專利名稱：光電元件部件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在立體的電路基板上設(shè)置的凹處內(nèi)安裝光電元件的光電元件部件。


圖17(b)所示的發(fā)光裝置200是這樣一種光電元件部件(例如參考專利文獻(xiàn)2)備有由形成了凹處202的大致平板狀的導(dǎo)電體構(gòu)成的基板201、在其表面上形成的絕緣覆蓋膜204、具有引線接合墊的上電極205、從基板上面到凹處202的里面的導(dǎo)電圖形電極206，經(jīng)導(dǎo)電性接合部件207把LED芯片208的下面電極電連接于導(dǎo)電圖形電極206，由接合引線209把LED芯片208的上面電極電連接于上電極205。
圖17(c)所示的表面安裝型芯片部件300是這樣一種光電元件部件(例如參考專利文獻(xiàn)3)在絕緣基板301上具有上電極305、306和與其連接的下電極315、316，同時(shí)在絕緣基板301上形成的凹處302中容納LED芯片308。凹處302具有4個(gè)傾斜面，其中一個(gè)傾斜面的大致中央處形成臺(tái)階狀的突出部303。在該突出部303的上面形成電連接于上電極305的接合墊325。上電極306回引到凹處302的傾斜面和凹處302的底面。LED芯片308的下面電極通過經(jīng)導(dǎo)電性接合部件307把LED芯片308安裝到凹處302的底面而與上電極306電連接。LED芯片308的上面電極經(jīng)接合引線309電連接于接合墊325。LED芯片308與接合線309一起用密封樹脂311密封。
專利文獻(xiàn)1為特開2001-177155號(hào)公報(bào)；專利文獻(xiàn)2為特開平10-098215號(hào)公報(bào)；專利文獻(xiàn)3為特開平11-74420號(hào)公報(bào)。
但是，上述圖17(a)和專利文獻(xiàn)1所示的光電元件部件中，具有截面為圓錐形狀的內(nèi)周面的外殼110的底面部上需要引線接合用墊片的空間，因此基板小型化方面有限制。例如，減小基板時(shí)，導(dǎo)電性接合部件107和電極105之間在絕緣間隔方面沒有裕量，產(chǎn)生短路的危險(xiǎn)。另外，由于接合墊和LED芯片108配置在外殼110的底面部上，LED芯片108偏心配置，產(chǎn)生光的聚光性變差的問題。
上述圖17(b)和專利文獻(xiàn)2所示的光電元件部件中，由于接合引線209長(zhǎng)，成為光路障礙物，這是造成光電元件部件的發(fā)光效率降低的原因。還有，在后面工序中用樹脂密封LED芯片208時(shí)，引線越長(zhǎng)就越容易受到樹脂的膨脹收縮(熱應(yīng)力)的影響，出現(xiàn)引線接合的接合可靠度降低的問題。此外，接合引線為Au線時(shí)，線長(zhǎng)是成本增高的原因。另外，將光電元件部件作為光電信號(hào)變換元件而使用時(shí)，接合引線越長(zhǎng)，接合引線具有的L成分(電感)就越大，阻礙信號(hào)傳遞的高速化。
上述圖17(c)和專利文獻(xiàn)3所示的光電元件部件中，由于需要確保傾斜面大致中央設(shè)置的臺(tái)階狀的突出部303的面積，光電元件部件的小型化受到限制，還有，通過設(shè)置這種突出部303而使凹處302的截面積增大，從而出現(xiàn)光的聚光性(利用效率)變差的問題。此外，LED芯片308未配置在凹處302的開口面的中心，而是偏心配置，從而出現(xiàn)光的聚光性變差的問題。
為達(dá)成上述目的，本發(fā)明提供一種光電元件部件，具有金屬化的光反射面，該光反射面包括供光電元件發(fā)光/受光用的光軸周圍的大致整個(gè)圓周上的斜面，其中，包括形成用于容納上述光電元件的凹處的電路基板；安裝在上述凹處的底面上的光電元件；密封該光電元件的被稱為密封樹脂層的樹脂層，上述光反射面設(shè)置在包含形成上述凹處的斜面的里面上，在上述光反射面的周圍方向的部分范圍中的上述凹處的的中途部位上，從上述凹處的底面?zhèn)软樞蜻B續(xù)地形成從上述光反射面的位置突出的凸部和從上述光反射面的位置后退的凹部，該凸部上面和凹部底面形成平臺(tái)狀的臺(tái)階面，上述平臺(tái)狀的臺(tái)階面上備有光電元件的電路連接用的接合墊。
上述結(jié)構(gòu)中，包含光軸周圍的大致整個(gè)圓周上的斜面的金屬化的光反射面設(shè)置在包含形成容納光電元件用的凹處的斜面的里面上，在其周圍方向的部分范圍中的凹處的中途部位上從凹處的底面?zhèn)瘸蛏戏巾樞蜻B續(xù)地形成從光反射面的位置突出的凸部和從那里后退的凹部，該凸部上面和凹部底面形成平臺(tái)狀的臺(tái)階面，同時(shí)該臺(tái)階面上備有光電元件的電路連接用的接合墊，因此可把接合墊與光電元件接近配置。
即，由于在位于安裝光電元件的圓形形狀的凹處底面更上部的臺(tái)階面上設(shè)置接合墊，即使經(jīng)導(dǎo)電性接合部件把光電元件安裝在凹處底面，不會(huì)因?yàn)榻雍蟿┑臐B出造成的凹處底面與接合墊的電短路，能夠盡可能把接合墊接近光電元件側(cè)設(shè)置，實(shí)現(xiàn)光電元件部件的小型化。此外，斜面的中途部位設(shè)置從光反射面的位置突出的凸部和從那里后退的凹部，確保接合墊的空間，因此可進(jìn)行沒有故障的接合作業(yè)。
通過凹部和凸部?jī)山Y(jié)構(gòu)確保接合墊的空間，因此后退的凹部造成的光反射面的變形可抑制到最小。同樣，突出的凸部進(jìn)入凹處底面的比例也可抑制到最小。即，可不大幅度損壞光反射面的光反射效率，并不使光電元件的發(fā)光中心與光反射面的中心軸偏心地安裝光電元件，實(shí)現(xiàn)光電元件部件的小型化。由于可縮短接合引線，將光電元件部件用作光電信號(hào)變換元件時(shí)，可進(jìn)行更高速的信號(hào)處理。
本發(fā)明所述的光電元件部件，其中，將上述臺(tái)階面的凸部附近的上述接合墊與其他電路絕緣的絕緣部形成在從上述凸部的前端朝向元件容納用的凹處的底面的所連接著的面部分上。
上述結(jié)構(gòu)中，絕緣臺(tái)階面的凸部附近的接合墊的絕緣部形成在從上述凸部的前端朝向元件容納用的凹處的底面的連接著下方的面部分上，因此可將平臺(tái)狀的整個(gè)臺(tái)階面用作接合墊。該絕緣部分立體設(shè)置在從凹處底面上升(朝向凹處底面下降)的凸部的側(cè)面，因此可確保不使用凹處底面的平面部分的絕緣區(qū)域，可把光電元件部件小型化。構(gòu)成接合墊的導(dǎo)電膜圖形前端部在凸部前端朝向下方彎折為L(zhǎng)型最前端形成絕緣部分，因此通過該導(dǎo)電膜圖形的L型構(gòu)造，提高膜的耐剝離性，抑制引線接合時(shí)的剝離。
本發(fā)明所述的光電元件部件，其中，上述絕緣部使用激光等的電磁波照射方式形成。
