JP3993862B2 - 光学デバイスおよびその製造方法 - Google Patents

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Description

本発明は、固体撮像装置や、光ピックアップシステムに用いられる受光デバイスや、ホログラムユニットなどの光学デバイスおよびその製造方法に関する。
近年、ビデオカメラ，デジタルカメラ，デジタルスチルカメラ等に内蔵されている固体撮像装置は、ＣＣＤ等の撮像素子を絶縁性材料からなる基台などのアダプタ部材に搭載した状態で、受光領域を透光板で覆ってパッケージされ、パッケージ体として提供される。
ところで、固体撮像装置の小型化のために、撮像素子は、ベアチップのままで基台などのアダプタ部材に搭載される(例えば、特許文献１を参照)。
図８は、従来の固体撮像装置の構造を示す断面図である。同図に示すように、固体撮像装置は、主要部材として、セラミックまたは可塑性樹脂からなり、中央部に開口部１３２を有する枠状の基台１３１と、基台１３１の下面側に取り付けられたＣＣＤ等からなる撮像素子１３５と、基台１３１の上面側に開口部１３２を挟んで撮像素子１３５に対向するように取り付けられたガラスからなる透光板１３６とを備えている。
基台１３１の下面における開口部１３２の周縁に沿った領域には凹部１３３が形成されており、基台１３１の下面における開口部１３２の近傍から基台１３１の外周側面に亘る領域を覆う，金メッキ層からなる配線１３４が設けれている。撮像素子１３５は、基台１３１の下面のうち凹部１３３の周縁部に取り付けられており、受光領域１３５ａが開口１３２に露出するように配置されている。
また、撮像素子１３５の上面における外周付近には、撮像素子１３５と外部機器との間で信号を授受するための電極パッド（図示せず）が設けられている。また、配線１３４における開口部１３２に隣接した端部に内部端子部が形成されており、配線１３４の内部端子部と電極パッドとがバンプ（突起電極）１３８を挟んで電気的に接続されている。そして、撮像素子１３５，配線１３４及びバンプ１３８は、基台１３１の下面上で撮像素子１３５の周囲に設けられたシール樹脂１３７によって密封されている。
以上のように、撮像素子１３５の受光領域１３５ａは、開口部１３２に形成された閉鎖空間内に配置されている。この固体撮像装置は、同図に示されるように、透光板１３６を上方に向けた状態で回路基板上に搭載される。そして、配線１３４における凹部１３３よりも外側にはみ出た領域のうち基台１３１の下面上に位置する部分に外部端子部が形成されており、この外部端子部が回路基板上の電極と接続するために用いられる。
また、同図には示されていないが、透光板１３６の上方には、撮像光学系が組み込まれた鏡筒が装着される。この鏡筒と受光領域１３５ａとの相互の位置関係は、所定の誤差内に収まるように、その要求精度が定められている。
そして、鏡筒に組み込まれた撮像光学系を通して、被撮像対象からの光が撮像素子１３５の受光領域１３５ａに集光され、撮像素子１３５によって光電変換される。
なお、図８に示される従来の基台１３１の構造とは異なり、撮像素子１３５が搭載される面に凹部１３３が形成されていない，全体として平坦な平板形状を有する基台を用いた固体撮像装置の例も知られている（例えば、特許文献２を参照）。その場合には、基台の開口部周縁からはみ出た外周部に配置された外部端子部と、回路基板上の電極とは、径の大きいハンダボール等により接続される。そして、ハンダボールにより、撮像素子の下面と回路基板の上面との間隔が調節される。
また、ＤＶＤ，ＣＤ，ＭＤ等の記録媒体との間で情報の書き込み，読み出し，書き換えなどを行なう光ピックアップシステムに用いられる受光デバイスや、光ピックアップ中の複数の要素を一体化したホログラムユニットなどの光学デバイスにおいても、基本的には同様の構成が採用されている。
特開２０００−５８８０５号公報 特開２００２−４３５５４号公報
しかしながら、図８に示される従来の光学デバイスの構造では、以下のような不具合があった。
従来の固体撮像装置を撮像光学系の鏡筒などと組み立てる場合には、基台１３１の上面の外周に近い部分に鏡筒を設置して、目視で光軸の調整を行ないながら鏡筒などの横方向位置を調整することになるが、その作業が迅速に行えず、コストを上昇させる要因の１つとなっていた。
また、上記従来の固体撮像装置の基台１３１は、開口部１３２を有する枠状の構造を有しているので、その断面形状において振れあるいは反りを生じる傾向がある。撮像素子１３５が搭載される凹部１３３の面の平坦度が悪いと、撮像素子１３５の位置が安定しないので、受光領域１３５ａに対して鏡筒を迅速に所定の精度を維持しつつ位置決めすることが困難である。
光ピックアップシステムに用いられる受光デバイスや、光ピックアップ中の複数の要素を一体化したホログラムユニットなどの光学デバイスにおいても、同様の不具合がある。
本発明の目的は、撮像光学系の鏡筒やホログラムなどの取り付けを迅速に行なうことが可能な光学デバイス及びその製造方法を提供することにある。
本発明の光学デバイスは、光学素子チップ及び透光性部材を装着している，光学デバイス用のアダプタ部材の筒状部の外周部に、位置決め用段差部を設けたものである。
これにより、光学デバイスと、撮像光学系の鏡筒や光ピックアップのホログラムなどを取り付ける際の作業の容易化と迅速化とを図ることができる。
アダプタ部材には、全体が開口部を囲む筒状部からなるものがあり、その場合には、光学素子チップは、筒状部の透光性部材が取り付けられている面に対向する面に、その主面を透光性部材に向けて取り付けられる。
