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Die
Erfindung bezieht sich auf optische Module wie z. B. lichtprojizierende
und empfangende Einheiten eines fotoelektrischen Sensors und auf
ein Herstellungsverfahren eines solchen optischen Moduls sowie auf
einen fotoelektrischen Sensor, der mit einem solchen optischen Modul
ausgestattet ist.
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Bei
einem solchen optischen Modul eines fotoelektrischen Sensors für den Nachweis
eines Objektes ist es notwendig, ein optisches Halbleiterelement
wie z. B. eine lichtemittierende Diode (LED), eine Laserdiode (LD)
oder eine Fotodiode (PD), mit einer Linse wie z. B. einer lichtprojizierenden
Linse oder einer lichtempfangenden Linse, die gemäß dem Halbleiterelement
eingerichtet ist, positionsmäßig abzugleichen.
Wenn dieser positionsmäßige Angleich nicht
genügend
genau durchgeführt
wird, wird sich das projizierte oder empfangene Licht nicht wie
beabsichtigt verhalten und der Nachweis des Objektes kann nicht
genau durchgeführt
werden.
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Eine
Linse ist üblicherweise
oberhalb eines optischen Halbleiterelements, das auf einem Substrat
montiert ist, eingerichtet. In vielen Fällen ist eine Linse integriet
mit einer Abdeckkappe, die an einem Gehäuse angebracht ist, an dem
das Substrat befestigt ist, wie es z. B. in JP 10-125187 AA gezeigt
ist, ausgebildet.
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In
dem Fall eines so aufgebauten optischen Moduls kann ein hoher Genauigkeitsgrad
in der Positionierung eines optischen Halbleiterelements mit einer
Linse durch die strikte Überprüfung der
Genauigkeit der Baugruppenpositionen zwischen den Komponenten erzielt
werden. Für
die Durchführung
eines genauen positionsmäßigen Angleichs
ist es ebenso notwendig, die Messgenauigkeit strikt zu überprüfen, so
dass die hergestellten Komponenten exakt der Form des Entwurfs entsprechen.
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Es
ist jedoch keine einfache Sache, die Messgenauigkeit und die Genauigkeit
der Baugruppenpositionen strikt zu überprüfen. In dem Fall eines optischen
Moduls mit einer Linse, die mit einer an einem Gehäuse angebrachten
Abdeckkappe integriert ausgebildet ist, wobei das Modul durch die
Montage eines optischen Halbleiterelements auf einem Zwischensubstrat
und ohne Versiegelung desselben mit einem transparenten Harzmaterial,
um ein Chipgrößen-Gehäuse (CSP)
zu bilden, und Anbringen desselben auf einem Substrat, um das Substrat
an dem Gehäuse
zu befestigen, hergestellt wird, müssen wenigstens die folgenden
Arten von positionsmäßigen Versetzungen
in Betracht gezogen werden:
- (a) Positionsmäßige Versetzung,
die erzeugt wird, wenn das optische Halbleiterelement an dem Zwischensubstrat
angebracht wird;
- (b) Positionsmäßige Versetzung
des Verdrahtungsmusters auf der Vorder- und Rückseite zu einem Zeitpunkt
bei der Herstellung des Zwischensubstrates;
- (c) Positionsmäßige Versetzung,
die erzeugt wird, wenn das IC Gehäuse in Form eines CSP auf das Substrat
montiert wird;
- (d) Positionsmäßige Versetzung,
die erzeugt wird, wenn das Substrat an dem Gehäuse befestigt wird;
- (e) Positionsmäßige Versetzung
der Linse, wenn die Linse auf der Abdeckkappe gebildet wird; und
- (f) Positionsmäßige Versetzung,
die erzeugt wird, wenn die Abdeckkappe auf dem Gehäuse montiert
wird.
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Daher
werden in dem Fall eines wie oben erklärt aufgebauten optischen Moduls
sehr viele Abmessungsüberprüfungen und
Montageüberprüfungen,
die die Produktionskosten gegenläufig
beeinflussen, notwendig. Weil es eine Grenze der Abmessungs- und
Montageüberprüfungen gibt,
führt das
zudem, selbst wenn die einzelnen positionsmäßigen Versetzungen so überprüft werden
könnten,
dass sie minimal sind, nicht immer in einen genauen positionsmäßigen Angleich
zwischen dem opti schen Halbleiterelement und der Linse, wenn das
Modul als Ganzes gesehen wird. Folglich ist die effektive Herangehensweise,
ein optisches Halbleiterelement und eine Linse positionsmäßig abzugleichen,
die Anzahl der Komponenten, die zwischen dem optischen Halbleiterelement
und der Linse bestehen, soweit wie möglich zu reduzieren.
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Von
dem obigen Standpunkt aus offenbart JP 4-13989 AA ein optisches
Modul, das ein optisches Halbleiterelement wie z. B. eine LED oder
eine LD, die innerhalb eines transparenten Harzmaterials eingeschlossen
ist, um ein IC Gehäuse
zu bilden, aufweist und bei dem eine Linse direkt an der Oberfläche dieses
IC Gehäuses
angebracht ist. In diesem Fall brauchen, weil das in JP 2-188972
AA offenbarte Bauelement für
die Einstellung einer optischen Achse verwendet werden könnte, um
die Linse bezüglich des
optischen Halbleiterelement positionsmäßig anzugleichen, die oben
beschriebenen Arten der positionsmäßigen Versetzung (a) bis (f)
nicht in Betracht gezogen werden und ein genauer positionsmäßiger Angleich
wird möglich.
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Jedoch
wurden in den letzten Jahren kleinere optische Module benötigt und
optische Halbleiterelemente und Linsen wurden immer mehr miniaturisiert.
Daher wird der Umgang mit diesen Komponenten. zum Zeitpunkt ihrer
Positionierung immer schwieriger. Zu dem Zeitpunkt eines positionsmäßigen Angleichs
wird es schwierig, die Linse selbst zu halten und es wird extrem
schwierig, eine Linse bezüglich
eines optischen Halbleiterelements positionsmäßig anzugleichen.
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Darüber hinaus
wird im Zuge der Verkleinerung der optischen Halbleiterelemente
und Linsen der Abstand zwischen ihnen in einem optischen Modul notwendiger
Weise ebenso kleiner. Daher wird, wenn ein positionsmäßiger Abstand
zwischen ihnen besteht, die resultierende Schwankung des Lichtverhaltens
sehr viel größer und
an dieser Stelle entsteht das Problem einer verminderten Ausbeute.
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Ein
weiteres Problem der immer dünner
werdenden Linsen ist, wenn ein Auswerfstift für die Entfernung einer Linse
aus der Form, wenn sie durch Spritzgießen hergestellt wurde, verwendet
wird, dass der Auswurfstift wahrscheinlich die Linse durchsetzt und
durchbricht.
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Es
ist daher im Hinblick auf die oben aufgezeigten Probleme Aufgabe
der Erfindung, ein optisches Modul, für das die positionsmäßige Angleichung
dessen optischer Halbleiterelemente und dessen Linse leicht durchgeführt werden
kann, und ein Herstellungsverfahren für ein solches optisches Modul
und einen fotoelektrischen Sensor, der solche optische Module aufweist,
zu schaffen.
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Ferner
schafft die Erfindung ein optisches Modul, das mit hoher Produktivität, obwohl
dessen Linse dünner
gemacht wird, hergestellt werden kann, und ein Herstellungsverfahren
für ein
solches optisches Modul und einen fotoelektrischen Sensor, der solche
optischen Module aufweist.
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Ein
optisches Modul gemäß dieser
Erfindung lässt
sich dadurch kennzeichnen, dass es ein optisches Halbleiterelement,
ein transparentes Harzteil, das das optische Halbleiterelement einschließt, und eine
Linseneinheit, die auf der oberen Oberfläche des transparenten Harzteils
befestigt ist, aufweist, wobei die Linseneinheit einen Linsenteil,
das dem optischen Halbleiterelement über das transparente Harzteil
zugekehrt angeordnet ist, und einen Flächenteil, das sich von dem
Linsenteil entlang der oberen Oberfläche des transparenten Harzteils
erstreckt, enthält.
