JP2009188217A - Lid with lens - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は光半導体装置用パッケージに用いられるレンズ付き蓋体に関する。 The present invention relates to a lid with a lens used for a package for an optical semiconductor device.
一般に、フォトダイオードやフォトトランジスタ等の受発光素子を備えた光半導体装置は、受発光素子をベースに固着し、気密性を有するレンズ付き蓋体で受発光素子を覆い、レンズ付き蓋体をベースに電気熔接等で装着して形成する。 In general, an optical semiconductor device provided with a light emitting / receiving element such as a photodiode or a phototransistor is fixed to the base, covers the light receiving / emitting element with an airtight lid with a lens, and the base with the lens is a base. It is formed by mounting by electro welding or the like.
図5は上述のレンズ付き蓋体を示す断面図であり、101はレンズ付き蓋体、102は円筒状部材、103は内向鍔部、104はレンズ装着孔、105はガラスレンズ、106は外向鍔部を各々示している。 FIG. 5 is a cross-sectional view showing the above-mentioned lid body with a lens, 101 is a lid body with a lens, 102 is a cylindrical member, 103 is an inward flange, 104 is a lens mounting hole, 105 is a glass lens, and 106 is an outward collar. Each part is shown.
図5において、レンズ付き蓋体101は金属から成る円筒状部材102を有し、円筒状部材102は一方の端を内側に折り曲げて内向鍔部103とし、他方の端を外側に折り曲げて外向鍔部106としている。
In FIG. 5, the lens-equipped
内向鍔部103の内側に形成する孔がレンズ装着孔104となり、レンズ装着孔104にガラスレンズ105を融着させている。
ガラスレンズ105は、内向鍔部103を含む形状をなし、内向鍔部103の上部側においてレンズ装着孔104の開口縁から内向鍔部103の外側縁へ向けて延在し、内向鍔部103の下部側においてレンズ装着孔104の開口縁から円筒状部材102の内壁に達し、円筒状部材102の内壁の一部の壁面上に延在している。
A hole formed inside the
The
この様な、レンズ付き蓋体101は、ベース(図示せず)の主面に固着した受発光素子(図示せず)を覆って配置し、ベースの主面に当接する外向鍔部106を電気熔接等の方法でベースに固定して装着する。
Such a lens-equipped
円筒状部材102へのガラスレンズ105の融着は、円筒状部材102の内向鍔部103に熔融ガラスを付着させることによって行なう。
この際に、円筒状部材102の端を内側へ折り曲げて形成した内向鍔部103と円筒状部材102の直胴部との間には加工上不可避な曲率部が存在するので、熔融ガラスが内向鍔部103の上面から曲率部を伝って円筒状部材102の外壁面の一部へ達することがある。あるいは、熔融ガラス自体の膨らみに起因してその形状が内向鍔部103の外縁を超えて大きくなることがある。
The
At this time, there is an inevitable curvature portion between the
このことを防止するために、従来のレンズ付き蓋体には、内向鍔部103の主面に熔融ガラスの流れ止めを果たす形状を形成するものがあり、例えば、特許文献1に記載する構成がある。
In order to prevent this, there is a conventional lid with a lens that forms a shape that prevents the molten glass from flowing on the main surface of the
図6は、特許文献1に記載する従来のレンズ付き蓋体の要部断面を示し、図5に示すA部に相当する部分に係り、図5に示したレンズ付き蓋体101と異なる特徴部分を示しており、円筒状部材102とガラスレンズ105とが融着する部分を示している。
FIG. 6 is a cross-sectional view of a main part of a conventional lid body with a lens described in Patent Document 1, and relates to a portion corresponding to the portion A shown in FIG. 5, which is different from the lid body with a
図6において、円筒状部材102の一方の端に形成した内向鍔部103には、その主面に熔融ガラスの流れ止めが形成してあり、図6(a)は流れ止めとして突起部107を形成してガラスレンズ(熔融ガラス)105を囲む構成を示しており、図6(b)は流れ止めとして溝部108を形成してガラスレンズ(熔融ガラス)105を囲む構成を示しており、図6(c)は流れ止めとして段差部109を形成してガラスレンズ(熔融ガラス)105を囲む構成を示している。
In FIG. 6, the
これによれば、熔融ガラスを内向鍔部103に付着させて円筒部材102に融着させる際に、突起部107、溝部108、段差部109がガラスの流れ止めとして作用するので、ガラスレンズ105が内向鍔部103の外縁を超えて大きくなることを防止出来る。
上記した従来の構成では、ガラスレンズ105が内向鍔部103を包含する形状をなし、図5のレンズ装着孔104に相当する部分はその外周が内向鍔部103の開口縁の尖端に対向している。しかしながら、例えば上述の電気熔接の際に応力が発生した場合や、その他の外力が掛かって応力が発生した場合には内向鍔部103の尖端においてガラスレンズ105に応力が集中する。このため、内向鍔部103の尖端を起点としてガラスレンズ105にクラックが生じてガラスレンズ105の透光性を損なうことや、円筒状部材102からガラスレンズ105が脱落する恐れがある。
In the conventional configuration described above, the
本発明は、上記した従来の課題を解決するものであり、電気熔接の際やその他の外力が作用する際にもガラスレンズに応力の集中が生じることが無く、ガラスレンズの損傷を防止できるレンズ付き蓋体を提供することを目的とする。 The present invention solves the above-described conventional problems, and does not cause stress concentration in the glass lens even when electric welding or other external force acts, and can prevent damage to the glass lens. An object is to provide a lid.
