JP3520896B2 - リードフレーム及びそれを用いた光モジュールの形成方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光素子を搭載し樹
脂封止されることにより光モジュールを形成するための
リードフレームに関し、特に、樹脂封止により、光素子
に対し高精度で結合する集光レンズ等の光学要素を一体
成型するのに好適なリードフレームに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、発光素子又は受光素子のいずれか
一方の光素子と、光素子の制御用回路とを同一のリード
フレームに搭載し、光素子と回路を別個に樹脂封止した
構造を有する光モジュールを形成するために、図６に示
すようなリードフレーム２と樹脂封止用金型４が用いら
れていた。

【０００３】リードフレーム２には、複数個の光モジュ
ールを一括形成するための複数組のリードパターン６
と、サイドフレーム部（リードフレームの周縁部分）に
設けられた一対の位置決め孔８が形成されている。各組
のリードパターン６には、光素子を搭載するための第１
の搭載部１０と、回路用の電子素子を搭載するための第
２の搭載部１２が含まれている。

【０００４】樹脂封止用の金型４には、第１の搭載部１
０及び光素子を樹脂封止するためのキャビティとなる凹
部１４と、第２の搭載部１２及び回路用の電子素子を樹
脂封止するためのキャビティとなる凹部１６が、各組の
リードパターン６に対応して加工形成され、更に位置決
め孔８に対応する一対の位置決め用ガイドピン１８が設
けられている。

【０００５】そして、リードフレーム２の第１，第２の
搭載部１０，１２に前記所定の素子を搭載した後、位置
決め用ガイドピン１８を位置決め孔８に嵌挿することに
よってリードフレーム２と金型４との位置合わせを行
い、凹部１４，１６内に樹脂を注入することで第１，第
２の搭載部１０，１２を独立に樹脂封止していた。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
光モジュール形成方法では、位置決め用ガイドピン１８
を位置決め孔８に嵌挿することによって、金型４とリー
ドフレーム２の位置合わせを行うが、例えば、リードフ
レーム２が温度変化等に応じて変形することに因り、キ
ャビティとなる凹部１４，１６と第１，第２の搭載部１
０，１２が相対的に偏移する場合がある。このため、樹
脂封止にて形成される樹脂成型部が第１，第２の搭載部
１０，１２の正規の位置からずれたり、その位置ズレに
起因して樹脂成型部が歪む等の問題があった。

【０００７】特に、第１の搭載部１０に搭載された光素
子の光軸と一致した集光レンズを樹脂成型部の表面に一
体成型することによって、光素子と集光レンズとの光軸
合わせを必要としない無調芯型の光モジュールを形成す
る場合にあっては、この樹脂成型部の位置ズレや歪み等
が、そのまま光素子と集光レンズとの結合効率の悪化を
招くことになり、極めて大きな問題となっていた。

【０００８】例えば、光素子と集光レンズとの光軸ズレ
の許容量を３０μｍ以内に収めることが要求される微細
構造の無調芯型光モジュールを形成するために、図６の
リードフレーム２を用いた従来の光モジュール形成方法
を適用した結果、光軸ズレが５０μｍを超える場合があ
った。

【０００９】本発明は、このような従来技術の課題に鑑
みてなされたものであり、主として、樹脂封止にて一体
成型される集光レンズ等の光学要素と光素子との光軸ズ
レを大幅に抑制し、光結合効率の高い無調芯型の光モジ
ュールを形成するのに好適なリードフレームを提供する
ことを目的とする。