そして、その場合には、アダプタ部材の厚みが実質的に一定である，つまり，アダプタ部材が平板状であることにより、光学素子チップが取り付けられる面の平坦度を高く保持することができるので、光学部品の取り付けの安定化及び取り付け精度の向上を図ることができる。
アダプタ部材には、空間を囲む基板部と筒状部とからなるものもあり、その場合には、光学素子チップは、基板部の空間の壁面に位置する部分に、その主面を透光性部材に向けて取り付けられる。
その場合には、アダプタ部材の基板部は、筒状部と一体的にモールドされていることが好ましい。
本発明の第１の光学デバイスの製造方法は 複数の光学デバイス形成領域を有する成形体を形成し、成形体の相隣接する光学デバイス形成領域間の境界部に、広幅工具を用いて段差用切り込み部を形成した後、細幅工具を用いて、切り込み部の中央部で成形体を切断することにより、分離体の外周部に位置決め用段差部を形成する方法である。
この方法により、広幅工具による切り込みという簡単な工程を設けるだけで、撮像光学系の鏡筒などの光学部品の取り付けのための位置決め用段差部を容易に形成することができる。
本発明の第２の光学デバイスの製造方法は、複数の光学デバイス形成領域を有する共通の基板部と共通の筒状部とを形成し、共通の筒状部の上に透光性部材を取り付けた後、相隣接する透光性部材同士の間隙にシール樹脂を形成した後、シール樹脂の中央部で成形体を切断する方法である。
この方法により、共通の筒状部の幅を縮小することができるので、光学デバイスの小型化を図ることができる。
第２の光学デバイスの製造方法において、切断前に、透光性部材間のシール樹脂に広幅工具による切り込みを形成することにより、撮像光学系の鏡筒などの光学部品の取り付けのための位置決め用段差部を容易に形成することができる。
本発明の光学デバイス及びその製造方法によれば、配線，光学素子チップ，透光性部材などを有する光学デバイスの筒状部に、位置決め用段差部を形成することにより、撮像光学系の鏡筒やホログラムなどを取り付ける作業の容易化と迅速化とを実現することができる。
（第１の実施形態）
−光学デバイスの構造−
図１（ａ），（ｂ）は、順に、第１の実施形態に係る光学デバイスのIA−IA線における断面図及び裏面図である。ただし、図１（ａ）と図１（ｂ）とは、互いに異なる縮尺で描かれている。同図に示すように、本実施形態の光学デバイスは、エポキシ樹脂等の可塑性樹脂からなり、中央部に開口部２を有する枠状の基台１０と、基台１０の下面側に取り付けられた光学素子チップ５と、基台１０の上面側に開口部２を挟んで光学素子チップ５に対向するように取り付けられたガラスなどからなる透光性部材である窓部材６と、半田ボール１３とを備えている。基台１０は、光学デバイスの光学素子チップと窓部材とを連結するアダプタ部材であり、本実施形態における基台１０全体が筒状部となっている。この構造は、モールド工程を行なってから光学素子チップを基台上に搭載する手順により形成されるので、いわゆるプリモールド構造といわれている。
本実施形態においては、光学素子チップ５は、ＣＣＤ等の固体光学素子チップを搭載しており、光学デバイスは、ビデオカメラ，デジタルカメラ，デジタルスチルカメラ等に用いられる固体撮像装置である。
ただし、光学素子チップが、固体光学素子チップに代えて複数の受光素子を離散的に配置したものでもよく、その場合には、光学デバイスは、ＤＶＤ，ＣＤ，ＭＤなどを備えたシステムに用いられる光ピックアップに配置される受光デバイスである。
基台１０内には配線１２が埋め込まれており、配線１２の一方の端部は基台１０の下面の開口部２付近の領域で基台１０を構成するモールド樹脂から露出して内部端子部１２ａとなり、配線１２の他方の端部は基台１０の下面の外縁部において基台１０を構成するモールド樹脂から露出して外部端子部１２ｂとなっている。
光学素子チップ５は、基台１０の下面のうち開口部２の周辺に位置する領域に、その主面５ａが開口部２に露出するように取り付けられている。光学素子チップ５の上面における外周付近には、光学素子チップ５と外部機器との間で信号を授受するための電極パッド５ｂが設けられている。そして、配線１２の内部端子部１２ａと電極パッド５ｂとがバンプ（突起電極）８を挟んで電気的に接続されている。つまり、バンプ８を介して光学素子チップ５の電極パッド５ｂと接続されている。そして、光学素子チップ５，配線１２及びバンプ８は、基台１０の下面上で光学素子チップ５の周囲に設けられたシール樹脂７によって密封されている。一方、基台１０の上面上では、基台１０と窓部材６との間の間隙が、窓部材６の周囲に設けられたシール樹脂１５によって密封されている。
また、本実施形態では、基台１０の外周部にその一部を切り込んでなる位置決め用段差部１０ａが設けられている。図１に示すように、この位置決め用段差部１０ａは、光学デバイスに取り付けられるレンズ等を含む撮像光学系の鏡筒が嵌合する大きさ，かつ、位置決め用段差部１０ａの谷側の面（又は基台１０の上面）が所定の平坦度を有するように定められている。
本実施形態の光学デバイスによると、基台の１０の外周面を切り込んでなる位置決め用段差部１０ａが設けられていることにより、光学デバイスに撮像光学系の鏡筒を装着して、ビデオカメラ，デジタルカメラ，デジタルスチルカメラ等を組み立てる工程を容易かつ迅速に行なうことができる。すなわち、図８に示す従来の光学デバイスの場合には、光学デバイスに撮像光学系を取り付けるに際して、目視で光軸を合わせつつ鏡筒の横方向位置を調整する必要があったが、本実施形態の構造では、基台１０の位置決め用段差部１０ａに鏡筒を嵌合させるだけで、光学デバイスの光学素子チップと撮像光学系と光軸が合うようにすることができる。しかも、鏡筒に位置決め用の特別の部材を設ける必要もない。本実施形態の光学デバイスにより、撮像光学系の鏡筒の取り付けを迅速に行なうことを可能としつつ、寸法精度のばらつきの低減を図ることができる。
