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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Die Erfindung betrifft eine Optoelektronikbauteil-Gehäusekonstruktion (im Folgenden wird ”Optoelektronikbauteil” mit ”Optobauteil” abgekürzt) zur Verwendung in Umgebungen mit vergleichsweise schwierigen Temperaturen bei z. B. optischer Kommunikation, Beleuchtung, in Kraftfahrzeugen usw.
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Herkömmlich existiert eine Optobauteil-Gehäusekonstruktion, bei der ein Optobauteil in Form eines CCD(Charge Coupled Device) oder dergleichen auf einem Bauteilmontageabschnitt eines Leiterrahmens montiert ist, das Optobauteil und Leiterabschnitte des Leiterrahmens über Drähte miteinander verbunden sind, und das Optobauteil, die Drähte und der Leiterrahmen durch ein lichtdurchlässiges Harz dicht eingeschlossen sind (siehe
JP 2000-173947 A ). Das lichtdurchlässige Harz ist mit im Wesentlichen Quaderform aus einem Material mit zufriedenstellenden Transmissionseigenschaften hinsichtlich auf das Optobauteil fallendem Licht ausgebildet. Einstückig mit der Oberfläche des lichtdurchlässigen Harzes ist eine Linse so ausgebildet, dass das Licht durch diese auf das Optobauteil fällt. Darüber hinaus stehen die Leiterabschnitte des Leiterrahmens über Seitenflächen des lichtdurchlässigen Harzes über, und das Gehäuse des Optobauteils ist durch die Leiterabschnitte mit vorgegebenen Elektroden verbunden.
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Jedoch ist bei der herkömmlichen Optobauteil-Gehäusekonstruktion das lichtdurchlässige Harz mit keinem Füllstoff zum Verringern des linearen Expansionskoeffizienten vermischt, um seine Lichttransmissionseigenschaften zu gewährleisten. Daher beträgt der lineare Expansionskoeffizient des lichtdurchlässigen Harzes das Mehrfache desjenigen jedes der Materialien des Optobauteils und der Drähte. Im Ergebnis besteht ein Problem dahingehend, dass dann, wenn die Optobauteil-Gehäusekonstruktion in einer Umgebung mit schwierigen Temperaturen verwendet wird, in der sich die Temperatur innerhalb eines Bereichs von beispielsweise –40°C bis 105°C ändert, durch thermische Spannungen im lichtdurchlässigen Harz ein Reißen der Drähte und eine Zerstörung des Optobauteils verursacht werden. Es besteht ein weiteres Problem dahingehend, dass das lichtdurchlässige Harz reißt.
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EP 0 809 304 A2 betrifft einen optoelektronischen Wandler mit einem Strahl aussendenden und/oder empfangenden Körper, der auf einer Trägereinheit befestigt ist. Die Trägereinheit weist eine Montagefläche auf, der eine Anzahl von Anschlussteilen zugeordnet sind. Diese Anschlussteile sind mit elektrischen Anschlussflächen versehen, die eine Kontaktierungsebene definieren, deren Abstand zur Montagefläche größer ist als die maximale Höhe des Körpers gegebenenfalls einschließlich sämtlicher Anschlussleiter und/oder Abdeckmittel bezogen auf die Montagefläche.
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DE 195 27 026 A1 beschreibt einen optoelektronischen Wandler. Der optoelektronische Wandler enthält ein Strahlung aussendendes und/oder empfangendes Halbleiterbauelement, das auf einer Trägerplatte derart befestigt ist, dass seine Strahlenaustrittsfläche bzw. -eintrittsfläche dieser Trägerplatte zugewandt ist. Die Trägerplatte besteht aus einem Material, das für die Strahlung durchlässig ist. Auf der Trägerplatte ist zusätzlich ein Mittel zur Fokussierung der Strahlung, beispielsweise eine Sammellinse oder ein diffraktives optisches Element, angeordnet. Der optoelektronische Wandler zeichnet sich insbesondere durch geringe Reflexionsverluste und einfache Montage aus. Eine Vielzahl solcher Wandler können als Einheit gefertigt und anschließend zerteilt werden.
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DE 101 50 986 A1 betrifft eine Sende- und/oder Empfangseinrichtung, insbesondere einen Transceiver für POF-Übertragungssysteme, mit mindestens einem Sende- und/oder Empfangselement und mindestens einem Träger für das Sende- und/oder Empfangselement. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass der Träger mindestens eine Öffnung aufweist, das Sende- und/oder Empfangselement derart auf der einen Seite des Trägers angeordnet ist, dass der optische Pfad von und zu dem Sende- und/oder Empfangselement durch die Trägeröffnung zur anderen Seite des Trägers hin verläuft und die mit dem Sende- und/oder Empfangselement versehene Seite des Trägers zumindest teilweise von einer optisch nichttransparenten Vergussmasse umhüllt ist, wobei die Trägeröffnung geöffnet bleibt.
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Es ist eine Aufgabe der Erfindung, das Auftreten eines Zerreißens der Drähte und einer Zerstörung des Optobauteils zu verhindern und zu verhindern, dass das lichtdurchlässige Harz bei einer Optobauteil-Gehäusekonstruktion reißt.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Um diese Aufgabe zu lösen, ist eine Optobauteil-Gehäusekonstruktion mit den Merkmalen des Anspruchs 1 geschaffen.
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Gemäß diesem Aufbau verfügt, bei der Optobauteil-Gehäusekonstruktion, das zweite Harz, das das Optobauteil und den Draht abdichtet, über einen linearen Expansionskoeffizienten, der niedriger als der des ersten Harzes ist. Daher werden selbst dann, wenn die Konstruktion in einer Umgebung verwendet wird, in der die Temperaturänderung vergleichsweise groß ist, auf das Optobauteil und den Draht ausgeübte thermische Spannungen effektiv verringert. Daher sind das Problem einer Zerstörung des Optobauteils sowie das Problem eines Zerreißens des Drahts wirkungsvoll verhindert.
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Darüber hinaus ist es aufgrund des Rissverhinderungsaufbaus trotz der Tatsache, dass der lineare Expansionskoeffizient des ersten Harzes größer als derjenige des Leiterrahmens usw. ist, schwierig, im ersten Harz Risse hervorzurufen. Daher wird selbst dann, wenn die Konstruktion in einer Umgebung verwendet wird, in der die Temperaturänderung vergleichsweise groß ist, das Problem der Erzeugung von Rissen im ersten Harz effektiv verhindert.
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Bei einer Ausführungsform der Optobauteil-Gehäusekonstruktion weist der Rissverhinderungsaufbau Folgendes auf: einen Umbiegungsabschnitt, der im Leiterabschnitt des Leiterrahmens vorhanden ist und zu derjenigen Seite umgebogen ist, auf der das Optobauteil montiert ist; einen Abschnitt des zweiten Harzes, der, in Bezug auf den Umbiegungsabschnitt, auf derjenigen Seite liegt, die von der Seite abgewandt ist, auf der das Optobauteil montiert ist; und einen Endabschnitt des ersten Harzes, der in Kontakt mit dem Abschnitt des zweiten Harzes gebracht ist.
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Gemäß dieser Ausführungsform ist, im Rissverhinderungsaufbau, der Umbiegungsabschnitt am Leiterabschnitt des Leiterrahmens vorhanden und zur Seite umgebogen, an der das Optobauteil montiert ist. Der Abschnitt des zweiten Harzes liegt auf der Seite entgegengesetzt zu derjenigen, auf der das Optobauteil, in Bezug auf den Umbiegungsabschnitt, montiert ist. Der Endabschnitt des ersten Harzes ist in Kontakt mit dem Abschnitt des zweiten Harzes gebracht. Durch diese Anordnung sind die im Endabschnitt des ersten Harzes erzeugten Scherspannungen effektiv verringert. Im Ergebnis ist selbst dann, wenn die Konstruktion in einer Umgebung verwendet wird, in der die Temperaturänderung vergleichsweise groß ist, das Problem der Erzeugung von Rissen im ersten Harz wirkungsvoll verhindert.
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Bei einer Ausführungsform der Optobauteil-Gehäusekonstruktion weist der Rissverhinderungsaufbau Folgendes auf: einen Vertiefungsabschnitt, der im Leiterabschnitt des Leiterrahmens vorhanden ist und auf derjenigen Seite, die von der Seite abgewandt ist, auf der das Optobauteil montiert ist, einen konkaven Raum aufweist; einen Abschnitt des zweiten Harzes, der im Vertiefungsabschnitt liegt; und einen Endabschnitt des ersten Harzes, der in Kontakt mit dem Abschnitt des zweiten Harzes gebracht ist.