上述結(jié)構(gòu)中，絕緣部的形成中使用激光等的電磁波照射方式，因此不需要曝光、構(gòu)圖工序，可形成立體的絕緣部。例如，導(dǎo)電膜形成后形成設(shè)置在平臺(tái)狀的臺(tái)階面上的接合墊的情況下，從凹處的開口向凸部前端的側(cè)面上照射激光，可不對(duì)其他地方產(chǎn)生破壞地高精度地形成絕緣部。
本發(fā)明所述的光電元件部件，其中，上述臺(tái)階面為大致圓形或大致橢圓形。
上述結(jié)構(gòu)中，臺(tái)階面為大致圓形或大致橢圓形，因此與引線接合工具的相容性良好，可將臺(tái)階面的接合空間設(shè)為需要的最小限度?？蓪⒑笸说拇笾聢A形或橢圓形的凹部造成的光反射面的變形抑制到最小。可不大幅度損壞光反射面的反射效率，實(shí)現(xiàn)光電元件部件的進(jìn)一步小型化。此外，由模具成型制作電路基板的基板部件時(shí)，形成圓形的凸部/凹部的模具的制作容易，實(shí)現(xiàn)光電元件部件的低成本化。
本發(fā)明所述的光電元件部件，其中，上述元件容納用的凹處設(shè)置在突出的柱體的前端部上，對(duì)上述接合墊的電連接電路經(jīng)過上述柱體的前端部和外面部。
上述結(jié)構(gòu)中，產(chǎn)生在形成于光反射面的中途部位的平臺(tái)狀的臺(tái)階面上設(shè)置接合墊，實(shí)現(xiàn)光電元件部件的小型化的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)，通過使用柱體的外面部的電連接電路得到把柱體前端部小型化的光電元件部件。
本發(fā)明所述的光電元件部件，其中，上述光電元件通過接合引線連接上述接合墊，上述密封樹脂層形成為埋入該接合引線的高度以上，而且，由具有比該密封樹脂層的彈性系數(shù)更大的彈性系數(shù)的透鏡用樹脂來形成透鏡層，并覆蓋該密封樹脂層。
上述結(jié)構(gòu)中，由密封樹脂層埋置接合引線，因此接合引線不跨過密封樹脂層的邊界，不會(huì)產(chǎn)生因?qū)娱g的熱應(yīng)力的接合引線的切斷。通過由具有比該密封樹脂層的彈性系數(shù)更大的彈性系數(shù)的透鏡用樹脂來形成透鏡層，并覆蓋該密封樹脂層，因此用透鏡用樹脂層抑制密封樹脂層的熱應(yīng)力產(chǎn)生的影響，同時(shí)借助該透鏡效果可實(shí)現(xiàn)光的有效利用。這樣，不產(chǎn)生接合引線的切斷和光電元件的斷裂，得到可靠性和光利用效率優(yōu)越的光電元件部件。
本發(fā)明所述的光電元件部件，其中，上述密封樹脂層的上面為接合墊側(cè)高的傾斜面。
上述結(jié)構(gòu)中，密封樹脂層的上面在接合墊側(cè)高，可用少量密封樹脂層埋置密封接合線，因此得到上述同樣效果。另外，由于可大量使用光學(xué)特性優(yōu)越的透鏡用樹脂形成密封層和透鏡層，得到光利用率優(yōu)越的光電元件部件。此外，密封光電元件和連接光電元件的接合引線的密封樹脂部件昂貴的情況下，可將其使用量抑制到最小限度，具有可廉價(jià)地提供可靠性和光利用效率優(yōu)越的小型光電元件部件的效果。
本發(fā)明所述的光電元件部件，其中，上述元件容納用的凹處的底面上具有露出上述電路基板的基板部件的部位。
上述結(jié)構(gòu)中，在作為光反射面的延伸面或作為電連接光電元件的下面電極的電路圖形的凹處底面的金屬化面上形成暴露出基板部件的部位，因此凹處中填充的密封樹脂層和構(gòu)成電路基板的部件在上述露出的部位上直接接合，從而得到比經(jīng)金屬化面接合更強(qiáng)固的密封樹脂的接合力。
本發(fā)明所述的光電元件部件，其中，上述元件容納用的凹處的底面上形成露出上述基板部件的槽，在該槽中注入密封樹脂。
上述結(jié)構(gòu)中，在凹處的底面上形成露出上述基板部件的槽，在該槽中注入密封樹脂，因此除上述同樣的效果外，還增大密封樹脂層和基板部件的接合表面積，并得到進(jìn)一步強(qiáng)固的密封樹脂的接合力。
本發(fā)明所述的光電元件部件，其中，上述元件容納用的凹處設(shè)置在突出的柱體的前端部上，由具有比該密封樹脂層的彈性系數(shù)更大的彈性系數(shù)的透鏡用樹脂形成透鏡層，并覆蓋上述密封樹脂層，該透鏡用樹脂覆蓋上述突出的柱體的外側(cè)表面。
上述結(jié)構(gòu)中，形成透鏡層的樹脂覆蓋突出的柱體的外側(cè)表面，因此不需要另外形成保護(hù)外面部的電連接電路的層，可用沒有界面的延長(zhǎng)的透鏡層形成樹脂確實(shí)覆蓋保護(hù)外面部的電連接電路。透鏡層形成樹脂和電路基板的接合部界面的面積大，因此減低通過界面到密封樹脂層內(nèi)部的吸濕，防止光電元件惡化。通過強(qiáng)固地形成的透鏡層包入內(nèi)部的密封樹脂層，從而可防止密封樹脂層和透鏡層剝離。
本發(fā)明所述的光電元件部件，其中，由具有比該密封樹脂層的彈性系數(shù)更大的彈性系數(shù)的透鏡用樹脂形成透鏡層，并覆蓋上述密封樹脂層，該透鏡層是通過把透鏡用樹脂硬化后，在比常溫冷卻更慢的冷卻速度下從硬化溫度冷卻到常溫而形成。
上述結(jié)構(gòu)中，把形成透鏡層的樹脂硬化后，在比常溫冷卻更慢的冷卻速度下從硬化溫度冷卻到常溫，因此可控制冷卻時(shí)間邊緩和熱應(yīng)力邊進(jìn)行冷卻，從而得到不會(huì)產(chǎn)生急劇收縮引起的樹脂界面剝離和樹脂的斷裂的光電元件部件。
本發(fā)明所述的光電元件部件，其中，上述電路基板的基板部件由10GPa以下的低彈性系數(shù)樹脂構(gòu)成，上述密封樹脂層由第一密封層和第二密封層構(gòu)成，該第一密封層是使用彈性系數(shù)在1Pa以上1MPa以下且玻璃轉(zhuǎn)變溫度在213K以上233K以下的樹脂密封上述光電元件而形成；該第二密封層是由形成在上述第一密封層上的彈性系數(shù)在1GPa以上2.5GPa以下且玻璃轉(zhuǎn)變溫度在413K以上的紫外光硬化樹脂形成，上述第二密封層上形成彈性系數(shù)為3GPa以上的由透鏡用樹脂構(gòu)成的透鏡層。
上述結(jié)構(gòu)中，由10GPa以下的低彈性系數(shù)樹脂構(gòu)成基板部件，由彈性系數(shù)在1Pa以上1MPa以下且玻璃轉(zhuǎn)變溫度在213K以上233K以下的樹脂形成第一密封層，由彈性系數(shù)在1GPa以上2.5GPa以下且玻璃轉(zhuǎn)變溫度在413K以上的紫外光硬化樹脂形成第二密封層，由彈性系數(shù)為3GPa以上的樹脂構(gòu)成透鏡層，將它們按順序?qū)盈B，從而可適當(dāng)選擇使用構(gòu)成光電元件部件的樹脂的彈性系數(shù)，總體上緩和密封樹脂的應(yīng)力，因此光學(xué)裝置對(duì)溫度環(huán)境的變化有持久的可靠性。通過密封樹脂相互之間的應(yīng)力緩和與界面粘合力的相乘效果，得到在放置光電元件部件的233K(-40℃)～358(85℃)的溫度環(huán)境中不產(chǎn)生樹脂中的真空空洞和樹脂界面剝離的提高了持久可靠性的光電元件部件。