なお、本実施形態の基台１０に代えて、図８に示す凹部を有する基台を用いて、凹部の底面に光学素子チップを取り付ける構造を採用することによっても、鏡筒の取り付け工程を迅速かつ容易にする効果は発揮することができる。ただし、本実施形態により、図８に示す従来の光学デバイスのように、凹部の底面上に光学素子チップを搭載する構造に比べて、基台１０の下面が平坦であるので、光学素子チップ５が取り付けられる基台の下面の平坦度を良好に保持しうる。
−光学デバイスの製造工程−
図２（ａ）〜（ｆ）は、第１の実施形態に係る光学デバイスの製造工程を示す断面図である。ただし、図２（ａ）〜（ｃ）に示す工程において、２個の光学デバイス形成領域のみが表示されているが、一般には、図２（ａ）〜（ｃ）に示す工程においては、多数の光学デバイス形成領域を碁盤目状に有するリードフレームを用いて製造工程が進められる。
また、図３（ａ），（ｂ）は、第１の実施形態に係る光学デバイスの製造工程のうちモールド工程を示す断面図である。
まず、図２（ａ）に示す工程で、配線パターンが形成されたリードフレーム１２ｘを封止テープ２０の上に載置する。リードフレーム１２ｘは、大部分がハーフエッチ又はプレスによって下部に凹部が設けられ、外部端子部１２ｂ又は内部端子部１２ａとなる部分だけが、凹部の底面から下方に突出した構造となっている。
次に、図２（ｂ）に示す工程で、モールド工程を行なう。すなわち、図３（ａ），（ｂ）に示すように、リードフレーム１２ｘに封止テープ２０を取り付けたものを、モールド金型３０に装着し、エポキシ樹脂などの可塑性樹脂（モールド樹脂）をモールド金型３０のダイキャビティ３０ａに充填して、リードフレーム１２ｘの内部端子部１２ａ及び外部端子部１２ｂ以外の部分をモールド樹脂内に埋め込んで成形体１０ｘを形成する。モールド金型３０の各ダイキャビティ３０ａ間を隔てる仕切部３０ｂにはモールド樹脂が充填されないので、成形体１０ｘの各光学デバイス形成領域の中央部には、光学素子チップを取り付けるための開口部２が形成される。
そして、広幅ブレード（例えば、幅０．２〜１．０ｍｍ）により、成形体１０ｘの相隣接する２つの光学デバイス形成領域の端部に跨る領域に所定深さ（例えば１００〜５００μｍ）の切り込みを入れ、位置決め用段差部１０ａを有する切り込み部を形成する。
次に、図２（ｃ）に示す工程で、封止テープ２０を成形体１０ｘから剥がした後、成形体１０ｘを内部端子部１２ａ及び外部端子部１２ｂが露出している面を上方に向けて設置して、外部端子部１２ｂの上に半田ボール１３を形成する。
次に、図２（ｄ）に示す工程で、細幅ブレード（例えば、幅０．１〜０．５ｍｍ）により、成形体１０ｘの相隣接する光学デバイス形成領域間の境界部分を切り込み部の中央部分で切断して、成形体１０ｘから個々の光学デバイスの基台１０（分離体）を形成する。このとき、基台１０の外周部には位置決め用段差部１０ａが形成されている。基台１０には、それぞれ多数の内部端子部１２ａ及び外部端子部１２ｂを有する配線１２が埋め込まれている。
次に、図２（ｅ）に示す工程で、基台１０の上に光学素子チップ５をその主面５ａを下方に向けて搭載する。そのとき、各基台１０の内部端子部１２ａの上にバンプ８を設けて、バンプ８の上に光学素子チップ５の電極パッド５ｂを接続させ、シール樹脂７によって接続部の間隙を埋める。
次に、図２（ｆ）に示す工程で、基台１０の光学素子チップ５が搭載された側（下面）を下方に向けて、基台１０の上面に開口部２を覆うガラスからなる窓部材６を載置して、シール樹脂１５によって窓部材６と基台１０との間隙を埋め、開口部１２を密封する。
本実施形態の製造方法によると、図２（ｂ）に示す工程で、広幅ブレードを用いて相隣接する光学デバイス形成領域に跨る領域に所定深さの切り込みを入れた後、図２（ｄ）に示す工程で、図２（ｂ）で用いた広幅ブレードよりも薄い細幅ブレードを用いて、各光学デバイス形成領域の境界部分を切断しているので、形成された光学デバイスの基台１０の外縁部に位置決め用段差部１０ａが形成される。このような製造方法の場合には、広幅ブレードによる切り込みだけで、容易に位置決め用段差部１０ａが形成されるので、簡素な工程で、撮像光学系の鏡筒との組立が容易な光学デバイスが得られ、トータルコストの低減を図ることができる。
なお、図２（ｄ）に示す切断工程は、図２（ｅ）に示す光学素子チップの取り付け工程の後、又は、図２（ｆ）に示す窓部材の取り付け工程の後で行なうことも可能である。また、図２（ｂ）に示す切り込み工程は、切断工程の前であれば、図２（ｅ）に示す光学素子チップの取り付け工程の後、又は、図２（ｆ）に示す窓部材の取り付け工程の後で行なうことも可能である。
（第２の実施形態）
−光学デバイスの構造−
図４（ａ），（ｂ）は、順に、第２の実施形態に係る光学デバイスのIVA−IVA線における断面図及び裏面図である。ただし、図４（ａ）と図４（ｂ）とは、互いに異なる縮尺で描かれている。同図に示すように、本実施形態の光学デバイスは、一体成形によって形成されたエポキシ樹脂等の熱硬化性または可塑性樹脂からなる筐体５０と、窓部材５７とによって囲まれる空間５４に光学素子チップ５５を配置して構成されている。
筐体５０は、平板状の基板部５２と、基板部５２の上に存在する矩形枠状の筒状部５３（リブ）とからなる。本実施形態においては、両者は一体成形により同じ材料によって形成されるので、図４（ａ）に破線で示されている境界は実際には存在していないが、両者が分離していてもよい。その場合には、基板部と配線（リードフレーム）とをモールドしてから、筒状部を取り付けることができる。光学素子チップ５５は、空間５４内で、筐体５０の基板部５２の上に接着剤５６によって固着されている。すなわち、筐体５０は、筒状部５３を有し、光学素子チップ５５と窓部材５７とを連結するためのアダプタ部材である。
