(57)【要約】【課題】光学素子モジュールにおいて、発光又は受光する電子素子とレンズとの間に充填された熱硬化性の樹脂部材内に気泡が混入することに起因する光学特性のばらつきを抑制する。【解決手段】基板１１０に形成されたキャビティ１１３内に電子素子１２０が実装されており、該キャビティ１１３の開口部にレンズ１３０が設置された光学素子モジュール１００において、透光性又は光拡散性を有する熱硬化性の樹脂部材１４０がキャビティ１１３内に充填されている。そして、基板１１０におけるキャビティ１１３の開口部が、その一部において該キャビティ１１３内に充填された樹脂部材１４０が外気に晒されるように形成されている。【選択図】図２
2014216385.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
キャビティが形成された基板と、
前記基板のキャビティ内に実装された受光又は発光する電子素子と、
前記基板のキャビティの開口部に設置されたレンズと、を備え、
透光性又は光拡散性を有する熱硬化性の樹脂部材が前記基板のキャビティ内に充填されており、該樹脂部材によって前記レンズが前記基板に接着されている光学素子モジュールであって、
前記基板におけるキャビティの開口部が、その一部において該キャビティ内に充填された前記樹脂部材が外気に晒されるように形成されている光学素子モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、受光又は発光する電子素子とレンズとを備えた光学素子モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、基板に形成されたキャビティに受光又は発光する電子素子が実装され、該キャビティの開口部に集光用のレンズが設置された構成の光学素子モジュールが知られている。図５を参照して、従来例に係る光学素子モジュールについて説明する。図５は従来例に係る光学素子モジュールの概略構成を示す断面図である。
【０００３】
光学素子モジュール２００においては、基板２１０に形成されたキャビティ２１３の底面に受光又は発光する電子素子２２０が実装されており、該キャビティ２１３の開口部にレンズ２３０が設置されている。キャビティ２１３内には樹脂部材２４０が充填されており、該樹脂部材２４０によってレンズ２３０が基板２１０に接着されている。
【０００４】
このような光学素子モジュール２００においては、電子素子２２０が受光素子の場合は、レンズ２３０及び樹脂部材２４０を通して入射された光を電子素子２２０が受光する。また、電子素子２２０が発光素子の場合は、電子素子２２０から発光された光が樹脂部材２４０及びレンズ２３０を通して外部に出射される。
【０００５】
また、特許文献１には、発光素子が実装されたプリント配線基板に該発光素子を覆うようにケースが配置され、該ケース内に樹脂部材が充填された構成の発光表示装置が記載されている。この特許文献１に記載の発光表示装置においては、ケース内に樹脂部材を実現するための樹脂を注入する注入孔とは異なる挿通孔がプリント配線基板に設けられている。このような挿通孔をプリント配線基板に設けることで、注入孔からケース内に樹脂を充填する際に、樹脂とともに注入される気泡を挿通孔から排気することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−１２５７６号公報
【特許文献２】特開平２−１２６６５６号公報
【特許文献３】特開２００７−８０５２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記のような従来の光学素子モジュール２００では、キャビティ２１３の開口部にレンズ２３０が設けられることで、該開口部の全体が該レンズ２３０によって塞がれ、キャビティ２１３が密閉状態となっている。ここで、キャビティ２１３内に充填されるとともに基板２１０にレンズ２３０を接着させる樹脂部材２４０として、熱硬化性のものが用いられる場合がある。
【０００８】
熱硬化性の樹脂部材２４０は、硬化の際に加熱されることで膨張し、その後の冷却時に収縮する。このとき、キャビティ２１３が密閉状態となっていると、樹脂部材２４０の収縮に伴って該キャビティ２１３内の圧力が負圧となる。その結果、キャビティ２１３内に周囲の空気（又は周囲のガス）が引き込まれて、樹脂部材２４０内に気泡が発生する虞がある。
【０００９】
光学素子モジュールにおいて、発光又は受光する電子素子とレンズとの間に充填された樹脂部材内に気泡が混入していると、光学特性の変動を招く可能性がある。つまり、光学素子モジュールの光学特性のばらつきが発生し易くなる。
【００１０】
また、上記のような、樹脂部材の硬化時における該樹脂部材内での気泡の発生を抑制するために、樹脂部材の充填及び硬化を複数回に分けて行なう手法を採用することが考えられる。しかしながら、このような手法を採用した場合、光学素子モジュールの製造にかかる時間が長くなる。
【００１１】
本発明は、上記のような問題に鑑みてなされたものであって、光学素子モジュールにおいて、発光又は受光する電子素子とレンズとの間に充填された熱硬化性の樹脂部材内に気泡が混入することに起因する光学特性のばらつきを抑制することができる技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明に係る光学素子モジュールは、
キャビティが形成された基板と、
前記基板のキャビティ内に実装された受光又は発光する電子素子と、
前記基板のキャビティの開口部に設置されたレンズと、を備え、
透光性又は光拡散性を有する熱硬化性の樹脂部材が前記基板のキャビティ内に充填されており、該樹脂部材によって前記レンズが前記基板に接着されている光学素子モジュールであって、