【００１０】このような目的を達成するために、少なく
とも発光素子又は受光素子のいずれか一方の光素子を搭
載する第１の搭載部と、回路構成用の電子素子を搭載す
る第２の搭載部とを有するリードフレームにおいて、前
記第１の搭載部を支承するサポートリード部の一端に、
樹脂封止用金型に設けられた位置決め用ガイドピンを嵌
挿させる少なくとも一対の位置決め孔を備えることとし
た。このリードフレームでは、前記少なくとも一対の位
置決め孔は、前記光素子を搭載する第１の搭載部の所定
部位を挟んで設けられるようにしてもよい。このリード
フレームでは、前記第１の搭載部と第２の搭載部は、イ
ンナーリードを介して連結されることにより実質的に独
立した構造を有するようにしてもよい。このリードフレ
ームでは、前記位置決め孔に加えて、前記リードフレー
ムの周縁部分であるサイドリード部に、前記樹脂封止用
金型に設けられた他の位置決め用ガイドピンを嵌挿させ
る他の位置決め孔を備えるようにしてもよい。

【００１１】また、前記のリードフレームを用いた光モ
ジュール形成方法において、前記第１の搭載部に少なく
とも発光素子又は受光素子のいずれか一方の光素子を搭
載し、前記第２の搭載部に回路構成用の電子素子を搭載
する第１の工程と、前記サポートリード部の前記位置決
め孔に前記樹脂封止用金型に設けられた前記位置決め用
ガイドピンを嵌挿して前記リードフレームを型締めし、
前記金型に封止用の樹脂を注入することにより、前記第
１の搭載部及び光素子と、前記第２の搭載部及び電子素
子を夫々樹脂封止する第２の工程とを備えることとし
た。

【００１２】

【作用】位置ズレの制約が最も厳しい光素子搭載用の第
１の搭載部を支承するサポートリード部に一対の位置決
め孔が設けられているため、これらの位置決め孔に対応
させて金型の位置決め用ガイドピンを嵌挿することによ
り、極めて高い位置決め精度で、第１の搭載部及びそれ
に搭載された光素子を樹脂封止する。更に、光素子に対
し極めて高い光軸精度で集光レンズ等の光学要素を一体
成型する。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
と共に説明する。図１は、リードフレームの全体構造を
示す平面図、図２ないし図４は、このリードフレームを
用いた光モジュールの形成方法を説明するための説明
図、図５は、形成された光モジュールの構造を示す説明
図である。

【００１４】図１において、リードフレーム２０には、
複数個の光モジュールを一括形成するための複数組（同
図では４組）のリードパターン２２と、樹脂封止の際に
金型と位置合わせするための複数対の位置決め孔２４
ａ，２４ｂが打ち抜き加工等によって形成されている。
位置決め孔２４ａ，２４ｂは、リードフレーム２０の周
縁部分であるサイドリード部の所定部分に穿設され、一
方の位置決め孔２４ａは円形、金型に設けられた位置決
め用ガイドピンとのクリアランスを確保するために長円
に形成されている。

【００１５】各組のリードパターン２２には、発光素子
又は受光素子のいずれか一方の光素子を搭載するための
第１の搭載部２６と、光素子駆動用回路等を構成するた
めの電子素子を搭載するための第２の搭載部２８と、第
２の搭載部２８の両側に併設された複数本の外部リード
端子３０と、第１，第２の搭載部２６，２８間を電気的
・機械的に連結する複数本のインナーリード３２が含ま
れている。また、これらの部分２６〜３２は、樹脂封止
後に切除される複数のサポートリードによって連結され
支承されている。

【００１６】第１の搭載部２６は、略矩形状のサポート
リード部３４の内側に一体形成されて支承されており、
サポートリード部３４はサイドリード部から延在するＬ
アングル状の細いサポートリード３６ａ，３６ｂで支承
され、サポートリード部３４と第１の搭載部２６の間も
同様の細いサポートリードで連結されている。

【００１７】更に、サポートリード部３４には、第１の
搭載部２６の所定部位（光素子が搭載される部位）を挟
んで、一対の位置決め孔３８ａ，３８ｂが穿設されてい
る。一方の位置決め孔３８ａは、金型に設けられている
位置決め用ガイドピンとのクリアランスを確保するため
に、リードフレーム２０の長手方向に沿った長円、他方
の位置決め孔３８ｂは、円形に形成されている。

