WO2005043634A1

WO2005043634A1 - 光学素子の封止構造体および光結合器ならびに光学素子の封止方法

Info

Publication number: WO2005043634A1
Application number: PCT/JP2004/016009
Authority: WO
Inventors: Hideaki Fujita; Tetsuo Iwaki; Yorishige Ishii
Original assignee: Sharp Kabushiki Kaisha
Priority date: 2003-10-31
Filing date: 2004-10-28
Publication date: 2005-05-12
Also published as: EP1681729A4; JP4180537B2; JP2005159265A; US20070114547A1; EP1681729A1

Abstract

　本発明の目的は、耐環境性に優れるとともに、小型化が可能な光学素子の封止構造体を提供することである。透光部３８を有するリードフレーム３０に、光学面４１が透光部３８に臨み、透光部３８の軸線方向一端部４８を塞いでリードフレーム３０に搭載される光学素子２２と、光路８０を除く領域に形成されて、光学素子２２を封止する封止体２９とを含む。光路８０を除く領域に封止体２９が形成されることによって、耐環境性を向上する物質を封止体に添加しても、光の利用効率の低下を防ぐことができる。またフェースダウン配置状態で、光学素子２２がリードフレーム３０に搭載されることによって、光学素子２２が小型であっても、容易に封止構造体２０を形成することができる。

Description

明細書

光学素子の封止構造体および光結合器ならびに光学素子の封止方法技術分野

[0001] 本発明は、光学素子が封止される光学素子の封止構造体に関する。たとえば光フアイバを伝送媒体として光信号を送受信する光通信リンクなどに用いられる光結合器の封止構造体に関する。

背景技術

[0002] 機器間、家庭内および自動車内での光通信を行うために、光結合器が用いられる。光結合器は、光学素子と、光ファイバとを光学的に結合させる装置である。たとえば光学素子は、発光ダイオード（LED、 Light Emitting Diode)またはフォトダイオード（ PD、 Photo Diode)などである。光結合器は、光学素子がモールド榭脂によって封止される封止構造体を有する。

図 15は、第 1の従来技術の封止構造体 1を示す断面図である。特開 2000 - 1739 47号公報の図 3には、第 1の従来技術の封止構造体 1が開示される。この封止構造体 1は、リードフレーム 3に光学素子 2が搭載され、その光学素子 2が透明な封止榭脂 4で覆われる。封止榭脂 4には、光学素子 2の光学面 5に対向する位置にレンズ部分 6が形成される。

光学素子 2が発光素子である場合、光学面 5から出射した光は、封止榭脂 4を透過する。そしてその光は、封止榭脂 4のレンズ部分 6によって集光されて光ファイバ 7に入射する。また光学素子 2が受光素子である場合、光ファイバ 7から出射した光は、封止榭脂 4に入射する。この光は、封止榭脂 4のレンズ部分 6によって集光されて、封止榭脂 4を透過し、光学面 5に入射する。このようにして光ファイバ 7と光学素子 2とが光伝達可能な状態、いわゆる光学的に結合される。

図 16は、第 2の従来技術の封止構造体 10を示す断面図である。特開 2000- 173 947号公報の図 1には、第 2の従来技術の封止構造体 10が開示される。この封止構造体 10は、光学素子 2が、フィラーを含有する封止榭脂、すなわちフィラー含有封止榭脂 8によって覆われる。フィラー含有封止榭脂 8は、光学素子 2に入出射する光の光路領域を除いた光路外領域に形成される。また光路領域には、透光性を有するレンズ体 9が設けられる。レンズ体 9は、透明榭脂またはガラスによって実現される。なお、光学面 5は、光学素子 2のうちリードフレーム 30とは反対側に形成される。光学面 5と光ファイバ 7との間に形成される光路を進む光は、フィラー含有榭脂 8に遮られることなく、レンズ体 9を透過する。

また特開昭 59— 167037号公報の図 2 (f)には、第 3の従来技術の封止構造体として、第 2の従来技術の封止構造体 10のレンズ体 9に換えて、入射面と出射面とが平坦な光透過板が用いられる技術が開示される。この光透過板は、無機質材料または有機質材料から成る。

また特開昭 61— 51853号公報の図 2には、第 4の従来技術の封止構造等体として、第 2の従来技術の封止構造体 10のレンズ体 9に換えて、入射面と出射面とが平坦に成形される光透過性榭脂が用いられる技術が開示される。この光透過性榭脂は、熱膨張係数を調整するための無機質充填材、いわゆるフィラーが含有される。

第 1の従来技術では、光が封止榭脂 4を透過する。封止榭脂 4は、フィラーが含有されることで、光学素子 2の耐環境性を向上させることができる。し力しながら封止榭脂 4は、フィラーの含有量が増えるとともにその光透過率が低下する。光透過率が低下すると、光ファイバ 7と光学素子 2との間で光伝達量が低下してしまう。したがって第 1 の従来技術では、封止榭脂 4にフイラ一を含有できな、か少量のフィラーしか含有させることができない。これによつて封止構造体 1は、光学素子 2の耐環境性の向上と光伝達率の向上との両方を満たすことができないという問題がある。このような問題は、第 4の従来技術でも同様に生じる。

第 2の従来技術では、レンズ体 9をガラスによって実現した場合、モールド成形でレンズ体を形成することができず、光結合器を安価に製造することができな、と、う問題がある。

また、 CCD (Charge Coupled Device)イメージセンサのように、数 mm—数 10mm 角となる比較的サイズが大き、光学素子 2を用いる場合は光学面 5にガラスレンズ 9 を配置することが可能である。し力しながら、 LEDのように、数百/ z m角となるサイズ力 S小さい光学素子 2を用いると、光学面 5が非常に小さいのでガラスレンズ 9も非常に小さいものを使用する必要がある。

この場合、光学的に効果が得られるレンズの設計が困難であること、微小なガラスレンズ 9の作製が困難であること、光学面 5とガラスレンズ 9との接合および位置合せが困難であることという 3つの問題がある。また、光学素子 2の光学面 5より大きいガラスレンズ 9を用いた場合、光学面 5の近傍にガラスレンズ 9が接合されるため、光学面 5 の近傍に形成される電極とリードフレーム 30とのワイヤーボンディングが困難となるという問題がある。このような問題は、第 3の従来技術であっても同様に生じる。

また、レンズ体 9を榭脂によって実現した場合、 LED等のサイズが小さい光学素子 2を用いる場合にはその光学面 5が小さいので、レンズ体 9をガラスによって実現した場合と同様の理由によって対応が困難である。さらに榭脂レンズ 9を用いる場合には、レンズの耐熱性の問題から、フィラー含有封止榭脂 8による封止を行った後に榭脂レンズ 9を光学素子 2の光学面 5に接合する必要がある。

図 17は、光学素子 2が搭載されたリードフレーム 3を金型に装着した状態を示す。榭脂レンズ 9を用いる場合には、フィラー含有封止榭脂 8のモールド成形にあたって、光学素子 2の光学面 5にフイラ一含有封止榭脂 8が回り込まないようにする必要がある。このために、リードフレーム 3の反りなどを考慮して、成形用金型 11の対向部分 1 2によって、光学素子 2の光学面 5を加圧する必要がある。

光学面 5が加圧されると、光学面 5の一部が欠けたり、光学素子 2の光学特性に悪影響を与えたりするおそれがある。また、光学面 5の近傍に配置されるワイヤ 13に対向部分 12が接触するおそれがある。これを防ぐためには、高精度の金型管理とリードフレーム 3の変形防止との両方を達成する必要があるが、容易に行うことはできない。特に LEDのようにサイズが小さい光学素子では、ワイヤ 13を保護しつつ光学面 5にフィラー含有封止榭脂 8が回り込まないようにすることは、非常に困難である。

発明の開示

したがって本発明の目的は、耐環境性に優れるとともに、小型化が可能な光学素子の封止構造体を提供することである。

本発明は、予め定める光路に沿って進む光が貫通する透光部を有する搭載体と、受光または発光する光学面が透光部に臨み、透光部の軸線方向一端部を塞いで搭載体に搭載される光学素子と、

光路を除く領域に形成され、搭載体に搭載される光学素子を封止する封止体とを含むことを特徴とする光学素子の封止構造体である。

本発明に従えば、光学面が発光面である場合、光学面から出射した光は、透光部を貫通して搭載体から出射する。また光学面が受光面である場合、搭載体の外方から搭載体に向力つて進む光は、透光部を貫通して光学素子の光学面に入射する。封止体は、光路を除く領域に形成されることによって光の進行を遮ることがない。したがつて封止体は、透光性を有する必要がない。これによつて有色の封止体を用いても、透光部を通過する光の光量が低下することがなぐ封止体の選択肢を広げることができる。

また光学面は、光学素子の発熱源となる。本発明では光学面は、搭載体に対向して配置されるので、光学面で生じた熱が搭載体に伝達しやすぐ光学素子の放熱性を向上することができる。また光学素子のうち光学面および光学面の近傍部分は、搭載体に接触している。したがって光学素子のうち光学面および光学面の近傍部分を、封止体で封止させる必要がない。したがって光学素子が小型である場合であっても、容易に製造することができる。

たとえば、封止体としてモールド榭脂を用いることで、モールド成形によって封止構造体を製造することができる。この場合、光学素子によって搭載体の透光部の軸線方向一端部を塞いだ状態で、光学素子を搭載体に搭載する。次に、光学素子のうち搭載体に対向する表面部以外の残余の部分を、モールド榭脂によって覆って成形加工を行う。このようにして封止構造体を製造することができる。

また本発明は、封止体には、光学素子の耐環境性を向上する物質が添加されることを特徴とする。

本発明に従えば、封止体は、有色であっても、光伝達率が低下することがない。したがって封止体に、光学素子の耐環境性を向上するための有色の添加剤が添加されても、光の伝達率が低下することがなぐ耐環境性を向上することができる。

たとえば耐環境性として、耐熱衝撃性および放熱性以外に、耐湿性、耐熱性、耐寒性、高温での安定動作性、低温状態での安定動作性、榭脂強度向上性が挙げられる。これらは、封止体がモールド榭脂である場合、フィラーと称される充填剤を封止体に含有することによって実現される。さらに金型離型性、難燃性および着色性を得るための材料が封止体に含有されてもよ!、。

また本発明は、光学素子に電気的に接続される接続体と、

光学素子と接続体とを電気的に接続するワイヤとをさらに含み、

前記封止体の線膨張係数は、ワイヤまたは光学素子の線膨張係数とほぼ同等に設定されることを特徴とする。

本発明に従えば、封止体がワイヤまたは光学素子の線膨張係数とほぼ同等に設定されることによって、温度変化に起因して、光学素子またはワイヤに生じる応力を低減させることができ、光学素子またはワイヤの損傷を防止することができる。また線膨張係数を変化させるために、封止体に有色の充填剤を添加しても、透光部を通過する光が減衰しなヽので、透光部を通過する光の伝達率が低下することがなヽ。

また本発明は、前記封止体は、光学素子に関して搭載体と反対側の領域に形成されることを特徴とする。

本発明に従えば、封止体をモールド成形によって形成する場合、搭載体のうち、光学素子に対して反対側の表面部全面を金型の内面に接触させた状態で、金型内にモールド榭脂を注入して、モールド榭脂によって光学素子を覆って、封止構造体を製造することができる。

また本発明は、前記封止体よりも光透過率の高い透過体をさらに含み、透過体は、透光部の軸線方向他端部を塞ぐことを特徴とする。

本発明に従えば、透過体によって透光部の軸線方向他端部を塞ぐことによって、光学面が露出することを防ぐことができる。また透過体は、光透過率が高いので、透光部を通過する光の伝達率の低下を抑えることができる。

また本発明は、前記封止体および透過体は、モールド榭脂からそれぞれ成り、トランスファ成形によって形成されることを特徴とする。

本発明に従えば、モールド榭脂を用いて封止体および透過体を形成することによつて、封止構造体を安価にかつ容易に形成することができる。特にトランスファ成形を行うことによって、封止構造体の大量生産が可能となり、より安価に封止構造体を製造することができる。

