JP2010219537A - 光電送信又は受信素子およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】小さな光散乱角、小さな体積および高い信頼性を持つ光電送信又は受信素子およびその製造方法を提供する。
【解決手段】光電送信素子２は、基板２１、第１の導電層２４１、第２の導電層２４２および光電変換チップ２５を有する。基板は上側表面２１０および凹所２１１を有し、複合材料で作られる。凹所は、底部２１１ａおよび底部から上側表面まで上向きに伸びた内側側面の壁２１１ｂによって定められる。第１の導電層および第２の導電層は、基板の複合材料を活性化するレーザーを用いて形成される。第１の導電層は凹所の底部表面に設けられ、そして凹所の内側側面の壁および基板の上側表面に沿って外向きに伸びている。第２の導電層は、第１の導電層から電気的に絶縁され、そして基板の上側表面に沿って外向きに伸びている。光電変換チップは凹所の底部表面に設けられ、第１の導電層と第２の導電層とにそれぞれ電気的に接続される。
【選択図】図２

Description

本発明は光電送信又は受信素子およびその製造方法に関し、そして特に、本発明は小さな光散乱角を有する光電送信又は受信素子およびその製造方法に関する。

科学および技術の急速な発展のため、照明装置は従来のタングステンフィラメント電球から蛍光燈まで絶え間なく進化し、そのために人々には今日常生活で用いられる照明装置としてより多くの選択がある。近年、光電式変換チップは、例えば低消費電力、高耐用性、予熱時間不要、高速な応答速度およびわずかな体積といった効果のため、広く応用例が見出されている。

一般に、従来の光電変換チップは、従来のプリント基板（ＰＣＢ）に設置され、光電式の送信又は受信素子を構成するよう電気的に接続される。しかしながら、光電式変換チップは特性上、そこから発される光は通常大きな光散乱角を有する。特定の目標を照らすために集中光が必要となる用途においては、ボウル形の構造が光線を集中するために用いられる。一般的なプリント基板は限定された厚みをもつので、特別な厚みをもつ高価なプリント基板を用いない限り、通常追加の反射カバーが基板の光電式変換チップ周辺に配置される必要がある。しかしながら、これは製造工程の複雑さと生産コストを増すこととなる。

図１に示すように、この課題を解決するために、従来の光電送信又は受信素子１は、２つの導電性プラスチック部分１１とその間に挟まれた非導電性プラスチック部分１２を形成するために、射出成形プロセスにより導電性および非導電性プラスチックを同時に注入して形成される。その後、金属層を導電性物質上にのみメッキすることのできる、金属フィルムメッキプロセスの固有の特性を利用して、２つの導電層１４が２つの導電性プラスチック部分１１にだけメッキされる。光電変換チップ１５は光電送信又は受信素子１の凹所１１１の底部に配置され、導電層１４のうちの１に電気的に接続される。最後に、ワイヤ１６が光電変換チップ１５を他の導電層１４に電気的に接続するために用いられる。金属層（すなわち、導電層１４）でメッキされた、奥行きのある凹所１１１を用いることにより、従来の光電送信又は受信素子１は光電変換チップ１５により発される光を集中するよう構成され、それにより、小さな光散乱角を達成する。

図１に示される光電送信又は受信素子１は、導電性および非導電性プラスチックの帯板を同時に射出成形し、そして次に半製品として一体的に形成された光電送信又は受信素子１の帯板をスライスして個々の光電送信又は受信素子１とすることにより大量生産されることは特に留意されなければならない。従って２つ導電性プラスチック部分１１は、図１に示されるハッチングされた部分上にだけ導電層１４が形成され、一方ハッチング線のない部分は導電層１４が形成されないスライスされた横断面である。従来の光電送信又は受信素子１が垂直の方向に取り付けられる（すなわち、素子が全体として垂直に取付面に取り付けられる）場合、それはそのスライスされた横断面に取付面を接続させなければならない。しかし、回路接続のための半田付けスズおよび他の金属材料は、金属材で作られる導電層１４と接合することが可能なだけで、スライスされた横断面にしっかりと接合することはできないため、それらは導電層１４に両端だけで取り付けられる。結果として、半田付けスズを用いるだけでは、電気的に確実に、垂直にマウントした光電送信又は受信素子１を固定し接続するのは困難であり、光電送信又は受信素子１を固定するためにさらに別の手段を用いる必要がある。

従来の光電送信又は受信素子１は、２つの導電性プラスチック部分１１およびその間に挟まれた非導電性部分１２を形成するために、導電性プラスチックおよび非導電性プラスチックを同時に射出成形することよって形成するので、導電性プラスチック部分１１および非導電性プラスチック部分１２の形状を正確に制御する事は困難である。その結果、従来の光電送信又は受信素子１のサイズを更に縮小することは困難である。従って、小さな体積、高い信頼性および小さな光散乱角を特徴とする光電送信又は受信素子を提供することが、この技術分野で大いに望まれている。

本発明の１つの目的は、光電送信又は受信素子およびその製造方法を提供することである。光電送信又は受信素子は、小さな光散乱角、更なるサイズの減少および改良された信頼性を有する。

上述の目的を達成するため、本発明の第１実施例による光電送信又は受信素子は、基板、第１の導電層、第２の導電層および光電変換チップを有する。基板は、上側表面と、底部および底部から上側表面まで上向きに伸びる内側側面の壁によって定められる凹所とを有する。基板が複合材料で作られること、そして複合材料はレーザー照射による活性化により、複合材料の表面に導電層を形成するのに適したものであることに注意しなければならない。第１の導電層はレーザー照射により基板の複合材料を活性化することにより形成される。第１の導電層は凹所の底部の第１部分に設けられ、凹所の内側側面の壁および基板の上表面に沿って外へ伸びる。第２の導電層も同様に、レーザー照射により基板の複合材料を活性化することにより形成され、第１の導電層から絶縁されている。第２の導電層は凹所の底部の第２部分に設けられ、凹所の内側側面の壁および基板の上側表面に沿って外側へ伸びる。光電変換チップは凹所の底部に配置され、凹所の底部の第１の導電層および第２の導電層とそれぞれ電気的に接続している。