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Gemäß dieser Ausführungsform ist, im Rissverhinderungsaufbau, der Vertiefungsabschnitt im Leiterabschnitt des Leiterrahmens vorhanden, und er verfügt auf der Seite entgegengesetzt zu derjenigen, auf der das Optobauteil montiert ist, über einen konkaven Raum. Der Abschnitt des zweiten Harzes liegt innerhalb des Vertiefungsabschnitts. Der Endabschnitt des ersten Harzes ist mit dem Abschnitt des zweiten Harzes in Kontakt gebracht. Bei diesem Aufbau sind die im Endabschnitt des ersten Harzes erzeugten Scherspannungen effektiv verringert. Im Ergebnis ist selbst dann, wenn die Konstruktion in einer Umgebung verwendet wird, in der die Temperaturänderung vergleichsweise groß ist, das Problem der Erzeugung von Rissen im ersten Harz effektiv verhindert.
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Bei einer Ausführungsform der Optobauteil-Gehäusekonstruktion weist der Rissverhinderungsaufbau Folgendes auf: einen Umbiegungsabschnitt, der im Leiterabschnitt des Leiterrahmens vorhanden ist und zur Seite umgebogen ist, auf der das Optobauteil montiert ist; und einen Endabschnitt des ersten Harzes, der über eine Endfläche verfügt, die mit einem Rand des Umbiegungsabschnitts ausgerichtet ist.
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Gemäß dieser Ausführungsform ist, im Rissverhinderungsaufbau, der Umbiegungsabschnitt im Leiterabschnitt des Leiterrahmens vorhanden, und er ist zur Seite umgebogen, auf der das Optobauteil montiert ist. Der Expansionskoeffizient des ersten Harzes mit der Endfläche ist mit dem Rand des Umbiegungsabschnitts ausgerichtet. Bei dieser Anordnung sind die im Endabschnitt des ersten Harzes erzeugten Scherspannungen effektiv verringert. Im Ergebnis ist selbst dann, wenn die Konstruktion in einer Umgebung verwendet wird, in der die Temperaturänderung vergleichsweise groß ist, das Problem der Erzeugung von Rissen im ersten Harz effektiv verhindert.
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Bei einer Ausführungsform der Optobauteil-Gehäusekonstruktion fluchtet die Endfläche des Endabschnitts des ersten Harzes im Wesentlichen mit einer Fläche des Umbiegungsabschnitts, die auf derjenigen Seite liegt, die von der Seite abgewandt ist, auf der das Optobauteil montiert ist.
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Gemäß dieser Ausführungsform sind dadurch, dass dafür gesorgt ist, dass die Endfläche des Ausführungsform des ersten Harzes im Wesentlichen mit der Fläche des Umbiegungsabschnitts fluchtet, die am Leiterabschnitt des Leiterrahmens liegt, die im Endabschnitt des ersten Harzes erzeugten Scherspannungen verringert. Daher ist das Problem der Erzeugung von Rissen im ersten Harz wirkungsvoll verhindert.
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Bei einer Ausführungsform der Optobauteil-Gehäusekonstruktion ist das zweite Harz durch Spritzpressen hergestellt.
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Gemäß dieser Ausführungsform ist das zweite Harz durch Spritzpressen hergestellt. Daher können Restspannungen, wie sie im Optobauteil und im Draht, die durch das zweite Harz dicht eingeschlossen sind, erzeugt werden, wirkungsvoll verhindert werden.
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Bei einer Ausführungsform der Optobauteil-Gehäusekonstruktion enthält das zweite Harz kein Formtrennmittel.
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Gemäß dieser Ausführungsform enthält das zweite Harz kein Formtrennmittel, und daher ist die Haftung zwischen ihm und dem ersten Harz verbessert.
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Bei einer Ausführungsform der Optobauteil-Gehäusekonstruktion enthält das erste Harz einen Füllstoff, der seinen linearen Expansionskoeffizienten senkt.
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Gemäß dieser Ausführungsform ist der lineare Expansionskoeffizient des ersten Harzes durch den Füllstoff verkleinert, und daher ist die Differenz der linearen Expansionskoeffizienten zwischen dem ersten Harz und dem Leiterrahmen verringert. Daher ist es verhindert, dass im ersten Harz eine übermäßige thermische Spannung entsteht, und die Erzeugung von Rissen ist wirkungsvoll verhindert.
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Es sei darauf hingewiesen, dass die Menge des in das erste Harz gemischten Füllstoffs vorzugsweise dergestalt sein sollte, dass die Lichttransmissionseigenschaften des ersten Harzes nicht stark beeinträchtigt sind.
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Bei einer Ausführungsform der Erfindung verfügt der Rissverhinderungsaufbau über das erste Harz, das über einen Linsenabschnitt, der Licht sammelt, das auf das Optobauteil fällt oder von ihm emittiert wird, und einen Basisabschnitt verfügt, der mit dem Linsenabschnitt zusammenhängt und über eine Dicke nicht über 0,5 mm verfügt.
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Gemäß dieser Ausführungsform sind die Spannungen, die sich am Basisabschnitt des ersten Harzes konzentrieren, verringert. Daher ist die Erzeugung von Rissen im ersten Harz wirkungsvoll verhindert. Bei einer Ausführungsform der Optobauteil-Gehäusekonstruktion verfügt der Rissverhinderungsaufbau über das erste Harz mit einem Linsenabschnitt, der das auf das Optobauteil fallende oder von ihm emittierte Licht sammelt, und einem mit dem Linsenabschnitt zusammenhängenden Basisabschnitt mit einer Fläche, die kleiner als diejenige des Montageabschnitts des Leiterrahmens ist, wenn die Betrachtung aus der Emissions- oder Einfallsrichtung des Lichts erfolgt.
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Gemäß dieser Ausführungsform sind die Spannungen, die sich am Basisabschnitt des ersten Harzes konzentrieren, verringert. Daher wird die Erzeugung von Rissen im ersten Harz wirkungsvoll verhindert.
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Bei einer Ausführungsform der Optobauteil-Gehäusekonstruktion verfügt der Rissverhinderungsaufbau über das erste Harz mit einem Linsenabschnitt, der auf das Optobauteil fallendes oder von ihm emittiertes Licht sammelt, und einem mit dem Linsenabschnitt zusammenhängenden Basisabschnitt mit einer Fläche, die kleiner als die des Montageabschnitts des Leiterrahmens ist, wenn die Betrachtung aus der Emissions- oder Einfallsrichtung des Lichts erfolgt, und der Basisabschnitt verfügt über eine Dicke, die kleiner als die des Linsenabschnitts ist.
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Gemäß dieser Ausführungsform sind die Spannungen, die sich am Basisabschnitt des ersten Harzes konzentrieren, verringert. Daher ist die Erzeugung von Rissen im ersten Harz wirkungsvoll verhindert.
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Bei einer Ausführungsform der Optobauteil-Gehäusekonstruktion verfügt das zweite Harz über einen Teil, der auf derjenigen Seite platziert ist, die von der Seite des Leiterrahmens abgewandt ist, auf der das Optobauteil montiert ist, und dieser Teil des zweiten Harzes ist zumindest teilweise in einem Teil eines Abschnitts platziert, der nicht der Abschnitt des Leiterrahmens ist, in dem das erste Harz platziert ist.
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Gemäß dieser Ausführungsform ist der Teil des zweiten Harzes auf derselben Seite wie derjenigen Seite des Leiterrahmens platziert, auf der das erste Harz platziert ist. Daher kann das Bauteil beispielsweise an einer anderen Einrichtung oder dergleichen dadurch montiert werden, dass der Teil des zweiten Harzes als Bezugsstelle verwendet wird. Daher kann eine Optobauteil-Gehäusekonstruktion erhalten werden, deren Position auf Grundlage der Außenform ausgerichtet werden kann.
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Bei einer Ausführungsform der Optobauteil-Gehäusekonstruktion verfügt der Rissverhinderungsaufbau über das erste Harz mit einem Linsenabschnitt, der auf das Optobauteil fallendes oder von ihm emittiertes Licht sammelt, und einem Basisabschnitt, der mit dem Linsenabschnitt zusammenhängt und zumindest mit dem Leiterrahmen durch ein Klebematerial verbunden ist.
