CN1790695A - 光学器件及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

铜板制的框体(2)具有中央框板(2a)和自中央框板的两侧弯曲成的一对侧框板(2c)，柔性基板(3)具有覆盖中央框板的中央基板(3a)和覆盖自中央基板弯曲覆盖侧框板的弯曲基板(3b)，光学元件(4)装在中央框板上。与光学元件连接的多个内部布线端子(9)配置在中央基板上，沿一对侧框板彼此对向的宽度(W)方向排列。连接外部设备用的多个外部布线端子(11)配置在弯曲基板上，并沿与宽度方向正交的长度(L)方向排列。

Description

光学器件及其制造方法
技术领域
本发明涉及将图像传感器等的受光元件或激光发光元件等的光学元件装在安装基板上而构成的光学器件及其制造方法。
背景技术
近年来，作为音乐媒体或信息记录媒体的激光唱片系列(CD-ROM、CD-R、CD-RW等)和数字通用光盘(DVD-ROM、DVD-RW、DVD-RAM等)的光盘驱动器很快得到普及，人们对用作光盘驱动器的关键部分的光拾取头装置期望比较多的是：对应高倍速记录用的高输出功率或对应CD和DVD两种规格用的多功能化，还有伴随光盘驱动器的薄型化之同时的小型化。因此，作为用在光拾取头装置中的光学器件所必需的是：提高实现高输出功率用组件的散热性、为应对多功能化增加插针数、以及实现小型化用的宽度窄的组件构造。与以往相比，现在广泛应用将受光元件或激光发光元件等光学元件装在安装基板上的光学器件(例如全息图单元等)。
图11和图12表示公知的光学器件41，其中图11是平面图，图12是图11的X-X′截面图。该光学器件41由以下构件构成：具有焊片或引线的多个引线框42；由树脂模制成形的树脂制的组件43；硅基板44，所述硅基板44具有使激光向组件43的上部反射用的45度反射镜和接受从光盘反射的光并进行处理的电路；在硅基板44上集成的感光元件45；在组件43的中央部隔着硅基板44设置的半导体激光器46；形成光栅图形47a和全息图47b的全息图元件47。另外，上述各引线框42的外端部42a的特点如下：相当于与外围设备的连接用的外部布线端子，沿着组件43的宽度方向W排列多个，并向组件43的外侧凸出。另外，将上述光学器件41安装在光拾取头装置上时，光学器件41的宽度W方向和光盘(未图示)的厚度方向相同。
如图12所示，从半导体激光器46出射的出射光49被硅基板44的反射镜反射到组件43的上方，接着被光栅图形47a衍射，在透过全息图元件47后，通过准直透镜或物镜等光学部件(未图示)，到达光盘(未图示)。接着，光盘上反射的反射光50沿相同路径返回，在全息图47b上衍射后射入感光元件45。
然而，若想利用上述的光学器件应对光拾取头装置的高输出功率、多功能和小型化，则存在以下两个课题。其中之一是要伴随着高输出功率改进散热，另外一个是伴随多功能和薄型化，将外部布线端子(相当于在图11和图12中表示的引线框42的外端部42a)的间距做得更窄。
一般来讲，在高倍速记录用光盘中，来自半导体激光器的作为光输出功率需要200mW以上的高输出功率。随此而来，激光器的驱动电流变大，激光器元件自身的温度也上升，而且激光器的可靠性降低。因此，为了能相对环境温度的变化稳定地驱动激光器，需要有效地散热激光器发出的热。然而，上述以往的光学器件41中存在的问题是：由于组件43是用热传导系数低的树脂(0.5W/m/deg)制的，所以无法有效地散热。
