(57)【要約】【課題】パッケージと配線が設けられた基板との接合強度を向上することが可能な電子部品を提供する。【解決手段】電子部品１は、リッド部２と、基板３と、光偏向器４と、接合部５とを備え、接合部５は、リッド部２の下面と基板３上の配線層８とが接合されてなる。基板３は、光偏向器４が載置され、光偏向器４の電極（電極パッド１５，１６）に接続された配線２３，２４を有する配線層８が密着して設けられている。リッド部２は、回動ミラー部１０の反射面側を覆い、天板に入射光が透過する窓板６が設けられている。基板３は、光偏向器４の裏面側に凹部３１を有し、回動ミラー部１０は、凹部３１及びリッド部２により構成される空間内で回動可能である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
入射光を反射する回動ミラー部を有する光偏向器と、
前記光偏向器が載置され、前記光偏向器の電極に接続された配線を有する配線層が密着して設けられた基板と、
前記回動ミラー部の反射面側を覆い、天板に前記入射光が透過する窓板が設けられたリッド部と、
前記リッド部の下面と前記配線層とが接合された接合部と、を備え、
前記基板は、前記光偏向器の裏面側に凹部を有し、
前記光偏向器は、前記回動ミラー部が前記凹部及び前記リッド部により構成される空間内で回動可能であることを特徴とする電子部品。
【請求項２】
請求項１に記載の電子部品において、
前記接合部は、前記リッド部の下面と前記配線層との間に前記配線層を覆う金属膜を配置して接合されていることを特徴とする電子部品。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の電子部品において、
前記基板は、金属で構成されていることを特徴とする電子部品。
【請求項４】
請求項１〜３の何れか１項に記載の電子部品において、
前記配線層中の配線は、前記接合部の下側で前記接合部の幅よりも大なる線路長を有することを特徴とする電子部品。
【請求項５】
請求項１〜４の何れか１項に記載の電子部品において、
前記配線層中の配線は、前記接合部の下側でクランク形状を有することを特徴とする電子部品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光偏向器を備える電子部品に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、発光ダイオードや半導体レーザ等の半導体光源と、ＭＥＭＳ(Micro Electro Mechanical Systems)、又はＤＭＤ(Digital Mirror Device)等の小型光学偏向装置とを組み合せた映像投射装置が、ピコプロジェクタやヘッドアップディスプレイ用として開発されている。
【０００３】
半導体光源や小型光学偏向装置等のデバイスは、セラミック製のパッケージに収められており、パッケージ上面の蓋部材はガラスで作られている。このため、パッケージは、内部のデバイスを保護しつつ、光をパッケージ外側に向けて通過させることができる。
【０００４】
例えば、下記の特許文献１の光源装置では、透明な板材であるカバーガラスを接合材を介して保持するリッドがベースキャリア（セラミックパッケージ）に取り付けられている。光デバイス（面発光レーザアレイチップ）は、ベースキャリア内の凹部に載置され、リッドに覆われている（段落００５７、００６０、図１０）。
【０００５】
光源装置はベースキャリアの下面側を当接させて基板に載置するが、このとき、ベースキャリアに設けられた電極と基板に設けられた配線とを半田により接続することにより基板に接合される。そして、光源装置は、配線を介して受信した信号に基づいて、光の出射の制御を行う。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１５−１２１０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、この光デバイスは、熱が基板に伝導した場合等に、ベースキャリアと基板とを接合した部分が劣化して、半田が剥離することがある。
【０００８】
例えば、半田が剥離すると、ベースキャリアに設けられた電極と基板に設けられた配線とが断線し、光デバイスが動作しなくなるという問題が生じるおそれがある。
【０００９】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、パッケージと配線が設けられた基板との接合強度を向上することが可能な電子部品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】