Mit einem so aufgebauten optischen Element kann das positionsmäßige Angleichen
des Linsenteils leicht und genau bezüglich des optischen Halbleiterelements
durchgeführt
werden, selbst wenn der Linsenteil kleiner oder dünner gemacht wird,
weil der Linsenteil indirekt von dem Flächenteil der Linseneinheit
unterstützt
werden kann.
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Es
ist dabei bevorzugt, den Flächenteil
derart zu bilden, dass er den Linsenteil vollständig umgibt und sich von dem
gesamten Umfang des Linsenteils aus erstreckt, weil auf diese Art
und Weise der Bereich der hauptsächlichen
Oberfläche
des Flächenteils
weiter gemacht werden kann und die Linseneinheit leichter unterstützt werden
kann. Es ist ebenso vorzuziehen, den Flächenteil derart zu bilden,
dass er Führungswände entfernt
von dem Linsenteil an den Kantenteilen aufweist, so dass die Führungswände sich über die
Seitenoberflächen,
die mit der oberen Oberfläche
des transparenten Harzteils verbunden sind und diese abdecken, erstrecken,
weil dies dazu dient, die Führungswände bezüglich der
Seitenoberflächen
des transparenten Harzteils ungefähr positionsmäßig anzugleichen.
Wenn die Linseneinheit und das transparente Harzteil durch Mittel
in Form eines Haftmittels miteinander verbunden werden, kann daher
ein Überschussteil
des Haftmittels in Richtung der Seitenoberflächen des transparenten Harzteils durch
Mittel in Form des Flächenteils
und der Führungswände geleitet
werden, so dass es von einem Anhaften an der Linseneinheit, etc.
abgehalten werden kann.
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Es
ist dabei ferner bevorzugt, den Flächenteil derart zu bilden,
dass er ein Paar sich von dem Linsenteil aus wechselseitig gegenüberliegend
erstreckende Teilbereiche enthält,
so dass die Führungswände sich
von den Endteilen der sich wechselseitig gegenüber erstreckenden Teilbereichen
erstrecken und so dass sie gegenüberliegende
Seitenoberflächen,
die mit der oberen Oberfläche
des transparenten Harzteils verbunden sind, wechselseitig abdecken.
Mit einem so aufgebauten Flächenteil
wird das transparente Harzteil zwischen das Paar der Führungswände eingelegt
und das positionsmäßige Angleichen
der Linseneinheit wird leichter.
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Die
Dicke des Flächenteils
senkrecht zu der oberen Oberfläche
des transparenten Harzteils ist vorzugsweise 0,6 mm oder größer und
gleich oder kleiner als die maximale Dicke des Linsenteils. Wenn der
Flächenteil
so dimensioniert ist, könnten
Auswurfstifte an dem Flächenteil
angesetzt werden, wenn die Linseneinheit durch Spritzgießen hergestellt wird
und daher kann das optische Modul kleiner und dünner gemacht werden.
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Die
Dicke des Flächenteils
senkrecht zu der oberen Oberfläche
des transparenten Harzteils ist vorzugsweise kleiner als 0,6 mm
und die Breite der Führungswand
ist in Richtung senkrecht zu der Seitenoberfläche des transparenten Harzteils
0,6 mm oder größer. Wenn
der Flächenteil
so dimensioniert ist, könnten
Auswurfstifte an die Führungswände angesetzt
werden, wenn die Linseneinheit durch Spritzguss hergestellt wird,
und daher kann das optische Modul kleiner und dünner gemacht werden. Die Dicke
des Flächenteils
senkrecht zu der oberen Oberfläche
des transparenten Harzteils könnte
vorzugsweise so hergestellt sein, dass sie grundsätzlich die gleiche
Dicke ist wie die Dicke der Führungswände in Richtung
senkrecht zu den Seitenoberflächen.
Wenn er so gemacht wird, kann der flüssige Harz problemlos fließen, wenn
die Linseneinheit durch Spritzgießen hergestellt wird.
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Die
maximale Dicke des Teilbereichs des Flächenteils auf dem transparenten
Harzteil in Richtung senkrecht zu der oberen Oberfläche des
transparenten Harzteils ist vorzugsweise zu 1,0 mm oder weniger
gemacht, so dass ein sehr dünnes
und kleines optisches Modul gewonnen werden kann.
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Es
ist dabei bevorzugt, dass der Flächenteil ein
Wandteil enthält,
das in entgegengesetzter Richtung weg von dem transparenten Harzteil
ragt und das eine Einsenkung an der gegenüberliegenden Position zu dem
Linsenteil aufweist, die sich in Richtung des Linsenteils einsenkt,
so dass eine optische Faser mit einem Ende in die Einsenkung eingesetzt
ist und die optische Faser an dem Wandteil mit dem einen Ende zu
dem Linsenteil schauend befestigt ist. Mit einem solchen Aufbau
kann eine optische Faser leicht mit einer Linseneinheit verbunden
werden und optische Module, die mit einer optischen Faser ausgestattet
sind, können
leicht und nicht teuer hergestellt werden. Darüber hinaus kann die opti sche
Faser leicht bezüglich
des Linsenteils positionsmäßig angeglichen
werden, um optische Module hoher Qualität herzustellen.
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Im
Obigen enthält
die Linseneinheit vorzugsweise Polycarbonate oder Acrylharz als
hauptsächliches
Material. Mit einem solchen Material können optische Module dieser
Erfindung nicht teuer durch Spritzgießen hergestellt werden.
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Ein
fotoelektrischer Sensor gemäß einem Aspekt
dieser Erfindung lässt
sich dadurch kennzeichnen sein, dass er wenigstens eins der oben
beschriebenen optischen Module entweder als einen Lichtprojektor
oder als einen Lichtempfänger
enthält.
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Ein
fotoelektrischer Sensor eines sogenannten Transmissionstyps weist
normalerweise ein optisches Modul, entweder als einen Lichtprojektor
oder als einen Lichtempfänger,
die innerhalb eines Gehäuses
eingesetzt sind, auf. Wenn dieses optische Modul wie oben beschrieben
aufgebaut ist, kann daher das positionsmäßige Angleichen dessen verkleinerten
optischen Halbleiterelements und dessen Linsenteils leicht durchgeführt werden
und ein kleiner fotoelektrischer Sensor kann gewonnen werden.
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Ein
fotoelektrischer Sensor gemäß einem anderen
Aspekt dieser Erfindung lässt
sich dadurch kennzeichnen, dass er wenigstens eines der oben beschriebenen
optischen Module als einen Lichtprojektor und wenigstens ein anderes
der oben beschriebenen optischen Module als einen Lichtempfänger aufweist.
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Ein
fotoelektrischer Sensor vom sogenannten Reflektionstyp enthält normalerweise
innerhalb eines Gehäuses
zwei optische Module, die ein Lichtprojektor und ein Lichtempfänger sind.
Daher kann selbst ein fotoelektrischer Sensor mit zwei oder mehreren
optischen Modulen kompakt hergestellt werden, wenn die optischen
Module gemäß dieser
Erfindung aufgebaut sind, weil die positionsmäßige Angleichung zwi schen deren
verkleinerten optischen Halbleiterelementen und deren Linsenteilen
leicht und genau durchgeführt
werden kann.
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Ein
erfindungsgemäßes Herstellungsverfahren
für ein
optisches Modul ist dadurch gekennzeichnet, dass es die Schritte
eines Einschließens
eines optischen Halbleiterelements innerhalb eines transparenten
Harzteils, eines Bildens einer Linseneinheit durch Spritzgießen, die
einen Linsenteil und einen Flächenteil,
der sich von dem Linsenteil aus erstreckt, enthält, und eines Bewirkens, dass
ein hauptsächlicher
Oberflächenteil
des Flächenteils
durch Adsorptionsmittel adsorbiert wird und dadurch die Linseneinheit
positionsmäßig angeglichen
auf der oberen Oberfläche
des transparenten Harzteils befestigt wird, so dass der Linsenteil
Gesicht an Gesicht mit dem optischen Halbleiterelement durch das transparente
Harzteil positioniert ist. Durch so ein Verfahren kann die Linseneinheit
indirekt unterstütz werden
und daher kann das positionsmäßige Angleichen
leicht beeinflusst werden.