上記の課題を解決するために、本発明のレンズ付き蓋体は、一方の開口がレンズ装着孔をなす円筒状部材と、前記レンズ装着孔に融着したガラスレンズを備え、前記円筒状部材が前記一方の開口の周囲に径方向外側へ延在する外向鍔部を有し、かつ前記円筒状部材の内壁面から前記外向鍔部の主面にかけて曲面をなす曲率部を有し、前記外向鍔部の外側縁が実質的に曲率を持たない終端をなし、前記ガラスレンズが前記レンズ装着孔を閉塞し、かつ前記円筒状部材の内壁面から前記曲率部の曲面および前記外向鍔部の主面を経て前記外向鍔部の外側縁にまで延在することを特徴とする。 In order to solve the above-described problems, a lid with a lens according to the present invention includes a cylindrical member in which one opening forms a lens mounting hole, and a glass lens fused to the lens mounting hole, and the cylindrical member includes The outward flange has an outward flange extending radially outward around the one opening, and has a curved portion that forms a curved surface from an inner wall surface of the cylindrical member to a main surface of the outward flange. The outer edge of the portion has a terminal end having substantially no curvature, the glass lens closes the lens mounting hole, and the curved surface of the curvature portion and the main surface of the outward flange portion from the inner wall surface of the cylindrical member And extending to the outer edge of the outward flange.
また、前記円筒状部材が金属から成り、前記円筒状部材が前記一方の開口の周囲に径方向外側へ延在する前記外向鍔部を第一の外向鍔部として有し、かつ他方の開口の周囲に径方向外側へ延在する第二の外向鍔部を有し、前記第一の外向鍔部および前記第二の外向鍔部が前記円筒状部材の両側の端を前記円筒状部材の軸心に対して実質的に直交して外側に折り曲げてなることを特徴とする。 In addition, the cylindrical member is made of metal, the cylindrical member has the outward flange as a first outward flange that extends radially outward around the one opening, and the other opening A second outward flange extending radially outward in the periphery, wherein the first outward flange and the second outward flange are on both ends of the cylindrical member; It is characterized by being bent outward substantially perpendicular to the heart.
本発明によれば、レンズ装着孔を閉塞するガラスレンズを円筒状部材の軸心方向で受け止める外向鍔部が円筒状部材の開口から径方向外側へ延在し、円筒状部材とガラスレンズとの界面、つまり円筒状部材の内壁面から曲率部の曲面および外向鍔部の主面を経て外向鍔部の外側縁にまで延在する界面には、応力が集中する起点となる段差や尖端が存在せず、ガラスレンズと円筒状部材は曲面および平面で当接する。 According to the present invention, the outward flange that receives the glass lens that closes the lens mounting hole in the axial direction of the cylindrical member extends radially outward from the opening of the cylindrical member, and the cylindrical member and the glass lens At the interface, that is, the interface extending from the inner wall surface of the cylindrical member through the curved surface of the curved portion and the main surface of the outward flange to the outer edge of the outward flange, there is a step or point that becomes a starting point for stress concentration. Instead, the glass lens and the cylindrical member abut on a curved surface and a flat surface.
