JP2007180127A

JP2007180127A - 光学素子モジュール及びその光学素子モジュールを備える電子部品

Info

Publication number: JP2007180127A
Application number: JP2005374329A
Authority: JP
Inventors: Masatoshi Hayashi; 政俊林
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 2005-12-27
Filing date: 2005-12-27
Publication date: 2007-07-12

Abstract

【課題】光学素子の大型化や製造コストの増加を招くことなく、実装時に光学素子の表面に傷や汚れがつくのを防ぐことができる光学素子モジュール及びその光学素子モジュールを備える電子部品を提供する。
【解決手段】回折格子パターン２１ｂが形成された光学素子２１の表面に、所定温度以上で昇華する材料である分散染料を静電塗装によって付着させて粉体保護層１２を形成した。
【選択図】図１

Description

この発明は光学素子モジュール及びその光学素子モジュールを備える電子部品に関する。

回折素子等の微小な光学素子はＬＥＤ（ＬｉｇｈｔＥｍｉｔｔｉｎｇＤｉｏｄｅ）、ＰＤ（ＰｈｏｔｏＤｉｏｄｅ）等の電子素子と組み合わせて使用されることがある。光学素子は電子素子をプリント基板に配置し、半田リフロー処理した後に電子素子に組み付けられたり、リフロー処理の前に予め電子素子に組み付けられたりする。

電子素子のプリント基板への実装は一般に次のように行なわれる。

まず、リールテープ上に配置された電子素子をロボットアームの吸着ピックアップで掴み上げ、次に、電子素子をプリント基板の所定の位置に置き、その後、リフロー処置を行なって電子素子をプリント基板に実装する。

このプリント基板に実装された電子素子に光学素子を組み付ける場合、光学素子を吸着ピックアップで掴み上げるときに、吸着ピックアップが接触することによって光学素子の表面が傷付いたり、汚れたりすることがある。

また、予め電子素子に組み付けられた光学素子を吸着ピックアップで掴み上げるときも、光学素子の表面が傷付いれたり、汚れたりすることがある。

光学素子の表面の傷や汚れを防止する方法の一つとして、光学素子の表面に保護ガラスを付けるという方法がある。

しかし、上述の保護ガラスを付ける方法だと、その保護ガラスの分だけ光学素子は大型化する。更に、保護ガラスを付けたことによる光の入射効率の低下（５％程度）を防ぐため、保護ガラスの両面に反射防止処理を施さなければならず、その分光学素子の製造コストが増加する。

この発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、その課題は光学素子の大型化や製造コストの増加を招くことなく、実装時に光学素子の表面に傷や汚れがつくのを防ぐことができる光学素子モジュール及びその光学素子モジュールを備える電子部品を提供することである。

上記課題を解決するため請求項１記載の発明は、表面に所定形状が形成された光学素子と、前記表面上に形成された除去容易な紛体保護層とを備えていることを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１記載の光学素子モジュールにおいて、前記紛体保護層の材料は所定温度以上で昇華する材料であることを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は２記載の光学素子モジュールにおいて、前記紛体保護層の材料は分散染料であることを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか１項記載の光学素子モジュールを備えていることを特徴とする。

この発明によれば、光学素子の大型化や製造コストの増加を招くことなく、実装時に光学素子の表面に傷や汚れがつくのを防ぐことができる。

以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

図１（ａ）〜（ｃ）は種々の製造方法によって製造された光学素子モジュールの断面を示す概念図である。

図１（ａ）に示される光学素子モジュール１０は回折格子パターン（所定形状）１１ｂを有する光学素子１１と粉体保護層１２とを備えている。

光学素子１１は石英基板１１ａと石英基板１１ａの表面にフォトリソグラフィー法によって形成された回折格子パターン１１ｂとで構成されている。回折格子パターン１１ｂは、石英基板１１ａの表面に所定ピッチ（例えば５μｍピッチ）で直方体（又は立方体）状の凸部（断面が四角形）を２次元的かつ連続的に形成してなる。

石英基板１１ａの表面上に紛体保護層１２が形成されている。紛体保護層１２はナフタリンや分散染料等の昇華性を有する粉体の材料からなる。分散染料は印刷等で用いられる昇華性を有する材料であり、一般に分子量が比較的小さい。分散染料にはアゾ系、アントラキノン系のものがある。