【００１０】
本発明の電子部品は、入射光を反射する回動ミラー部を有する光偏向器と、前記光偏向器が載置され、前記光偏向器の電極に接続された配線を有する配線層が密着して設けられた基板と、前記回動ミラー部の反射面側を覆い、天板に前記入射光が透過する窓板が設けられたリッド部と、前記リッド部の下面と前記配線層とが接合された接合部と、を備え、前記基板は、前記光偏向器の裏面側に凹部を有し、前記光偏向器は、前記回動ミラー部が前記凹部及び前記リッド部により構成される空間内で回動可能であることを特徴とする。
【００１１】
本発明の電子部品は、基板の凹部の上面側に光偏向器を配置し、光偏向器を覆うリッド部の下面と基板に密着して設けられた配線層とを接合する。
【００１２】
この構成によれば、従来のようにベースキャリアを用いることなく、光偏向器を基板上の配線層に直接載置することができる。これにより、従来のベースキャリアと基板とを半田によって接合した構造の場合に生じ得る半田の剥離を解消することができる。また、半田の剥離を解消することにより、断線が防止されるので、光偏向器が動作しなくなることを極力少なくすることができる。
【００１３】
また、本発明の電子部品において、前記接合部は、前記リッド部の下面と前記配線層との間に前記配線層を覆う金属膜を配置して接合されていることが好ましい。
【００１４】
配線層の表面には配線層中の配線により凹凸ができ、この凹凸によりリッド部の下面と配線層とを接合するときに接合不良が生じ、電子部品内に湿気が入る透湿が生じることがある。この構成によれば、配線層を覆う金属結合の金属膜を設けることにより、リッド部の下面と配線層との密着性を向上させることができる。これにより、電子部品内への透湿を抑制することが可能となる。
【００１５】
また、本発明の電子部品において、前記基板は、金属で構成されていることが好ましい。
【００１６】
この構成によれば、基板が金属で構成されていることにより放熱性に優れている。このため、回動ミラー部に入射する入射光により回動ミラー部の温度が上昇した場合に、この基板を介して放熱することができる。なお、回動ミラー部に入射しなかった光は、光偏向器の裏面側の基板の凹部を直接照射するが、基板が金属でできているため、光の入射による温度上昇を抑えることができる。
【００１７】
また、本発明の電子部品において、前記配線層中の配線は、前記接合部の下側で前記接合部の幅よりも大なる線路長を有することが好ましい。
【００１８】
電子部品内に透湿が生じる場合、水分は基板に設けた配線に沿って侵入する。そこで、金属膜に覆われた接合部下の配線の経路を長くすることにより、配線に沿った透湿距離を長くすることができ、水分が侵入する速度を遅くすることができる。これにより、電子部品内への透湿を抑制することが可能となる。
【００１９】
また、本発明の電子部品において、前記配線層中の配線は、前記接合部の下側でクランク形状を有することが好ましい。
【００２０】
この構成によれば、金属膜で覆われた接合部下の配線の経路がクランク形状となっているため、金属膜の接合部下の幅方向を直線的に横切ることがなく、水分が侵入する速度を遅くすることができる。これにより、電子部品内への透湿を抑制することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の実施形態の電子部品の全体構成を示す図。
【図２】図１の電子部品のII−II線断面を示す図。
【図３】本発明の実施形態の電子部品の変形例の内部構成を示す図。
【図４】本発明の実施形態の電子部品の変形例の配線層の配線の経路を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の電子部品の実施形態について説明する。
【００２３】
＜実施形態＞
図１は、本発明の実施形態の電子部品１の全体構成（開封状態）を示す図である。図１に示すように、電子部品１は、主に、リッド部２と、基板３と、基板３上に載置された光偏向器４とで構成される。
【００２４】
リッド部２は、窓板６と、枠体７とで構成される。封止状態の電子部品１においては、外部の光源からの光が窓板６を通して電子部品１内部に到達できるようになっている。
【００２５】
窓板６の材料は、薄く、不純物の少ない光学硬質ガラス（ホウケイ酸ガラス）であり、枠体７上面側に取り付けられている。窓板６が透明部材であることにより、光源（図示省略）から電子部品１内部へ入射する光や、光偏向器４（回動ミラー部１０）で反射され、電子部品１外部へ出射される光の損失を小さくすることができる。例えば、車両用灯具では、光偏向器４で反射された光が、車両前方の照射領域に配光パターンとして投影される。
【００２６】