窓部材５７は、例えばガラスなどの透光性材料からなり、その外周部においてシール樹脂５８によって筐体５０の筒状部５３の上端部に固着されている。そして、接着剤５６により窓部材５７と筒状部５３との間隙が埋められて空間５４が密封されて、パッケージ体が構成されている。筒状部５３の高さは、例えば０．１〜１．０ｍｍの範囲であり、筒状部５３の幅は例えば０．１〜１．０ｍｍの範囲である。パッケージ体全体の厚みは、例えば２ｍｍ以下に設定されている。
また、後述する図５（ｆ）に示されるように、基板部５２には、外部端子部５９ａを基板部５２から露出させた状態で配線５９が埋め込まれており、図４（ａ）に示す断面には外部端子部５９ａのみが表れている。本実施形態においては、封止テープを用いたモールド工程を採用しているので、樹脂ばりの発生が抑制されるとともに、外部端子部５９ａの最下部は基板部５２の下面から下方に突出している。ただし、必ずしも封止テープを用いた製造工程を行なう必要はない。配線５９の下部には、凹部が設けられているので、凹部の上方は薄肉部となり配線５９の薄肉部の下方にはモールド樹脂が回り込んでいる。そして、光学素子チップ５５のパッド電極（図示せず）と各配線５９の上面の一部とは、各々金属細線６０によって接続されている。
また、筐体５０の筒状部５３の外周面は、基板部５２の下面に対して実質的に直交する平面を形成している。筺体５０の筒状部５３の内周面は、樹脂成形後の金型の抜けを容易にするため、基板部５２の面から窓部材５７に向かって開く向きのテーパが形成されている(図示省略)。
また、本実施形態では、筐体５０の筒状部５３の外周面に位置決め用段差部５３ａが形成されている。この位置決め用段差部５３ａは、光学デバイスに取り付けられるレンズ等を含む撮像光学系の鏡筒が嵌合する大きさ，かつ、位置決め用段差部５３ａの谷側の面が所定の平坦度を有するように定められている。
本実施形態によると、筒状部５３の外周面に位置決め用段差部５３ａが設けられていることにより、第１の実施形態と同様に、光学デバイスに撮像光学系の鏡筒を装着して、ビデオカメラ，デジタルカメラ，デジタルスチルカメラ等を組み立てる工程を容易かつ迅速に行なうことができる。
すなわち、従来の光学デバイスの場合には、光学デバイスに撮像光学系を取り付けるに際して、筒状部の上面の幅を広くしてその上に鏡筒を載置した状態で目視で光軸を合わせつつ鏡筒の横方向位置を調整する必要があったが、本実施形態の構造では、筒状部５３の位置決め用段差部５３ａに鏡筒を嵌合させるだけで、光学デバイスの光学素子チップと撮像光学系と光軸が合うようにすることができる。しかも、鏡筒に位置決め用の特別の部材を設ける必要もない。本実施形態の光学デバイスにより、撮像光学系の鏡筒の取り付けを迅速に行なうことを可能としつつ、寸法精度のばらつきの低減を図ることができる。
−光学デバイスの製造工程−
図５（ａ）〜（ｆ）は、第２の実施形態に係る光学デバイスの製造工程を示す図４のV−V線における断面図である。ただし、図５（ａ）〜（ｅ）に示す工程において、２個の光学デバイス形成領域のみが表示されているが、一般には、図５（ａ）〜（ｄ）に示す工程においては、多数の光学デバイス形成領域を碁盤目状に有するリードフレームを用いて製造工程が進められる。
まず、図５（ａ）に示す工程で、配線パターンが形成されたリードフレーム５９ｘを封止テープ７０の上に載置する。リードフレーム５９ｘは、大部分がハーフエッチ又はプレスによって下部に凹部が設けられ、外部端子部５９ａとなる部分だけが、凹部の底面から下方に突出した構造となっている。
次に、図５（ｂ）に示す工程で、モールド工程を行なう。すなわち、第１の実施形態において説明したように（図３（ａ），（ｂ）参照）、リードフレーム５９ｘに封止テープ７０を取り付けたものを、モールド金型に装着し、ガラスエポキシ樹脂などのモールド樹脂をモールド金型のダイキャビティに充填して、リードフレーム５９ｘの外部端子部５９ａ以外の部分をモールド樹脂内に埋め込んで、多数の光学デバイスに共通の基板部５２ｘと、相隣接する２つの光学デバイスの筒状部５３の幅と切断幅を見込んだ厚さの筒状部５３ｘとを有する共通の筐体である成形体５０ｘを形成する。図示を省略するが、モールド金型の各ダイキャビティは、共通の基板部５２ｘと筒状部５３ｘを形成するための空間形状を有している。
次に、図５（ｃ）に示す工程で、封止テープ７０を成形体５０ｘから剥がした後、成形体５０ｘの空間５４内において、基板部５２の上に光学素子チップ５５をその主面５５ａを上方に向けて搭載する。そのとき、基板部５２の上面と光学素子チップ５５の下面との間に接着剤５６を介在させる。その後、光学素子チップ５５のパッド電極（図示せず）と各配線５９の上面の一部とを、各々金属細線６０によって接続する（ワイヤボンディング工程）。
次に、図５（ｄ）に示す工程で、成形体５０ｘの筒状部５３の上面に空間５４を覆うガラスからなる窓部材５７を載置して、シール樹脂５８によって窓部材５７と筒状部５３との間隙を埋め、空間５４を密封する。このとき、シール樹脂５８は、相隣接する２つの光学デバイス形成領域の窓部材５７の側面と筒状部５３ｘの上面とで囲まれる溝部を埋めるように形成される。
次に、図５（ｅ）に示す工程で、広幅ブレード（例えば、幅０．２〜１．０ｍｍ）により、成形体５０ｘの相隣接する２つの光学デバイス形成領域の筒状部５３に跨る領域に所定深さ（例えば１００〜５００μｍ）の切り込みを入れ、位置決め用段差部５３ａを有する切り込み部を形成する。
