JP2962563B2 - 表面実装可能なオプトデバイス - Google Patents

表面実装可能なオプトデバイス

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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は表面実装可能なオプトデバイスに関する。
〔従来の技術〕 SMD（表面実装デバイス）はプリント板モジュールの
組立技術に適する。SMDはデバイスの新しい加工様式つ
まり表面実装ならびに新しい技術に適合しなければなら
ない最近の世代のデバイスを含む。
表面実装は挿入実装の従来技術の代わりに益々用いら
れるようになっている。表面実装はリード線無しデバイ
スがリード線付きデバイスの代わりにプリント板または
その他の基板上に設置されることを意味する。SMDを用
いることによって他の利点が得られる。つまり、プリン
ト板モジュールが70％に小形化し、製造が合理的にな
り、信頼性が高くなる。
表面実装可能なデバイスは自動実装機において加工さ
れる場合には経済的に使用することが出来る。表面実装
の利点はデバイス、プリント板レイアウト、自動実装、
はんだ付け技術、試験が互いに良好に調和すればする程
多くなる。
表面実装可能なオプトデバイスはヨーロッパ特許出願
公開第0083627号公報によって公知である。この公知の
オプトデバイスにおいては、セラミック材料から成る基
板上にオプトエレクトロニク半導体基体が配置される。
この半導体基体上にはエポキシ樹脂から成りドーム状湾
曲を有する光透過膜が配置される。この公知のデバイス
は主としてディスプレイ装置用への使用が考慮されてい
る。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかしながら、エポキシ樹脂から成る光透過膜が半導
体基体上に予め与えられたドーム状湾曲を有すること
は、公知のデバイスの柔軟な使用を困難にしている。
そこで、本発明は、柔軟に使用可能な冒頭で述べた種
類の表面実装可能なオプトデバイスを提供することを課
題とする。
〔課題を解決するための手段〕
このような課題を解決するため、本発明は請求項１に
記載された構成を有する。
〔作用および発明の効果〕
本発明においては、放射光および（または）受信光を
成形するための光学装置は、この光学装置と基体との間
の側部から実際上光が漏出しないように基体上に取付け
られる。
本発明においては、送信器および（または）受信器は
基体の窪み内に配置される。これによってプリント板ま
たは１つの基板、複数の基体上に配設された種々の送信
器間のクロストークが回避される。このような窪みは反
射器として簡単な方法で形成され得る。
受信器が窪み内に配置されると、側光受信が軽減する
ので有効S/N比が明確に改善される。
本発明においては基体はその表面にドーム状湾曲を有
しないので、基体は実装装置によって精密に位置決め可
能である。
基体と光学装置との間の位置決め精度は同様に本発明
においては表面に公知のドーム状湾曲を有する公知のデ
バイスに関する反射器の位置決め精度よりも大きい。こ
れによって一定の結合比が得られると共に、観察者に良
い印象を与える。
基体がほぼ平坦状の表面を有することは有利であり、
このことは実装技術にとっては好ましいことである。
基体に光学装置を固定するためにも使われる調整補助
具が突起、クランプ、孔、窪みの形態にて基体および光
学装置に形成されることは有利である。
複数の基体に対して１つの光学装置が設けられ得る。
反対に、１つの基体に対して複数の光学装置が使用され
得る。
本発明は僅かな製作費用でもって可変の光学要素を備
えた表面実装可能なオプトデバイスの製作を可能にす
る。光学要素を変えるためには従来技術においては特別
に合わせられたケースが製作されなければならなかっ
た。このことは最終実装の領域において、特に部品被覆
において高い投資を必要とする。さらに、SMD自動実装
機の実装が光学要素の形状を制限する。
本発明は費用的に良好でありかつ市販の自動実装機に
て加工可能である表面実装可能な構成形成（基本デバイ
ス）の製作を可能にする。さらに、本発明においては、
実装プロセスおよびはんだ付けプロセスの後にこの基本
デバイスがその都度の適用例に合わせられた光学要素に
結合される。
基体と光学要素（光学装置）とを分離することによっ
て構成形状の個数が可成り低減する。実装性およびはん
だ付け性に関してSMDデバイスに出される高い要求は本
発明によるデバイスを用いることによって確実に実現さ
れる。光学要素の形状はデザインおよび材料選択に関し
てその都度の適用例に著しく良好に最適化され得る。
基本デバイス（基体）は光送信器および（または）受
信器を含む。光送信器の場合には、半導体デバイスを反
射器内に実装することは有利である。この反射器は金属
支持体への押型としてまたは反射性、必要な場合には高
反射性を有するプラスチックによる被覆体によって形成
