JP2005203511A - Structure for mounting optical device on optical element circuit board - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、例えばサーモパイル型赤外線検出器や焦電型赤外線検出器、フォトトランジスタやフォトダイオード並びにこれらのモジュールなどのように、導体パターンを有する回路基板上の所定位置にサーモパイルチップ等の受光用光デバイスを実装してなる光学素子における光デバイス実装構造に関する。 The present invention provides a light receiving light such as a thermopile chip at a predetermined position on a circuit board having a conductor pattern, such as a thermopile infrared detector, a pyroelectric infrared detector, a phototransistor, a photodiode and a module thereof. The present invention relates to an optical device mounting structure in an optical element mounted with a device.
この種の光学素子において、導体パターンを有する回路基板上に光デバイスを実装するにあたっては、光デバイスしての所定の視野特性が得られるようにするために、光デバイス実装に高い位置精度が要求される。 In this type of optical element, when mounting an optical device on a circuit board having a conductor pattern, high positional accuracy is required for mounting the optical device in order to obtain a predetermined visual field characteristic as an optical device. Is done.
従来一般には、平坦な回路基板上の光デバイス実装予定部分に接着剤を塗布し、その接着剤塗布面に光デバイスを搭載し押し付けて仮接着し、その後、自然乾燥により接着剤を硬化させて光デバイスを回路基板に接着固定化する実装手段が採用されていた(例えば、特許文献1参照)。 Conventionally, generally, an adhesive is applied to an optical device mounting planned part on a flat circuit board, the optical device is mounted on the adhesive application surface and pressed to temporarily bond, and then the adhesive is cured by natural drying. A mounting means for adhering and fixing an optical device to a circuit board has been employed (see, for example, Patent Document 1).
しかしながら、上記した従来の光学素子における回路基板への光デバイス実装構造は、単なる搭載押し付け手法であるから、取り扱うべき光デバイスが非常に小さいこともあって、その実装の位置精度を一定に確保することが難しく、実装作業者によって位置精度に個人差(ばらつき)が生じやすい。また、光デバイス搭載位置の精度は確保できたとしても、接着剤の硬化中に衝撃等が加わることにより、光デバイスに位置ずれを発生する可能性がある。そして、実装時の位置精度のばらつきや接着剤の硬化中の位置ずれが発生すると、光デバイスとしての所定の視野特性が得られず、所定の視野特性を得るためには、実装後に光学素子全体として光軸調整などの余分な作業工程を必要とする問題がある。また、実装の位置決め精度が悪いと、そのことが光デバイスと回路基板の導体パターンとを電気的に結合するワイヤボンディング時の障害となり、ボンディングワイヤと導体パターンとの電気的結合に不都合を生じやすいという問題があった。 However, since the optical device mounting structure on the circuit board in the conventional optical element described above is a simple mounting pressing method, the optical device to be handled may be very small, and the positional accuracy of the mounting is ensured to be constant. This is difficult, and individual differences (variations) are likely to occur in the positional accuracy by the mounting operator. Further, even if the accuracy of the optical device mounting position can be ensured, there is a possibility that the optical device is displaced due to an impact or the like applied during the curing of the adhesive. If the positional accuracy variation during mounting or misalignment during curing of the adhesive occurs, the predetermined visual field characteristics as an optical device cannot be obtained. As a problem, an extra work process such as optical axis adjustment is required. Moreover, if the positioning accuracy of the mounting is poor, this becomes an obstacle at the time of wire bonding for electrically connecting the optical device and the conductor pattern of the circuit board, and it is likely to cause inconvenience in the electrical connection between the bonding wire and the conductor pattern. There was a problem.
本発明は上記のような実情に鑑みてなされたもので、その目的は、光デバイスの位置決め精度を確実、容易に高めて光軸調整等の余分な作業工程を要することなく、所定の視野特性を安定よく確保することができる光学素子における回路基板への光デバイス実装構造を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and its purpose is to reliably and easily increase the positioning accuracy of the optical device and to obtain a predetermined visual field characteristic without requiring an extra work step such as optical axis adjustment. It is an object of the present invention to provide an optical device mounting structure on a circuit board in an optical element capable of ensuring the above in a stable manner.
