CN101299432A - 光学器件及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明包括：由具有开口部的树脂基材(11)、埋入上述树脂基材(11)中以使至少一部分作为电极端子在上述树脂基材(11)的下表面露出的多个导体(13)、和嵌入上述树脂基材(11)的开口部中的透明构件(12)所组成的电路基板(1)；以及上表面具有光学区域(32)、且安装于上述电路基板(11)的下表面以使该光学区域(32)与上述树脂基材(11)的上述开口部对置的光学元件(31)，上述电路基板是(11)是厚度大致相同的矩形平板形。

Description

光学器件及其制造方法
技术领域
本发明涉及光学器件及其制造方法。
背景技术
近些年，根据电子设备的小型化、薄型化、轻量化、高功能化的要求，半导体器件的安装主流正从作为组件的安装向裸芯片(bare chip)或者CSP(ChipSize Package：芯片级封装)的倒装芯片安装转移。在光学器件中，不仅在配置有导体的基座上对光学元件进行倒装芯片安装，而且采用将用于保护光学元件的透明构件埋入基座中的结构，因此能够谋求器件的薄型化。
图5表示该种光学器件的一个例子。在设置有开口部和导体的平坦的基座11(以下，称为电路基板11)的一个面上，对光学元件31进行倒装芯片安装，以使该光学元件31的受光区域32面向开口部，而在电路基板11的另一个面上，对为了具有台阶而形成于开口部的凹部37嵌入透明构件12，并用粘接剂38进行粘接(例如，特开2005-235902号公报)。也有一种光学器件，是在电路基板的开口部的内面带有斜面，嵌入外面带有对应的斜面的透明构件(例如，特开2005-217337号公报)。
但是，在这些光学器件中，当然还必须具有使用粘接剂固定透明构件的工序。另外，因为电路基板本身比较薄，通常为0.5～0.6mm左右，因此为了使器件达到足够的薄型化，而将透明构件上表面放置于比电路基板上表面要低的位置，透明构件也必须非常薄，因此透明构件的强度降低，处理也变得困难，而且在使用玻璃板作为透明构件的情况下，价格也升高。为了对电路基板的开口部以及透明构件形成斜面，还必须有形成该斜面的工序，而且如果增加工序，则成本当然要提高。
另外，还有在电路基板的开口部上将透光性材料进行一体成形以作为透明构件的方法(例如，特开2005-136484号公报)。但是，例如，在采用金属模的树脂成形方法的情况下，不得不在作为透明构件的上下表面的任意位置上配置金属模的注入口，从而很难确保上下表面的整个面的平坦性，必须具有研磨表面等的工序。当采用不使用金属模而将电路基板安装在斜面材料的上表面并以水平的状态从上向下流入液态树脂的方法的情况下，是利用液体树脂的表面张力来确定平坦性，因而在开口部的端部附近很难确保平坦性，还是需要研磨表面等的工序。为了除去表面研磨的工序，也考虑使电路基板的开口部与光学元件的光学区域相比要足够大，从而能够避免在透明构件端部所产生的由于非平坦区域而引起的光学上的影响，但是导致电路基板的尺寸变大，光学器件变得大型化。
发明内容
本发明是鉴于上述问题而设计的，目的在于提供透明构件具有平坦性及一定强度且也容易制造的薄型电路基板、以及采用该电路基板的薄型光学器件。
为了达成上述目的，本发明提供一种光学器件，该光学器件包括：由具有开口部的树脂基材、埋入上述树脂基材中以使至少一部分作为电极端子在上述树脂基材的下表面露出的多个导体、和嵌入上述树脂基材的开口部中的透明构件所组成的电路基板；以及上表面具有光学区域、且安装于上述电路基板的下表面以使上述光学区域与上述树脂基材的上述开口部对置的光学元件，上述电路基板是厚度大致相同的矩形平板形。
另外，本发明提供一种光学器件的制造方法，该制造方法包括：将透明构件安装于支持构件上的工序；将多个导体安装于上述支持构件上的工序；用金属模压紧上述支持构件的下表面和上述透明构件的上表面、并且对上述透明构件和上述导体进行树脂密封的工序；以及将上表面具有光学区域的光学元件与上述导体的下表面连接、以使上述透明构件和上述光学区域面对面的工序。
