JP3979184B2 - 光学系装置の製造方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は光学系装置の製造方法、殊に二次成形によるレンズ部の製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
発光素子や受光素子のような光素子及び光素子の信号処理用の集積回路素子を実装した基板上に、集光用のレンズを成形するにあたり、基板が立体成形回路基板であるとともに光素子が基板に設けられた突部の表面に配設されている場合、レンズの成形用の金型は、図12に示すものが用いられている。図中1は基板、2は基板1から突出する突部11の表面に実装された光素子、3は二次成形されたレンズ部、5は上型51と下型52とからなる金型、PLは金型5におけるパーティングラインである。
【0003】
レンズ部3はパーティングラインPL上に下向きにセットされた基板1の突部11が嵌め込まれる下型52の凹部の底部において成形され、この時、光素子2の封止もなされる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
この場合、光素子2からレンズ部3表面までの距離の管理が難しく、しかも多数個取りで成形する場合、ランナ・ゲートが長くなってしまい、樹脂硬化時間の制約を受けて高圧高速注入をせざるを得ず、これに伴ってボイド巻き込みやバリの発生があった。また、金型として上記のような上型と下型に中間型を加えた3枚型のものを用いて二次成形を行うものもあったが、レンズ部の成形用のキャビティの位置は上記のものと変わりがなく、レンズ部表面にゲート跡や面荒れが生じ、光学性能を低下させていた。
【0005】
本発明はこのような点に鑑みなされたものであって、その目的とするところはレンズ部の二次成形を適切に行うことができる光学系装置の製造方法を提供するにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】
しかして本発明は、成形回路基板に設けた突部における光素子が実装された先端面にレンズ部を二次成形で形成するにあたり、上記突部が嵌る貫通孔を備えた中間型に成形回路基板を装着し、上型に設けた凹所内に位置させた中間型の貫通孔の一端が臨む下面と下型の上面との間にレンズ部の成形用キャビティを形成し、パーティングラインに位置する上記キャビティに成形用樹脂を充填してレンズ部を成形することに特徴を有している。中間型を用いると同時にレンズ部をパーティングライン付近で成形することができるようにしたものである。
【0007】
この時、下型に上下動自在なピンを設けて中間型の貫通孔内に位置する突部の先端面にピンの先端面を対向させ、ピンの先端面でレンズ部の表面を成形することが好ましく、また樹脂の注入時及びピンの突き出し時にピンに対して超音波振動を加えることが好ましい。
【0008】
ピンの突き出し後にランナの突き出しを行うことも好ましく、樹脂注入時のピン位置を成形回路基板の突部の高さに応じて制御したり、中間型を開いていない状態でピンの突き出しを行ってゲートの切断を行うことも好ましい。
【0009】
レンズ部からレンズ部における樹脂流路方向と直交する方向にダミー部を設けて、樹脂注入時にダミー部に樹脂を流入させたり、レンズ部のゲート断面を半円形または曲面形状としたり、中間型として基板形状に応じた複数種のものを選択使用するようにしてもよく、さらにはパーティングラインに沿った樹脂供給流路末端から型内空気の吸引を行いつつ樹脂注入を行ったり、パーティングラインに沿った樹脂供給流路末端に狭間部を介して拡幅部を設けて樹脂止め部としたりすることも好ましい。
【0010】
【発明の実施の形態】
以下本発明を実施の形態の一例に基づいて詳述すると、本発明においては突部11の先端面に光素子2が実装されている成形回路基板(以下基板と称す)1に対して、図1に示すように、上型51と下型52,そしてこの両者の間にセットされる中間型53で構成される金型5を用いて上記突部11の先端にレンズ部3の二次成形を行う。
【0011】
ここで上記中間型53は、上型51に設けられた凹所55内にセットされてその下面がパーティングラインPLに位置するものであり、基板1が嵌め込まれる凹所56を上面に備えるとともに、基板1の突部11が嵌め込まれる貫通孔57を備えている。この貫通孔57は上記凹所56の底面と中間型53の下面との間を貫通しているもので、図から明らかなように、中間型53が存在するにもかかわらず、ランナ・ゲートはパーティングラインPL沿いに形成されるようになっている。また下型52には押出ピン59の他に、上端面がレンズ部3の成形用の凹面となっているピン58が上下動自在に配設されており、このピン58が中間型53の貫通孔57の位置に合わせられている。なお、押出ピン59と上記ピン58は図2から明らかなように別個に上下動させることができるようになっている。