また本発明は、前記透過体が搭載体に接触する第 1接触面積は、透過体が封止体に接触する第 2接触面積よりも大き、ことを特徴とする。

本発明に従えば、封止体をモールド成形によって形成する場合、封止体の表面には、離型剤がしみ出た状態となる。したがって透過体は、封止体と接触している部分は密着性が低い。本発明では、第 1接触面積が第 2接触面積よりも大きく形成されることで、透過体の密着性を向上することができる。これによつて透過体のはく離を防止することができる。

また本発明は、前記透過体は、外周部の少なくとも一部が搭載体に接触することを特徴とする。

本発明に従えば、封止体をモールド成形によって形成する場合、封止体の表面には、離型剤がしみ出た状態となる。したがって透過体は、封止体と接触している部分は密着性が低い。本発明では、外力が与えられた場合または熱変化などが生じた場合には、透過体に応力が生じる。この応力は、透過体の外周部で大きくなる。本発明に従えば、外周部の少なくとも一部が搭載体に接触することによって、応力が生じた場合に、透過体のはく離を防止することができる。

また本発明は、前記透過体は、封止体と搭載体とを覆うこと特徴とする。

本発明に従えば、透過体によって、封止体および搭載体を覆うことによって、透過体のはく離を確実に防止することができる。

また本発明は、前記透過体は、搭載体または封止体に対して、接着剤によって接着されることを特徴とする。

本発明に従えば、トランスファ成形によって透過体を形成する場合に比べて、透過体を小型化することができる。

また本発明は、前記接着剤は、透光性を有するとともに空気より高い屈折率を有し、光学素子の光学面と透過体との間に充填されることを特徴とする。

本発明に従えば、空気より高い屈折率を有する接着剤で光学素子の光学面を覆うことによって、光学素子として LEDを用いた場合、外部量子効率を向上させることが可能となる。また本発明は、前記透過体および搭載体の少なくともいずれか一方には、透過体と搭載体とを位置合せするための位置決め部が形成されることを特徴とする。

本発明に従えば、位置決め部を用いて透過体と搭載体とを直接位置決めすることによって、光学素子の光学面と透過体とを容易に高精度で位置合せすることが可能となる。

また本発明は、透光部は、光路に沿って搭載体を貫通する貫通孔が形成され、透過体は、貫通孔に嵌合する位置合せ部が形成され、

位置合せ部は、貫通孔に嵌合した状態で、光学素子の受光面に向かうにつれて外径が小さくなるテーパ形状を有することを特徴とする。

本発明に従えば、透過体の位置合せ部を搭載体の貫通孔に嵌合させることによつて透過体の搭載体への位置合せを容易に行うことができる。また搭載体の貫通孔に充填した接着剤を押しのけるようにして組立てることによって、透過体と搭載体との間に接着剤を均一に配置することができる。また接着剤に気泡が入らないようにすることがでさる。

また本発明は、透過体が搭載体または封止体に接着する接着面積は、封止体が搭載体と接触する側の表面積よりも小さいことを特徴とする。

本発明に従えば、搭載体のうち透過体が接着される側の表面に、封止構造体を覆う雰囲気中に露出する露出面を形成することができ、封止構造体の放熱特性を改善することができる。

また本発明は、前記透過体は、レンズ形状に形成されるレンズ部分が光路上に形成されることを特徴とする。

本発明に従えば、光学面が光を発光する場合、レンズ部分によって封止構造体から出射する光の拡散を抑えることができる。また光学面が光を受光する場合、レンズ部分によって光を集光して、光学面に入射する光の光量を増やすことができる。これによって簡単な構成でかつ小型の光学系によって、光利用効率を向上することができる。

また本発明は、前記搭載体は、リードフレームと、サブマウントとを含み、光学素子は、サブマウントを介してリードフレームに搭載されることを特徴とする。本発明に従えば、サブマウントを介することによって、直接リードフレームに光学素子を搭載した場合に生じる不具合を解消することができる。たとえば、リードフレームと光学素子との線膨張係数の差が大きヽ場合に、サブマウントの線膨張係数を光学素子に近づけることによって、温度変化に起因して生じる光学素子の応力を低減することができる。またリードフレームに比べて寸法精度を向上することができる。

また本発明は、前記搭載体の透光部は、光学素子の光学面に向かうにつれて光路を絞る集光部分が形成されることを特徴する。

本発明に従えば、光学面が光を発光する場合、集光部分によって封止構造体から出射する光の拡散を抑えることができる。また光学面が光を受光する場合、集光部分によって光を集光して、光学面に入射する光の光量を増やすことができる。これによつて簡単な構成でかつ小型の光学系によって、光利用効率を向上することができる。また本発明は、前記透光部は、光路に沿って延びる開口を形成し、光学面から遠ざかるにつれて内周径が拡径して形成され、その内周面が高い光反射率を有することを特徴とする。

本発明に従えば、搭載体に入射する光の光径が光学面よりも大きい場合、光学面に入射する光は、内周面で光が反射することによって、光学面に入射する光の光量を増やすことができる。また光学面力も出射する光の拡散する角度が大きい場合、搭載体から出射する光は、内周面で光が反射することによって、搭載体から拡散する光の角度を小さくすることができる。

また本発明は、前記搭載体に封止構造体を覆う雰囲気中に露出する露出面が形成されることを特徴とする。

本発明に従えば、前記搭載体に透過体には覆われてヽなヽ露出面を形成することによって、透過体の熱伝導性が低い場合であっても、搭載体の露出面から熱を放熱することができ、封止構造体の放熱特性を改善することができる。

また本発明は、前記光学素子は、発光ダイオード、半導体レーザおよびフォトダイオードのうちのいずれ力 1つであることを特徴とする。

本発明に従えば、光学素子が発光ダイオード、半導体レーザおよびフォトダイォードのうちのいずれかのような小型素子である場合であっても、光学素子を搭載体に搭載した状態で、光学素子を封止体によって封止することができる。

また本発明は、前記光学素子の封止構造体を有し、光伝達媒体と光的に結合可能な光結合器である。

本発明に従えば、上述した封止構造体を光結合器が備えることによって、耐環境性に優れるとともに、小型化が可能な光結合器を形成することができる。

また本発明は、受光または発光する光学面を有する光学素子を、搭載体に搭載し、搭載体に搭載される光学素子をモールド榭脂によって封止する光学素子の封止方法であって、

搭載体に、予め定める光路に沿って進む光が貫通する透光部を形成する透光部形成工程と、

光学面を透光部に臨ませ、光学素子によって透光部の軸線方向一端部を塞いだ状態で、光学素子を搭載体に搭載する光学素子搭載工程と、

光学素子が搭載される搭載体を金型に装着し、金型によって透光部の軸線方向他端部を塞!、だ状態で、光学素子の耐環境性を向上する充填材を添加した封止用モ一ルド榭脂を金型内に注入する封止用モールド榭脂成形工程を有することを特徴とする光学素子の封止方法である。

本発明に従えば、透光部形成工程によって透光部を形成した後、透光部の軸線方向一端部を光学素子によって塞いだ状態で、搭載体に光学素子を搭載する。次に、封止用モールド榭脂を金型内に注入して封止体を形成する。これによつて封止用モ一ルド樹脂が光学面およびその近傍に進入することを防ぐことができる。また封止用モールド榭脂は光路から除いた領域に形成することによって、耐環境性を向上するための添加材を含有した有色の封止用モールド榭脂によって光学素子を封止しても、光伝達率の低下を防ぐことができる。

また封止体によって光学素子を封止する場合、搭載体に搭載した光学素子の周囲を覆うように封止用モールド榭脂を注入するだけでよぐ金型を光学素子の光学面に接触させる必要がない。これによつて金型を高精度に管理する必要がない。また光学素子が損傷することを防ぐことができる。これによつて光学素子が小型であっても、封止体によって光学素子を容易に封止することができる。図面の簡単な説明

[0004] 本発明の目的、特色、および利点は、下記の詳細な説明と図面とからより明確になるであろう。

図 1は、本発明の実施の第 1形態である封止構造体 20を示す断面図である。

図 2は、封止構造体 20を備える光結合器 21を示す断面図である。

図 3は、封止構造体 20の製造手順を示すフローチャートである。

図 4A—図 4Cは、封止構造体 20の製造手順を示す図である。

図 5は、封止体成形後の状態を示す平面図である。

図 6は、本発明の実施の第 2形態である封止構造体 120を示す断面図である。図 7は、封止構造体 120を備える光結合器 121を示す断面図である。

図 8は、本発明の実施の第 3形態である封止構造体 220を示す断面図である。図 9は、本発明の実施の第 4形態である封止構造体 320を示す断面図である。図 10は、本発明の実施の第 5形態である封止構造体 420を示す断面図である。図 11は、本発明の実施の第 6形態である封止構造体 520を示す断面図である。図 12は、封止構造体 520を示す平面図である。

図 13は、第 6実施形態の封止構造体 520の製造手順を示すフローチャートである図 14は、封止構造体 520の製造手順を説明するための断面図である。図 15は、第 1の従来技術の封止構造体 1を示す断面図である。

図 16は、第 2の従来技術の封止構造体 10を示す断面図である。

図 17は、光学素子 2が搭載されたリードフレーム 3を金型に装着した状態を示す。発明を実施するための最良の形態

[0005] 以下図面を参考にして本発明の好適な実施例を詳細に説明する。

図 1は、本発明の実施の第 1形態である封止構造体 20を示す断面図であり、図 2は、封止構造体 20を備える光結合器 21を示す断面図である。光結合器 21は、光通信を行うために、光学素子 22と光ファイバ 23とを光伝達可能に接続する、いわゆる光学的に結合させる装置である。光学素子 22は、光学機能を有する半導体であって、たとえば発光ダイオード（LED、 Light Emitting Diode)などの発光素子およびフォトダイオード（PD、 Photo Diode)などの受光素子である。

光ファイバ 23は、可撓性を有して長尺状に形成されるケーブルである。光ファイバ 2 3は、一端部力他端部に向けて光を伝達する光伝達媒体となる。すなわち光フアイバ 23の一端部力も入射した光は、光ファイバ 23内を通過し、光ファイバ 23の他端部から出射する。光ファイバ 23の一端部の外周部分 24は、プラグ 25によって覆われる。プラグ 25は、光結合器 21に結合するための結合部となる。

光結合器 21は、プラグ 25が着脱自在に嵌合するコネクタ部 26が形成される。ブラグ 25がコネクタ部 26に嵌合した状態では、光ファイバ 23の一端面 27が光学素子 22 と対向した位置に配置される。すなわちコネクタ部 26にプラグ 25が接続されると、光ファイバ 23は、光学素子 22に対して位置合せされた状態となる。

光結合器 21は、光学素子 22を封止体 29によって封止した封止構造体 20を有する。封止構造体 20は、光学素子 22を保護する。封止構造体 20とコネクタ部 26とは、一体に固定される。コネクタ部 26に光ファイバ 23を嵌合することで、光ファイバ 23と光学素子 22との位置ずれを防ぐことができる。また光ファイバ 23と光学素子 22との位置合せを容易に行うことができる。

図 1に示すように、封止構造体 20は、光学素子 22と、リードフレーム 30と、封止体 2 9と、透過体 31と、ドライバ回路 32と、ワイヤ 33a, 33bとを含んで構成される。リードフレーム 30は、光学素子搭載部 34と、内部接続部 35a, 35bと、外部接続部 36a, 3 6bとを含む。光学素子搭載部 34は、いわゆるダイパッドであってもよい。また内部接続部 35a, 35bは、いわゆるインナーリードであってもよい。また外部接続部 36a, 36 bは、いわゆるアウターリードであってもよい。このようなリードフレーム 30は、板状に形成される。以後、リードフレーム 30の厚み方向を単に厚み方向 Aと称する。なお、本実施の形態では、リードフレーム 30の光学素子搭載部 34は、厚み方向一方 A1側の表面部に光学素子 22を搭載する搭載体となる。

光学素子 22の電極端子と光学素子搭載部 34の電極端子とは、電気的に導通した状態で接着される。光学素子搭載部 34の電極端子は、第 1ワイヤ 33aによって、対応する内部接続部 35aに電気的に接続される。第 1ワイヤ 33aによって接続される内部接続部 35aは、対応する外部接続部 36aに連なり、封止構造体 20の外方に露出する。これによつて封止構造体 20の外部の装置から外部接続部 36aを介して光学素子 22に電気信号を与えることができる。また光学素子 22から外部接続部 36aを介して封止構造体 20の外部の装置に電気信号を与えることができる。なお、光学素子 22 の電極端子と内部接続部 35aとが、第 1ワイヤ 33aによって電気的に直接接続されてちょい。