另外，为了实现光拾取头装置的小型化，需要宽度尺寸窄的组件，然而上述以往的光学器件41中，沿其宽度W方向排列多个外部布线端子(相当于引线框42的外端部42a)，若想应对小型化的同时应对随着功能增多外部布线端子的插针也增加，则需要将插针间距(即，外部布线端子之间的间距，在图11中相当于引线框42的外部端42a之间的间距P)变窄。然而，为了小型化，需要将组件43的宽度W设置为例如3mm以下，为了增多功能，外部布线端子最少也需要20枚插针。此时，例如，若将外部布线端子(相当于引线框42的外部端42a)的宽度设为0.15mm，并将上述外部布线端子的间隔设为0.15mm，则插针间距(相当于引线框42的外端部42a之间的间距P)是0.3mm，由于该值是非常小的值，所以引线框42的加工变得非常困难，或者存在的问题是，安装到外围设备时，彼此相邻的引线框42之间容易形成焊锡搭桥，由此加工和安装不方便。
另外，特开2001-111159号公报中记载着具备全息图元件的光学器件(半导体激光器装置)。
因此，本发明的目的是提供一种散热性好、能实现将宽度变窄的薄型的、能多插针、以及容易安装的光学器件及其制造方法。
发明内容
本发明的光学器件的特征是，在金属制的框体上设置可以自由弯曲的柔性基板和光学元件；上述光学元件的上方隔着壳体设置透光性构件；上述框体具有平板状的中央框板和沿该中央框板的两侧弯曲的一对侧框板；上述柔性基板具有覆盖中央框板的中央基板和覆盖自中央基板弯曲的侧框板的弯曲基板，同时上述柔性基板靠上述壳体固定在框体；所述光学元件在与框体的中央框板的表面抵接(日文：当接)的状态下安装；上述柔性基板上设置由与光学元件连接的多个内部布线端子构成的内部布线端子组，由连接外围设备用的多个外部布线端子构成的外部布线端子组，以及连接上述内部布线端子和外部布线端子之间的布线图案；上述内部布线端子配置在柔性基板的中央基板，同时沿与框体的中央框板平行而且沿与一对侧框板彼此对向的方向、即宽度方向排列；上述外部布线端子配置在柔性基板的弯曲基板上，同时沿与框体的中央框板平行而且沿与上述宽度方向正交的长度方向排列。
根据以上构成，由于各外部布线端子配列成与光学器件的宽度方向正交的长度方向，所以不受上述宽度方向的薄型化的限制。因此，可以将外部布线端子的插针增加，另外，可以将各外部布线端子间的间距加大，而且可以将各外部布线端子的宽度加宽。由此，在将光学器件安装到外围设备上时，可以防止彼此相邻的外部布线之间形成焊锡搭桥，因此可以容易地将光学器件安装到外围设备。
另外，由于通过引线接合连接各内部布线端子和光学元件，所以只要确保引线接合等所需的各内部布线端子之间的间距和各内部布线端子的宽度。因此，可以将各内部布线端子配置在狭窄的范围内，使光学器件的宽度变窄的薄型化成为可能。
另外，由于框体是金属制，所以热传导性好，并且由于光学元件是与框体的中央框板的表面抵接的状态下安装，所以光学元件发出的热可以沿着光学元件直接传递到上述中央框板，然后从中央框板散发，而且从中央框板向一对侧框板传递后，也可以从侧框板散发。因此，通过将散热性好的侧框板的高度加高，可以进一步提高散热性。此时，由于不受光学器件的宽度尺寸的限制，可以将侧框板的高度贮高，所以在维持将光学器件的宽度变窄的薄型化的状况下，可以提高散热性。
另外，本发明的光学器件的特征是，光学元件由发光元件构成。
另外，本发明的光学器件的特征是，光学元件由感光元件构成。
另外，本发明的光学器件的特征是，光学元件由发光元件和感光元件构成，其中发光元件和感光元件电连接。
另外，本发明的光学器件的特征是，透光构件是玻璃板。
另外，本发明的光学器件的特征是，透光构件是全息图元件。
