、电容器或连接器等其他电子器件省略图示。

电极图案3、4一般使用相同的材料。电极图案3通过以au线等来形成接合部，由此将其他电子器件与传感器芯片5电连接。电极图案3、4由于是将传感器芯片5与其他电子器件电连接，并与其他电路基板或外部的电源等连接的配线部件，因此优选电阻小的金属。电极图案3、4例如为10～40μm程度的cu箔。

传感器芯片5是热式红外线传感器等拍摄器件。例如，传感器芯片5是以氧化钒(vox)为代表的电阻辐射热测量计型(resistancebolometertype)的传感器、或利用了pn二极管的温度特性的soi二极管辐射热测量计型(soidiodebolometertype)的传感器，且由si构成。传感器芯片5并不限定为一个。

在通过ag膏6粘结传感器芯片5时，其他电子部件已经通过焊料接合在基板1上。因此，为了在传感器芯片5的粘结时使四周的焊料不熔融，而优选ag膏6的固化温度低于焊料的熔点。另外，为了避免传感器芯片5的温度上升，而优选ag膏6的热传导率大。因此，ag膏6也可以是其他导电性粘结剂或ag纳米粒子膏等烧结接合材料，但从粘结温度或热传导率、成本等观点出发，使用ag膏6。

供红外线透过而聚光的透镜7以使传感器芯片5的受光部进入投影面积内的方式设置于传感器芯片5的上方。透镜盖8具有包围传感器芯片5并保持透镜7的盖主体8a、和从盖主体8a的下端部向外侧伸出的盖边缘部8b。透镜盖8由热塑性树脂、热固化性树脂或金属等构成。盖主体8a是具有将透镜7固定为一体的平板状的上表面部、和与上表面部的外缘相连的侧部的箱。上表面部的形状为正方形，但也可以为长方形、圆形或椭圆形等。

紫外线固化型的粘结剂9将基板1的上表面与透镜盖8的下表面粘结。透镜盖8在透过了透镜7的红外线在传感器芯片5的受光部聚光的位置通过粘结剂9粘结于基板1。通过设置从盖主体8a的下端部向外侧伸出的盖边缘部8b，来增加与基板1的粘结面积而提高粘结强度。

环氧玻璃基材2的厚度以0.8mm～1.0mm的程度设定得厚，以使得在驱动时难以由于与透镜盖8、传感器芯片5或其他电子器件的线膨胀系数差而产生翘曲等变形。也可以在一个基板1设置有多个传感器芯片5。另外，也可以在一个基板1设置有多个电极图案3、4，并在各个电极图案3、4上逐一粘结传感器芯片5和其他电子器件，且在分别用透镜盖8密封各个传感器芯片5之后，将各个传感器芯片5逐个切断而分割。

透镜7是两侧为凸型球面的硅透镜，外周被透镜盖8覆盖而成为一体，由此固定于透镜盖8的上表面部。因此，若透镜盖8移动，则透镜7也随之移动，因此导致传感器芯片5与透镜7的相对位置变化。透镜7由于红外线能够透过但可见光不能透过，因此不能通过透镜7观察透镜盖8的内部。

为了传感器芯片5正确地拍摄，以透镜7的聚光点与传感器芯片5的受光部重叠的方式组装透镜盖8。但是，在透镜盖8的组装时，以传感器芯片5为首的各种部件通过焊料或导电性粘结剂等接合或粘结于基板1的表面。另外，由于透镜盖8由热塑性树脂成形，因此在透镜盖8的组装中不能使用焊料等，而是需要使用能够以比较低温的加热或其他手段粘结的粘结剂9。这样的粘结剂9与焊料不同，粘结完成为止需要时间。因此，若在同一装置内进行在基板1的上表面涂敷粘结剂9并搭载透镜盖8，使粘结剂9固化而完成粘结的工序，则使粘结剂9固化而完成粘结为止的工序成为瓶颈，效率非常低。因此，将进行从粘结剂9的涂覆到透镜盖8的搭载为止的装置、与使粘结剂9固化而完成粘结的装置分开，而作为另外的工序，增加一次投入到使粘结剂9固化的装置的产品的数量。由此，缩短每一台产品所需的使粘结剂9固化的时间，这是一般的做法。因此，产生在涂敷于基板1表面的尚未固化的粘结剂9之上搭载有透镜盖8的状态下从装置向另外的装置搬运产品的需要。

