(57)【要約】【課題】  光素子や受動素子の実装形態に応じて変形や加工が容易であると共に、マザーボード等に安定した状態で実装することができる構造の回路基板を備えた光半導体パッケージを提供することである。【解決手段】  回路基板１２と、この回路基板１２上に実装される光素子１３及び受動素子１４とを備えた光半導体パッケージ１１において、前記回路基板１２がフレキシブル基板で形成され、このフレキシブル基板の端部に略Ｌ字形状に折り曲げられた補強部１５を形成すると共に、この補強部１５に前記光素子１３及び受動素子１４と導通する外部接続端子１６ａ及び補強用パターン１６ｂを設けた。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回路基板と、この回路基板上に実装される光素子及び受動素子とを備えた光半導体パッケージにおいて、
前記回路基板がフレキシブル基板で形成され、このフレキシブル基板の端部に略Ｌ字形状に折り曲げられた補強部が形成されると共に、この補強部には前記光素子及び受動素子と導通する外部接続端子が設けられていることを特徴とする光半導体パッケージ。
【請求項２】
前記外部接続端子が設けられた面の反対側に補強用パターンが設けられている請求項１記載の光半導体パッケージ。
【請求項３】
前記補強用パターンが外部接続用電極である請求項２記載の光半導体パッケージ。
【請求項４】
前記補強部が、フレキシブル基板の端部を塑性加工することによって折り曲げ成形される請求項１記載の光半導体パッケージ。
【請求項５】
前記外部接続端子及び補強パターンが、前記補強部から光素子及び受動素子が実装されている実装領域側に跨って形成されている請求項１乃至３のいずれかに記載の光半導体パッケージ。
【請求項６】
前記光素子及び受動素子が、フレキシブル基板に遮光性樹脂材で封止される請求項１記載の光半導体パッケージ。
【請求項７】
前記フレキシブル基板には、実装した光素子の受光部または発光部を露出させる窓孔が設けられる請求項１記載の光半導体パッケージ。
【請求項８】
前記窓孔が透光性部材によって保護される請求項７記載の光半導体パッケージ。
【請求項９】
前記透光性部材が、ガラスシート、または、ポリカーボネート、アクリル、ポリエチレンテレフタレートのいずれかによって形成される樹脂シートである請求項８記載の光半導体パッケージ。
【請求項１０】
前記フレキシブル基板には、接地電極を備えた基板延長部が設けられ、この基板延長部を折り返して光素子を被覆することによって、前記接地電極を光素子に接触させる請求項１記載の光半導体パッケージ。
【請求項１１】
前記基板延長部が前記光素子及び受動素子と共に遮光性樹脂材によって封止されている請求項１０記載の光半導体パッケージ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光素子及び受動素子を搭載した光半導体パッケージに係り、特に、前記光素子及び受動素子を実装する回路基板にフレキシブル基板を用いた光半導体パッケージに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の光伝送デバイスやＯＥＩＣ（光電子集積回路）等の光半導体パッケージ１は、図１３に示すように、発光ダイオードやレーザダイオード等の光素子２を中心に、コンデンサや抵抗等の受動素子３から構成されており、これらの光素子２や受動素子３を回路基板４の表面側に実装している。ところで、近年の装置の小型化及び高機能化に伴って、実装する回路基板においても小型化が要求されるようになってきている。この要求に応えるため、電極ピッチ間を狭めるなどして光素子や受動素子の実装密度を高めるようにしていたが、従来のような回路基板の表面側のみへの実装には限界があった。
【０００３】
このような問題点を解消するために、本件出願人は特許文献１に、回路基板の表裏両面を使用して光素子や受動素子を実装する光伝送デバイスを開示した。この光伝送デバイスは、装置への実装スペースを抑えるために、回路基板の表面に光素子部、裏面にその他の周辺の受動素子部を実装する構造となっている。
