JP2019106496A - 光デバイス及び光デバイスの製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
このように、視野角制限体を備えた赤外線センサにあっては、光電変換素子を含む部材と、視野角制限体を含む部材とをそれぞれ作成した後、これらを貼り合わせることで、視野角制限体を備えた赤外線センサを作製する方法、また、金型を用いて光電変換素子を封止するための封止体と一体に視野角制限体を形成する方法(例えば、特許文献1参照。)、光電変換素子を封止する封止体をエッチングして視野角制限体を形成する方法(例えば、特許文献2参照。)等が提案されている。
そこでこの発明は、上記従来の未解決の課題に着目してなされたものであり、光電変換素子の受発光効率の低下等が生じることなく、且つ煩雑な製造工程を伴うことなく実現することの可能な視野角制限体を備えた光デバイス及び光デバイスの製造方法を提供することを目的としている。
また、本発明の他の態様に係る光デバイスの製造方法は、支持部材上に、光電変換機能又は電光変換機能を有し、光を受光又は発光する受発光面を有する光電変換部とリード端子とを互いに離間して配置し、光電変換部及びリード端子を導体で接続し、リード端子の少なくとも一部及び光電変換部の受発光面を除く領域を、第一の金型を用いて第一封止部材で封止し、光電変換部及びリード端子から支持部材を除去して光電変換ブロックを形成し、光電変換ブロックの受発光面が露出した面に、受発光面が露出するように受発光面の周囲を取り囲む視野角制限体を、第二の金型を用いて第二封止部材で形成することを特徴としている。
以下、図面を参照して、本発明の一実施形態を説明する。以下の図面の記載において、同一部分には同一符号を付している。ただし、図面は模式的なものであり、厚みと平面寸法との関係、各層の厚みの比率等は現実のものとは異なる。
図1は、本発明の一実施形態に係る光デバイス1の一例を示す概略構成図である。
図1(a)は光デバイス1の底面図、図1(b)は図1(a)のA−A′断面図、図1(c)は光デバイス1の平面図、また、図1(d)は図1(c)のB−B′断面図である。なお、図1(d)は基板に実装した状態での断面図を示す。
図1に示すように、光デバイス1は、光電変換部11と封止部12と視野角制限体13とを備える。
光電変換部11は、光電変換機能又は電光変換機能を有し、光を受光又は発光する受発光面を有する、発光ダイオード又は赤外線センサ等の光検出素子、等からなる光電変換素子を含んで構成される。
封止部12は、光電変換部11の受発光面11aを除く部分、導体14及びリード端子15の一部を除いた部分を封止して略直方体形状の光電変換ブロック10を形成する。このとき、光電変換ブロック10の光電変換部11の受発光面11aが露出した面を上面としたとき、光電変換ブロック10の上面、下面及び向かい合う一対の側面において各リード端子15が露出し、且つ、各リード端子15において、光電変換ブロック10の下面と一対の側面のうちの一方の側面とのそれぞれにおいて、リード端子15の一部が連続して露出し、同様に、他方の側面と下面とのそれぞれにおいて、リード端子15の一部が連続して露出するように封止される。
また、貫通穴13aは、平面視で各リード端子15の一部と重なる位置に形成される。
図2は、光デバイス1の製造方法を示す工程図である。
まず初めに、粘着シート21を用意し、この粘着シート21の粘着層に、複数のリード端子15が一体に形成されてなるリードフレーム22の裏面を貼付する(図2(a))。粘着シート21としては、粘着性を有すると共に耐熱性を有する樹脂製のテープ(例えばポリイミドテープ等)が用いられる。粘着性については、粘着層の糊厚がより薄い方が好ましい。
リードフレーム22は、図3に示すように、一つの光デバイスのリード端子15となる部分が一体に形成された部分が複数連続して形成され、図3に示すように、光電変換ブロック10の側面から露出するリード端子となる部分同士が対向するようにして、複数の光デバイスのリード端子となる部分が一方向に連続して形成される。
次に、図2(c)に示すように、リードフレーム22のうち、リード端子15となる部分と光電変換部11の電極(図示せず)とを導体14で電気的に接続する。
