CN1652327A - 光学器件、其制造方法、罩部件及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种光学器件，该光学器件具有铜板(10)，装载于铜板(10)之上的、装载有受光元件(11)及发光元件(12)的光学芯片，覆盖铜板(10)的上面及侧面的各一部分而弯折的柔性基板(13)，以及用于将柔性基板(13)与铜板(10)相互固定的金属制的定位框(14)。由于柔性基板(13)与铜板(10)由定位框(14)固定，所以能够不采用树脂成形结构而实现薄型的光学器件。由此，可以缩小光学器件的厚度尺寸。
Description
技术领域
本发明涉及将图像传感器等受光元件、激光发光元件等受光、发光元件装载于安装基板上的光学器件以及光学器件所使用的罩部件。
背景技术
以往，将图像传感器等受光元件、激光发光元件等受光、发光元件装载于安装基板上的光学器件(例如全息图单元(hologram unit))被广泛应用。图8(a)及(b)分别是表示以往的光学器件中未安装全息图(hologram)的状态与安装有全息图的状态的立体图。
如图8(a)所示，以往的光学器件，设置有：具有装载于具有芯片安装面积及导线的引线框101之上的发光元件102及受光元件103的光学芯片，对受光元件103与引线框进行树脂密封的树脂制的支撑部件104，以及从支撑部件104的侧部向宽度方向突出的外部接头105。如图8(b)所示，在安装了全息图106的情况下，作为全息图单元使用。但是，由于全息图106并非一定必要，所以在这种情况下，采用在支撑部件104之上安装玻璃窗的结构。
但是，最近的光学器件，随着所安装设备的小型化，其厚度等尺寸的限制也日趋严格。然而，在图8(a)、(b)所示的以往的光学器件中，采用以树脂成形为前提的结构，满足所要求的尺寸的缩小逐渐变得困难。例如，为了限制光学器件的厚度尺寸，对图8(a)所示的支撑部件104的凸棱104a的厚度尺寸也进行严格的限制，但在采用成形结构的情况下，为了确保树脂密封工序中密封树脂的流动性及强度，使凸棱104a的厚度尺寸的缩小受到限制。
发明内容
本发明的目的是通过采用与树脂成形结构不同的结构，实现缩小光学器件的厚度尺寸，进而使安装光学器件的设备的小型化成为可能。
本发明的第一光学器件，设置有沿配置元件的基台的上面与两侧面弯折配置的带有布线图案的柔性基板，在该基台上，设有用于设置透光性部件的框体。
由此，通过利用已有布线图案的柔性基板，就没有必要采用树脂成形结构。所以，就没有为了确保密封树脂的流动性所必要的尺寸限制，同时，容易确保强度，所以能够达到缩小光学器件的厚度尺寸的目的，由此，配置光学器件的设备的小型化就成为可能。
通过由金属板等构成该框体，能够得到高的强度，所以能够缩小光学器件的厚度尺寸。
希望由框体来固定柔性基板与基台。
框体嵌合于柔性基板，使柔性基板与所述基台的角部与角部之间紧密接合。由此能够抑制由柔性基板的弯折部的曲率半径的增大而引起的厚度尺寸的增大。
一般地，透光性部件是全息图及玻璃或塑料制的窗。
希望基台以限制柔性基板的安装位置的方式形成。
本发明的第二光学器件，具有：配置在设置光学芯片的基台上的、具有布线图案的柔性基板，和相互固定柔性基板及基台、且用于设置透光性部件的框体。
由此，通过利用已有布线图案的柔性基板，且设置相互固定柔性基板及基台的框体，就没有必要采用树脂成形结构。所以，就没有为了确保密封树脂的流动性所必要的尺寸限制，同时，容易确保强度，所以能够达到缩小光学器件的厚度尺寸的目的，由此，配置光学器件的设备的小型化成为可能。
一般地，透光性部件是全息图及玻璃或塑料制的窗。
希望基台以限制柔性基板的安装位置的方式形成。
本发明的罩部件是所述光学器件的部件，在具有：有开口的平板部与嵌合于柔性基板的一对侧板部的框体上，由粘接剂层安装透光性部件。
通过由金属板构成框体，能够在维持机械强度的同时达到小型化的目的。
希望框体将柔性基板与基台的角部与角部之间相互紧密接合。
一般地，透光性部件是全息图及玻璃或塑料制的窗。
粘接剂层由光的照射而硬化，在透光性部件的外侧不露出50μm以上，由此能够充分确保光的通过区域，有利于光学器件的小型化。