例如，以233K(-40℃)×5分、358(85℃)×5分為1個(gè)循環(huán)進(jìn)行熱沖擊試驗(yàn)時(shí)，到700次循環(huán)時(shí)這些光電元件部件全部都是合格的。在上述彈性系數(shù)和玻璃轉(zhuǎn)變溫度的條件以外，例如第一密封層的彈性系數(shù)在1Pa以下、玻璃轉(zhuǎn)變溫度在213K以下的情況下，熱沖擊試驗(yàn)的結(jié)果是第一密封層的樹脂內(nèi)部產(chǎn)生真空空洞，成為光路障礙。另外，第一密封層的彈性系數(shù)在1MPa以上、玻璃轉(zhuǎn)變溫度在233K以上的情況下，熱沖擊試驗(yàn)的結(jié)果是第一密封層和電路基板凹處的金屬化面(電連接于光電元件的下面電極的電路圖形)之間產(chǎn)生界面剝離，成為光路障礙。另外，第二密封層的彈性系數(shù)在1GPa以下或玻璃轉(zhuǎn)變溫度在413K以下的情況下，熱沖擊試驗(yàn)的結(jié)果是第二密封層的樹脂內(nèi)部產(chǎn)生真空空洞，成為光路障礙。又，第二密封層的彈性系數(shù)在2.5GPa以上的情況下，熱沖擊試驗(yàn)的結(jié)果是第二密封層和電路基板凹處的金屬化面之間產(chǎn)生界面剝離，成為光路障礙。透鏡層的樹脂的彈性系數(shù)為3GPa以下的情況下，熱沖擊試驗(yàn)的結(jié)果是第二密封層和透鏡層的樹脂之間產(chǎn)生界面剝離，成為光路障礙。
本發(fā)明所述的光電元件部件，其中，上述第一密封層和第二密封層通過滴下第一密封層的樹脂，在該樹脂上面滴下比該樹脂比重小的第二密封層的樹脂，之后使這些樹脂硬化而形成。
上述結(jié)構(gòu)中，滴下第一密封層的樹脂，在該樹脂上面滴下比該樹脂比重小的第二密封層的樹脂，之后把這些樹脂硬化，因此2個(gè)密封樹脂層的邊界面在液態(tài)時(shí)形成，從而彼此相溶，硬化處理2個(gè)密封樹脂層時(shí)，得到在樹脂的界面化學(xué)結(jié)合并且提高了粘合力的光電元件部件。在上層中使用比下層的樹脂比重小的樹脂，從而防止樹脂之間的混合。
本發(fā)明所述的光電元件部件，其中，上述電路基板的基板部件由10GPa以下的低彈性系數(shù)樹脂構(gòu)成，上述密封樹脂層由彈性系數(shù)在2.5GPa以上3.5GPa以下且玻璃轉(zhuǎn)變溫度在413K以上的樹脂構(gòu)成，上述密封樹脂層上形成彈性系數(shù)為3GPa以上的由透鏡用樹脂構(gòu)成的透鏡層。
上述結(jié)構(gòu)中，由10GPa以下的低彈性系數(shù)樹脂構(gòu)成基板部件，由彈性系數(shù)在2.5GPa以上3.5GPa以下且玻璃轉(zhuǎn)變溫度在413K以上的樹脂形成密封樹脂層，由彈性系數(shù)為3GPa以上的樹脂構(gòu)成透鏡層，將它們按順序?qū)盈B，從而可適當(dāng)選擇使用構(gòu)成光電元件部件的樹脂的彈性系數(shù)，總體上緩和密封樹脂層的應(yīng)力，因此光電元件部件對(duì)溫度環(huán)境的變化有持久的可靠性。通過密封樹脂相互之間的應(yīng)力緩和與界面接合力的相乘效果，得到在放置光電元件部件的-40℃～85℃的溫度環(huán)境中不產(chǎn)生樹脂中的真空空洞和樹脂界面剝離的提高了持久可靠性的光電元件部件。
例如，以233K(-40℃)×5分、358(85℃)×5分為1個(gè)循環(huán)進(jìn)行熱沖擊試驗(yàn)時(shí)，到500次循環(huán)時(shí)這些光電元件部件全部都是合格的。在上述彈性系數(shù)和玻璃轉(zhuǎn)變溫度的條件以外，例如樹脂密封層的彈性系數(shù)在2.5GPa以下、玻璃轉(zhuǎn)變溫度在413K以下的情況下，熱沖擊試驗(yàn)的結(jié)果是樹脂內(nèi)部產(chǎn)生真空空洞，成為光路障礙。密封樹脂層的彈性系數(shù)在3.5GPa以上的情況下，熱沖擊試驗(yàn)的結(jié)果是密封樹脂層和電路基板凹處的金屬化面之間產(chǎn)生界面剝離，成為光路障礙。透鏡層的樹脂的彈性系數(shù)為3GPa以下的情況下，熱沖擊試驗(yàn)的結(jié)果是密封樹脂層和透鏡層的樹脂之間產(chǎn)生界面剝離，成為光路障礙。
本發(fā)明所述的光電元件部件，其中，上述密封樹脂層和透鏡層是在滴下上述密封樹脂層用的樹脂后，在該樹脂的架橋度為50～80％的狀態(tài)下注入上述透鏡用樹脂，并使這些樹脂硬化而形成。
上述結(jié)構(gòu)中，密封樹脂的架橋度為50～80％的狀態(tài)下注入透鏡用樹脂并使這些樹脂硬化，因此通過透鏡用樹脂的硬化劑進(jìn)行透鏡部下層的密封樹脂層的硬化的同時(shí)，也形成透鏡用樹脂和密封樹脂的化學(xué)結(jié)合，因此提高透鏡層和密封樹脂層的接合力。
圖8是圖7中的光電元件部件的柱體的前端部的外觀立體圖；圖9(a)是圖7中的光電元件部件的除去了密封樹脂層的狀態(tài)的平面圖；圖9(b)是圖7中的光電元件部件的剖視圖；圖10是圖7中的光電元件部件的制造方法的工序流程圖；圖11(a)是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的又一光電元件部件的除去了密封樹脂層的狀態(tài)的平面圖；圖11(b)是圖11(a)中的光電元件部件的剖視圖；圖12是圖11(a)中的光電元件部件的制造方法的工序流程圖；圖13(a)、圖13(b)分別是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的另外的光電元件部件的剖視圖；圖13(c)是表示圖13(a)、圖13(b)中的各光電元件部件的制造方法的截面圖；圖14(a)是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的另一光電元件部件的除去了密封樹脂層的狀態(tài)的平面圖；圖14(b)是圖14(a)中的光電元件部件的X-O-Y剖視圖；圖15(a)是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的另一光電元件部件的除去了密封樹脂層的狀態(tài)的平面圖；圖15(b)是圖15(a)中的光電元件部件的剖視圖；圖16(a)是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的另一光電元件部件的平面圖；圖16(b)是圖16(a)中的光電元件部件的剖視圖；圖17(a)～圖17(c)是現(xiàn)有技術(shù)的光電元件部件的剖視圖。
該光反射面3是在光軸周圍的幾乎整個(gè)圓周上備有由例如大致拋物線形狀或大致圓錐凹形狀等構(gòu)成的斜面，具有光利用效率優(yōu)越的聚光性。配置發(fā)光元件5，使得光電元件5的發(fā)光/受光中心位于該光反射面3的大致聚光點(diǎn)位置上。該光反射面3通常使用計(jì)算機(jī)運(yùn)算處理而光學(xué)設(shè)計(jì)成非球面形狀，使得與來自光電元件5的發(fā)光/受光面的光束的角度分布和聚光透鏡等的組合中得到希望的高的光利用效率。使用通過這種設(shè)計(jì)生成的光反射面形狀數(shù)據(jù)而形成光反射面3。在包含至斜面的位于光反射面3的周圍方向的部分范圍中的中途和比斜面下端更下側(cè)的凹處2的中途部位上形成的平臺(tái)狀的臺(tái)階面9處備有光電元件5的電路連接用的接合墊7。