ドライバ回路 32の電極端子と他の内部接続部 35bは、電気的に導通した状態で接着される。ドライバ回路 32の電極端子は、第 2ワイヤ 33bによって、光学素子 22の他の電極端子と電気的に接続される。これによつてドライバ回路 32は、光学素子 22〖こ電気信号を与えることができ、光学素子 22の駆動および制御を行うことができる。ドラィバ回路 32は、他の内部接続部 35bに連なる外部接続部 36bを介して、外部の装置と電気的に接続されてもょヽ。

光学素子搭載部 34は、厚み方向 Aに貫通する開口 37を形成する透光部 38を有する。光ファイバ 23と光学素子 22とにわたって進行する光は、予め定める光路 80に沿って進む。この光は、透光部 38の開口 37を通過する。光学素子 22は、透光部 38 のうち軸線方向一端部 48を塞ぎ、光学素子搭載部 34の厚み方向一方 A1側の表面部 39に接着される。なお、透光部 38の軸線方向一端部 48は、透光部 38の厚み方向一方 A1側端部となる。

光学素子 22は、光学面 41を有する。光学素子 22が発光素子、たとえば LEDである場合、光学面 41は、発光面となる。また光学素子 22が受光素子、たとえば PDである場合、光学面 41は、受光面となる。光学面 41は、厚み方向一方 A1側から透光部 38に臨み、光路 80の延長線上に配置される。このように光学素子 22は、光学面 41 力 Sリードフレーム 30の光学素子搭載部 34に対向するように配置される。このような光学素子 22とリードフレーム 30との配置状態を、フェースダウン配置と!/、う場合がある。封止体 29は、光学素子 22およびドライバ回路 32に関して、リードフレーム 30の反対側から、光学素子 22およびドライバ回路 32を覆う。したがって封止体 29は、光学素子 22の厚み方向一方 A1側部分を塞ぎ、封止体 29のうち厚み方向他方側 A2で光学素子 22を覆う。

封止体 29は、少なくとも、光路 80を除く領域に形成される。封止体 29は、封止構造体 20の耐環境性を向上する添加剤が含有される。具体的には、封止体 29は、フィラーが添加される封止用モールド榭脂から成る。封止体 29は、フィラーが添加されること〖こよって、線膨張係数や熱伝達率が設定可能である。

封止体 29の線膨張係数を、被搭載体である光学素子 22、ワイヤ 33a, 33bおよびドライバ回路 32の線膨張係数に近づけることによって、被搭載体 22, 32, 33a, 33b の耐熱衝撃性を向上することができる。なお、それぞれの被搭載体 22, 32, 33a, 3 3bの線膨張係数が異なっている場合には、それらの被搭載体 22, 32, 33a, 33bの損傷が最も少なくなるように、封止体 29の線膨張係数が最適に設定される。たとえば封止体 29の線膨張係数は、ワイヤ 33a, 33bまたは光学素子 22の線膨張係数とほぼ同等に設定される。ほぼ同等とは、一致する場合も含む。これによつて被搭載体 2 2, 32, 33a, 33bの損傷を小さくすることができる。また封止体 29の熱伝達率を大きく設定することによって、被搭載体 22, 32, 33a, 33bの放熱性を向上することができる。

透過体 31は、リードフレーム 30の厚み方向他方 A2の表面部 47を覆う。透過体 31 は、少なくとも透光部 38の軸線方向他端部 49を塞ぐ。透過体 31は、高い光透過率を有し、少なくとも封止体 29よりも高い光透過率を有する。また透過体 31には、レンズ形状に形成されるレンズ部分 42が光路 80上に形成される。レンズ部分 42は、光路 80の中心に向力うにつれて厚み方向寸法が増加し、いわゆる凸レンズとして形成される。

光学素子 22が受光素子の場合、レンズ部分 42は、光ファイバ 23の一端面 27から出射した光を受光素子 22の受光面 41で集光するように、屈折率および焦点距離が決定されることが好ましい。同様に光学素子 22が発光素子の場合、レンズ部分 42は、発光素子 22の発光面 42から出射した光の拡散を抑えて、光ファイバ 23の一端面 2 7に入射する光の光量が大きくなるように、屈折率および焦点距離が決定されることが好ましい。

このような封止構造体 20を備える光結合器 21は、光結合器 21の外部の装置である制御装置と電気的に接続される。制御装置と光結合器 21とは、互いに電気信号を送受信する。光学素子 22が、発光素子である場合、制御装置は、発光指令を電気信号として、リードフレーム 30の外部接続部 36bを介して、ドライブ回路 32に与える。ドライブ回路 32は、与えられる電気信号に従って、発光素子 22の発光面 41を発光させる。

発光面 41から出射した光は、厚み方向他方 A2に進む。その光は、透光部 38の開口 37を通過するとともに透過体 31を透過する。そして光は、透過体 31のレンズ部分 42によって集光されて、光ファイバ 23の一端面 27に入射する。光ファイバ 23の一端面 27に入射した光は、ファイバ内を進行する。

このようにして光結合器 21は、発光素子 22と光ファイバ 23とを光伝達可能に結合し、制御装置力も与えられる電気信号を光信号として光ファイバ 23に与えることができる。

また、光学素子 22が、受光素子である場合、ファイバ内を進行する光は、光フアイバ 23の一端面 27から出射する。その光は、透過体 31のレンズ部分 42に入射し、レンズ部分 42によって集光される。その光は、透過体 31を厚み方向一方 A1に進む。そして光は、透光部 38の開口 37を通過し、受光素子 22の受光面 41に入射する。受光素子 22は、受光面 41に光が入射すると、入射する光に応じた電気信号を生成し、生成した電気信号をドライブ回路 32または制御装置に与える。このようにして光結合器 21は、受光素子 22と光ファイバ 23とを光伝達可能に結合し、受光素子 22 に与えられる光信号を電気信号として制御装置に与えることができる。

なお、透光部 38は、光学面 41から遠ざかるにつれて内周径が拡径して形成され、その内周面 45が高い光反射率を有することが好ましい。言換えると、軸線方向一端部 48が軸線方向他端部 49に比べて小径となるテーパ形状に形成されることが好ましい。すなわち透光部 38の内周面 45は、円錐台形状の立体の外周面に沿った形状となる。

光学素子 22として発光素子を使用する場合、発光面 41から放射される光の放射角が広い場合には、その光は透光部 38の内周面 45で反射された後、レンズ部分 42 によって屈折されて光ファイバ 23に入射する。したがって光学素子 22として放射角度の広ヽ LED等を用いた場合でも、光学素子 22から出射される光を高効率で光フアイバ 23に入射させることができる。また、光学素子 22として受光素子を使用する場合でも、透過体 31に入射する光を透光部 38の内周面 45で反射させることで集光効果を得ることができる。

透光部 38はエッチングまたはプレス加工などによって、リードフレーム 30のパターユング力卩ェと同時に形成することができる。したがって透光部 38の内周面をテーパ形状にするために新たな加工工程を必要としな、。これによつて製造コストを増大させることなく集光効果の高い封止構造体 20を製造することができる。

このように封止体 29は、光路 80を除いた領域に配置される。光路 80は、上述したように、光学素子 22と光ファイバ 23とにわたって光が進む領域である。これによつて封止体 29が有色であっても、透光部 38の開口 37を通過する光の光量が低下することがなぐ封止体 29として選択可能な材料の選択肢を広げることができる。これによつて封止体 29に光学素子 22の耐環境性を向上するための有色の添加材を添カ卩しても、光の伝達率が低下することがなぐ耐環境性を向上することができる。

たとえば封止体がエポキシ榭脂である場合、耐熱衝撃性および放熱性を向上するために、フィラーが添加される。フイラ一は、たとえば溶融シリカまたは結晶シリカなどである。また、その他の耐環境性として、耐湿性、耐熱性、耐寒性、高温での安定動作性、低温状態での安定動作性、榭脂強度向上性、難燃性および着色性が挙げられる。その他の耐環境性を向上する物質として、窒化アルミニウム、アルミナ、窒化ボロン、酸ィ匕亜鉛および炭化ケィ素などが挙げられ、これらの物質のうちいずれかが添カロされてもよい。このような耐環境性を向上する物質が封止体に添加されることによつて、光伝達率を低下することなぐ封止構造体 20の耐環境性を向上することができるまた光学素子 22は、光学素子搭載部 34にフェースダウン配置状態で配置される。これによつて光学面 41で生じた熱が、光学素子搭載部 34に伝達しやすぐ光学素子 22の放熱性を改善することができる。これによつて光学素子 22の動作時の温度を低減することができるので、高温環境下にお、ても光学素子 22を安定して動作させることができる。また、光学素子 22の熱膨張を抑えて、光学素子 22に生じる応力を低減することができ、光学素子 22の損傷を低減することができる。

たとえば光学素子 22として LEDを使用する場合、 LEDの表層の活性層となる光学面 41で発熱する。光学素子 22は熱抵抗が大きい。したがって従来のフェースアップ配置、すなわち光学面 41と反対側の面をリードフレーム 30に接着する配置状態では、光学面 41から光学素子搭載部 34への熱伝達率が低ぐ放熱特性が悪い。

これに対して本発明では、フェースダウン配置で光学素子 22をリードフレーム 30に接着することによって、光学素子 22の内部を伝達せずに光学面 41からリードフレーム 30に熱が直接伝わる。これによつて光学素子 22の放熱特性を改善することができる。特に光学素子 22が砒ィ匕ガリウム (GaAs)である場合は熱抵抗が大きいので、光学素子 22の放熱性を大きく改善することができる。

また、フェースダウン配置状態では、光学素子 22の厚み方向他方 A2側の表面部 4 6は、リードフレーム 30に接触している。したがって光学面 41の近傍部分を、封止体 29で封止する必要がない。これによつて光学素子 22が小型である場合であっても、光学面 41の近傍部分に封止体 29を配置する必要がなぐ封止構造体 20を容易に製造することができる。

光学素子 22と光学素子搭載部 34とが電気的に接続される場合、光学素子 22と光学素子搭載部 34との接合には、導電性を有する接着材料によって、光学素子搭載部 34に光学素子 22を接着することが好ましい。これによつて光学素子搭載部 34に対する光学素子 22の接着と電気的接続とを 1つの動作で行うことができる。

また、導電性の高い接着剤のなかでも、熱伝導性の高い材料や薄膜の材料を用いることで、熱的なコンタクトが十分得られる。さらに接着剤は、リードフレーム 30と光学素子 22との線膨張係数の差を吸収できるようなものがより好ましい。たとえば接着材料は、銀ペーストまたはハンダペーストによって実現することができる。また金共晶接合によって光学素子搭載部 34に光学素子 22を接着してもよい。

また、透光部 38の軸線方向他端部 49を透過体 31で覆うことによって、光学面 41が露出することを防ぐことができる。これによつて水分や不純物が光学面 41に付着することを防ぐことができ、封止構造体 20の耐湿性を向上することができる。また透過体 3 1にレンズ部分 42が形成されることによって、簡単な構成でかつ小型の光学系によつて、光利用効率を向上することができる。

光学素子 22としては、 LED, PDのほかに、 CCD、面発光レーザ (VCSEL、 Vertical Cavity Surface Emitting L aser)、およびこれらの光学素子 22と集積回路（IC、 Integrated Circuit)とを集積化した光学集積回路（OPIC、 Optical

Integrated Circuit)などを用いることができる。光学素子 22の光波長としては、光結合器 21に結合される光ファイバ 23の伝送損失が少ない波長であることが好ましい。光ファイバ 23としては、たとえば、プラスチック光ファイバ（POF : Polymer Optical Fiber)や石英ガラス光ファイノく（GOF: Glass Optical Fiber)などのマルチモード光ファイバを用いることが好ましい。 POFは、コアがポリメタクリル酸メチル（PMMA、 Poly methyl Methacrylate)やポリカーボネート等の光透過性に優れたプラスチック力も成り、クラッドが上記コアよりも屈折率の低いプラスチックで構成されている。 POF は、 GOFに比べそのコアの径を 200 μ m以上 lmm以下と大きくすることが容易である。したがって POFを用いることによって、光結合器 21との結合調整が容易となるとともに、安価に製造することができる。