本发明的光学器件的制造方法，是将具有布线图案的柔性基板沿基台的上面与两侧面弯折，使基台与柔性基板与框体嵌合，固定基台与柔性基板之后，在基台上固定光学芯片，以及使柔性基板上的布线图案与光学芯片电连接的方法。
根据该方法，由于不需经过树脂密封工序，就能够实现薄型光学器件。特别是，通过在将柔性基板沿基台的上面与两侧面弯折的同时，使基台与柔性基板嵌合到框体上，能够以极为简单的工艺实现薄型光学器件。
可以进而包括在将框体嵌合到基台与柔性基板上之前，通过利用光照射而硬化的粘接剂将透光性部件固定于框体的工序。
本发明的罩部件的制造方法是上述光学器件所使用的罩部件的制造方法，首先准备金属制框体，该金属制框体具有：具有开口的平板部、和嵌合到柔性基板上的一对侧板部；并在框体的平板部或透光性部件上涂敷粘接剂；然后将透光性部件载置于框体上，从隔着框体的平板部而与透光性部件对向的方向照射紫外线，使粘接剂硬化。
根据该方法，由于光能够从框体与透光性部件之间的间隙直接照射到透光性部件的面上的要露出的粘接剂，所以粘接剂能够迅速硬化，减少向光透过性部件的外侧的露出量，因此能够充分确保透光性部件的光的通过区域，有利于光学器件的小型化。
在粘接剂硬化时，由于即使不由加热装置对粘接剂加热，也可以对框体的接近粘接剂的部分直接照射光，所以由金属构成的框体吸收光而被加热，所以能够仅由光的照射使粘接剂硬化。所以，能够通过制造装置的简化而使罩部件，乃至光学器件的制造成本降低。
根据本发明的光学器件或其制造方法，由于不需要采用树脂成形结构，所以能够缩小光学器件的厚度尺寸，由此能够实现配置光学器件的设备的小型化。
而且，根据本发明的罩部件或其制造方法，能够提供适于本发明的光学器件的部件。
附图说明
图1是表示本发明的第一实施方式的光学器件的结构的立体图。
图2(a)～(d)是表示本发明的第一实施方式的光学器件的组装工序的立体图。
图3是表示在本发明的第一实施方式中，在定位框之上装载全息图而成的作为全息图单元的光学器件的结构的立体图。
图4是表示在本发明的第一实施方式中，在定位框之上装载玻璃窗而成的光学器件的结构的立体图。
图5(a)～(c)是表示本发明的第二实施方式的三种类型罩部件的结构的立体图。
图6(a)～(c)是表示本发明的第二实施方式的罩部件的制造工序的立体图。
图7(a)、(b)是概略表示由本发明的第二实施方式的紫外线照射方法与以往的紫外线照射方法所形成的粘接剂层的形状的截面图。
图8(a)、(b)分别是表示以往的光学器件中未安装全息图的状态与安装有全息图的状态的立体图。
图中：10-铜板，11-受光元件，11a-内侧焊盘电极，11b-外侧焊盘电极，12-发光元件，12a-焊盘电极，13-柔性基板，13a-内部接头，13b-外部接头，13c-布线，14-定位框，15-金属细线，16-金属细线，20-全息图，21-玻璃窗，30-粘接剂层，30x-粘接剂，40-紫外线照射装置。
具体实施方式
(第一实施方式)
图1是表示本发明的第一实施方式的光学器件的结构的立体图。在图1中，全息图或玻璃窗的图示省略。
如图1所示，本实施方式的光学器件设置有：作为具有冷却功能的基台的铜板10，装载于铜板10之上的、装载有受光元件11及发光元件12的光学芯片，覆盖铜板10的上面及侧面的各一部分而弯折的柔性基板13，以及作为用于将柔性基板13与铜板10相互固定的金属制的框体的定位框14。在柔性基板13上设置有布线图案，该布线图案由用于与受光元件11及发光元件12进行信号连接的内部接头13a，用于与外部设备进行信号连接的外部接头13b，以及连接内部接头13a与外部接头13b的布线(印刷布线)13c构成。而且，柔性基板13的内部接头13a与受光元件11的外侧焊盘电极11b由作为信号连接部件的金属细线16电连接，光学芯片的内侧焊盘电极11a与发光元件12a由作为信号连接部件的金属细线15电连接。就是说，受光元件11及发光元件12中的任意一个都与柔性基板13的布线图案电连接。而且，柔性基板13的两侧部相对于铜板10的上面实质性地向垂直方向延伸。所谓实质性地向垂直方向延伸，是指即使实际上由于制造时的误差及偏差产生若干倾斜，也是沿垂直方向延伸而设计。但是，也可以稍微倾斜而延伸，即与铜板10的上面相交叉而延伸。
