CN113497407A - 布线基体以及电子装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种在光的耦合率方面优异的布线基体以及电子装置。布线基体具备第1基体、引线端子、透镜。第1基体具有第1部、第2部、基板、第3部。第2部位于第1部。基板具有与发光元件连接的布线图案，位于第2部。第3部位于相比于比基板更远离第1部的第2部而更靠前的位置。引线端子贯通第1部，与布线图案连接。透镜位于光路上。第3部具有第1透镜搭载面。布线基体具备第2基体、引线端子、透镜。第2基体具有第1部、第2部、基板。第2部位于第1部。基板具有与发光元件连接的布线图案，位于第2部。引线端子贯通第1部，与布线图案连接。透镜位于光路上。基板具有第2透镜搭载面。
Description
技术领域
本公开涉及布线基体以及电子装置。
背景技术
随着信息技术的发展，能够进行高速且长距离的信号传输的光通信的利用被推进。在传输光信号的电子装置等中，要求降低光的耦合损耗。对比文件1中公开了电子装置，包括：布线基体、LD(Laser Diode：激光二极管)或者PD(Photo Diode：光电二极管)等的发光元件、搭载有将来自发光元件的光导出的透镜的盖体。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：JP特开2019-46872号公报
但是，专利文献1的电子装置在将搭载有透镜的盖体与布线基体连接时，容易产生位置偏离。并且，与盖体的接合位置发生偏离的布线基体的光的耦合损耗较大。
发明内容
本公开的一实施方式所涉及的布线基体具备第1基体、引线端子、透镜。第1基体具有第1部、第2部、基板、第3部。第2部位于第1部。基板具有与发光元件连接的布线图案，位于第2部。第3部位于与比基板更远离第1部的第2部相比而更靠前的位置。引线端子贯通第1部，与布线图案连接。透镜位于光路上。并且，第3部具有第1透镜搭载面。
本公开的一实施方式所涉及的布线基体具备第2基体、引线端子、透镜。第2基体具有第1部、第2部、基板。第2部位于第1部。基板具有与发光元件连接的布线图案，位于第2部。引线端子贯通第1部，与布线图案连接。透镜位于光路上。并且，基板具有第2透镜搭载面。
本公开的一实施方式所涉及的电子装置具备：上述结构的布线基体、以及与元件搭载部连接的发光元件。
-发明效果-
本公开的一实施方式所涉及的布线基体的透镜的位置偏离少。具备上述的布线基体的电子装置在光的耦合率方面优异。
附图说明
图1是本公开的一实施方式所涉及的布线基体的从上方观察的立体图。
图2是图1所示的布线基体的从z轴方向观察的平面图。
图3是本公开的一实施方式所涉及的布线基体的从上方观察的立体图。
图4是本公开的一实施方式所涉及的布线基体的从上方观察的立体图。
图5是本公开的一实施方式所涉及的布线基体的从上方观察的立体图。
图6是本公开的一实施方式所涉及的布线基体的从上方观察的立体图。
图7是本公开的一实施方式所涉及的布线基体的从上方观察的立体图。
图8是图6所示的布线基体的从x轴方向观察的平面图。
图9是图7所示的布线基体的从x轴方向观察的平面图。
图10是图8所示的布线基体的X处的放大图。
图11是图9所示的布线基体的XI处的放大图。
图12是本公开的一实施方式所涉及的电子装置的从上方观察的立体图。
-符号说明-
1：布线基体
10a：第1基体
10b：第2基体
11：第1部
111：贯通孔
112：绝缘部件
12：第2部
13：第3部
131：第1部分
14：第4部
20：引线端子
30：透镜
31a：第1透镜搭载面
31b：第2透镜搭载面
32：第1面
33：光路
40：基板
41：布线图案
42：元件搭载部
401：第2部分
100：电子装置
101：发光元件
102：盖体
103：透光部件
104：第1膜。
具体实施方式