【特許文献１】特開２００３−３０４００４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記従来の光伝送デバイスをマザーボード等に表面実装する場合は、前記受動素子の封止樹脂面がマザーボード上に載置されることとなるが、この封止樹脂面にはスルーホール電極を形成することが容易でない。このため、前記封止樹脂面の側面に回路基板から装置基板に繋がる電極パターンを蒸着等によって形成する必要がある。
【０００５】
また、前記回路基板の上面に光素子、下面に受動素子を実装し、上下両面を樹脂材で封止するため、光伝送デバイス全体の薄型化が難しい。
【０００６】
また、ガラスエポキシやＢＴレジン等をベースとした回路基板では、マザーボード等の形態に合わせた柔軟な実装形態をとることが困難である。
【０００７】
従来の回路基板としては、ガラスエポキシやＢＴレジン以外にフレキシブル基板を用いた例はあるが、その柔軟性を利用して、主にコネクタ配線のように装置間の接続用として使用される場合が多い。しかしながら、このような柔軟性を有しているため、形状が不安定であり、半導体パッケージの土台となる基板材料としては不向きであった。
【０００８】
そこで、本発明の目的は、光素子や受動素子の実装形態に応じて変形や加工が容易であると共に、マザーボード等に安定した状態で実装することができる構造の回路基板を備えた光半導体パッケージを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明の光半導体パッケージは、回路基板と、この回路基板上に実装される光素子及び受動素子とを備えた光半導体パッケージにおいて、前記回路基板がフレキシブル基板で形成され、このフレキシブル基板の端部に略Ｌ字形状に折り曲げられた補強部が形成されると共に、この補強部には前記光素子及び受動素子と導通する外部接続端子が設けられていることを特徴とする。
【００１０】
この発明によれば、回路基板が柔軟性を有するフレキシブル基板で形成されているため、このフレキシブル基板の端部を略Ｌ字形状に折り曲げて補強部として形成することができる。また、前記補強部には、マザーボード等に半田接続するための外部接続端子が形成されているが、この外部接続端子が折り曲げ部の形状を保持する補強材を兼ねているので、光素子や受動素子の実装面を支えて、マザーボードに安定した状態で実装することができる。
【００１１】
また、前記外部接続端子が設けられた面の反対側に補強用パターンを設けることによって、補強部の形状をより安定して保持させることができると共に、前記補強用パターンを外部接続端子とスルーホール等を介して導通させることで、外部接続用電極にすることも可能となる。
【００１２】
前記補強部は、フレキシブル基板の端部を塑性加工することによって、容易に折り曲げ可能で、このままの状態で外形形状を保持することができる。また、前記外部接続端子及び補強用パターンが光素子または受光素子が実装される実装領域側に跨るようにして形成することによって、光素子や受動素子が実装されている部分が強固となり、より安定した状態でマザーボード上に保持させることができる。
【００１３】
また、前記フレキシブル基板に露光用の窓孔を設けたことによって、実装した光素子に向けて光を入射させ、光素子から光を出射させる効率を高めることが容易となる。また、前記窓孔に露出する部分を除いた光素子及び受動素子を遮光性樹脂材で封止することによって、外光による各素子への影響を防止すると共に、防湿効果も得られる。
【００１４】
また、回路基板がフレキシブル基板で構成されているため、前記光素子を電気的に接地するための接地電極を備えた折り返し可能な基板延長部を設けることができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明に係る光半導体パッケージによれば、回路基板が薄いフレキシブル基板によって形成されているため、小型化及び薄型化が図られ、マザーボード上の実装スペースを小さく抑えることができる。また、前記フレキシブル基板が光素子や受動素子が実装された領域の両端部から略Ｌ字形状に折れ曲がる補強部を形成しているため、この補強部を介してマザーボード等に安定した状態で実装することができる。また、前記補強部には、マザーボード等から光素子及び受動素子に信号を入出力させる接点となる外部接続端子及び補強用パターンがフレキシブル基板の表裏両面に形成されているため、折り曲げ形成した形状をより安定させることができる。