このため、円筒状部材に衝撃や応力がかかった場合でも、ガラスレンズへの応力集中を防止できるので、従来のものよりも外力に対して機械的強度に勝り、特にレンズへの損傷を防ぐことができる。よって、ガラスレンズにクラックが生じてガラスレンズの透光性および気密性を損なうことや、円筒状部材からガラスレンズが脱落すること等を防止できる構造となる。 For this reason, even when an impact or stress is applied to the cylindrical member, stress concentration on the glass lens can be prevented. Therefore, mechanical strength against external force is superior to conventional ones, and damage to the lens in particular is prevented. Can do. Therefore, it becomes a structure which can prevent that a glass lens cracks and impairs the translucency and airtightness of a glass lens, or a glass lens falls off from a cylindrical member.
また、外向鍔部の外側縁は実質的に曲率を持たず終端を成すので、熔融ガラスを円筒状部材に付着させてガラスレンズを形成する際に、熔融ガラスの流れ止めを特に設けずとも熔融ガラスを外向鍔部の外側縁からはみだすこと無く、確実に止めることが可能である。 In addition, the outer edge of the outward flange has substantially no curvature and is terminated, so that when a glass lens is formed by adhering a molten glass to a cylindrical member, it is not necessary to provide a flow stop for the molten glass. The glass can be surely stopped without protruding from the outer edge of the outward flange.
また、外向鍔部は円筒状部材から径方向外側へ延在するので、発光素子からの光を外向鍔部が遮ることが無く、従来のものよりも発光素子から発せられる光を効率良く取り出すことが可能である。 Further, since the outward flange extends radially outward from the cylindrical member, the outward flange does not block the light from the light emitting element, and the light emitted from the light emitting element can be extracted more efficiently than the conventional one. Is possible.
以下本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。図1は、本発明の実施の形態におけるレンズ付き蓋体を示し、図1(a)は全体を示す断面図、図1(b)は図1(a)のA部を示す要部断面図であり、1はレンズ付き蓋体、2は円筒状部材、3は第一の外向鍔部、3aは終端部、4はレンズ装着孔、5は第二の外向鍔部、6はガラスレンズを各々示している。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 shows a lid with a lens according to an embodiment of the present invention, FIG. 1 (a) is a cross-sectional view showing the whole, and FIG. 1 (b) is a cross-sectional view of an essential part showing part A of FIG. 1 (a). 1 is a lid with a lens, 2 is a cylindrical member, 3 is a first outward flange, 3a is a terminal portion, 4 is a lens mounting hole, 5 is a second outward flange, and 6 is a glass lens. Each is shown.
図1において、レンズ付き蓋体1は金属から成る円筒状部材2を有している。円筒状部材2は一方の端を外側に折り曲げて第一の外向鍔部3とし、他方の端を外側に折り曲げて第二の外向鍔部5としており、第一の外向鍔部3および第二の外向鍔部5は円筒状部材2の軸心に対して実質的に直交する方向に折り曲げてあり、円筒状部材2の両側の開口の周囲において径方向外側へ延在する形状をなす。
In FIG. 1, a lid body 1 with a lens has a
円筒状部材2には第一の外向鍔部3に対応する一方の開口をレンズ装着孔4としてガラスレンズ6が装着してある。ガラスレンズ6はレンズ装着孔4を閉塞して円筒状部材2に融着し、上下に凸状のレンズ形状をなし、第一の外向鍔部3の上部側においてレンズ装着孔4の開口縁から第一の外向鍔部3の外側縁にまで延在し、レンズ装着孔4の開口縁から円筒状部材2の内壁面に沿って所定長さに延在している。
A
円筒状部材2は内壁面から第一の外向鍔部3の主面へかけて曲面をなす曲率部を有し、第一の外向鍔部3の外側縁は実質的に曲率を持たない終端を成し、第一の外向鍔部3の主面と外周面3aとが曲面的に連続せず、外側縁の角部を境とする不連続な面を形成する。