上記目的を達成するために、本発明に係る光学素子における回路基板への光デバイス実装構造は、導体パターンを有する回路基板上の所定位置に光デバイスを実装してなる光学素子における回路基板への光デバイス実装構造において、前記回路基板上の光デバイス実装予定部分の周辺部の一部もしくは全周に、予めその部位に対応させて回路基板に形成したハンダ付け可能な導体パターン上へのハンダ付けにより光デバイス位置決め用突起が形成されており、その位置決め用突起を嵌め込みガイドとして光デバイスを回路基板上の所定位置に実装したことを特徴としている。 In order to achieve the above object, an optical device mounting structure on a circuit board in an optical element according to the present invention provides an optical element mounting structure on an optical element in which an optical device is mounted at a predetermined position on a circuit board having a conductor pattern. In the optical device mounting structure, soldering onto a solderable conductor pattern formed on the circuit board in advance corresponding to the part of the peripheral part or the entire circumference of the optical device mounting planned part on the circuit board Thus, an optical device positioning projection is formed, and the optical device is mounted at a predetermined position on the circuit board using the positioning projection as a fitting guide.
上記のような特徴構成を有する本発明によれば、回路基板にハンダ付けにより形成された位置決め用突起をガイドとして光デバイスを嵌め込むことにより、搭載時の位置決めが容易であるだけでなく、接着剤の硬化途上での位置ずれも確実に防止して光デバイス実装の位置決め精度を高めることができる。これによって、実装後における光軸調整などの余分な作業工程が全く不要であるとともに、ワイヤボンディング時の障害もなく、ボンディングワイヤと導体パターンとの電気的結合を確実、適正化することができる。特に、回路基板上に該基板とは別個の突起付シート部材等を貼合わせて位置決め用突起を形成するのではなく、回路基板上にハンダ付け可能な導体パターンを予め形成し、その導体パターン上にハンダ付けして位置決め用突起を形成する手段を採用することにより、ハンダの表面張力による体積収縮特性及び濡れ特性を活用して位置決め用突起自体を位置精度よく形成することができて、光デバイス実装の位置決め精度を著しく高めることができる。したがって、所定の視野特性を確保した高性能な光学素子を生産性よく安価に得ることができるという効果を奏する。 According to the present invention having the above-described characteristic configuration, the optical device is fitted into the circuit board by using the positioning protrusion formed by soldering as a guide, so that the positioning at the time of mounting is not only easy. It is possible to reliably prevent the positional deviation during the curing of the agent and to increase the positioning accuracy of the optical device mounting. This eliminates the need for extra work steps such as optical axis adjustment after mounting, and makes sure that the electrical coupling between the bonding wire and the conductor pattern can be ensured without any obstacles during wire bonding. In particular, a conductive pattern that can be soldered is formed in advance on the circuit board, rather than bonding a sheet member with a protrusion separate from the board to form a positioning protrusion on the circuit board. By adopting the means for forming the positioning projection by soldering to the optical device, the positioning projection itself can be formed with high positional accuracy by utilizing the volume shrinkage characteristic and the wetting characteristic due to the surface tension of the solder. Mounting positioning accuracy can be remarkably increased. Therefore, there is an effect that a high-performance optical element that secures a predetermined visual field characteristic can be obtained with high productivity and low cost.
