CN100433344C - 光学器件 - Google Patents
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Abstract
提供一种高度小，可信度高的光学器件。光学器件，包括：基台(10)，装在基台(10)下表面一侧的收发光元件(15)及透光板(16)。基台(10)的上表面，形成有从平坦部分(11a)朝开口部分(12)的侧面(25)上，形成了铸模树脂脱模斜率的斜度。透光板(16)的侧面(26)上，也形成了朝上扩大的相当于脱模斜率的斜度，各侧面(25、26)通过粘结剂层(20)结合。取代透光板(16)配置全息图亦可。
Description
技术领域
本发明，是涉及内藏在摄像机、数码相摄像机、数码静止摄相机等的摄像机类，或者是CD、DVD、MD等的光读取体系中的收发光元件构成的光学器件及其制造方法。
背景技术
近年来，内藏在摄像机、数码相摄像机、数码静止相机等中的摄像机，或者是CD、DVD、MD等的光读取体系中的光学器件，在将收发光元件安装在由绝缘性材料构成的基台的状态下，收发光区域由透光板包封，作为封装体提供。
图6，为表示现有光学器件的一种——固体摄像装置的结构的剖面图。如该图所示，固体摄像装置备，作为主要部件，包括：由热硬化性树脂构成的，在中央部分有开口部分的框状基台131；安装在基台131的下表面一侧的由CCD等构成的固体摄像元件135；安装在基台131的上表面一侧夹着开口部分与摄像元件135对峙的由玻璃制成的透光板136；为机械连接透光板136和基台131的粘结剂层140。
还有，在基台131下表面，设了埋入树脂内的由镀金层构成的布线134。固体摄像元件135，安装在基台131下表面，使受光区域135a从开口部分露出。
还有，在固体摄像元件135上，设置了用以发送、接收摄像元件135和外部机器之间的信号的电极垫(未图示)。还有，在布线134上与开口部分相邻的端部内部端子部分从树脂露出，布线134的内部端子部分和固体摄像元件的电极垫，夹着突起(突起电极)138电气连接。再有，布线134的外端子部分设有焊接棒141。并且，固体摄像元件135、布线134及突起138，由设在基台131下表面的摄像元件135周围的密封树脂137密封。
这个固体摄像装置，如同图所示，使透光板136以朝上的方向安装在电路基板上。并且，在基台131上，如同图的虚线所示，安装着组合了摄像光学系的镜筒。这个镜筒和基台131的相互位置关系，使其在规定的误差范围内，规定了其要求精度。
如上所述，固体摄像元件135的受光区域135a，配置在从平面看的开口部分内。并且，通过组合在镜筒内的摄像光学系统，来自被摄对象的光线集中在固体摄像元件135的受光区域135a，由固体摄像元件135进行光电转换。
且，还知有一种与图6所示的基台131的构造不同，使用在安装了摄像元件的面上形成凹陷部分的基台的固体摄像装置的例(例如，参考专利文献2)。
且，在配置了受光元件和发光元件的情况下，采用较小的发光元件安装在受光元件上的构造是一般的做法。
还有，最近，配置了受光元件和发光元件的光学器件已被实际应用，这种情况下，取代透光板136，在基台131上变成了安装全息图(hologramunit)。
[专利文献1]
特开2002-43554号公报
[专利文献2]
特开2000-58805号公报
(发明所要解决的课题)
然而，在图6所示的现有的固体摄像装置的结构中，由于有如图6所示的尺寸H的限制严格的要求，具有以下缺点。
也就是，图6所示的尺寸H的允许范围，规定在一定的上限值以下(如350μm程度的值)。另一方面，透光板136(玻璃板)，为了确保其强度需要一定程度的厚度，并且考虑到厚度制造的偏差，所允许的透光板136的上表面和基台131d上表面之间的间隙尺寸B的上限值将会变得极小。然而，要在确保可信度降低玻璃的厚度是有限度的。
发明内容