以下，参照附图，对本公开的实施方式所涉及的布线基体1以及电子装置100进行说明。另外，在以下的说明中，将具备布线基体1、发光元件101以及盖体102的结构设为电子装置100。本说明书中，有时为了方便而定义正交坐标系xyz。此外，有时将z方向的正侧设为上方、将z方向的负侧设为下方来进行说明。
<布线基体1的结构>
图1～图7所示的布线基体1具备：第1基体10a或者第2基体10b、引线端子20、透镜30。
图1、图3、图4、图5以及图7所示的布线基体1中的第1基体10a具有：第1部11、位于第1部11的第2部12、位于第2部12并且具有与发光元件101连接的布线图案41的基板40、位于与比基板40更远离第1部11的第2部12相比更靠前的位置的第3部13。此外，第3部13具有第1透镜搭载面31a。图6所示的布线基体1中的第2基体10b具有：第1部11、位于第1部11的第2部12、位于第2部12并且具有与发光元件101连接的布线图案41的基板40。此外，基板40具有第2透镜搭载面31b。
在图1～图7所示的例子中，第1部11具有贯通孔111和绝缘部件112。透镜30具有与第1透镜搭载面31a或者第2透镜搭载面31b接合的第1面32。在本说明书中，在指第1基体10a以及第2基体10b的双方来说明时，有时记为基体10。此外，在指向第1透镜搭载面31a以及第2透镜搭载面31b的双方来说明时，有时记为透镜搭载面31。
基体10可以是导电性的金属，该情况下，作为接地导体来发挥功能。以下，只要没有明确记载，则假定基体10是导电性的金属来进行说明。除此以外，基体10中也可以使用导热性高的材料。本说明书中，有时导热性也指散热性。基体10例如可以是Fe-Ni-Co合金或者Fe-Mn合金等的铁系的合金、或者纯铁等的金属。更为具体而言，可以是Fe99.6质量％-Mn0.4质量％系的SPC(Steel Plate Cold)材料。在基体10包含SPC材料的情况下，例如能够通过对SPC材实施轧制加工或者冲压加工等周知的金属加工方法来设为规定形状。此外，通过对SPC材料实施钻孔加工，例如能够得到贯通孔111。
第1部11在y轴方向进行俯视的情况下，例如可以是圆形状。第1部11在俯视下为圆形状时，例如半径的大小可以是1mm～10mm。此外，第1部11的厚度可以是1mm～10mm。第1部11的厚度可以不一样，例如也可以将在y轴方向进行俯视的情况下的第1部11的外侧的厚度加厚。满足这种结构的布线基体1的散热性优异。另外，所谓圆形状，可以包含在进行俯视的情况下，圆的一部分被切除的形状。通过将圆形的一部分切除，从而能够匹配于所期望的特性阻抗。阻抗匹配的布线基体1在高频特性方面优异。此外，第1部11在y轴方向进行俯视的情况下，可以是矩形状。在第1部11是矩形状的情况下，x轴方向的宽度可以是1mm～10mm，z轴方向的宽度可以是1mm～10mm。
第1部11可以具有贯通孔111。绝缘部件112可以位于贯通孔111。绝缘部件112例如可以是玻璃或者陶瓷材料。绝缘部件112的材质以及贯通孔111的大小根据期望的特性阻抗进行确定即可。如图中所例示那样，贯通孔111可以将第1部11在y轴方向贯通。
在与用于将发光元件101、布线图案41以及后述的盖体102接合并固定的接合材料的润湿性优异的这一观点上，第1部11可以附着镀覆。作为接合材料，例如能够使用钎料。镀覆可以通过镀覆法来依次附着厚度例如为0.5～9μm的Ni层、厚度例如为0.2～5μm的Au层。由此，第1部11的氧化腐蚀被降低并且与盖体102的接合强度增加。
如图中例示那样，第2部12可以将第1部11作为基准而位于第1部11的y轴方向的正侧。第2部12在y轴方向进行俯视的情况下，可以是例如矩形状或者半圆形状。第2部12可以具有平面部分，基板40可以位于该平面部分。在第2部12是矩形状的情况下，可以是x轴方向的宽度为1mm～10mm、y轴方向的宽度为1mm～10mm、z轴方向的宽度为1mm～5mm。