在该粘结剂9的固化前的搬运作业时，由于产品的落下、产品的急剧的移动、搬运台或夹具与其他装置的接触等原因，而在传感器模块产生了振动或冲击的情况下，存在透镜盖8的位置因粘结剂9的变形或透镜盖8的剥离等而变化，传感器芯片5的受光部与透镜7的聚光点的相对位置变化的担忧。由此，产生传感器芯片5无法拍摄，或即使是微小的位移，图像也会缺失、焦点对不准等的担忧。

若透镜盖8与透镜7为分体，则能够在粘结剂9的固化后以透镜7的聚光点与传感器芯片5的受光部重叠的方式再次调整透镜7的位置。但是，为了减少部件数量，降低成本，而将透镜盖8和透镜7一体成形。在该情况下，在将透镜盖8载置于粘结剂9之上后，不能再次调整透镜7的位置。因此，为了抑制由搬运时的振动或冲击引起的透镜盖8的位置偏移以及剥离，而在与将透镜盖8载置于粘结剂9之上的装置相同的装置内，对粘结剂9照射紫外线而使其临时固化。

在从一个基板1组装多个红外线传感器的情况下，若将紫外线的光源配置于基板1的侧面侧(xy轴向)，则四周的透镜盖8遮挡紫外线，因此紫外线无法到达涂敷于基板1的中央的粘结剂9。因此，紫外线的光源配置于透镜盖8的上方(z轴正方向)。

在本实施方式中，在正方形的盖边缘部8b的四角，在盖边缘部8b的外侧面设置有圆弧形的切口10。涂敷于还包含盖边缘部8b的粘结面亦即透镜盖8的下表面与基板1的上表面之间的整周的粘结剂9，被透镜盖8加压而溢出到透镜盖8的外侧。溢出的粘结剂9进入切口10而形成圆角。在从透镜盖8的上方对粘结剂9照射了紫外线的情况下，由于紫外线可靠地到达进入到切口10的粘结剂9，因此至少能够使进入到切口10的粘结剂9固化。由此，能够在透镜盖8的四角可靠地粘结透镜盖8。其后，通过加热等使粘结剂9正式固化。

在通过粘结剂9粘结透镜盖8时，在基板1的表面通过ag膏6粘结传感器芯片5，通过焊料接合其他电子部件。因此，优选为粘结剂9的固化温度低于这些部件的耐热温度以及焊料的熔点，以防止在粘结剂9的正式固化时这些部件破坏、焊料再熔融。粘结剂9是紫外线固化粘结剂、或通过紫外线和加热而固化的紫外线热固化粘结剂。作为透镜盖8的材料，若使用pc(polycarbonate)、pa66(nylon66)、pbt(polybutyleneterephthalate)以及pps(polyphenylenesulfide)等耐热性高的热塑性树脂，则能够将粘结剂9固化时的加热温度设定得高。

如以上说明的那样，在本实施方式中，在透镜盖8的盖边缘部8b的外侧面设置有切口10，粘结剂9进入该切口10。由此，在从透镜盖8的上方对粘结剂9照射了紫外线的情况下，紫外线可靠地到达进入到切口10的粘结剂9，因此至少能够使进入到切口10的粘结剂9临时固化。因此，能够防止由粘结剂9的正式固化前的搬运时的振动或冲击引起的透镜盖8的位置偏移以及剥离。另外，由于进入到切口10的粘结剂9临时固化而固定透镜盖8，因此在通过加热等使粘结剂9正式固化的情况下，能够防止除此之外的粘结剂9的固化收缩所引起的透镜盖8的微小的位置偏移。