本发明的目的，是在保持基台的厚度或者是透光性部件的高度方向尺寸具有充分大的同时，通过采取缩小光学器件全体高度方向尺寸的方法，提供一种小型化且可信度高的光学器件。
(解决课题的方法)
本发明的光学器件，是在形成了斜度的基台开口部分侧面上通过粘结剂层结合具有相同斜度的透光性部件的侧面而形成，上述斜度相当于铸模树脂的脱模斜率。
由此，利用铸模树脂的脱模斜率，即便将透光板或者是基台做的充分厚，如图6所示尺寸B，也可以缩小透光板的上表面和收发光元件的上表面之间的尺寸，或者是，透光板和基台两方的上表面的高度差。还有，通过利用铸模树脂脱模斜率，不需要另外设置削薄基台开口部分的周围边缘等的工序，所以，在铸模工序中没有阻碍铸模树脂的流动及降低基台强度的担心。因此，可以谋取小型化了的，可信度高的光学器件的提供。
基台开口部分侧面的倾斜角，希望能在1°～20°的范围内，最好的是在3°～12°的范围内。
作为光学器件，可以采用如下优选方式等：在基台开口部分侧面的上表面一侧区域形成斜度角比相当于脱模斜率的斜度的斜度角大的另一个斜度，或者是在基台开口部分侧面形成高低差等。
透光性部件为玻璃的情况下，为了小型化，透光性部件的上表面和基台的上表面的高度差希望在300μm以下，最好的是在100μm以下。
透光性部件，即可以是全息图，也可以是玻璃窗。
本发明的光学器件的制造方法，是在形成由铸模树脂脱模斜率的侧壁包围的模腔内设置了标准结构后，进行铸模工序，形成具有多个光学器件形成区域的成形体的工序(b)，该多个光学器件形成区域围绕具有形成了相当于上述脱模斜率的斜度的侧面的开口部分，其后，这个开口部分的侧面上，结合相当于脱模斜率的斜度形成的透光性部件的方法。
由这个方法，不需要另外设置削薄基台开口部分的周围边缘等的工序，所以，在铸模工序中没有阻碍铸模树脂的流动及降低基台强度的担心。因此，在抑制制造成本增大的同时，可以谋取小型化了的，可信度高的光学器件的提供。
在铸模工序前，最好的是将成为布线的标准结构放置在绝缘胶布上的状态下安装铸模模型。
(发明效果)
根据本发明的光学器件，通过使用具有形成了相当于基台开口部分侧面的脱模斜率的斜度的透光性部件，可以谋取小型化了的，可信度高的光学器件的提供。
附图说明
图1，是表示第一实施方式所涉及的光学器件的构造剖面图。
图2(a)～图2(f)，是表示第一实施方式的光学器件的制造工序剖面图。
图3(a)和图3(b)，是表示第一实施方式所涉及的光学器件的制造工序中铸模工序的剖面图。
图4，是表示第二实施方式所涉及的光学器件的剖面图。
图5(a)、图5(b)、图5(c)，是按照各自的顺序，表示第一、第二实施方式的第1、第2及第3变形例所涉及的光学器件的一部分的部分剖面图。
图6，是表示现在的光学器件的构造剖面图。
(符号说明)
10基台
12开口部分
14布线
14a内部端子部分
14b外部端子部分
14x标准结构
15收发光元件
15a收发光区域
15b垫电极
16透光板
17全息图
18凸起
20粘结剂层
21焊接棒
22密封树脂
25侧面
25a下部侧面
25b上部侧面
26侧面
27下部侧面
30铸模模型
30a型腔
具体实施方式
(第1实施方式)
图1，是第1实施方式所涉及的光学器件的剖面图。本实施方式的光学器件，作为主要部件，包括：由环氧树脂等可塑性树脂构成，在中央部分有开口部分12的框状基台10；装在基台10下表面一侧的收发光元件15；在基台10的上表面一侧夹着开口部分12相对于收发光元件15安装的玻璃制成的透光板16；为机械粘结透光板16和收发光元件15的粘结剂层20。在此，本实施方式的收发光元件15，只是CCD固体摄像元件等的受光元件。但是，是包含CCD固体摄像元件及其上安装了半导体激光(发光元件)的光学器件亦可。这种情况下，本实施方式的光学器件和光读取头等组合时，揭掉透光板16，将第3实施方式所表示的那样成为全息图安装到基台10上(hologram unit)。并且，在安装全息图情况下，最终不安装镜筒为一般的做法。