【００１６】
また、前記補強部が光素子や受動素子の実装面側に折り曲げ成形されているので、前記補強部を介してマザーボードに実装した際に、前記光素子及び受動素子がフレキシブル基板とマザーボードとの隙間に収容されることになる。このため、前記光素子や受動素子の保護が図られる。また、十分な遮光性が必要であれば、前記光素子の裏面や受動素子全体を遮光性樹脂材で封止することによって、外光の影響を受けやすい素子をより有効に保護することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、添付図面に基づいて本発明に係る光半導体パッケージの実施形態を詳細に説明する。図１は本発明の第１実施形態の光半導体パッケージを表側から見た斜視図、図２は前記光半導体パッケージを裏側から見た平面図、図３は前記光半導体パッケージのＡ−Ａ断面図である。
【００１８】
図１乃至図３に示すように、本発明の光半導体パッケージ１１は、回路基板にフレキシブル基板（ＦＰＣ）１２を用い、このＦＰＣ１２の両端を折り曲げ加工することによって、マザーボード２０上に載置される略Ｌ字形状の一対の補強部１５を形成している。また、前記ＦＰＣ１２の中央部には、光素子１３及び受動素子１４を実装する部品実装部１７が前記補強部１５の折り曲げ方向に面して設けられている。
【００１９】
前記ＦＰＣ１２は、ポリイミドフィルムをベースとして、その上に銅箔による回路パターンが形成され、さらに、この回路パターンの上方を絶縁性のコーティング材で被覆して形成されている。また、前記折り曲げ成形された補強部１５には、マザーボード２０上に半田接合するための外部接続端子１６ａが複数設けられている。前記光素子１３や受動素子１４は、前記一対の補強部１５によって挟まれた部品実装部１７に実装される。また、前記補強部１５の外部接続端子１６ａが設けられた面の反対側の面には、強度を高めるために、前記外部接続端子１６ａと同じ配列で補強用パターン１６ｂが形成される。この補強用パターン１６ｂは、前記外部接続端子１６ａとスルーホールを介して導通させることで、外部接続用電極として使用することもできる。このため、実装形態に応じて、前記外部接続端子１６ａまたは補強用パターン１６ｂのいずれかを選択して実装することが可能である。
【００２０】
前記補強部１５は、前記部品実装部１７の両端から略直角に折り曲げられた壁部１５ａと、この壁部１５ａの下端をさらに外方向に向けて略直角に折り曲げた載置部１５ｂとで略Ｌ字形状に形成される。この補強部１５は、平板状のＦＰＣ１２を塑性加工することによって形成される。前記塑性加工は、例えば、平板状のＦＰＣ１２を金型に載置し、ＦＰＣ１２を所定の温度を加えて柔軟化させ、部品実装部１７または補強部１５に所定の圧力を加えてプレスすることによって形成される。このような塑性加工を行うことで、前記壁部１５ａ及び載置部１５ｂの強度が大きくなり、ＦＰＣ１２の全体形状が保持される。前記壁部１５ａの折り曲げ幅は、実装される光素子１３や受動素子１４の高さ以上に設定されるが、１ｍｍ程度であれば表面実装型の素子のほとんどが対応可能である。外部接続端子１６ａ及び補強用パターン１６ｂは、金メッキまたは銅メッキによって、補強部１５の外周面に沿って形成され、前記光素子１３及び受動素子１４に対する入出力数に応じて複数設けられる。各外部接続端子１６ａは、パッケージ規格に適合した幅及びピッチ幅を有し、載置部１５ｂから壁部１５ａにかけて形成される。また、この外部接続端子１６ａ及び補強用パターン１６ｂは、補強部１５の形状を安定して保持するため、約６０μｍ厚のポリイミドフィルム基材及び約１８μｍ厚の銅箔を含めて１００μｍ程度の厚みを持たせて形成するのが好ましい。