またコアが石英ガラス力も成り、クラッドがポリマーで構成された PCF (Polymer C lad ber)を用いても良い。 PCFは POFに比べると価格が高いが、伝送損失が小さぐ伝送帯域が広いという特徴がある。したがって PCFを伝送媒体とすることによって、長距離の通信およびより高速の通信が可能な光通信網を構成することができる。たとえば、光通信用途の場合に用いられる LEDの大きさは、素子サイズが数百 m角程度であり、光学面 41の直径が 100 m程度である。また光通信用途の場合に用いられる PDの大きさは、 lmm角程度であり、光学面 41の直径が数百/ z m以上 1 mm以下程度である。ただし、通信速度等により光学面 41のサイズは異なる場合がめる。

リードフレーム 30の厚さは、 100 m以上 500 m以下である。リードフレーム 30としては、導電性を有し、かつ熱伝導性の高い金属から成る薄板状の金属板が用いられる。たとえばリードフレーム 30は、銅やその合金、鉄の合金、たとえば鉄にニッケルが約 42パーセント含まれる 42ァロイ等が用いられる。リードフレーム 30は、透光部 38 の内周面 45の光反射率を高くするために、銀または金によるメツキ処理を施してもよい。

上述したように透光部 38の内周面 45は、円錐台形状の立体の外周面に沿った形状となる。透光部 38の軸線方向一端部 48の内径直径である小径側直径は、光学素子 22の光学面 41の大きさに合わせて設定される。小径側直径 L2が小さくなりすぎると、光学素子 22の配置がずれた場合、光学素子 22の光学面 41の一部が遮蔽されて光の利用効率が減少してしまうため、高精度で光学素子 22を配置しなければならないという問題があり、小径直径 L2が大きくなりすぎると、透光部 38の内周面 45で反射された光が、すでに広がった状態で反射されるため、光ファイバ 23に集光させることが困難となったり、光学素子 22の光学素子搭載部 34への接着面積が減少して接着強度が不足したりするという問題がある。

したがって、小径側直径 L2は、光学素子 22の光学面 41の直径に、予め定められる配置精度に起因する最大ずれ量を加算した値に設定される。たとえば、光学面 41 の直径が 100 μ mで、配置精度が ± 20 μ mであった場合、小径側直径 L2は 120 μ mに決定される。本実施の形態では、小径側直径 L2が、光学面 41の 1. 1倍以上 1. 6倍以下に設定されることによって、上述した問題を解消することができる。

また透光部 38の軸線方向他端部 49の内径直径である大径側直径 L3は、透光部 3 8の内周面 45の傾斜角度によって決定される。光学素子 22が発光素子である場合、透光部 38の内周面 38は、内周面 45で反射された光が、光ファイバ 23の光軸に対して平行に近くなる角度に設定される。この内周面 45の傾斜角度は、小さすぎても大きすぎても、透光部 38から出射する光が拡散してしまう。具体的には、光軸を含む仮想線で封止構造体を切断した場合に、リードフレーム 30の厚み方向一方 A1側表面と内周面 45との成す角度は、 30度以上でかつ 70度以下に設定することが好ましい。また光学素子 22が受光素子である場合、透光部 38の内周面 38は、内周面 45で反射された光が、受光素子の光学面 41の光学面に集光する角度に設定される。この内周面 45の傾斜角度は、小さすぎても大きすぎても、光学面 41へ集光される光の光量が減少してしまう。具体的には、光軸を含む仮想線で封止構造体を切断した場合に、リードフレーム 30の厚み方向一方 A1側表面と内周面 45との成す角度は、 30 度以上でかつ 70度以下に設定することが好ま U、。

図 3は、封止構造体 20の製造手順を示すフローチャートであり、図 4A—図 4Cは、封止構造体 20の製造手順を示す図である。まず、ステップ sOで、封止構造体 20の外形設計およびリードフレーム 30の配線パターン設計などの設計工程が完了すると、ステップ siに進み、封止構造体 20の製造を開始する。

ステップ siでは、ステップ sOで設計される配線パターンに従って、リードフレーム 30 を形成する。リードフレーム 30は、エッチングまたはプレスカ卩ェによって形成される。これによつてリードフレーム 30に、光学素子搭載部 34、内部接続部 35および外部接続部 36などを形成する。このとき、光学素子搭載部 34には、厚み方向 Aに貫通する透光部 38を有する。このように透光部 38を有するリードフレーム 30を形成すると、ステツプ s2に進む。

ステップ s2では、リードフレーム 30に搭載されるべき被搭載体 22, 32を、リードフレーム 30に接着する。具体的には、光学素子 22を光学素子搭載部 34にダイボンドする。またドライブ回路 32を対応する内部接続部 35bにダイボンドする。このとき光学面 41力光学素子搭載部 34の開口 37に厚み方向一方 A1側から臨むように配置する。また透光部 38の軸線方向一端部 48を塞ぐように、光学素子 22を光学素子搭載部 34に接着する。

光学素子 22を光学素子搭載部 34に配置するにあたって、導電性を有する接着材料によって光学素子搭載部 34に光学素子 22を接着する。これによつて、光学素子 2 2のうち厚み方向一方 A2に形成される電極端子 53は、光学素子搭載部 34に形成される電極端子 53に電気的に接続される。

次にワイヤ 33によって各被搭載体 22, 33を電気的に接続する。具体的には、光学素子 22のうち厚み方向他方 A2側に形成される電極端子 50と、ドライバ回路 32のうち厚み方向他方 A2に形成される電極端子 51とを、第 1ワイヤ 33aによってワイヤボンドする。また光学素子搭載部 34に形成される電極端子 53と、予め定められる内側接続部 35とを、第 2ワイヤ 33bによってワイヤボンドする。このようにして図 4Aに示すように、各被搭載体 22, 32, 22をリードフレーム 30に搭載すると、ステップ s3に進む。ステップ s3では、封止用モールド榭脂を用いて封止体 29をモールド成形する。まず、被搭載体 22, 32を搭載したリードフレーム 30を封止体成形用金型 60に装着する。封止体成形用金型 60は、リードフレーム 30が装着した状態で、リードフレーム 30 よりも厚み方向一方 A1に内部空間が形成される。封止体成形用金型 60のうちリードフレーム 30に関して厚み方向他方 A2側となる第 1の金型部分 61は、リードフレーム 30の厚み方向他方 A2側の表面部全面に当接する。また封止体成形用金型 60のうちリードフレーム 30に関して厚み方向一方 A1側となる第 2の金型部分 62は、ドライブ回路 32、光学素子 22およびワイヤ 33a、 33bから厚み方向一方 A1に退避し、それらに接触することがない。

次に、図 4Bに示すように、封止体成形用金型 60の内部空間に封止用モールド榭脂を注入し、封止用モールド榭脂によって封止体 29を成形する。この封止用モールド榭脂は、耐環境性を向上する添加剤が含有されている。このようにして封止体 29を成形して形成すると、ステップ s4に進む。

ステップ s4では、透過用モールド榭脂を用いて透過体 30をモールド成形する。まず、封止体 29が成形されたリードフレーム 30を透過体成形用金型 63に装着する。透過体成形用金型 63は、リードフレーム 30が装着した状態で、リードフレーム 30よりも厚み方向他方 A2に内部空間が形成される。透過体成形用金型 63のうち、リードフレーム 30に関して厚み方向他方側 A2となる第 3の金型部分 64は、少なくともリードフレーム 30の透光部 38から退避し、透光部 38を塞ぐことがない。本実施の形態では、透過体 31にレンズ部分を成形するために、第 3の金型部分 64とリードフレーム 30との間の厚み方向 Aの距離 L4は、透光部 38の中心軸線力遠ざかるにつれて小さくなる。また透過体成形用金型 63のうち、リードフレーム 30に関して厚み方向一方側 A1となる第 4の金型部分 65は、成形された封止体 29を収容可能な内部空間が形成される。

次に、図 4Cに示すように、透過体成形用金型 63の内部空間であって、第 3の金型部分 64とリードフレーム 30との間に透過用モールド榭脂を注入し、透過用モールド榭脂によって透過体 31を成形する。これによつて透光部 38の開口 37にも、透過用モールド榭脂を注入する。このようなモールド榭脂は、成形後の光透過率が高いものが好ましい。このようにして透過体 31を成形して形成すると、ステップ s5に進む。ステップ s5では、各モールド榭脂のバリとりなどの後処理を行った後、ステップ s6に進み、封止構造体 20の製造を完了する。

以上のように、モールド榭脂を用いて封止体 29および透過体 30を形成することで、封止構造体 20を安価にかつ容易に形成することができる。特にトランスファ成形を行うことによって、封止構造体 20の大量生産が可能となり、より安価に封止構造体を製造することができる。本実施の形態では、光学素子 22によってリードフレーム 30の透光部 38の軸線方向一端部 48を塞いだ後で、封止体 29をモールド成形する。これによって封止用モールド榭脂が光学面 41および光路 80に浸入することを容易に防ぐことがでさる。

なお、封止体成形工程において、リードフレーム 30の変形および金型の寸法誤差などが生じることで、リードフレーム 30から厚み方向他方 A2側に封止用モールド榭脂が回り込むことを完全に押さえることができない。この場合、リードフレーム 30の厚み方向他方 A2側の一部に封止用モールド榭脂が回り込む現象、いわゆるフラッシュが生じる場合がある。

本実施の形態では、図 1に示すように、光学素子搭載部 34は、その縁辺部 44から透光部 38まで予め定める離間距離 L1だけ離間して形成される。これによつて、フラッシュが生じても透光部 38には封止用モールド榭脂が回り込まないようにすることが可能である。したがって金型 60およびリードフレーム 30の高精度の管理を必要せずに、封止用モールド榭脂が光路 80を塞ぐことを防ぐことができる。

離間距離 L1は、封止用モールド榭脂が透光部 38に浸入しない十分な長さに設定される。封止体 29および透過体 31の厚み方向寸法が、 1mm程度に形成される場合、離間距離 L1は、数百/ z m以上数 mm以下に設定されることが好ましぐたとえば 20 0 m以上 3mm以下に設定される。離間距離 L1が数百/ z m未満である場合には、封止用モールド榭脂が透光部 38に達してしまう。また離間距離 L1が数 mmを超える場合には、封止構造体 20の小型化が困難になるという問題がある。

このように縁辺部 44から透光部 38までの距離 L1が離間距離 L1に設定されることによって、光学素子搭載部 34によって、フラッシュによる光路の遮蔽を簡単に防止することが可能である。したがって、 LEDや PDなどのサイズが小さい光学素子 22を使用しても、封止体 29を簡易に成形することができる。

また、封止体成形工程において、金型と各被搭載体 22, 32, 33とが離反して設けられる。これによつて光学素子 22およびワイヤ 33に金型が接触するおそれを少なくすることができる。したがって光学素子 22が破損することを防いで、不良品を低減することができる。また金型の精度管理およびリードフレーム 30の変形防止を厳密に行わなくてもよい。したがって光学素子 22が小型であっても、安易な製造方法を用いて封止構造体 20を製造することができる。

また本実施の形態では、封止体成形工程において、リードフレーム 30の厚み方向他方 A2側の表面部全面を第 1の金型部分 61の内面に接触させた状態で、金型内部空間へ封止用モールド榭脂を注入する。これによつて第 1の金型部分 61を複雑な形状にする必要がない。また封止用モールド榭脂が透光部 38および光路 80に達することを確実に防止することができる。

また透過体 31は、高、光透過率を得るために封止体 29よりも耐熱温度が低ヽ場合がある。本実施の形態では、封止体成形工程の後に透過体成形工程を行うこと〖こよって、透過用モールド榭脂が過剰に加熱されることがなぐ透過体 31の成形精度を向上することができる。これによつて透過体 31に形成されるレンズ部分 42を精度よく形成することができ、集光効率を向上することができる。

また、封止用モールド榭脂に耐環境性を向上する添加剤を添加するだけで、封止構造体 20の耐環境性を向上することができる。また耐環境性を向上したうえで、透光部 38を通過する光量の低下を防ぎ、光の伝達率が低下することがない。言換えると耐環境性の向上と光の伝達率の維持とを両立することができ、封止構造体 20の品質を向上することができる。