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Gemäß dieser Ausführungsform ist das erste Harz ohne Verwendung von z. B. Einsatzgießen getrennt vom Leiterrahmen ausgebildet, und es ist mit diesem durch das Klebematerial verbunden. Daher kann die Erzeugung von Spannungen aufgrund einer Formschrumpfung wie dann, wenn die Herstellung beispielsweise durch Einsatzgießen erfolgt, verhindert werden. Im Ergebnis kann die Erzeugung von Rissen im ersten Harz wirkungsvoll verhindert werden.
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Bei einer Ausführungsform der Optobauteil-Gehäusekonstruktion enthält das Klebematerial ein Harz mit einem Glasübergangspunkt unter der niedrigsten Lagerungstemperatur.
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Gemäß dieser Ausführungsform enthält das Klebematerial ein Harz mit einem Glasübergangspunkt unter der niedrigsten Lagerungstemperatur, und daher ist die Elastizität des Klebematerials in der Normalgebrauchsumgebung der Optobauteil-Gehäusekonstruktion vergleichsweise hoch. Daher, da nämlich zwischen dem ersten Harz und dem Leiterrahmen erzeugte Scherspannungen verringert werden können, kann die Erzeugung von Rissen im ersten Harz wirkungsvoll verhindert werden. Es sei darauf hingewiesen, dass die Lagerungstemperatur einen Umgebungstemperaturbereich bedeutet, in dem das Harz aufbewahrt werden kann, ohne dass eine elektrische Belastung ausgeübt wird, wie gemäß JIS-C7021-B10 angegeben.
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Bei einer Ausführungsform der Optobauteil-Gehäusekonstruktion enthält das Klebematerial ein Harz mit einem Härtungspunkt nicht unter einer niedrigsten Lagerungstemperatur und nicht über einer höchsten Lagerungstemperatur.
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Gemäß dieser Ausführungsform enthält das Klebematerial ein Harz mit einem Härtungspunkt nicht unter der niedrigsten Lagerungstemperatur und nicht über der höchsten Lagerungstemperatur. Daher können durch den Härtungsvorgang hervorgerufene thermische Spannungen während des Härtens des Klebematerials vergleichsweise verkleinert werden. Daher, da nämlich die im ersten Harz erzeugten Scherspannungen verringert werden können, kann die Erzeugung von Rissen im ersten Harz wirkungsvoll verhindert werden.
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Bei einer Ausführungsform der Optobauteil-Gehäusekonstruktion verfügt der Rissverhinderungsaufbau über das erste Harz, und dieses verfügt über mehrere Linsenabschnitte, die auf das Optobauteil fallendes oder von ihm emittiertes Licht sammeln, und mehrere Basisabschnitte, die mit den jeweiligen Linsenabschnitten zusammenhängen, und die mehreren kombinierten Linsenabschnitte und Basisabschnitte sind voneinander getrennt.
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Gemäß dieser Ausführungsform sind die mehreren kombinierten Linsenabschnitte und Basisabschnitte voneinander getrennt, und daher sind Spannungen verringert, wie sie sich in den Basisabschnitten des ersten Harzes konzentrieren. Daher wird die Erzeugung von Rissen im ersten Harz wirkungsvoll verhindert.
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Wie oben beschrieben, ist bei der Optobauteil-Gehäusekonstruktion gemäß der Erfindung das erste Harz, das das auf das Optobauteil fallende oder von ihm emittierte Licht durchlässt, auf einer Seite des Montageabschnitts des Leiterrahmens platziert, das zweite Harz, das das Optobauteil und den Draht dicht einschließt, ist auf der anderen Seite des Montageabschnitts platziert, und dieses zweite Harz verfügt über einen linearen Expansionskoeffizienten, der niedriger als der des ersten Harzes ist. Daher werden selbst dann, wenn die Optobauteil-Gehäusekonstruktion in einer Umgebung verwendet wird, in der die Temperaturänderung vergleichsweise groß ist, auf das Optobauteil und den Draht ausgeübte thermische Spannungen wirkungsvoll verringert. Daher sind das Problem einer Zerstörung des Optobauteils und das Problem eines Zerreißens des Drahts wirkungsvoll verhindert.
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Darüber hinaus ist das Problem der Erzeugung von Rissen im ersten Harz dank des Rissverhinderungsaufbaus trotz der Tatsache wirkungsvoll verhindert, dass der lineare Expansionskoeffizient des ersten Harzes größer als derjenige des Leiterrahmens usw. ist, und dies gilt selbst dann, wenn die Konstruktion in einer Umgebung verwendet wird, in der die Temperaturänderung vergleichsweise groß ist.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1A ist eine Schnittansicht, die die Optobauteil-Gehäusekonstruktion gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung zeigt;
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1B ist eine Draufsicht, die die Optobauteil-Gehäusekonstruktion der ersten Ausführungsform zeigt;
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2 ist eine Schnittansicht, die die Optobauteil-Gehäusekonstruktion der zweiten Ausführungsform zeigt;
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3 ist eine Schnittansicht, die die Optobauteil-Gehäusekonstruktion der dritten Ausführungsform zeigt;
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4 ist eine Schnittansicht, die die Optobauteil-Gehäusekonstruktion eines Vergleichsbeispiels zeigt;
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5 ist eine Schnittansicht, die die Optobauteil-Gehäusekonstruktion der vierten Ausführungsform zeigt;
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6 ist eine Schnittansicht, die die Optobauteil-Gehäusekonstruktion der fünften Ausführungsform zeigt;
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7 ist eine Schnittansicht, die die Optobauteil-Gehäusekonstruktion der sechsten Ausführungsform zeigt;
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8 ist eine Schnittansicht, die die Optobauteil-Gehäusekonstruktion der siebten Ausführungsform zeigt;
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9 ist eine Schnittansicht, die die Optobauteil-Gehäusekonstruktion eines modifizierten Beispiels zur fünften Ausführungsform zeigt.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Die Erfindung wird nun mittels der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsformen beschrieben.
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(Erste Ausführungsform)
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Die 1A ist eine Schnittansicht, die die Optobauteil-Gehäusekonstruktion gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung zeigt. Die 1B ist eine Draufsicht, die die Optobauteil-Gehäusekonstruktion der ersten Ausführungsform zeigt.
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Bei der Optobauteil-Gehäusekonstruktion ist eine LED (Leuchtdiode) 6 als Optobauteil an der Unterseite eines Montageabschnitts 5 eines Leiterrahmens in der 1 montiert. Am Montageabschnitt 5, des Leiterrahmens ist eine Öffnung 5a vorhanden, durch die von der LED 6 emittiertes Licht läuft, und der Lichtemissionsabschnitt der LED 6 ist dieser Öffnung 5a zugewandt. Die LED 6 ist durch Drähte 9 elektrisch mit den Leiterabschnitten 3 des Leiterrahmens verbunden. Die Drähte 9 sind im Montageabschnitt auf derjenigen Seite des Leiterrahmens platziert, auf der die LED 6 montiert ist. Die LED 6 und die Drähte 9 sind durch ein spannungsarmes Harz 2, das Siliciumoxid als Füllstoff enthält, dicht eingeschlossen. Das spannungsarme Harz 2 ist auf derjenigen Seite des Leiterrahmens im Montageabschnitt 5 platziert, auf der die LED 6 montiert ist. Andererseits ist ein lichtdurchlässiges Harz 8, das aus einem Material mit Lichtdurchlässigkeit für das von der Licht-LED 6 emittierte Licht im Montageabschnitt 5 auf derjenigen Seite platziert, die abgewandt von der Seite des Leiterrahmens ist, auf der die LED 6 montiert ist. Das lichtdurchlässige Harz 8 ist so aufgebaut, dass ein Linsenabschnitt 8a, der das von der LED 6 emittierte Licht bündelt, einstückig mit ein den Linsenabschnitt 8a haltenden Basisabschnitt 8b ausgebildet ist. Der Basisabschnitt 8b verfügt im Schnitt über Trapezform, und in der Draufsicht verfügt er über Rechteckform. Das spannungsarme Harz 2 besteht aus einem Harz, dessen linearer Expansionskoeffizient dadurch völlig abgesenkt ist, dass ein Füllstoff aus Siliciumoxid oder dergleichen, dessen linearer Expansionskoeffizient klein ist, beispielsweise in Epoxidharz eingebracht ist. Das lichtdurchlässige Harz 8 besteht beispielsweise aus einem transparenten Epoxidharz.