本発明の第１実施例による光電送信又は受信素子のための製造方法は、以下のステップからなる。（ａ）上側表面と、底部および底部から上側表面まで上向きに伸びる内側側面の壁によって定められる凹所と、を有する基板を提供するステップ、ここで、基板は複合材料で作られ、複合材料はレーザー照射による活性化により複合材料の表面に導電層を形成するのに適している。（ｂ）第１の導電層を形成するため、凹所の底部の第１部分、内側側面の壁の部分、そして基板の上側表面の部分をレーザー照射するステップ。（ｃ）第２の導電層を形成するため、 凹所の底部の第２部分、内側側面の壁の部分、そして基板の上側表面の部分をレーザー照射するステップ、ここで第２の導電層は第１の導電層から絶縁されている。そして、（ｄ） 凹所の底部に光電変換チップを配置し、その光電変換チップを凹所の底部の第１の導電層および第２の導電層にそれぞれ電気的に接続するステップ。

上述した目的を達成するため、本発明の第２実施例による光電送信又は受信素子は、基板、第１の導電層、第２の導電層および光電変換チップを有する。基板は、上表面および凹所を有する。凹所は底部および底部から上側表面まで上向きに伸びる内側側面の壁によって定められる。基板が複合材料で作られること、そして複合材料はレーザー照射による活性化により複合材料の表面上に導電層を形成するのに適したものであることに注意しなければならない。第１の導電層はレーザー照射により基板の複合材料を活性化することにより形成される。第１の導電層は凹所の底部に設けられ、そして凹所の内側側面の壁および基板の上側表面に沿って外へ伸びる。第２の導電層も同様に、レーザー照射により基板の複合材料を活性化することにより形成され、第１の導電層から電気的に絶縁されている。第２の導電層は凹所の底部の外側に設けられ、基板の上側表面に沿って外側に伸びる。光電変換チップは凹所の底部に配置され、第１の導電層および第２の導電層とそれぞれ電気的に接続している。

本発明の第２実施例による光電送信又は受信素子のための製造方法は、以下のステップからなる。（ａ）上側表面と、底部および底部から上側表面まで上向きに伸びている内側側面の壁によって定められる凹所と、を有する基板を形成するステップ。（ｂ）第１の導電層を形成するために基板をレーザー照射するステップ、ここで第１の導電層は凹所の底部に形成されて、凹所の内側側面の壁および基板の上側表面に沿って外側に伸びる。（ｃ）第２の導電層を形成するために基板をレーザー照射するステップ、ここで第２の導電層は、凹所の底部の外側に形成され、基板の上表面に沿って外側に伸びて、そして第１の導電層から電気的に絶縁されている。そして、（ｄ）凹所の底部上に光電変換チップを配置し、その光電変換チップを第１の導電層および第２の導電層にそれぞれ電気的に接続するステップ。

本発明のために実施される詳細な技術および好ましい実施例は、当業者が請求項の本発明の特徴を良く理解できるよう添付の図面を添えて、以下の項目に記載されている。

従来の光電送信又は受信素子を示す図。 本発明の第１実施例による光電送信又は受信素子の斜視図。 本発明の第１実施例による光電送信又は受信素子の正面図。 本発明の第１実施例による光電送信又は受信素子の右側図。 本発明の第１実施例による光電送信又は受信素子の背面図。 本発明の第１実施例による光電送信又は受信素子の底面図。 本発明の第１実施例による光電送信又は受信素子の大量生産の際のテンプレートの概略図。 本発明の第２実施例による光電送信又は受信素子の斜視図。 本発明の第２実施例による光電送信又は受信素子の大量生産の際のテンプレートの概略図。

本発明の光電送信又は受信素子は、Molded Interconnect Device-Laser Direct Structure（ＭＩＤ−ＬＤＳ）技術を用いることにより、小さなサイズ、高い信頼性および小光散乱角を有するよう作られる。いわゆるＭＩＤ−ＬＤＳは、金属原子を添加された特定の複合材料でできたキャリアを用いレーザーを照射する回路形成プロセスであって、レーザー照射により複合材料中の金属原子間の結合が損なわれることにより、金属原子が荷電してその間で結合引力を呈することとなる。その結果、金属化処理プロセスにより、金属層をレーザー処理した表面に形成することができる。

上述したＭＩＤ−ＬＤＳ技術を採用した本発明の第１実施例による光電送信又は受信素子２の構造は図２に示される。本発明の光電送信又は受信素子２は、基板２１、２つのレーザー処理領域２２、非導電性領域２３および光電変換チップ２５を有する。基板２１は、上側表面２１０と、底部２１１ａおよび底部２１１ａと基板２１の上側表面２１０とにつながる内側側面の壁２１１ｂとによって定められる凹所２１１を有する。発光ダイオード（ＬＥＤ）または光センサーである光電変換チップ２５は、凹所２１１の底部２１１ａに設けられる。