而且，本发明提供一种光学器件的制造方法，该制造方法包括：将多个透明构件安装于支持构件上的工序；将多个导体安装于上述多个透明构件各自的外周侧、即上述支持构件上的工序；用金属模压紧上述支持构件的下表面和上述多个透明构件的上表面、并且对上述多个透明构件和上述导体进行树脂密封的工序；以及将上表面具有光学区域的多个光学元件与上述导体的下表面连接、以使各个上述光学区域和上述透明构件面对面的工序。
上述光学器件通过准备上下两表面平坦的透明构件，从而也能够确保成为电路基板一部分后的透明构件的上下表面的平坦性。因为透明构件能够具有与布线部分(树脂+导体)相同程度的厚度，所以能够确保透明构件的强度，并且也使处理变得容易。电路基板整体的厚度也不需要分别比布线部分和透明构件所需要的厚度要厚，所以能够实现薄型化。因此，能够实现薄型的光学器件。
当制造电路基板时，因为埋入透明构件和导体那样进行树脂成形，所以不需要使用粘接剂来安装透明构件的工序，能够实现容易且廉价的制造。如果将多个电路基板形成一体，然后对其进行分割，则能够使得制造更容易且廉价。
光学器件例如具有以下的特征。上述树脂基材和上述透明构件具有大致相同的厚度。上述透明构件的上下两表面基本是平坦的。上述电路基板的厚度在300μm至500μm左右。将上述透明构件和上述树脂基材进行树脂成形，成为一体。
光学元件能够通过凸点与上述导体的电极端子连接。光学元件也可以包括受光元件部和发光元件部中的任一种或两种。在光学元件的光学区域与电路基板的透明构件之间也可以具有透明粘接剂。
透明构件可以是由光学玻璃、石英、水晶、或者光学树脂之中的任一种材料构成，也可以是组合多个由这些之中的任一种材料所构成的结构体而构成。透明构件在其表面最好具有防止反射膜。
附图说明
图1是表示本发明的光学器件中所采用的电路基板的结构图。
图2是说明图1的电路基板的制造方法的剖面图。
图3是表示本发明的光学器件的构成的剖面图。
图4是使用图3的光学器件的摄像模块的剖面图。
图5是以往的光学器件的剖面图。
具体实施方式
以下，参照附图来具体地说明本发明的实施形态。图中的各构件的厚度及长度等是从容易理解的角度进行表示的，也有的情况下与实际的形状不同。
图1(a)是本发明的光学器件中所采用的电路基板的俯视图，图1(b)是同一电路基板的图1(a)中的Ia-Ia剖面图，图1(c)是同一电路基板的仰视图。
电路基板1是用于安装单面具有光学区域和电极端子的光学元件(后面进行叙述)的基板，是具有大致相同厚度的矩形平板状，且是利用树脂基材11和透明构件12和多个导体13而构成的。树脂基材11是用绝缘性的材料、例如环氧树脂等的可塑性树脂所形成的。
透明构件12是用于保护光学元件的光学区域的构件，将其埋入具有相同厚度的树脂基材11的中央部以使其两面露出。透明构件12的上下表面互相平行，并且以满足所利用的光学用途的平坦度来形成光学平面，其厚度在例如300μm以上且500μm以下。
该透明构件12可以以单体形式来利用例如光学玻璃、石英、水晶或者光学透明树脂等，或者以多个结构体并组合成一体的形式来利用。在进行组合的情况下，能够得到组合各个材料的功能后所得到的效果。例如，如果是玻璃+水晶，则能够确保表面坚固、并且能够得到相对于波长较长区域的滤波效果。
多个导体13是从透明构件12的外周部附近开始延伸到树脂基材11的外端，从而具有与光学元件的电极端子对向配置的电极端子，将该导体13埋入树脂基材11中以使电极端子表面露出。导体13利用与所谓的金属引线所使用的材料相同的材料例如Cu合金、42号合金(Fe-Ni42号合金)等来构成，其厚度为例如100μm以上且300μm以下，最好为200μm左右。
参照图2来说明电路基板1的制造方法。