【００１８】一方、樹脂封止用の金型は、図２に示すよ
うに、一対の金型４０，４２の組み合わせにて構成され
ている。

【００１９】これらの金型４０，４２の対向面には、各
光素子形成領域に対応させて、リードフレーム２０の第
１の搭載部２６及びこれに搭載される光素子を樹脂封止
するためのキャビティとなる円筒状の凹部４４，４６
と、第２の搭載部２８及びこれに搭載される電子素子を
樹脂封止するためのキャビティとなる矩形状の凹部４
８，５０が加工形成されている。また、金型４０の凹部
４４の底端部には、光素子と光軸合わせされる微細な集
光レンズを一体形成するための凹部Ｘが備えられてい
る。

【００２０】更に、金型４０の凹部４４を挟む両側の所
定位置には、前記サポートリード部３４に設けられてい
る位置決め孔３８ａ，３８ｂに嵌挿する円錐台状の位置
決め用ガイドピン５２ａ，５２ｂが設けられると共に、
サイドリード部に設けられている位置決め孔２４ａ，２
４ｂに嵌挿する円錐台状の位置決め用ガイドピン５４
ａ，５４ｂが設けられている。また、金型４２には、こ
れらの位置決め用ガイドピン５２ａ，５２ｂと５４ａ，
５４ｂが嵌合する嵌合穴５６ａ，５６ｂと５８ａ，５８
ｂが形成されている。

【００２１】次に、光モジュールの形成方法を説明す
る。リードフレーム２０の表面側の第１の搭載部２６の
予め決められた位置に光素子ＬＤ、第２の搭載部に電子
素子を夫々ダイボンディングにて固定する。光素子が発
光素子の場合にはその発光面を上方に、受光素子の場合
にはその受光面を上方に向けて搭載する。

【００２２】次に、図２に示すように、光素子及び電子
素子を搭載した側を金型４０に向け、リードフレーム２
０の裏面側を金型４２に向けて、これらの金型４０，４
２間に装着する。位置決め用ガイドビン５２ａ，５２ｂ
と５４ａ，５４ｂがリードフレーム２０の位置決め孔３
８ａ，３８ｂと２４ａ，２４ｂ内を通って、金型４２の
嵌合穴５６ａ，５６ｂと５８ａ，５８ｂに夫々嵌合する
ことにより、リードフレーム２０と金型４０，４２との
位置合わせが行われる。

【００２３】この型締めの際に、温度変化に因ってリー
ドフレーム２０に伸縮等の変形が生じたときには、サイ
ドリード部に設けられている位置決め孔２４ａ，２４ｂ
に金型４０の位置決め用ガイドピン５４ａ，５４ｂを嵌
挿することでリードフレーム２０全体にその変形量に応
じた歪みが発生し、他方の位置決め用ガイドピン５２
ａ，５２ｂに対する位置決め孔３８ａ，３８ｂの相対位
置が偏位する場合がある。

【００２４】しかし、図３の要部拡大縦断面図に示す如
く、位置決め用ガイド５２ａ，５２ｂが位置決め孔３８
ａ，３８ｂに侵入する際に、これらのガイドピン５２
ａ，５２ｂに対して円形の位置決め孔３８ｂが主、長円
の位置決め孔３８ａが従に作用するため、位置決め用ガ
イドピン５２ａ，５２ｂは位置決め孔３８ａ，３８ｂに
侵入することができる。更に、前記の相対偏位は、サポ
ートリード部３４とサイドリード部間を連結しているＬ
アングル状の細いリードパターン３６ａ，３６ｂが変形
することによって吸収されるため、位置決め用ガイドピ
ン５２ａ，５２ｂが位置決め孔３８ａ，３８ｂ中に確実
に嵌挿することとなる。