次に、細幅ブレード（例えば、幅０．１〜０．５ｍｍ）により、成形体５０ｘの相隣接する光学デバイス形成領域の境界となる筒状部５３の中央部を切断して、成形体５０ｘから個々の光学デバイス（分離体）を形成する。このとき、光学デバイスの筒状部５３の外周部に位置決め用段差部５３ａが形成されている。以上の工程により、図５（ｆ）に示す光学デバイスが得られる。
本実施形態の製造方法によると、図５（ｅ）に示す工程で、広幅ブレードを用いて相隣接する光学デバイス形成領域に共通の筒状部５３の中央部に所定深さの切り込みを入れた後、広幅ブレードよりも薄い細幅ブレードを用いて、各光学デバイス形成領域に共通の筒状部５３の中央部を切断しているので、形成された光学デバイスの筒状部５３の外縁部に位置決め用段差部５３ａが形成される。このような製造方法の場合には、広幅ブレードによる切り込みだけで、容易に位置決め用段差部５３ａが形成されるので、簡素な工程で、撮像光学系の鏡筒との組立が容易な光学デバイスが得られ、トータルコストの低減を図ることができる。
しかも、図５（ｄ）において形成されるシール樹脂５８は、相隣接する２つの光学デバイス形成領域の窓部材５７の側面同士の間隙を埋めるので、相隣接する２つの光学デバイス形成領域の窓部材５７同士の間にシール樹脂のはみ出し量と鏡筒の幅とを見込んだ間隔を隔てる必要があった従来の構造とは異なり、共通する筒状部５３ｘの幅を狭くすることができる。よって、光学デバイスをより小型化することができる。また、モールド金型の小型化，モールド樹脂の使用量の低減により、さらにトータルコストも低減する。
以上の説明では、隣接する筐体を形成する筒状部を一本に合体させて形成する例を示したが、隣接する各筒状部を分離して形成する方法を採用する場合であっても、本実施形態の製造方法を適用して、同様の効果を得ることが可能である。
なお、第１，第２の実施形態における製造工程においては、リードフレームを封止テープの上に載置した状態でモールド工程を行なったが、いずれの実施形態においても、必ずしも封止テープを用いる必要はない。ただし、封止テープを用いた場合には、リードフレームの上下面を、上金型および下金型でクランプすることにより、金型面とリードフレームの上下面が密着した状態を安定して得ることができる。その結果、成形による樹脂ばりの発生が効果的に抑制されるとともに、外部端子部が封止樹脂から突出した構造が得られるので、光学デバイスをマザーボードに取り付ける際の半田接合が容易になるなど、実装の容易化，迅速化を図ることができる。
（第３の実施形態）
図６（ａ），（ｂ）は、順に、第３の実施形態に係る光学デバイスのVIA−VIA線における断面図及び裏面図である。ただし、図６（ａ）と図６（ｂ）とは、互いに異なる縮尺で描かれている。同図に示すように、本実施形態の光学デバイスは、エポキシ樹脂等の可塑性樹脂からなり、中央部に開口部２を有する枠状の基台１０と、基台１０の下面側に取り付けられた光学素子チップ５と、基台１０の上面側に開口部２を挟んで光学素子チップ５に対向するように取り付けられた透光性部材であるホログラム８０と、半田ボール１３とを備えている。基台１０は、光学デバイスの光学素子チップとホログラムとを連結するアダプタ部材であり、本実施形態における基台１０全体が筒状部となっている。この構造は、モールド工程を行なってから光学素子チップを基台上に搭載する手順により形成されるので、いわゆるプリモールド構造といわれている。
本実施形態においては、光学素子チップ５は、発光ダイオードなどの発光素子５ｃと受光素子５ｄとを搭載して構成されており、光学デバイスは、ＤＶＤ，ＣＤ，ＭＤなどを備えたシステムに用いられる光ピックアップ中の複数の要素を組み込んだホログラムユニットである。
基台１０内には配線１２が埋め込まれており、配線１２の一方の端部は基台１０の下面の開口部２付近の領域で基台１０を構成するモールド樹脂から露出して内部端子部１２ａとなり、配線１２の他方の端部は基台１０の下面の外縁部において基台１０を構成するモールド樹脂から露出して外部端子部１２ｂとなっている。
光学素子チップ５は、基台１０の下面のうち開口部２の周辺に位置する領域に、その主面５ａが開口部２に露出するように取り付けられている。光学素子チップ５の上面における外周付近には、光学素子チップ５と外部機器との間で信号を授受するための電極パッド５ｂが設けられている。そして、配線１２の内部端子部１２ａと電極パッド５ｂとがバンプ（突起電極）８を挟んで電気的に接続されている。つまり、バンプ８を介して光学素子チップ５の電極パッド５ｂと接続されている。そして、光学素子チップ５，配線１２及びバンプ８は、基台１０の下面上で光学素子チップ５の周囲に設けられたシール樹脂７によって密封されている。
ホログラム８０は、例えば光学用樹脂などの透光性材料からなる本体部８０ａと、本体部８０ａの上面に設けられたホログラム領域８０ｂと、下面に形成された凹部８０ｃとを有している。基台１０の外周部には、その一部を切り込んでなる位置決め用段差部１０ａが形成されており、ホログラム８０の凹部８０ｃの内壁面が位置決め用段差部１０ａの側面と嵌合している。そして、ホログラム８０の下面と位置決め用段差部１０ａの谷側の面とが実質的に接触（間に薄い接着剤層が形成される場合を含む意味である）し、ホログラム８０は、凹部８０ｃの底面と位置決め用段差部１０ａの山側の面との間において接着剤１５によって基台１０に固着されている。あるいは、ホログラム８０の凹部８０ｃの底面と位置決め用段差部１０ａの山側の面とを実質的に接触させて、ホログラム８０を下面と位置決め用段差部１０ａの谷側の面との間において接着剤１５によって基台１０に固着させてもよい。そして、接着剤１５によりホログラム８０と基台１０との間隙が埋められて内部空間２が密封されて、パッケージ体が構成されている。また、位置決め用段差部１０ａの谷側の面（又は位置決め用段差部１０ａの山側の面）が所定の平坦度を有するように定められている。