粉体である分散染料を例えば静電紛体塗装法を用いて石英基板１１ａの表面に付着させることによって紛体保護層１２が形成される。なお、分散染料を分散剤（界面活性剤）を用いて水に微粒子状に分散させ、それを石英基板１１ａの表面にハケやスピナを用いて塗布することによって紛体保護層１２を形成してもよい。

図１（ｂ）に示される光学素子モジュール２０は回折格子パターン（所定形状）２１ｂを有する光学素子２１と粉体保護層２２とを備えている。

光学素子２１はガラス基板２１Ａとガラス基板２１Ａ上に形成された紫外線硬化型樹脂層２１Ｂとからなる。回折格子パターン２１ｂは紫外線硬化型樹脂層２１Ｂの表面に所定ピッチ（例えば５μｍピッチ）で直方体（立方体）状の凸部（断面が四角形）を２次元的かつ連続的に形成してなる。紫外線硬化型樹脂層２１Ｂの表面上に紛体保護層２２が形成されている。

図１（ｃ）に示される光学素子モジュール３０は回折格子パターン（所定形状）３１ｂが形成された光学素子３１と粉体保護層３２とを備えている。

光学素子３１はガラス基板３１Ａとガラス基板３１Ａ上に形成された紫外線硬化型樹脂層３１Ｂとからなる。回折格子パターン３１ｂは紫外線硬化型樹脂層３１Ｂの表面に所定ピッチ（例えば５μｍピッチ）で凸部（断面がほぼ半円形）を２次元的かつ連続的に形成してなる。紫外線硬化型樹脂層３１Ｂの表面上に紛体保護層３２が形成されている。

次に、図１（ａ）に示す回折格子パターン１１ｂの形成方法の一例を示す。

まず、石英基板１１ａ上に紫外線硬化型樹脂（図示せず）を塗布する。

次に、凹凸パターンが形成されたモールド（図示せず）を紫外線硬化型樹脂に押し付ける。

そして、石英基板１１ａを介して紫外線を照射し、紫外線硬化型樹脂を硬化させる。

紫外線硬化型樹脂が硬化した後、紫外線硬化型樹脂からモールドを剥離する。その結果、モールドの凹凸形状が紫外線硬化型樹脂に転写される。

その後、モールドで圧縮された紫外線硬化型樹脂の領域の残渣をドライエッチングで除去し、石英基板１１ａの表面を露出させる。

石英基板１１ａ上にＮｉ等の金属膜を蒸着した後、紫外線硬化型樹脂を有機溶媒で除去する。その結果、石英基板１１ａには蒸着された金属膜だけが残る。

残った金属膜をマスクパターンとして、エッチング法により石英基板１１ａを加工する。その結果、石英基板１１ａの表面に回折格子パターン１１ｂが形成される。

次に、図１（ｂ）に示す回折格子パターン２１ｂの形成方法の一例を示す。

まず、ガラス基板２１Ａ上に紫外線硬化型樹脂を塗布する。

次に、回折格子パターン２１ｂに対応した凹凸パターンが形成されたモールド（図示せず）を紫外線硬化型樹脂に押し付けることにより、モールド表面の凹凸パターンを紫外線硬化型樹脂に転写する。

そして、ガラス基板２１Ａを介して紫外線を照射し、紫外線硬化型樹脂を硬化させて紫外線硬化型樹脂２１Ｂを形成する。

その後、紫外線硬化型樹脂２１Ｂからモールドを剥離する。その結果、紫外線硬化型樹脂２１Ｂの表面に回折格子パターン２１ｂが形成される。

なお、図１（ｃ）に示される回折格子パターン３１ｂの形成方法についてはモールドのパターン形状が異なるだけであり、図１（ｂ）に示す回折格子パターン２１ｂの形成方法と同様の方法で紫外線硬化型樹脂３１Ｂに回折格子パターン３１ｂを形成することができる。

また、回折格子パターン１１ｂ，２１ｂ，３１ｂの形成方法は上記方法に限られるものではなく、上記方法以外に例えば研削、射出成形、エンボス加工等の方法がある。

次に、図１（ｂ）に示す光学素子モジュールを備える電子部品を説明する。

図２は電子部品の断面を示す概念図である。

電子部品４０はＬＥＤ５０と光学素子モジュール２０とを備えている。

ＬＥＤ５０は、ＰＮ接合されたチップ５１と、チップ５１のｐ電極にワイヤ５２ａを介して接続された正極側リード５２ｂと、チップ５１のｎ電極にワイヤ５３ａを介して接続された負極側リード５３ｂと、チップ５１を収容するセラミック製のパッケージ５４と、パッケージ５４の凹部に充填された蛍光剤入り樹脂５５とを備える。