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Bei
dem oben beschriebenen Herstellungsverfahren ist es bevorzugt, den
Flächenteil
derart zu bilden, dass er Führungswände entfernt
an Kantenteilen dem Linsenteil gegenüberliegend aufweist, und so
dass die Linseneinheit an dem transparenten Harzteil befestigt ist,
so dass die Führungswände die Seitenoberflächen des
transparenten Harzteils abdecken, weil eine ungefähre positionsmäßige Angleichung
durch die Führungswände und
die Seitenoberflächen,
die fortlaufend von der oberen Oberfläche des transparenten Harzteils
sind, bewirkt wird. Darüber
hinaus ist es vorzuziehen, die Linseneinheit derart zu bilden, dass
der Flächenteil
eine Dicke weniger als 0,6 mm aufweist und dass die Führungswände eine
Dicke von 0,6 mm oder größer in Richtung
der Dicke des Flächenteils
aufweisen. Die Linseneinheit ist vorzugsweise durch Stoßen der
Auswurfstifte in Richtung der Führungswände in Richtung
der Dicke des Flächenteils
geformt, wenn die Linseneinheit aus der Form ent fernt wird. Auf
diese Art und Weise kann die Linseneinheit effektiv aus der Form
entfernt werden, nachdem sie durch ein Spritzgießverfahren gebildet wurde,
und daher kann der Flächenteil
dünner gemacht
und das optische Modul kleiner gemacht werden.
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Kurze Beschreibung der
Zeichnungen
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1 zeigt
eine auseinandergezogene Darstellung eines Lichtprojektors gemäß der ersten
Ausführungsform
dieser Erfindung.
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2 zeigt
eine Schnittdarstellung eines Teils des Lichtprojektors aus 1,
wenn er zusammengesetzt ist.
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3 bis 7 zeigen
schematische Schnittansichten, die die Abläufe für die Herstellung des Lichtprojektors
aus 1 darstellen.
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8 ist
eine auseinandergezogene, diagonale Ansicht eines Lichtprojektors
gemäß einer
zweiten Ausführungsform
dieser Erfindung.
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9 ist
eine diagonale Ansicht der Linseneinheit des Lichtprojektors aus 8.
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10 ist
eine Schnittansicht eines Teils des Lichtprojektors aus 8,
wenn er zusammengesetzt ist.
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11 bis 14 sind
schematische Schnittansichten, die Abläufe der Herstellung des Lichtprojektors
aus 8 darstellen.
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15 ist
eine auseinandergezogene, diagonale Ansicht eines Lichtempfängers gemäß einer dritten
Ausführungsform
dieser Erfindung. 16 ist eine diagonale Ansicht
der Linseneinheit des Lichtempfängers
aus 15.
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17 ist
eine Schnittansicht eines Teils des Lichtempfängers aus 15,
wenn er zusammengesetzt ist.
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18 ist
ein schematisches Diagramm eines Abstandseinstellungstyps eines
fotoelektrischen Sensors, der einen Lichtempfänger gemäß der dritten Ausführungsform
dieser Erfindung enthält.
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19 ist
eine Schnittansicht eines Teils des Lichtprojektors gemäß einer
vierten Ausführungsform
dieser Erfindung.
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Im
Folgenden wird die Erfindung an Beispielen beschrieben, in denen
die Erfindung auf einen Lichtprojektor und einen Lichtempfänger eines
fotoelektrischen Sensors als ein optisches Modul angewendet wird.
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In
den beschriebenen Beispielen werden die gleichen Bauteile mit den
gleichen Bezugszeichen bezeichnet und deren Beschreibung nicht wiederholt.
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1 ist
eine auseinandergezogene, diagonale Ansicht eines Lichtprojektors 101A in
einer ersten Ausführungsform
dieser Erfindung und 2 ist eine Schnittansicht dieses
Lichtprojektors 101A, wenn er zusammengesetzt ist. Auf
die 1 und 2 wird im Folgenden Bezug genommen,
um den Aufbau dieses Lichtprojektors 101A zu erklären.
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Wie
in den 1 und 2 gezeigt ist enthält dieser
Lichtprojektor 101A gemäß der ersten Ausführungsform
dieser Erfindung ein IC Gehäuse 110 in
Form eines CSP, ein Montagesubstrat 120, ein Linseneinheit 130,
ein Gehäuse 140 und
eine Abdeckkappe 150. Das IC Gehäuse 110 in Form eines CSP
enthält
ein Zwischensubstrat 111, eine LED 112, die ein
optisches Halbleiterelement ist, und ein transparentes Harzteil 113.
Die LED 112 ist in der Weise trägerchipmontiert auf der Oberfläche (obere
Oberfläche)
des Zwischensubstrats 111, dass ihre lichtprojizierende
Oberfläche
nach oben zeigt. Das transparente Harzteil 113 ist auf
der oberen Oberfläche des
Zwischensubstrats 111 ausgebildet, derart, dass es die
trägerchipmontierte
LED 112 abdeckt. Auf diese Art und Weise wird die LED 112 in
dem transparenten Harzteil 113 eingeschlossen. Der Epoxidharz ist
vorzugsweise das Material des transparenten Harzteils 113.
Andere Bauteile als die LED 112 könnten auf der Oberfläche des
transparenten Harzteils 113 montiert werden.
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Das
IC Gehäuse 110 ist
montiert, derart, dass die Rückseite
des Zwischensubstrats 111 dem Montagesubstrat 120 gegenüberliegt.
Im Einzelnen erklärt
sind ein auf der Rückseite
des Zwischensubstrates 111 gebildetes Leiterbahnmuster
(nicht gezeigt) und ein anderes auf einer Oberfläche (obere Oberfläche) des
Montagesubstrates 120 gebildetes Leiterbahnmuster 121 mit
Lötzinn
(nicht gezeigt) zusammengefügt,
derart, dass der elektrische Stromkreis auf dem Zwischensubstrat 111 und
der elektrische Stromkreis auf dem Montagesubstrat 120 elektrisch
verbunden sind und das IC Gehäuse 110 sicher an
dem Montagesubstrat 120 befestigt ist. Es ist selbstverständlich,
dass das Montagesubstrat 120 andere Komponenten aufweist
als das IC Gehäuse 110,
das darauf montiert ist. Die Linseneinheit 130 ist positionsmäßig angeglichen
und auf der oberen Oberfläche 113a des
transparenten Harzteils 113 des IC Gehäuses 110 angebracht.
Die Linseneinheit 130 enthält einen als eine Projektionslinse
dienenden Linsenteil 131 und einen Flächenteil 132, das
sich seitwärts
von dem Linsenteil 131 erstreckt, das grundsätzlich als
Ganzes in einer planaren Form mit einer Projektionslinse in der
Mitte gebildet ist. In anderen Worten es ist derart gebildet, dass
der Linsenteil 131 aus von dem Flächenteil 132 umgeben
ist, das sich seitwärts
von dem Linsenteil 131 in alle Seitenrichtungen erstreckt
und das sich entlang der oberen Oberfläche 113a des transparenten
Harzteils 113 des IC Gehäuses 110 erstreckt.
Der Linsenteil 131 ist aus einem Material wie z. B. Polycarbonatharz
oder Acrylharz hergestellt und ist vorzugsweise durch Spritzgießen gebildet
worden. Ein Haftmittel 180, das ein Harzmaterial aufweist,
das durch ultraviolettes Licht aushärtet, wird verwendet, um die
Linseneinheit 130 an der oberen Oberfläche 113a des transparenten
Harzteils 113 festzumachen.
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Die
Linseneinheit 130 ist auf der oberen Oberfläche 113a des
transparenten Harzteils 113 derart festgemacht, dass ihr
Linsenteil 131 bezüglich der
LED 112 positionsmäßig angeglichen
wird, oder dass die optische Achse der LED 112 und die
des Linsenteils 131 miteinander übereinstimmen.