たとえば、封止体 29の線膨張係数を、各被搭載体 22, 32, 33のいずれかの線膨張係数に近づけることによって、各被搭載体 22, 32, 33の熱衝撃性を向上することができる。これによつて被搭載体 22, 32, 33の破損を防ぐことができ、封止構造体の信頼性を向上することができる。また封止体 29の熱抵抗を低下することによって、封止構造体 20の熱伝達率を高くして放熱性を向上することができる。

光学素子 22として LEDを用いる場合、透光部 38の開口 37に、屈折率が空気よりも高、透過用モールド榭脂を注入し、透過用モールド榭脂が発光面 41に接触した状態で成形することが好まし、。これによつて LEDの外部量子効率を改善することができ、発光量を向上することができる。外部量子効率は、 LEDに流れる電流に対して、 LEDから出射される出力電子数である。

なお、透光部 38を形成するにあたって、光学素子 22やレンズ部分 42、光ファイバ 23を位置合せするための基準孔（図示せず)をあわせて形成することが好ま、。このような基準孔を光結合器 21の組み立て基準とし、透光部 38、光学素子 22、レンズ部分 42を位置合せすることによって、高精度な組み立てを行うことができる。さらに封止構造体 20が光結合器 21に用いられる場合、前記基準孔を、光ファイバ 23と光学素子 22との位置合せの基準とすることができる。

また、光学素子 22のダイボンドにあたって、光学素子 22とリードフレーム 30とを接着する接着剤は、光学素子 22の光学面 41に付着しないようにする必要がある。フォトリソグラフィー等の手法によって、光学素子 22の表面のうち、光学面 41以外の部分に接着剤の薄膜を予め形成する。これによつて接着剤が光学面 41に付着しないようにすることができる。

封止体 29に用いられる封止用モールド榭脂は、半導体素子の封止に使用されて V、るエポキシ榭脂などにフィラーを添加した材料が使用される。封止用モールド榭脂は、上述したように、光学素子 22またはワイヤ 33の少なくともいずれかと線膨張係数が近ぐ熱伝導性の高くなるように設定される。たとえば光学素子 22は、シリコン (Si) またはガリウム砒素（GaAs)から成り、ワイヤ 33は金 (Au)またはアルミ (A1)から成る光学素子 22の線膨張係数が、 2. 8 X 10— ⁶Z°Cであり、ワイヤ 33の線膨張係数が、 14. 2 X 10— ⁶Z°Cである場合、封止用モールド榭脂の線膨張係数は、 20 X 10— ⁶Z °C以下に設定することが好ましい。なお、フィラーを添加していないエポキシ榭脂の線膨張係数は、 60 X 10— ⁶Z°C程度である。また、封止用モールド榭脂の熱伝導率は、 0. 6WZm'°C以上に設定することが好ましい。なお、フィラーを添カ卩していないエポキシ榭脂の熱伝導率は、 0. 2WZm'°C程度である。これによつて温度変化によつて、光学素子 22およびワイヤ 33に生じる応力を低減することができる。また放熱性を向上することができる。

透過体 31に用いられる透過用モールド榭脂は、光学的に透明であるエポキシ榭脂等が使用される。透過用モールド榭脂は、フィラーが添加されていない、もしくは少量のフイラ一が添加されているエポキシ榭脂が使用される。

ここで、光学的に透明とは、使用される波長領域の光を透過可能な透過性を有するという意味であり、その光透過率は 70%以上であることが好ましい。透過用モールド榭脂はリードフレーム 30の厚み方向他方 A2側の表面を覆うように形成される。

図 5は、封止体成形後の状態を示す平面図である。なお、図 5には、透過体成形位置を 2点鎖線で示す。封止用モールド榭脂によって封止体 29を成形した後、封止体成形用金型 60からリードフレーム 30を取外す場合に、封止体用成形金型 60と封止体 29とを離型性を高めるために、封止用モールド榭脂には離型剤が添加される。この場合、封止体成形後には、封止体 29の表面に離型剤がしみ出た状態となる。離型剤が封止体 29の表面にしみ出すと、透過体 31と封止体 29との密着性が低下してしまう。本実施の形態では、図 5に示すように、透過体 31がリードフレーム 30に接触する第 1接触面積が、透過体 31が封止体 29に接触する第 2接触面積よりも大きく設定される。なお、図 5に第 1接触面積を破線 70のハッチングの領域で示し、第 2接触面積を一点鎖線 71のハッチングの領域で示す。第 1接触面積が第 2接触面積よりも大きく形成されることで、透過体 31の密着性を向上することができる。これによつて温度変化および外力などに起因して、透過体 31が、リードフレーム 30および封止体 29からはく離することを防ぐことができる。またはく離に起因して水分が封止構造体内に浸入することを防止することができ、耐湿性を向上することができる。

また、透過体 31はその外周部において応力が大きくなるので、透過体 31の外周部全てまたは一部がリードフレーム 30に接するように設定することが好ましい。たとえば厚み方向 Aに垂直な仮想切断面に沿って透過体 31を切断した場合に、その切断面が長方形に形成される場合には、透過体 31の短辺側の端部をリードフレーム 30と直接接するように設定することが好ましい。図 5には、短辺側端部が当接するリードフレーム 30の当接部分を参照符号 72で示す。

以上のように、モールド成形を用いて製造した封止構造体 20は、ガラスレンズを使用した封止構造体と比較すると安価で作製が容易である。また、封止構造体 20は、 PDや LEDのようにサイズの小さ、光学素子 22を用いた場合でも、耐環境性に優れた封止用モールド榭脂を用いるという簡易な成形工程によって、光学素子 22およびワイヤ 33の封止が可能となり、安価で耐環境性に優れた封止構造体 20を製造することができる。また、光結合器 21が、本実施の形態の封止構造体 20を備えることによつて、同様の効果を得ることができる。

図 6は、本発明の実施の第 2形態である封止構造体 120を示す断面図であり、図 7 は、封止構造体 120を備える光結合器 121を示す断面図である。第 2形態の封止構造体 120は、第 1形態の封止構造体 20に対して、透過体の形状と、リードフレームにおける光学素子搭載部 34の構成とが異なり、他の構成については、第 1形態の封止構造体 20と同様の構成を有する。したがって第 1形態の封止構造体 20の構成に相当する第 2の封止構造体 120の構成については、第 1形態の封止構造体 20と同一の参照符号を付し、説明を省略する。

封止構造体 120は、リードフレーム 30の光学素子搭載部 34の厚み方向一方 A1側に中間体であるサブマウント 100が固定される。そしてサブマウント 100の厚み方向一方 A1側に光学素子 22が接着される。すなわち封止構造体 120は、透光部 38と光学素子 22との間にサブマウント 100が介在される。本実施形態では、リードフレーム 30の光学素子搭載部 34とサブマウント 100とを含んで、光学素子 22を厚み方向一方 A1側に搭載する搭載体となる。

光学素子搭載部 34は、厚み方向 Aに貫通する開口 37を形成する透光部 38を有する。光学素子搭載部 34は、厚み方向一方 A1側の表面部にサブマウント 100が接着される。この場合、サブマウント 100は、透光部 38の軸線方向一端部 48を塞ぐ。サブマウント 100は、透光部 38に対向する位置に光通過部 101が形成される。光通過部 101は、光がサブマウント 100を貫通可能に形成される。本実施の形態では、光通下部 101には、厚み方向に貫通した開口 104が形成される。なお、透光部 38に形成される開口 37と、光通過部 101に形成される開口 104は、同軸に形成される。

サブマウント 100は、厚み方向一方 A1側の表面部に光学素子 22が接着される。この場合、光学素子 22は、光通過部 101の軸線方向一端部 102を塞ぐ。光学素子 22 は、光学面 41が、透光部 38に形成される開口 37および光通過部 101に形成される開口 104を通過する光の光路 80の延長線上に配置される。言換えると、光学素子搭載部 34およびサブマウント 100は、光学面 41と対向する位置に開口 37, 104がそれぞれ形成される。透光部 38によって形成される開口 37は、サブマウント 100の光通過部 101によって形成される開口 104より大きく形成される。

封止体 29は、図 1に示す封止構造体 20と同様に、封止体 29は、光学素子 22およびドライバ回路 32に関して、リードフレーム 30の反対側から、光学素子 22およびドラィバ回路 32を覆う。したがって封止体 29は、光学素子 22の厚み方向一方 A1側部分を塞ぎ、封止体 29のうち厚み方向他方 A2側で光学素子 22を覆う。封止体 29は、少なくとも光路 80を除く領域に形成される。

サブマウント 100には光学素子 22の電極と電気的に結合する電極を形成し、ワイヤ 33によってリードフレーム 30およびドライバ回路 32に電気的に接続させてもよい。この場合、光学素子 22およびドライブ回路 32の電極端子とサブマウント 100とは、電気的に導通した状態で接着される。なお、リードフレーム 30とサブマウント 100とは必ずしも電気的に結合させる必要はなぐ任意の接着剤によって接着されてもょヽ。サブマウント 100は、シリコン基板およびガラス基板などによって形成される。たとえば、サブマウント 100として単結晶シリコン基板を用いる場合、シリコン基板を異方性エッチングすることによって断面が四角形状の開口を、光通過部 101に形成することができる。具体的には、単結晶シリコンのミラー指数（100)で表わされる結晶面に水酸化カリウム (KOH)水溶液を滴下してエッチングすることによって、ミラー指数（111 )面で表わされる結晶面が露出する。四角形のマスクを用いてエッチングすることで、形成される透光部 38の内周面 45は、四角錐形状の立体の外周面に沿った形状となる。この場合、透光部 38の内周面 45は、（100)で表わされていた結晶面に対して、 54. 74° の角度を有する 4つの平滑面を有する。

このようにして、サブマウント 100の光通過部 101を形成する場合には、リードフレーム 30の透光部 38をテーパ状に加工する場合に比べて、加工精度や面精度が高い。これによつて光通過部 101の内周面について、反射ミラーとしての高い性能を得ることができる。また、シリコンは熱伝導性が高いので、サブマウント 100をシリコンで形成することによって、光学素子 22に発生する熱を奪い、光学素子 22の温度上昇を抑えることができる。さらに光学素子 22がシリコンによって実現される場合には、サブマウント 100と光学素子 22との線膨張係数の差が少なぐ光学素子 22に生じる応力を低減することができる。

また、サブマウント 100としてガラス基板を用いても良い。ガラス基板は光学的に透明であるため、サブマウント 100の光通過部 101に開口 104を別途形成する必要がない。また、光学素子 22と線膨張係数が近いガラスを用いて、サブマウント 100を形成することによって、光学素子 22への応力を低減することができる。光学素子 22と線膨張係数が近いガラスとして、たとえばパイレックス (登録商標)ガラスがある。また光通過部 101に凸レンズやフレネルレンズを形成して、光路 80を通過する光を集光する集光部分を形成してもよい。これによつて、簡単な構成でかつ小型の光学系によつて、封止構造体 20の光利用効率を向上することができる。

またサブマウント 100の光通過部 101が、光学的に透明な材料で形成されることによって、光学素子 22の光学面 41側の表面と対向させることができる。この場合、透過体によるリードフレーム 30の透光部 30の封止を行う必要がない。ただし、透過体によつて透光部 30の封止を行ってもよい。さらに任意の形状のレンズを直接透光部 38に対向する位置に貼り付けてもよい。

また、光学素子 22として PDを用いる場合、光学面 41の近傍にリードフレーム 30などの導電性材料を対向させると、 PDの寄生容量が増力!]して、高速駆動が困難になるという課題がある。本実施の形態では絶縁性を有するサブマウント 100を、リードフレーム 20と光学素子 22との間に介在させることによって、リードフレーム 4とのギャップが広くなる。これによつて PDの寄生容量を低減することが可能となる。さらにサブマウント 100に形成され、光学素子 22の電極と接続する対向電極の面積を小さくすることによって、 PDの寄生容量をさらに低減することが可能となる。また、サブマウント 100 に任意の電極パターンを形成することによって、光学素子 22として OEIC (PDおよびアンプ等の回路を含んだ集積回路)を使用することが容易となる。