图2(a)～(d)是表示本实施方式的光学器件的组装工序的立体图。
在图2(a)所示的工序中，在铜板10上装载平板状的柔性基板13，并用粘接剂将两者固定。但是，也并非一定要用粘接剂固定。在柔性基板13的中央部形成开口，开口的中心部及内部接头13a位于铜板10的上方，将柔性基板13固定于铜板10上，使外部接头13b排列在铜板10的两侧。
接着，在图2(b)所示的工序中，柔性基板13沿铜板10的上面及侧面而弯折。此时，柔性基板13上的外部接头13b位于铜板10的下方。
接着，在从图2(c)到图2(d)所示的工序中，由金属制的定位框14将铜板10与柔性基板13固定。这里虽然未图示，但在铜板10的侧面上形成有与柔性基板13的宽度大体一致的浅沟，由该沟来决定柔性基板13的位置。而且，定位框14的侧部的中央部14a与铜板10由粘接剂而嵌合，定位框14的侧部的两端部与柔性基板13由粘接剂而嵌合。还有，也可以是定位框14的侧部的全体与柔性基板13相嵌合的结构，在这种情况下，在定位框14的侧部就不需要将中央部14a与两端部14b分开的切槽，在铜板10的侧面也可以不形成浅沟。
而且，定位框14的侧部的两端部与柔性基板13之间也可以不通过粘接剂，而是仅由紧固力而嵌合。在这种情况下，在图2(a)所示的工序之后，不经过图2(b)、(c)所示的状态，定位框14从柔性基板13的上方覆盖柔性基板13，柔性基板13沿铜板10的上面及侧面弯折，并且柔性基板13与铜板10相固定。通过采用这样的工序，能够以极为简单的工序实现图1所示的结构。
而且，如图2(d)所示，在通过粘接剂将内置受光元件11的光学芯片紧固于铜板10之后，通过粘接剂将发光元件12紧固于光学芯片。其后，由引线接合法将柔性基板13的内部接头13a与光学芯片的外侧焊盘电极11b用金属细线15电连接，光学芯片的内侧焊盘电极11a与发光元件12的焊盘电极12a用金属细线16电连接。由此得到图1所示的光学器件的结构。
其后的工序根据有无全息图而不同，在定位框14之上装载全息图、玻璃窗等。图3是表示在定位框14之上装载全息图20而成的作为全息图单元的光学器件的结构的立体图。图4是表示在定位框14之上装载玻璃窗21而成的光学器件的结构的立体图。
还有，在本实施方式中，柔性基板13的外部接头13b与连接于外部设备的其它柔性基板的接头相连接(未图示)。
根据本实施方式的光学器件，由于由定位框14固定柔性基板13与铜板10，所以能够不采用树脂成形结构而实现薄型的光学器件。就是说，由于定位框14可以是金属制(例如铜制)，所以与图8所示的以往的光学器件中的支撑部件104的凸棱104a不同，能够容易地达到0.1mm的薄膜，能够实现光学器件的厚度尺寸的缩小(例如3mm以下)。由此，能够容易地与装载光学器件的设备类的小型化相对应。
而且，由于柔性基板13沿铜板10的上面及侧面弯折，柔性基板13的两侧相对于铜板10的安装面(装载有具有受光元件11及发光元件12的光学芯片的面)在垂直方向延伸，所以能够抑制光学器件的厚度(参照图8(a))的增大，同时与以往的结构相比，能够增加用于与外部设备电连接的外部接头数。
而且，由于定位框14覆盖了柔性基板13的弯折的角部，所以能够确实限制柔性基板13的弯折部的曲率半径的增大及厚度尺寸的增大。
进而，由于具有冷却功能的基台是铜板10，所以配置有发光量大的激光发热元件等的光学器件的发热量能够迅速散开，从而对装置全体进行冷却。
在上述第一实施方式中，对设置有具有受光元件11与发光元件12的光学芯片的光学器件进行了说明，但本发明的光学器件，作为光学芯片至少配置有受光元件或发光元件中的至少一种元件即可。
而且，还可以以公知的凸起连接结构，取代金属细线15、16。
定位框14也并非一定具有将柔性基板13与铜板10的角部与角部之间紧密接合的功能，是在其上安装全息图或玻璃窗等透光性部件的结构即可。
(第二实施方式)
在本实施方式中，对光学器件中所使用的罩部件的结构及制造方法加以说明。
图5(a)～(c)是表示本实施方式的三种类型罩部件的结构的立体图。