基板２１は、上述したＭＩＤ−ＬＤＳ技術で用いられる複合材料で作られ、その複合材料は、銅原子のようなドーピングされた金属原子を含む。レーザー処理によって基板２１に２つのレーザー処理領域２２および非導電性領域２３が構成され、非導電性領域２３は、レーザー処理領域２２を反対の電気極性の２つの導電層に分割する。さらに具体的には、非導電性領域２３は、基板２１の上側表面２１０から凹所２１１の底部２１１ａに下向きに伸び、そして凹所２１１の底部２１１ａを横切り、そして最後に、内側側面の壁２１１ｂに沿って上向きに、基板２１の上側表面２１０へ伸びる。これによって、非導電性領域２３は、レーザー処理領域２２を互いに電気的に絶縁された第１の導電層２４１および第２の導電層２４２に分割する。本実施例において、第１の導電層２４１は凹所２１１の底部２１１ａの第１部分に設けられ、凹所２１１の内側側面の壁２１１ｂおよび基板２１の上側表面２１０に沿って外へ伸び、一方第２の導電層２４２は凹所２１１の底部２１１ａの第２部分に設けられ、凹所２１１の内側側面の壁２１１ｂおよび基板２１の上側表面２１０に沿って外へ伸びる。

光電変換チップ２５は凹所２１１の底部２１１ａに配置され、第１の導電層２４１および凹所２１１の第２の導電層２４２とそれぞれ電気的に接続される。加えて、凹所２１１の底部２１１ａ上の第１の導電層２４１は、例えば、ダイボンディング領域であって、光電変換チップ２５がそのダイボンディング領域に設けられ電気的に接続されており、一方第２の導電層２４２は、例えば、ワイヤボンディング領域である点に留意する必要がある。光電変換チップ２５は、ワイヤ２６を介してワイヤボンディング領域に電気的に接続される。本発明のワイヤ２６が電気的に光電変換チップ２５と凹所２１１の底部２１１ａ上の第２の導電層２４２とをワイヤボンディングプロセスにより接続しているので、ワイヤボンディングおよびダイボンディングプロセスは、従来技術のように凹所２１１の外側にワイヤボンディング領域を設けることなく、凹所２１１の底部２１１ａ上で達成されうる。従って、本発明の光電送信又は受信素子によって発生する光は形良く、そしてワイヤ２６は、従来技術と比較し、より短い距離に架かるので、より破断しにくく、高い信頼性を有する。加えて、封止用コンパウンド（図示せず）が、光電変換チップ２５およびワイヤ２６を覆うために、凹所２１１に設けられる。封止用コンパウンドは、ワイヤ２６を支持し、光電変換チップ２５およびワイヤ２６を保護するのに役立つ。

さらにまた、本発明の第１の導電層２４１および第２の導電層２４２は多重層構造であって、順に銅メッキ層、ニッケルメッキ層および金のメッキ層から成る。銅メッキ層は、化学的フィルム−メッキ・プロセスによって、レーザー処理領域２２に形成され、ニッケルメッキ層は電気メッキプロセスによって銅メッキ層の上に形成され、そして金メッキ層は電気メッキプロセスによってニッケルメッキ層の上に形成される。

図２乃至図３Ｄにおいて、レーザー処理領域２２へのレーザー照射により第１の導電層２４１および第２の導電層２４２を形成するＭＩＤ−ＬＤＳプロセスを用いることにより、本発明の光電送信又は受信素子２では、導電層が構成される部位を正確に制御することができる。射出成形される従来の光電送信又は受信素子１では、導電性プラスチック部分１１および非導電性プラスチック部分１２の形成を正確に制御することは困難であり、そのサイズを更に縮小することは不可能である。対照的に、本発明の光電送信又は受信素子２は、更に縮小されたそのサイズをもつだけでなく、素子２の縮小されたサイズのためワイヤ２６を短縮することもできる。縮小されたサイズにより、ワイヤ２６に接着剤を塗布することもより容易であり、ワイヤ２６はより破断しにくい。

図１に示すように、従来の光電送信又は受信素子１は、導電性プラスチック部分および非導電性プラスチック部分が相互に配置された半製品の帯板を射出成形し、一連の半製品の製造工程を実行して、最後にそれらを所定形状にスライスすることによって大量生産される。スライシング面には、導電層１４は形成されず、従来の光電送信又は受信素子１が垂直に取り付けられる（すなわち、素子が全体として取付面に垂直に取り付けられる）際、それは導電層１４と半田付けスズにより両端で固定されるだけである。対照的に、本発明の光電送信又は受信素子２は、ＭＩＤ−ＬＤＳプロセスにより形成されるので、正確なレーザー照射により従来の光電送信又は受信素子１形成に用いられた射出成形プロセスの限界を克服できる。具体的には、本発明の光電送信又は受信素子２では、そのスライシング面がその左側および右側にあるように設計されるので、基板２１の上側表面２１０に続く側面の表面２１３は、その上にはんだ付け場所２１２を形成するため、レーザーにより照射されることができる。この構成により、光電送信又は受信素子２を、垂直の方向の側面の表面２１３上の半田付け場所２１２によって、プリント基板（図示せず）にはんだ付けすることができ、それにより側面発光の光電送信又は受信素子２が得られる。

加えて、図３Ｃに示すように、第１の導電層２４１および第２の導電層２４２は、基板２１の上側表面２１０と反対側の、基板２１の下面２１４に伸びてもよい。したがって、本発明の光電送信又は受信素子２には、プリント基板（図示せず）に、凹所２１１が上向きに面してはんだ付けされるよう、下面２１４の半田付け場所２１２を形成してもよい。その結果、光電送信又は受信素子２は上側表面２１０が上向きに面するように設置されてもよい。加えて、他の回路結合材固定のための領域が拡大されるので、固定の安定は著しく改善される。