另外，本发明的光学器件的特征是，壳体嵌入到框体中，柔性基板的弯曲基板夹在框体的侧框板和上述壳体之间而固定。
由此，可以阻止柔性基板的弯曲基板沿弯曲方向和逆方向展宽，由此可以防止光学器件沿宽度方向扩大。
另外，本发明的光学器件的特征是，柔性基板粘接固定在框体上。
另外，本发明的光学器件的特征是，在柔性基板上安装电子零部件。
另外，本发明的光学器件的制造方法的特征是，具有：弯曲金属制的板形成框体的第1道工序；在上述框体中设置柔性基板的第2道工序；在上述框体的中央框板设置光学元件的第3道工序；对上述光学元件和柔性基板的内部布线端子进行电连接的第4道工序；沿着上述框体弯曲柔性基板，并将壳体嵌入到框体中的第5道工序；以及在上述壳体安装透光构件的第6道工序。
另外，本发明的光学器件的制造方法的特征是，第3道工序包括：将构成光学元件的发光元件安装在感光元件的前道工序，以及将上述感光元件设置在框体的中央框板上的后道工序。
另外，本发明的光学器件的制造方法的特征是，在第5道工序之前先进行第6道工序。
附图说明
图1是本发明的第1实施形式的光学器件的立体图，其中省略全息图元件。
图2是上述光学器件的制造方法的立体图，表示将柔性基板粘接固定在框体的状态。
图3是上述光学器件的制造方法的立体图，表示将光学元件设置在框体上，并进行引线接合的状态
图4是上述光学器件的制造方法的立体图，表示将柔性基板沿着框体弯曲的状态。
图5是上述光学器件的制造方法的立体图，表示将壳体嵌入到框体而固定的状态。
图6是上述光学器件的制造方法的立体图，表示将全息图元件粘接固定到壳体的状态。
图7是本发明的第2实施形式的光学器件的立体图。
图8是本发明的第3实施形式的光学器件的立体图。
图9是本发明的第4实施形式的光学器件的制造方法的立体图，表示将玻璃板粘接固定在壳体上的状态。
图10是上述光学器件的制造方法的立体图，表示将壳体嵌入到框体而固定的状态。
图11是以往的光学器件的平面图。
图12是图11的X-X′截面图。
具体实施方式
为了更详细地说明本发明，下面参考附图说明本发明。
首先，根据图1-图6说明本发明的第1实施形式。
图1是光学器件1的立体图，其中省略全息图元件或玻璃板。
如图1所示，光学器件1包括：具有散热功能的铜板制(金属制的一个例子)的框体2，和设置在框体2上的可以自由弯曲的柔性基板3和光学元件4。另外，上述光学元件4的上方如图6所示，隔着壳体5设置了全息图元件6(透光构件的一个例子)。
如图1和图2所示，上述框体2由平板状的中央框板2a和自该中央框板2a的两侧的弯曲部2b弯曲的一对侧框板2c形成为∩形状。另外，将与上述中央框板2a平行而且一对侧框板2c彼此对向的方向设为光学器件1的宽度W方向，将与上述中央框板2a平行而且与上述宽度W方向正交的方向设为光学器件1的长度L方向，将与上述宽度W方向和长度L方向正交的方向设为光学器件1的高度H方向。然后，在将上述光学器件1安装到光拾取头装置时，上述宽度W方向与光盘(未图示)的厚度方向相同。
如图4所示，上述柔性基板3沿着框体2的弯曲部2b弯曲，上述柔性基板3具有覆盖中央框板2a的中央基板3a、和自中央基板3a弯曲并覆盖侧框板2c的一对弯曲基板3b，而且上述柔性基板3靠上述壳体5固定在框体2上。另外，如图2所示，在柔性基板3的中央基板3a的中央部分形成开口窗8。上述中央基板3a粘接固定于框体2的中央框板2a。
如图1和图2所示，柔性基板3具有：由与光学元件4连接的多个内部布线端子9构成的内部布线端子组10，由连接外围设备用的多个外部布线端子11构成的外部布线端子组12，以及连接各内部布线端子9和各外部布线端子11之间的多个布线图案13。