首先，如图2(a)所示，以规定间隔将多个透明构件12安装于带材22上。另外，将金属薄板21(所谓的引线框)安装于同一带材22上。金属薄板21具有：对于各透明构件12形成规定配置排列(个数、尺寸)的多个导体13；以及连接这些导体的连接部13′(分别向着纸面内部方向延伸，同时用未图示的外框部互相连接)。
如图2(b)所示，使下金属模23和上金属模24夹住安装有上述多个透明构件12和金属薄板21的带材22，使它们对置。上金属模24设置有多个形成相当于1个电路基板1的空间并且用内底面压住透明构件12的凹部24a。向利用这样的凹部24a所形成的凹处中填充液态的树脂，并且使其硬化。
如图2(c)所示，打开下金属模23和上金属模24，取出所形成的树脂成形体25，并且剥离带材22。树脂成形体25将导体13及连接部13′埋入，使其位于成形体下表面，同时使透明构件12沿着成形体厚度方向穿通那样埋入。
如图2(d)所示，用承载金属模26和压紧金属模27夹住树脂成形体25，并且用压紧金属模28对各个间隙部26a、27a的位置进行冲孔，通过这样冲压金属薄板21的连接部13′。
然后，打开承载金属模26和压紧金属模27，取出如图2(e)所示的、单片化后的多个电路基板1。
从以上工序中可知，电路基板1是通过准备上下两表面平坦的透明构件12，从而也能够容易确保作为电路基板1的一部分后的透明构件12的上下表面的平坦性。因为透明构件12可以与电路基板1的布线部分(树脂+导体13)具有相同程度的厚度，所以也能够确保强度，也容易进行处理，而且也能够选择廉价的材料。电路基板1整体的厚度也不比布线部分和透明构件12分别所需要的厚度要厚，能够薄型化至300μm～500μm左右。
因为是在下金属模23、上金属模24内将树脂基材11与透明构件12及导体13成形为一体的方法，所以不需要以往那样的通过粘接剂安装透明构件12的工序，能够降低制造成本。因为采用在连续形成多个电路基板1以后、进行将其分割成单片的方法，所以这样也能够谋求降低制造成本。
图3是表示采用图1的电路基板的本发明的光学器件的结构剖面图。
光学器件2是在电路基板1的形成有导体13的表面上将光学元件31进行倒装芯片安装的器件。选定电路基板1和光学元件31，以使透明构件12具有大于光学元件31的至少光学区域32的平面形状。对光学元件31进行对位，从而使得利用透明构件12确保受光区域32上方的光路，通过形成于该电极焊盘(未图示)上的凸点34，将该光学元件31倒装并与导体13的内部端子(接近于透明构件12的部分)13a连接。
向光学元件31的电极区域和电路基板1的对置区域之间填充密封树脂35，在其中央部即光学元件31和透明构件12之间的位置上形成中空空间39。在各导体13的外部端子13b(配置于基板周边部分的部分)上，安装用于与外部的电路基板上的电极连接的焊锡球36。
因为上述光学器件2采用上述那样薄型化后的电路基板1，所以能够实现薄型化，且制造也能够廉价进行。而且，通过配置密封树脂35，在凸点34受到由于外力或热等而引起的应力时能够防止断线；另外将光学元件31的受光区域32的上方形成为密封的中空空间39，在组装光学器件2之后能够防止受光区域32受到污染；并且能够抑制多余的光发生入射或反射。
在图3中，即使在作为中空空间39的部分配置透明粘接剂，也能够得到相同的效果。虽然省略图示，但是在透明构件12的表面，在整个表面或者一部分表面上，也能够具有防止反射膜。如果在透明构件12的上下表面具有防止反射膜，则能够减少透射光的反射，提高透射光的效率。如果在透明构件12的侧面具有防止反射膜，则能够减少该面上的反射光，降低杂光等不需要的光到达光学元件上。
另外，光学元件31所示的受光区域32是形成有检测到光的受光元件部的区域。作为受光元件部，形成为例如CMOS传感器或CCD传感器等的图像传感器。对光学元件31，也可以代替受光区域32，而设置形成有射出光的激光器或发光二极管等的发光元件部的发光区域，也可以设置受光区域和发光区域两者。
图4是表示安装有图3的光学元件2的摄像模块的结构剖面图。摄像模块3包括：光学器件2；安装有该光学器件2的电路基板201；配置于电路基板201上的光学器件2的周围的定位隔件202；以及夹住定位隔件202且固定于电路基板201上方的镜筒203。