光反射面3由導(dǎo)電性膜而金屬化，在光電元件容納用凹處2的包含底面4的里面的大致整個(gè)面上形成。該導(dǎo)電性膜形成電路圖形(回路パタ一ン)，由通過絕緣部8電絕緣的2個(gè)區(qū)域構(gòu)成，分別延伸到電路基板1的外表面而連接于布線3a、3b。
密封光電元件5的樹脂層(下面記作密封樹脂層)形成在凹處2中，其上部形成透鏡層15。密封樹脂層保護(hù)光電元件5和接合引線11，使用透光性樹脂，例如環(huán)氧樹脂等。電路基板1是由LCP樹脂(液晶聚合物)或PPA樹脂(ポリフタルアミド樹脂)基板等的基板部件形成的具有一定厚度的立體形狀。這種立體形狀的基板部件通過噴射成型而作成，其上形成立體電路，即為所謂的MID(模壓互聯(lián)器件Molded Interconnect Device)的立體成形電路部件。MID有一次成型法、二次成型法等各種公知方式，但特別是使用激光形成電路的一次成型法適合于具有本發(fā)明的構(gòu)造的小型精密部件的制造。基板部件也可以是含有填料等，也可以是如陶瓷基板、或在金屬體上覆蓋絕緣層的基板等那種由樹脂構(gòu)成的基板以外的基板部件。
針對(duì)光電元件5進(jìn)行說明。光電元件5是例如LED(發(fā)光二極管)元件等的發(fā)光元件或光電二極管等受光元件、或由它們構(gòu)成的光電元件模塊等。光電元件5從其上面發(fā)光，向凹處2的上方開口射出光，或在光電元件5的上面接收從凹處2的上方開口入射的光。該光電元件5在其上下面有電極。光電元件5的下面電極在凹處2的底面4中通過例如銀膏、焊錫等導(dǎo)電性接合部件12(參考圖4)電連接于光反射膜3。因此，光電元件5的下面電極經(jīng)形成光反射膜3的導(dǎo)電膜的電路圖形引出到在從電路基板1的上端面一直到其側(cè)面以及其里面(未示出)上形成的布線3a。光電元件5的上面電極6通過例如金線構(gòu)成的接引線11連接于接合墊7。從而，光電元件5的上面電極6引出到在從電路基板1的上端面一直到其側(cè)面以及其里面(未示出)上形成的布線3b。
針對(duì)接合墊7進(jìn)行說明。圖3表示容納光電元件的電路基板的凹處的細(xì)節(jié)，圖4表示設(shè)置引線接合墊用的平臺(tái)狀的臺(tái)階面9。在光反射面3的周圍方向的部分范圍中的斜面的中途部位上從凹處2的底面4側(cè)朝向上方順序連續(xù)地形成從光反射面3的面位置突出的凸部9a和從那里后退的凹部9b，凸部9a的側(cè)面從凹處2的底面4向上豎起，比凹處2的下部側(cè)壁4a更向中心部方向突出而形成。從這些凸部9a的上面和凹部9b的底面形成平臺(tái)狀的臺(tái)階面9。該平臺(tái)狀的臺(tái)階面9上形成有光電元件5的電路連接用的接合墊7。接合墊7通過絕緣部8、8a與形成周圍的光反射面3的導(dǎo)電性膜電切離并與布線3b導(dǎo)通。接合墊7可設(shè)置在比光電元件5的上面高的位置處。接合引線11，其最大高度比凹處2的開口位置還低。平臺(tái)狀的臺(tái)階面9的位置可以是斜面下端或其再下側(cè)，至少凹部9b形成在光反射面3的斜面的一部分中。
這樣，通過凸部9a和凹部9b的兩個(gè)結(jié)構(gòu)確保接合墊7的空間，從而可使后退的凹部9b引起的拋物線形狀等的光反射面3的變形抑制到最小。同樣，突出的凸部9a引起的陷入凹處底面的比例可以抑制到最小。即，可不大幅度損壞對(duì)應(yīng)于聚光特性的品質(zhì)和與聚光量的大小的光反射面3的光反射效率，即光利用效率，并且使光電元件5的發(fā)光/受光中心與大致拋物線形狀等的光反射面3的中心軸不偏心而安裝光電元件5，實(shí)現(xiàn)光電元件部件10的小型化。另外，由于可縮短接合引線11，在將光電元件部件10用作光電信號(hào)變換元件時(shí)，可進(jìn)行更高速的信號(hào)處理。
針對(duì)絕緣部8進(jìn)行說明。絕緣臺(tái)階面9的凸部9a附近的接合墊7的絕緣部8a形成在從凸部9a的前端朝向元件容納用的凹處2的底面4而連接著下方的面部分上。該絕緣部分8a使用從凹處2的底面4上升(朝向底面4下降)的凸部9a的側(cè)面而立體設(shè)置，因此不使用底面4的平面部分也可確保絕緣區(qū)域，可使光電元件部件小型化。另外，絕緣部8a形成在構(gòu)成接合墊7的導(dǎo)電膜圖形(パタ一ン)前端部在凸部9a前端朝向下方彎折為L(zhǎng)型的位置上，因此根據(jù)該導(dǎo)電膜圖形的L型構(gòu)造，提高膜的耐剝離性，抑制引線接合時(shí)的剝離。
也包含這種上升的面的側(cè)面的絕緣部難以使用例如掩膜曝光法的構(gòu)圖(patterning)來形成，但可以使用激光等的電磁波照射方式，邊改變激光的照射位置和角度邊一筆形成。由激光可將立體的絕緣部按數(shù)十微米的絕緣寬度高精度地形成，因此光反射面的面積損耗也減小。例如，導(dǎo)電膜形成后形成在平臺(tái)狀的臺(tái)階面上設(shè)置的接合墊的絕緣部時(shí)，從凹處的開口向凸部前端側(cè)面照射激光，可不對(duì)其他部分產(chǎn)生破壞、高精度地形成絕緣部。
臺(tái)階面的形狀為大致圓形或大致橢圓形，可將該臺(tái)階面的整個(gè)區(qū)域有效用作接合用區(qū)域。這種形狀與引線接合的工具的相容性良好，可將臺(tái)階面的接合空間設(shè)為需要的最小限度。另外，這種形狀時(shí)，可將后退的凹部造成的光反射面的變形抑制到最小，可不大幅度損壞光反射面的反射效率，實(shí)現(xiàn)光電元件部件的進(jìn)一步小型化。此外，由模具成型制作電路基板1的基板部件時(shí)，形成圓形的凸部/凹部的模具的制作更容易，可實(shí)現(xiàn)光電元件部件的低成本化。
針對(duì)電路基板1的基板部件的制造和其表面的光反射面3等的形成進(jìn)行說明。首先，在例如下面的表1所示條件下通過樹脂成型制作具有光電元件容納用的凹處2和在其傾斜面上具有凸部9a和凹部9b的基板部件。
表1.樹脂成型條件

接著包含作為光反射面3的上述凸部9a、凹部9b在光電元件容納用的凹處2的里面整個(gè)面以及布線3a，3b等的形成電路圖形的整個(gè)面上通過例如濺射、蒸鍍法形成具有導(dǎo)電性的底膜。
之后，通過例如激光照射，蒸發(fā)并去除底膜的不需要的部分，對(duì)底膜實(shí)施構(gòu)圖(patterning)，形成導(dǎo)通部和絕緣部。此外，通過對(duì)導(dǎo)通部實(shí)施電鍍而形成具有希望厚度和光反射特性的光反射面3以及布線部3a、3b等。構(gòu)圖(patterning)也可在通過電鍍等形成最終膜厚的膜后進(jìn)行。這樣，通過激光加工進(jìn)行構(gòu)圖時(shí)，容易加工成立體形狀。一般例子是光反射面3的膜由銅膜(厚度為0.1～0.5微米)形成。此時(shí)，最好使用SHG-YGA激光(波長(zhǎng)532nm)。