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Die Optobauteil-Gehäusekonstruktion verfügt über einen Rissverhinderungsaufbau. Der Rissverhinderungsaufbau besteht aus Umbiegungsabschnitten 31, die an den Leiterabschnitten 3 des Leiterrahmens vorhanden sind, einem spannungsarmen Harzabschnitt 21, der auf derjenigen Seite liegt, die abgewandt von der Seite ist, an der die LED 6, in Bezug auf die Umbiegungsabschnitte 31, montiert ist, und einem Endabschnitt 81 des lichtdurchlässigen Harzes, der in Kontakt mit dem spannungsarmen Harzabschnitt 21 gebracht ist. Die Umbiegungsabschnitte 31 der Leiterabschnitte 3 des Leiterrahmens sind zur Seite umgebogen, auf der die LED 6 montiert ist.
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Bei der Optobauteil-Gehäusekonstruktion mit diesem Aufbau sind die LED 6 und die Drähte 9 durch das spannungsarme Harz 2 dicht eingeschlossen, und der lineare Expansionskoeffizient desselben verfügt über einen Wert nahe am linearen Expansionskoeffizienten der aus Si (Silicium) und GaAs (Galliumarsenid) bestehenden LED sowie der linearen Expansionskoeffizienten des Leiterrahmens und der Drähte. Daher können selbst dann, wenn die Konstruktion in einer Umgebung verwendet wird, in der die Temperaturänderung vergleichsweise groß ist, auf die LED 6 und die Drähte 9 ausgeübte thermische Spannungen wirkungsvoll verringert werden. Im Ergebnis können das Problem einer Störung der LEDs und das Problem des Zerreißens der Drähte 9 wirkungsvoll verhindert werden.
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Darüber hinaus können, da die Optobauteil-Gehäusekonstruktion über den Rissverhinderungsaufbau verfügt, Risse im lichtdurchlässigen Harz 8 selbst dann wirkungsvoll verhindert werden, wenn die Konstruktion in einer Umgebung verwendet wird, in der die Temperaturänderung vergleichsweise groß ist. D. h., dass das lichtdurchlässige Harz 8, das mit keinem Füllstoff vermischt ist, um zufriedenstellende Transmissionseigenschaften hinsichtlich des Lichts von der LED 6 aufrecht zu erhalten, über einen linearen Expansionskoeffizienten verfügt, der das Mehrfache desjenigen des Leiterrahmens und des spannungsarmen Harzes 2 ist. Da jedoch die Endabschnitte 81 des lichtdurchlässigen Harzes mit den spannungsarmen Harzabschnitten 21 in Kontakt gebracht sind, werden in den Endabschnitten 81 des lichtdurchlässigen Harzes erzeugte Scherspannungen kleiner als dann, wenn beispielsweise die Endabschnitte mit den Leiterabschnitten des Leiterrahmens in Kontakt gebracht werden. Im Ergebnis kann die Erzeugung von Rissen im lichtdurchlässigen Harz 8 wirkungsvoll verhindert werden.
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Darüber hinaus kann die Optobauteil-Gehäusekonstruktion leicht dadurch hergestellt werden, dass das spannungsarme Harz 2 und das lichtdurchlässige Harz 8 auf der Unterseite bzw. der Oberseite des Leiterrahmens separat hergestellt werden. Dabei sind Zeit und Arbeit, wie sie zum Positionieren usw. einer Linse aus Glas erforderlich sind, kleiner als dann, wenn beispielsweise die aus Glas bestehende Linse zum Bündeln des von der LED emittierten Lichts durch Einsatzgießen aus dem spannungsarmen Harz hergestellt wird, weswegen die Konstruktion leicht hergestellt werden kann. Darüber hinaus ist, da nämlich das spannungsarme Harz 2 nur auf derjenigen Seite des Leiterrahmens platziert wird, auf der die LED 6 montiert wird, die Fließfähigkeit des Harzes in einer Metallform während des Gießvorgangs zufriedenstellender als dann, wenn beide Seiten des Leiterrahmens nur durch das lichtdurchlässige Harz, wie im herkömmlichen Fall, dicht eingeschlossen sind. Daher kann das Problem verhindert werden, dass Hohlräume in das Gießharz gelangen. Darüber hinaus kann die Position, an der der Einlass der Metallform für den Gießvorgang positioniert wird, unter vergleichsweise wenigen Einschränkungen eingestellt werden. Daher kann die Optobauteil-Gehäusekonstruktion vergleichsweise leicht bei geringen Kosten durch Co-Spritzgießen hergestellt werden.
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(Zweite Ausführungsform)
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Die 2 ist eine Schnittansicht, die die Optobauteil-Gehäusekonstruktion der zweiten Ausführungsform zeigt.
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Die Optobauteil-Gehäusekonstruktion der zweiten Ausführungsform unterscheidet sich von derjenigen der ersten Ausführungsform nur im Aufbau des Rissverhinderungsaufbaus. Bei der zweiten Ausführungsform sind dieselben Komponenten wie diejenigen bei der ersten Ausführungsform mit denselben Bezugszahlen gekennzeichnet, und es erfolgt keine detaillierte Beschreibung für diese.
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Der Rissverhinderungsaufbau, wie er der Optobauteil-Gehäusekonstruktion der zweiten Ausführungsform eigen ist, besteht aus Vertiefungsabschnitten 32 in den Leiterabschnitten 3 des Leiterrahmens, spannungsarmen Harzabschnitten 22, die sich in den Vertiefungsabschnitten 32 befinden, und Endabschnitten 81 des lichtdurchlässigen Harzes, die mit den spannungsarmen Harzabschnitten 22 in Kontakt gebracht sind. Die Vertiefungsabschnitte 32 der Leiterabschnitte des Leiterrahmens verfügen auf derjenigen Seite, die von der Seite abgewandt ist, auf der die LED 6 montiert ist, über einen konkaven Raum.
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Selbst wenn die Optobauteil-Gehäusekonstruktion der vorliegenden Ausführungsform in einer Umgebung verwendet wird, in der die Temperaturänderung vergleichsweise groß ist, kann sie dank des Rissverhinderungsaufbaus wirkungsvoll Risse im lichtdurchlässigen Harz verhindern. D. h., dass, da die Endabschnitte 81 des lichtdurchlässigen Harzes im Rissverhinderungsaufbau mit dem spannungsarmen Harzabschnitt 22 in Kontakt gebracht sind, eine in den Endabschnitten 81 des lichtdurchlässigen Harzes erzeugte Scherspannung wirkungsvoll verringert wird. Daher kann die Erzeugung von Rissen im lichtdurchlässigen Harz 8 wirkungsvoll verhindert werden, obwohl das Harz über einen linearen Expansionskoeffizienten, der das Mehrfache desjenigen des Leiterrahmens und des spannungsarmen Harzes 2 ist, verfügt.
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(Dritte Ausführungsform)
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Die 3 ist eine Schnittansicht, die die Optobauteil-Gehäusekonstruktion der dritten Ausführungsform zeigt.
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Die Optobauteil-Gehäusekonstruktion der dritten Ausführungsform unterscheidet sich von derjenigen der ersten Ausführungsform nur in der Konstruktion des Rissverhinderungsaufbaus. Bei der dritten Ausführungsform sind dieselben Komponenten wie diejenigen bei der ersten Ausführungsform mit denselben Bezugszahlen gekennzeichnet, und es wird keine detaillierte Beschreibung für sie angegeben.
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Der Rissverhinderungsaufbau, wie er der Optobauteil-Gehäusekonstruktion der dritten Ausführungsform eigen ist, besteht aus Umbiegungsabschnitten 33, die am Leiterabschnitt 3 des Leiterrahmens vorhanden sind, und Endabschnitten 81 eines lichtdurchlässigen Harzes, das über Endabschnitte 83 verfügt, die mit den Rändern der Umbiegungsabschnitte 33 ausgerichtet sind. Die Umbiegungsabschnitte 33 der Leiterabschnitte des Leiterrahmens sind zur Seite umgebogen, auf der die LED 6 montiert ist.
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Selbst wenn die Optobauteil-Gehäusekonstruktion der vorliegenden Ausführungsform in einer Umgebung verwendet wird, in der die Temperaturänderung vergleichsweise groß ist, kann sie dank des Rissverhinderungsaufbaus wirkungsvoll Risse im lichtdurchlässigen Harz 8 verhindern. D. h., dass bei der Konstruktion, bei der die Endabschnitte 81 des lichtdurchlässigen Harzes mit den Umbiegungsabschnitten 33 des Leiterabschnitts in Kontakt gebracht sind und die Endflächen 83 in den Endabschnitten des lichtdurchlässigen Harzes mit den Rändern der Umbiegungsabschnitte 33 im Rissverhinderungsaufbau ausgerichtet sind, in den Endabschnitten 81 des lichtdurchlässigen Harzes erzeugte Scherspannungen wirkungsvoll verringert werden. Daher kann die Erzeugung von Rissen im lichtdurchlässigen Harz 8 trotz der Tatsache wirkungsvoll verhindert werden, dass das lichtdurchlässige Harz 8 einen linearen Expansionskoeffizienten aufweist, der ein Mehrfaches desjenigen des Leiterrahmens und des spannungsarmen Harzes 2 ist.