The
本実施の形態において、円筒状部材2を形成する金属は、鉄-ニッケル-コバルト合金又は42アロイ等であり、ガラスレンズ6を形成するガラスは、耐熱性・耐薬品性に優れる硼珪酸ガラスである。
In the present embodiment, the metal forming the
かかる構成によれば、径方向外側に延在する第一の外向鍔部3はガラスレンズ6に入り込むことが無く、円筒状部材2にはガラスレンズ6の中に入り込む部位は存在しないので、ガラスレンズ6と円筒状部材2との界面は曲面および平面で構成される。つまり円筒状部材2の内壁面から曲率部の曲面を経て第一の外向鍔部3の主面に至り、さらに第一の外向鍔部3の外側縁までの間には、応力が集中する起点となる段差や尖端が存在しない。このため、円筒状部材2に衝撃や応力がかかった場合でも、ガラスレンズ6への応力集中を防止できる。
According to such a configuration, the first outward
よって、例えば上述した電気熔接の際やその他外力が掛かって応力が発生した場合にも、ガラスレンズ6にクラックが生じて透光性および気密性を損なうことや、円筒状部材2からガラスレンズ6が脱落することを防止出来る。
Therefore, for example, even when the above-described electric welding or other external force is applied and stress is generated, the
また、第一の外向鍔部3の外側縁は実質的に曲率を持たない終端を成し、第一の外向鍔部3の主面と外周面3aとが曲面的に連続せず、外側縁の角部を境とする不連続な面を形成する。このため、熔融ガラスをレンズ装着孔4に付着させて円筒状部材2に融着させる際に、第一の外向鍔部3の主面に沿って広がる熔融ガラスの流れが、曲率を持たない終端をなす第一の外向鍔部3の外側縁において停止し、熔融ガラスの表面張力等によって熔融ガラスが第一の外向鍔部3の外側縁に留まる。
In addition, the outer edge of the first
よって、図5に示したような熔融ガラスの流れ止めを特に設けずとも熔融ガラスが第一の外向鍔部3の外側縁からはみだすことは無く、熔融ガラスを確実に第一の外向鍔部3の主面内に留めることが可能である。
Therefore, the molten glass does not protrude from the outer edge of the first
したがって、レンズ付き蓋体1を光半導体装置として実装基板(図示せず)に実装する際に、ガラスレンズ6が隣接する他の部分に衝突して損傷したり、外力が掛かってガラスレンズ6にクラックが生じて透光性および気密性を損なうことや、円筒状部材2からガラスレンズ6が脱落することを防止出来る。
Accordingly, when the lid 1 with a lens 1 is mounted on a mounting substrate (not shown) as an optical semiconductor device, the
尚、上述したレンズ付き蓋体1では、第一の外向鍔部3に溝部や突起等のガラス流れ止めを設けずとも熔融ガラスを第一の外向鍔部3の主面上に留めることが可能であるが、これらのガラス流れ止めを設けることを制限するものではない。
In addition, in the cover body 1 with a lens mentioned above, it is possible to fasten the molten glass on the main surface of the first
図2は、従来のレンズ付き蓋体と本発明のレンズ付き蓋体1との破壊強度を比較する試験方法を示す模式図であり、1はレンズ付き蓋体、2は円筒状部材、5は第二の外向鍔部、6はガラスレンズ、7は加圧ブロックを各々示している。 FIG. 2 is a schematic diagram showing a test method for comparing the breaking strength of a conventional lid with a lens and the lid with a lens 1 of the present invention, wherein 1 is a lid with a lens, 2 is a cylindrical member, The second outward flange portion, 6 is a glass lens, and 7 is a pressure block.
図2において、レンズ付き蓋体1はガラスレンズ6を上にして平面上に載置し、同平面上に置いた二つの加圧ブロック7の双方の平行な垂直面間に円筒状部材2の第二の外向鍔部5を挟む。加圧ブロック7で第二の外向鍔部5に力を加えて行き、ガラスレンズ6が破損した時点の力を横押し強度(破壊強度)とする試験を実施した。
In FIG. 2, the lens-equipped lid 1 is placed on a plane with the
この結果、図3に示すように、従来のレンズ付き蓋体が横押し強度17.2N(平均)であるに対して、本発明のレンズ付き蓋体1は横押し強度25.2N(平均)となり、強度が向上した。 As a result, as shown in FIG. 3, the conventional lid with lens has a lateral pushing strength of 17.2 N (average), whereas the lid with lens 1 of the present invention has a lateral pushing strength of 25.2 N (average). As a result, the strength was improved.