图5(a)所示的罩部件设置有，金属制的框体、即定位框14，安装于定位框14的透光性部件、即玻璃窗21，以及存在于定位框14与玻璃窗21之间的粘接剂层30。定位框14具有以下部件：具有矩形外周与矩形开口14k的平板部14a，从平板部14a的长边分别向与平板部14a垂直的方向上笔直延伸并相对向的一对侧板部14b，以及从平板部14a的短边向与平板部14a垂直的方向上分别延伸后、向与平板部14a大体平行的方向弯曲的一对端板部14c。而且，玻璃窗21安装在定位框14的平板部14a的外侧的面上，堵塞开口14k。
图5(b)所示的罩部件设置有：金属制的框体、即定位框14，安装于定位框14的透光性部件、即玻璃窗21，以及存在于定位框14与玻璃窗21之间的粘接剂层30。虽然定位框14的结构与图14(a)所示的结构相同，但玻璃窗21是安装在定位框14的平板部14a的内侧的面上，这一点与图14(a)所示的结构不同。
图5(c)所示的罩部件设置有：金属制的框体、即定位框14，安装于定位框14的透光性部件、即全息图20，以及存在于定位框14与全息图20之间的粘接剂层30。虽然定位框14的结构与图14(a)所示的结构相同，但是全息图20取代了玻璃窗21安装在定位框14的平板部14a的外侧的面上，这一点与图14(a)所示的结构不同。
图6(a)～(c)是表示本实施方式的罩部件的制造工序的立体图。这里，以具有图5(b)所示的结构的罩部件的制造工序为例进行说明。
首先，在图6(a)所示的工序中，准备具有以下部分的定位框14：具有矩形外周与矩形开口14k的平板部14a，从平板部14a的长边向与平板部14a垂直的方向笔直延伸并相对向的一对侧板部14b，以及从平板部14a的短边向与平板部14a垂直的方向延伸后、向与平板部14a大体平行的方向弯曲的一对端板部14c。
接着，在图6(b)所示的工序中，在定位框14的平板部14a的开口14k的周围涂敷粘接剂30x，从定位框14的上方将玻璃窗21载置于定位框14。
接着，在图6(c)所示的工序中，在定位框14的下方设置紫外线照射装置40，从隔着定位框14的平板部14a而与玻璃窗21对向的方向照射紫外线UV，使粘接剂30x硬化，形成粘接剂层30。
根据本实施方式的制造方法，通过从隔着定位框14的平板部14a而与玻璃窗21(或全息图20)对向的方向照射紫外线UV，使粘接剂30x硬化，对要从定位框14的平板部14a与玻璃窗21之间的间隙向玻璃窗21的面上露出的粘接剂直接照射光，所以能够使粘接剂30x迅速硬化，形成粘接剂层30，能够减少粘接剂层30向玻璃窗21外侧的露出量。因此能够充分确保透光性部件的光的通过区域，有利于光学器件的小型化。
图7(a)、(b)是概略地表示由本实施方式的紫外线照射方法与以往的紫外线照射方法所形成的粘接剂层的形状的截面图。
如图7(a)所示，根据本实施方式，从隔着定位框14的平板部14a而与玻璃窗21(或全息图20)对向的方向照射紫外线UV的情况下，形成的粘接剂层30的从定位框14的开口端向光通过区域的露出量W1为50μm以下，与此相比，在以往的方法中，在从隔着玻璃窗21而与定位框14的平板部14a对向的方向照射紫外线UV的情况下，形成的粘接剂层30的从定位框14的开口端向光通过区域的露出量W2为100μm以上。外观上，由以往的方法所形成的粘接剂层30的端部在平面地看时有大的波纹状，而由本实施方式的方法所形成的粘接剂层30的端部却大体为直线状。
特别是在硬化粘接剂30x时，由于对接近定位框14的平板部14a的粘接剂30x的部分直接照射紫外线UV，所以，能够通过由金属构成的定位框14对光的吸收而加热。所以，即使不使用加热装置对粘接剂30x进行加热，也可以通过紫外线UV的照射与由于吸收紫外线UV而产生的定位框14的温度上升，使粘接剂30x迅速硬化。因此，由本实施方式，能够通过制造装置的简化而使罩部件、进而使光学器件的制造成本降低。
本发明能够作为组装于具有受光元件或受发光元件，利用光、特别是激光的各种设备中的全息图单元等光学器件而利用。
Claims (22)
1.一种光学器件，其特征在于：具有：
基台；
沿所述基台的上面与两侧面弯折配置，具有布线图案的柔性基板；
固定于所述基台上，与所述柔性基板的布线图案电连接的光学芯片；以及
固定于所述基台，用于设置在所述光学芯片的上方配置的透光性部件的框体。
2.根据权利要求1所述的光学器件，其特征在于：所述框体由金属板构成。