还有，在基台10的下表面，设置了由埋设在树脂内的金镀层形成的布线14。收发光元件15，安装在基台10的下表面，配置为受光区域15a露出在开口部分12。
还有，收发光元件15上，在收发光元件15和外部机器之间设置了为接受信号的电极垫15b。还有，布线14中与开口部分12相邻连接的端部形成有内部端子部分14a，布线14的内部端子部分14a和电极垫15a夹着凸起(凸起电极)18电连接。再有，在布线14的外部端子部分上设置有焊接棒21。并且，收发光元件15、布线14及凸起18，在基台10下表面上由设置在收发光元件15周围的密封树脂22密封。
这个光学器件，如同图所示，使透光板16以向上方的状态安装在电路基板上。并且，在基台10上，如同图的虚线所示，安装着组装了摄像光学系统的镜筒。这个镜筒和基台10的相互位置关系，为控制在所规定的误差内，规定了其要求精度。
收发光元件15的受光区域15a，从平面看设置在开口部分12范围内。并且，通过组合在镜筒内的光学系统，来自被摄像对象的光线集中在收发光元件15的受光区域上。
在此，本实施方式中，如图1所示，在基台10的开口部分12的侧面25上，形成了铸模树脂脱模斜率的斜度，并且是朝上开口扩大的形式。另一方面，透光板16的侧面26上也形成与朝上扩大的脱模斜率实际上一致的斜度，各侧面25、26相互结合。所谓的“实际上是一致的”，意味着若是忽视各部件的制造上或者是使用温度上的误差设定为一致。并且，粘结剂层20，形成为埋入相互结合的基台10的开口部分12的侧面25和透光板16的侧面26的间隙。
并且，本实施方式中，透光板16的上表面位于基台10上表面以上的位置，而二者的上表面实际上合为同一个平面亦可，透光板16的上表面位于基台10的上表面的下方亦可。并且，使用了这样的光学器件的玻璃板的厚度规格为t±c(μm)，本实施方式中，透光板16和基台10各自的上表面的高度差可为(t-c)(μm)。具体的讲，例如透光板的厚度为350±50(μm)(是光读取头专业中透光板的一般规格)，透光板16和基台10各自上表面的高度差最好在300μm以下。还有，若考虑透光板16的侧面26和基台10的侧面25收发光元件的安定性，透光板16和基台10的各自上表面的高度差最好的是在100μm以下。
根据本实施方式，利用在基台10的开口部分12的侧面25上形成的铸模树脂脱模斜率，通过使透光板16的侧面26的至少一部分结合在基台10的开口部分12的侧面25上，将透光板16和基台10的厚度做的充分后，图6所示的尺寸B，也就是减小透光板16的上表面和收发光元件15的上表面之间的尺寸，或者是，透光板16和基台10各自的上表面的高度位置差。还有，通过利用铸模树脂脱模斜率，不需要另外设置削薄基台10的开口部分12的周边部分的工序，在铸模工序中没有阻碍铸模树脂的流动及降低基台强度的担心。因此，在抑制制造成本增大的同时，可以谋取小型化了的，可信度高的光学器件的提供。
-光学器件的制造工序-
图2(a)～图2(f)，是表示第一实施方式的光学器件的制造工序剖面图。但是，图2(a)～图2(f)所示的工序中，只表示了两个光学器件形成区域，而一般地图2(a)～图2(f)所示的工序中，已经进入到使用多个光学器件形成区域具有棋盘格状标准结构的制造工序。
还有，图3(a)、图3(b)，是表示第一实施方式所涉及的光学器件的制造工序中铸模工序的剖面图。
首先，图2(a)所示的工序中，将形成了布线图案的标准结构14x放到绝缘胶布31上。标准结构14x的大部分，在其下部设置了由打击或者是挤压形成的凹陷部分，只是成为外部端子部分14b或者是内部端子部分14a的部分，从凹陷部分的底面向下突出的构造。