次に、図2(d)に示すように、光電変換ブロック10を形成するための第一の金型としての上金型23及び下金型24を用い、リードフレーム22の表面側に上金型23を配置すると共に、リードフレーム22の裏面側、つまり粘着シート21側に下金型24を配置する。上金型23は、下金型24と接する面が平面である。下金型24は凹部を有し、この凹部に、リードフレーム22及び光電変換部11が貼付された粘着シート21を収納した状態で、上金型23と下金型24とを重ね合わせ、上金型23と下金型24とにより挟まれた空間に、溶融したエポキシ樹脂等からなる第一封止部材をサイドから注入し充填する。これにより、封止部12を形成する。すなわち、第一封止部材により、リードフレーム22と光電変換部11と導体14とを一体に封止する。
そして、粘着シート21側を上にして、粘着シート21を除去する(図2(f))。この粘着シート21を除去した面は、封止部12から受発光面11aから露出した状態となる。これにより、光電変換ブロック10が完成する。
次に、上金型25及び下金型26を開き、光電変換ブロック10を上金型25及び下金型26間から取り出し、フィルム27を除去する(図2(h))。
その後、光電変換ブロック10の視野角制限体13とは逆側の面にダイシングテープ28を添付し(図2(i))、ダイシング装置により、光電変換ブロック10の側面にリードフレーム22の一部が露出する位置で視野角制限体13及び光電変換ブロック10を切断し、側面にリード端子15が露出した光デバイス1を切り出す(図2(j))。このとき、ダイシングテープ28は切断せずに視野角制限体13及び光電変換ブロック10のみを切断することによって、複数の光デバイス1をダイシングテープ28に固定したまま得ることができる。
さらに、光電変換ブロック10に対して第二封止部材を直接接触させることにより視野角制限体13を形成しているため、光電変換ブロック10の封止部12と視野角制限体13とは直接密着する。ここで、第一封止部材及び第二封止部材の少なくとも一方にフィラーが含まれるため、フィラーの分布状況を監視することにより、光電変換ブロック10の封止部12と視野角制限体13との境界を視認することができる。つまり、封止部12と視野角制限体13との境界をまたがってフィラーが存在することはないため、フィラーの分布状況を監視し、例えばフィラーが略直線に添って存在する位置を検出することによって、封止部12と視野角制限体13との境界を目視で確認することができる。
図2に示すように、光デバイス1は、光電変換ブロック10を形成するための封止と、視野角制限体13を形成するための封止との二段階で封止を行うようにしているため、一連の封止工程で作製することができる。そのため、例えば、従来のように、光電変換部側と視野角制限体側とを貼り合わせる方法、また、光電変換素子が封止された封止体をエッチングして視野角制限体を形成する方法、或いは、光電変換部をモールドすると共に視野角制限体を形成する方法に比較して、煩雑な製造工程を伴うことなく光デバイス1を作製することができる。
また、視野角制限体13の内壁を、光電変換部11の受発光面11a側から遠ざかるほど、縦断面視における内壁同士の間隔が広くなるようにしている。そのため、視野角制限体形成用の金型25、26を取り除く際に、視野角制限体13から容易に取り外すことができ、金型25、26を取り除く際に、不要な応力が視野角制限体13にかかることを抑制することができる。つまり、不要な応力がかかることにより、視野角制限体13の形状が変形する、或いは、視野角制限体13が剥がれる等の影響を受けることを回避し、良好な形状の視野角制限体13を得ることができる。
この第二実施形態は、図4に示すように、図1に示す第一実施形態における光デバイス1において、フィルタ部31を備えた光電変換部11を用いたものである。図1に示す第一実施形態における光デバイス1と同一部分には同一符号を付与し、その詳細な説明は省略する。なお、図4(a)は光デバイス1の底面図、図4(b)は図4(a)のA−A′断面図、図4(c)は光デバイス1の平面図、図4(d)は図4(c)のB−B′断面図である。なお、図4(d)は基板2に実装した状態での断面図を示す。
封止部12は、光電変換部11、導体14、リード端子15の一部を除いた部分、さらにフィルタ部31の表面31aを除く部分を封止して略直方体形状の光電変換ブロック30を形成する。つまり、光電変換ブロック30において、フィルタ部31が露出した面を上面としたとき、光電変換ブロック30の上面において、フィルタ部31の表面31aと各リード端子15の一部とが露出し、光電変換ブロック30の下面及び向かいあう一対の側面それぞれにおいて各リード端子15が露出し、且つ、一方の側面と下面とで連続して露出し、同様に他方の側面と下面とで連続して露出している。