正極側リード５２ｂに正、負極側リード５３ｂに負の電圧を印加すると、約２Ｖの電圧でチップ５１に電流が流れはじめ、チップ５１が発光する。光はチップ５１の表面から放出され、樹脂５５内の蛍光を励起する。光がガラス基板２１Ａを透過し、光学素子モジュール２０に入射すると、回折格子パターン２１ｂの凸部の間隔と光の波長とで定まる方向に回折光束が生じる。

次に、上記電子部品４０の製造方法を説明する。

まず、複数の光学素子２１が２次元的に一体に連結されたものをダイシングして所定の形状・大きさの回折格子パターン２１ｂを有する複数個に分離された状態の光学素子２１を作製する。

次に、光学素子２１をエポキシ樹脂等の接着剤でＬＥＤ５０の表面に固定する。

その後、紫外線硬化型樹脂２１Ｂの表面に昇華性を有する材料からなる粉体保護層２２を形成する（図２参照）。

その結果、ＬＥＤ５０と光学素子モジュール２０とで構成される電子部品４０が完成する。図示しないが、テーピング装置によって完成品としての電子部品４０がエンボステープ上に配置され、その後、そのテープがリールに巻き取られる。

電子部品４０は以下のようにしてプリント基板６０に実装される。

まず、図示しないマウンタの吸着ピックアップでエンボステープ内の電子部品４０を掴み上げる。

次に、予めはんだが塗布されたプリント基板６０上の所定の位置に電子部品４０を配置する。

その後、電子部品４０が配置されたプリント基板６０を２６０℃に設定されたリフロー炉に通し、ＬＥＤ５０のリード５２ｂ，５３ｂをプリント基板６０に半田付けするとともに、紛体保護層２２を昇華させる。

その結果、回折格子パターン２１ｂが剥き出しにされた電子部品４０がプリント基板６０上に実装される。

この実施形態によれば、光学素子モジュール２０をＬＥＤ５０等の電子素子に組み付けるときや光学素子モジュール２０を備える電子部品４０をプリント基板６０に実装するとき、光学素子２１の表面は粉体保護層２２によって覆われているため、保護ガラスを付けることなく回折格子パターン２１ｂの表面の損傷、塵埃の付着を防止できる。その結果、製造コストを低減することができるとともに、光学素子２１は所期の光学特性を維持することができる。また、電子部品４０をプリント基板６０に実装後に粉体保護層１２は昇華するので、光学素子２１（延いては電子部品４０）の大型化を防止することができる。

なお、回折格子パターン２１ｂを形成した後、直ぐに粉体保護層１２を形成するようにしてもよい。このようにすると、ダイシング時に発生するくず等が紫外線硬化型樹脂２１Ｂの表面に付着せず、ダイシング後の工程における傷や汚れ等を防ぐことができるので、紫外線硬化型樹脂２１Ｂの表面を洗浄する等の工程を省略することができる。また、光学素子モジュール２０を組み付ける電子素子としてＬＥＤに代えてＰＤ等を用いてもよい。

また、上記実施形態では回折格子パターン１１ｂ，２１ｂ，３１ｂを有する光学素子１０，２０，３０を例示したが、例えばレンズ、拡散素子等の光学素子であってもよい。

図１（ａ）〜（ｃ）は種々の製造方法によって製造された光学素子モジュールの断面を示す概念図である。図２は電子部品の断面を示す概念図である。

符号の説明

１１，２１，３１：光学素子、１１ｂ，２１ｂ，３１ｂ：回折格子パターン（所定形状）、１２，２２，３２：紛体保護層、４０：電子部品。

Claims

表面に所定形状が形成された光学素子と、前記表面上に形成された除去容易な紛体保護層とを備えていることを特徴とする光学素子モジュール。
前記紛体保護層の材料は所定温度以上で昇華する材料であることを特徴とする請求項１記載の光学素子モジュール。
前記紛体保護層の材料は分散染料であることを特徴とする請求項１又は２記載の光学素子モジュール。
請求項１〜３のいずれか１項記載の光学素子モジュールを備えていることを特徴とする電子部品。