JP2009054660A - ハウジング一体型光半導体部品の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】高い位置精度を得ることが可能となるハウジング一体型光半導体部品の製造方法を提供する。
【解決手段】ハウジング一体型光半導体部品は、リードフレームに光学デバイスを実装する工程と、このリードフレームの光学デバイス周辺を光透過性の材料で封止する工程と、を含む光半導体部品の製造工程と、光半導体部品を製造した後に行われる、ハウジングを一体成形する製造工程と、を含んで製造される。光半導体部品は、光透過性の材料で封止した部分がハウジングによって包まれており、このような一体成形によってハウジング一体型光半導体部品が製造される。
【選択図】図２

Description

本発明は、光コネクタに用いられる光半導体部品の製造方法に関する技術であり、詳しくは、ハウジングを一体化したハウジング一体型光半導体部品の製造方法に関する。

図５において、下記特許文献１に開示された光コネクタ１は、ピッグテールタイプのハイブリッドコネクタであって、基板（図示省略）に対し取り付けられるように構成されている。光コネクタ１は、コネクタハウジング２と、複数のＰＣＢ端子３と、フェルールハウジング４と、カバー５と、スプリング６と、一対のスリーブ７と、一対の導光部材８と、ＦＯＴケース９と、ホルダー１０と、発光側ＦＯＴ（Fiber Optic Transceiver ）１１及び受光側ＦＯＴ１２と、シールドケース１３とを備えて構成されている。

ＦＯＴケース９は、ハウジング形状に形成されている。発光側ＦＯＴ１１及び受光側ＦＯＴ１２は、光学デバイスを有する光半導体部品となっている。発光側ＦＯＴ１１及び受光側ＦＯＴ１２は、ハウジング形状のＦＯＴケース９の後部に差し込まれるような格好で組み付け固定されるようになっている。
特開２００６−２５１７６２号公報 （第２０図）

近年、これまで以上に大容量の情報を高速でやりとりすることが求められている。高速・大容量の通信を満足させるためには、高い位置精度を要求するような光学デバイス（例えばＬＤ：レーザーダイオード）が必要になってくる。一般的に高い位置精度を得るためには、アクティブアライメントを用いて光半導体部品の実装を行うが、アクティブアライメントのような工程は高価であるとともに装置構成が複雑であるという幾つかの欠点を有している。

特許文献１に開示された光コネクタ１にあっては、位置決め構造を持たせて発光側ＦＯＴ１１及び受光側ＦＯＴ１２をＦＯＴケース９に組み付け、これによってアクティブアライメントを用いなくとも位置精度を出すことができるようになっている。しかしながら、位置決め構造で高い位置精度を満足させることは、寸法公差の面で考えると困難であるように思われる。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、高い位置精度を得ることが可能となるハウジング一体型光半導体部品の製造方法を提供することを課題とする。

上記課題を解決するためになされた請求項１記載の本発明のハウジング一体型光半導体部品の製造方法は、リードフレームに光学デバイスを実装し、該光学デバイスの周辺を光透過性の材料で封止して光半導体部品を製造し、この後、前記光透過性の材料で封止した部分を包むようにハウジングを一体成形することを特徴としている。

このような特徴を有する本発明によれば、光半導体部品とハウジングとが成形によって一体化する。位置決め構造による一体化でないことから、位置精度が部品の寸法公差に左右されることはない。本発明によれば、高い位置精度が得られ、高速・大容量の通信が可能となる。

請求項２記載の本発明のハウジング一体型光半導体部品の製造方法は、請求項１に記載のハウジング一体型光半導体部品の製造方法において、前記光透過性の材料は硬度がソフトタイプとなるシリコーンであり、前記ハウジングの材料は液晶ポリマーであることを特徴としている。

このような特徴を有する本発明によれば、光学デバイス周辺の封止にシリコーンを用いる。シリコーンと例えばエポキシ樹脂とを比べた場合、シリコーンはリードフレームに実装された光学デバイスのワイヤに与える、熱収縮に起因した応力の緩和が可能になる。また、本発明によれば、ハウジングの成形に液晶ポリマーを用いる。液晶ポリマーは溶融粘度が低く、成形時の注入圧力を低く設定することができるという利点を有することから、この利点を生かして、ゲートを最適位置に設定することが可能になる。

請求項１に記載された本発明によれば、高い位置精度が得られ、これによって高速・大容量の通信が可能となるハウジング一体型光半導体部品の製造方法を提供することができるという効果を奏する。

請求項２に記載された本発明によれば、シリコーンを用いることにより熱収縮に起因した応力の緩和をすることが可能になり、これによって製品の信頼性を向上させることができるという効果を奏する。また、液晶ポリマーを用いることにより、成形に係るウェルド位置を制御することが可能になり、これによって製品形状を安定させて高い位置精度を維持することができるという効果を奏する。