本実施形態の光学デバイスの製造工程の図示は省略するが、第１の実施形態における図２（ａ）〜（ｆ）に示す工程と同様に行なうことができる。すなわち図２（ｆ）に示す工程において、窓部材６に代えてホログラム８０を装着して、接着剤１５により、ホログラムと基台１０とを接続することにより、図６に示す光学デバイスを容易に形成することができる。
本実施形態の光学デバイス（ホログラムユニット）によると、基台の１０の外周面を切り込んでなる位置決め用段差部１０ａが設けられていることにより、ホログラムユニットを組み立てる工程を容易かつ迅速に行なうことができる。すなわち、第１の実施形態と同様に、基台１０の位置決め用段差部１０ａにホログラム８０を嵌合させるだけで、光学デバイス（ホログラムユニット）の光学素子チップ５の発光素子５ｃ及び受光素子５ｄとホログラム領域８０ｂとの光軸を合わせることができる。
特に、基台の１０の外周面を切り込んでなる位置決め用段差部１０ａを設けているので、第１の実施形態の光学デバイスの製造工程と同じ工程を採用することができる。すなわち、図２（ａ）〜（ｆ）に示す工程と同様に、広幅ブレードを用いて相隣接する光学デバイス形成領域に跨る領域に所定深さの切り込みを入れた後、広幅ブレードよりも薄い細幅ブレードを用いて、各光学デバイス形成領域の境界部分を切断することにより、形成された光学デバイスの基台１０の外縁部に位置決め用段差部１０ａが形成される。このような製造方法により、広幅ブレードによる切り込みだけで、容易に位置決め用段差部１０ａが形成されるので、簡素な工程で、ホログラムユニットを形成することができ、トータルコストの低減を図ることができる。
なお、本実施形態においても、図２（ｄ）に示す工程に相当する切断工程は、図２（ｅ）に示す工程に相当する光学素子チップの取り付け工程の後、又は、図２（ｆ）に示す工程に相当するホログラムの取り付け工程の後で行なうことも可能である。また、図２（ｂ）に示す工程に相当する切り込み工程は、切断工程の前であれば、図２（ｅ）に示す工程に相当する光学素子チップの取り付け工程の後、又は、図２（ｆ）に示す工程に相当するホログラムの取り付け工程の後で行なうことも可能である。
なお、本実施形態の基台１０に代えて、図８に示す従来の凹部を有する基台を用いて、凹部の底面に、発光素子と受光素子とを搭載した光学素子チップを取り付ける構造を採用することによっても、ホログラムの取り付け工程を迅速かつ容易にする効果は発揮することができる。ただし、本実施形態により、図８に示す従来の光学デバイスのように、凹部の底面上に光学素子チップを搭載する構造に比べて、基台１０の下面が平坦であるので、光学素子チップ５が取り付けられる基台の下面の平坦度を良好に保持しうる。
（第４の実施形態）
図７（ａ），（ｂ）は、順に、第４の実施形態に係る光学デバイスのVIIA−VIIA線における断面図及び裏面図である。ただし、図７（ａ）と図７（ｂ）とは、互いに異なる縮尺で描かれている。同図に示すように、本実施形態の光学デバイスは、一体成形によって形成されたエポキシ樹脂等の熱硬化性または可塑性樹脂からなる筐体５０と、ホログラム８０とによって囲まれる空間５４に光学素子チップ５５を配置して構成されている。
筐体５０は、平板状の基板部５２と、基板部５２の上に存在する矩形枠状の筒状部５３（リブ）とからなる。本実施形態においては、両者は一体成形により同じ材料によって形成されるので、図７（ａ）に破線で示されている境界は実際には存在していないが、両者が分離していてもよい。その場合には、基板部と配線（リードフレーム）とをモールドしてから、筒状部を取り付けることができる。光学素子チップ５５は、空間５４内で、筐体５０の基板部５２の上に接着剤５６によって固着されている。すなわち、筐体５０は、筒状部５３を有し、光学素子チップとホログラムとを連結するためのアダプタ部材である。
本実施形態においては、光学素子チップ５５は、発光ダイオードなどの発光素子５５ｃと受光素子５５ｄとを搭載して構成されており、光学デバイスは、ＤＶＤ，ＣＤ，ＭＤなどを備えたシステムに用いられる光ピックアップ中の複数の要素を組み込んだホログラムユニットである。
筒状部５３の高さは、例えば０．１〜１．０ｍｍの範囲であり、筒状部３の幅は例えば０．１〜１．０ｍｍの範囲である。パッケージ体全体の厚みは、例えば１．５ｍｍ以下に設定されている。
また、第２の実施形態における図５（ｆ）に示されるように、基板部５２には、外部端子部５９ａを基板部５２から露出させた状態で配線５９が埋め込まれており、図７（ａ）に示す断面には外部端子部５９ａのみが表れている。本実施形態においては、封止テープを用いたモールド工程を採用しているので、樹脂ばりの発生が抑制されるとともに、外部端子部５９ａの最下部は基板部５２の下面から下方に突出している。ただし、必ずしも封止テープを用いた製造工程を行なう必要はない。配線５９の下部には、凹部が設けられているので、凹部の上方は薄肉部となり配線５９の薄肉部の下方にはモールド樹脂が回り込んでいる。そして、光学素子チップ５５のパッド電極（図示せず）と各配線５９の上面の一部とは、各々金属細線６０によって接続されている。
また、筐体５０の筒状部５３の外周面は、基板部５２の下面に対して実質的に直交する平面を形成している。筺体５０の各外側面すなわち筒状部５３の内周面は、樹脂成形後の金型の抜けを容易にするため、基板部５２の面からホログラム８０に向かって開く向きのテーパが形成されている(図示省略)。