前記基板におけるキャビティの開口部が、その一部において該キャビティ内に充填された前記樹脂部材が外気に晒されるように形成されている。
【００１３】
本発明に係る光学素子モジュールにおいても、従来と同様、基板におけるキャビティの開口部にレンズが設置されている。ただし、従来とは異なり、キャビティの開口部の一部において、該キャビティ内に充填された樹脂部材が外気に晒されている。
【００１４】
つまり、本発明に係る光学素子モジュールにおいては、キャビティの開口部の全体がレンズによって塞がれてはおらず、キャビティが密閉状態となることが回避されている。そのため、熱硬化性の樹脂部材の硬化に際して、該樹脂部材が加熱された後の冷却時に収縮した時であっても、キャビティ内の圧力が負圧となることが抑制される。これにより、樹脂部材内に気泡が発生することを抑制することができる。
【００１５】
従って、本発明によれば、電子素子とレンズとの間に充填された熱硬化性の樹脂部材内への気泡の混入を抑制することができる。その結果、光学素子モジュールにおける光学特性のばらつきを抑制することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、光学素子モジュールにおいて、発光又は受光する電子素子とレンズとの間に充填された熱硬化性の樹脂部材内への気泡の混入に起因する光学特性のばらつきを抑制することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】実施例に係る光学素子モジュールの平面図である。
【図２】実施例に係る光学素子モジュールの断面図である。
【図３】実施例の変形例に係る光学素子モジュールの平面図である。
【図４】実施例の変形例に係る光学素子モジュールの断面図である。
【図５】従来例に係る光学素子モジュールの概略構成を示す模式的断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の具体的な実施形態について図面に基づいて説明する。本実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置等は、特に記載がない限りは発明の技術的範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
【００１９】
＜実施例＞
［概略構成］
図１及び２は、本実施例に係る光学素子モジュールの概略構成を示す図である。図１は、光学素子モジュール１００の平面図である。図２は、図１中のＡＡ断面図である。
【００２０】
本実施例に係る光学素子モジュール１００では、ベース基板１１２とリフレクタ基板１１１とが張り合わされることで基板１１０が形成されている。リフレクタ基板１１１は貫通孔を有しており、ベース基板１１２とリフレクタ基板１１１とが張り合わされると該貫通孔によってキャビティ１１３が形成される。
【００２１】
尚、基板１１０は、必ずしも、ベース基板とリフレクタ基板とを張り合わせた構成である必要はなく、プレス加工またはザクリ加工等によって一枚の基板にキャビティを形成した構成であってもよい。
【００２２】
基板１１０におけるキャビティ１１３の底面（即ち、ベース基板１１２の上面）に受光又は発光する電子素子１２０が実装されている。電子素子１２０としてはＬＥＤ等を例示することができる。電子素子１２０は、ワイヤボンディングによって、基板１１０にプリントされた回路に接続されている。
【００２３】
キャビティ１１３の開口部には集光用のボールレンズ１３０が設置されている。尚、集光用のレンズはボールレンズに限られるものではなく、他の形状（例えば、ロッド形状や、リング形状等）の光学レンズを用いてもよい。
【００２４】
また、キャビティ１１３内には、透光性又は光拡散性を有する樹脂部材１４０が充填されている。樹脂部材１４０は熱硬化性の樹脂である。光学素子モジュール１００の製造時においては、キャビティ１１３に樹脂部材１４０が充填された上で、該キャビティ１１３の開口部にボールレンズ１３０が配置される。そして、樹脂部材１４０が加熱されることで硬化し、該樹脂部材１４０によってボールレンズ１３０が基板１１０に接着される。
【００２５】
また、キャビティ１１３の開口部側には、その開口部の一部が外側に向って拡がるように外側に向かって突出する凸部１１４が複数箇所に形成されている。この凸部１１４内にも樹脂部材１４０が充填されている。
【００２６】
このような凸部１１４をキャビティ１１３に設けると、キャビティ１１３の開口部における該凸部１１４が形成されていない部分の縁によってボールレンズ１３０が支持されることとなる。また、キャビティ１１３の開口部における凸部１１４が形成されている部分においては、該キャビティ１１３の開口部の縁とボールレンズ１３０との間に隙間が形成されることとなる。そして、この隙間において、キャビティ１１３内に充填された樹脂部材１４０が外気に晒されることとなる。
【００２７】
上記のように構成された光学素子モジュール１００においては、電子素子１２０が受光素子の場合は、ボールレンズ１３０及び樹脂部材１４０を通して入射された光を電子素子１２０が受光する。また、電子素子１２０が発光素子の場合は、電子素子１２０から発光された光が樹脂部材１４０及びボールレンズ１３０を通して外部に出射される。
【００２８】
［本実施例に係る構成の優れた点］
上述したように、本実施例に係る光学素子モジュール１００では、キャビティ１１３の開口部における凸部１１４が形成されている部分において、キャビティ１１３内に充填された樹脂部材１４０が外気に晒されている。つまり、キャビティ１１３の開口部の全体がボールレンズ１３０によって塞がれてはおらず、キャビティ１１３が密閉状態となることが回避されている。
