포터블 기기 및 웨어러블 기기 등의 센싱 용도에 최적인
업계 최소 수준 단파장 적외선 (SWIR) 소자 양산 기술 확립

※2023년 2월 16일 현재 로옴 조사

2023년 2월 16일

<개요>

단파장 적외선 (SWIR) 디바이스

로옴 주식회사 (본사 : 교토)는 물질의 검출을 필요로 하는 포터블 기기 및 웨어러블 / 히어러블 기기용으로 업계 최소 수준인 1608 사이즈 (1.6mm×0.8mm)를 실현할 수 있는 단파장 적외선※1 (이하, SWIR : Short Wavelength Infrared) 소자의 양산 기술을 확립하였습니다.
SWIR은 물이나 얼음, 가스 등이 특정 적외선 파장을 흡수하는 특성을 활용하여, 물질의 유무 및 성분량의 검출에 사용되는 이외에도 의료 분야에서의 혈중 산소 포화도 및 혈당치 측정 장치의 광원, 식품 분야에서는 야채나 과일의 수분량 및 당도 측정 등 센싱 분야에서의 응용이 기대를 모으고 있습니다. 또한, 포터블 기기 등의 센싱 용도로서 유기 EL 패널을 투과하여 검출이 가능하며, 웨어러블 기기의 헬스 모니터링 등 다양한 분야에서 활용이 시작되고 있습니다.
이러한 상황에서 로옴은 가시광선 LED 및 근적외선 LED 등 화합물 반도체의 양산으로 축적해온 생산 기술을 응용하여, 소형 면실장 패키지인 1608 사이즈의 SWIR 소자 (발광 · 수광)를 실현할 수 있는 양산 기술을 확립하였습니다. 발광측 LED는 패키지 형상 (몰드 타입, 렌즈 타입)과 파장 대역 (1050nm~1550nm)을 조합한 10개의 기종을 라인업으로 구비할 예정입니다. 수광측 포토 다이오드는 패키지 (1608 사이즈, 20125 사이즈)와 광 검출부의 사이즈에 따라 4개 기종을 라인업으로 구비할 예정입니다.
로옴은 본 기술을 사용한 SWIR 소자의 샘플을 2023년 3월에 출하할 예정입니다. 소형 어플리케이션용으로 한층 더 폭넓은 물질의 검출에 대응함으로써 새로운 영역의 센싱 용도에 기여해 나갈 것입니다.

<배경>

SWIR은 근적외선 (NIR:Near Infrared)에 비해 파장이 길기 때문에 물질에 대한 투과성이 높습니다. 또한, 투과 · 흡수하는 물질에 따라 차이가 있고, 태양광이나 연기 등 미립자의 영향을 잘 받지 않는다는 등의 특징이 있습니다. 이에 따라 유기 EL 패널이나 물, 가스, 글루코오스 (포도당) 등의 대상물에 대한 센싱 가능 영역이 기존보다 더 확대될 것으로 기대하고 있습니다. 반면에 지금까지 시장에서 SWIR 소자는 통신기기나 공업용 분석기기 등 비교적 대형 어플리케이션 용도에 적합한 단자 삽입 타입이 주류를 이루어, 소형 어플리케이션 용도에 적합한 면실장 패키지 제품은 적다는 과제가 있었습니다.
로옴은 LED 등의 화합물 반도체 양산으로 축적해온 생산 기술의 우위성을 활용하여 SWIR 소자에서 업계 최소 수준인 1608 사이즈의 패키지 양산 기술을 확립하였습니다.

단파장 적외선 (SWIR)의 센싱 이미지

<단파장 적외선 (SWIR) 소자의 상세 내용>

SWIR 소자 (발광 · 수광)는 업계 최소 수준 1.6mm×0.8mm의 면실장 패키지를 채용할 예정입니다. 소형 사이즈의 발광 · 수광 제품을 각각 조합함으로써 실장 면적 삭감에 따른 스페이스 절약은 물론, 소형 어플리케이션의 새로운 센싱 용도에 기여합니다.

・SWIR LED (발광측)
발광측 SWIR LED는 물질에 따라 달라지는 검출 파장에 대응하기 위해 1050nm, 1200nm, 1300nm, 1450nm, 1550nm의 5종류 파장과 일반적인 몰드 타입뿐만 아니라 발광 지향성을 좁혀 방사 강도를 높인 렌즈 타입의 면실장 패키지 2종류를 라인업으로 구비할 예정입니다. 이들 조합을 통해 10개 기종의 제품 라인업을 구비하여 물이나 가스, 글루코오스 (포도당) 등의 물질 유무 및 성분 분석 등 폭넓은 물질 검출에 기여합니다.

SWIR LED의 파장 라인업 이미지

・SWIR 포토 다이오드 (수광측)
수광측인 SWIR 포토 다이오드는 빛을 검출하는 면적이 작으면 응답 속도가 빠르고, 면적이 크면 감도가 높아지는 트레이드 오프 관계가 있습니다. 따라서 광 검출부 사이즈 (수광부 직경) 2종류, 패키지 2종류를 조합한 4개 기종의 라인업을 구비할 예정입니다. 고속 응답 센싱 용도나 미약한 광량의 센싱 용도 등 어플리케이션에 따라 적합한 제품을 선택할 수 있습니다.

SWIR 포토 다이오드의 수광부 직경에 따른 특성 라인업 이미지

<대상 어플리케이션>

  • ・포터블 기기 등에 탑재되는 유기 EL 패널 투과 센싱
  • ・웨어러블 기기, 히어러블 기기 등의 헬스 모니터링
  • ・식물이나 인체 등의 수분량 검사, 의료품 분석 등의 각종 검사기기

<용어 설명>

※1 : 단파장 적외선 (SWIR:Short Wavelength Infrared)
1000nm~2500nm의 파장 대역의 빛을 나타낸다.
발광 파장 범위 이미지