ホログラム８０は、例えば光学用樹脂などの透光性材料からなる本体部８０ａと、本体部８０の上面に設けられたホログラム領域８０ｂと、下面に形成された凹部８０ｃとを有している。また、筐体５０の筒状部５３の外周面に位置決め用段差部５３ａが形成されている。そして、ホログラム８０の凹部８０ｃの内壁面が筒状部５３の位置決め用段差部５３ａの側面と嵌合している。そして、ホログラム８０の凹部８０ｃの底面と位置決め用段差部５３ａの山側の面とが実質的に接触（間に薄い接着剤層が形成される場合を含む意味である）し、ホログラム８０は、本体部８０ａの側面及び下面と、筒状部５３の上面との間において、シール樹脂５８によって筒状部５３に固着されている。あるいは、ホログラム８０の下面と位置決め用段差部５３ａの谷側の面とを実質的に接触させてもよい。そして、シール樹脂５８によりホログラム８０と筒状部５３との間隙が埋められて内部空間５４が密封されて、パッケージ体が構成されている。また、位置決め用段差部５３ａの山側の面（又は位置決め用段差部５３ａの谷側の面）が所定の平坦度を有するように定められている。
本実施形態の光学デバイスの製造工程の図示は省略するが、第２の実施形態における図５（ａ）〜（ｆ）に示す工程の順序を一部変更して行なうことができる。すなわち図５（ｄ）に示す接着剤塗布工程の前に、図５（ｅ）に示すように、広幅ブレード(1)を用いて相隣接する光学デバイス形成領域に共通の筒状部５３の中央部に所定深さの切り込みを入れておく。その後、窓部材５７に代えてホログラム８０を装着してから、図５（ｄ）に示すように、シール樹脂５８により、ホログラムと筒状部５３とを接続してから、図５（ｅ）に示すように、細幅ブレード(2)を用いて、隣り合う光学デバイス形成領域に共通の筒状部５３の中央部を切断する。このような工程により、図７に示す光学デバイスを容易に形成することができる。
本実施形態の光学デバイス（ホログラムユニット）によると、筒状部５３の外周面を切り込んでなる位置決め用段差部５３ａが設けられていることにより、ホログラムユニットを組み立てる工程を容易かつ迅速に行なうことができる。すなわち、第２の実施形態と同様に、筒状部５３の位置決め用段差部５３ａにホログラム８０を嵌合させるだけで、光学デバイス（ホログラムユニット）の光学素子チップ５５の発光素子５５ｃ及び受光素子５５ｄとホログラム領域８０ｂとの光軸を合わせることができる。
特に、筒状部５３の外周面を切り込んでなる位置決め用段差部５３ａを設けているので、第２の実施形態の光学デバイスの製造工程と同じ工程を採用することができる。すなわち、図５（ａ）〜（ｆ）に示す工程と同様に、広幅ブレードを用いて相隣接する光学デバイス形成領域に跨る領域に所定深さの切り込みを入れた後、ホログラムを装着してから接着剤による接合を行ない、その後広幅ブレードよりも薄い細幅ブレードを用いて、各光学デバイス形成領域の境界部分を切断するこことができる。このような製造方法により、広幅ブレードによる切り込みだけで、容易に位置決め用段差部５３ａが形成されるので、簡素な工程で、ホログラムユニットを形成することができ、トータルコストの低減を図ることができる。
しかも、図５（ｄ）に相当する工程において形成されるシールド樹脂５８は、相隣接する２つの光学デバイス形成領域のホログラム８０の側面同士の間隙を埋めるので、共通する筒状部５３ｘの幅を狭くすることができる。よって、光学デバイスをより小型化することができる。また、モールド金型の小型化，モールド樹脂の使用量の低減により、さらにトータルコストも低減する。
以上の説明では、隣接する筐体を形成する筒状部を一本に合体させて形成する例を示したが、隣接する各筒状部を分離して形成する方法を採用する場合であっても、本実施形態の製造方法を適用して、同様の効果を得ることが可能である。
なお、第１〜第４の実施形態における製造工程においては、リードフレームを封止テープの上に載置した状態でモールド工程を行なったが、いずれの実施形態においても、必ずしも封止テープを用いる必要はない。ただし、封止テープを用いた場合には、リードフレームの上下面を、上金型および下金型でクランプすることにより、金型面とリードフレームの上下面が密着した状態を安定して得ることができる。その結果、成形による樹脂ばりの発生が効果的に抑制されるとともに、外部端子部が封止樹脂から突出した構造が得られるので、光学デバイスをマザーボードに取り付ける際の半田接合が容易になるなど、実装の容易化，迅速化を図ることができる。
−第４の実施形態の変形例−
図９（ａ），（ｂ）は、順に、第４の実施形態の変形例に係る光学デバイスのIXA−IXA線における断面図及び裏面図である。ただし、図９（ａ）と図９（ｂ）とは、互いに異なる縮尺で描かれている。この変形例においては、筒状部５３の内側に位置決め用段差部５３ｂが設けられており、ホログラム８０の下面の外周に沿って設けられたフランジ部８０ｄが、位置決め用段差部５３ｂに嵌合している。そして、段差部５３ｂの山側の面とホログラム８０の本体部８０ａの外周面とに沿って、シール樹脂５８が設けられている。他の部分の構造は、第４の実施形態と同じである。
本変形例においては、筒状部５３の高さは、例えば０．１〜１．０ｍｍの範囲であり、筒状部５３の幅は例えば０．１〜１．０ｍｍの範囲である。パッケージ体全体の厚みは、例えば１．５ｍｍ以下に設定されている。また、位置決め用段差部５３ｂの谷側の面が所定の平坦度を有するように定められている。
本変形例では、第４の実施形態と同じ効果を発揮することができるとともに、筒状部５３の厚みをさらに薄くできるので、より小型化に適した構造となっている。