され得る。金属支持体への押型と反射性プラスチックと
を組合わせ使用することも同様に可能である。デバイス
の外形は、実装技術にとって好ましくかつほぼ平坦状の
表面が基体に設けられさらに光学要素に基体を結合する
ために調整補助具が基体内に成形されるように形成され
る。
光学要素（光学装置）はその都度の適用例に応じて形
成（デザイン）される。幅狭または幅広の放射特性また
は受信特性を有するオプトデバイスが実現される。光学
装置内で光転向装置を使用すると、送信方向または受信
方向が或る角度、例えば90゜転換される。これによって
所謂サイドルッカー（Side−Looker）形構成形状が必要
とされなくなる。サイドルッカー形構成形状において
は、デバイスの送信器または受信器はデバイスが配置さ
れる基体の表面に対して平行な方向に向けられる。
光学装置による光学レンズの代わりに光導波路が用い
られると、SMD化光導波路デバイスが得られる。
SMDデバイスは1986年９月８日に出願された米国特許
出願第904638号の米国特許出願明細書、ヨーロッパ特許
出願公開第0218832号公報、ドイツ連邦共和国特許出願
公開第3231277号公報およびPCT特許出願公開第WO85/016
34号公報によって公知である。
〔実施例〕
次に、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明す
る。
第１図ａ〜ｆは基体１の実施例を示す概略図である。
基体１は光送信器および（または）光受信器が配置され
る少なくとも１つの窪み５を有する。この窪み５は光送
信器が配置される際には反射器として有利に構成され得
る。窪み５にはプラスチック例えば注型樹脂が注入され
ると有利である。基体１が実装される基板とは反対側に
位置する基体１の表面はほぼ平坦状に形成される。この
ことは、平坦表面がデバイス実装装置によって自動的に
かつ高速度で吸引され得ることを意味する。従って、平
坦表面を有する基体１は基板、例えばプリント板上に非
常に迅速にかつ非常に精密に位置決めされ得る。基体１
はこの基体１上の光学装置の調整を改善するために溝
２、孔３および突起４が設けられ得る。さらに、基体１
に対して光学装置の固定を行うために設けられかつ専門
家が手操作することの出来る他の調整補助具を設置する
ことも出来る。
第２図ａ〜ｃおよび第３図ａ〜ｃは基体１の製作を説
明するための概略図である。電気端子６、７は、半導体
基体８を取付けその半導体基体８と電気端子６とのボン
ディングワイヤ結合を行う間、所謂リードフレーム技術
によって一緒に保持される。ボンディングワイヤ結合が
行われた後に、半導体基体８、ボンディングワイヤおよ
び電気端子６、７の一部分が例えば熱硬化性プラスチッ
クまたは熱可塑性プラスチックの如きプラスチックによ
って一体注型される。最初にリードフレームがプラスチ
ック例えば熱可塑性プラスチックをコーティングされ、
その後窪み５の内部に半導体基体８が配置され得るよう
にしてもよい。次に窪み５が注型樹脂を注入される。基
体１の被覆体には例えば孔３の如き調整補助具が設けら
れる。電気端子６、７は、第２図に示される如く基体１
の被覆体から鶴翼状に突出するように基体１の被覆体を
突出した後に折曲げられ得るが、または第３図に示され
る如く基体１の被覆体を突出した後に下方に折曲げられ
さらに基体１の被覆体の中心部に向かって折曲げられ得
る。
基体１に対して本発明においては僅かな基本形しか必
要としない。さらに、表面実装を行う際に現れる高温度
および応力に耐えるプラスチック材料は少量しか必要と
されない。基体１の被覆体としてはSMD化可能な全ての
材料が使用され得る。基体１の被覆体としては例えばLC
P（液晶ポリマー）材料が使用され得る。基体１に僅か
な基本形が必要ではあるが、本発明においては、オプト
デバイスを構成する際に形状に関して大きな自由度が得
られる。
基体１の被覆体として熱可塑性プラスチックが使用さ
れる場合、このプラスチックは200℃〜280℃の通常のは
んだ付け温度に耐える。
第４図ないし第23図は本発明によるオプトデバイスの
種々の実施例を示す。第４図は反射器５内に光送信器８
を備えた基体１を示す。基体１の孔３内には光学装置９
の突起が嵌合している。光学装置９はこの突起とは一体
成形されている。光学装置９としては完全注型体が使用
され得る。光学装置９としては例えば所定の屈折率を有
するガラスレンズが使用され得る。しかしながら、光学
装置９としては、光送信器および（または）光受信器８
によって送信または受信される光を何らかの方法で成形
し、束線化しまたは形成するような他の装置も使用され
得る。本発明においては、光学装置９としては耐久性に
は限界があっても高温度には耐え得る材料を使用するこ
とが可能である。例えば光学装置９としては（レンズに
対してガラス透明度を増すためにまたはディスプレイに
対して白色度を増すために入れられる）ポリカーボネー
トが使用され得る。光学装置９としてはポッカン（Poca