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Das
Montagesubstrat 120 ist derart befestigt, dass es innerhalb
des Gehäuses 140 aufgenommen wird,
das mit seiner offenen oberen Oberfläche kastenförmig ist. Im Einzelnen erklärt ist es
derart befestigt, dass es durch Mittel in Form von Positonsangleichungsstiften 141,
die auf der Grundoberfläche
des Gehäuses 140 vorgesehen
sind, positionsmäßig angeglichen
wird. Die Abdeckkappe 150 ist darüber hinaus mit dem Gehäuse 140 verbunden,
die dazu dient, die obere Öffnung
des Gehäuses 140 zu
verschließen.
Es ist notwendig, dass wenigstens ein Mittelteil der Abdeckkappe 150 aus
einem transparenten Material gemacht ist, so dass Licht von der
LED 112, das den Linsenteil 131 durchläuft, aus
dem Lichtprojektor 101A hinaus projiziert werden kann. Polycarbonatharz,
Acrylharz und polyarylate Harzmaterialien sind als Material für die Abdeckkappe 150 geeignet.
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Gemäß der in 2 gezeigten
Ausführungsform
ist der Lichtprojektor 101A so entworfen, dass die Dicke
t1 des Flächenteils 132 in
der senkrechten Richtung zu der oberen Oberfläche 113a des transparenten
Harzmaterials 113 0,6 mm oder größer und kleiner als die maximale
Dicke T1 des Linsenteils 131 in der gleichen Richtung ist.
Die Dicke t1 ist vorzugsweise 1 mm oder weniger.
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Der
Grund für
das Erfordernis, das t1 wenigstens 0,6 mm ist, ist der, dass die
Auswurfstifte den Flächenteil 132 der
Linseneinheit 130 nicht durchsetzen werden, wenn die Linseneinheit 130 durch
Spritzgießen
ausgebildet und aus der Form entfernt wird. Der Grund für das Kleinermachen
von t1 als T1 ist der, dass der Lichtprojektor 101A durch eine
möglichst
große
Reduzierung des Abstandes zwischen der Abdeck kappe 150 und
dem Linsenteil 131 der Linseneinheit 131 dünner gemacht
werden kann. Der Grund für
das vorzugsweise Gleich- oder Kleinermachen von t1 als 1 mm ist
der, dass, wenn er größer als
1 mm wäre,
es möglich
wäre, das
vorher erwähnte
positionsmäßige Angleichen
durch das Halten der Seitenoberflächen des Linsenteils 131 ohne
das Vorhandensein des Flächenteils 132 durchzuführen. Die
maximale Dicke T1 ist einer der Parameter für die Bestimmung der optischen
Eigenschaften des Lichtprojektors 101A. Es gibt keine besondere
Einschränkung
dafür.
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Ein
Herstellungsverfahren des Lichtprojektors 101A wird folgend
unter Bezug auf die 3 bis 7, die schematische
Schnittansichten sind, von denen jede einen Herstellungsablauf darstellt,
beschrieben.
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Als
Erstes wird die LED 112 auf die obere Oberfläche des
Zwischensubstrates 111, wie in 3 gezeigt,
trägerchipmontiert.
Als Nächstes
wird das transparente Harzteil 113 auf dem Zwischensubstrat 111 gebildet,
derart, dass es die trägerchipmontierte
LED 112 einschließt.
Das IC Gehäuse 110 in Form
eines CSP ist daher vorbereitet und an der oberen Oberfläche des
Montagesubstrates 120 befestigt.
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Neben
dem oben unter Bezug auf 3 beschriebenen Ablauf wird
die Linseneinheit 130 separat durch Spritzgießen, wie
in 4 und 5 gezeigt, vorbereitet. Formen 11 und 12 werden
vorbereitet und verbunden und ein flüssiges transparentes Harzmaterial
wird in den dazwischen gebildeten Raum gegossen und ausgehärtet, um
die Linseneinheit 130 zu bilden. Weil die daher gewonnene
Linseneinheit 130 ein sehr kleines Bauteil ist, ist ihre
Entfernung von den Formen 11 und 12 ein Problem.
Gemäß dem Verfahren
dieser Erfindung wird die Form 11 von der Form 12 wie
in 5 gezeigt in Richtung des Pfeils (A) getrennt
und gleichzeitig werden die Auswurfstifte 14 in Richtung
des Flächenteils 132 in Richtung
des Pfeils (B) gestoßen,
so dass die Linseneinheit 130 problemlos von der Form 11 und 12 getrennt
werden kann. Dies wird ermöglicht,
weil die Dicke t1 des Flächenteils 132 der
Linseneinheit 130 auf 0,6 mm oder größer wie oben erklärt begrenzt
ist. Daher wird die Linseneinheit 130 aus der Form 12,
ohne beschädigt
zu werden, herausgenommen, wenn die Auswurfstifte 14 gestoßen werden.
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Weiter
wird eine festgelegte Menge eines ein Harzmaterial, das ultraviolett
aushärtbar
ist, enthaltendes Haftmittel auf die Oberfläche 113a des transparenten
Harzteils 113 des IC Gehäuses 110, das auf dem
Montagesubstrat 120 befestigt ist, aufgebracht und, während die
Linseneinheit 130, die durch das Spritzgießen wie
oben erklärt
hergestellt ist, durch Ansaugen mit Mitteln in Form eines Ansaugkopfes 21 gehalten
wird, wird der Ansaugkopf 21 in Richtung des Pfeils (C),
wie in 6 gezeigt, abgesenkt. Die Linseneinheit 130 wird
an den Ansaugkopf 21 mit ihrem in eine auf der Adsorptionsoberfläche 23 des
Ansaugkopfes 21 gebildeten Öffnung 22 eingesetzten Linsenteil 131 adsorbiert
und die obere Oberfläche ihres
Flächenteils 131 wird
derart positioniert, dass sie diese Adsorptionsoberfläche 23 des
Ansaugkopfes 21, wo die Ansaugröhren 24 sich öffnen, berührt.
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Weiter
wird wie in 7 gezeigt der Linsenteil 131 der
Linseneinheit 130 bezüglich
der LED 112, die innerhalb des IC Gehäuses 110 eingeschlossen ist,
positionsmäßig angeglichen,
so dass die optischen Achsen der LED 112 und des Linsenteils 131 übereinstimmen
und das Haftmittel 118 wird ultraviolettem Licht ausgesetzt,
während
dieser positionsmäßig angeglichene
Zustand beibehalten wird, so dass das Haftmittel 118 aushärtet. Daher
wird die Linseneinheit 130 auf der oberen Oberfläche 113a des transparenten
Harzteiles 113 des IC Gehäuses 110 befestigt.
Eine Vorrichtung für
die Einstellung einer optischen Achse, das in der vorher erwähnten japanischen
Patentveröffentlichung
Tokkai 2-18 89 72 offenbart ist, könnte für diesen positionsmäßigen Angleichablauf
verwendet werden. Nachdem die Linseneinheit 130 daher direkt
an dem IC Gehäuse 110 befestigt
ist, wird die Adsorption durch den An saugkopf 21 gelöst und der
Ansaugkopf 21 wird in Richtung des Pfeils (D) entfernt.
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Weiterhin
wird das Montagesubstrat 120, an dem das IC Gehäuse 110 mit
der Linseneinheit 130 montiert ist, positioniert und an
dem Gehäuse 140 befestigt
und die Abdeckkappe 150 wird an diesem Gehäuse 140 angebracht,
um den, wie in 2 gezeigt, aufgebauten Lichtprojektor 101A zu
vervollständigen.
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Wenn
der Lichtprojektor 101A wie oben beschrieben hergestellt
wird, kann der positionsmäßige Angleichablauf
des Linsenteils 131 bezüglich
der LED 112 leicht durchgeführt werden, obwohl der Linsenteil 131 klein
und dünn
ist, weil der Linsenteil 131 indirekt durch den Ansaugkopf 21 gestützt wird,
um die obere Oberfläche
des Flächenteils 132 der
Linseneinheit 130, die den Linsenteil 131 beinhaltet,
zu adsorbieren. Daher kann der Lichtprojektor 101A mit hoher
Produktivität
und demzufolge nicht teuer hergestellt werden, obwohl sein Linsenteil 131 kleiner und
dünner
gemacht wird.