図３Ａ乃至図３Ｄにおいて、従来技術と比較すると、ＭＩＤ−ＬＤＳプロセスを用いて、光電送信又は受信素子２の大きさは著しく縮小され、大きなアスペクト比を有する凹所２１１のために著しく縮小された光散乱角を呈する。従来の光電送信又は受信素子１と比較すると、本発明の光電送信又は受信素子２はより小型化された装置に適用できる。実際の応用においては、光電送信又は受信素子２は、リモート・コントローラの信号トランシーバとして用いられるのに適する。

光電送信又は受信素子２の凹所２１１は、実質的に１．１４５ｍｍの深さＤを有する。基板２１は、長さＬ、幅Ｗと凹所２１１の深さＤと平行な厚みＨを有する。長さＬは実質的に２．３ｍｍ、幅Ｗは２．２５ｍｍ、そして厚みＨは１．６ｍｍである。本発明の光電送信又は受信素子２の上述した寸法は好ましい実施例としてのみ提示され、本発明の範囲を限定するものではない事に注意しなければならない。

図２を参照して、本発明の第１実施例による光電送信又は受信素子２の製造方法を述べる。最初に、上側表面２１０を有し凹所２１１が形成された基板２１を提供するステップ（ａ）が実行される。凹所２１１は、基板２１の、底部２１１ａおよび底部２１１ａと上側表面２１０とにつながる内側側面の壁２１１ｂとによって定められる。基板２１は複合材料で作成され、その複合材料はレーザー照射による活性化により、その表面に導電層を構成するのに適する。ステップ（ａ）において、大量生産のために、ＭＩＤ−ＬＤＳにおいて用いられる複合材料は、図４に示すテンプレート２８を形成するために、型（図示せず）に注入される。テンプレート２８は、互いにつながった基板２１の複数の列であって、基板２１の各々は凹所２１１を有する。テンプレート２８は、その後のプロセスに委ねられ、最後に互いに独立した個々の光電送信又は受信素子２にスライスされる。

その後、第１の導電層２４１を形成するため、基板２１の、凹所２１１の底部２１１ａの第１部分、内側側面の壁２１１ｂの一部分、および上側表面２１０の一部分がレーザーで照射される、ステップ（ｂ）が実行される。更に、ステップ（ｃ）では、第２の導電層２４２を形成するため、基板２１の、凹所２１１の底部２１１ａの第２部分、内側側面の壁２１１ｂの他の部分および上側表面２１０の他の部分がレーザー照射される。ステップ（ｂ）および（ｃ）は好ましくは同時に実行されることに注意されたい。すなわち、２つのレーザー処理領域２２は、その上にそれぞれ第１の導電層２４１および第２の導電層２４２を形成するため、同時にレーザー照射される。加えて、第１の導電層２４１および第２の導電層２４２は、そこにはんだ付けの場所２１２を設けるため、基板２１の側面表面２１３（基板２１の上側表面２１０とつながる）に伸びていてもよく、それにより本発明の光電送信又は受信素子２を垂直に取り付けることができる。あるいは、図３Ｃに示すように、第１の導電層２４１および第２の導電層２４２は、基板２１の上側表面２１０と反対側の、基板２１の下面２１４に、プリント基板（図示せず）にはんだ付けされるよう、伸びてもよい。

レーザー照射にさらされない非導電性領域２３は、基板２１の上側表面２１０から下向きに凹所２１１の底部２１１ａに、そして凹所２１１の底部２１１ａを横断し、そして最後に凹所２１１の内側側面の壁２１１ｂに沿って上向きに基板２１の上側表面２１０に伸びる。このように、非導電性領域２３はレーザー処理領域２２を互いに絶縁された第１の導電層２４１および第２の導電層２４２に分割する。

ステップ（ｂ）における、第１の導電層２４１を形成する詳細な手順は以下の通りである。（ｂ１）基板２１のレーザー処理領域２２のうちの１つに銅メッキ層を化学的にメッキする、（ｂ２）銅メッキ層上にニッケルメッキ層を電気メッキする、そして（ｂ３）ニッケルメッキ層上に金メッキ層を電気メッキする。同様に、ステップ（ｃ）において、第２の導電層２４２を形成する詳細な手順は以下の通りである。（ｃ１）基板２１の他のレーザー処理領域２２に銅メッキ層を化学的にメッキする、（ｃ２）銅メッキ層上にニッケルメッキ層を電気メッキする、そして、（ｃ３）ニッケルメッキ層上に金メッキ層を電気メッキする。好ましくは、ステップ（ｂ）および（ｃ）において、第１の導電層２４１および第２の導電層２４２の２つの銅メッキ層は同時に形成され、２つのニッケルメッキ層は同時に形成され、そして２つの金メッキ層は同時に形成される。

第１の導電層２４１および第２の導電層２４２の形成の後、光電変換チップ２５が、凹所２１１の底部２１１ａに設けられ、そしてステップ（ｄ）で、凹所２１１の底部２１１ａ上の、第１の導電層２４１およびの第２の導電層２４２にそれぞれ電気的に接続される。

ステップ（ｄ）に続いて、本発明の製造方法は、更に封止用コンパウンドが光電変換チップ２５およびワイヤ２６を覆うために適用されるステップ（ｅ）を含む。ワイヤ２６はより小さな距離にわたり、そして相応して、封止用コンパウンドが適用されるべき長さは減少し、そして本発明の光電送信又は受信素子２への封止用コンパウンドの適用は、従来の光電送信又は受信素子１より、より容易に、より確実に実行されうる。