第2部12可以由与第1部11相同的金属材料形成。此外，第2部12如果是具有导电性，则也可以是与第1部11不同的材料。第2部12与第1部11电连接，作为接地导体而发挥功能。第2部12可以附着镀覆。镀覆可以通过镀覆法依次附着厚度例如为0.5～9μm的Ni层、厚度例如为0.2～5μm的Au层。
在第2部12与第1部11是一体时，由于能够减少材料成本以及工时，因此能够廉价地制作布线基体1。另外，布线基体1可以是分别将第2部12和第1部11设为最合适的材质的分立体。在第2部12与第1部11是分立体时，第2部12与第1部11可以使用钎料等接合材料进行连接。
若向安装于基板40的发光元件101提供信号来进行动作，则产生焦耳热。发光元件101由于自身的发热而产生发光量的下降、基于元件的劣化的短寿命化等。通过基板40位于第2部12上，从而能够使流向基板40的热量传导至第2部12。这样，散热优异的发光元件101能够经受长时间使用。
如图中例示那样，基板40具有以基板40为基准而位于z轴方向的正侧的布线图案41。此外，如图中例示那样，基板40可以将第2部12作为基准而位于第2部12的z轴方向的正侧。基板40与第2部12可以通过钎料等的接合材料而连接。此外，基板40可以具有透镜30被搭载的第2透镜搭载面31b。通过透镜搭载面31位于基板40，相比于透镜30位于盖体102的情况，布线基体1的透镜30的接合位置的偏离较少。具备这种布线基体1的电子装置100在光的耦合率方面优异。
如图6的布线基体1所示，基板40可以具有从第1面32到透镜30的中心的距离D1与基板40和光路33的距离D2的差分低的第2部分401。在基板40具有第2部分401的情况下，第2透镜搭载面31b可以位于第2部分401。通过第2透镜搭载面31b位于第2部分401，从而如将图8(图6中的从x轴方向观察的平面图)的布线基体1的主要部分放大的图10所示，比发光元件101大的透镜30位于D1与D2的差分低的第2透镜搭载面31b。其结果，从发光元件101发出的光与透镜30的耦合点(以下，有时作为光的耦合点进行说明)位于透镜30的中央附近。由于光的耦合点位于透镜30的中央附近，因此电子装置100的光的耦合率优异。本说明书中，如图中例示那样，所谓光路33，是指从发光元件101的发光点在y轴方向延伸的光的路径。
基板40可以是长方体的板状。在基板40是板状时，基板40可以具有平面，此时，布线图案41可以位于基板40的平面上。布线图案41例如可以是传输高频信号(例如10～100GHz)的传输路。基板40是绝缘基板，例如可以是树脂。基板40的厚度、材质以及材质的相对介电常数根据所期望的特性阻抗适当决定即可。第2部分401可以裁切基板40而设为所期望的形状。
基板40可以是包含氧化铝(Alumina：Al2O3)质烧结体、氮化铝(AlN)质烧结体等的陶瓷绝缘材料等的绝缘基板。在绝缘基板包含氧化铝质烧结体的情况下，首先，在氧化铝(Al2O3)、二氧化硅(SiO2)、氧化钙(CaO)、或者氧化镁(MgO)等的原料粉末中添加适当的有机溶剂、溶剂而形成泥浆状。接下来，通过刮刀法或者压延辊法等而将混合物成形为片状，得到陶瓷生片。以下，有时将陶瓷生片作为生片来进行说明。之后，将生片冲压加工成规定形状并且根据需要而层叠多片，将其在约1600℃的温度中进行烧成从而能够制作。
在基板40形成布线图案41的方法存在：与基板40同时烧成的方法、在制作绝缘基板之后形成金属化的周知的方法、或者制作基板40之后通过蒸镀法或者光刻法来形成的方法。
在基板40为长方体的板状时，可以是x轴方向的宽度为1mm～10mm、y轴方向的宽度为1mm～10mm、z轴方向的宽度为0.1mm～1mm。第2部分401的大小可以是x轴方向的宽度为1mm～10mm、y轴方向的宽度为1mm～5mm、z轴方向的宽度为0.1mm～1mm。