本発明に係る光学素子における回路基板への光デバイス実装構造において、ハンダ付けによる光デバイス位置決め用突起を形成するために回路基板上に予め形成するところの、ハンダ付け可能な導体パターンを、請求項2に記載のように、回路基板上への他の回路部品の実装と同一工程で形成することによって、光学素子全体の製作工程に余計な工程を追加しなくてもよくなり、高性能な光学素子の生産性を一層向上することができる。 In the optical device mounting structure on the circuit board in the optical element according to the present invention, a solderable conductor pattern is formed in advance on the circuit board in order to form an optical device positioning projection by soldering. As described in 2, the formation of other circuit components on the circuit board in the same process eliminates the need to add an extra process to the manufacturing process of the entire optical element. The productivity of the element can be further improved.
また、本発明に係る光学素子における回路基板への光デバイス実装構造において、回路基板上に形成する位置決め用突起は、光デバイス実装予定部分の周辺部全周を取り囲むように閉ループの線状に形成されたもの、あるいは、周辺部に沿い断続的な点状に形成されたもののいずれであってもよいが、光デバイスが矩形状のものである場合、その位置決め用突起を、請求項3に記載のように、矩形状光デバイスの各角部近くでそれら各角部を挟んで直交位置するデバイス両辺部に対応する箇所に断片的に形成することが望ましい。この場合は、光デバイスの角張った角部を避けることで、光デバイス搭載時にその角部が突起に衝突して嵌め込みにくくなったり、光デバイスの角部を破損したりする不具合の発生を防げるとともに、ワイヤボンディング時にも突起が邪魔にならず、所定のワイヤボンディングを確実容易に行なうことができる。 Further, in the optical device mounting structure on the circuit board in the optical element according to the present invention, the positioning projections formed on the circuit board are formed in a closed loop line shape so as to surround the entire periphery of the peripheral part of the optical device mounting planned part. The positioning protrusions may be formed in a case where the optical device has a rectangular shape. As described above, it is desirable that the rectangular optical device be formed in pieces near the corners of the device corresponding to both sides of the device that are positioned orthogonally across the corners. In this case, avoiding the angular corners of the optical device can prevent the corners from colliding with the protrusions when the optical device is mounted, making it difficult to fit, and damaging the corners of the optical device. The protrusions do not get in the way during wire bonding, and predetermined wire bonding can be performed easily and reliably.
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。
図1は本発明に係る光学素子としてサーモパイル型赤外線検出器Aに適用した実施例を示す全体分解斜視図、図2は一部(後述する金属製ケース)を取り除いた状態の平面図、図3は組立状態の縦断面図である。これら各図に示すサーモパイル型赤外線検出器Aは、下方に向けて開放した金属製ケース1の上面部に矩形状の開口部2が形成されているとともに、この開口部2を閉塞する赤外線透過材料からなる窓材3が前記金属製ケース1の上部下面(内面側)に止着されている。この金属製ケース1の下部開口にはステム4が冠着されている。このステム4にはその先端部が前記金属製ケース1内に突出される複数本(ここでは24本)のリードピン5が、例えばガラス等の絶縁性材料によりステム4に対して絶縁状態で貫通保持されている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
1 is an overall exploded perspective view showing an embodiment applied to a thermopile type infrared detector A as an optical element according to the present invention, FIG. 2 is a plan view of a state in which a part (a metal case described later) is removed, FIG. FIG. 4 is a longitudinal sectional view in an assembled state. The thermopile type infrared detector A shown in each of these figures has a