另外，由于透镜盖8的盖边缘部8b的侧面的长度变长与切口10对应的量，因此粘结面积增加。而且，对于粘结部分所产生的剪切方向(xy轴向)的应力，也能够通过进入到盖边缘部8b的外侧面的切口10的粘结剂9来抑制物理变形。因此，能够牢固地粘结基板1和透镜盖8，因此能够抑制粘结部分因疲劳而破坏或剥离。其结果，能够得到高品质且长寿命的红外线传感器。

实际实施将以往的透镜盖、和在四角设置有切口10的透镜盖8分别通过粘结剂9在相同的条件下粘结，并从透镜盖8的侧面向剪切方向施加载荷的三个破坏试验。其结果，如表1所示，可知以往的透镜盖的破坏载荷平均为7.9kgf，相对于此，设置有切口10的透镜盖8的破坏载荷平均为18.8kgf，是以往的透镜盖的2倍以上。

[表1]

切口10也可以在透镜盖8的盖边缘部8b的外侧面的任何部分以任何形状形成任意数量。但是，需要以妨碍在进入到切口10的粘结剂9固化时透镜盖8的向xy轴向以及旋转方向的移动的方式设定切口10的位置和形状。

图3是表示实施方式1所涉及的传感器模块的变形例1的俯视图。为了使透镜7的光学中心位置不移动，而在透镜盖8的各边的最接近透镜7的中央分别设置有圆形的切口10。由此，盖边缘部8b的侧面的长度变长与切口10对应的量，因此能够增加粘结面积。图4是表示实施方式1所涉及的传感器模块的变形例2的俯视图。四边形状的切口10设置在位于透镜盖8的对角的两处角部。图5是表示实施方式1所涉及的传感器模块的变形例3的俯视图。三角形的切口10在透镜盖8的各边各设置有两处。图6是表示实施方式1所涉及的传感器模块的变形例4的俯视图。切口10设置在最对粘结剂9产生应力的透镜盖8的四角和各边的最接近透镜7的中央部。

实施方式2

图7是表示实施方式2所涉及的传感器模块的剖视图。俯视图与图1相同，图7对应于沿着图1的i-ii剖开的剖视图。切口10的内表面为随着从盖边缘部8b的下表面朝向上表面而向透镜盖8的内侧倾斜的锥状。由此，紫外线容易到达进入到切口10的粘结剂9。另外，进入到切口10的粘结剂9固化，由此除了能够防止透镜盖8的xy方向以及旋转方向的位移之外，也能够防止z方向的位移。其他结构以及效果与实施方式1相同。

实施方式3

图8是表示实施方式3所涉及的传感器模块的俯视图。图9是沿着图8的i-ii剖开的剖视图。在本实施方式中，代替实施方式1的切口10，而在盖边缘部8b的四角分别设置有从上表面贯通到下表面的圆形的第一贯通孔11。涂敷于透镜盖8的下表面与基板1的上表面之间的粘结剂9被透镜盖8加压，变形的粘结剂9的一部分进入第一贯通孔11。

在从透镜盖8的上方对粘结剂9照射了紫外线的情况下，紫外线可靠地到达进入到第一贯通孔11的粘结剂9，因此至少能够使进入到第一贯通孔11的粘结剂9临时固化。由此，能够得到与实施方式1相同的效果。另外，通过将粘结剂9在第一贯通孔11的内壁润湿扩展，从而能够比切口10增加粘结面积。

第一贯通孔11也可以在透镜盖8的盖边缘部8b的任何部分以任何形状形成任意数量。但是，需要以妨碍在进入到第一贯通孔11的粘结剂9固化时透镜盖8的向xy轴向以及旋转方向的移动的方式设定第一贯通孔11的位置和形状。对此，第一贯通孔11与切口10不同，由于形状，即使是一个也能够妨碍向xy轴向以及旋转方向的移动。因此，第一贯通孔11与切口10相比较，能够自由地决定形状和个数。