在光反射面3和接合墊7上，在銅膜上可實(shí)施Ni和Au的電鍍。接合墊7的大小通常是Φ0.3～1.0mm的范圍，本實(shí)施例中，為小型化，按Φ0.3～0.5mm的大小形成。優(yōu)選最外表面的Au鍍層的厚度為0.3～1.0微米左右。
這樣得到的本發(fā)明的光電元件部件形成有在光電元件容納用凹處2的傾斜面上形成的臺(tái)階面，因此可不擴(kuò)大光電元件容納用凹處2以及電路基板1的平面面積而設(shè)置接合墊7，可實(shí)現(xiàn)光電元件部件的小型化。光反射面3的一部分可以用作把接合墊7連接于布線3b的導(dǎo)通部，因此可有效靈活使用光電元件容納用凹處2的傾斜面(光反射面3)。而且，凹處2的形狀幾乎不需要變化，從而可維持例如光軸周圍形成的大致拋物線形狀或大致圓錐凹入形狀等的良好的光反射面。從而可得到良好的光利用效率。
如圖5、6所示，在使光電元件部件超小型化等時(shí)，作為本實(shí)施例的變形，也可以是將布線3b的大致整個(gè)斜面置換為凹部9b的垂直側(cè)面的結(jié)構(gòu)，凹部9b的一部分比光反射面的開口口徑更靠外側(cè)也可以。此時(shí)，與圖3、4所示的光電元件部件相比，凹處2的口徑變小，凸部9a的側(cè)面從凹處2的下部側(cè)壁4a向中心部方向突出的突出量變少，與此相反凹部9b的后退量增多。
接著說明本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的再一光電元件部件。圖7表示具有柱體結(jié)構(gòu)的光電元件部件20，圖8表示該柱體前端部的外觀。圖9(a)表示該光電元件部件20的去除密封樹脂層的狀態(tài)的平面圖，圖9(b)表示該柱體部分的細(xì)節(jié)。該光電元件部件20的電路基板1由四邊形的基板基部21和從基板基部21突出的圓柱狀的柱體22構(gòu)成。柱體22的前端部設(shè)置元件容納用的凹處。形成接合墊7的平臺(tái)狀的臺(tái)階面結(jié)構(gòu)以及包含它們的元件容納用的凹處結(jié)構(gòu)等與上述的光電元件部件10相同。
光電元件5的下面電極和對(duì)接合墊7的布線3a、3b經(jīng)過柱體22的前端部和外面部。布線3a、3b的經(jīng)過部分例如如下。在四邊形的基板基部21的下面形成的凹處中安裝例如進(jìn)行光電元件5的信號(hào)處理的集成電路元件23。光電元件5和集成電路元件23用上述布線3a、3b和接合引線24連接。該布線3a、3b是在由基板基部21和柱體22構(gòu)成的立體電路成型品的表面上例如通過金屬電鍍膜構(gòu)成，以從安裝光電元件5的凹處到達(dá)集成電路元件23的安裝部位。
該光電元件部件20把光電元件5安裝在柱體22的前端的凹處中后用2種密封樹脂密封，再形成與光電元件5的受光面或發(fā)光面相對(duì)的透鏡層15來構(gòu)成。這種光電元件部件20中，形成于光反射面的中途部位的平臺(tái)狀的臺(tái)階面9上設(shè)置接合墊7，產(chǎn)生實(shí)現(xiàn)光電元件部件的小型化的優(yōu)點(diǎn)的同時(shí)，通過使用柱體22的外面部的電連接電路得到把柱體前端部小型化的光電元件部件。
針對(duì)光電元件部件20的材質(zhì)構(gòu)成和密封結(jié)構(gòu)進(jìn)行說明。電路基板1的基板部件是具有彈性系數(shù)為10GPa以下的材料物性的低彈性系數(shù)樹脂構(gòu)成的樹脂基板。但是，即使是可與彈性系數(shù)超出10GPa的例如玻璃環(huán)氧樹脂這樣的高彈性系數(shù)樹脂構(gòu)成的樹脂基板一起使用而沒有問題可進(jìn)行密封的密封樹脂，在與彈性系數(shù)為10GPa以下的低彈性系數(shù)樹脂基板一起使用時(shí)，在透鏡樹脂成型等加熱、冷卻時(shí)，出現(xiàn)光電元件和密封樹脂層的邊界部分容易產(chǎn)生剝離的問題。而把密封樹脂層作成高彈性系數(shù)、在光電元件和密封樹脂層的邊界部分難以剝離時(shí)，出現(xiàn)容易產(chǎn)生光電元件和電路基板之間的導(dǎo)電性接合劑的剝離和破壞光電元件的問題。
因此作成下面的結(jié)構(gòu)，對(duì)具有彈性系數(shù)為10GPa以下的材料物性的低彈性系數(shù)樹脂構(gòu)成的樹脂基板不產(chǎn)生上述剝離等問題。密封樹脂層由第一密封層16和第二密封層17構(gòu)成。密封光電元件5和接合引線11的全部或部分的第一密封層16由彈性系數(shù)在1Pa以上1MPa以下且玻璃轉(zhuǎn)變溫度在213K以上233K以下的樹脂構(gòu)成。作為第一密封層16的樹脂，除變性丙烯酸酯樹脂外，也可使用例如環(huán)氧樹脂等。第一密封層16上形成的第二密封層17由彈性系數(shù)在1GPa以上2.5GPa以下且玻璃轉(zhuǎn)變溫度在413K以上的紫外線(UV)硬化樹脂形成。作為第二密封層17的紫外線硬化樹脂，除環(huán)氧樹脂外，也可使用例如變性丙烯酸酯樹脂等。第二密封層17上形成的透鏡層15由彈性系數(shù)為3GPa以上的樹脂構(gòu)成。作為透鏡層15的樹脂，除環(huán)氧樹脂外，也可使用例如變性丙烯酸酯樹脂等。
針對(duì)光電元件部件20的制造工序進(jìn)行說明。圖10表示各工序的流程。參考前面的圖9。首先，通過樹脂成型制作具有光電元件容納用的凹處2以及引線接合墊7用的平臺(tái)狀的臺(tái)階面9的電路基板1的基板部件，把該凹處里面和外表面金屬化而形成光反射面3、以及布線3a、3b等的圖形(パタ一ン)(S11)。接著通過導(dǎo)電性樹脂等接合部件12把光電元件5模接合(ダイボンデイング)于凹處2的底面4上，通過接合引線(金屬細(xì)線)11把光電元件5的上面電極6連接于接合墊7上而進(jìn)行安裝(S12)。接著進(jìn)行第一密封工序，向凹處2中填充第一密封層16用的樹脂(S13)。接著，進(jìn)行第二密封工序，在凹處2的剩余空間中填充作為第二密封層17用的樹脂的UV硬化樹脂(S14)。接著，在第二密封層上形成透鏡層15(S15)。形成該透鏡層15的方式，例如可通過使用轉(zhuǎn)變成型方式高精度地成型透鏡15的形狀和表面精度。
對(duì)通過上述工序制造的具有多層的密封結(jié)構(gòu)的光電元件部件20進(jìn)行熱沖擊試驗(yàn)。試驗(yàn)品對(duì)第一密封層也使用UV硬化樹脂。作為比較例，還制作從光電元件5的密封一直到透鏡層形成僅以透鏡層用的樹脂構(gòu)成的單一密封結(jié)構(gòu)的光電元件部件。對(duì)該比較例同樣進(jìn)行熱沖擊試驗(yàn)。使用的樹脂的物性和硬化條件表示在表2中。
表2.使用的樹脂的物性和硬化條件