上述したプロセスの完了後、図４に示されるテンプレート２８を個々の光電送信又は受信素子２にスライスするための、スライシング・プロセスが最後に実行され、それにより、図２に示される光電送信又は受信素子２を得る。本発明の製造方法により形成される光電送信又は受信素子２の詳細な寸法は上述のとおりであり、ここではそれについて再び述べない。本発明において、前述のスライシング方向は、非導電性領域２３が伸びる方向と平行であり、このようにして得られた個々の光電送信又は受信素子２が垂直に取り付けられる場合、その側面の表面２１３には、スズあるいは他の金属の結合材ではんだ付けするのに適した、第１の導電層２４１および第２の導電層２４２の半田付け場所２１２が形成される。半田付け場所２１２は、第１の導電層２４１および第２の導電層２４２から、上側表面２１０と反対側の、基板２１の下面２１４に更に伸びてもよく、横方向に取り付けられる場合には、光電送信又は受信素子２を、凹所２１１を上向きにして、下面２１４でプリント基板に接合するのに適する。したがって、従来の光電送信又は受信素子１と比較すると、光電送信又は受信素子２はより確実に固定される。上述した第１実施例の詳細な構成は、本発明の光電送信又は受信素子を限定することを意図したものではなく、本発明の主な目的は、なおＭＩＤ−ＬＤＳ技術の使用を取り入れることである。

図５は、本発明の第２実施例の光電送信又は受信素子５の構成を示す。第１実施例と同様に、光電送信又は受信素子５は、基板５１、２つのレーザー処理領域５２、非導電性領域５３および光電変換チップ５５からなる。基板５１は、基板５１の、上側表面５１０と、底部５１１ａおよび底部５１１ａから上側表面５１０に上向きに伸びている内側側面の壁５１１ｂによって定められる凹所５１１を有する。発光ダイオード（ＬＥＤ）、光センサーまたはそれらの組み合わせである光電変換チップ５５は、凹所５１１の底部５１１ａに設けられる。第１実施例の構成要素と同じ部材は、ちょうど第１実施例にて説明したのと同じ機能を持ち、したがってここでは再び述べない。しかしながら、差異は（１）導電層が設けられる位置と（２）基板５１が更に溝５７を有することにある。

具体的には、第一実施例のように、基板５１は同様に上述したＭＩＤ−ＬＤＳ技術で用いられる複合材料で作られ、その複合材料は銅原子のようなドーピングした金属原子を含んでいる。レーザー処理により、基板５１に２つのレーザー処理領域５２および非導電性領域５３が形成される。非導電性領域５３は、レーザー処理領域５２を反対の電気極性の２つの導電層に分割する。第１実施例との差異が以下にあることは特に留意されるべきである。第１の導電層５４１は、凹所５１１の底部５１１ａに、好ましくは凹所５１１の底部５１１ａの全体に形成され、そして第２の導電層５４２は、少なくとも凹所５１１の底部５１１ａの外側の、好ましくは完全に凹所５１１の外側の、基板５１の上側表面５１０に設けられる。

同様に、光電変換チップ５５は凹所５１１の底部５１１ａに設けられ、凹所５１１の第１の導電層５４１と第２の導電層５４２とにそれぞれ電気的に接続される。更に詳細には、凹所５１１の底部５１１ａ上の第１の導電層５４１は、例えば、ダイボンディング領域でよく、光電変換チップ５５はそのダイボンディング領域に配置され電気的に接続され、一方第２の導電層５４２は、例えば、ワイヤボンディング領域でよい。従って、光電変換チップ５５はワイヤ５６を介してワイヤボンディング領域に電気的に接続される。しかしながら、第１実施例との差異は、第２実施例の基板５１の上側表面５１０には、凹所５１１とワイヤボンディング領域（すなわち、第２の導電層５４２）の間の接続のため溝５７が更に形成されるという点であり、ワイヤ５６は溝５７を介して光電変換チップ５５とワイヤボンディング領域を接続する。

第１実施例と同様に、本発明の第２実施例による光電送信又は受信素子５では、スライシング面はその左および右側にあるようにも設計できるので、基板５１の上側表面５１０とつながる側面の表面５１３は、その上に半田付け場所５１２を形成するため、レーザーによって照射されうる。したがって、光電送信又は受信素子５は、垂直の方向に、側面の表面５１３上の半田付け場所５１２を使ってプリント基板（図示せず）にはんだ付けでき、それによって、側面発光の光電送信又は受信素子５が得られる。加えて、第１の導電層５４１および第２の導電層５４２は更に上側表面５１０と反対側の基板５１の下面に伸びる。それ故、本発明の光電送信又は受信素子５には、凹所５１１を上に向けてプリント基板（図示せず）にはんだ付けされるための、下面の半田付け場所５１２が形成される。その結果、第２実施例の光電送信又は受信素子５は上側表面５１０を上に向けて配置されうる。加えて、他の回路結合材固定のための領域が拡大されるので、固定の安定性は著しく改善される。

加えて、光電変換チップ５５およびワイヤ５６を覆うために、封止用コンパウンド（図示せず）を凹所５１１および溝５７に適用してもよい。封止用コンパウンドはワイヤ５６を支持し、光電変換チップ５５およびワイヤ５６を保護するのに役立つ。さらにまた、第１の導電層５４１および第２実施例の第２の導電層５４２は、同様に多重層構造であって、順に銅メッキ層、ニッケルメッキ層および金メッキ層を含む。銅メッキ層は化学フィルム−メッキ・プロセスによって基板５１のレーザー処理領域５２に形成され、ニッケルメッキ層は電気メッキプロセスによって銅メッキ層上に形成され、そして金メッキ層は別の電気メッキプロセスによってニッケルメッキ層上に形成される。