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Bei jeder der Ausführungsformen besteht für das Herstellverfahren für das lichtdurchlässige Harz 8 keine spezielle Einschränkung. Andererseits sollte das spannungsarme Harz 2, das die LED 6, die Drähte 9 usw. dicht einschließt, vorzugsweise durch Spritzpressen hergestellt werden, um die Restspannungen in diesen Teilen zu verringern.
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Darüber hinaus sollte für das spannungsarme Harz 2 vorzugsweise kein Formtrennmittel verwendet werden. Dies, weil dann, wenn für das spannungsarme Harz ein Formtrennmittel verwendet wird, dasselbe manchmal aus dem spannungsarmen Harz ausdringt und die Haftung zwischen diesem und dem lichtdurchlässigen Harz nachteilig beeinflusst, wenn das lichtdurchlässige Harz nach der Herstellung des spannungsarmen Harzes hergestellt wird.
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Darüber hinaus ist es akzeptierbar, das lichtdurchlässige Harz 8 mit einem Füllstoff aus Siliciumoxid oder dergleichen in solchem Ausmaß zu mischen, dass die Lichttransmissionseigenschaften (Lichttransmission) nicht für eine Verringerung des linearen Expansionskoeffizienten beeinträchtigt werden. Durch diesen Aufbau kann die im lichtdurchlässigen Harz erzeugte Scherspannung weiter verringert werden, und die Erzeugung von Rissen im lichtdurchlässigen Harz kann wirkungsvoller verhindert werden.
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Darüber hinaus kann die LED 6 ein anderes optisches Bauteil sein, beispielsweise ein CCD, ein VCSEL (Vertical-Cavity Surface-Emitting Laser), eine PD (Fotodiode) oder dergleichen.
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Darüber hinaus besteht für die Formen des lichtdurchlässigen Harzes 8 und des spannungsarmen Harzes 2 keine Einschränkung auf die Quaderform, sondern sie sind nach Bedarf auf andere Formen änderbar.
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Darüber hinaus kann die Form des Leiterrahmens nach Bedarf auf eine andere Form geändert werden. Beispielsweise können der Montageabschnitt 5 und die Leiterabschnitte 3 einstückig ausgebildet sein, und es kann jede beliebige Anzahl von Leiterabschnitten 3 vorhanden sein.
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(Beispiele)
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Die Optobauteil-Gehäusekonstruktionen der ersten bis dritten Ausführungsform wurden hergestellt und Tests in einer Umgebung unterzogen, in der die Temperatur im Bereich von –40°C bis 105°C geändert wurde. Darüber hinaus wurden unter den Testbedingungen erzeugte Scherspannungen durch FEM(Finite-Elemente-Methode)-Simulation unter Verwendung eines Computers hinsichtlich der Optobauteil-Gehäusekonstruktionen der ersten bis dritten Ausführungsform berechnet. Ferner wurden, als Vergleichsbeispiel, ein Test einer Optobauteil-Gehäusekonstruktion ohne den Rissverhinderungsaufbau gemäß der Erfindung und eine Berechnung einer Scherspannung ausgeführt.
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Die 4 ist eine Schnittansicht, die die Optobauteil-Gehäusekonstruktion gemäß einem Vergleichsbeispiel zeigt. Die Optobauteil-Gehäusekonstruktion verfügt über dieselben Komponenten wie die Optobauteil-Gehäusekonstruktion der ersten Ausführungsform, jedoch mit der Ausnahme, dass die Leiterabschnitte 103 des Leiterrahmens entlang einer Grenzlinie zwischen dem lichtdurchlässigen Harz 8 und dem spannungsarmen Harz 2 zur Seite vorstehen und kein Rissverhinderungsaufbau vorhanden ist. Beim in der 4 dargestellten Beispiel sind dieselben Komponenten wie diejenigen der in der 1 dargestellten ersten Ausführungsform mit denselben Bezugszahlen gekennzeichnet.
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Materialien, wie sie beim Herstellen der Optobauteil-Gehäusekonstruktionen der ersten bis dritten Ausführungsform und des Vergleichsbeispiels verwendet werden, sind die folgenden. Für das spannungsarme Gießharz 2 wurde nämlich EME6710, hergestellt von Sumitomo Bakelite Company Limited verwendet. Darüber hinaus wurde für das lichtdurchlässige Harz 8 NT600, hergestellt von Nitto Denko Corporation verwendet, und für den Leiterrahmen wurde eine von Kobe Steel, Ltd. hergestellte Kupferlegierung KFC verwendet.
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Dann wurde das spannungsarme Harz 2 mit einer Dicke von 2 mm hergestellt, das lichtdurchlässige Harz 8 wurde mit einer Dicke von 1 mm hergestellt, und der Leiterrahmen wurde mit einer Dicke von 0,25 mm hergestellt. Mit diesen Baukomponenten wurden Gehäusekonstruktionen mit einer Gehäusegröße von 6 mm im Quadrat hergestellt.
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Die Tabelle 1 zeigt die physikalischen Eigenschaften der Materialien der Baukomponenten. Tabelle 1
| | Linearer Expansionskoeffizient (ppm/k) | Young-Modul (Gpa) | Poisson-Verhältnis |
| GaAs | 5,9 | 85,5 | 0,55 |
| Si | 2,8 | 187 | 0,25 |
| Au | 14,2 | 78 | 0,44 |
| Cu-Legierung | 17 | 128 | 0,35 |
| lichtdurchlässiges Harz | 60–70 | 3–3,5 | 0,3 |
| spannungsarmes Harz | 8–18 | 15–30 | 0,25–0,3 |
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Wie es in der Tabelle 1 dargestellt ist, verfügt, da der Füllstoff zugemischt ist, der lineare Expansionskoeffizient des spannungsarmen Harzes 102 über einen Wert dicht am linearen Expansionskoeffizienten der für den Leiterrahmen verwendeten Cu-Legierung, des für die Drähte verwendeten Au und des für die LED 6 verwendeten GaAs und Si. Andererseits verfügt das lichtdurchlässige Harz 108, das mit keinem Füllstoff gemischt ist, um eine Verringerung der Transmissionseigenschaften hinsichtlich des von der LED 6 emittierten Lichts zu vermeiden, über einen linearen Expansionskoeffizienten, der das Mehrfache desjenigen der anderen Baumaterialien ist.
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Die Optobauteil-Gehäusekonstruktionen der ersten bis dritten Ausführungsform sowie des Vergleichsbeispiels wurden mit den Materialien mit den in der Tabelle 1 angegebenen physikalischen Eigenschaften hergestellt. Die Gehäusekonstruktionen wurden dadurch hergestellt, dass der Leiterrahmen, auf dem die LED 6 montiert war, durch Einsatzgießen in das spannungsarme Harz 2 eingebracht wurde und danach ein Gießvorgang für das lichtdurchlässige Harz 108 ausgeführt wurde. Diese Optobauteil-Gehäusekonstruktionen wurden einem Temperaturzyklustest unterzogen, während sie in einer Umgebung angeordnet waren, in der die Temperatur im Bereich von –40°C bis 105°C geändert wurde.
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Im Ergebnis wurden im lichtdurchlässigen Harz 8 des Vergleichsbeispiels Risse erzeugt. Genauer gesagt, wurden, in der 4, Risse am häufigsten in den Teilen der Endabschnitte 81 des lichtdurchlässigen Harzes erzeugt, die mit den Leiterabschnitten 103 des Leiterrahmens und mit dem spannungsarmen Harz 8 in Kontakt standen. Risse wurden am zweithäufigsten in denjenigen Teilen der Endabschnitte 81 des lichtdurchlässigen Harzes erzeugt, die mit den Leiterabschnitten 103 des Leiterrahmens in Kontakt standen. Die Erzeugung dieser Risse ist vermutlich hauptsächlich den Scherspannungen zuzuschreiben, wie sie aufgrund einer Differenz der linearen Expansionskoeffizienten zwischen den in wechselseitigem Kontakt stehenden Komponenten in den Endabschnitten 81 des lichtdurchlässigen Harzes erzeugt werden.