3.根据权利要求1所述的光学器件，其特征在于：所述框体固定所述柔性基板与所述基台。
4.根据权利要求3所述的光学器件，其特征在于：所述框体嵌合到所述柔性基板上，使所述柔性基板与所述基台的角部与角部之间相互紧密接合。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的光学器件，其特征在于：所述透光性部件是全息图。
6.根据权利要求1～4中任一项所述的光学器件，其特征在于：所述透光性部件是玻璃或塑料制的窗。
7.根据权利要求1～4中任一项所述的光学器件，其特征在于：所述基台以限制所述柔性基板的安装位置的方式形成。
8.一种光学器件，其特征在于：具有：
基台；
配置于所述基台上，具有布线图案的柔性基板；
固定于所述基台上，与所述柔性基板的布线图案电连接的光学芯片；以及
相互固定所述柔性基板与所述基台，且用于设置在所述光学芯片的上方配置的透光性部件的框体。
9.根据权利要求8所述的光学器件，其特征在于：所述透光性部件是全息图。
10.根据权利要求8所述的光学器件，其特征在于：所述透光性部件是玻璃或塑料制的窗。
11.根据权利要求8～10中任一项所述的光学器件，其特征在于：所述基台以限制所述柔性基板的安装位置的方式形成。
12.一种罩部件，是配置于光学器件的罩部件，该光学器件具有：基台，配置于所述基台上并具有布线图案的柔性基板，固定于所述基台上并与所述柔性基板的布线图案电连接的光学芯片；其特征在于：具有：
框体，该框体具有：具有开口的平板部，以及从该平板部延伸并相对向的、嵌合到柔性基板上的一对侧板部；
透光性部件，该透光性部件堵塞所述框体的所述平板部的开口部而安装；以及
粘接剂层，该粘接剂层存在于所述框体与所述透光性部件之间。
13.根据权利要求12所述的罩部件，其特征在于：所述框体由金属板构成。
14.根据权利要求12所述的罩部件，其特征在于：所述框体嵌合到所述柔性基板上，使所述柔性基板与所述基台的角部与角部之间相互紧密接合。
15.根据权利要求12～14中任一项所述的罩部件，其特征在于：所述透光性部件是全息图。
16.根据权利要求12～14中任一项所述的罩部件，其特征在于：所述透光性部件是玻璃或塑料制的窗。
17.根据权利要求12～14中任一项所述的罩部件，其特征在于：所述粘接剂层通过光的照射而硬化，在所述透光性部件的外侧不露出50μm以上。
18.一种光学器件的制造方法，其特征在于：包括：
在基台的上方设置具有布线图案的柔性基板的工序(a)；
将所述柔性基板沿所述基台的上面与两侧面弯折的工序(b)；
使框体嵌合到所述基台与所述柔性基板上，固定所述基台与所述柔性基板的工序(c)；
在所述基台上固定光学芯片的工序(d)；以及
进行所述柔性基板上的布线图案与所述光学芯片的电连接的工序(e)。
19.根据权利要求18所述的光学器件的制造方法，其特征在于：所述工序(b)及(c)，在从所述柔性基板的上方将所述框体覆盖柔性基板、将柔性基板沿所述基台的上面与两侧面弯折的同时，使框体嵌合到所述基台与所述柔性基板上。
20.根据权利要求18或19所述的光学器件的制造方法，其特征在于：还包括：在所述工序(c)之前，利用通过光的照射而硬化的粘接剂将透光性部件固定于所述框体的工序。
21.一种罩部件的制造方法，该罩部件是配置于光学器件的罩部件，该光学器件具有：基台，配置于所述基台上并具有布线图案的柔性基板，固定于所述基台上并与所述柔性基板的布线图案电连接的光学芯片；其特征在于：该制造方法包括：
准备金属制框体的工序(a)，该金属制框体具有：具有开口的平板部、和在该平板部的两侧从平板部弯曲而嵌合到柔性基板上的一对侧板部；
在所述框体的平板部的开口部的周围或所述透光性部件的外周附近的区域涂敷粘接剂的工序(b)；以及
将透光性部件从所述粘接剂之上载置于所述框体上，从隔着所述框体的平板部而与所述透光性部件对向的方向照射紫外线，使所述粘接剂硬化的工序(c)。
22.根据权利要求21所述的罩部件的制造方法，其特征在于：在所述工序(c)中，不是由加热装置对所述粘接剂加热，而是仅通过光的照射而使所述粘接剂硬化。
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