上述各内部布线端子9配置在柔性基板3的中央基板3a的长度L方向的两端部分，同时沿宽度W方向排列多个。上述开口窗8位于长度L方向对向的内部布线端子组10之间。另外，上述各外部布线端子11配置在柔性基板3的一对弯曲基板3b的沿高度H方向的顶端部分，同时沿长度L方向排列多个。
另外，图1中，将上述外部布线端子11位于与框体2的侧框板2c的顶端部相同的位置，然而也可以将上述外部布线端子11设置成比侧框板2c的顶端部还长，并从侧框板2c的顶端部鼓出。
上述光学元件4由感光元件15和安装在感光元件15上的发光元件16构成。感光元件15的内侧焊点电极15a和发光元件16的焊点电极16a之间靠引线接合通过金属细线17电连接。上述感光元件15通过柔性基板3的开口窗8，在与框体2的中央框板2a的表面抵接的状态下安装。
上述感光元件15的长度L方向的两端部分中，外侧焊点电极15b沿宽度W方向排列多个。感光元件15的外侧焊点电极15b和柔性基板3的内部布线端子9通过金属细线电连接。
另外，框体2的侧框板2c在超过上述光学元件4的宽度和内部布线端子组10的宽度当中的某个大的一方的宽度的位置上，自中央框板2a弯曲。
如图4所示，上述壳体5由以下部件构成：具有开口部19的壳体板5a，自壳体板5a的宽度W方向的两侧端弯曲的一对嵌入板5b，以及自壳体板5a的长度L方向的两侧弯曲的一对侧板5c。另外，在上述嵌入板5b中形成缺口部5d，由此嵌入板5b被分为位于缺口部5d的沿长度L方向的外侧的两端部的端板部5b1、和位于两端板部5b1之间的中央板部5b2。另外，上述一对侧板5c中设置了凸缘部5e。
如图5所示，通过将上述一对嵌入板5b外嵌到框体2的侧框板2c中，将壳体5嵌入到框体2中，并将柔性基板3的弯曲基板3b夹在上述侧框板2c和壳体5的端板部5b1而固定。
如图6所示，上述全息图元件6粘接在壳体5的壳体板5a上而固定。另外，上述感光元件15中内装信号放大用的放大器(未图示)，在上述布线图形13中安装了稳定上述放大器的动作用的电容器或电阻等电子零部件(未图示)。
接着，说明上述光学器件1的制造方法。
首先，在第1道工序中弯曲铜板(金属板的一个例子)形成框体2。接着，在第2道工序中，如图2所示，将平板状的柔性基板3设置在框体2中，并将中央基板3a粘接在中央框板2a上而固定。此时，柔性基板3的开口窗8的中央部和各内部布线端子9进行对位，使得框体2装在中央框板2a上。
第3道工序由前道工序和后道工序组成，在前期道工序中将发光元件16粘接到感光元件15上。然后，在后道工序中，如图3所示，通过柔性基板3的开口窗8，将上述感光元件15直接设置在框体2的中央框板2a的表面，并用粘合剂(银糊等)固定。由此，将光学元件4设置在中央框板2a上。
接着，在第4道工序中，利用引线接合通过金属细线17将发光元件16的焊点电极16a和感光元件15的内侧焊点电极15a电连接，另外，通过金属细线18感光元件15的外侧焊点电极15b和柔性基板3的内部布线端子9电连接。
接着，在第5道工序中，如图4所示，沿着框体2的弯曲部2b弯曲柔性基板3，通过从光学元件4的上方将壳体5的一对嵌入板5b外嵌到框体2的一对侧框板2c上，如图5所示，嵌入框体5，使得壳体5覆盖框体2。由此，柔性基板3的弯曲基板3b夹在侧框板2c和壳体5的端板部5b1之间而固定。此时，壳体5的凸缘部5e与框体2的中央框板2a的表面抵接，将凸缘部5e焊在中央框板2a上。由此，壳体5固定在框体2上。
然后，在第6道工序中，如图6所示，将全息图元件6粘接到壳体5的壳体板5a上而固定。