接下来，在图2(b)所示工序中，进行铸模工序。也就是，在图2(a)、图2(b)所示，将在标准结构14x上安装了绝缘胶布31的物件，安装到铸模模具30上，将环氧树脂等的热硬化性树脂(铸模树脂)填充到造型模型30的型腔30a，形成将标准结构14x的内部端子部分14a及外部端子部分14b以外的部分埋入造型树脂内的成形体。隔开造型模型30的各个型腔30a之间的分隔部分30b上不填充铸模树脂，所以成形体的各光学器件形成区域的中央部分，形成了为安装收发光元件的开口部分12。还有，造型模型30的型腔30a的侧壁上，形成了铸模树脂脱模斜率的斜度。也就是，开口部分12的侧面上形成了作为脱模斜率的斜度。
接下来，图2(c)所示的工序中，将绝缘胶布31从成形体上剥下，将成形体以内部端子部分14a及外部端子部分14b的露出面朝上方设置，在外部端子部分14b上形成焊接棒21。
接下来，图2(d)所示工序中，用刀从成形体相邻的光学器件形成区域的分界部分的切入部分中央切断，由成形体形成一个一个的光学器件的基台10。这时，基台10上，埋入了具有各个内部端子部分14a及外部端子部分14b的布线14。
接下来，图2(e)所示的工序中，在基台10上使收发光元件15的受光区域15a朝下安装收发光元件15。这时，在各基台10的内部端子部分14a上设置凸起18，在凸起18上连接收发光元件15的电极垫15b，再用密封树脂22填埋连接部分的间隙。
接下来，图2(f)所示工序中，将基台10的安装了收发光元件15一侧(下表面)朝下，通过粘结剂，结合基台10的开口部分12的透光板16。
透光板16的侧面26上，预先形成了相当于基台10的开口部分12侧面25的脱模斜率的斜度。并且，在透光板16的侧面26和基台10的开口部分12的侧面25的间隙中埋入厚度10μm的粘结剂层20，密封开口部分12。
根据本实施方式的制造方法，图2(f)所示的工序中，具有形成了和在基台10的侧面25上形成的相当于铸模树脂脱模斜率的斜度(参照图2(b)图3(b))同样斜度侧面26的透光板16，将透光板16结合到基台10的开口部分12。因此，可以容易地形成具有图1所示结构的光学器件。并且，图2(b)、图3(b)所示的铸模工序中，不需要削薄基台10的开口部分12的周围边缘，阻碍铸模树脂的流动及不会降低基台10的强度。
且，在图2(d)所示的切断工序，在图2(e)所示的收发光元件的安装工序后，或者是图2(f)所示的窗部件安装工序后进行也是可能的。
且，实施方式的制造工序中，是在将标准结构安置在绝缘胶布上的状态下进行了铸模工序，但是并不是一定要使用绝缘胶布。但是，如果使用绝缘胶布时，将标准结构的上下表面，通过用上模型和下模型夹紧，可以得到模型面和标准结构的上下表面紧密相接的安定状态。其结果，通过成形在抑制树脂毛刺的发生的同时，由于得到外部端子部分14b从密封树脂突出的构造，在光学器件安装到主印刷电路板(mother board)之际的焊接就变得容易等，可以谋求实际安装容易化、迅速化。并且，使用绝缘胶布31的情况下，与收发光元件15的受光区域15a相对朝着光线射入一侧扩大的斜度作为密封模型30的脱模斜度设置，所以，通过采用将使用绝缘胶布31的树脂密封工序作为图1所示的构造的制造工序，可使其发挥显著效果。
(第2实施方式)
图4，是第2实施方式所涉及的光学器件的剖面图。本实施方式的光学器件，作为主要部件，包括：由环氧树脂等可塑性树脂构成，在中央部分有开口部分12的框状基台10；装在基台10下表面一侧的CCD及在CCD上安装的半导体激光制成的收发光元件15；在基台10的上表面一侧夹着开口部分12相对于收发光元件15安装的树脂制成的全息图17；为机械粘结全息图17和收发光元件15的粘结剂层20。
还有，在基台10的下表面，设置了由埋设在树脂内的金镀层形成的布线14。收发光元件15，安装在基台10的下表面，配置为受光区域15a露出在开口部分12。