n）（ボリブチレン−テレフタレート）の如き価格的に
手頃なプラスチックも使用され得る。このようなプラス
チックは例えば150℃以下の耐久温度に耐える。
第４図の光学装置９は例えば収束レンズとして形成さ
れている。この第４図において、平行光は束線光に変換
されて、方向転換させられる。窪み（反射器）５および
（または）光学装置９を形成することによって種々の放
射特性および（または）受信特性が得られる。それゆ
え、任意の適用例に対して、僅かな個数の基体１を使用
するのに最も適するケース形状が製作され得る。
第５図には光学装置９が光送信器および（または）光
受信器８によって送信または受信される光を90゜転向さ
せるように形成されたオプトデバイスが示されている。
この第５図において、光学装置９の光入射面および（ま
たは）光出射面は反射曲面おびレンズ状曲面を有してい
る。このような放射特性もしくは反射特性はドイツ連邦
共和国実行新案第8500013.2号（1985年４月15日に出願
された米国特許出願第723236号明細書）に記載されてい
る。
第５図においては光学装置９はクランプ10と一体成形
されている。クランプ10は基体１の切欠または溝内に保
持される。
第６図は窪み５内に半導体検出器が配置されている基
体１を備えたオプトデバイスを示す。光学装置９はその
外周縁部に基体１の切欠11に嵌合する突出部を有してい
る。
基体１は他の材料からもまたプラスチック材料からも
製作され得る。基体１は光学装置９を取付けるための平
坦表面を有する必要がない。光学装置９は基体１と光学
装置９との間の側部から実際上光が漏出し得ないように
基体１上に装着されるように簡単の方法で形成され得
る。
第７図および第８図は種々異なった個数の送信器およ
び（または）受信器８が複数の窪み５内に配置されたデ
ィスプレイデバイスを示す。放射形状は本発明において
は窪み５の形状および光学装置９の形成によって与えら
れる。第７図においては窪み５は比較的小さい開口部を
有している。窪み５のこの比較的小さい開口部は光学装
置９の内部において上方に向けて拡大する開口部14によ
って光学的に補助的に拡大されている。
基体１は第７図においては基体、例えばプリント板13
上に固定されている。光学装置９は基板13の開口部内に
固定されるクランプ12を有している。
第８図においては光学装置９は基体１の切欠内にスナ
ップ結合されるクランプ15を有している。第８図におい
ては光学装置９は基体１内の窪み５の開口部を光学的に
補助的に拡大しない開口部16を有している。
第９図および第10図はLEDアレイの概略図を示す。こ
の３×3LEDアレイにおいては基板13上には９個の基体１
が固定されている。光学装置９は９個のレンズ17から構
成されている。９個のレンズ17は橋絡片18によって一体
的に相互に結合されている。光学装置９はこの光学装置
９を基板13に固定するクランプ12を有している。各基体
１上にはレンズ17が取付けられている。
第11図は３個の基体１が並置されているオプトデバイ
スを示す。この３個の基体１上には光学装置９が取付け
られている。２個の送信器および（または）受信器上に
はそれぞれ１個のレンズ17が配置され、一方第３の半導
体デバイス上には発光面19が取付けられている。半導体
デバイスに付設されたこの発光面19は例えばドイツ連邦
共和国実用新案第8713875.5号に記載されている。半導
体デバイスの被覆体は出来る限り大きな空間角度にて光
を放射するために凹レンズとして形成された光出射面を
有している。発光面19は散乱板の特性を有する。
第12図は２個の窪み５を有する個別基体１を示す。第
１の窪み５上には光学装置９としてのレンズが取付けら
れている。第２の窪み５上には取外し可能なファイバー
結合を構成するための装置20が取付けられている。この
装置20は実際上光導体結合器を表す。装置20には光導波
路21が取付けられる。光導体結合器を備えたオプトデバ
イスは光ファイバー通信網においてサブステーション用
に使用され得る。光導体結合器を備えたこのオプトデバ
イスは例えば自動車の光ファイバーシステムの如き他の
光ファイバーシステムにおいても使用され得る。基体１
内では勿論集積回路も同様に使用され得る。装置20は勿
論クランプによって基体１に固定され得る。
第12図に示された装置は光導体を差込むための保持部
材の予備個所を有している。それによって光導体を差込
むための補助的な位置決め公差が断念され得る。それに
よって装置20を備えたオプトデバイスの一層の小形化が
可能になる。
１個の窪み５内には光送信器も光受信器も集積回路も
配置され得る。
第13図ａ、ｂおよび第14図は基体１とそれに付属する
光学装置９とを示す。第13図に示された基体１は所謂７
セグメント表示体である。この基体は７個の光孔23を有
する。基体１はさらに第14図に示された光学装置９を固
定するための突起22を有する。
基板上に並んで実装された多数の基体１上には第14図
