マイクロフォトセンサーにはアンプが内蔵されており、変調光ビーム、非変調光ビーム、偏光ビームなどのさまざまな構成で利用できます。これらは、材料、コンポーネント、またはアセンブリの正確かつ安定した検出または位置決めを提供するために使用されます。 IO-Link や IP 67 環境評価など、接続が統合されているものもあります。
マイクロフォトセンサーの用途には、インダストリー 4.0 工場の精密製造装置、工場でのウェーハハンドリングなどがあります。 半導体 製造作業、およびパルスオキシメータにおける血液酸素化 (SpO2) の光電脈波計 (PPG) 検出。
この FAQ では、さまざまなマイクロ フォト センサーの設計と、それらが特定のアプリケーションにどのように最適化されるかをレビューします。
透過型スロット マイクロ フォト センサーは、物体がスロットまたは開口部を通過するときにその存在を検出し、エミッターからの光ビームを遮断します。これらのセンサーは、物体認識に加えて、物体の正確な位置決めにも使用できます。投光器と受光器の光軸が固定されており、設置が容易です。これらのセンサーは、幅広い構成とコネクタ タイプで利用できます (図1).
透過型マイクロフォトセンサーは、別々のエミッタユニットとレシーバユニットで構成されています。これらはスロット センサーと同じビーム遮断原理で動作しますが、エミッターとレシーバーを遠くに配置することができるため、長い検出間隔が必要なアプリケーションに適しています。これらのセンサーを使用する場合、エミッターとレシーバーを適切に配置することが重要です。
反射型マイクロフォトセンサーは、拡散反射型センサーとも呼ばれ、エミッターとレシーバーを同じ内部に備えています。 モジュール。物体が感知エリアに入ると、光が受信機に反射されます。一部の反射型マイクロフォトセンサーは、パッケージに印刷されたマークを認識できるように設計されています。限定反射センサーは、センシング性能が不安定になる可能性がある背景物体の存在下で動作するように最適化された特別な設計です。
再帰反射型マイクロフォトセンサーは、長い検出距離を必要とするアプリケーション向けに設計されています。エミッターとレシーバーは別個のモジュール内にあり、適切に動作させるには位置合わせが必要です。物体がエミッタからの光ビームを通過すると、光が受光器に到達するのが妨げられ、検出されます。エミッターとレシーバーを正確に位置合わせする必要があるため、このタイプのセンサーで高精度を達成することが困難になります。
パルスオキシメーター
パルスオキシメーターは、特定の光の波長における酸化ヘモグロビン (HbO2) と脱酸素ヘモグロビン (RHb) の異なる光吸収特性を利用します。パルスオキシメーターは、660 nm 赤色 LED と 940 nm IR LED の XNUMX つの LED、および高度に統合されたフォト マイクロ センサーの反射構成で動作するフォトダイオード レシーバーを使用して実装されています。
センサーは 3 段階で動作します。まず、赤色 LED がパルス化され、戻り信号が測定されます。次に、IR LED がパルス化され、戻り信号が測定されます。最後に、外部光源からの干渉を排除するために両方の LED をオフにしてバックグラウンド信号を測定します。センシング機能は 4 つのフォトダイオードに分割されており、設計要件に応じて、アナログ信号処理ブロックに接続された 2 つまたは 4 つの個別の光チャネルに多重化できます (フィギュア 3).
ウェーハハンドリング
マイクロセンサーでも大きすぎる場合があります。自動化された半導体ウェーハ製造工場では、ウェーハは専用のフロント オープニング ユニファイド ポッド (FOUP) 内の処理マシン間を移動します。ロボット ハンドラーによってウェーハが FOUPS に配置される場合、ウェーハの位置がずれたり、一部のスロットが空になったり、一部のスロットに複数のウェーハが入ったりすることがあります。 FOUPS を受け取るロボット ハンドラーは、欠落しているウェーハ、位置がずれているウェーハ、または複数のウェーハを識別する必要があります。そうしないと、非常に高価なウェーハが損傷し、重大な経済的損失が発生する可能性があります。
FOUPS 内のウェーハの厚さはわずか数ミリメートルであり、ウェーハ識別写真のマイクロ センサーは非常に薄くなければなりません。この用途には、アンプ内蔵の従来のマイクロフォトセンサーでは大きすぎます。外部アンプモジュールを備えた特殊なマイクロフォトセンサーが開発されました。これらの透過ビーム センサーは、フレキシブル ケーブル (図4）。ウェーハハンドラーのエンドエフェクタに取り付けると、正しく充填されたスロット、傾いたウェーハ、二重になったウェーハを迅速かつ確実に識別できます。
まとめ
マイクロフォトセンサーにはアンプが内蔵されており、幅広い用途に使用できます。これらは主に物体の感知と位置決めに使用されますが、パルスオキシメーターや半導体工場のマテリアルハンドリング装置などの特殊な用途向けにカスタム設計も可能です。
参考文献
ラピッドプロトタイピング用の薄型マイクロ光学センサー、MDPI センサーの設計と製造
マイクロ光電センサー、パナソニック
フォトマイクロセンサー、オムロン
赤色/IR エミッターと AFE を統合した PPG 光学センサー モジュール、アナログ・デバイセズ
信頼性の高いウェーハマッピング、Balluff