同様に、図５を参照して、本発明の第２実施例による光電送信又は受信素子５の製造方法を以下述べる。はじめに、上側表面５１０を有し、凹所５１１および溝５７が形成された基板５１を提供するステップ（ａ）が実行される。凹所５１１は、基板５１の、底部５１１ａと、底部５１１ａとつながる内側側面の壁５１１ｂおよび上側表面５１０、によって定められる。基板５１は複合材料で作成され、その複合材料はレーザー照射による活性化によって、その表面上に導電層を形成するのに適している。ステップ（ａ）において、大量生産のために、ＭＩＤ−ＬＤＳで使用される複合材料は、図６に示すようなテンプレート５８を形成するために、型（図示せず）に注入される。テンプレート５８と図４に示されるテンプレート２８との差異は、テンプレート５８は更に溝５７を有することである。同様に、テンプレート５８は互いにつながった基板５１の複数の列であって、基板５１の各々は凹所５１１および溝５７を有する。テンプレート５８は、以降のプロセスに委ねられ、最後に互いに独立した個々の光電送信又は受信素子５にスライスされる。

その後、第１の導電層５４１を形成するために、基板５１の、凹所５１１の底部５１１ａ、凹所５１１の内側側面の壁５１１ｂ、および上側表面５１０がレーザー照射されるステップ（ｂ）が実行される。好ましくは、ステップ（ｂ）で、凹所５１１の底部５１１ａ全体がレーザー照射を受ける。更に、ステップ（ｃ）では、凹所５１１の底部５１１ａの外側の、基板５１の上側表面５１０が、第２の導電層５４２を形成するためにレーザー照射される。好ましくは、ステップ（ｃ）では、凹所５１１全体の外側の、基板５１の上側表面５１０が、第２の導電層５４２を形成するためにレーザー照射される。ステップ（ｂ）および（ｃ）は好ましくは同時に実行される点に注意すべきである。すなわち、２つのレーザー処理領域５２は、その上に第１の導電層５４１および第２の導電層５４２をそれぞれ形成するために、レーザー照射を同時に受ける。

加えて、第１の導電層５４１および第２の導電層５４２は、半田付け場所５１２を形成するため、基板５１の側面の表面５１３（基板５１の上側表面５１０につながる）に伸びてもよく、それにより本発明の光電送信又は受信素子５は垂直に取り付けることができる。第１の導電層５４１および第２の導電層５４２は、プリント基板（図示せず）にはんだ付けされるように、更に基板５１の上側表面５１０と反対側の下面に伸びる。

ステップ（ｂ）において、第１の導電層５４１を形成する詳細な手順は、以下の通りである。（ｂ１）基板５１のレーザー処理領域５２のうちの１つに銅メッキ層を化学的にメッキする、（ｂ２）銅メッキ層上にニッケルメッキ層を電気メッキする、そして、（ｂ３）ニッケルメッキ層上に金メッキ層を電気メッキする。同様に、ステップ（ｃ）で、第２の導電層５４２を形成する詳細な手順は、以下の通りである。（ｃ１）基板５１の他のレーザー処理領域５２上に銅メッキ層を化学的にメッキする、（ｃ２）銅メッキ層上にニッケルメッキ層を電気メッキする、そして、（ｃ３）ニッケルメッキ層上に金メッキ層を電気メッキする。好ましくはステップ（ｂ）と（ｃ）で、第１の導電層５４１および第２の導電層５４２の２つの銅メッキ層は同時に形成され、２つのニッケルメッキ層は同時に形成され、そして、２つの金メッキ層は同時に形成される。

第１の導電層５４１および第２の導電層５４２の形成の後、ステップ（ｄ）で、光電変換チップ５５が凹所５１１の底部５１１ａに配置され、そして凹所５１１の底部５１１ａ上の第１の導電層５４１および第２の導電層５４２にそれぞれ電気的に接続される。ステップ（ｄ）に続いて、本発明の製造方法は、更に光電変換チップ５５およびワイヤ５６を覆うため、封止用コンパウンドが凹所５１１および溝５７に適用されるステップ（ｅ）を含む。

上述したプロセスの完了の後、図６に示されるテンプレート５８を個々の光電送信又は受信素子５にスライスするための、スライシング・プロセスが最後に実行され、それにより図５に示される本発明の光電送信又は受信素子５を得る。スライシング方法は、第１実施例のそれと同一であるので、ここでは再び述べない。

上記記載の通り、ＭＩＤ−ＬＤＳ技術を利用することにより、本発明の光電送信又は受信素子およびその製造方法は、従来の光電送信又は受信素子の欠点を改良し、それにより、より単純な製造工程、より小さな体積、より小さな光散乱角そして低い費用といった結果を生む。さらに、本発明の光電送信又は受信素子は、同一のモールドセットを用いて射出成形し、次に異なる設計の製品を生産するための設計の異なるパターンによりレーザー照射を行い、それによりモールドを替えることなく、製品設計の多様性を大幅に向上させるのに適する。

上記の開示は、詳細な技術的な内容およびその発明性に関する。当業者であれば、記載された本発明の開示および示唆に基づいてその特性を逸脱しない範囲で様々な修正および置換えを行うことができる。にもかかわらず、この種の修正および置換えが上記記載に完全には開示されていないとしても、それらは添付した以下の請求項に実質的に含まれる。

この出願は、２００９年３月１８日に出願の台湾特許出願第０９８１０８７３０号および２００９年１１月２７日に出願の台湾特許出願第０９８１４０７６３号の優先権を主張し、後者の開示内容はすべて本願明細書の内容として引用される。