在液相實(shí)施熱沖擊試驗(yàn)，以233K(-40℃)×5分、358K(85℃)×5分為1個(gè)循環(huán)。熱沖擊試驗(yàn)的結(jié)果是本實(shí)施例的多層構(gòu)造的光電元件部件20在700次循環(huán)后20個(gè)中全部都是合格的。在透鏡層樹脂構(gòu)成的單一結(jié)構(gòu)的比較例中，到700次循環(huán)之前，透鏡層樹脂和光電元件的界面產(chǎn)生剝離，全部不合格。
如上所述，適當(dāng)選擇使用構(gòu)成光電元件部件20的樹脂的彈性系數(shù)可總體上緩和密封樹脂的應(yīng)力。通過與界面接合力的相乘效果，得到在放置光電元件部件的-40℃～85℃的溫度環(huán)境中不產(chǎn)生樹脂中的真空空洞或樹脂界面剝離而提高了持久可靠性的光電元件部件。
上述制造工序中，通過按覆蓋光電元件5的程度少量滴下第一層的密封樹脂并使之硬化后，滴下第二層的密封樹脂并使之硬化來作成。由此，抑制了第一層樹脂的高線膨脹系數(shù)引起的體積變化的影響。關(guān)于此，在追加進(jìn)行的熱沖擊試驗(yàn)中還確認(rèn)了抑制樹脂中的真空空洞和樹脂界面的剝離造成的不合格率的效果。
接著針對(duì)本發(fā)明的一實(shí)施例的又一光電元件部件進(jìn)行說明。
圖11(a)是光電元件部件30的除去了密封樹脂層的狀態(tài)的平面圖，11(b)表示安裝光電元件5的凹處的截面。圖12表示光電元件部件30的制造工序流程圖。該光電元件部件30具有一層密封樹脂層18和透鏡層15。其他構(gòu)成與上述的光電元件部件10或光電元件部件20的任意一個(gè)相同。
針對(duì)光電元件部件20的材質(zhì)和制造工序進(jìn)行說明。使用彈性系數(shù)為10GPa以下的低彈性系數(shù)樹脂構(gòu)成的樹脂與上述同樣通過樹脂成型制作電路基板1的基板部件，與上述同樣在凹處里面和外表面上形成圖形(S21)。接著與上述同樣把光電元件5進(jìn)行電路連接而進(jìn)行安裝(S22)。接著向凹處2中填充彈性系數(shù)在2.5GPa以上、3.5GPa以下且玻璃轉(zhuǎn)變溫度在413K以上的密封樹脂來構(gòu)成密封樹脂層18(S23)。作為密封樹脂，除環(huán)氧樹脂外，也可使用例如變性丙烯酸酯樹脂等。接著，在密封樹脂層18上形成彈性系數(shù)為3GPa以上的樹脂構(gòu)成的透鏡層15(S24)。作為透鏡層15的樹脂，除環(huán)氧樹脂外，也可使用例如變性丙烯酸酯樹脂等。形成該透鏡層15的方式，例如可通過使用轉(zhuǎn)變成型方式高精度地成型透鏡15的形狀和面精度。
對(duì)通過上述工序制造的光電元件部件30進(jìn)行熱沖擊試驗(yàn)。作為比較例，還制作從光電元件5的密封到透鏡層形成為止僅使用透鏡層用的樹脂構(gòu)成的單一結(jié)構(gòu)的光電元件部件。對(duì)該比較例同樣進(jìn)行熱沖擊試驗(yàn)。使用的樹脂的物性和硬化條件表示在表3中。
表3.使用的樹脂的物性和硬化條件

在液相實(shí)施熱沖擊試驗(yàn)，以233K(-40℃)×5分、358K(85℃)×5分為1個(gè)循環(huán)。熱沖擊試驗(yàn)的結(jié)果是本實(shí)施例的光電元件部件30在500次循環(huán)后20個(gè)中全部都是合格的。透鏡部樹脂構(gòu)成的單一結(jié)構(gòu)的比較例中，到500次循環(huán)之前，透鏡形成樹脂和光電元件的界面產(chǎn)生剝離，全部不合格。
如上所述，密封樹脂層和透鏡層的2層構(gòu)造構(gòu)成的光電元件部件30中，適當(dāng)選擇使用光電元件的上部空間中填充的樹脂的彈性系數(shù)可總體上緩和密封樹脂的應(yīng)力。通過與界面接合力的相乘效果，得到在放置光電元件部件的-40℃～85℃的溫度環(huán)境中不產(chǎn)生樹脂中的真空空洞和樹脂界面剝離而提高了持久可靠性的光電元件部件。
并且如上所述，即使是與彈性系數(shù)超出10GPa的樹脂構(gòu)成的樹脂基板一起使用也沒有問題的密封樹脂，在與彈性系數(shù)為10GPa以下的低彈性系數(shù)樹脂基板一起使用時(shí)，在透鏡樹脂成型等加熱、冷卻時(shí)，光電元件和密封樹脂層的邊界部分容易產(chǎn)生剝離，使密封樹脂層具有高彈性系數(shù)、在光電元件和密封樹脂層的邊界部分難以剝離時(shí)，容易產(chǎn)生光電元件和電路基板之間的導(dǎo)電性接合劑的剝離或破壞光電元件的問題，因此使用具有彈性系數(shù)為10GPa以下的材料物性的低彈性系數(shù)樹脂基板時(shí)，可通過上述結(jié)構(gòu)得到大的作用效果。
接著說明本發(fā)明的一實(shí)施例的另外一光電元件部件。圖13(a)、圖13(b)表示彼此不同的光電元件部件的截面，圖13(c)表示其制造方法。該光電元件部件40與上述圖11所示的光電元件部件30同樣，具有1層密封樹脂層，光電元件部件41與上述圖9所示的光電元件部件20同樣，具有2層的密封樹脂層。但是，密封光電元件5和接合引線11的密封樹脂層18或第一密封層16的上表面為在接合墊7側(cè)高的傾斜面這一點(diǎn)與上述不同。
如圖13(c)所示，這種密封樹脂層的上面結(jié)構(gòu)是通過把安裝光電元件5的電路基板1僅傾斜規(guī)定角度θ，從分配器42流入密封用樹脂而形成。硬化密封用樹脂后，通過上述任一方法進(jìn)行到形成透鏡層15的工序。
這些光電元件部件40、41的密封樹脂層18或第一密封層16至少形成為埋置接合引線11的高度以上。作為透鏡層15的樹脂，可使用上述任一種或一般的透鏡用樹脂。該透鏡用樹脂具有比密封用樹脂的彈性系數(shù)更大的彈性系數(shù)。這種組合中例如相對(duì)于日本ペルノツクス公司制造的ME-514、XN-2880-1(彈性系數(shù)為2500～2550MPa)的密封用樹脂，使用松下電工公司制造的CV1051、或CV1070(彈性系數(shù)為3200MPa)的透鏡用樹脂。
從光的發(fā)光/受光效率的角度看，上述這樣的透鏡用樹脂光學(xué)特性良好，所以最好用作密封用樹脂。但是，一般地，透鏡用樹脂的線膨脹系數(shù)比光電元件10的線膨脹系數(shù)大很多，因此用透鏡用樹脂密封光學(xué)元件時(shí)，對(duì)光電元件10施加熱應(yīng)力。例如，針對(duì)光電元件的線膨脹系數(shù)通常為5～15ppm，透鏡用樹脂的線膨脹系數(shù)約為68～200ppm。透鏡用樹脂的彈性系數(shù)比較高，因此僅用透鏡層15密封光電元件5時(shí)，由于熱應(yīng)力，有時(shí)光電元件5中產(chǎn)生斷裂等的破壞。因此，通過上述那樣的彈性系數(shù)小的密封用樹脂，首先密封光電元件5，再層疊比其彈性系數(shù)大的透鏡層21，從而可緩和由熱產(chǎn)生的應(yīng)力。這些通過對(duì)上述光電元件部件的熱沖擊試驗(yàn)結(jié)果表示出來。