【００２１】
また、図４に示すように、前記外部接続端子１６ａ及び補強用パターン１６ｂを壁部１５ａの上端から部品実装部１７の端部に跨るようにして、フレキシブル基板の表裏両面に形成し、前述したような塑性加工を行うことで、部品実装部１７を含めたＦＰＣ１２の形状をより強固に安定保持させることができる。
【００２２】
前記部品実装部１７は、光素子１３や受動素子１４が載置される部分にダイパッド部（図示せず）が形成され、このダイパッド部から前記光素子１３と複数の受動素子１４の相互を接続する図示しない配線パターンや前記外部接続端子１６ａに導通する配線パターンが形成されている。また、前記光素子１３が載置される部分には、図１に示したように、光素子１３の発光部または受光部を外部に露出させるための窓孔１８が設けられる。なお、前記窓孔１８を透光性部材１８ａで覆うことによって、透光性を低下させずに、光素子１３の発光部または受光部を外気から保護することができる。前記透光性部材１８ａには、ガラスシート、または、ポリカーボネート、アクリル、ポリエチレンテレフタレートのいずれかによって形成される樹脂シートが使用される。
【００２３】
前記部品実装部１７は、前記光素子１３や受動素子１４が実装された面を裏にした状態で一対の補強部１５を介してマザーボード２０上に実装される。このため、前記光素子１３や受動素子１４は、マザーボードとＦＰＣ１２の間の実装スペースに収容されることになり、従来のように樹脂材で封止する必要はない。ただし、温度や湿度の高い環境で使用される電子機器に搭載する場合は、図５に示すように、前記実装空間内を樹脂材１９で封止することによって、光素子１３や受動素子１４の信頼性の向上を図ることができる。また、前記光素子１３や受動素子１４が紫外線等に影響されやすい特性を有する場合は、前記封止する樹脂材１９に遮光性を有するフィラーなどを含有するのが好ましい。
【００２４】
前記光素子１３は、発光ダイオード、レーザダイオード等の発光素子やフォトダイオード、フォトトランジスタ等の受光素子で構成される。また、受動素子１４は、コンデンサや抵抗等で構成される。これら光素子１３、受動素子１４は、素子電極部が片面側に設けられ、ボンディングワイヤを使用しない表面実装型のものが用いられ、前記部品実装部１７内のダイパッド部に半田バンプ、Ａｕスタッドバンプ＋ＮＣＰ／Ａｕ−Ｓｎペーストあるいは導電性接着剤を介して実装される。このような表面実装型の半導体素子を用いることによって、実装の高さを低く抑え、補強部１５の折り曲げ幅を小さくすることができ、光半導体パッケージ１１全体の薄型化が図られる。
【００２５】
図６は、本発明の第２実施形態の光半導体パッケージ２１を示したものである。この光半導体パッケージ２１は、部品実装部１７の一端から延長させた基板延長部２２を有し、この基板延長部２２に光素子１３を接地するための接地電極２３を形成したものである。前記基板延長部２２は、前記部品実装部１７を光素子１３が実装された方向に向けて延長させたもので、光素子１３と略同じ形状及び広さを有して形成される。この基板延長部２２は、折曲げ仮想線２４を基準として部品実装部１７側に折り返すことによって、光素子１３の裏面と接触し、導通が図られる。また、前記折曲げ線２４の両端に溝部２５を設けることによって、前記基板延長部２２の折り返し作業が容易になると共に、折り返し部分の歪みを抑えることができる。なお、前記接地電極２３は、補強部１５に設けられる専用の接地端子を介してマザーボード２０側の接地端子に接続される。また、図７に示すように、前記光素子１３に接合させた接地電極２３を含む部品実装部１７全体を遮光性の樹脂材１９で封止することによって、各素子の信頼性の強化が図られる。
【００２６】
次に、上記光半導体パッケージの製造方法を図８乃至図１２の工程図に基づいて説明する。なお、ここでは第２実施形態の光半導体パッケージ２１の製造方法を例にして説明する。
【００２７】