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Andererseits wurde, bei den Optobauteil-Gehäusekonstruktionen der ersten bis dritten Ausführungsform, in den Endabschnitten 81 des lichtdurchlässigen Harzes beinahe keine Risserzeugung beobachtet. Dies ist vermutlich der Tatsache zuzuschreiben, dass die spannungsarmen Harzabschnitte 21 und 22, die mit den Endabschnitten 81 des lichtdurchlässigen Harzes in Kontakt gebracht waren, einen vergleichsweise kleinen Young-Modul aufweisen, obwohl ihr linearer Expansionskoeffizient bei der ersten und zweiten Ausführungsform verschieden von dem des lichtdurchlässigen Harzes 8 ist, und daher waren die an den Grenzen zwischen diesen Harzen erzeugten Scherspannungen vergleichsweise klein. Darüber hinaus waren, bei der zweiten Ausführungsform, die Scherspannungen in den Endabschnitten 81 des lichtdurchlässigen Harzes durch die Ausbildung der Endflächen 83 an den Endabschnitten des lichtdurchlässigen Harzes in Ausrichtung mit den Rändern der Umbiegungsabschnitte 31 des Leiterabschnitte des Leiterrahmens verringert.
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Gemäß den Testergebnissen wurde die Erzeugung übermäßiger Scherspannungen im ersten Harz vermutlich dadurch verhindert, dass die Leiterabschnitte des Leiterrahmens so ausgebildet wurden, dass sie nur über das zweite Harz überstanden, anstatt dass sie über die Grenze zwischen dem lichtdurchlässigen Harz als erstem Harz und dem spannungsarmen Harz als zweitem Harz, bei der ersten und der zweiten Ausführungsform, vorstanden. Darüber hinaus wurde die Erzeugung übermäßiger Scherspannungen im ersten Harz bei der zweiten Ausführungsform vermutlich dadurch verhindert, dass die Leiterabschnitte 3 des Leiterrahmens so ausgebildet wurden, dass die Ränder der Umbiegungsabschnitte an der Grenze zwischen dem lichtdurchlässigen Harz als erstem Harz und dem spannungsarmen Harz als zweitem Harz lagen.
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Die Tabelle 2 zeigt die Rechenergebnisse einer FEM-Simulation hinsichtlich der Optobauteil-Gehäusekonstruktionen der ersten bis dritten Ausführungsform und des Vergleichsbeispiels. Hinsichtlich der Simulation wurde eine dem Temperaturzyklustest entsprechende Simulation dadurch ausgeführt, dass die Temperaturbedingungen zwischen –40°C und 105°C variiert wurden, wobei der Punkt, bei dem die Gesamtspannung der Gehäusekonstruktion null würde, auf 120°C eingestellt wurde, da der Glasübergangspunkt des lichtdurchlässigen Harzes
8 120°C beträgt. Tabelle 2
| | Scherspannung an der Position A (Mpa) | Scherspannung an der Position B (Mpa) |
| Vergleichsbeispiel | 70 | 51 |
| Erste Ausführungsform | 35,8 | 28 |
| Zweite Ausführungsform | 35,8 | 28 |
| Dritte Ausführungsform | 45,8 | 40 |
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In der Tabelle 2 ist die Position A derjenige Abschnitt, in dem das lichtdurchlässige Harz 8 mit den Rändern der Leiterabschnitte 3 und 103 des Leiterrahmens in der Breitenrichtung und dem spannungsarmen Harz 2 in den Endabschnitten 81 des lichtdurchlässigen Harzes oder in den Umgebungen der Endabschnitte 81 des lichtdurchlässigen Harzes in Kontakt gebracht ist. Die Position B ist derjenige Abschnitt, in dem das lichtdurchlässige Harz 8 in den Zentren, in der Breitenrichtung, der Leiterabschnitte 3 und 103 des Leiterrahmens in den Endabschnitten 81 des lichtdurchlässigen Harzes oder in den Umgebungen der Endabschnitte 81 des lichtdurchlässigen Harzes in Kontakt gebracht sind.
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Die Simulationsergebnisse der Tabelle 2 entsprechen in zufriedenstellender Weise den Ergebnissen des Temperaturzyklustests unter Echtbedingungen. Das von Nitto Denko Corporation hergestellte NT600, das zum Herstellen des lichtdurchlässigen Harzes 8 verwendet wurde, verfügt über eine Biegefestigkeit von 130 MPa. Da die Scherfestigkeit eines Harzes im Allgemeinen ein Drittel seiner Biegefestigkeit ist, kann abgeschätzt werden, dass die Scherfestigkeit des lichtdurchlässigen Harzes 8 ungefähr 45 MPa beträgt. Es kann beurteilt werden, dass ein Scherbruch leicht dann auftritt, wenn der durch die Simulation berechnete Wert der Scherspannung die Scherfestigkeit des lichtdurchlässigen Harzes übersteigt. Tatsächlich wurden beim Vergleichsbeispiel, bei dem die durch die Simulationsberechnungen enthaltene Scherspannung an den beiden Positionen A und B 45 MPa stark überschritt, in den Endabschnitten 81 des lichtdurchlässigen Harzes beim Temperaturzyklustest viele Risse erzeugt. Andererseits wurde bei der ersten und zweiten Ausführungsform, bei der die durch die Simulationsberechnung erhaltene Scherspannung an den beiden Positionen A und B unter 45 MPa fiel, in den Endabschnitten 81 des lichtdurchlässigen Harzes beim Temperaturzyklustest kein Riss erzeugt. Darüber hinaus wurden in den Endabschnitten 81 des lichtdurchlässigen Harzes durch den Temperaturzyklustest bei der dritten Ausführungsform kein Riss erzeugt, obwohl die durch die Simulationsberechnung erhaltene Scherspannung an der Position A 45 MPa leicht überschritt.
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Gemäß diesen Ergebnissen sind die im lichtdurchlässigen Harz 8 erzeugten Risse vermutlich der Erzeugung einer extrem großen Scherspannung in denjenigen Abschnitten zuzuschreiben, in denen die Endabschnitte 81 des lichtdurchlässigen Harzes mit den Leiterabschnitten 103 des Leiterrahmens in Kontakt gebracht sind, insbesondere in den Abschnitten, die an den beiden Enden, in der Breitenrichtung, der Leiterabschnitte 103 liegen und die auch mit dem spannungsarmen Harz 2 in Kontakt stehen. In diesem Fall ist es, bei der Optobauteil-Gehäusekonstruktion gemäß der Erfindung, die dank des Rissverhinderungsaufbaus die Scherspannungen in den Endabschnitten 81 des lichtdurchlässigen Harzes wirkungsvoll verringern kann, vermutlich möglich, Risse im lichtdurchlässigen Harz 8 wirkungsvoll zu verhindern.
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(Vierte Ausführungsform)
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Die 5 ist eine Schnittansicht, die die Optobauteil-Gehäusekonstruktion der vierten Ausführungsform zeigt.
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Die Optobauteil-Gehäusekonstruktion der vierten Ausführungsform unterscheidet sich von derjenigen der ersten Ausführungsform nur in der Konstruktion des Rissverhinderungsaufbaus. Bei der vierten Ausführungsform sind dieselben Komponenten wie die bei der ersten Ausführungsform mit denselben Bezugszahlen gekennzeichnet, und es wird hier für diese keine detaillierte Beschreibung angegeben.
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Der Rissverhinderungsaufbau, wie er der Optobauteil-Gehäusekonstruktion der vorliegenden Ausführungsform eigen ist, wird dadurch hergestellt, dass die Dicke des Basisabschnitts 8b des lichtdurchlässiges Harzes 8 auf eine vorgegebene Dicke eingestellt wird. Es sei darauf hingewiesen, dass der Basisabschnitt 8b denjenigen Abschnitt bedeutet, den die Linse 8a des lichtdurchlässigen Harzes 8 hält. Eine im lichtdurchlässigen Harz 8 erzeugte thermische Spannung wird hauptsächlich durch Differenzen der linearen Expansionskoeffizienten und der Young-Module gegenüber denen bei den Leiterrahmen 3 und 5 verursacht. Genauer gesagt, ist die zwischen den Leiterrahmen 3 und 5 und dem lichtdurchlässigen Harz 8 erzeugte Scherspannung umso größer, je größer die Dicke des Basisabschnitts 8b des lichtdurchlässigen Harzes 8 ist, was es erleichtert, in den Endabschnitten des lichtdurchlässigen Harzes 8 eine Spannungskonzentration zu verursachen und Risse zu erzeugen.