以下、図面を参照しながら説明する。図１は本発明のハウジング一体型光半導体部品の製造方法の一実施の形態を示す図である。また、図２はハウジング一体型光半導体部品の製造方法に係るフローチャート、図３はリードフレームの斜視図、図４は光学デバイス封止部の斜視図である。

図１において、引用符号２１は本発明のハウジング一体型光半導体部品を示している。このハウジング一体型光半導体部品２１は、光半導体部品２２にハウジング２３を一体に成形して製造されている。ハウジング一体型光半導体部品２１は、これ１つで従来例（図６参照）における、光半導体部品としての発光側ＦＯＴ１１及び受光側ＦＯＴ１２と、ハウジング形状のＦＯＴケース９の３つの部品（図示しない基板に組み付ける前の状態で３つ）に相当するようになっている。

ハウジング一体型光半導体部品２１は、図２に示す如く、リードフレームに光学デバイスを実装する工程と、このリードフレームの光学デバイス周辺を光透過性の材料で封止する工程と、を含む光半導体部品の製造工程と、光半導体部品を製造した後に行われる、ハウジングを一体成形する製造工程と、を含んで製造されるようになっている。光半導体部品は、光透過性の材料で封止した部分がハウジングによって包まれており、このような一体成形によってハウジング一体型光半導体部品２１が製造されるようになっている。

図１及び図３において、リードフレーム２４、２５は、導電性を有する金属板をプレス加工またはエッチングにて打ち抜き、例えば図３に示すような形状にそれぞれ形成されている。リードフレーム２４、２５の所定位置には、光学デバイス（例えば一方にＬＤ、他方にＰＤ）２６、２７がそれぞれ実装されている。光学デバイス２６、２７の実装は、Ａｕワイヤによるワイヤボンディングが採用されるものとする。

リードフレーム２４、２５における引用符号２８は脚部を示している。複数（各４つ）の脚部２８は、この先端が図示しない基板に差し込まれ、基板の回路パターンに半田付けされるようになっている。脚部２８よりも上方は光学デバイス実装部２９となっている。

各光学デバイス実装部２９に光学デバイス２６、２７を実装した後、この各光学デバイス実装部２９は、光透過性の材料で封止されるようになっている。本発明で好適な光透過性の材料はシリコーンであり、このシリコーンを用いて封止することにより、各光学デバイス実装部２９には、これに跨る光学デバイス封止部３０（図１及び図４参照）が成形されるようになっている。光学デバイス封止部３０が成形されると、光半導体部品２２（図１参照）の製造が完了する。

シリコーンは、硬度がソフトタイプ（ゴム状）のものからハードタイプ（樹脂状）まで存在するが、本発明においてはソフトタイプのものを用いるものとする。シリコーンを用いることにより、応力緩和をすることができるという効果を奏する。尚、この効果に関しては後述する。

図１及び図４において、光学デバイス封止部３０には、凸レンズ部３１と貫通孔３２とが形成されている。凸レンズ部３１は、光学デバイス２６、２７の前方にそれぞれ半球状となる形状に形成されている。貫通孔３２は、各凸レンズ部３１の間を貫通するように形成されている。貫通孔３２は、後にハウジング２３の材料が充填されて光学デバイス２６、２７の間を遮蔽することができるように形成されている。尚、遮蔽がなされると、使用時においては、クロストークを防止することができるようになっている。

図１において、ハウジング２３は、光半導体部品２２の光学デバイス封止部３０を包むようにして一体成形されるようになっている。本発明で好適なハウジング材料は液晶ポリマーであり、この液晶ポリマーを用いて一体成形することにより、光学デバイス封止部３０はハウジング２３によって包まれ、ハウジング一体型光半導体部品２１の製造が完了するようになっている。

ハウジング２３は、光半導体部品２２を成形金型に入れ、この成形金型に液晶ポリマーを流し込むことにより一体成形されるようになっている。寸法精度の高い脚部２８を固定した状態で光半導体部品２２を成形金型に入れ、これにより成形を行う成形方法であることから、ハウジング一体型光半導体部品２１の寸法精度も高くなり、従って、高い精度で光軸の位置を出すことができるようになる。

液晶ポリマーは、溶融粘度が低く、射出成形時の注入圧力を低く設定しても、図示のような複雑な形状のハウジング２３を成形することが可能である。また、ソフトタイプのシリコーン製の光学デバイス封止部３０を内部に配置するような成形であっても、この光学デバイス封止部３０の形状を変形させることなく成形をすることが可能である。