また図 6に示す封止構造体 120の透過体 131は、光ファイバ 23の一端部に固定されるプラグ 25が嵌合する嵌合部 90が形成される。嵌合部 90は、プラグ 25の一端部が着脱可能に形成される。嵌合部 90は、プラグ 25の外周面に当接し、プラグ 25が厚み方向 Aに垂直な方向に移動することを阻止する。また透過体 131は、嵌合部 90から、光路に向かって突出する突出部 91が形成される。突出部 91は、光ファイバ 23の一端部に当接することなぐプラグ 25の一端面に当接する。突出部 91は、プラグ 25 の厚み方向一方 A1への移動を阻止し、光ファイバ 23がレンズ部分 42に接触することを防ぐ。

嵌合部 90にプラグ 25が嵌合した状態で、光ファイバ 23の一端部と、光学素子 22とが厚み方向に一直線に並ぶ。これによつて光ファイバ 23を嵌合部 90に嵌合するだけで、光ファイバ 23を光学素子 22に対向する位置に案内することができ、利便性を向上することができる。

また嵌合部 90にプラグ 25が嵌合した状態で、光ファイバ 23の一端部と透過体 131 のレンズ部分 42とは、予め定めるギャップ L4を開けて設けられる。これによつて光フアイバ 23と透過体 131のレンズ部分 42とが衝突することを防ぐことができ、封止構造体 131および光ファイバ 23の損傷を防止することができる。なお、第 2形態の封止構造体 120は、第 1形態の封止構造体 20と同様の効果を得ることができる。なお、第 2 形態の封止構造体 120を構成する封止体 29および透過体 131は、第 1形態の封止構造体 20と同様にモールド成形によって形成される。

図 8は、本発明の実施の第 3形態である封止構造体 220を示す断面図である。第 3 形態の封止構造体 220は、第 2形態の封止構造体 120に対して透過体 131を除いた構成を有する。したがって第 2形態の封止構造体 220と同様の構成については、同一の参照符号を付し、説明を省略する。

封止構造体 220は、光学搭載部 34に光学素子 22が、サブマウント 100を介して接続される。透過体 131を有しない構成であっても、封止構造体 220の耐環境性を向上するとともに、モールド成形によって製造することができる。これによつて光学素子 2 2が小型である場合であっても、容易に封止構造体 220を製造することができる。なお、透過体を形成していないので、製造工程を減らすことができ、さらに安価に製造することができる。なお、第 3形態の封止構造体 220は、第 1形態の封止構造体 20とほぼ同様の効果を得ることができる。なお、第 3形態の封止構造体 220を構成する封止体 29は、第 1形態の封止構造体 20と同様にモールド成形によって形成される。また図 8には、サブマウント 100を介して、光学素子 22をリードフレーム 30に接着した 1S 光学素子 22を直接リードフレーム 30に接着してもよ、。図 9は、本発明の実施の第 4形態である封止構造体 320を示す断面図である。第 4 形態の封止構造体 320は、第 1形態の封止構造体 20に対して、透過体の形状が異なり、他の構成については、第 1形態の封止構造体 20と同様の構成を有する。したがって第 1形態の封止構造体 20の構成に相当する第 4の封止構造体 320の構成については、第 1形態の封止構造体 20と同一の参照符号を付し、説明を省略する。第 4形態の封止構造体 320は、前述したように、リードフレーム 30の厚み方向一方 A1側の表面部、光学素子 22、ワイヤ 33は封止体 29によって覆われる。封止構造体 320は、これをさらに透過体 131で覆った構成となっている。すなわち、透過体 331 1S 封止体 29およびリードフレーム 30の外部接続部 36以外を透過体 331で覆う。透過体 131はエポキシ榭脂等の光透過性に優れた榭脂材料カゝらなり、この榭脂によりレンズ部分 42が形成されている。モールド成形によって、封止体 29および透過体 13 1を形成すると、封止体 29と透過体 131とは密着性が悪くなる。し力しながら透過体 1 31によって、封止体 29を覆うことで、透過体 131が封止体 29から剥離することを防止することができる。また、第 4形態の封止構造体 320は、第 1形態の封止構造体 20 と同様の効果を得ることができる。なお、第 4形態の封止構造体 320を構成する封止体 29および透過体 331は、第 1形態の封止構造体 20と同様にモールド成形によつて形成される。

図 10は、本発明の実施の第 5形態である封止構造体 420を示す断面図である。第 5の封止構造体 420は、第 3形態の封止構造体 220に対して、封止体 429の構成が異なり、その他は同一の構成を有する。したがって第 3形態の封止構造体 220と同様の構成については、同一の参照符号を付し、説明を省略する。

封止構造体 420の封止体 429は、リードフレーム 30の厚み方向両側を覆う。ただし封止体 429は、光路 80を除く領域に配置される。すなわち、封止体 429は、透光部 3 8の軸線方向他端部をのぞぐリードフレーム 4の厚み方向他方側の表面も覆う。第 5 の実施形態の封止構造体 420は、封止体 429によってリードフレーム 30を両側から挟んでおり、リードフレーム 30と封止体 429との密着性を改善することが可能となる。また、第 2の実施形態の封止構造体 120のように、リードフレーム 30の厚み方向他方 A2側に形成される封止体 429の一部を、光ファイバ 23との位置合せに用いることもできる。

第 5の実施形態の封止体構造 420は、モールド成形によって形成することができる。この場合、封止体成形用金型 60のうち、装着するリードフレーム 30に関して、厚み方向他方 A2側となる第 1の金型 61によって、リードフレーム 30と第 2の金型との間に内部空間を形成する。この状態で、封止用モールド榭脂を金型の内部空間に注入すること〖こよって、封止体 29を成形する。このとき、リードフレーム 30の光学素子搭載部 34に第 1の金型部分 61を当接させ、その金型部分 61の当接部分の外周部から透光部 38までの距離が、前記離間距離 L1に設定される。これによつて、封止用モールド樹脂が透光部 38に回り込むことを防ぐことができる。また光学素子 22と第 1の金型部分 61とは当接することがないので、光学素子 22の破損を防止することができる。また封止用モールド榭脂が透光部 38に回り込むことを防止すれば、他の部分には形成しても光学的に問題とはならない。

図 11は、本発明の実施の第 6形態である封止構造体 520を示す断面図である。図 12は、封止構造体 520を示す平面図である。第 6形態の封止構造体 520は、第 2の形態の封止構造体 120に対して、透過体 531の形状と、光学素子搭載部 34への透過体 531の接合方法および作製方法が異なり、他の構成については、第 2の形態の封止構造体 120と同様の構成を有する。したがって第 2の封止構造体 120の構成に相当する第 6の封止構造体 520の構成については、第 2の封止構造体 120と同一の参照符号を付し、説明を省略する。

第 2の形態の封止構造体 120においては封止体 29に透過体 31がモールド成形により一体に形成される。これに対して、第 6形態の封止構造体 520は、別途形成される透過体 531が接着剤 502によって封止体 29またはリードフレーム 30の少なくとも一方に接着されて、透過体 531が光学素子搭載部 34の厚み方向一方 A2側に固定される。このように別途形成した透過体 531を用いた構成では、モールド成形によって形成する場合に比べて、透過体 531を容易に小型にできること、モールド成形時に生じる収縮応力を低減できることなどの利点がある。

図 12に示すように本実施の形態の透過体 531は、光学素子搭載部 34および光学素子搭載部 34近傍の封止体 29上に接着される。透過体 531が光学素子搭載部 34 および封止体 29に接触する接着面積は、封止体 29の厚み方向他方側 A2の表面積よりも小さく形成され、光学素子搭載部 34の厚み方向他方側表面の面積とほぼ同じに形成される。なお、図 12に透過体 531の接着面積を破線 170のハツチングの領域で示し、封止体 29の厚み方向他方側 A2の表面積を一点鎖線 171のハッチングの領域で示す。

本実施の形態では、透過体 531は、光学素子搭載部 34に対向し、内部接続部 35 力も退避して配置される。透過体 531は、封止体 29と接着される部分が、無いようにまたは可及的に少なくなるように形成される。すなわち透過体 531は、接着面の大部分が光学素子搭載部 34に接着される。

透過体 531は、封止体 29よりも高い透光性を有する。透過体 531は、接着部 500と、レンズ部分 42と、位置合せ部 501とを含んで形成される。接着部 500は、板状に形成され、光学素子搭載部 34に対向して配置される。接着部 500は、光学素子搭載部 34の開口 37より大きく形成され、その開口 37を厚み方向他方 A2側力も覆う。本実施の形態では、接着部 500は、円板状に形成され、光路 80の中心に対して同軸に形成される。透過体 531は、射出成形によって形成される。

レンズ部分 42は、接着部 500の厚み方向他方 A2に連なり、接着部 500から厚み方向他方 A2に突出する。レンズ部分 42は、光路 80上に形成され、厚み方向他方 A 2に向カゝつて凸なレンズ形状に形成される。位置合せ部 501がレンズ形状に形成されることによって、集光効率を向上することができる。

位置合せ部 501は、接着部 500の厚み方向一方 A1に連なり、接着部 500から厚み方向一方 A1に突出する。透過体 531が接着された状態で、位置合せ部 501は、光学素子搭載部 34の開口 37に嵌合する。位置合せ部 501の外周面は、開口 37の軸線に向力うにつれて厚み方向一方に傾斜する。言い換えると、位置合せ部 501は、厚み方向一方 A1に向かうにつれて、その径が小さくなるテーパ形状に形成される。本実施の形態では、位置合せ部 501は、厚み方向一方 A1に向かって凸な凸レンズ形状に形成される。レンズ部分 42と位置合せ部 501とは、厚み方向に同軸に形成される。これによつて位置合せ部 501が光学素子搭載部 34の開口 37に嵌合した状態で、位置合せ部 501およびレンズ部分 42が、光路 80の中心と同軸に形成される。透過体 531は、位置合せ部 501が光学素子搭載部 34の開口 37またはサブマウント 100の開口 104に位置合せされて、接着剤 502によって固定される。接着剤 502は、透光性を有するとともに、空気よりも高い屈折率を有する。接着剤 50は、光学素子 22の光学面 41を覆い、光学面 41と透過体 531との間の空間に充填される。

透過体 531としては、ポリメチルメタタリレート（Poly methyl methacrylate、略称 PM MA)、ポリカーボネート等の透光性榭脂材料またはガラスなどの透光性無機材料を射出成形等によって任意の形状に加工したものを用いることができる。

接着剤 502は、光透過性に優れ、その屈折率が透過体 531に近いものが好ましい。また接着剤 502は、その粘度が 0. lPa' s以上で lOPa' s以下であり、ヤング率が 3 MPa以下のものを使用することが好ましい。たとえば、接着剤 502としてエポキシ榭脂およびシリコーン榭脂などを用いることができる。特にシリコーン榭脂は、ヤング率が低いので、環境温度変化によって封止構造体 520が変形しても、接着剤 502によつて光学素子 22の光学面 41に働く応力を低減でき、接着剤 502としてより好適に用いることがでさる。

封止体 29は、図 1に示す封止構造体 20と同様に、光学素子 22およびドライバ回路 32に関して、リードフレーム 30の反対側から、光学素子 22およびドライバ回路 32を覆う。したがって封止体 29は、光学素子 22の厚み方向一方 A1側部分を塞ぎ、封止体 29のうち厚み方向他方 A2側で光学素子 22を覆う。封止体 29は、少なくとも光路 8 0を除く領域に形成される。

透過体 531が、光学素子搭載部 34および封止体 29に接着される接着面積（図 12 の破線 170のハッチングで示す領域）は、封止体 29の厚み方向他方 A2側の表面積 (一点鎖線 171のハッチングで示す領域）に比べて小さく形成される。また、リードフレーム 30の厚み方向他方 A2側の表面の多くは透過体 531によって覆われることなく空気中、すなわち封止構造体 520の周囲の雰囲気中に露出する。なお透過体 531 力光学素子搭載部 34および封止体 29に接触する接着面積は、封止体 29の厚み方向他方 A2側の表面積に対して 1Z3以下に形成することが好ましい。

図 13は、第 6実施形態の封止構造体 520の製造手順を示すフローチャートである。図 14は、封止構造体 520の製造手順を説明するための断面図である。まず、ステップ aOで、封止構造体 520の外径設計およびリードフレーム 30の配線パターン設計などの設計工程が完了すると、ステップ alに進み、封止構造体 520の製造を開始する。