金属製ケース1内には、リードピン5の突出上端部5aにその下面を当接させて水平状態に保持された回路基板6が設けられている。この回路基板6は平坦なPCB等を用いて、例えば長方形(正方形でも円形でもよい)に形成されているとともに、その上面には光デバイスの一例である矩形状のサーモパイルアレイチップ7及びアンプ類等の他の回路部品8を電気的に接続するための導体パターン9がプリント形成されており、この導体パターン9は周知の導電手段(図示省略)を介して前記リードピン5に電気的に接続されている。
In the metal case 1, a
このように構成されるサーモパイル型赤外線検出器Aにおいて、回路基板6上面のサーモパイルアレイチップ7の実装予定部分の周辺部の一部、詳しくは、矩形状サーモパイルアレイチップ7の四つの角部近くで各角部を挟んで互いに直交位置する両辺部に対応する合計8箇所には、ハンダ付けによって数10〜100μm高さのチップ位置決め用突起10が形成されており、この8つの突起10を嵌め込みガイドとして前記サーモパイルアレイチップ7を回路基板6上の所定位置に搭載し接着剤を介して回路基板6に接着固定している。
In the thermopile infrared detector A configured as described above, a part of the periphery of the portion to be mounted of the
ここで、チップ位置決め用突起10は、回路基板6上面の上述した8箇所にハンダ付け可能な状態に点在形成された金属製導体パターン上へのハンダ付けによって予め形成されたものであり、また、その金属製導体パターンは、回路基板6上面に前述したアンプ類等の他の回路部品8を実装する工程と同一の工程で形成されている。
Here, the
そして、サーモパイルアレイチップ7が突起10を介して所定の位置決め状態で回路基板6上に搭載され、接着剤の硬化を経て完全に固定された後、このサーモパイルアレイチップ7の対向辺と回路基板6上の導体パターン9との間に亘りワイヤボンディングが施されて両者7,9が電気的及び機械的に結合され、サーモパイル型赤外線検出器Aを完成する。
Then, after the
上述した構成のサーモパイル型赤外線検出器Aにおいては、回路基板6上にハンダ付けにより形成されたチップ位置決め用突起10をガイドとしてサーモパイルアレイチップ7を嵌め込むことにより、搭載時の位置決めが容易であるだけでなく、接着剤の硬化途上でサーモパイルアレイチップ7が位置ずれすることも確実に防止してその実装の位置決め精度を高めることができ、実装後における光軸調整などの余分な作業工程が不要になるとともに、位置ずれに起因するワイヤボンディング時の障害もなくなり、ボンディングワイヤと導体パターン9との電気的結合を確実、適正化することができる。
In the thermopile infrared detector A having the above-described configuration, the
特に、回路基板6上にハンダ付け可能な導体パターンをアンプ類等の他の回路部品8の実装と同一工程で予め形成し、その導体パターン上へのハンダ付けによって位置決め用突起10を形成しているので、ハンダの表面張力による体積収縮特性及び濡れ特性を活用して位置決め用突起10自体の位置精度を高めてサーモパイルアレイチップ7実装の位置決め精度を著しく高めることができるとともに、ハンダ付け可能な導体パターンの形成のみのために余計な工程も不要となり、所定の視野特性を確保した高性能なサーモパイル型赤外線検出器Aを生産性よく安価に得ることができる。
In particular, a conductor pattern that can be soldered on the
なお、上記した実施例では、サーモパイルアレイチップ7を用いたサーモパイル型赤外線検出器Aに適用したが、シングルサーモパイルを用いた赤外線検出器や焦電型赤外線検出器に適用してもよく、さらに、フォトトランジスタやフォトダイオードなどの受光用光デバイスを実装してなる光学素子並びにこれらのモジュールにも適用可能である。
In the above-described embodiment, the thermopile type infrared detector A using the
また、上記実施例では、位置決め用突起10をサーモパイルアレイチップ7などの光デバイスの周辺部の一部に断片的に形成したもので示したが、光デバイスの周辺部の全周を取り囲むように、閉ループ線状に形成してもよい。
In the above-described embodiment, the
6 回路基板
7 サーモパイルアレイチップ(光デバイスの一例)
8 他の回路部品
9 導体パターン
10 位置決め用突起
A サーモパイル型赤外線検出器(光学素子の一例)
6
8
Claims (3)
The optical device has a rectangular shape, and the positioning protrusions are formed in pieces at locations corresponding to both side portions of the rectangular optical device that are positioned orthogonally across each corner portion. An optical device mounting structure on a circuit board in the optical element according to 1 or 2.
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JP2004007189A JP2005203511A (en) | 2004-01-14 | 2004-01-14 | Structure for mounting optical device on optical element circuit board |
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