図4は、本発明のレンズ付き蓋体と従来のレンズ付き蓋体との発光素子からの有効射光角を比較する模式図であり、図4(a)は従来のレンズ付き蓋体での有効射光角を示し、図4(b)は本発明のレンズ付き蓋体での有効射光角を示しており、図中において、2は円筒状部材(本発明)、3は第一の外向鍔部、6はガラスレンズ、102は円筒状部材(従来)、103は内向鍔部(従来)、105はガラスレンズ(従来)、201は発光素子を各々示している。 FIG. 4 is a schematic view for comparing the effective light emission angles from the light emitting elements of the lid with a lens of the present invention and the conventional lid with a lens, and FIG. 4 (a) shows the effectiveness of the conventional lid with a lens. FIG. 4 (b) shows the effective angle of incidence in the lens-equipped lid body according to the present invention. In FIG. 4, 2 is a cylindrical member (the present invention), and 3 is a first outward flange. , 6 is a glass lens, 102 is a cylindrical member (conventional), 103 is an inward flange (conventional), 105 is a glass lens (conventional), and 201 is a light emitting element.
図4において、円筒状部材(従来)102と円筒状部材(本発明)2の筒径と双方の発光素子201の発光点の位置を同じ条件としている。この場合に、従来の構成において、円筒状部材(従来)102はガラスレンズ(従来)105内に内向鍔部(従来)103が存在し、円筒状部材(従来)102のレンズ装着孔は内向鍔部(従来)103の内径のAと成る。これに対して、本発明の構成においては、円筒状部材(本発明)2のレンズ装着孔は円筒状部材(本発明)2の内径自体のBとなり、レンズ装着孔の内径は従来の円筒状部材(従来)102の内径Aよりも大きく成り、円筒状部材(本発明)2の外側に形成した第一の外向鍔部3が有効射光角を狭める要因とならない。
4, the cylindrical diameters of the cylindrical member (conventional) 102 and the cylindrical member (present invention) 2 and the positions of the light emitting points of the
これによれば、従来の構成において、発光素子201からガラスレンズ(従来)105への入射光の有効角度範囲はXであるに対して、本発明の構成において、発光素子201からガラスレンズ6への入射光の有効角度範囲はXよりも大きなYとなる。したがって、発光素子201から発せられる光を従来よりも効率良く利用可能と成る。
According to this, in the conventional configuration, the effective angle range of the incident light from the
この様なレンズ付き蓋体1は、従来の円筒状部材102の形状を本発明の円筒状部材2の形状に変更するのみで、公知公用の従来方法で製造が可能である。例えば円柱状のガラスと円筒状部材2とをカーボンから成る組み立て治具に組み込み、その治具ごと加熱炉にて加熱してガラスと円柱状部材2とを融着させて製造することが可能である。
Such a lid body 1 with a lens can be manufactured by a known publicly known conventional method only by changing the shape of the conventional
本発明は、受発光素子を覆って気密性を得る半導体装置のレンズ付き蓋体として有用であり、特に振動その他による応力や機械強度を求めるものに適している。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention is useful as a lid with a lens for a semiconductor device that covers a light emitting / receiving element to obtain airtightness, and is particularly suitable for obtaining stress and mechanical strength due to vibration and the like.
1、101 レンズ付き蓋体
2、102 円筒状部材
3 第一の外向鍔部
3a 外周面
4、104 レンズ装着孔
5 第二の外向鍔部
6、105 ガラスレンズ
7 加圧ブロック
103 内向鍔部
106 外向鍔部
107 突起部
108 溝部
109 段差部
201 発光素子
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1,101 Cover body with lens 2,102
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2014119273A1 (en) * | 2013-01-31 | 2014-08-07 | パナソニック株式会社 | Ultraviolet light emitting device |
WO2014118838A1 (en) * | 2013-01-29 | 2014-08-07 | パナソニック株式会社 | Ultraviolet light emitting device |
-
2008
- 2008-02-07 JP JP2008027106A patent/JP2009188217A/en active Pending
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WO2014118838A1 (en) * | 2013-01-29 | 2014-08-07 | パナソニック株式会社 | Ultraviolet light emitting device |
WO2014119273A1 (en) * | 2013-01-31 | 2014-08-07 | パナソニック株式会社 | Ultraviolet light emitting device |
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