然后，说明用上述方法制造的光学器件1的作用和效果。
如图1所示，各外部布线端子11由于沿与光学器件1的宽度W方向正交的长度L方向排列多个，所以不受宽度W尺寸的薄型化的限制。因此，可以将外部布线端子11的插针设为多针，另外，可以将各外部布线端子11之间的间距P加大，也可以将各外部布线端子11的宽度A加宽。由此，在将光学器件1安装到外部设备时，由于可以防止彼此相邻的外部布线端子11之间形成焊锡等搭桥，由此可以容易地将光学器件1安装到外部设备中。
另外，由于各外部布线端子11从柔性基板3的内侧靠框体2的侧框板2c支持，所以将光学器件1安装到外围设备时，无需额外的固定外部布线端子11的夹具或设备机构。由此，可以更容易地将光学器件1安装到外围设备中。
另外，由于各内部布线端子9和感光元件15之间利用引线接合连接，所以只要确保该引线接合所需的各内部布线端子9之间的间距和各内部布线端子9的宽度即可。因此，可以将各内部布线端子9配置在窄范围内，也可以使使光学器件1在宽度W方向上变窄而薄型化
另外，由于框体2是铜板制的，所以导热性好，感光元件15通过柔性基板3的开口窗8，在与框体2的中央框板2a的表面抵接的状态下安装。由此，光学元件4发出的热可以从光学元件4直接传递到上述中央框板2a后，从中央框板2a散发，而且也从中央框板2a向一对侧框板2c传递后，从侧框板2c散发。因此，通过将散热性好的侧框板2c沿高度H方向加高，进一步提高散热性能。此时，由于不受光学器件1的宽度W尺寸的限制，可以将侧框板2c沿高度H方向加高，所以在保持使光学器件1沿宽度W方向的宽度变窄而薄型化的状况下，可以提高散热性能。
进而，将柔性基板3的弯曲基板3b夹在侧框板2c和壳体5的端板部5b1之间而固定。由此，可以阻止柔性基板3b的弯曲基板沿弯曲方向和逆方向拓宽，由此可以防止光学器件1沿宽度W方向扩大。
另外，上述光学器件1的制造方法中，在第5道工序，如图4和图5所示，由于在相同工序中进行将柔性基板3弯曲的工作和将壳体5嵌入到框体2的工作，所以可以用简便的方法制造如上所述的薄形的光学器件1。
在上述的第1实施形式中，如图6所示，作为透光构件的一个例子，将全息图元件6粘接到壳体5的壳体板5a上而固定，然而在接下来的第2实施形式中作为透光构件的其他例子，如图7所示，用玻璃板23代替全息图元件6，并将玻璃板23粘接到壳体5的壳体板6上而固定。
另外，在第3实施形式中，如图8所示，作为透光构件的其他例子，将玻璃板23粘接到壳体5的壳体板5a上而固定，将全息图元件6粘接在该玻璃板23上而固定。
另外，在第4实施形式中，在第5道工序之前先进行第1实施形式的光学器件1的制造方法的第6道工序。
即，在实施完与第1实施形式相同的第1道工序-第4道工序后，如图9所示，在第5道工序中将玻璃板23(或者也可以是全息图元件6)粘接到壳体5的壳体板5a上。
然后，如图10所示，在第6道工序中，沿着框体2的弯曲部2b将柔性基板3弯曲，并从光学元件4的上方将壳体5的一对嵌入板5b外嵌到框体2的一对侧框板2c上，通过这样，嵌入壳体5覆盖框体2，并将凸缘部5e焊到中央框板2a上。通过这样，将设置了玻璃板23的壳体5固定到框体2上，制成光学器件1。
在上述的各实施形式中，光学元件4由感光元件15和发光元件16构成，但光学元件4也可以仅由感光元件15构成，或者光学元件4也可以仅由发光元件16构成。
在上述的各实施形式中，弯曲铜板形成了框体2，但也可以使用铜板以外的导热性良好的金属板形成。