に示された光学装置９が配設される。第14図の光学装置
９は７セグメント表示体24を表示するための徐々に拡大
する孔14を有している。さらに、第14図の光学装置９は
２個の発光面19を有している。最後に第14図の光学装置
９は第13図の基体１の突起22に固定するための穴26を有
している。
本発明によるオプトデバイスは基体１の僅かな変形に
より種々の光学装置９を可能にする。
第15図ないし第17図は所望の適用例に応じて形成され
た７セグメント表示体の種々の形状を示す。第15図ない
し第17図の表示体は種々の形状を有してはいるが、この
表示体は第13図の単一の基体１によって実現され得る。
第13図の基体１における窪み５は、第15図ないし第17図
の光学装置９内の補助拡大部14によって種々異なった表
示体形状が得られるように拡大される。
第18図および第19図は種々に配置された光バーを備え
た光学装置９を示す。
第20図ないし第23図ａ、ｂは第18図の光学装置９なら
びに種々に成形された光バーを有する第19図の光学装置
９が取付けられ得る基体１を示す。
光学装置９は基体１の孔３内に差込まれる突起28を有
している。基体１においては光送信器８が窪み（反射
器）５内に配置されている。この反射器５は種々の光開
口部14を備えた光学装置９が装着され得るように形成さ
れている。光バーの均一な照明が得られるようにするた
めに、散乱板（ディフューザ）27が光学装置９に取付け
られる。
第20図は電気端子７の端部が基体から鶴翼状に離れて
いる基体１を示す。第22図は電気端子７の端部が下方へ
向けて折曲げられた後に基体側に再度折曲げられている
基体１を示す。
第20図および第22図においては窪み５の周縁部29は高
く形成されている。この周縁部29は光学装置９の窪み30
内に嵌め込まれる。高く形成された周縁部29は種々の送
信器におけるクロストークを妨げ、および（または）、
受信器が窪み５内に配置される場合には有効S/N比を改
善する。
【図面の簡単な説明】
第１図は基体の概略図、第２図および第３図は基体の製
作について説明するための概略図、第４図ないし第23図
はオプトデバイスのそれぞれ異なる実施例を示す概略図
である。 １……基体 ２……溝 ３……孔 ４、22、28……突起 ５……窪み ８……半導体基体 ９……光学装置 10、12、15……クランプ 11……切欠 19……発光面 26……開口部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−193579（ＪＰ，Ａ) 特開 昭50−56199（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−105486（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−81992（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−2080（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−69019（ＪＰ，Ａ) 実開 昭63−191647（ＪＰ，Ｕ)

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】表面実装可能なオプトデバイスにおいて、
    光送信器および（または）受信器（８）が、電気端子
    （６、７）を備えたリードフレーム上に取り付けられ、
    リードフレームは窪み（５）を有する基体（１）を備
    え、窪み（５）内に光送信器および（または）受信器
    （８）が配置され、窪み（５）は注型樹脂を注入され
    て、反射器として形成され、基体（１）は、液晶ポリマ
    ー材料を有する反射性のプラスチックから作られている
    ことを特徴とする表面実装可能なオプトデバイス。
  2. 【請求項２】光送信器および（または）受信器（８）が
    取り付けられた端子（７）に対向する基体（１）の表面
    は、基本的に平坦に形成されていることを特徴とする請
    求項１記載のオプトデバイス。
  3. 【請求項３】反射器として押型を有する金属支持体が備
    えられることを特徴とする請求項１または２記載のオプ
    トデバイス。
  4. 【請求項４】電気端子（６、７）は、それが基体（１）
    から突出した範囲において、基体（１）から鶴翼状に折
    曲げられるように形成されていることを特徴とする請求
    項１ないし３の１つに記載のオプトデバイス。
  5. 【請求項５】電気端子（６、７）は、それが基体（１）
    から突出した範囲において、下方に基体（１）の中心部
    に向かって折曲げられるように形成されていることを特
    徴とする請求項１ないし４の１つに記載のオプトデバイ
    ス。
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