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Weil
der Flächenteil 132 derart
ausgebildet ist, dass es den Linsenteil 131 umgibt und
sich seitwärts
erstreckt, kann der Bereich der oberen Oberfläche des Flächenteils 132 ausreichend
groß gemacht werden
und demzufolge kann der Ansaugkopf 21 die Linseneinheit 130 sicher
stützen
und die Produktionseffizienz kann hoch beibehalten werden.
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8 ist
eine auseinandergezogene, diagonale Ansicht eines Lichtprojektors 101B gemäß einer zweiten
Ausführungsform
dieser Erfindung und 9 ist eine diagonale Ansicht
für die
Erklärung
dieses Lichtprojektors 101B im Einzelnen. 10 ist eine
Schnittansicht dessen nachdem dieser Lichtprojektor 101B zusammengesetzt
worden ist. Wie in 8 und 10 gezeigt,
weist der Lichtprojektor 101B gemäß der zweiten Ausführungsform
dieser Erfindung wie der Lichtprojektor 101A gemäß der ersten
Ausführungsform
dieser Erfindung, die oben be schrieben ist, ein IC Gehäuse 110 in
Form eines CSP, ein Montagesubstrat 120, eine Linseneinheit 130,
ein Gehäuse 140 und
eine Abdeckkappe 150 auf. Die Form der Linseneinheit 130 ist
unterschiedlich von der entsprechenden Einheit des Lichtprojektors 101A der
ersten Ausführungsform.
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Wie
in 8 und 10 gezeigt, enthält die Linseneinheit 130 des
Lichtprojektors 101B einen als Projektionslinse dienenden
Linsenteil 131 und einen Flächenteil 132, der
sich seitwärts
von dem Linsenteil 131 erstreckt. Der Flächenteil 132 weist
gegenüber dem
Linsenteil 131 Führungswände 131 an
den Kantenteilen auf. Mit anderen Worten, wie in 9 gezeigt,
weist die Linseneinheit 130 des Lichtprojektors 101B gemäß der zweiten
Ausführungsform
der Erfindung eine Kastenform mit einer offenen unteren Oberfläche auf,
wobei die Projektionslinse in einem Mittelteil ihrer hauptsächlichen
Oberfläche
sitzt. Der Flächenteil 132 ist
derart ausgebildet, dass er sich entlang der oberen Oberfläche 113a des
transparenten Harzteiles 113 des IC Gehäuses 110 erstreckt und
die Führungswände 133 sich
abwärts
entlang der Seitenoberfläche 113b des
transparenten Harzteils 113 erstrecken. Der Linsenteil 131 ist
aus einem Material wie z. B. Polycarbonatharz oder Acrylharz hergestellt
und er ist vorzugsweise durch Spritzgießen gebildet worden.
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Wie
in 10 gezeigt, ist die Linseneinheit 130 mit
Mitteln eines Haftmittels 118 an der oberen Oberfläche 113a des
transparenten Harzteiles 113 des IC Gehäuses 110, das als
ein CSP ausgebildet ist und die LED 112 innerhalb beinhaltet,
befestigt, so dass die obere Oberfläche 113a des transparenten Harzteiles 113 von
der hauptsächlichen
Oberfläche der
Linseneinheit 130, die den Linsenteil 131 und
den Flächenteil 132 beinhaltet,
abgedeckt wird und die oberen Teile der Seitenoberflächen 113b des
transparenten Harzteiles 113 durch die Führungswände 133 abgedeckt
werden.
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Die
Linseneinheit 130 ist an der oberen Oberfläche 113a des
transparenten Harzteiles 113 mit ihrem bezüglich der
LED 112 positionsmäßig angeglichenen
Linsenteil 131 befestigt, so dass die optischen Achsen
der LED 112 und des Linsenteils 131 miteinander übereinstimmen.
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Gemäß der zweiten
Ausführungsform
dieser Erfindung ist der Lichtprojektor 101B so entworfen, dass
die Dicke t1 des Flächenteils 132 in
senkrechter Richtung zu der oberen Oberfläche 113a des transparenten
Harzteiles 113 weniger als 0,6 mm, vorzugsweise weniger
als 0,5 mm und noch mehr vorzuziehen, weniger als 0,4 mm und kleiner
als die maximale Dicke T1 des Linsenteils 131 in der gleichen Richtung
ist. Die Breite (in senkrechter Richtung zu der oberen Oberfläche 113a des
transparenten Harzteils 113) t2 der Führungswände 133 ist 0,6 mm
oder größer und
die Dicke (in Richtung senkrecht zu der Seitenoberfläche 113b des
transparenten Harzteiles 113) t3 der Führungswände 133 ist grundsätzlich die gleiche
wie t1.
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Der
Grund für
das Erfordernis, das t1 weniger als 0,6 mm ist, ist der, dass der
Flächenteil 132 dünner als
0,6 mm gemacht werden könnte,
wenn der Linsenteil 133 kleiner gemacht wird. Der Grund für das Kleinermachen
von t1 als T1 ist der, dass der Lichtprojektor 101B durch
das Einstellen der Abdeckkappe 150 und des Linsenteils 131 der
Linseneinheit 130 so nah wie möglich zueinander dünner gemacht werden
kann. Für
die Bildung der Linseneinheit 130 in einer solchen Situation
durch Spritzgießen,
muss die Linseneinheit 130 0,6 mm oder mehr in der Dicke aufweisen,
so dass die Auswurfstifte die Linseneinheit 130 als ein
geformtes Erzeugnis, wenn es aus der Form entfernt wird, nicht durchsetzen
und beschädigen.
Wenn die Auswurfstifte den Linsenteil 131, der dicker als
der Flächenteil 132 ist,
stoßen, könnte die
Oberfläche
des Linsenteils 131 jedoch beschädigt werden und weil eine Lichtstreuung
an so einem beschädigten
Teil entsteht, besteht eine hohe Wahrscheinlichkeit, dass die Charakteristik
für einen Lichtprojektor
gegenläufig
beeinflusst wird. Dies ist der Grund weshalb die Breite t2 der Führungswände 6 mm
oder größer gewählt werden
und die Führungsstifte
so hergestellt werden, dass sie daran stoßen. Dieser Aspekt der Erfindung
wird weiter unten im Einzelnen beschrieben.
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Der
Grund für
das grundsätzliche
Gleichmachen von t1 und t3 ist der, dass das flüssige Harzmaterial innerhalb
der Form im Zeitpunkt des Spritzgießens leichter fließen kann
und die Linseneinheit 130 in einer verbesserten Weise gebildet
werden kann. Die maximale Dicke T1 des Linsenteils 130 ist
einer der Parameter für
die Bestimmung der optischen Eigenschaften des Lichtprojektors 101B.
Für diese
gibt es keine bestimmte Begrenzung.
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In
dem obigen wird es möglich,
wenn die Breite t2 der Führungswände 133 1
mm oder größer hergestellt
sind, die Linseneinheit 130 an ihren Seiten (oder teilweise
durch Adsorption) zu halten. Wenn dies gemacht wird, bedeutet das
daher einen Anstieg des Freiheitsgrades der Handhabung zu dem Zeitpunkt
der positionsmäßigen Angleichung
der Linseneinheit 130 bezüglich der LED 112.
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Ein
Herstellungsverfahren des Lichtprojektors 101B wird als
nächstes
unter Bezug auf die 11 bis 14, die
schematische Schnittansichten, von denen jede einen der Herstellungsabläufe darstellt,
beschrieben. Zu Beginn wird, wie in dem Fall der ersten Ausführungsform
der Erfindung das IC Gehäuse 110 in
Form eines CSP vorbereitet und wird auf der oberen Oberfläche des
Montagesubstrates 120 befestigt.