製造工程は、ステップ a 1—ステップ a3の手順を順番に行う。なお、ステップ al—ステツプ a3は、図 3に示すステップ si—ステップ s3と同様の工程であり、説明を省略する。ステップ a3によって封止体 29の成形が完了すると、ステップ a4に進む。

ステップ a4では、デイスペンサなどによって、接着剤 502を光学素子搭載部 34の開口 37およびサブマウント 100の開口 104に充填する。接着剤 502の充填が完了すると、ステップ a5に進む。ステップ a5では、封止体 29の成形工程とは別工程で形成された透過体 531を光学素子搭載部 34に接着する。上述したように透過体 531は、射出成形などによって、封止体 29とは別体に形成される。

ステップ a5では、図 14に示すように、透過体 531を厚み方向他方 A2側力も厚み方向一方 A1側に向力つて移動させ、位置合せ部 501を光学素子搭載部 34の開口 37 に挿入する。光学素子搭載部 34の開口 37およびサブマウント 100の開口 104に充填された接着剤 502の一部は、レンズ位置合せ部 501のテーパ状に傾斜する外周部によって押し出され、光学素子搭載部 34の開口 37から光学素子搭載部 34の厚み方向他方 A2側に溢れ出す。これによつて透過体 531が光学素子搭載部 34に押し込まれた状態で、図 11に示すように、透過体 531の厚み方向一方 A1側表面と光学素子搭載部 34の厚み方向他方側 A2表面との間に接着剤 502が充填された状態となる。この状態で接着剤 502を硬化させると、ステップ a6に進む。ステップ a6では、製造工程を終了し、封止構造体 520を完成させる。

以上のように本発明の第 6実施形態の封止構造体 520によれば、上述した各実施形態の封止構造体 20, 120, 320, 420と同様に、光学素子 22は、フェースダウン配置で光学素子搭載部 34に接着される。これによつて光学面 5の近傍に形成される電極とリードフレーム 30とのワイヤーボンディングを容易に行うことができる。また、透過体 531の形状の自由度を広げることができ、光学的に効果が得られるレンズの設計を容易に行うことができる。さらに射出成形によって透過体 531を成形することによつて、微小なレンズ形状を有する透過体 531を形成することができる。また透過体 53 1に位置合せ部 501が形成されることによって、透過体 531の位置合せおよび接着を容易に行うことができる。

第 6実施形態の封止構造体 520は、封止体 29とともにモールド成形せずに、別途形成した透過体 531を接着剤 502によって光学素子搭載部 34に接着する。この場合、モールド成形によって透過体 531を光学素子搭載部 34に成形する場合に比べて、容易に小型化することができる。また第 2実施形態の封止構造体 520に比べて、モールド成形回数を減らすことができるので、封止体 29および光学素子搭載部 34におけるモールド成形時の収縮応力を低減できる利点がある。

たとえば、第 2形態の封止構造体 120においては、透過体 131は、トランスファ成形によって形成される。この場合、図 4 (3)に示すように透過用モールド榭脂を注入するための領域 99を確保する必要がある。したがって図 12に示すように透過体 31, 131 をリードフレーム 30に対して島状に配置することが困難である。また透過用モールド榭脂の溶出が生じやすぐリードフレーム 30のうち空気中に露出する露出面を形成することが困難となる。

これに対して、第 6形態の封止構造体 520では、透過体 531を、封止体 29の厚み方向他方 A2側の表面の縁辺に接触させずに、島状に配置することができ、透過体 5 31を小型化することができる。透過体 531を小型化することによって、リードフレーム 30の表面のうち、空気中に露出する露出面を容易に形成することができる。

透過体 531を小型化することによって、環境温度の変化による封止構造体 520の変形や、それにともなう透過体 531への応力の発生を低減することができ、環境温度の変化による透過体 531の割れ、ひずみおよび剥離を防ぐことができる。具体的には、図 1に示した第 1実施形態の封止構造体 20では、封止体 29と透過体 31とが接触する面積が大きぐ両者の線膨張係数が異なることから、環境温度が変化した時にひずみが生じやすいが、図 11、図 12に示した第 6実施形態の封止構造体 520では、このような変形を低減することができる。

さらに、トランスファ成形では一般に熱硬化性の樹脂が使用される。この場合、硬化時の収縮、リードフレーム 30および封止体 29などの他の部材と、透過体 3との線膨張係数の違いによって、室温において応力が生じた状態となっている。たとえば、硬化温度が 150°Cの透過用モールド榭脂を用いて透過体 31, 131を成形した場合、 1 50°Cで硬化した時にリードフレーム 30および封止体 29が、線膨張係数の違いや、形状の非対称性により変形した状態となっている。この状態で透過体 31, 131を成形すると、室温では、リードフレーム 30などの他の部材と透過体 31, 131との線膨張係数の違いによって、透過体 31に、成形時の温度である 150°Cと室温の温度との差によって大きな応力が発生する。したがって透過体 31の変形および割れ、リードフレーム 30からの剥離などが生じやすぐ信頼性および特性に問題が生じる。

これに対して、第 6実施形態の透過体 531では、別途単体で成形された透過体 53 1を用いるので、リードフレーム 30などの他の部材と透過体 531との間での熱応力の影響を少なくすることができ、より高い信頼性を得ることができる。さらに、透過体 531 を射出成形で作製することによって熱可塑性榭脂を用いて透過体 531を成形することができ、成形後の応力をより緩和することができる。

また透過体 531の位置合せ部 501が、光学素子搭載部 34の開口 37に嵌合することによって、透過体 531の位置合せが行われる。このように透過体 531を直接位置合せすること〖こよって、光学素子 22の光学面 41と、透過体 531のレンズ部分 42とを容易にかつ高精度で位置合せすることが可能となる。なお、本実施の形態では、位置合せ部 501が開口 37に嵌合するとした力光学素子搭載部 34または封止体 29に位置合せ部 501を位置合わせするための位置合せ孔カ開口 37とは別に形成されてもよい。位置合せ部 501が、位置合せ孔に嵌合することによって、透過体 531が光学素子搭載部 34に位置合せされる。この場合、開口 37と対向する位置に位置合せ部 501を形成する必要がない。

また本実施の形態では、透過体 531に位置合せ部 501となる凸部を形成したが、光学素子搭載部 34または封止体 29に凸部を形成し、透過体 531に凹所を形成してもよい。この場合、光学素子搭載部 34または封止体 29に形成される凸部を、透過体 531に形成される凹所に嵌合させることによって、前述した場合と同様に、透過体 53 1と光学素子搭載部 34とを位置合せすることができる。

また、透過体 531と光学素子搭載部 34との位置合せにあたって、接着剤 502を光学素子搭載部 34の開口 37およびサブマウント 100の開口 104から漏れ出させることによって、透過体 531と光学素子搭載部 34との間に接着剤 502を均一に配置させることができる。また位置合せ部 501が、テーパ形状に形成されることによって、各開口部 37, 104に気泡が発生することを防止することができる。位置合せ部 501のテーパ傾斜角、形状および大きさなどは、各開口 37, 104から溢れ出させる接着剤 502の量に合わせて、任意のテーパ傾斜角、形状および大きさに最適化される。

接着剤 502は、光学素子 22の光学面 41を覆い、光学素子搭載部 34の開口 37 ( 透光部 38)、サブマウント 100の開口 104 (光透過部 101)に充填するように注入される。接着剤 502は、透過体 531に接する。光学素子 22として LEDを使用する場合、光学面 41の表面を接着剤 502で覆うことによって、前述のように外部量子効率を向上させることが可能となる。また、透過体 531と同等の屈折率を有する接着剤 502〖こよって、光学素子搭載部 34の開口 37およびサブマウント 100の開口 104を充填することで、フレネル反射による光利用効率の低下を防止することができる。

さらに、接着剤 502は接着相手によって任意の材料を選択することができ、一般にトランスファ成形で用いられる透明樹脂とリードフレーム 30との接着力よりも、強い接着力を得ることができる。これによつて、透過体 531の光学素子搭載部 34からの剥離や、接着剤 502の光学面 41からの剥離を防止することができ、信頼性の高い封止構造体 520を得ることができる。

また、透過体 531を小型化することができるので、透過体 531がリードフレーム 30を覆う面積も少なくすることができる。これによつてリードフレーム 30の厚み方向他方 A 2の表面のうちの一部を空気中に露出させることができる。このようにしてリードフレーム 30の露出面積を大きくすることによって、封止構造体 520の放熱特性を改善することができる。これによつて透過体 531の熱伝導性が低くても、リードフレーム 30による放熱特性が低下することを防ぐことができる。さらにリードフレーム 30の露出部を、冷却手段であるヒートシンクなどに接続することによって、より効率的に放熱を行うことができ、高温での動作が可能となる。

さらに、封止体 29をリードフレーム 30の厚み方向一方 A2側にも形成してもよい。たとえば、図 6や図 7に示す嵌合部 90を封止体 29によって形成してもよい。この場合、透過体 531が配置される部分には封止体 29は形成せずにし、封止体 29の一部と、透過体 531の接着部 500の外周部とを位置合せに使用することができる。このような構成とすることにより、光ファイバ 23との位置合せが容易となり、また、封止構造体 52 0の強度も高くすることができる。

なお、上述した実施の各形態の封止構造体は、本発明の一例示に過ぎず、発明の範囲内でその構成を変更することができる。たとえば封止構造体 20, 120, 220, 32 0, 420, 520は、光結合器 21に用いられるとした力他の装置に用いられてもよい。また光学素子 22は、上述に例示した素子以外であってもよい。また封止体 29は、モ一ルド成形によって形成されることが好まし、が、他の製造方法によって封止構造体が製造されてもよい。また封止体 29は、光学素子 22の全体を覆う必要がない。また、リードフレーム 30とは、光学素子 22およびドライバ回路 32などの被搭載体を搭載して支えるとともに、各被搭載体へ電気を伝える役割を果たす薄板状の金属板を意味する。本発明では、リードフレーム 30の代わりに、たとえば、ステムやプリント基板等の各種の基板を用いて、光学素子 22を搭載して封止構造体 20を製造することもできる。透光部 38は、開口 37が形成されるとした力光通過可能な透光性を有すればよい。またレンズ部分 42は、凸レンズに形成される力凹レンズなどの他の形状に形成されてもよい。また上述したように、透過体は、図 3に示すようにトランスファ成形によって形成されて光学素子搭載部 34に固定されてもよいし、図 13に示すように接着剤 502によって光学素子搭載部 34に接着されてもよい。

本発明は、その精神または主要な特徴力逸脱することなぐ他のいろいろな形態で実施できる。したがって、前述の実施形態はあらゆる点で単なる例示に過ぎず、本発明の範囲は特許請求の範囲に示すものであって、明細書本文には何ら拘束されない。さらに、特許請求の範囲に属する変形や変更は全て本発明の範囲内のものでめる。

産業上の利用可能性

本発明によれば、有色の封止体を用いても、透光部を通過する光の光量が低下することがなく、封止体の選択肢を広げることができる。たとえば光学素子が破損しにくい封止体を選択することができる。また光学面が搭載体に対向して配置されることによって、光学面で生じた熱が搭載体に伝わりやすぐ光学素子の放熱性を向上することができる。これによつて光学素子の故障を低減することができる。また光学素子のうち光学面および光学面の近傍部分は、搭載体に接触している。したがって光学素子のうち光学面および光学面の近傍部分を、封止体で封止させる必要がない。した力て光学素子が小型である場合であっても、容易に製造することができる。

また封止体としてモールド榭脂を用いて、モールド成形によって封止構造体を製造することができる。この場合、光学素子によって搭載体の透光部の軸線方向一端部を塞いだ後で、モールド榭脂による成形加工を行うことで、モールド榭脂が光学面および光路に浸入することを防ぐことができる。また光学素子のうち搭載体に対向する表面部以外の残余の部分を、モールド榭脂によって覆って成形加工を行うことで、光学素子と金型とを接触させる必要がない。これによつて金型の精度管理を厳密に行わなくても、光学素子が成形時に破損することを防ぎ、不良品を低減して容易に形成することができる。特に、金型と光学素子とを接触させる必要がないので、光学素子が小型であっても、安易な製造方法を用いて封止構造体を製造することができる。また本発明によれば、耐環境性を向上するために有色の添加剤を封止体に添加しても、光の伝達率が低下することがない。したがって耐環境性の向上と、光の伝達率の維持とを両立することができ、品質を向上することができる。