【００２９】
そのため、熱硬化性の樹脂部材１４０の硬化に際して、該樹脂部材１４０が加熱された後の冷却時に収縮した時であって、キャビティ１１３内の圧力が負圧となることが抑制される。これにより、樹脂部材１４０内に気泡が発生することを抑制することができる。
【００３０】
従って、電子素子１２０とボールレンズ１３０との間に充填された熱硬化性の樹脂部材１４０内への気泡の混入を抑制することができる。その結果、光学素子モジュール１００における光学特性のばらつきを抑制することができる。
【００３１】
また、樹脂部材１４０内に気泡が混入していると、温度変化に起因して該気泡が膨張又は収縮することで、電子素子１２０と基板１１０上の回路とを接続しているワイヤに応力がかかり、該ワイヤが断線する虞がある。本実施例によれば、樹脂部材１４０内への気泡の混入を抑制することができるため、このようなワイヤの断線を抑制することもできる。さらに、本実施例によれば、樹脂部材１４０内に気泡が混入することによってボールレンズ１３０の基板１１０への接着強度が低下することも抑制することができる。
【００３２】
尚、上記においては、キャビティ１１３の開口部側において凸部１１４が複数箇所に形成された構成を採用したが、該凸部１１４は少なくとも一箇所に形成されていればよい。この凸部１１４が一箇所にでも形成されていれば、キャビティ１１３の開口部の全体がボールレンズ１３０によって塞がれることで該キャビティ１１３が密閉状態となることを回避することができる。
【００３３】
＜変形例＞
本実施例の変形例に係る光学素子モジュールの概略構成について図３及び４を参照して説明する。図３は、本変形例に係る光学素子モジュール１００ａの平面図である。図４は、図３中のＡＡ断面図である。尚、図１及び２に示す光学素子モジュール１００と同様の構成については同様の参照番号を付し、その説明を省略する。
【００３４】
本変形例に係る光学素子モジュール１００ａにおいては、ベース基板１１２とリフレクタ基板１１１ａとが張り合わされることで基板１１０ａが形成されている。リフレクタ基板１１１ａには複数の貫通孔が並んで形成されている。このリフレクタ基板１１１ａとベース基板１１２とが張り合わされることで、基板１１０ａに複数のキャビティ１１３ａが並んで形成された構成となっている。
【００３５】
各キャビティ１１３ａの底面には電子素子１２０が実装されている。また、各キャビティ１１３ａの開口部にはボールレンズ１３０が設置されている。また、各キャビティ１１３ａ内に樹脂部材１４０が充填されている。
【００３６】
さらに、本変形例においても、キャビティ１１３ａの開口部側には、その開口部の一部が外側に向って拡がるように外側に向かって突出する凸部１１４ａが形成されているが、隣り合うキャビティ１１３ａにおいては、互いの凸部１１４ａが繋がった構成となっている。そして、この凸部１１４ａ内にも樹脂部材１４０が充填されており、該凸部１１４ａにおいて樹脂部材１４０が外気に晒されている。
【００３７】
本変形例に係る構成とした場合であっても、キャビティ１１３ａが密閉状態となることを回避することができる。そのため、熱硬化性の樹脂部材１４０の硬化に際して、該樹脂部材１４０が加熱された後の冷却時に収縮した時に、キャビティ１１３ａ内の圧力が負圧となることを抑制することができる。これにより、樹脂部材１４０内に気泡が発生することを抑制することができる。従って、電子素子１２０とボールレンズ１３０との間に充填された熱硬化性の樹脂部材１４０内への気泡の混入を抑制することができる。
【符号の説明】
【００３８】
１００、１００ａ・・光学素子モジュール
１１０、１１０ａ・・基板
１１３、１１３ａ・・キャビティ
１１４、１１４ａ・・凸部
１２０・・光学素子
１３０・・ボールレンズ
１４０・・樹脂部材
【図１】
2014216385.tif 000003
【図２】
2014216385.tif 000004
【図３】
2014216385.tif 000005
【図４】
2014216385.tif 000006
【図５】
2014216385.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】平成25年8月9日(2013.8.9)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２０】
本実施例に係る光学素子モジュール１００では、ベース基板１１２とリフレクタ基板１１１とが貼り合わされることで基板１１０が形成されている。リフレクタ基板１１１は貫通孔を有しており、ベース基板１１２とリフレクタ基板１１１とが貼り合わされると該貫通孔によってキャビティ１１３が形成される。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２１】
尚、基板１１０は、必ずしも、ベース基板とリフレクタ基板とを貼り合わせた構成である必要はなく、プレス加工またはザクリ加工等によって一枚の基板にキャビティを形成した構成であってもよい。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３４】
本変形例に係る光学素子モジュール１００ａにおいては、ベース基板１１２とリフレクタ基板１１１ａとが貼り合わされることで基板１１０ａが形成されている。リフレクタ基板１１１ａには複数の貫通孔が並んで形成されている。このリフレクタ基板１１１ａとベース基板１１２とが貼り合わされることで、基板１１０ａに複数のキャビティ１１３ａが並んで形成された構成となっている。