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Neben
dem beschriebenen Ablauf wird die Linseneinheit 130 separat
durch Spritzgießen
wie in 11 und 12 gezeigt,
vorbereitet. Die Formen 11 und 12 werden vorbereitet
und zusammengefügt und
ein flüssiges
transparentes Harzmaterial fließt
in den Zwischenraum, der dazwischen ausgebildet ist und wird ausgehärtet, um
die Linseneinheit 130 zu bilden. Weil die daher gewonnene
Linseneinheit 130 ein sehr kleines Bauteil ist, ist ihre
Entfernung aus den Formen 11 und 12 ein Problem.
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Gemäß dem Verfahren
dieser Erfindung wird die Form 11 von der Form 12 wie
in 12 gezeigt in Richtung des Pfeils (A) entfernt
und gleichzeitig werden die Auswurfstifte 14 in Richtung
der Führungswände 133 in
Richtung des Pfeils (B) gestoßen,
so dass die Linseneinheit 130 problemlos von den Formen 11 und 12 getrennt
werden kann. Dies wird ermöglicht,
weil die Breite t2 der Führungswände 133 der
Linseneinheit 130 0,6 mm oder größer, wie oben erklärt, sind.
Daher wird die Linseneinheit 130 aus der Form 12 ohne
Beschädigung
herausgenommen, wenn die Auswurfstifte 14 in Richtung der
Führungswände 133 gestoßen werden.
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Weiter
wird eine bestimmte Menge des Haftmittels 118, das ein
Harzmaterial beinhaltet, das ultraviolett aushärtbar ist, auf die obere Oberfläche 113a des
transparenten Harzteiles 113 des auf dem Montagesubstrat 120 befestigten
IC Gehäuses 110 aufgebracht
und während
die Linseneinheit 130, die durch Spritzgießen wie
oben erklärt
hergestellt wurde, durch Ansaugung durch Mittel in Form eines Ansaugkopfes 21 gehalten
wird, wird der Ansaugkopf 21 in Richtung des Pfeils (C)
wie in 13 gezeigt abgesenkt. Die Linseneinheit 130 wird
mit ihrem in eine Öffnung 22,
die an der Adsorptionsoberfläche 23 des
Ansaugkopfes 21 gebildet ist, eingesetzten Linsenteil 131 an
den Ansaugkopf 21 adsorbiert und die obere Oberfläche ihres
Flächenteils 132 wird
derart positioniert, dass sie diese Adsorptionsoberfläche 23 des
Ansaugkopfes 21, an der die Ansaugröhren 24 sich öffnen, berührt. Die
kistenförmige
Linseneinheit 130 wird derart angebracht, dass sie das
transparente Harzteil 113 abdeckt, so dass die Führungswände 133 den
Seitenoberflächen 113b des
transparenten Harzteils 113 gegenüberliegen.
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Weiter
wird, wie in 14 gezeigt und wie oben unter
Bezug auf die erste Ausführungsform
erklärt,
der Linsenteil 131 der Linseneinheit 130 bezüglich der
LED 112, die innerhalb des IC Gehäuses 110 eingeschlossen
ist positionsmäßig angeglichen,
so dass die optischen Achsen der LED 112 und des Linsenteils 131 übereinstimmen
und das Haftmittel 180 ultraviolettem Licht, während dieser
positionsmäßig angeglichene
Zustand beibehalten wird, ausgesetzt wird, so dass das Haftmittel 118 aushärtet. Daher wird
die Linseneinheit 130 auf der oberen Oberfläche 113a des
transparenten Hartteiles 113 des IC Gehäuses 110 befestigt.
Nachdem die Linseneinheit 130 so direkt an dem IC Gehäuse 110 befestigt
ist, wird die Adsorptionskraft an dem Ansaugkopf 21 gelöst und der
Ansaugkopf wird in Richtung des Pfeils (D) entfernt. Wenn die Breite
t2 der Führungswände 133 1 mm
oder größer ist,
könnte
der Ansaugkopf 21 seitwärts
mit der Linseneinheit 130 verbunden werden, um sie durch
Adsorption zu stützen.
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Die
nachfolgenden Abläufe
für die
Vervollständigung
des Lichtprojektors 101B, der wie in 10 gezeigt
aufgebaut ist, sind unter Bezug auf die erste Ausführungsform
beschrieben.
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Vorteile
der zweiten Ausführungsform über die
erste Ausführungsform
sind im Folgenden enthalten. Als erstes kann, selbst wenn der Linsenteil 131 kleiner
gemacht wird, die Linseneinheit 130 noch durch Spritzgießen gebildet
werden, weil das geformte Objekt sicher aus der Form durch Drücken der Auswerfstifte
gelöst
werden kann. Zweitens wird, weil ein ungefähres positionsmäßiges Angleichen
durch die Führungswände und
die Seitenoberflächen 113b des
transparenten Harzteils 113 bewirkt werden kann, das positionsmäßige Angleichen
des Linsenteils 131 bezüglich
der LED 112 leichter. Drittens, weil der überschüssige Teil
des Haftmittels 118 durch die Führungswände 133 und den Flächenteil 132 an
die Seite der Seitenwände 113b des
transparenten Harzteils 113 geführt wird, kann es von einem
Anhaften an dem Ansaugkopf oder dem Linsenteil 131 abgehalten
werden. Daher kann die Produktionseffizienz hoch beibehalten werden,
selbst wenn der Linsen teil 131 weiter kleiner und dünner gemacht
wird. 15 ist eine auseinandergezogene
Ansicht eines Lichtempfängers 201 gemäß einer
dritten Ausführungsform
dieser Erfindung und 16 ist eine diagonale Ansicht
für die
Erklärung
des Aufbaus im Einzelnen des Lichtempfängers 201. 17 ist
eine Schnittansicht eines Teil dessen nachdem dieser Lichtempfänger 201 zusammengesetzt
worden ist. Im Folgenden wird auf diese Figuren Bezug genommen,
um den Aufbau dieses Lichtempfängers
zu erklären.
Weil das Herstellungsverfahren mit dem des Lichtprojektors 101B gemäß der zweiten
Ausführungsform
dieser Erfindung gleich ist, wird es nicht wieder beschrieben.
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Wie
in 15 und 17 gezeigt,
beinhaltet der Lichtempfänger 201 gemäß der dritten
Ausführungsform
dieser Erfindung ein IC Gehäuse 210 in Form
eines CSP, ein Montagesubstrat 220, eine Linseneinheit 230,
ein Gehäuse 240 und
eine Abdeckkappe 250.
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Das
IC Gehäuse 210 in
Form eines CSP beinhaltet ein Zwischensubstrat 211, ein
PD, der ein optisches Halbleiterelement ist, und ein transparentes Harzteil 213.
Der PD 212 ist trägerchipmontiert
auf der oberen Oberfläche
des Zwischensubstrates 211, so dass seine Lichtempfangene
Oberfläche
nach oben zeigt. Das transparente Harzteil 213 ist auf
der oberen Oberfläche
des Zwischensubstrates 211 derart ausgebildet, dass es
den trägerchipmontierten
PD 212 abdeckt. Auf diese Art und Weise wird der PD 212 in
dem transparenten Harzteil 213 eingeschlossen. Epoxidharz
ist vorzugsweise das Material des transparenten Harzteils 213.
Andere Bauelemente als der PD 212 könnten auf der Oberfläche des
transparenten Harzteiles 213 montiert werden.
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Das
IC Gehäuse 210 ist
montiert, so dass die Rückseite
seines Zwischensubstrates 211 dem Montagesubstrat 220 gegenüberliegt.
Im Einzelnen erklärt
werden ein Leiterbahnmuster (nicht gezeigt), das auf der Rückseite
des Zwischensubstrates 211 gebildet ist und ein anderes
Leiterbahnmuster 221, das auf der oberen Oberfläche des
Montagesub strates 220 gebildet ist, miteinander mit Lötzinn verbunden
(nicht gezeigt), so dass der elektrische Stromkreis auf dem Zwischensubstrat 211 und
der elektrische Stromkreis auf dem Montagesubstrat 220 elektrisch
verbunden sind und das IC Gehäuse 210 mit dem
Montagesubstrat 220 sicher verbunden ist. Es ist selbstverständlich,
dass das Montagesubstrat 220 andere Bauelemente als das
IC Gehäuse 210,
das darauf montiert ist, aufweist.