１ 光電送信又は受信素子
２ 光電送信又は受信素子
５ 光電送信又は受信素子
１１ 導電性プラスチック部分
１２ 非導電性プラスチック部分
１４ 導電層
１５ 光電変換チップ
１６ ワイヤ
２１ 基板
２２ レーザー処理領域
２３ 非導電性領域
２５ 光電変換チップ
２６ ワイヤ
２８ テンプレート
５１ 基板
５２ レーザー処理領域
５３ 非導電性領域
５５ 光電変換チップ
５６ ワイヤ
５７ 溝
５８ テンプレート
１１１ 凹所
２１０ 上側表面
２１１ 凹所
２１１ａ 底部
２１１ｂ 内側側面の壁
２１２ はんだ付け場所
２１４ 下面
２４１ 第１の導電層
２４２ 第２の導電層
５１０ 上側表面
５１１ 凹所
５１１ａ 底部
５１１ｂ 内側側面の壁
５１２ 半田付け場所
５１３ 側面の表面
５４１ 第１の導電層
５４２ 第２の導電層

Claims (27)

1. 上側表面と、底部および当該底部から当該上側表面まで上方へ伸びる内側側面の壁とによって定められる凹所とを有する基板であって、当該基板は複合材料で作成され、当該複合材料はレーザー照射による活性化によって当該複合材料の表面に導電層を形成するのに適したものと、
   当該凹所の当該底部の第１部分に設けられ、当該凹所の当該内側側面の壁と当該基板の当該上側表面に沿って伸びる第１の導電層であって、当該第１の導電層はレーザー照射により当該基板の当該複合材料を活性化することにより形成されるものと、
   当該第１の導電層から絶縁され、当該凹所の当該底部の第２部分に設けられ、当該凹所の当該内側側面の壁および当該基板の当該上側表面に沿って外側に伸びる第２の導電層であって、当該第２の導電層はレーザー照射により当該基板の当該複合材料を活性化して形成されるものと、
   当該凹所の当該底部に配置され、当該凹所の当該底部の当該第１の導電層および当該第２の導電層とそれぞれ電気的に接続された光電変換チップと
   からなる光電送信又は受信素子。
2. 上側表面と、底部および当該底部から当該上側表面まで上方へ伸びる内側側面の壁とによって定められる凹所を有する基板であって、当該基板は複合材料で作成され、当該複合材料はレーザー照射による活性化によって当該複合材料の表面に導電層を形成するのに適したものと、
   当該凹所の当該底部に配置されて、当該凹所の当該内側側面の壁と当該基板の当該上側表面に沿って伸びる第１の導電層であって、当該第１の導電層はレーザー照射により当該基板の複合材料を活性化することにより形成されるものと、
   第１の導電層から絶縁され、当該凹所の当該底部の外側に設けられ、当該基板の当該上側表面に沿って外側に伸びる第２の導電層であって、当該第２の導電層はレーザー照射により当該基板の当該複合材料を活性化して形成されるものと、
   当該凹所の当該底部に配置され、当該第１の導電層および当該第２の導電層とそれぞれ電気的に接続された光電変換チップと
   からなる光電送信又は受信素子。
3. 更に、前記基板の側面の表面に設けられる複数の半田付け場所を有し、当該側面の表面は、前記基板の前記上側表面とつながり、回路基板の表面で接合されるよう構成され、当該半田付け場所は前記第１の導電層および前記第２の導電層から伸びるものである請求項１又は２に記載の光電送信又は受信素子。
4. 前記複合材料はＭＩＤ−ＬＤＳにおいて適用される複合材料である請求項１又は２に記載の光電送信又は受信素子。
5. 前記凹所の前記底部の前記第１の導電層はダイボンディング領域であり、前記凹所の前記底部の前記第２の導電層はワイヤボンディング領域であり、前記光電変換チップは当該ダイボンディング領域に配置され、当該ダイボンディング領域に電気的に接続され、そして 前記光電変換チップはワイヤを介して当該ワイヤボンディング領域に電気的に接続される請求項１に記載の光電送信又は受信素子。
6. 前記凹所の前記底部の前記第１の導電層はダイボンディング領域であり、前記第２の導電層はワイヤボンディング領域であり、前記光電変換チップは当該ダイボンディング領域に配置され、当該ダイボンディング領域に電気的に接続され、そして前記光電変換チップはワイヤを介して当該ワイヤボンディング領域に電気的に接続される請求項２に記載の光電送信又は受信素子。
7. 更に、前記基板には、前記凹所および前記ワイヤボンディング領域とつながる溝が形成され、前記ワイヤは当該溝を介して前記光電変換チップと前記ワイヤボンディング領域を接続する請求項６に記載の光電送信又は受信素子。
8. 更に、光電変換チップおよびワイヤを覆う封止用コンパウンドを有する請求項１又は２に記載の光電送信又は受信素子。
9. 前記光電変換チップは発光ダイオードまたは光センサーである請求項１又は２に記載の光電送信又は受信素子。
10. 前記第１の導電層および前記第２の導電層の各々は、更に前記基板に形成された銅メッキ層を含む請求項１又は２に記載の光電送信又は受信素子。
11. 前記第１の導電層および前記第２の導電層の各々は、更に前記銅メッキ層上に形成されるニッケルメッキ層を含む請求項１０に記載の光電送信又は受信素子。
12. 前記第１の導電層および前記第２の導電層の各々は、更にニッケルメッキ層上に形成される金メッキ層からなる請求項１１に記載の光電送信又は受信素子。
13. （ａ）上側表面と、底部および当該底部から当該上側表面まで上向きに伸びている内側側面の壁によって定められる凹所とを有する基板であって、当該基板は、複合材料で作られ、当該複合材料はレーザー照射による活性化により、当該複合材料の表面に導電層を形成するのに適したものである、当該基板を提供するステップ、