光電元件部件40的情況下，密封樹脂層18和透鏡層15的層厚比例從提高光利用效率的角度看是透鏡層15大比較好。但是，密封樹脂層18過少時(shí)，恐怕會(huì)降低接合引線11的接合可靠性。尤其，從密封樹脂層18露出接合引線11的狀態(tài)下，由于密封樹脂層18和透鏡層15的熱膨脹系數(shù)不同，接合引線11被切斷的可能性增高。因此，如圖13(a)～圖13(c)所示，通過采用密封樹脂層的上面成為在接合墊7側(cè)高的傾斜面，可用少量樹脂密封接合引線11和光電元件5。這樣，光電元件部件40、41會(huì)減小對(duì)光電元件5和接合引線11的應(yīng)力負(fù)擔(dān)，可靠性高且光利用效率良好。
針對(duì)多層化密封樹脂層時(shí)的制造方法的其他例子進(jìn)行說明。例如，滴下下層的樹脂，接著在其上面滴下比下層樹脂的比重小的上層樹脂。之后，使這些樹脂硬化。根據(jù)這種方法，2個(gè)密封樹脂層的界面在液體狀態(tài)下形成，彼此溶合，因此硬化處理2個(gè)密封樹脂層時(shí)，樹脂的界面處化學(xué)結(jié)合，進(jìn)行提高結(jié)合力的硬化。在上層中使用比下層的樹脂比重小的樹脂，因此防止樹脂之間的混合。
進(jìn)行使用這種方法制造的光電元件部件的熱沖擊試驗(yàn)。光電元件部件使用上述表2所示的樹脂滴下第一密封層(下層)的樹脂后，不使該樹脂硬化，而滴下比該樹脂比重小的第二密封層(上層)的樹脂，之后，在6J/cm2的條件下UV照射，把這些樹脂硬化來制作。對(duì)通過這種方法制作的光電元件部件和用通常方法制造的光電元件部件進(jìn)行熱沖擊試驗(yàn)。其結(jié)果是1000次循環(huán)后，通常方法制造的樣品第一層和第二層的界面剝離，成為不合格品。根據(jù)本方法制作的樣品的第一層和第二層的界面不剝離，全部為合格品。
接著針對(duì)本發(fā)明的一實(shí)施例的再一光電元件部件進(jìn)行說明。
圖14(a)是光電元件部件50的除去了密封樹脂層的狀態(tài)的平面圖，圖14(b)是安裝了光電元件5的凹處的截面。光電元件部件50在為形成光反射面3、和布線3a、3b的圖形而金屬化的凹處2的底面4上形成露出基板部件的樹脂的部位、例如新月形狀的基板樹脂露出部51。該結(jié)構(gòu)中，凹處2中填充的密封樹脂18和電路基板1的基板部件的樹脂在上述露出的部位直接以樹脂彼此接合。因此，與經(jīng)金屬化面的接合相比，得到更強(qiáng)固的密封樹脂的接合力。例如，使用表2所示樹脂作成的圖14所示構(gòu)造的光電元件部件50在熱沖擊試驗(yàn)1000次循環(huán)后全部為合格品。底面整個(gè)金屬化的光電元件部件由于剝離成為不合格品。
接著說明本發(fā)明的一實(shí)施例的又一光電元件部件。
圖15(a)是光電元件部件60的除去了密封樹脂層的狀態(tài)的平面圖，圖15(b)是安裝了光電元件5的凹處的截面。光電元件部件60除上述基板樹脂的露出結(jié)構(gòu)外，還在上述結(jié)構(gòu)外在露出部中形成槽61。該結(jié)構(gòu)中，槽61中注入密封樹脂層18，因此除上述同樣的效果外，密封樹脂層18和電路基板1的基板部件的樹脂的接合面積增大，而得到更強(qiáng)固的密封樹脂的接合力。例如，使用上述表2所示樹脂作成的光電元件部件60在熱沖擊試驗(yàn)1500次循環(huán)后全部為合格品。上述露出部沒有槽的光電元件部件由于剝離成為不合格品。
接著說明透鏡層形成方法的其他例子。例如，在密封用樹脂的架橋度為50～80％的狀態(tài)下注入透鏡部形成用樹脂，之后并使這些樹脂硬化而形成透鏡層。根據(jù)這種方法，通過透鏡用樹脂的硬化劑進(jìn)行透鏡層下層的密封用樹脂的硬化的同時(shí)，也形成透鏡用樹脂和密封用樹脂的化學(xué)結(jié)合。因此，透鏡層和密封樹脂層的接合力提高。另外，通過樹脂硬化時(shí)的加熱時(shí)間也可進(jìn)行密封用樹脂的架橋度的控制。通過改變加熱時(shí)間容易控制和改變架橋度而可制造光電元件部件。
對(duì)使用這種方法制造的光電元件部件進(jìn)行熱沖擊試驗(yàn)。光電元件部件例如使用表3所示的樹脂，把密封樹脂層在恒溫槽中進(jìn)行408K×30分加熱，進(jìn)行70％的架橋，在該密封樹脂層上形成透鏡層而制作。對(duì)該光電元件部件進(jìn)行熱沖擊試驗(yàn)時(shí)，1000次循環(huán)后未產(chǎn)生不合格。作為比較例，進(jìn)行408K×2小時(shí)的加熱，與上述相比提高架橋反應(yīng)，作成85％的架橋，其上形成透鏡部來制作光電元件部件。該比較例的物品進(jìn)行1000次循環(huán)的熱沖擊試驗(yàn)中，密封樹脂和透鏡部樹脂的界面產(chǎn)生剝離，造成不合格。另外，進(jìn)行408K×15分加熱造成45％的架橋，來樹脂成型透鏡部時(shí)，樹脂成型時(shí)的壓力使得密封樹脂流動(dòng)，造成成型不合格。
接著說明本發(fā)明的一實(shí)施例的另一光電元件部件。
圖16(a)是光電元件部件的平面圖，圖16(b)是其截面。安裝光電元件5的凹處2與上述圖7所示的光電元件部件20同樣設(shè)置在電路基板1的突出的柱體22的前端。安裝光電元件5后，填充硬化密封樹脂層18后，以具有覆蓋突出的柱體22的外側(cè)表面的樹脂73的形狀形成透鏡層72。這種光電元件部件70是將形成透鏡層72的樹脂覆蓋突出的柱體22的外側(cè)表面，所以不需要另外形成保護(hù)外面部的電連接電路的層，可用沒有界面的延長(zhǎng)的透鏡層形成樹脂確實(shí)覆蓋保護(hù)外面部的電連接電路。透鏡用樹脂和電路基板的樹脂的接合部界面的面積可增大。因此降低通過界面到密封部?jī)?nèi)部的吸濕，可以防止光電元件惡化。另外，通過強(qiáng)固地形成的透鏡層的樹脂包入內(nèi)部的密封樹脂層，從而可防止密封樹脂層和透鏡層剝離。
對(duì)上述光電元件部件70進(jìn)行熱沖擊試驗(yàn)。使用的材料是表2相同。通過轉(zhuǎn)移成型把透鏡用樹脂成型到柱體22的外側(cè)，而制作光電元件部件70。對(duì)于該光電元件部件70進(jìn)行1000次循環(huán)的熱沖擊試驗(yàn)。沒有發(fā)生透鏡層和電路基板的樹脂間的剝離。作為比較例，對(duì)于僅柱體上部成型透鏡部的光電元件部件實(shí)施1000次循環(huán)的熱沖擊試驗(yàn)。比較例中，透鏡用樹脂和電路基板的間產(chǎn)生界面剝離，成為不合格品。
接著說明透鏡層形成方法的其他例子。例如透鏡形成工序中硬化形成透鏡部的樹脂后，在比常溫冷卻更慢的冷卻速度下從硬化溫度冷卻到常溫。根據(jù)這種方法，可控制冷卻時(shí)間，可邊進(jìn)行熱應(yīng)力的緩和邊進(jìn)行冷卻。因此，可防止急劇收縮造成的樹脂界面的剝離和產(chǎn)生樹脂的斷裂。例如使用表2所示的樹脂對(duì)透鏡層樹脂成型并在423K下硬化后，把光電元件部件的樣品從成型模具取出并裝入恒溫槽中，每1K冷卻1分鐘的冷卻300K。對(duì)該樣品進(jìn)行熱沖擊試驗(yàn)時(shí)，在1000次循環(huán)后未產(chǎn)生不合格品。