还有，收发光元件15上，在收发光元件15和外部机器之间设置了为接受信号的电极垫15b。还有，布线14中与开口部分12相邻连接的端部形成有内部端子部分14a，布线14的内部端子部分14a和电极垫15a夹着凸起(凸起电极)18电连接。再有，在布线14的外部端子部分上设置有焊接棒21。并且，收发光元件15、布线14及凸起18，在基台10下表面上由设置在收发光元件15周围的密封树脂22密封。
这个光学器件，如同图所示，使全息图17以向上方的状态安装在电路基板上。
如上所述，收发光元件15的受光区域15a，从平面看设置在开口部分12范围内。并且，在本实施方式的光学器件中，取代透光板16，全息图17安装在基台10上。全息图17利用平面偏光进行光的变谐，其将与对从半导体激光照射到记录媒体等的光线进行的变谐相反的变谐，实施于反射到CCD的光线上。构成全息图17的材料，在本实施方式中为树脂(塑料)，也可以是玻璃。
在此，本实施方式中，如图4所示，在基台10的开口部分12的侧面25上，形成了铸模树脂脱模斜率的斜度，并且是朝上开口扩大的形式。另一方面，全息图17的下部侧面27上，也形成与朝上扩大的脱模斜率实际上一致的斜度。所谓的“实际上是一致的”，意味着若是忽视各部件的制造上或者是使用温度上的误差设定为一致。并且，粘结剂层20，形成为埋入相互结合的基台10的开口部分12的侧面25和全息图17的下部侧面27的间隙。
根据本实施方式，利用在基台10的开口部分12的侧面25上形成的铸模树脂脱模斜率，通过使全息图17的侧面26的至少一部分结合在基台10的开口部分12的侧面25上，将全息图17和基台10的厚度做的充分后，图6所示的尺寸B，也就是减小全息图17的上表面和收发光元件15的上表面之间的尺寸，或者是，全息图17和基台10各自的上表面的高度位置差。因此，可以谋取小型化了的，可信度高的光学器件的提供。
特别是，通过利用铸模树脂脱模斜率，不需要另外设置形成基台10的开口部分12侧面的斜度的工序，可以抑制制造成本的增大。
-第1及第2实施方式的变形例-
图5(a)、图5(b)、图5(c)，按照各自的顺序，表示第1及第2实施方式的第1、第2、第3变形例所涉及的光学器件的一部分的部分剖面图。
图5(a)所示的第1变形例中，在基台10的开口部分的侧面25形成有阶梯的斜度。并且，透光板16的侧面26或者是全息图17的下部侧面27的至少一部分只和基台10的开口部分25的上部(一部分)结合，透光板16或者是全息图17的下表面，通过粘结剂层20安装在基台10的开口部分的侧面25的阶梯部分。这种情况下，图3(a)、图3(b)所示的密封模型30的型腔30a的侧壁也形成有同样阶梯的斜度作为脱模斜率。
根据第1变形例，通过在基台10的开口部分的侧面25形成有阶梯的斜度，透光板16或者是全息图17的下部的到达位置是一定的，可以确实防止透光板16或者是全息图17的下表面与收发光元件15的接触，且，还可以控制光学器件的高度尺寸的制造误差。具有这个阶梯的斜度的侧面的阶梯部分的水平方向尺寸，最好的是在100μm～300μm的范围。只要在这个范围，可以在基台10的开口部分12的侧面25的阶梯部分安定地安装透光板16或者是全息图17的同时，图2(b)、图3(b)所示铸模工序中，及防止了铸模树脂的流动，也不会降低基台10的强度。
图5(b)所示的第2变形例中，在透光板16的侧面26或者是全息图17的下部侧面27上，形成了平坦部分。并且，只是透光板16的侧面26或者是全息图17的下部侧面27的一部分和基台10的开口部分25结合，透光板16的侧面26或者是全息图17的下部侧面27的平坦部分，通过粘结剂层20安装。
根据第2变形例，通过在透光板16的侧面26或者是全息图17的下部侧面27上形成了平坦部分，透光板16或者是全息图17的下部的到达位置是一定的，可以确实防止透光板16或者是全息图17的下表面与收发光元件15的接触，且，还可以控制光学器件的高度尺寸的制造误差。