樹脂成形に関して補足説明すると、樹脂注入口（ゲート）付近は注入圧力が高く、一般的には最もシリコーンが変形し易い場所となる。しかしながら、本発明においては上記の利点を有する液晶ポリマーを用いることで、注入口をシリコーン周辺、若しくはこれ以外の場所でも自由に配置することが可能となる。さらに、注入口の位置によって製品の最終樹脂合わせ位置（ウェルド）が決定されるが、この位置制御も併せて可能となる。ウェルド部は、樹脂硬化がある程度経過したところで接合されるので、接合強度は弱いものとなる。最終樹脂合わせ位置（ウェルド）を制御することは、ハウジング２３の十分な強度を得るために十分な項目となる。

尚、従来例の発光側ＦＯＴ１１及び受光側ＦＯＴ１２（図６参照）は、トランスファーモールドを採用して成形すると、３分の成形時間となるが、本発明ではＬＩＭ成形（リキッドインジェクションモールディング）を成形方法に採用することにより、成形時間を１分に短縮することが可能である。これにより、多くの効果を奏することになる。例えば、消費電力を削減することも可能となる。

上記シリコーンに関しては、エポキシ樹脂を用いずにシリコーンを用いることにより、信頼性試験、特に温度サイクルのように温度変化が大きい試験において、熱収縮によりＡｕワイヤへ与える応力を緩和することができる。具体的には、曲げ弾性率＊線膨張係数α＝応力σとすると、エポキシ樹脂が、３２６．３＊（６．５＊１０＾−５−１．４＊１０＾−５）＝１６６４．１３＊１０＾−５（ｋｇ／ｍｍ２）となり、これに対してシリコーンは、４０．７９＊（２０＊１０＾−５−１．４＊１０＾−５）＝７５８．６９４＊１０＾−５（ｋｇ／ｍｍ２）となってＡｕワイヤへの応力が約１／２となる。従って、製品の信頼性が向上する。

ハウジング２３の説明に戻り、ハウジング２３は、光半導体部品２２の光学デバイス封止部３０を内蔵するとともに脚部２８を露出させる本体部３３と、この本体部３３に連続するフェルール接続筒部３４とを有している。フェルール接続筒部３４には、図示しない光ファイバ端末のフェルールが差し込まれる一対のフェルール挿入穴３５が形成されている。一対のフェルール挿入穴３５は、段付き形状の穴であり、この端部が光学デバイス封止部３０の凸レンズ部３１の位置に対応するように形成されている。尚、ハウジング２３は、特に図示しないが、ホルダー（例えば従来例のホルダー１０）を装着するための装着穴や、シールドケース（例えば従来例のシールドケース１３）で覆われるような形状に形成されているものとする。

以上、図１ないし図４を参照しながら説明してきたように、光半導体部品２２とハウジング２３とを一体成形することにより、製品として組み合わせる部品点数の削減が可能になるのは勿論のこと、高い位置精度、すなわち高い光軸精度が得られるようになる。従って、ハウジング一体型光半導体部品２１は、高速・大容量の通信が可能であり、本発明はこのようなハウジング一体型光半導体部品２１の製造方法を提供することができるという効果を奏する。

その他、本発明は本発明の主旨を変えない範囲で種々変更実施可能なことは勿論である。

本発明のハウジング一体型光半導体部品の製造方法の一実施の形態を示す図であり、（ａ）はハウジング一体型光半導体部品の斜視図、（ｂ）はハウジング一体型光半導体部品の断面図である。 ハウジング一体型光半導体部品の製造方法に係るフローチャートである。 リードフレームの斜視図である。 光学デバイス封止部の斜視図である。 従来例の光コネクタの分解斜視図である。

符号の説明

２１ ハウジング一体型光半導体部品
２２ 光半導体部品
２３ ハウジング
２４、２５ リードフレーム
２６、２７ 光学デバイス
２８ 脚部
２９ 光学デバイス実装部
３０ 光学デバイス封止部
３１ 凸レンズ部
３２ 貫通孔
３３ 本体部
３４ フェルール接続筒部
３５ フェルール挿入穴

Claims (2)

1. リードフレームに光学デバイスを実装し、該光学デバイスの周辺を光透過性の材料で封止して光半導体部品を製造し、この後、前記光透過性の材料で封止した部分を包むようにハウジングを一体成形する
   ことを特徴とするハウジング一体型光半導体部品の製造方法。
2. 請求項１に記載のハウジング一体型光半導体部品の製造方法において、
   前記光透過性の材料は硬度がソフトタイプとなるシリコーンであり、前記ハウジングの材料は液晶ポリマーである
   ことを特徴とするハウジング一体型光半導体部品の製造方法。

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