    （ｂ）当該凹所の当該底部の第１部分、当該内側側面の壁の部分、および第１の導電層を形成する当該基板の当該上側表面の部分をレーザー照射するステップ、
    （ｃ）当該凹所の当該底部の第２部分、当該内側側面の壁の部分、および当該第１の導電層から絶縁された第２の導電層を形成する当該基板の当該上側表面の部分をレーザー照射するステップ、そして
    （ｄ）当該凹所の当該底部上に光電変換チップを配置し、当該光電変換チップを凹所の底部の第１の導電層および第２の導電層にそれぞれ電気的に接続するステップ
    からなる光電送信又は受信素子の製造方法。
14. 前記複合材料は、Molded Interconnect Device-Laser Direct Structure（ＭＩＤ−ＬＤＳ）において適用される複合材料である請求項１３に記載の製造方法。
15. 前記ステップ（ｂ）は
    （ｂ１）化学的に銅メッキ層をメッキするステップ、
    （ｂ２）当該銅メッキ層上にニッケルメッキ層を電気メッキするステップ、
    （ｂ３）当該ニッケルメッキ層上に金のメッキ層を電気メッキするステップ
    からなる請求項１３に記載の製造方法。
16. 前記ステップ（ｃ）は
    （ｃ１）化学的に銅メッキ層をメッキするステップ、
    （ｃ２）当該銅メッキ層上にニッケルメッキ層を電気メッキするステップ、
    （ｃ３）当該ニッケルメッキ層上に金のメッキ層を電気メッキするステップ
    からなる請求項１３に記載の製造方法。
17. 前記凹所の前記底部の前記第１の導電層はダイボンディング領域であり、前記凹所の前記底部の前記第２の導電層はワイヤボンディング領域であり、そして前記ステップ（ｄ）において、前記光電変換チップは当該ダイボンディング領域に設けられ、当該ダイボンディング領域に電気的に接続され、そして前記光電変換チップはワイヤを介して当該ワイヤボンディング領域に電気的に接続される請求項１３に記載の製造方法。
18. 前記ステップ（ｄ）の後に、
    （ｅ）前記光電変換チップおよび前記ワイヤを覆うために封止用コンパウンドを適用するステップ
    を更に含む請求項１３に記載の製造方法。
19. 前記第１の導電層または前記第２の導電層は半田付け場所を形成するために更に伸び、当該半田付け場所は前記基板の側面表面に設けられ、そして当該側面表面は前記基板の当該上側表面とつながっている、請求項１３に記載の製造方法。
20. （ａ）上側表面と、底部および当該底部から当該上側表面まで上向きに伸びている内側側面の壁によって定められる凹所とを有する基板であって、当該基板は、複合材料で作られ、当該複合材料はレーザー照射による活性化により、当該複合材料の表面に導電層を形成するのに適したものである、当該基板を形成するステップ、
    （ｂ）当該凹所の当該底部に形成され、当該凹所の当該内側側面の壁および当該基板の当該上側表面に沿って外側に伸びる、第１の導電層を形成するために、当該基板にレーザー照射するステップ、
    （ｃ）当該凹所の当該底部の外側に形成され、当該基板の当該上側表面に沿って外側に伸び、そして当該第１の導電層から絶縁された、第２の導電層を形成するために、当該基板にレーザー照射するステップ、
    （ｄ）当該凹所の当該底部に光電変換チップを設け、当該光電変換チップを当該凹所の当該底部の当該第１の導電層と当該第２の導電層とにそれぞれ電気的に接続するステップ
    からなる光電送信又は受信素子の製造方法。
21. 前記ステップ（ｂ）および（ｃ）において、前記第１の導電層または前記第２の導電層は、複数の半田付け場所を形成するため更に前記基板の側面表面にまで伸び、当該側面表面は、前記基板の前記上側表面とつながり、回路基板の表面で接合されるよう構成された請求項２０に記載の製造方法。
22. 前記複合材料は、ＭＩＤ−ＬＤＳにおいて適用される複合材料である請求項２１に記載の製造方法。
23. 前記凹所の前記底部の前記第１の導電層はダイボンディング領域であり、前記第２の導電層はワイヤボンディング領域であり、そして前記ステップ（ｄ）において、前記光電変換チップは、当該ダイボンディング領域に設けられ、当該ダイボンディング領域に電気的に接続され、そして、前記光電変換チップはワイヤを介して当該ワイヤボンディング領域に電気的に接続される請求項２２に記載の製造方法。
24. 前記ステップ（ａ）において、前記基板には、前記凹所および前記ワイヤボンディング領域に続く溝が更に形成され、そしてワイヤが当該溝を介して前記光電変換チップと前記ワイヤボンディング領域とを接続する請求項２３に記載の製造方法。
25. 前記ステップ（ｄ）の後に
    （ｅ）前記光電変換チップおよび前記ワイヤを覆うために封止用コンパウンドを適用するステップ
    を更に含む請求項２４に記載の製造方法。
26. 前記ステップ（ｂ）は
    （ｂ１）前記基板に化学的に銅メッキ層をメッキするステップ、
    （ｂ２）当該銅メッキ層上にニッケルメッキ層を電気メッキするステップ、
    （ｂ３）当該ニッケルメッキ層上に金のメッキ層を電気メッキするステップ
    からなる請求項２０に記載の製造方法。
27. 前記ステップ（ｃ）は、
    （ｃ１）前記基板に化学的に銅メッキ層をメッキするステップ、
    （ｃ２）当該銅メッキ層上にニッケルメッキ層を電気メッキするステップ、
    （ｃ３）当該ニッケルメッキ層上に金のメッキ層を電気メッキするステップ
    からなる請求項２０に記載の製造方法。

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