本發(fā)明并不限于上述構(gòu)成，可進(jìn)行種種變形。例如，可彼此組合上述的密封樹脂層和透鏡層的結(jié)構(gòu)來構(gòu)成光電元件部件。
權(quán)利要求
1.一種光電元件部件，具有金屬化的光反射面，該光反射面包括供光電元件發(fā)光/受光用的光軸周圍的大致整個(gè)圓周上的斜面，其特征在于，包括形成用于容納上述光電元件的凹處的電路基板；安裝在上述凹處的底面上的光電元件；密封該光電元件的被稱為密封樹脂層的樹脂層，上述光反射面設(shè)置在包含形成上述凹處的斜面的里面上，在上述光反射面的周圍方向的部分范圍中的上述凹處的中途部位上，從上述凹處的底面?zhèn)软樞蜻B續(xù)地形成從上述光反射面的位置突出的凸部和從上述光反射面的位置后退的凹部，該凸部上面和凹部底面形成平臺(tái)狀的臺(tái)階面，上述平臺(tái)狀的臺(tái)階面上備有光電元件的電路連接用的接合墊。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光電元件部件，其特征在于，將上述臺(tái)階面的凸部附近的上述接合墊與其他電路絕緣的絕緣部形成在從上述凸部的前端朝向元件容納用的凹處的底面的所連接著的面部分上。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的光電元件部件，其特征在于，上述絕緣部使用激光等的電磁波照射方式形成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光電元件部件，其特征在于，上述臺(tái)階面為大致圓形或大致橢圓形。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光電元件部件，其特征在于，上述元件容納用的凹處設(shè)置在突出的柱體的前端部上，對(duì)上述接合墊的電連接電路經(jīng)過上述柱體的前端部和外面部。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光電元件部件，其特征在于，上述光電元件通過接合引線連接上述接合墊，上述密封樹脂層形成為埋入該接合引線的高度以上，而且，由具有比該密封樹脂層的彈性系數(shù)更大的彈性系數(shù)的透鏡用樹脂來形成透鏡層，并覆蓋該密封樹脂層。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的光電元件部件，其特征在于，上述密封樹脂層的上面為接合墊側(cè)高的傾斜面。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光電元件部件，其特征在于，上述元件容納用的凹處的底面上具有露出上述電路基板的基板部件的部位。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的光電元件部件，其特征在于，上述元件容納用的凹處的底面上形成露出上述基板部件的槽，在該槽中注入密封樹脂。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光電元件部件，其特征在于，上述元件容納用的凹處設(shè)置在突出的柱體的前端部上，由具有比該密封樹脂層的彈性系數(shù)更大的彈性系數(shù)的透鏡用樹脂形成透鏡層，并覆蓋上述密封樹脂層，該透鏡用樹脂覆蓋上述突出的柱體的外側(cè)表面。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光電元件部件，其特征在于，由具有比該密封樹脂層的彈性系數(shù)更大的彈性系數(shù)的透鏡用樹脂形成透鏡層，并覆蓋上述密封樹脂層，該透鏡層是通過把透鏡用樹脂硬化后，在比常溫冷卻更慢的冷卻速度下從硬化溫度冷卻到常溫而形成。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光電元件部件，其特征在于，上述電路基板的基板部件由10GPa以下的低彈性系數(shù)樹脂構(gòu)成，上述密封樹脂層由第一密封層和第二密封層構(gòu)成，該第一密封層是使用彈性系數(shù)在1Pa以上1MPa以下且玻璃轉(zhuǎn)變溫度在213K以上233K以下的樹脂密封上述光電元件而形成；該第二密封層是由形成在上述第一密封層上的彈性系數(shù)在1GPa以上2.5GPa以下且玻璃轉(zhuǎn)變溫度在413K以上的紫外光硬化樹脂形成，上述第二密封層上形成彈性系數(shù)為3GPa以上的由透鏡用樹脂構(gòu)成的透鏡層。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的光電元件部件，其特征在于，上述第一密封層和第二密封層通過滴下第一密封層的樹脂，在該樹脂上面滴下比該樹脂比重小的第二密封層的樹脂，之后使這些樹脂硬化而形成。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光電元件部件，其特征在于，上述電路基板的基板部件由10GPa以下的低彈性系數(shù)樹脂構(gòu)成，上述密封樹脂層由彈性系數(shù)在2.5GPa以上3.5GPa以下且玻璃轉(zhuǎn)變溫度在413K以上的樹脂構(gòu)成，上述密封樹脂層上形成彈性系數(shù)為3GPa以上的由透鏡用樹脂構(gòu)成的透鏡層。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的光電元件部件，其特征在于，上述密封樹脂層和透鏡層是在滴下上述密封樹脂層用的樹脂后，在該樹脂的架橋度為50～80％的狀態(tài)下注入上述透鏡用樹脂，并使這些樹脂硬化而形成。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種光電元件部件，不增大容納光電元件用的凹處的平面面積而形成接合墊，實(shí)現(xiàn)小型化且高利用效率的提高。該光電元件部件是在形成電路基板的凹處的斜面上形成供光電元件發(fā)光/受光用的大致拋物線形狀等的光反射面，在凹處的中途部位形成從光反射面突出的凸部和從光反射面后退的凹部。由凸部和凹部的上面、底面形成平臺(tái)狀的臺(tái)階面。臺(tái)階面上形成光電元件的電路連接用的接合墊。通過凹凸兩結(jié)構(gòu)確保接合墊的空間，從而可使后退的凹部引起的光反射面的變形和突出的凸部引起的陷入凹處底面的比例這兩方面都最小，可不大幅度損壞光反射效率并且不使發(fā)光/受光中心偏心地安裝光電元件，實(shí)現(xiàn)光電元件部件的小型化。
文檔編號(hào)H01L31/0232GK1471178SQ0313809
公開日2004年1月28日 申請(qǐng)日期2003年5月30日 優(yōu)先權(quán)日2002年7月25日
發(fā)明者木田忍, 之, 立田淳, 吉田浩之, 生, 桝井幹生 申請(qǐng)人:松下電工株式會(huì)社