第1回 東北大とのコラボで誕生、超小型UVセンサー「S-5420」

TechanaLye2018-09-07
株式会社テカナリエ

今回は、エイブリック株式会社から2018年7月11日に発売されたUV(Ultra Violet rays、紫外線 )センサー「S-5420A-P6T2S (以下、S-5420と表記)」について紹介したい。

紫外線は、可視光線より波長が短い光で、波長の長いほうからUV-A(315~400nm)、UV-B(280~315nm)、UV-C(100~280nm)に分けられる(図1)。このうち、人体への悪影響がクローズアップされているのは、シミ、しわの原因となるUV-Aと、日焼けの原因となるUV-B。(太陽光のUV-Cは、オゾン層に吸収され地表まで届かない。ちなみにUV-Cには殺菌作用などがあり、様々な用途に使われるが、これについては、次回紹介する。)こうした、健康面や美容面に影響を及ぼすUV-A、 UV-Bを見える化、数値化するのが、今回発売されたUVセンサー「S-5420」になる。

図1 光(太陽光)を波長で分けてみると…
図1 光(太陽光)を波長で分けてみると…

図2は、このセンサーを使った紫外線測定器のデモの様子である。左上、紫外線照射前の状態から 紫外線を照射すると、右上のようにモニターの値が変化する。デモ機中央下に丸くくりぬかれた穴から覗くチップが、今回のUVセンサーで、その大きさは、米粒より小さい2.55 x 1.56 x t0.65(max.) mm。一円玉と比べるとその小ささがよくわかる。

図2 UVセンサー「S-5420A-P6T2S」を使った紫外線測定器デモ
図2 UVセンサー「S-5420A-P6T2S」を使った紫外線測定器デモ

この小型で高感度なUVセンサーの開発にあたっては、2つの技術が導入されている。1つは、東北大学とエイブリックの共同開発による紫外線計測技術。図3のように紫外光に関して感度の高いフォトダイオードと低感度のフォトダイオードの信号差分を取ることで、可視光領域の数値をカットする。

図3 東北大学と共同開発の紫外線検出手法( S-5420 は高感度 / 低感度の 2 種類の紫外線フォトダイオード (PD) で構成されている。PD からの出力の差分を取り、可視光成分をカットすることで、フィルターレスでの紫外成分の検出が可能。)
図3 東北大学と共同開発の紫外線検出手法( S-5420 は高感度 / 低感度の 2 種類の紫外線フォトダイオード (PD) で構成されている。PD からの出力の差分を取り、可視光成分をカットすることでa、フィルターレスでの紫外成分の検出が可能。)

従来可視光カットに使われてきたフィルターを使用しないことで、光の減衰を防ぎ、サイズも縮小できる。もう1つの技術は、紫外線を透過する透明樹脂を使った表面実装タイプの小型パッケージング技術だ(図4)。こうした2つの技術で、紫外線検出機能を超小型にし、ウェアラブル機器、スマートフォンなどにも搭載可能なUVセンサーの実現に成功した。

図4 紫外線を浸透する透明樹脂を使った表面実装タイプのパッケージを採用
図4 紫外線を浸透する透明樹脂を使った表面実装タイプのパッケージを採用

今回のUVセンサー開発にあたっては、東北大学の開発した、強い紫外光に長時間照射されても性能劣化しない高い耐光性を持つフォトダイオード技術が応用されているが、実は、エイブリックは30年前からフォトダイオード製品を持っており、プリンターやスキャナー用の光センサーであるCIS(Contact Image Sensor、密着イメージセンサー)として、カスタム顧客に提供している。今回はこのエイブリックの持つ既存のシリコンフォトダイオード技術と東北大の紫外線に高い感度を持つフォトダイオード技術を組み合わせることで、新たな市場開拓につながるUVセンサー製品の開発に成功した。また、その市場として、まずは、気軽に持ち運びできる小型紫外線測定器やウェアラブル機器に照準を合わせ、それらに向けた超小型パッケージを開発した。 今後は、UV-A、UV-Bの物質硬化作用を活かした紫外線照射装置の照射量センシングなど、産業分野への適用も期待されている

エイブリックでは、今も、紫外線を使った新たな市場開拓に向けて、自社技術のブラッシュアップと技術分野の拡大を進めている。次回は、このUVセンサーの今後の展開について紹介していきたい。

次ページ:高機能化、複合化でさらなる市場開拓へ、UVセンサー「S-5420」今後の製品展開

執筆:株式会社テカナリエ
“Technology” “analyze” “everything“を組み合わせた造語が会社名。年間300のエレクトロニクス製品分解、解析結果を基に、システム構造やトレンド解説、市場理解の推進を行っている。 

UVセンサ S-5420関連情報