【００２５】更に、位置ズレの制約が最も厳しい光素子
搭載用の第１の搭載部２６を支承するサポートリード部
３４に一対の位置決め孔３８ａ，３８ｂが設けられてい
るため、これらの位置決め孔３８ａ，３８ｂに位置決め
用ガイドピン５２ａ，５２ｂを嵌挿することにより、光
素子ＬＤと集光レンズ形成用の凹部Ｘを極めて高い位置
決め精度で一致させる。このため、後述の樹脂封止で一
体成型される集光レンズ６０と光素子ＬＤの光軸ズレを
大幅に抑制することができる。

【００２６】次に、凹部４４，４６，４８，５０内に、
光素子ＬＤの発光波長感度又は受光波長感度に対して透
明な樹脂を注入し、固化後に金型４０，４２から取り出
すことによって、図４に示すような、第１の搭載部２６
及び光素子ＬＤを封止し表面に集光レンズ６０を備えた
第１の樹脂成型部６２と、第２の搭載部２８及び電子素
子を封止する第２の樹脂成型部６４が形成される。

【００２７】尚、図４（ａ）は、樹脂封止後のリードフ
レームを示す平面図、同図（ｂ）は側面図である。

【００２８】次に、リードフレーム２０の不要なサポー
トリード部とサイドリード部を切除することにより、図
５（ａ）に示すように、第１，第２の樹脂成型部６２，
６４とこれらを連結するインナーリード３２、及び外部
リード端子３０から成る中間品を形成する。そして、イ
ンナーリード３２及び外部リード端子３０を曲げ加工す
ることによって、最終的に同図（ｂ）（ｃ）に示すよう
なデュアルインライン型の光モジュールを完成する。
尚、同図（ｂ）は、発光素子を内蔵した送信用光モジュ
ール、同図（ｃ）は受光素子を内蔵した受信用光モジュ
ールの側面形状を示している。

【００２９】このように、この実施の形態によれば、光
素子搭載用の第１の搭載部２６を支承するサポートリー
ド部３４の指定位置に一対の位置決め孔３８ａ，３８ｂ
を設け、これらの金型４０の位置決め用ガイドピン５２
ａ，５２ｂを嵌挿するようにしたので、光素子ＬＤと樹
脂封止用の凹部４４，４４ａとの位置ズレを大幅に抑制
し、更に、必然的に集光レンズ６０と光素子ＬＤの光軸
ズレを大幅に抑制することができる。尚、実際に光モジ
ュールを形成した結果、この集光レンズ６０と光素子Ｌ
Ｄの光軸ズレを３０μｍ以内に抑えることができ、光結
合効率の高い無調芯型の光モジュールを形成することが
できた。

【００３０】更に、複数個の光モジュールを一括形成す
る場合であっても、各光モジュールに対応するサポート
リード部３４に位置決め孔３８ａ，３８ｂを設けること
によって、夫々の集光レンズ６０と光素子ＬＤを高精度
で光軸合わせすることができ、製造工程の飛躍的な簡略
化及び量産化を可能にする。

【００３１】尚、この実施の形態では、透明な樹脂のみ
を用いて樹脂封止しているが、少なくとも集光レンズ６
０を一体成型するための第１の樹脂成型部６２を透明樹
脂で形成し、第２の樹脂成型部６４は透明樹脂で形成し
なくともよい。

【００３２】また、金型４０，４２で構成される一つの
金型で第１，第２の樹脂成型部６２，６４を同時に形成
する場合を説明したが、第１の樹脂成型部６２と第２の
樹脂成型部６４を夫々別個の金型で形成するようにして
もよい。

【００３３】また、各サポートリード部３４に一対ずつ
の位置決め孔３８ａ，３８ｂを設ける場合を述べたが、
更にそれ以上の個数の位置決め孔を追加すると共に、こ
の追加した位置決め孔に対応する位置決め用ガイドを金
型に設けて、夫々を嵌挿させることで、更なる位置決め
精度の向上を図るようにしてもよい。