布线图案41与发光元件101电连接，对发光元件101提供电力以及信号。布线图案41可以是电阻小的金属(Au)膜或者铜(Cu)薄膜。布线图案41的形状、长度以及位置根据被连接的发光元件101的尺寸以及端子位置而适当被确定。布线图案41与发光元件101可以通过引线键合来进行电连接，也可以将设置于发光元件101的端子与布线图案41通过利用焊料等进行直接接合的凸块连接而连接。
引线端子20是棒状的导体，将基体10的第1部11贯通。换言之，引线端子20位于第1部11的贯通孔111。在第1部11具有绝缘部件112的情况下，可以贯通孔111的除去引线端子20的部分通过绝缘部件112被填充，引线端子20被固定。
引线端子20与布线图案41连接。引线端子20与布线图案41可以使用导电性粘接材料进行连接。引线端子20可以是多个。在引线端子20具有多个的情况下，引线端子20之中的至少一个可以是具有基体10的地线电位的接地端子，与第1部11直接接合。引线端子20可以向第1部11之中与接近于布线图案41的面相反侧突出。引线端子20的突出部分与外部布线等电连接。即，突出部分被用作为引线电极。
引线端子20的形状可以是圆筒形状。在圆筒形状的情况下，引线端子20的直径例如可以是0.1mm～1.0mm。此外，引线端子20的长度可以是2mm～20mm。
导电性粘接材料可以是纳米粒子烧结型粘接剂膏。纳米粒子烧结型粘接剂膏是被表面稳定剂覆盖的纳米尺寸的金属例如银(Ag)或者铜(Cu)等、树脂与有机溶剂混合存在。另外，在纳米粒子烧结型粘接剂膏固定之后，有机溶剂挥发。纳米粒子烧结型粘接剂膏被加热而树脂产生反应，此外金属活性化从而该金属彼此反应而耦合，此外也与金属面反应而固定。通过金属彼此的耦合，得到较大的导热率。因此，导电性粘接材料不仅与引线端子20以及布线图案41接合，还可以与绝缘部件112以及第1部11的绝缘面也接合。
如图1、图3、图4、图5以及图7所示的布线基体1那样，在基体10具有第3部13的情况下，第3部13位于相比于比基板40更远离第1部11的第2部12而更靠前的位置。第3部13如图2的布线基体1所示，可以将第2部12作为基准而位于y轴方向的正侧。第3部13具有第1透镜搭载面31a。通过具有第3部13，相比于透镜30位于盖体102的情况，布线基体1的透镜30的接合位置偏离少。具备这种布线基体1的电子装置100的光的耦合率优异。第3部13可以与第2部12相接。此外，在具有第4部14的情况下，第3部13如图7中例示那样，可以将第4部14作为基准而位于第4部14的z轴方向的正侧，此时也可以与第2部12分离。
如图4的布线基体1所示，第3部13可以具有将基板40作为基准、从第1面32到透镜30的中心的距离D1与基板40和光路33的距离D2的差分低的第1部分131。第1部分131可以如图5所示那样第3部13的一部分被切除，也可以如图4所示那样相比于相邻的第2部12而例如厚度变薄0.1mm～2mm。在基板40具有第1部分131的情况下，可以第1透镜搭载面31a位于第1部分131。通过第1透镜搭载面31a位于第1部分131，从而如将图9(图7中的从x轴方向观察的平面图)的布线基体1的主要部分放大的图11所示，比发光元件101大的透镜30位于D1与D2的差分低的第1透镜搭载面31a。其结果，光的耦合点位于透镜30的中央附近。由于光的耦合点位于透镜30的中央附近，因此电子装置100的光的耦合率优异。
第3部13可以是x轴方向的宽度为1mm～10mm、y轴方向的宽度为1mm～10mm、z轴方向的宽度为0.5mm～5mm。此外，在第1部分131被切除的情况下、可以是切口的x轴方向的宽度为0.5mm～5mm、y轴方向的宽度为0.5mm～10mm、z轴方向的宽度为0.1mm～2mm。
第3部13的材质可以由与第2部12相同的金属材料形成。此外，如果具有导电性，则也可以是与第2部12不同的材料。第3部13与第2部12电连接，作为接地导体发挥功能。在第3部13与第2部12是一体时，由于能够减少材料成本以及工时，因此能够廉价地制作布线基体1。另外，也可以是将第3部13和第2部12分别设为最合适材质的分立体。在第3部13与第2部12是分立体时，第3部13与第2部12可以使用接合材料来连接。