第二実施形態にかかる光デバイス1は上記第一実施形態と同等の作用効果を得ることができると共に、さらにフィルタ部31を備えているため、例えば、赤外線等、所定波長の光のみを受光することができる。
また、フィルタ部31を光電変換部11ではなく、視野角制限体13の開口部に設けることも考えられるが、この場合視野角制限体13を形成した後、さらにフィルタ部31を設ける工程が必要となる。第二実施形態にかかる光デバイス1では、光電変換ブロック30にフィルタ部31を設けているため、作製工程が煩雑となることを回避することができる。
この第三実施形態は、図5に示すように、側面視で、視野角制限体13の幅を光電変換ブロック40の幅よりも狭くしたものである。ここでは、図5に示すように、光デバイス1を基板2に実装したときに基板2に沿って延びる方向を光デバイス1の幅とし、同様に、基板2に沿って延びる方向を、視野角制限体13の幅、光電変換ブロック40の幅としている。
図5に示すように、第三実施形態にかかる光デバイス1は、光電変換部11、封止部12、フィルタ部31が、一体に封止されて光電変換ブロック40が形成され、この光電変換ブロック40に視野角制限体13が設けられている。また、図5(a)に示すようにフィルタ部31が設けられた光電変換部11を挟んで左右対称にリード端子15が設けられ、視野角制限体13は、平面視で左右のリード端子15の間に収まるように形成される。
この第四実施形態は、図6に示すように、第三実施形態にかかる光デバイス1において、さらに、視野角制限体13の外壁が、縦断面視で逆テーパ形状となるようにしている。つまり、視野角制限体13の外壁同士の間隔は、縦断面視で受発光面11aから遠ざかる程狭くなるように形成される。
このような形状とすることによって、視野角制限体形成用の金型を取り外す際に、不要な応力等がかかることなく容易に取り出すことができ、金型を取り外すときに不要な応力がかかること等に起因して視野角制限体13の形状が崩れることを回避することができる。
なお、上記第二から第四実施形態における光デバイスは、第一実施形態における光デバイスと形状は異なるが、光電変換ブロックを作製するための金型と、視野角制限体13を作製するための金型とを用いて光デバイスを作製するという本願発明の本質部分は、第一実施形態における製造方法と同じである。
図7は、本発明の第五実施形態にかかる光デバイス1の一例を示す概略構成図である。第五実施形態にかかる光デバイス1は、図4に示す第二実施形態にかかる光デバイス1を、SOP(smasll outline package)構造にしたものである。図7において、図7(a)は光デバイス1の底面図、図7(b)は図7(a)のA−A′断面図、図7(c)は光デバイス1の平面図、図7(d)は図7(c)のB−B′断面図である。なお、第二実施形態にかかる光デバイス1と同一部には同一符号を付与し、その詳細な説明は省略する。
図8は、第五実施形態にかかる光デバイス1の製造方法を説明する工程図である。
まず初めに、粘着シート51を用意し、この粘着シート51の粘着層に、後にリードピン58となる複数の部分が一体に形成されてなるリードフレーム52の裏面を貼付する(図8(a))。粘着シート51としては、粘着性を有すると共に耐熱性を有する樹脂製のテープ(例えばポリイミドテープ等)が用いられる。粘着性については、粘着層の糊厚がより薄い方が好ましい。
そして、リードフレーム52の一部に、導体14との接続性を向上させるためのAgメッキを施した接続部52aを形成する。
次に、図8(c)に示すように、接続部52aと光電変換部11の電極(図示せず)とを導体14で電気的に接続する。
次に、図8(d)に示すように、フィルタ部31を備えた光電変換部11を含む光電変換ブロック50を形成するための上金型53及び下金型54を用い、リードフレーム52の表面側に上金型53を配置すると共に、リードフレーム52の裏面側、つまり粘着シート51側に下金型54を配置する。
上金型53は凹部を有し、下金型54の上金型53と接する面は平面である。上金型53の凹部に粘着シート51に貼付されたフィルタ部31を備えた光電変換部11及び導体14を収納する。また、下金型54も凹部(図示せず)を有しており、凹部にリードフレーム52を収納する。この状態で、上金型53と下金型54とを重ね合わせたとき、リードフレーム52の表面の一部と上金型53と下金型54の一部とが密着するようになっている。
次に、上金型53及び下金型54を開き、第一封止部材により光電変換部11やリードフレーム52等が一体となった光電変換ブロック50を、上金型53及び下金型54間から取り出す(図6(e))。