【００３４】また、集光レンズを一体形成する場合を説
明したが、本発明は、他の機能を有する光学要素を極め
て高い精度で一体形成することを可能にするものであ
る。

【００３５】また、４個の光モジュールを一括形成する
ためのリードフレームについて説明したが、本発明は、
４個以上の光モジュールを一括形成するリードフレーム
にも適用することができる。

【００３６】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、光
素子搭載用の第１の搭載部を支承するサポートリード部
に、樹脂封止用金型の位置決め用ガイドピンを嵌挿させ
る位置決め孔を設けたので、位置ズレの制約が厳しい集
光レンズ等の光学要素を樹脂封止と同時に一体成型する
ことができる。これにより、発光素子又は受光素子の光
軸調整を必要としない極めて結合効率の高い無調芯型の
光モジュールを形成することができる。また、製造工程
の飛躍的な簡略化、量産化が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施の形態にのリードフレームの構造を示す平
面図である。

【図２】樹脂封止用金型の構造及びリードフレームとの
対応関係を示す斜視図である。

【図３】位置決め精度の向上が得られる原理を説明する
ための要部拡大縦断面図である。

【図４】樹脂封止されたリードフレームの構造を示す説
明図である。

【図５】製造された光モジュールの構造を示す説明図で
ある。

【図６】従来の光モジュール形成用リードフレームの構
造及び光モジュール形成方法を説明するための斜視図で
ある。

【符号の説明】

２０…リードフレーム、２２…リードパターン、２４
ａ，２４ｂ…位置決め孔、２６…第１の搭載部、２８…
第２の搭載部、３２…インナーリード、３４…サポート
リード部、３６ａ，３６ｂ…サポートリード、３８ａ，
３８ｂ…位置決め孔、４０，４２…金型、５２ａ，５２
ｂ，５４ａ，５４ｂ…位置決め用ガイドピン、４４，４
８，４６，５０…樹脂封止用の凹部、６０…集光レン
ズ、６２…第１の樹脂成型部、６４…第２の樹脂成型
部、Ｘ…集光レンズ形成用の凹部。

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】少なくとも発光素子又は受光素子のいずれ
   か一方の光素子を搭載する第１の搭載部と、回路構成用
   の電子素子を搭載する第２の搭載部とを有するリードフ
   レームにおいて、 前記第１の搭載部を支承するサポートリード部の一端
   に、樹脂封止用金型に設けられた位置決め用ガイドピン
   を嵌挿させる少なくとも一対の位置決め孔が備えられて
   いることを特徴とするリードフレーム。
2. 【請求項２】前記少なくとも一対の位置決め孔は、前記
   光素子を搭載する第１の搭載部の所定部位を挟んで設け
   られることを特徴とする請求項１に記載のリードフレー
   ム。
3. 【請求項３】前記第１の搭載部と第２の搭載部は、イン
   ナーリードを介して連結されることにより実質的に独立
   した構造を有することを特徴とする請求項１に記載のリ
   ードフレーム。
4. 【請求項４】前記位置決め孔に加えて、当該リードフレ
   ームの周縁部分であるサイドリード部に、前記樹脂封止
   用金型に設けられた他の位置決め用ガイドピンを嵌挿さ
   せる他の位置決め孔が備えられていることを特徴とする
   請求項１に記載のリードフレーム。
5. 【請求項５】光モジュールの形成方法であって、 請求項１から請求項４のいずれか一項に記載されたリー
   ドフレームの 第１の搭載部に少なくとも発光素子又は受
   光素子のいずれか一方の光素子を搭載し、前記第２の搭
   載部に回路構成用の電子素子を搭載する第１の工程と、 前記サポートリード部の前記位置決め孔に前記樹脂封止
   用金型に設けられた前記位置決め用ガイドピンを嵌挿し
   て前記リードフレームを型締めし、前記金型に封止用の
   樹脂を注入することにより、前記第１の搭載部及び光素
   子と、前記第２の搭載部及び電子素子を夫々樹脂封止す
   る第２の工程とを備えることを特徴とする光モジュール
   の形成方法。