在第1部11与第2部12是一体时，第1部11、第2部12以及第3部13可以是一体。由此，能够减少材料成本以及工时，因此能够廉价地制作布线基体1。
透镜30位于透镜搭载面31。如图中例示那样，透镜30可以将透镜搭载面31作为基准而位于透镜搭载面31的z轴方向的正侧。此外，透镜30位于光路33上。透镜30例如可以是聚光透镜。在是聚光透镜时，能够将从发光元件101发出的光通过聚光透镜而会聚，因此布线基体1在发光效率方面优异。
透镜30的形状例如可以是长方体形状、球形状、椭圆球形状(椭圆体)、或者具有平面的球体。
透镜30可以具有与透镜搭载面31对置的第1面32。也就是说，在第1面32，透镜搭载面31与透镜30可以通过面而接触。在能够搭载于透镜搭载面31的范围中，第1面32的形状没有限定。
如图10或者图11的布线基体1所示，可以透镜30的中心与光路33的中心重叠。由此，电子装置100在光的耦合率方面优异。
第1透镜搭载面31a以及第2透镜搭载面31b的形状可以是曲面，也可以是平面。透镜搭载面31是曲面，透镜30是球形状或者椭圆球形状，将透镜搭载面31设为与透镜30的第1面32的形状相匹配的曲率而进行接合的情况下，能够使透镜30与透镜搭载面31稳定地接合。满足这种结构的布线基体1的透镜30与透镜搭载面31的连接强度高。在透镜搭载面31与透镜30是平面时，在使其对置地进行接合的情况下，能够使透镜30与透镜搭载面31稳定地接合。其结果，布线基体1的透镜30与透镜搭载面31的连接强度高。
如图7的布线基体1所示，可以具有与布线图案41连接的元件搭载部42。发光元件101可以位于元件搭载部42。此时，如将图9的布线基体1的主要部分放大的图11所示，元件搭载部42可以提高发光元件101的高度，以使得基板40与光路33的距离D2和第1面32与光路33的距离D1相同。其结果，光的耦合点位于透镜30的中央附近。光的耦合点位于透镜30的中央附近的电子装置100在光的耦合率方面优异。
元件搭载部42的材质例如可以与基板40相同。元件搭载部42例如可以是x轴方向的宽度为0.2mm～2mm、y轴方向的宽度为0.2mm至2mm、z轴方向的宽度为0.05mm～3mm。
如图7的布线基体1所示，基体10可以具备第4部14，该第4部14相接于与第1部11以及第2部12中的基板40所在的面相反的面。第4部14可以如图7中例示那样，将第1部11作为基准而位于y轴方向的正侧，并且将第2部12作为基准而位于z轴的负侧。第4部14的材质可以包含与第1部11以及第2部12相同的金属材料，如果是具有导电性，则也可以是不同的材料。通过第4部14，能够使从发光元件101产生并传导至第2部12的热量进一步向第4部14传导，能够冷却发光元件101。其结果，发光元件101进一步变得高寿命。第4部14的形状可以是半圆筒形状。
第4部14例如可以是x轴方向的宽度为1mm～10mm、y轴方向的宽度为1mm～20mm、z轴方向的宽度为1mm～10mm。
<电子装置100的结构>
图12所示的电子装置100具备上述的布线基体1、发光元件101、盖体102。
发光元件101例如可以是LD(Laser diode)、PD(Photo Diode)或者、LED(LightEmitting Diode)等。
发光元件101位于与布线图案41或者元件搭载部42连接的位置。布线图案41或者元件搭载部42与发光元件101可以通过引线键合而被电连接。此外，可以是将设置于发光元件101的端子与布线图案41或者元件搭载部42通过焊料等而直接接合的凸块连接等。
电子装置100具备盖体102。盖体102具有位于光路33上的透光部件103。另外，发光元件101、透镜30、透光部件103依次位于光路33上。盖体102至少覆盖发光元件101以及透镜30。盖体102可以覆盖第2部12、或者第1部11以及第2部12。此外，在具有第3部13的情况下，可以覆盖第3部13。此时，可以进行气密密封。