在上述的各实施形式中，如图5所示，将凸缘部5e焊到中央框板2a上，并将壳体5固定到框体2上，但是也可以利用粘合剂来代替上述焊接，将凸缘部5e粘接到中央框板2a上。另外，可以不用上述焊接或粘合剂等，仅利用壳体5和框体2之间嵌合的紧固力将壳体5固定到框体2上。

Claims (12)

1.一种光学器件(1)，其特征在于，
在金属制的框体(2)上设置可以自由弯曲的柔性基板(3)和光学元件(4)；
在所述光学元件(4)的上方隔着壳体(5)设置透光构件；
所述框体(2)具有平板状的中央框板(2a)和自该中央框板(2a)的两侧弯曲的一对侧框板(2c)；
所述柔性基板(3)具有覆盖中央框板(2a)的中央基板(3a)和自中央基板(3a)弯曲覆盖侧框板(2c)的弯曲基板(3b)，同时所述柔性基板(3)靠所述壳体(5)固定在框体(2)；
所述光学元件(4)在与框体(2)的中央框板(2a)的表面抵接的状态下安装；
所述柔性基板(3)上设置由与光学元件(4)连接的多个内部布线端子(9)构成的内部布线端子组(10)，由连接外围设备用的多个外部布线端子(11)构成的外部布线端子组(12)，以及连接所述内部布线端子(9)和外部布线端子(11)之间的布线图案(13)；
所述内部布线端子(9)配置在柔性基板(3)的中央基板(3a)上，同时沿与框体(2)的中央框板(2a)平行并且与一对侧框板(2c)彼此对向的方向、即宽度(W)方向排列；
所述外部布线端子(11)配置在柔性基板(3)的弯曲基板(3b)上，同时沿与框体(2)的中央框板(2a)平行而且与所述宽度(W)方向正交的长度(L)方向排列。
2.如权利要求1所述的光学器件(1)，其特征在于，光学元件(3)由发光元件(16)构成。
3.如权利要求1所述的光学器件(1)，其特征在于，光学元件(4)由感光元件(15)构成。
4.如权利要求1所述的光学器件(1)，其特征在于，光学元件(4)由发光元件(16)和感光元件(15)构成，其中发光元件(16)和感光元件(15)电连接。
5.如权利要求1所述的光学器件(1)，其特征在于，透光构件是玻璃板(23)。
6.如权利要求1所述的光学器件(1)，其特征在于，透光构件是全息图元件(6)。
7.如权利要求1所述的光学器件(1)，其特征在于，壳体(5)嵌入到框体(2)中，
柔性基板(3)的弯曲基板(3b)夹在框体(2)的侧框板(2c)和所述壳体(5)之间而固定。
8.如权利要求1所述的光学器件(1)，其特征在于，柔性基板(3)粘接固定在框体(2)上。
9.如权利要求1所述的光学器件(1)，其特征在于，在柔性基板(3)上安装电子零部件。
10.一种光学器件(1)的制造方法，其特征在于，具有：弯曲金属板形成框体(2)的第1道工序；在所述框体(2)中设置柔性基板(3)的第2道工序；在上述框体(2)的中央框板(2a)设置光学元件(4)的第3道工序；对所述光学元件(4)和柔性基板(3)的内部布线端子(9)进行电连接的第4道工序；沿着所述框体(2)弯曲柔性基板(3)，并将壳体(5)嵌入到框体(2)中的第5道工序；以及在所述壳体(5)上安装透光构件(6，23)的第6道工序。
11.如权利要求10所述的光学器件(1)的制造方法，其特征在于，第3道工序包括：将构成光学元件(4)的发光元件(16)安装在感光元件(15)的前道工序，以及将所述感光元件(15)设置在框体(2)的中央框板(2a)上的后道工序。
12.如权利要求10所述的光学器件(1)的制造方法，其特征在于，在第5道工序之前先进行第6道工序。
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