图5(c)所示的第3变形例中，在基台10的开口部分，形成有斜度角相异的下部侧面25a及上部侧面25b。并且，透光板16的侧面26或者是全息图17的下部侧面27的至少一部分和基台10的开口部分的下部侧面25a结合，接合部的间隙由粘结剂层20填埋。这种情况下，图3(a)、图3(b)所示的密封模型30的型腔30a的侧壁也形成有相当于下部侧面25a及上部侧面25b的形状。
根据第3变形例，通过在基台10的开口部分形成有斜度角相异的下部侧面25a及上部侧面25b，可以加厚粘结剂层20的上端部分，所以，可以确保透光板16或者是全息图17和基台的机械粘结强度。
且，上述各实施方式及变形例中，相当于图5(c)所示的铸模树脂脱模斜率的斜度角θ1，希望其在1°～20°的范围，最好的是在3°～12°的范围。
还有，第1、第2实施方式的第3变形例中的上部侧面25b的斜度角θ2，最好的是大于θ1且在60°以下的范围。
且，上述实施方式的图1、图2、图4所示的构造，只在凸起18及垫电极15b的外侧填充了密封树脂22，但是，只要不干涉受光元件的像素面，为提高密封性在凸起18及垫电极15b的内外两侧填充密封树脂22亦可。
(产业上利用的可能性)
本发明涉及的光学器件，是装载了使用在摄像机、数码相摄像机、数码静止摄相机等的摄像机类，或者是CD、DVD、MD等的光读取体系中的收发光元件构成的，也可作为图像传感器、全息图单元而利用。
Claims (10)
1.一种光学器件，其特征为：
包括：
设有开口部分的环状基台，该环状基台的开口部分的侧面具有相当于铸模树脂脱模斜率的、在上表面一侧扩大的斜度；
安装为从平面看在受光区域位于上述基台的开口部分内的收发光元件；
设有斜度的透光性部件，该透光性部件的斜度的侧面的至少一部分与上述环状基台的开口部分侧面结合而在上表面一侧扩大；
设置在上述基台侧面和上述透光性部件的侧面之间间隙的粘结剂层。
2.根据权利要求1所述的光学器件，其特征为：
上述基台的开口部分侧面的相对于垂直方向的斜度角在1°～20°的范围。
3.根据权利要求1所述的光学器件，其特征为：
上述基台的开口部分侧面的相对于垂直方向的斜度角在3°～12°的范围。
4.根据权利要求1所述的光学器件，其特征为：
位于上述基台的开口部分侧面的上表面一侧区域，形成了比相当于上述脱模斜率的斜度的斜度角大的又一个斜度。
5.根据权利要求1所述的光学器件，其特征为：
上述基台的开口部分侧面，形成有阶梯。
6.根据权利要求1～5中任何一项所述的光学器件，其特征为：
上述透光性部件，是玻璃窗，
上述透光性部件的上表面和上述基台的上表面的高度位置差，在300μm以下。
7.根据权利要求1～5中任何一项所述的光学器件，其特征为：
上述透光性部件，是玻璃窗，
上述透光性部件的上表面和上述基台的上表面的高度位置差，在100μm以下。
8.根据权利要求1～5中任何一项所述的光学器件，其特征为：
上述透光性部件，是全息图。
9.一种光学器件的制造方法，其特征为：
包括：
将具有布线图案的标准结构设置到型腔上的工序(a)，该型腔的侧壁上形成离标准结构越远越窄的脱模斜率；
在上述工序(a)之后，进行铸模工序，形成具有多个光学器件形成区域的成形体的工序(b)，该多个光学器件形成区域围绕具有形成了相当于上述脱模斜率的斜度的侧面的开口部分；
在上述工序(b)之后，通过切断上述成形体，形成由上述成形体分离而成的分离体的工序(c)；
在上述工序(b)之后，在上述成形体或者是分离体的上述开口部分的下侧安装收发光元件的工序(d)；
在上述工序(b)之后，在上述成形体或者是分离体的上述开口部分的侧面上，通过粘结剂层结合形成了相当于上述脱模斜率的斜度透光性部件侧面的至少一部分的工序(e)。
10.根据权利要求9所述的光学器件的制造方法，其特征为：
上述工序(a)中，将成为上述布线的标准结构以放置在绝缘胶布上的状态安装于铸模模型上。
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