在盖体102覆盖电子装置100时，盖体102可以密封电子装置100。盖体102与电子装置100可以通过接合材料而被接合。接合材料例如能够使用热固化性树脂或者低熔点玻璃或者包含金属成分的钎料等。
盖体102在朝向x轴方向的俯视下例如可以是圆形状。在盖体102的大小是圆形状的情况下，半径的大小可以是1mm～10mm。此外，盖体102的厚度可以是1～10mm。
盖体102例如可以包含铁(Fe)、铜(Cu)、镍(Ni)、铬(Cr)、钴(Co)、钼(Mo)或者钨(W)这种的金属、或者这些金属的合金。对这种金属材料的锭(ingot)实施轧制加工法、冲压加工法的这种金属加工法，从而能够制作构成盖体102的金属部件。
透光部件103例如可以是硼硅酸盐或者单晶蓝宝石等。
第1膜104可以位于透光部件103的表面之中的至少光路33上。第1膜104的材质可以是二氧化硅(SiO2)、氟化镁(MgF2)、或者钽(Ta)等，能够降低反射。此外，第1膜104可以位于透光部件103的整面。由此，能够使透光部件103中的反射光减少，因此电子装置100在发光效率方面优异。
另外，本公开并不限定于上述实施方式的例子。此外，各结构能够进行数值等的各种变形。另外，本公开的一实施方式的各种组合并不限定于上述实施方式的例子。
Claims (12)
1.一种布线基体，具备：
第1基体，具有：第1部、位于该第1部的第2部、位于该第2部并且具有与发光元件连接的布线图案的基板、以及位于与比该基板更远离所述第1部的所述第2部相比而更靠前的位置的第3部；
引线端子，贯通所述第1部，与所述布线图案连接；以及
透镜，
所述透镜位于光路上，
所述第3部具有第1透镜搭载面。
2.根据权利要求1所述的布线基体，其中，
所述透镜具有与所述第1透镜搭载面对置的第1面，
所述第3部具有：将所述基板作为基准而从所述第1面到所述透镜的中心的距离D1与所述基板和所述光路的距离D2的差分低的第1部分，
所述第1透镜搭载面位于所述第1部分。
3.根据权利要求2所述的布线基体，其中，
所述第1透镜搭载面与所述第1面是平面。
4.根据权利要求1至3的任意一项所述的布线基体，其中，
所述透镜的中心与所述光路的中心重叠。
5.根据权利要求1至4的任意一项所述的布线基体，其中，
所述布线基体具备：第4部，与所述第1部以及所述第2部中的与所述基板所在的面相反的面相接。
6.一种布线基体，具备：
第2基体，具有：第1部、位于该第1部的第2部、以及位于该第2部并且具有与发光元件连接的布线图案的基板；
引线端子，贯通所述第1部，与所述布线图案连接；以及
透镜，
所述透镜位于光路上，
所述基板具有第2透镜搭载面。
7.根据权利要求6所述的布线基体，其中，
所述透镜具有与所述第2透镜搭载面对置的第1面，
所述基板具有：从所述第1面到所述透镜的中心的距离D1与所述基板和所述光路的距离D2的差分低的第2部分，
所述第2透镜搭载面位于所述第2部分。
8.根据权利要求7所述的布线基体，其中，
所述第2透镜搭载面与所述第1面是平面。
9.根据权利要求6至8的任意一项所述的布线基体，其中，
所述透镜的中心与所述光路的中心重叠。
10.根据权利要求6至9的任意一项所述的布线基体，其中，
所述布线基体具备：第4部，与所述第1部以及所述第2部中的与所述基板所在的面相反的面相接。
11.一种电子装置，具有：
权利要求1至10的任意一项所述的布线基体；
发光元件，与所述布线图案连接；以及
盖体，具有位于所述光路上的透光部件，并且至少覆盖所述发光元件以及所述透镜。
12.根据权利要求11所述的电子装置，其中，
第1膜位于所述透光部件的表面之中的至少所述光路上。
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