镜筒203具有：镜筒底座205；配置于镜筒底座205内的玻璃板207以及透镜放置部209；以及配置于透镜放置部209内的透镜211及透镜支架213。将玻璃板207及透镜211保持于光学器件2的光学元件21的受光区域32上方的位置处。
该摄像模块3通过安装上述那样薄型化后的光学器件2，能够减小高度尺寸，并且也能够降低制造价格。这里所说的摄像模块3是数码相机、监视相机、摄像机、手机用相机等。光学器件2中所使用的光学器件31具有图像传感器等受光元件部。
如上所述，如果采用本发明，则因为将导体及透明构件埋入树脂基材中以构成电路基板，使透明构件的两面和导体的电极端子表面露出，所以能够确保透明构件的强度、处理的容易程度和平坦性，同时能够实现电路基板的薄型化、低成本化。
而且，通过使用该电路基板来组装光学器件，能够保护光学元件的光学区域，并且能够确保光学器件的薄型化、高可靠性。
安装有这样的光学器件的设备的具体例子，除了数码相机、摄像机、手机用相机、监视相机、车辆用相机、医疗用相机、播放用相机、网络(Web)相机、电视电话用相机、游戏机用相机以外，还有光学鼠标、DVD·CD驱动器等的光学拾取头等。

Claims (13)

1.一种光学器件，其特征在于，
包括：
由具有开口部的树脂基材、埋入所述树脂基材中以使至少一部分作为电极端子在所述树脂基材下表面露出的多个导体、和嵌入所述树脂基材的开口部中的透明构件所组成的电路基板；以及
上表面具有光学区域、且安装于所述电路基板的下表面以使所述光学区域与所述树脂基材的所述开口部对置的光学元件，
所述电路基板是厚度大致相同的矩形平板形状。
2.如权利要求1中所述的光学器件，其特征在于，
所述树脂基材和所述透明构件的厚度大致相同。
3.如权利要求1中所述的光学器件，其特征在于，
所述透明构件的上下两表面基本是平坦的。
4.如权利要求1中所述的光学器件，其特征在于，
所述电路基板的厚度为300μm至500μm左右。
5.如权利要求1中所述的光学器件，其特征在于，
所述光学元件通过凸点与所述导体的电极端子连接。
6.如权利要求1中所述的光学器件，其特征在于，
将所述透明构件和所述树脂基材进行树脂成形，形成为一体。
7.如权利要求1中所述的光学器件，其特征在于，
所述透明构件是由光学玻璃、石英、水晶、或者光学树脂之中的任一种材料构成的。
8.如权利要求1中所述的光学器件，其特征在于，
所述透明构件是组合多个由光学玻璃、石英、水晶、或者光学树脂之中的任一种材料而形成的结构体构成的。
9.如权利要求1中所述的光学器件，其特征在于，
所述光学元件包括受光元件部和发光元件部中的任一种或两种。
10.如权利要求1中所述的光学器件，其特征在于，
在所述光学元件的光学区域与所述电路基板的透明构件之间具有透明粘接剂。
11.如权利要求1中所述的光学器件，其特征在于，
所述透明构件的表面具有防止反射膜。
12.一种光学器件的制造方法，其特征在于，
包括：
将透明构件安装于支持构件上的工序；将多个导体安装于所述支持构件上的工序；用金属模压紧所述支持构件的下表面和所述透明构件的上表面、并且对所述透明构件和所述导体进行树脂密封的工序；以及将上表面具有光学区域的光学元件与所述导体的下表面连接、以使所述透明构件和所述光学区域面对面的工序。
13.一种光学器件的制造方法，其特征在于，
包括：将多个透明构件安装于支持构件上的工序；将多个导体安装于所述多个透明构件各自的外周侧、即所述支持构件上的工序；用金属模压紧所述支持构件的下表面和所述多个透明构件的上表面、并且对所述多个透明构件和所述导体进行树脂密封的工序；以及将上表面具有光学区域的多个光学元件与所述导体的下表面连接、以使各个所述光学区域和所述透明构件面对面的工序。
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