そして、粘着シート51を除去する(図6(f))。この粘着シート51を除去した面は、封止部12からフィルタ部31が露出した状態となる。これにより、光電変換ブロック50が完成する。
この視野角制限体13の形成工程では、上金型55と下金型56とリードフレーム52の一部とが密着し、且つ、フィルム57と下金型56とが密着した状態で、第二封止部材を充填する。これにより、後工程で、上金型55を取り外したとき、フィルタ部31を囲む位置に視野角制限体13が形成される。このとき、上金型55と、フィルタ部31の露出面及びリードフレーム52の一部とがフィルム57を介して密着した状態で、第二封止部材を充填しているため、フィルタ部31の露出面に第二封止部材が付着することが抑制される。
その後、すずメッキなどにより、視野角制限体13が一体に形成された光電変換ブロック50の外周に外装メッキを施し(図8(i)、外装メッキは図示せず)、視野角制限体13が一体に形成された光電変換ブロック50の外周から突出しているリードフレーム52をフォーミングし、リードピン58を形成する(図8(j))。
これにより、SOP構造の光デバイス1が形成される。この第五実施形態に係る光デバイスも上記第二実施形態にかかる光デバイスと同等の作用効果を得ることができる。
10、30、40、50 光電変換ブロック
11 光電変換部
12 封止部
13 視野角制限体
14 導体
15 リード端子
31 フィルタ部
Claims (12)
- 光電変換機能又は電光変換機能を有し、光を受光又は発光する受発光面を有する光電変換部と、
前記光電変換部を前記受発光面が露出するように封止する封止部と、
平面視で前記封止部の前記受発光面が露出した面に直接密着し、前記受発光面の周囲を取り囲むように設けられた視野角制限体と、
を備える光デバイス。 - 縦断面視で、前記視野角制限体の内壁同士の間隔が、前記受発光面から遠ざかる程広くなっている請求項1に記載の光デバイス。
- 縦断面視で、前記視野角制限体の外壁同士の間隔が、前記受発光面から遠ざかる程狭くなっている請求項1又は請求項2に記載の光デバイス。
- 前記光電変換部は、発光ダイオード又は光検出素子からなる光電変換素子を備える請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の光デバイス。
- 前記光電変換部は、前記光電変換素子と、前記光電変換素子が受発光可能な波長の光のうち所定の波長の光を透過させるフィルタ部と、を備える請求項4に記載の光デバイス。
- リード端子と、
前記リード端子と前記光電変換部とを電気的に接続する導体と、
を備える請求項1から請求項5のいずれか一項に記載の光デバイス。 - 前記封止部は、前記光電変換部と共に前記リード端子を封止し、
前記リード端子は、前記封止部の第一の面及び当該第一の面と連続する第二の面それぞれから一部が連続して露出している請求項6に記載の光デバイス。 - 前記リード端子を複数有し、
前記リード端子は、前記光電変換部の外側面と向かい合う位置に、平面視で前記光電変換部を取り囲むように配置される請求項6又は請求項7に記載の光デバイス。 - 前記視野角制限体の幅は、前記封止部の幅よりも狭くなっている請求項6から請求項8のいずれか一項に記載の光デバイス。
- 前記リード端子は、前記封止部の前記視野角制限体と対向する面と、当該対向する面に連続する面と、前記対向する面と向かい合う面と、のそれぞれから一部が連続して露出している請求項9に記載の光デバイス。
- 前記封止部及び前記視野角制限体の少なくとも一方は、フィラーを含む樹脂材料で形成されている請求項1から請求項10のいずれか一項に記載の光デバイス。
- 支持部材上に、光電変換機能又は電光変換機能を有し、光を受光又は発光する受発光面を有する光電変換部とリード端子とを互いに離間して配置し、
前記光電変換部及び前記リード端子を導体で接続し、
前記リード端子の少なくとも一部及び前記光電変換部の前記受発光面を除く領域を、第一の金型を用いて第一封止部材で封止し、
前記光電変換部及び前記リード端子から前記支持部材を除去して光電変換ブロックを形成し、
前記光電変換ブロックの前記受発光面が露出した面に、前記受発光面が露出するように前記受発光面の周囲を取り囲む視野角制限体を、第二の金型を用いて第二封止部材で形成する、光デバイスの製造方法。
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