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In diesem Fall kann, durch Einstellen der Dicke des Basisabschnitts 8b des lichtdurchlässigen Harzes 8 auf 0,5 mm oder weniger die in den Endabschnitten 81 des lichtdurchlässigen Harzes erzeugte Scherspannung wirkungsvoll verringert werden. D. h., dass die Erzeugung von Rissen im lichtdurchlässigen Harz 8 durch den Rissverhinderungsaufbau wirkungsvoll verhindert werden kann, obwohl das lichtdurchlässige Harz 8 einen linearen Expansionskoeffizienten aufweist, der ein Mehrfaches desjenigen der Leiterrahmen 3 und 5 und des spannungsarmen Harzes 2 ist.
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Die Dicke des Basisabschnitts 8b des lichtdurchlässigen Harzes 8 sollte aus dem Gesichtspunkt des Verhinderns von Rissen vorzugsweise so dünn wie möglich sein. Jedoch sollte, unter Berücksichtigung des Problems des Fließvermögens des Harzes während des Gießvorgangs, die Untergrenze vorzugsweise auf ungefähr 0,3 mm eingestellt werden.
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(Fünfte Ausführungsform)
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Die 6 ist eine Schnittansicht, die die Optobauteil-Gehäusekonstruktion der fünften Ausführungsform zeigt.
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Die Optobauteil-Gehäusekonstruktion der fünften Ausführungsform unterscheidet sich von derjenigen der ersten Ausführungsform nur in der Konstruktion des Rissverhinderungsaufbaus. Bei der fünften Ausführungsform sind dieselben Komponenten wie die bei der ersten Ausführungsform mit denselben Bezugszahlen gekennzeichnet, und es wird hier für diese keine detaillierte Beschreibung angegeben.
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Der Rissverhinderungsaufbau, wie er der Optobauteil-Gehäusekonstruktion der vorliegenden Ausführungsform eigen ist, wird dadurch hergestellt, dass die Fläche des lichtdurchlässigen Harzes 8 kleiner als diejenige des Montageabschnitts 5 des Leiterrahmens gemacht wird, wenn in der Lichtemissionsrichtung der LED 6 geblickt wird. Es sei darauf hingewiesen, dass das lichtdurchlässige Harz 8 aus dem Linsenabschnitt 8a und dem diesen haltenden Basisabschnitt 8b besteht und dass die Fläche des lichtdurchlässigen Harzes 8 dieselbe wie diejenige des Basisabschnitts 8b ist. Die im lichtdurchlässigen Harz 8 erzeugte thermische Spannung wird hauptsächlich durch die Differenzen der linearen Expansionskoeffizienten und der Young-Module gegenüber denen der Leiterrahmen 3 und 5 hervorgerufen. Insbesondere ist die zwischen dem Harz und den Leiterrahmen 3 und 5 in der Nähe der Endabschnitte des lichtdurchlässigen Harzes 8 erzeugte Scherspannung umso größer, je größer die Fläche des lichtdurchlässigen Harzes 8 ist, was es vereinfacht, in den Endabschnitten des lichtdurchlässigen Harzes 8 eine Spannungskonzentration hervorzurufen und Risse zu bilden.
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In diesem Fall kann durch kleineres Ausbilden der Fläche des lichtdurchlässigen Harzes 8, als es der Fläche des Montageabschnitts 5 des Leiterrahmens, gesehen in der Lichtemissionsrichtung der LED 6, entspricht, die in den Endabschnitten 81 des lichtdurchlässigen Harzes erzeugte Scherspannung verkleinert werden. D. h., dass die Erzeugung von Rissen im lichtdurchlässigen Harz 8 durch den Rissverhinderungsaufbau wirkungsvoll verhindert werden kann, obwohl das lichtdurchlässige Harz 8 einen linearen Expansionskoeffizienten aufweist, der ein Mehrfaches desjenigen der Leiterrahmen 3 und 5 und des spannungsarmen Harzes 2 ist.
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Darüber hinaus kann durch Verringern der Dicke und der Fläche des lichtdurchlässigen Harzes 8 durch Kombinieren der vierten Ausführungsform mit der fünften Ausführungsform die Erzeugung von Rissen im lichtdurchlässigen Harz 8 wirkungsvoller verhindert werden. Darüber hinaus kann dann, wenn das lichtdurchlässige Harz 8 mit mehreren Linsenabschnitten 8a, 8a, ... und mehreren Basisabschnitten 8b, 8b, ..., die mit den mehreren Linsenabschnitten 8a zusammenhängen, wie es in der 9 dargestellt ist, hergestellt wird, die Erzeugung von Rissen im lichtdurchlässigen Harz 8 dadurch wirkungsvoller verhindert werden, dass die mehreren kombinierten Linsenabschnitte 8a und die Basisabschnitte 8b voneinander getrennt sind.
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(Sechste Ausführungsform)
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Die 7 ist eine Schnittansicht, die die Optobauteil-Gehäusekonstruktion der sechsten Ausführungsform zeigt.
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Die Optobauteil-Gehäusekonstruktion der sechsten Ausführungsform unterscheidet sich von derjenigen der ersten Ausführungsform nur in der Konstruktion des Rissverhinderungsaufbaus. Bei der sechsten Ausführungsform sind dieselben Komponenten wie die bei der ersten Ausführungsform mit denselben Bezugszahlen gekennzeichnet, und es wird hier für diese keine detaillierte Beschreibung angegeben.
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Die Optobauteil-Gehäusekonstruktion der vorliegenden Ausführungsform verfügt über einen Rissverhinderungsaufbau, der demjenigen der Optobauteil-Gehäusekonstruktion der fünften Ausführungsform ähnlich ist. D. h., dass das lichtdurchlässige Harz 8 aus einem Linsenabschnitt 8a und einem diesen haltenden Basisabschnitt 8b besteht und dass die Fläche des Basisabschnitts 8b oder die Fläche des lichtdurchlässigen Harzes 8, kleiner als diejenige des Montageabschnitts 5, gesehen in der Lichtemissionsrichtung der LED 6 gemacht ist. In diesem Fall existieren, da das lichtdurchlässige Harz 8 mit erforderlichen Minimalabmessungen für die Transmission des Lichts der LED 6 ausgebildet ist, Fälle, in denen die Gehäusekonstruktion nicht unter Verwendung der Oberfläche des lichtdurchlässigen Harzes 8 ausgerichtet werden kann.
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Demgemäß ist ein Teil 2a eines spannungsarmen Harzes 8 auf einer Fläche der Leiterrahmen 3 und 5 auf derjenigen Seite platziert, auf der das lichtdurchlässige Harz 8 platziert ist, sowie mindestens in einem anderen Abschnitt als demjenigen, in dem das lichtdurchlässige Harz 8 platziert ist, mit einer entsprechenden Positionierung. Unter Verwendung der Oberfläche des Teils 2a des spannungsarmen Harzes kann die Gehäusekonstruktion mit der Einrichtung ausgerichtet werden, auf der sie zu montieren ist. Es ist zweckdienlich, das Einfließen des Materials des spannungsarmen Harzes dadurch zu behindern, dass ein Stift oder dergleichen an der Position eines Abschnitts platziert wird, der als optischer Pfad dient, wo das lichtdurchlässige Harz 8 zu platzieren ist, wenn das spannungsarme Harz 2 an die Leiterrahmen 3 und 5 angegossen wird.
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Wenn der Basisabschnitt 8b des lichtdurchlässigen Harzes 8 mit verringerter Dicke hergestellt wird, kann der Teil 2a des spannungsarmen Harzes auf der Oberfläche der Leiterrahmen 3 und 5 auf derjenigen Seite hergestellt werden, auf der das lichtdurchlässige Harz platziert ist. Selbst wenn durch den Basisabschnitt 8b des mit verringerter Dicke ausgebildeten lichtdurchlässigen Harzes 8 keine Positionsausrichtung bewerkstelligt werden kann, kann eine Positionsausrichtung der Gehäusekonstruktion durch die Oberfläche des Teils 2a des spannungsarmen Harzes bewerkstelligt werden.
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(Siebte Ausführungsform)
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Die 8 ist eine Schnittansicht, die die Optobauteil-Gehäusekonstruktion der siebten Ausführungsform zeigt. Die Optobauteil-Gehäusekonstruktion der siebten Ausführungsform unterscheidet sich von derjenigen der sechsten Ausführungsform nur in der Konstruktion des Rissverhinderungsaufbaus. Bei der siebten Ausführungsform sind dieselben Komponenten wie die bei der sechsten Ausführungsform mit denselben Bezugszahlen gekennzeichnet, und es wird hier für diese keine detaillierte Beschreibung angegeben.