図８に示すように、前記光素子１３や受動素子１４が実装される部品実装部１７、外部接続端子１６ａ，補強用パターン１６ｂが形成される補強部１５及び接地電極２３が形成される基板延長部２２を平板状のポリイミドフィルム上に設けたＦＰＣ１２を形成する。前記部品実装部１７及び基板延長部２２には、光素子１３及び受動素子１４間を接続するための配線パターン（図示せず）が形成されている。また、前記部品実装部１７には、実装する光素子１３の発光部または受光部を露出させるための窓孔１８と、溝部２５を形成しておく。
【００２８】
次に、前記ＦＰＣ１２を部品実装部１７が凹部となる金型にセットした後、約１００〜２００℃に加熱させ、前記部品実装部１７の上から前記凹部形状に合わせた押圧部材を２秒程度押圧させる。これによって、図９に示したような略Ｌ字形状に折り曲げ加工された補強部１５が部品実装部１７の両端に形成される。
【００２９】
続いて、図１０に示すように、前記部品実装部１７に受動素子１４、光素子１３を半田バンプ等または導電性接着剤を介して実装する。また、図１１に示すように、基板延長部２２を部品実装部１７の端部から内側に折り返し、光素子１３の上面に接地電極２３が重なるようにＡｇペーストを介して接着させる。
【００３０】
最後に、図１２に示すように、必要に応じて、両端の補強部１５で囲われた部品実装部１７内を遮光性の樹脂材１９で封止する。なお、前記第１実施形態の光半導体パッケージ１１においては、基板延長部２２の加工を除いて、前述した製造工程によって形成することができる。
【００３１】
以上、説明したように、本発明の光半導体パッケージ１１，２１にあっては、光素子１３や受動素子１４が実装される部品実装部１７がＦＰＣ１２の両端を折り曲げ加工した補強部１５によってマザーボード２０に面して設けられた構造になっている。このため、従来の光半導体パッケージのように、ガラスエポキシ基板の上に実装した光素子や受動素子を封止するための封止用の樹脂材を用いることなく、また、ＦＰＣ１２自体の厚みも非常に薄いため、パッケージ全体の厚みを低く抑えることができる。さらに、外部接続端子１６ａ及び補強用パターン１６ｂが補強部１５に形成され、心材としての役割を果たしているので、ポリイミドフィルムをベースとして成形されたＦＰＣによるパッケージ形状を所定形状に安定して保持させることが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明に係る第１実施形態の光半導体パッケージの斜視図である。
【図２】上記光半導体パッケージの部品実装部の平面図である。
【図３】上記図１に示した光半導体パッケージのＡ−Ａ断面図である。
【図４】補強部における外部接続電極部の他の形成例を示す断面図である。
【図５】上記光半導体パッケージの部品実装部を遮光性樹脂材で封止した状態を示す断面図である。
【図６】本発明に係る第２実施形態の光半導体パッケージの斜視図である。
【図７】上記第２実施形態の光半導体パッケージの断面図である。
【図８】折り曲げ加工前のＦＰＣの斜視図である。
【図９】補強部を折り曲げ加工したＦＰＣの斜視図である。
【図１０】光素子及び受動素子が実装されたＦＰＣの斜視図である。
【図１１】光素子の裏面に接地電極部を密着させた状態を示す図である。
【図１２】部品実装部を遮光性樹脂材で封止したＦＰＣの斜視図である。
【図１３】従来の光半導体パッケージの構造を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００３３】
１１  光半導体パッケージ
１２  回路基板（ＦＰＣ）
１３  光素子
１４  受動素子
１５  補強部
１５ａ  壁部
１５ｂ  載置部
１６ａ  外部接続端子
１６ｂ  補強用パターン
１７  部品実装部
１８  窓孔
１８ａ  透光性部材
１９  樹脂材
２０  マザーボード
２１  光半導体パッケージ
２２  基板延長部
２３  接地電極
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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