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Die
Linseneinheit 203 ist positionsmäßig angeglichen und auf der
oberen Oberfläche 213a des transparenten
Harzteil 213 des IC Gehäuses 210 befestigt.
Die Linseneinheit 230 beinhaltet einen Linsenteil 231,
das als die lichtempfangende Linse dient, und einen Flächenteil 232,
das sich seitwärts
von dem Linsenteil 231 erstreckt. Führungswände 233 sind darüber hinaus
von einem Paar gegenüberliegender
Kantenteile der Flächenteile
aus von dem Linsenteil 231 entfernt ausgebildet. Daher
ist wie in 16 gezeigt die Linseneinheit 230 des
Lichtempfängers 201 als
Ganzes mit einer offenen Bodenoberfläche und einem Paar von offenen
Seitenoberflächen
kastenförmig,
wobei es die lichtempfangende Linse in der Mitte ihrer Hauptoberfläche aufweist.
Der Flächenteil 231 erstreckt
sich entlang der oberen Oberfläche 213a des
transparenten Harzteils 213 und die Führungswände 233 erstrecken
sich abwärts entlang
der Seitenoberflächen
des transparenten Harzteils 213 von den Seitenkanten des
Flächenteils 232 aus.
Der Linsenteil 231 ist aus einem Material z. B. Polycarbonatharz
oder Acrylharz hergestellt und ist vorzugsweise durch Spritzgießen gebildet.
Ein Haftmittel 218, das ein Harzmaterial beinhaltet, das durch
ultraviolettes Licht aushärtet,
wird verwendet, um die Linseneinheit 230 auf der oberen
Oberfläche 213a des
transparenten Harzteils 213 zu befestigen. Die Linseneinheit 230 ist
auf der oberen Oberfläche 213a des
transparenten Harzteil 213 derart befestigt, dass ihr Linsenteil 231 bezüglich des
PD 212 positionsmäßig angeglichen
ist, oder dass die optische Achse des PD 212 und die des
Linsenteils 231 miteinander übereinstimmen.
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Das
Montagesubstrat 220 wird derart befestigt, dass es innerhalb
des Gehäuses 240,
das mit seiner offenen Oberfläche
kastenförmig
ist, enthalten ist. Im einzelnen erklärt ist es derart befestigt,
das es positionsmäßig angeglichen
ist durch Mittel in Form von Positionsangleichungsstiften 241,
die auf der Bodenoberfläche
des Gehäuses 240 vorgesehen
sind. Die Abdeckkappe 250 ist darüber hinaus mit dem Gehäuse 240 verbunden,
die dazu dient, die obere Öffnung
des Gehäuses 240 zu
schließen.
Es ist notwendig, dass wenigstens ein Mittelteil der Abdeckkappe 250 aus
einem transparenten Material hergestellt ist, so dass durch den
Linsenteil 231 durchlaufendes Licht, das von dem PD 212 empfangen
wird, den Linsenteil 231 von außerhalb des Lichtempfängers 201 erreichen
kann. Polycarbonatharz, Acrylharz und polyarylate Harzmaterialien
sind geeignet für
die Abdeckkappe 250.
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Gemäß der in 17 gezeigten
Ausführungsform
ist der Lichtempfänger 201A so
entworfen, dass die Dicke t4 des Flächenteils 231 in senkrechter Richtung
zur oberen Oberfläche 213a des
transparenten Harzteiles 213 weniger als 0,6 mm, vorzugsweise
weniger als 0,5 mm und noch mehr vorzuziehen weniger als 0,4 mm
und kleiner als die maximale Dicke T2 des Linsenteils 231 in
der gleichen Richtung ist. Die Breite (in Richtung senkrecht zu
der oberen Oberfläche 213a des
transparenten Harzteils 213) t5 der Führungswände 231 ist 0,6 mm
oder größer und die
Dicke (in Richtung senkrecht zu der Seitenoberfläche 213b des transparenten
Harzteiles 213) t6 der Führungswände 233 ist grundsätzlich die
gleiche wie t4.
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Der
Grund für
das Erfordernis, dass t4 kleiner als 0,6 mm ist, ist der, dass der
Flächenteil 232 kleiner
gemacht wird, wenn der Linsenteil 231 kleiner gemacht wird.
Der Grund für
das Kleinermachen von t4 als T2 ist der, dass der Lichtempfänger 201 durch eine
so nah wie mögliche Stellung
der Abdeckkappe 250 und des Linsenteils 231 der
Linseneinheit 230 dünner
gemacht werden kann. Für
die Bildung der Linseneinheit 230 durch Spritzgießen in dieser
Situation muss die Linseneinheit 230 0,6 mm oder mehr in der
Dicke aufweisen, so dass Auswurfstifte die Linseneinheit 230 als
ein geformtes Erzeugnis, wenn es aus der Form entfernt wird, nicht
durchsetzen und beschädigen.
Wenn die Auswurfstifte der Linsenteil 231, der dicker als
der Flächenteil 232 ist,
stoßen, könnte die
Oberfläche
des Linsenteils 231 jedoch beschädigt werden und weil Lichtstreuung
an den beschädigten
Teilen entsteht, besteht eine hohe Wahrscheinlichkeit, dass die
Eigenschaft des Lichtempfängers
gegenläufig
beeinträchtigt
wird. Das ist der Grund, weshalb die Breite t5 der Führungswände zu 6
mm oder größer ausgewählt werden
und hergestellt sind, um darauf zu stoßen. Einzelheiten mit diesem Aspekt
der Erfindung sind die gleichen wie oben erklärt unter Bezug auf die zweite
Ausführungsform
der Erfindung.
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Der
Grund für
das grundsätzliche
Gleichmachen von t4 und t6 ist, so dass das geschmolzene Harzmaterial
innerhalb der Form zu dem Zeitpunkt des Spritzgießen leichter
fließen
kann und die Linseneinheit 231 in einer besseren Art und
Weise gebildet werden kann. Die maximale Dicke T2 des Linsenteils 231 ist
einer der Parameter für
die Bestimmung der optischen Eigenschaften des Lichtempfängers 201.
Für diese
gibt es keine bestimmte Begrenzung.
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In
dem Obigen wird es möglich,
wenn die Breite t5 der Führungswände 233 1
mm oder größer hergestellt
wird, die Linseneinheit 230 an ihren Seiten zu halten (oder
teilweise durch Adsorption). Wenn dies gemacht wurde, bedeutet das
daher einen Anstieg des Freiheitsgrades bei der Handhabung der Linseneinheit 230 zu
dem Zeitpunkt der positionsmäßigen Angleichung
bezüglich
des PD 212. Mit dem so aufgebauten Lichtempfänger 201 können ähnliche Effekte
zu denen, die mit dem Lichtprojektor 101A und 101B gemäß der ersten
und zweiten Ausfüh rungsform
dieser Erfindung gewonnen werden können, erreicht werden. Anders
ausgedrückt
können Lichtempfänger von
einer hohen Qualität
nicht teuer und mit einer hohen Produktivität, selbst wenn der Linsenteil 231 kleiner
und dünner
gemacht wird, hergestellt werden. Darüber hinaus wird, weil das transparente
Harzteil 231 zwischen einem Paar von Führungswänden 233 liegt, das
positionsmäßige Angleichen
der Linseneinheit 230 auf der oberen Oberfläche 213a des
transparenten Harzteiles 213 nur in einer Richtung benötigt und
demzufolge wird der Aufwand des positionsmäßigen Angleichens bemerkbar vereinfacht.
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18 zeigt
eine Situation, in der ein Lichtempfänger dieser Erfindung in einem
Entfernungseinstellungstyp eines fotoelektrischen Sensors verwendet
wird, weil der oben beschriebene Lichtempfänger 201 insbesondere
sinnvoll ist, wenn er in dieser Art von fotoelektrischen Sensor
verwendet wird.