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Der Rissverhinderungsaufbau, wie er der Optobauteil-Gehäusekonstruktion der siebten Ausführungsform eigen ist, wird dadurch hergestellt, dass das lichtdurchlässige Harz 8 durch einen Kleber zumindest mit dem Montageabschnitt 5 des Leiterrahmens verbunden wird, zusätzlich zur Tatsache, dass die Fläche des lichtdurchlässigen Harzes 8 kleiner als diejenige des Montageabschnitts 5 des Leiterrahmens ist, wenn in der Lichtemissionsrichtung der LED 6 geblickt wird. Das lichtdurchlässige Harz 8 besteht aus einem Linsenabschnitt 8a und einem diesen haltenden Basisabschnitt 8b, und ein unterer Teil des Basisabschnitts 8b ist durch ein Klebematerial zumindest mit dem Montageabschnitt 5 des Leiterrahmens verbunden.
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Wenn das lichtdurchlässige Harz 8 durch Spritzpressen integral mit den Leiterrahmen 3 und 5 hergestellt wird, wird in ihm eine Restspannung erzeugt, die einer Spannung durch Formschrumpfung, einer thermischen Spannung durch eine Temperaturdifferenz gegenüber der Temperatur zum Härtungsbeginnzeitpunkt des lichtdurchlässigen Harzes bis auf die Umgebungstemperatur und dergleichen zuzuschreiben ist. Die Restspannung wird ein Grund für die Erzeugung von Rissen im lichtdurchlässigen Harz 8.
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In diesem Fall wird, gemäß der vorliegenden Ausführungsform, das lichtdurchlässige Harz 8 getrennt von den Leiterrahmen 3 und 5 hergestellt, und es wird durch ein Klebematerial 10 zumindest am Montageabschnitt 5 des Leiterrahmens befestigt. Bei diesem Aufbau wird nur die thermische Spannung aufgrund der Temperaturdifferenz zwischen der Temperatur beim Aushärtungsbeginnzeitpunkt des lichtdurchlässigen Harzes und der Umgebungstemperatur der Grund für die Restspannung, und daher kann die Möglichkeit der Erzeugung von Rissen im lichtdurchlässigen Harz 8 verringert werden. Ferner kann dadurch, dass dafür gesorgt wird, dass das Klebematerial 10 als Puffer für die Spannungen fungiert, die Erzeugung von Rissen im lichtdurchlässigen Harz 8 wirkungsvoll verhindert werden.
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Genauer gesagt, sollte als Klebematerial 10 vorzugsweise ein Material verwendet werden, das über einen Glasübergangspunkt verfügt, der unter der niedrigsten Lagerungstemperatur des Gehäuses des Optobauteils liegt. Bei dieser Anordnung kann das Klebematerial 10 in einer normalen Umgebung, in der das Optobauteilgehäuse verwendet wird, zu einem gummiartigen Zustand ausgebildet werden. Durch diese Anordnung kann der Young-Modul des Klebematerials 10 verringert werden, und daher kann die Differenz der Spannungen zwischen den Leiterrahmen 3 und 5 und dem durch das Klebematerial 10 befestigten lichtdurchlässigen Harz 8 verkleinert werden. Demgemäß kann die Erzeugung von Rissen dadurch wirkungsvoll verhindert werden, dass auf wirkungsvolle Weise eine Spannungskonzentration im lichtdurchlässigen Harz 8 verhindert wird.
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Darüber hinaus kann durch Verwenden eines Klebematerials 10 mit einem Härtungspunkt nicht unter der niedrigsten Lagerungstemperatur und nicht über der höchsten Lagerungstemperatur des Optobauteilgehäuses die Temperaturdifferenz vom Härtungspunkt bis zur Umgebungstemperatur während des Härtungsprozesses für das Klebematerial 10 verkleinert werden. Demgemäß kann die thermische Spannung, wie sie zum Härten des Klebematerials 10 erzeugt wird, verkleinert werden, und die Erzeugung von Rissen im lichtdurchlässigen Harz 8 kann wirkungsvoll verhindert werden. Der Härtungspunkt des Klebematerials 10 sollte vorzugsweise über einen Wert verfügen, der dadurch erhalten wird, dass der Wert der niedrigsten Lagerungstemperatur und derjenigen der höchsten Lagerungstemperatur des Optobauteilgehäuses arithmetisch gemittelt werden.
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Bei der vierten bis siebten Ausführungsform besteht für das Herstellverfahren für das lichtdurchlässige Harz 8 keine spezielle Einschränkung. Andererseits sollte, da das spannungsarme Harz 2 die LED 6, die Drähte 9 usw. dicht einschließt, vorzugsweise Spritzpressen verwendet werden, um die Restspannung in diesen Teilen zu verkleinern.
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Darüber hinaus ist es bevorzugt, für das spannungsarme Harz 2 kein Formtrennmittel zu verwenden. Dies, da dann, wenn für das spannungsarme Harz ein Formtrennmittel verwendet, dasselbe aus dem spannungsarmen Harz ausdringen könnte und die Haftung zwischen dem spannungsarmen Harz und dem lichtdurchlässigen Harz nachteilig beeinflussen könnte, wenn das lichtdurchlässige Harz nach der Herstellung des spannungsarmen Harzes hergestellt wird.
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Darüber hinaus könnte die LED 6 ein anderes Optobauteil sein, beispielsweise ein CCD, ein VCSEL oder eine PD.
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Darüber hinaus bestehen für die Formen des lichtdurchlässigen Harzes 8 und des spannungsarmen Harzes 2 keine Einschränkungen auf die Quaderform, sondern sie sind bei Bedarf auf andere Formen änderbar.
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Darüber hinaus kann die Form des Leiterrahmens nach Bedarf auf eine andere Form geändert werden. Beispielsweise können der Montageabschnitt 5 und die Leiterabschnitte 3 integral ausgebildet werden, und es kann eine beliebige Anzahl von Leiterabschnitten 3 vorhanden sein.
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Die Tabelle 3 ist eine Tabelle, die Berechnungsergebnisse zeigt, wie sie durch FEM-Simulation für die maximale Scherspannung erhalten wurden, wie sie in den Endabschnitten
81 (an derselben Position wie der Position B in der Tabelle 2) des lichtdurchlässigen Harzes erzeugt werden, und zwar hinsichtlich der Optobauteil-Gehäusekonstruktionen der vierten, fünften und siebten Ausführungsform. Die FEM-Simulation wurde durch Berechnungen unter denselben Bedingungen wie denen bei der FEM-Simulation ausgeführt, durch die die Ergebnisse der Tabelle 2 erhalten wurden. Es sei darauf hingewiesen, dass die fünfte Ausführungsform über mehrere Linsen
8a und Basisabschnitte
8b verfügte und dass die Berechnungen auch für das lichtdurchlässige Harz
8 in solcher Weise ausgeführt wurden, dass die mehreren Linsen
8a und Basisabschnitte
8b voneinander getrennt waren. Darüber hinaus wurden Berechnungen auch für eine Konstruktion ausgeführt, bei der das lichtdurchlässige Harz
8 bei der fünften Ausführungsform eine Dicke von 0,5 mm aufwies. Darüber hinaus wurden Berechnungen für einen Fall ausgeführt, bei dem als im Kleber
10 enthaltenes Harz Silicon verwendet wurde, sowie einen Fall, bei dem der Härtungspunkt bei der siebten Ausführungsform 75°C betrug. Die Tabelle 3 zeigt zusätzlich zum Vergleich die Berechnungsergebnisse für die erste Ausführungsform. Tabelle 3
| | Maximale Scherspannung (MPa) |
| Erste Ausführungsform | 28 |
| Vierte Ausführungsform | 23 |
| Fünfte Ausführungsform (alle Linsen und Basisabschnitte getrennt) | 22 |
| Fünfte Ausführungsform | 25 |
| Fünfte Ausführungsform (dünner Typ) | 20 |
| Siebte Ausführungsform (Silicon) | 2 |
| Siebte Ausführungsform (Härtungspunkt: 75°C) | |
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Wie es aus der Tabelle 3 ersichtlich ist, ist es bei den Optobauteil-Gehäusekonstruktionen der vierten, fünften und siebten Ausführungsform möglich, die Scherspannung des lichtdurchlässigen Harzes 8 weiter als bei der ersten Ausführungsform zu verkleinern. Daher kann gesagt werden, dass die Erzeugung von Rissen im lichtdurchlässigen Harz 8 wirkungsvoller verhindert werden kann.