【0012】
この金型5を用いて立体成形回路基板1にレンズ部3の二次成形を行うにあたっては、金型5から取り出した中間型53に基板1をセットし、図2に示すように中間型53を下型52上の定位置に置いた状態で型閉じを行う。この時、パーティングラインPLに沿ったキャビティが中間型53と下型52(のピン58)との間に形成され、ランナ・ゲートもパーティングラインPLに位置する。図中6は中間型53のハンドリング用ユニットである。
【0013】
この状態で図3左側に示すように樹脂の注入成形を行って、基板1の突部11の先端部にレンズ部3を成形するものであり、該レンズ部3の表面はピン58の先端面によって形成される。この樹脂の注入時に樹脂の供給経路の末端から空気吸引を行うと、貫通孔57と突部11との間のクリアランスから中間型52の上面側に樹脂が流れてバリが発生するのを抑制することができる。また、上記クリアランスを小さくするために、中間型52を予備加熱した状態で中間型52への基板1のセットを行うようにしておくとよい。
【0014】
そして、上記成形が終われば、図3右側に示すように型開きを行うものであり、この時、ピン58を上昇させることで基板1の突き出しを行うとともにゲートの切断(図6(b)参照)を行う。
【0015】
その後、図4に示すように押出ピン59を上昇させることでランナ7の突き出しと中間型53の押し上げを行い、ハンドリング用ユニット6で中間型53及びレンズ部3が成形されるとともに光素子2の封止がなされた基板1を取り出して、図5に示すように、ランナ7と中間型53と基板1とを分離する。ピン58と押出ピン59とを同時に押し上げずに2段突き上げとすることで、ゲートの切断を行うことができるようにしているものである。また、突部11の高さに応じてピン58を上下動させることにより、図6(a)に示すように、光素子2からレンズ部3表面までの距離Kを一定に調節することができる。また、樹脂の注入時やピン58の突き出し時にピン58に対して超音波振動を加えると、樹脂との間の流動抵抗が低下するために、ピン58の先端面で形成されるレンズ部3の表面の面荒れをなくすことができる。
【0016】
ここにおいて、複数のレンズ部3を同時に成形するにあたり、図7(a)に示すように、各レンズ部3をランナ(ゲート)7で順次接続していると、成形時のレンズ部3における樹脂フローフロント軌跡が図7(b)に示すようになってボイド巻き込み部75が生じるおそれがあるが、図8に示すように、レンズ部3の両脇にダミー部70,70を設けておくと、成形時の樹脂フローフロント軌跡が図8(b)に示すようになってボイド巻き込み部の発生を無くすことができる。
【0017】
また、レンズ部3間をつなぐランナ(ゲート)7の断面形状は、図9に示すように半円形あるいは曲面形状としておくと、中央が膨らんでいるレンズ部3の中央部に外周部より多くの樹脂を流動充填することができて、レンズ部3の充填不良が生じるおそれを少なくすることができる。
【0018】
さらに、樹脂の供給流路の末端部には、図10に示すようにL/D≧120の狭間部71を設け、その先に更にその5倍以上の断面積を持つ拡幅部72を設けることで、剪断抵抗と解放後の流速低下による熱硬化反応促進を利用してベント先端部までの樹脂止めを可能とすることができる。
【0019】
ところで、上記中間型53は、レンズ部3の成形後に複数枚に切り離される1枚の基板1に応じたものとなっているが、図11に示すように、予め複数枚に切り離した基板1にも適用することができる。また、中間型53を交換することで、他の形状の突部11を有する基板1や基板1そのものの厚みが異なるものなどにも対応することができる。
【0020】
【発明の効果】
以上のように本発明においては、成形回路基板に設けた突部における光素子が実装された先端面にレンズ部を二次成形で形成するにあたり、上記突部が嵌る貫通孔を備えた中間型に成形回路基板を装着し、上型に設けた凹所内に位置させた中間型の貫通孔の一端が臨む下面と下型の上面との間にレンズ部の成形用キャビティを形成し、パーティングラインに位置する上記キャビティに成形用樹脂を充填してレンズ部を成形することから、中間型を用いているにもかかわらず、レンズ部をパーティングライン付近で成形することができるものであり、ランナ・ゲートを短くすることができ、樹脂硬化時間の制約を低減することができて、ボイド巻き込みやバリの発生を抑えることができる。
【0021】
この時、下型に上下動自在なピンを設けて中間型の貫通孔内に位置する突部の先端面にピンの先端面を対向させ、ピンの先端面でレンズ部の表面を成形すると、ピンの交換によってレンズ部の形状を変更することができる。