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Ein
fotoelektrischer Sensor vom Typ eines Entfernungseinstellungstyps
wird bei stellungsnachweisenden Elementen, wie einer geteilten Fotodiode oder
positionsempfindlichen Dioden (PSD) zum Einsatz gebracht und weist
ein Objekt vor einer bestimmten Referenzposition durch die Berechnung des
Unterschiedes zwischen dem Ausgangssignal von einem solchen Element
und durch ein Vergleichen des berechneten Unterschiedes mit einem
bestimmten Schwellwert nach. Es ist üblicherweise eingestellt, so
dass Objekte in einer größeren Entfernung
als die vorher erwähnten
Referenzpositionen nicht nachgewiesen werden. Es ist nun selbstverständlich,
dass die Positionierungsgenauigkeit des Lichtprojektions- und des
lichtempfangenden Elements (Lichtprojektor und Empfänger) bei
der Herstellung eines solchen fotoelektrischen Sensors in Form eines
Entfernungseinstellungstypen sehr wichtig ist.
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18 zeigt
einen fotoelektrischen Sensor vom Typ Distanzeinstellungstyp mit
einem Lichtprojektor 101 und einem Lichtempfänger 201,
die nah beieinander positioniert sind. Der PD 212 des Lichtemp fängers 301 ist
in einen ersten lichtempfangenden Teil 212a und einen zweiten
lichtempfangenden Teil 212b unterteilt, so dass Licht von
dem Lichtprojektor 101 nach dem Reflektieren an einem Objekt
in einer Distanz, die kleiner als ein bestimmter Wert ist, von dem
ersten lichtempfangenden Teil 212a empfangen wird und das
Licht von dem Lichtprojektor 101 nach der Reflektion an
einem Objekt in einer Distanz, die größer als ein bestimmter Wert
L ist, von dem zweiten lichtempfangenden Teil 212b empfangen wird.
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Der
Lichtprojektor 101 ist fähig einen Lichtstrahl durch
die lichtprojizierende Linseneinheit 130 zu einem Nachweisbereich
auszusenden. Die lichtempfangende Linseneinheit 230 und
die geteilte Fotodiode 212 sind unter einem bestimmten
Winkel bezüglich
dieses Lichtstrahles positioniert. Im Einzelnen erklärt sind
der Lichtprojektor und der Lichtempfänger aufgebaut und positioniert,
so dass die Linie, die die Mitten der Linseneinheit 230 und
des getrennten PD 212 verbindet, die optische Achse des
Lichtprojektors 101 an einer bestimmten eingestellten Position,
die in einer bestimmten Entfernung L ist, schneidet.
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Die
Signalverarbeitung für
den entfernungseinstellungsfotoelektrischen Sensor wird durch Mittel in
Form eines Signalverarbeitungsschaltkreises (nicht gezeigt), der
auf dem Montagesubstrat 220 montiert ist, durchgeführt. Ein
Ende eines jeden des ersten und zweiten lichtempfangenden Teils 212a und 212b des
PD 212 ist mit einem I/V Konverter (nicht gezeigt), der
fähig ist,
einen von dem entsprechenden lichtempfangenden Teil 212a oder 212b des PD 212 empfangenen
Strom in ein Spannungssignal umzuwandeln, verbunden. Die Ausgangsspannungssignale
werden jeweils durch Mittel in Form eines Verstärkers (nicht gezeigt) verstärkt und
an einen differenziellen Schaltkreis (nicht gezeigt) übertragen, um
daraus ein differenzielles Signal zu erzeugen. Das Differenzsignal
wird an einen Vergleicherschaltkreis (nicht gezeigt) übermittelt,
um mit einem bestimmten Schwellwert verglichen zu werden. Der Vergleicherschaltkreis
ist fähig,
zu bestimmen, ob das Zielobjekt, das Licht reflektiert, an einer
näheren
oder weiteren Entfernung als die bestimmte Entfernung L liegt, davon
abhängend,
ob das Differenzsignal positiv oder negativ ist.
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Wenn
der Lichtempfänger 201 gemäß dieser Erfindung
aufgebaut ist, könnte
die Linseneinheit 231 in Richtung des Pfeils (E) gemäß der bestimmten Entfernung
L für ihren
positionsmäßigen Angleich
bezüglich
des transparenten Harzteiles 213, das zwischen dem Paar
von Führungswänden 233 liegt,
bewegt werden. Anders ausgedrückt
kann der positionsmäßige Angleich
leicht beeinflusst werden und demzufolge können fotoelektrische Sensoren
vom Distanzeinstellungstyp gemäß dieser
Erfindung leicht hergestellt werden.
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Es
ist nun selbstverständlich,
dass die vorliegende Erfindung Vorzüge aufweist, ebenso unter Betrachtung
anderer Arten von fotoelektrischen Sensoren vom Reflektionstyp.
Optische Eigenschaften eines fotoelektrischen Sensors vom Reflektionstyp werden
durch ihre lichtprojizierenden und empfangenden Teile, die einen
Lichtprojektor und einen Lichtempfänger beinhalten, entsprechend
bestimmt. Viele Probleme, die mit Schwankungen in dem Stand der
Technik zusammenhängen
können
beseitigt werden, wenn der Lichtprojektor und -empfänger dieser Erfindung
in lichtprojizierenden und lichtempfangenden Teilen eines fotoelektrischen
Sensors vom Reflektionstyp verwendet werden und Anpassungen gemäß dieser
Erfindung durchgeführt
werden, so dass sie jeweils benötigte
optische Eigenschaften aufweisen. Es wird ebenso möglich, fotoelektrische
Sensoren vom Reflektionstyp durch Beseitigung von Eigenschaftsänderungen,
die bei deren Montage verursacht werden, stabil und sicher herzustellen
als auch Einflussveränderungen
in der Umgebung, in der sie angewendet werden, zu beseitigen.
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19 ist
eine Schnittansicht eines Teils eines Lichtprojektors 101c gemäß einer
vierten Ausführungsform
dieser Erfindung, die eine optische Faser 160 für die Lichtführung von
einer LED 112 zu einem Zielobjekt, das nachgewiesen werden
soll, durch den Linsenteil 131, der als die lichtprojizierende
Linse dient, aufweist.
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Die
Linseneinheit 130 dieses Lichtprojektors 101c beinhaltet
den Linsenteil 131, einen Flächenteil 132, der
sich von dem Linsenteil 131 aus seitwärts erstreckt und einen Wandteil 134,
der von dem Flächenteil 132 aus
aufwärts
ragt. Der Flächenteil 132 erstreckt
sich entlang der oberen Oberfläche 113a des
transparenten Harzteils 113 des IC Gehäuses 110 und das Wandteil 134 erstreckt
sich in die Aufwärtsrichtung
von dem transparenten Harzteil 113 weg. Der Wandteil 134 weist
eine Einsenkung 134a an einer dem Linsenteil 131 zugewandten
Position auf, die durch Einsenkung der oberen Oberfläche des Wandteils 134 in
Richtung des Linsenteils 131 gebildet ist. Ein Endteil
der optischen Faser 160 ist mit dieser Einsenkung 134a verbunden
und an ihr befestigt. Mit einem so gebildeten Lichtprojektor 101c kann
die optische Faser 160 leicht mit der Linseneinheit 130 verbunden
werden und demzufolge kann ein Lichtprojektor, der eine daran angebrachte
optische Faser aufweist, leicht und nicht teuer hergestellt werden. Weil
die optische Faser bezüglich
dem Linsenteil 132 leicht positionsmäßig angeglichen werden kann, kann
daher ein Lichtprojektor von einer hohen Qualität gewonnen werden.
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Obwohl
die Erfindung oben als Lichtprojektor und Lichtempfänger ausgeführt beschrieben
wurde könnten
Aspekte, die in einem Lichtprojektor ausgeführt wurden in einem Lichtempfänger ausgeführt werden
und Aspekte, die in einem Lichtempfänger ausgeführt wurden, könnten ebenfalls
in einem Lichtprojektor ausgeführt
werden. Es ist auch selbstverständlich,
dass die dargestellten Aspekte der Erfindung auf unterschiedliche
Arten von optischen Modulen, die andere als Lichtprojektoren und
Empfänger sind,
wie z. B. optische Kommunikationsbauelemente, angewendet werden
können.
Zusammenfassend sind die dargestell ten Beispiele nicht beabsichtigt den
Umfang der Erfindung zu begrenzen.