图10是表示实施方式3所涉及的传感器模块的变形例1的俯视图。四边形状的第一贯通孔11设置在位于透镜盖8的对角的两处角部。图11是表示实施方式3所涉及的传感器模块的变形例2的俯视图。长孔的第一贯通孔11在透镜盖8的各边各设置有两处。图12是表示实施方式3所涉及的传感器模块的变形例3的俯视图。为了使透镜7的光学中心位置不移动，而在各边的最接近透镜7的中央部设置有第一贯通孔11。图13是表示实施方式3所涉及的传感器模块的变形例4的俯视图。第一贯通孔11设置在最对粘结剂9产生应力的透镜盖8的四角和各边的最接近透镜7的中央部。

实施方式4

图14是表示实施方式4所涉及的传感器模块的剖视图。俯视图与图8相同，图14对应于沿着图8的i-ii剖开的剖视图。盖边缘部8b的上表面处的第一贯通孔11的开口面积大于盖边缘部8b的下表面处的第一贯通孔11的开口面积。由此，紫外线容易到达进入到透镜盖8的第一贯通孔11的粘结剂9。并且，进入到第一贯通孔11的粘结剂9固化，由此除了能够防止透镜盖8的xy轴向以及旋转方向的位移之外，也能够防止z方向的位移。其他结构以及效果与实施方式3相同。

实施方式5

图15是表示实施方式5所涉及的传感器模块的剖视图。在基板1上，在与设置于盖边缘部8b的四角的圆形的第一贯通孔11对置的位置设置有第二贯通孔12。粘结剂9不仅进入透镜盖8的第一贯通孔11，还进入基板1的第二贯通孔12。由此，基板1也被固化的粘结剂9固定，也能够增加向基板1侧的粘结面积。因此，不仅能够防止透镜盖8还能够防止基板1的由于如下情况引起的位置变化，即，搬运作业时的产品的落下、急剧的移动、搬运台或夹具与其他装置的接触、粘结剂9的固化收缩等。另外，能够抑制粘结部分因疲劳而破坏或剥离。此外，第二贯通孔12只要位于与第一贯通孔11对置的位置，也可以为任何形状，也可以形成任意数量。

另外，粘结面亦即基板1的上表面处的第二贯通孔12的开口面积小于基板1的下表面处的第二贯通孔12的开口面积。进入到第二贯通孔12的粘结剂9被紫外线固化，由此不仅能够防止基板1的xy轴向以及旋转方向的位移，还能够防止z方向的位移。其他结构以及效果与实施方式4相同。

实施方式6

图16是表示实施方式6所涉及的传感器模块的俯视图。图17是沿着图16的i-ii剖开的剖视图。在实施方式1中，粘结剂9涂敷于透镜盖8的整个下表面，利用透镜盖8和粘结剂9对传感器芯片5进行真空密封。与此相对，在本实施方式中，在透镜盖的内部设置有对传感器芯片5的受光部进行真空密封的壳体13。

壳体13为平面的硅板，在与传感器芯片5对置的面的外周设置有au金属化层。壳体13在传感器芯片5的受光部的外周通过焊料14与传感器芯片5接合。壳体13可以是能够透过红外线的任意材料，但优选为与透镜7相同的材料。

通过设置壳体13，不需要对透镜盖8的内部进行真空密封。因此，粘结剂9只要涂敷到粘结部分不会因疲劳而破坏、剥离的程度即可。例如，将粘结剂9仅涂敷于设置于盖边缘部8b的四角的圆弧形的切口10。与将粘结剂9涂敷于透镜盖8的整个下表面的情况相比，粘结剂9的粘结面积变小，因此局部性地提高粘结剂9的粘结强度的本发明特别有效。其他结构以及效果与实施方式1～5相同。

附图标记说明

1...基板；5...传感器芯片；7...透镜；8...透镜盖；8a...盖主体；8b...盖边缘部；9...粘结剂；10...切口；11...第一贯通孔；12...第二贯通孔；13...壳体。