【0022】
また樹脂の注入時及びピンの突き出し時にピンに対して超音波振動を加えると、レンズ部の表面の面荒れを抑えることができる。
【0023】
ピンの突き出し後にランナの突き出しを行うと、基板とランナの分離が容易となる。
【0024】
また樹脂注入時のピン位置を成形回路基板の突部の高さに応じて制御することで、光素子とレンズ部表面との間の距離を所定値に保つことができる。
【0025】
中間型を開いていない状態でピンの突き出しを行ってゲートの切断を行うと、ゲートの切断工程を後に必要としなくなる。
【0026】
レンズ部からレンズ部における樹脂流路方向と直交する方向にダミー部を設けて、樹脂注入時にダミー部に樹脂を流入させれば、レンズ部の形状に起因するボイドの巻き込みを抑えることができる。
【0027】
レンズ部のゲート断面を半円形または非球面形状とすると、レンズ部中央への樹脂充填をスムーズにすることができる。
【0028】
中間型として基板形状に応じた複数種のものを選択使用すれば、複数種の基板において上型と下型とを共用することができる。
【0029】
さらにはパーティングラインに沿った樹脂供給流路末端から型内空気の吸引を行いつつ樹脂注入を行ったり、パーティングラインに沿った樹脂供給流路末端に狭間部を介して拡幅部を設けて樹脂止め部としたりすると、樹脂の注入充填をスムーズにすることができるとともに、バリの発生を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態の一例にかかる金型の断面図である。
【図2】同上の成形手順を示す説明図である。
【図3】同上の成形手順を示す説明図である。
【図4】同上の成形手順を示す説明図である。
【図5】同上の成形後の基板と中間型とランナの断面図である。
【図6】 (a)(b)は要部断面図である。
【図7】 (a)は同上の部分斜視図、(b)はフローフロント軌跡を示した平面図である。
【図8】他例を示すもので、(a)は斜視図、(b)はフローフロント軌跡を示した平面図である。
【図9】更に他例を示すもので、(a)は斜視図、(b)は断面図である。
【図10】別の例を示すもので、(a)は斜視図、(b)は断面図である。
【図11】基板と中間型の断面図である。
【図12】従来例の断面図である。
【符号の説明】
1 成形回路基板
2 光素子
3 レンズ部
5 金型
51 上型
52 下型
53 中間型
57 貫通孔
PL パーティングライン
Claims (11)
- 成形回路基板に設けた突部における光素子が実装された先端面にレンズ部を二次成形で形成するにあたり、上記突部が嵌る貫通孔を備えた中間型に成形回路基板を装着し、上型に設けた凹所内に位置させた中間型の貫通孔の一端が臨む下面と下型の上面との間にレンズ部の成形用キャビティを形成し、パーティングラインに位置する上記キャビティに成形用樹脂を充填してレンズ部を成形することを特徴とする光学系装置の製造方法。
- 下型に上下動自在なピンを設けて中間型の貫通孔内に位置する突部の先端面にピンの先端面を対向させ、ピンの先端面でレンズ部の表面を成形することを特徴とする請求項1記載の光学系装置の製造方法。
- 樹脂の注入時及びピンの突き出し時にピンに対して超音波振動を加えることを特徴とする請求項2記載の光学系装置の製造方法。
- ピンの突き出し後にランナの突き出しを行うことを特徴とする請求項2または3記載の光学系装置の製造方法。
- 樹脂注入時のピン位置を成形回路基板の突部の高さに応じて制御することを特徴とする請求項2〜4のいずれかの項に記載の光学系装置の製造方法。
- 中間型を開いていない状態でピンの突き出しを行ってゲートの切断を行うことを特徴とする請求項2〜5のいずれかの項に記載の光学系装置の製造方法。
- レンズ部からレンズ部における樹脂流路方向と直交する方向にダミー部を設けて、樹脂注入時にダミー部に樹脂を流入させることを特徴とする請求項1〜6のいずれかの項に記載の光学系装置の製造方法。
- レンズ部のゲート断面を半円形または曲面形状としていることを特徴とする請求項1〜7のいずれかの項に記載の光学系装置の製造方法。
- 中間型として基板形状に応じた複数種のものを選択使用することを特徴とする請求項1〜8のいずれかの項に記載の光学系装置の製造方法。
- パーティングラインに沿った樹脂供給流路末端から型内空気の吸引を行いつつ樹脂注入を行うことを特徴とする請求項1〜9のいずれかの項に記載の光学系装置の製造方法。
- パーティングラインに沿った樹脂供給流路末端に狭間部を介して拡幅部を設けて樹脂止め部とすることを特徴とする請求項1〜9のいずれかの項に記載の光学系装置の製造方法。
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