本変形例のホログラムユニットの製造工程においては、筒状部５３の位置決め用段差部５３ｂは、基板部５２と筒状部５３との一体成形の際に同時に形成すればよいので、第４の実施形態のような広幅ブレードの使用は不要である。すなわち、第２の実施形態における図５（ｄ）に示す工程で、すでに形成されている筒状部５３の位置決め用段差部５３ｂにホログラム８０を嵌合させてから、シール樹脂５８を相隣接するホログラム８０同士の間隙に塗布し、図５（ｅ）に示す工程で、広幅ブレードを用いずに、細幅ブレードで切断すればよい。
したがって、この変形例により、第４の実施形態に比べ、共通する筒状部５３ｘ（図５（ｂ）参照）の幅をさらに狭くすることができ、光学デバイスの小型化，モールド金型の小型化，モールド樹脂の使用量の低減をさらに実現することができる。また、広幅ブレードによる位置決め用段差部の形成工程が不要となるので、第４の実施形態よりも工程の簡素化を図ることができる。
本変形例においても、隣接する各筒状部を分離して形成する方法を採用する場合であっても、本変形例の製造方法を適用して、同様の効果を得ることが可能である。
本発明に係る光学デバイスは、ビデオカメラ，デジタルカメラ，デジタルスチルカメラ等の部品、あるいは、ＤＶＤ，ＣＤ，ＭＤなどを利用するシステムの光ピックアップに利用することができる。
（ａ），（ｂ）は、順に、第１の実施形態に係る光学デバイスのIA−IA線における断面図及び裏面図である。 （ａ）〜（ｆ）は、第１の実施形態に係る光学デバイスの製造工程を示す断面図である。 （ａ），（ｂ）は、第１の実施形態に係る光学デバイスの製造工程のうちモールド工程を示す断面図である。 （ａ），（ｂ）は、順に、第２の実施形態に係る光学デバイスのIVA−IVA線における断面図及び裏面図である。 （ａ）〜（ｆ）は、第２の実施形態に係る光学デバイスの製造工程を示すV−V線における断面図である。 （ａ），（ｂ）は、順に、第３の実施形態に係る光学デバイスのVIA−VIA線における断面図及び裏面図である。 （ａ），（ｂ）は、順に、第４の実施形態に係る光学デバイスのVIIA−VIIA線における断面図及び裏面図である。 従来の光学デバイスの構造を示す断面図である。 （ａ），（ｂ）は、順に、第４の実施形態の変形例に係る光学デバイスのIXA−IXA線における断面図及び裏面図である。
符号の説明
２ 開口部
５ 光学素子チップ
５ａ 主面
５ｂ 電極パッド
６ 窓部材
７ シール樹脂
８ バンプ
１０ 基台
１０ａ 位置決め用段差部
１０ｘ 成形体
１２ 配線
１２ａ 内部端子部
１２ｂ 外部端子部
１３ 半田ボール
１５ シール樹脂
２０ 封止テープ
３０ モールド金型
３０ａ ダイキャビティ
３０ｂ 仕切部
５０ 筐体
５２ 基板部
５２ｘ （共通の）基板部
５３ 筒状部
５３ａ 位置決め用段差部
５３ｘ （共通の）筒状部
５４ 空間
５５ 光学素子チップ
５５ａ 主面
５６ 接着剤
５７ 窓部材
５８ シール樹脂
５９ 配線
５９ａ 外部端子部
７０ 封止テープ
８０ ホログラム
８０ａ 本体部
８０ｂ ホログラム領域
８０ｃ 凹部

Claims (5)

  1. 中央部に開口部を有するように一体形成された平板状のアダプタ部材と、
    上記アダプタ部材の上面に上記開口部を覆うように取り付けられた透光性部材と、
    上記開口部を挟んで上記透光性部材に対向するように上記アダプタ部材の下面に設置された光学素子チップと、
    上記アダプタ部材に埋め込まれたリードフレームとを備え、
    上記リードフレームは、上記アダプタ部材の上記下面の上記開口部側に内部端子部を露出すると共に、上記アダプタ部材の下面の上記開口部とは反対の側に外部端子部を露出するように上記アダプタ部材に埋め込まれ、
    上記光学素子チップは、上記リードフレームの上記内部端子部と電気的に接合され、
    上記アダプタ部材は、上記アダプタ部材の上面側の外周部に上記アダプタ部材の厚みが薄くなる段差部を有することを特徴とする光学デバイス。
  2. 中央部に開口部を有するように一体形成されたアダプタ部材と、
    上記アダプタ部材の上面に上記開口部を覆うように取り付けられた透光性部材と、
    上記開口部を挟んで上記透光性部材に対向するように上記アダプタ部材の下面に設置された光学素子チップと、
    上記アダプタ部材に埋め込まれてなるリードフレームとを備え、
    上記リードフレームは、上記アダプタ部材の上記下面の上記開口部側に内部端子部を露出すると共に、上記アダプタ部材の下面の上記開口部とは反対の側に外部端子部を露出するように上記アダプタ部材に埋め込まれ、
    上記光学素子チップは、上記リードフレームの上記内部端子部と電気的に接合され、
    上記アダプタ部材は、上記アダプタ部材の上面側の外周部に上記アダプタ部材の厚みが薄くなる段差部を有し、上記段差部分を除いた上記アダプタ部材の厚みは実質的に一定であることを特徴とする光学デバイス。
  3. 上記光学素子チップは、撮像素子を搭載しており、
    上記段差部は、鏡筒が嵌合するように設けられており、
    固体撮像装置であることを特徴とする請求項１又は２に記載の光学デバイス。
  4. 上記光学素子チップは、受光素子を搭載しており、
    上記段差部は、鏡筒が嵌合するように設けられており、
    光ピックアップ装置に組み込まれていることを特徴とする請求項１又は２に記載の光学デバイス。
  5. 上記透光性部材は、ホログラムであり、
    上記段差部には、上記ホログラムが嵌合しており、
    上記光学素子チップは、受光素子と発光素子とを搭載しており、
    ホログラムユニットであることを特徴とする請求項１又は２に記載の光学デバイス。
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