また本発明によれば、光の伝達率を低下することなぐ光学素子またはワイヤに生じる応力を低減させることができる。これによつて光の伝達率を維持したうえで、光学素子またはワイヤの破損を防ぐことができ、封止構造体の信頼性を向上することができる。

また本発明によれば、封止体をモールド成形によって形成すると、搭載体のうち、光学素子に対して反対側の表面部全面を金型の内面に接触させることができ、金型を複雑な形状にする必要がな、。したがって簡単に封止体を形成することができる。また搭載体のうち、光学素子に対して反対側の表面部にモールド榭脂が回り込むことが防がれ、光路にモールド榭脂が浸入することを防ぐことができる。

また本発明によれば、光学面の露出を防ぐことによって、水分や不純物が光学面に付着することを防ぐことができる。水分の光学面への浸入を防ぐことによって、封止構造体の耐湿性を向上することができる。また本発明によれば、モールド榭脂を用いて封止体とともに透過体を形成することによって、封止構造体を安価にかつ容易に形成することができる。特にトランスファ成形を行うことによって、封止構造体の大量生産が可能となり、より安価に封止構造体を製造することができる。

また本発明によれば、第 1接触面積が第 2接触面積よりも大きく形成されることで、透過体と、搭載体および封止体との密着性を向上することができる。これによつて温度変化および外力などに起因して、透過体が、搭載体および封止体からはく離することを防ぐことができる。またはく離に起因して水分が封止構造体内に浸入することを防止することができ、耐湿性を向上することができる。

また本発明によれば、透過体の外周部の少なくとも一部が、搭載体に接触することによって、応力が生じた場合に透過体が、搭載体および封止体から剥離することを防ぐことができる。またはく離に起因して水分が封止構造体内に浸入することを防止することができ、耐湿性を向上することができる。

なお、光進行方向に垂直な仮想切断面に沿って透過体を切断した場合に、その切断面が長方形に形成される場合には、少なくともその短辺側端部と搭載体とが接触することが好ましい。これによつて透過体のうち、応力集中が生じやすい部分を搭載体に接触させることができ、透過体が剥離することをさらに防ぐことをできる。言換えると、透過体のうち応力集中が生じる部分を、搭載体に接触させることが好ましい。また本発明によれば、透過体によって、封止体および搭載体を覆うことによって、透過体が、封止体および搭載体からはく離することを確実に防止することができる。またはく離に起因して水分が封止構造体内に浸入することを防止することができ、耐湿性を向上することができる。

また本発明によれば、接着剤によって透過体を、搭載体および封止体の少なくとも V、ずれか一方に接着する。これによつてトランスファ成形によって透過体を形成する場合に比べて、透過体を小型化することができる。透過体を小型化することによって、環境温度の変化によって封止構造体が熱変形した場合に、透過体に発生する応力を低減することができ、信頼性の高い封止構造体を得ることができる。また接着剤は、接着相手によって任意の材料を選択することができ、トランスファ成形で用いられる透過体と搭載体との接着力よりも強力な接着力を得ることができる。これによつて搭載体力透過体が剥離することを防止することができ、信頼性の高、封止構造体を得ることができる。

また本発明によれば、空気より高い屈折率を有する接着剤で光学素子の光学面を覆うことによって、光学素子として LEDを用いた場合、外部量子効率を向上させることが可能となる。さらに接着剤は、透過体と同等の屈折率であり、光学面と透過体との間に充填されることが好ましい。これによつてフレネル反射による光利用効率の低下を防止することができる。

また本発明によれば、光学面と透過体とを容易に高精度で位置合せすることが可能となる。これによつて透過体が搭載体に比べて小型に形成される場合であっても、位置ずれを防、で、搭載体に透過体を容易に取付けることができる。

また本発明によれば、透過体の位置合せ部を搭載体の貫通孔に嵌合させること〖こよって透過体の搭載体への位置合せを容易に行うことができる。また搭載体の貫通孔に充填した接着剤を押しのけるようにして組立てることによって、透過体と搭載体との間に接着剤を均一に配置することができる。また接着剤に気泡が入らないようにすることがでさる。

また本発明によれば、搭載体のうち透過体側となる表面に、封止構造体を覆う雰囲気中に露出する露出面を形成することができ、封止構造体の放熱特性を改善することがでさる。

また本発明によれば、レンズ部分によって光路に沿って進行する光を屈曲することで、簡単な構成でかつ小型の光学系によって、光利用効率を向上することができる。また本発明によれば、サブマウントを介することによって、直接リードフレームに光学素子を搭載した場合に生じる不具合を解消することができる。たとえば、リードフレームと光学素子との線膨張係数の差が大きヽ場合に、サブマウントの線膨張係数を光学素子に近づけることによって、温度変化に起因して生じる光学素子の応力を低減することができる。

またサブマウントを用いることによって、特殊な機能を付加することができる。たとえば透光性を有する材料によってサブマウントを実現してもよく、これによつて光学面が露出することを防止することができる。またサブマウントにレンズを形成してもよぐこれによって光利用効率を向上することができる。また光学素子の電極と電気的に結合する電極を形成してもよぐこれによつて特別な光学素子を用いる必要がない。また本発明によれば、搭載体の集光部分によって光路に沿って進行する光を屈曲することで、簡単な構成でかつ小型の光学系によって、光利用効率を向上することができる。

また本発明によれば、集光機能を得るために、透光部に内周径が光学面力も遠ざ力るにつれて拡径する開口を形成するだけでよい。透光部は、エッチングやプレスカロェなどによって形成することができる。すなわちリードフレームのパターンユングカロェとともに形成することができ、別途新たな工程を必要としない。これによつて価格を増大させることなぐ低コストで封止構造体に集光機能を付加することができる。

また本発明によれば、搭載体に透過体には覆われてヽなヽ露出面を形成することによって、露出面力も熱を放熱することができ、封止構造体の放熱特性を改善することができる。また露出面を放熱器であるヒートシンクに接続することが好ましい。これによって効率的に放熱することができ、高温下での動作を可能とすることができる。また本発明によれば、光学素子が発光ダイオード、半導体レーザおよびフォトダイオードのうちのいずれかのような小型素子である場合であっても、光学素子を搭載体に搭載した状態で、光学素子を封止体によって封止することができる。

また本発明によれば、上述した封止構造体を光結合器が備えることによって、耐環境性に優れるとともに、小型化が可能な光結合器を形成することができる。

また本発明によれば、透光部形成工程によって透光部を形成した後、透光部の軸線方向一端部を光学素子によって塞いだ状態で、搭載体に光学素子を搭載する。次に、封止用モールド榭脂を金型内に注入して封止体を形成する。これによつて封止用モールド榭脂が光学面およびその近傍に進入することを防ぐことができる。また封止用モールド榭脂は光路から除いた領域に形成することによって、耐環境性を向上するための添加材を含有した有色の封止用モールド榭脂によって光学素子を封止しても、光伝達率の低下を防ぐことができる。

また封止体によって光学素子を封止する場合、搭載体に搭載した光学素子の周囲を覆うように封止用モールド榭脂を注入するだけでよぐ金型を光学素子の光学面接触させる必要がない。これによつて金型を高精度に管理する必要がない。また光学素子が損傷することを防ぐことができる。これによつて光学素子が小型であっても、封止体によって光学素子を容易に封止することができる。

Claims

請求の範囲

[I] 予め定める光路に沿って進む光が貫通する透光部を有する搭載体と、

受光または発光する光学面が透光部に臨み、透光部の軸線方向一端部を塞いで搭載体に搭載される光学素子と、

光路を除く領域に形成され、搭載体に搭載される光学素子を封止する封止体とを含むことを特徴とする光学素子の封止構造体。

[2] 封止体には、光学素子の耐環境性を向上する物質が添加されることを特徴とする請求項 1記載の光学素子の封止構造体。

[3] 光学素子に電気的に接続される接続体と、

前記封止体の線膨張係数は、ワイヤまたは光学素子の線膨張係数とほぼ同等に設定されることを特徴とする請求項 1または 2記載の光学素子の封止構造体。

[4] 前記封止体は、光学素子に関して搭載体と反対側の領域に形成されることを特徴とする請求項 1一 3のいずれ力 1つに記載の光学素子の封止構造体。

[5] 前記封止体よりも光透過率の高い透過体をさらに含み、透過体は、透光部の軸線方向他端部を塞ぐことを特徴とする請求項 1一 4のいずれか 1つに記載の光学素子の封止構造体。

[6] 前記封止体および透過体は、モールド榭脂からそれぞれ成り、トランスファ成形よつて形成されることを特徴とする請求項 5に記載の光学素子の封止構造体。

[7] 前記透過体が搭載体に接触する第 1接触面積は、透過体が封止体に接触する第 2 接触面積よりも大きいことを特徴とする請求項 6記載の光学素子の封止構造体。

[8] 前記透過体は、外周部の少なくとも一部が搭載体に接触することを特徴とする請求項 6または 7記載の光学素子の封止構造体。

[9] 前記透過体は、封止体と搭載体とを覆うこと特徴とする請求項 6— 8のいずれか 1つに記載の光学素子の封止構造体。

[10] 前記透過体は、搭載体または封止体に対して、接着剤によって接着されることを特徴とする請求項 5記載の光学素子の封止構造体。

[II] 前記接着剤は、透光性を有するとともに空気より高い屈折率を有し、光学素子の光学面を覆うことを特徴とする請求項 10記載の光学素子の封止構造体。

[12] 前記透過体および搭載体の少なくとも、ずれか一方には、透過体と搭載体とを位置合せするための位置決め部が形成されることを特徴とする請求項 10または 11記載の光学素子の封止構造体。

[13] 透光部は、光路に沿って搭載体を貫通する貫通孔が形成され、

透過体は、貫通孔に嵌合する位置合せ部が形成され、

位置合せ部は、貫通孔に嵌合した状態で、光学素子の受光面に向かうにつれて外径が小さくなるテーパ形状を有することを特徴とする請求項 12記載の光学素子の封止構造体。

[14] 透過体が搭載体または封止体に接着する接着面積は、封止体が搭載体と接触する側の表面積よりも小さいことを特徴とする請求項 10— 13のいずれか 1つに記載の光学素子の封止構造体。

[15] 前記透過体は、レンズ形状に形成されるレンズ部分が光路上に形成されることを特徴とする請求項 5— 14のいずれか 1つに記載の光学素子の封止構造体。

[16] 前記搭載体は、リードフレームと、サブマウントとを含み、

光学素子は、サブマウントを介してリードフレームに搭載されることを特徴とする請求項 1一 15のいずれか 1つに記載の光学素子の封止構造体。

[17] 前記搭載体の透光部は、光学素子の光学面に向かうにつれて光路を絞る集光部分が形成されることを特徴する請求項 1一 16のいずれか 1つに記載の光学素子の封止構造体。

[18] 前記透光部は、光路に沿って延びる開口を形成し、光学面から遠ざかるにつれて内周径が拡径して形成され、その内周面が高い光反射率を有することを特徴とする請求項 1一 17のいずれか 1つに記載の光学素子の封止構造体。

[19] 前記搭載体に、封止構造体を覆う雰囲気中に露出する露出面が形成されることを特徴とする請求項 1一 18のいずれか 1つに記載の光学素子の封止構造体。

[20] 前記光学素子は、発光ダイオード、半導体レーザおよびフォトダイオードのうちの!/、ずれ力 1つであることを特徴とする請求項 1一 19のいずれか 1つに記載の光学素子の封止構造体。

[21] 請求項 1一 20のいずれか 1つに記載の光学素子の封止構造体を有し、光伝達媒体と光的に結合可能な光結合器。

[22] 受光または発光する光学面を有する光学素子を、搭載体に搭載し、搭載体に搭載される光学素子をモールド榭脂によって封止する光学素子の封止方法であって、搭載体に、予め定める光路に沿って進む光が貫通する透光部を形成する透光部形成工程と、

光学素子が搭載される搭載体を金型に装着し、金型によって透光部の軸線方向他端部を塞!、だ状態で、光学素子の耐環境性を向上する充填材を添加した封止用モ一ルド榭脂を金型内に注入する封止用モールド榭脂成形工程を有することを特徴とする光学素子の封止方法。