枠体７は中央部がくり抜かれ、上面側が僅かに傾斜した部材である。このような構造にしている理由は、窓板６で反射された光が、光偏向器４（回動ミラー部１０）で反射された光に混じって外部に出射されないようにするためである。
【００２７】
枠体７の材料は、金属、セラミック、プラスチック又は硬質ガラスである。枠体７が金属である場合、窓板６の材料であるホウケイ酸ガラスと広い温度範囲で熱膨張係数が一致するコバール合金（例えば、Ｆｅ５４％、Ｎｉ２８％、Ｃｏ１８％）を使用するとよい。これにより、窓板６との接合時に熱膨張率の違いから生じる応力を低減させることができる。
【００２８】
また、枠体７の材料がセラミックである場合、窓板６の材料であるホウケイ酸ガラスと熱膨張係数の近いアルミナを使用するとよい。これにより、窓板６との接合時に熱膨張率の違いから生じる応力を低減させることができる。
【００２９】
また、枠体７の材料がプラスチックである場合、エポキシ系樹脂、フッ素系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、液晶ポリマー等、湿気やガスを通さない樹脂を使用するとよい。これにより、電子部品１内への透湿を抑制することができる。
【００３０】
ここで、枠体７の材料が金属又はセラミックの場合、窓板６と枠体７とは、低融点ガラスで接着させることが好ましい。特に、窓板６のようなガラス材を含む部材を接合する場合、両部材の間にシール材としてプリフォーム（低融点ガラスフリットの型）又はペースト材料を配置することで、確実に接合することができる。
【００３１】
なお、枠体７と窓板６との接合に接着剤を用いることができる。特に、窓板６が透明であるため、ＵＶ（Ｕｌｔｒａ  Ｖｉｏｌｅｔ）硬化型接着剤を使用することが好ましい。ＵＶ接着する際には、接着する両部材の間にＵＶ硬化型接着剤を塗布する。ガラス製の窓板６は、ＵＶ（波長３５０〜３６０μｍ）を透過させるので、ＵＶを照射することでＵＶ硬化型接着剤が短時間で硬化し、両部材を接着することができる。なお、窓板６を薄くすれば、接着時間の短縮につながる。
【００３２】
枠体７の材料が硬質ガラスである場合、耐熱衝撃性ガラスであるホウケイ酸ガラスを使用するとよい。これにより、高温の環境下において熱及び衝撃に耐えることができる。
【００３３】
このとき、光学硬質ガラスの窓板６と枠体７とは、オプティカルコンタクトにより接合する。これにより、窓板６と枠体７とを接着材を使用せずに強固に接合することができるので、高温の環境下においても当該接合を維持することができる。
【００３４】
次に、図２を参照して、基板３の構成について説明する。
【００３５】
図２は、図１の電子部品１のII−II線断面を示す図である。特に、図２は、図１に示したリッド部２と基板３とが接合された密封状態の電子部品１の断面図である。なお、光偏向器４の電極（電極パッド１５，１６）は、配線層８の電極（電極パッド２１，２２）と接続されている（図１参照）。
【００３６】
また、基板３は、金属で構成されている。基板３の材料としては、銅、アルミニウム、ステンレス等が挙げられる。このような金属で構成されているので、基板３は放熱性に優れている。このため、レーザ光が入射して回動ミラー部１０が高温になった場合でも、熱を基板３を介して放熱することができる。
【００３７】
さらに、基板３は、光偏向器４の裏面側に凹部３１を有している。凹部３１はバスタブ状の窪みであり、光偏向器４が有する回動ミラー部１０が回動するための空間として形成されている。すなわち、光偏向器４は、回動ミラー部１０が凹部３１及びリッド部２により構成される空間内で回動可能となるように設けられている。
【００３８】
また、回動ミラー部１０に入射しない入射光は、基板３の凹部３１を直接照射する。凹部３１は、照射された光を吸収するが、基板３が金属であることにより、吸収した光の熱を電子部品１の外に放熱することができる。
【００３９】
光偏向器４は、凹部３１の周縁部に接合される。この接合は、例えば、エポキシ系樹脂やシリコーン系樹脂等の接着剤による接合、半田による接合又はＡｕ（金）接合等である。この接合により、凹部３１の上面に光偏向器４が実装される。
【００４０】
また、図１に示すように、基板３にはコネクタ６０が搭載され、配線層８を介して接続されている。コネクタ６０は、電子部品１を各種装置（図示省略）に接続するために用いられる。電子部品１は、コネクタ６０を介して受信する各種装置からの電気信号に基づいて、駆動が制御される。
【００４１】
以下では再び図１を参照して、入射光を反射する回動ミラー部１０を有する光偏向器４の構成及び機能を簡単に説明する。
【００４２】
光偏向器４は、半導体プロセスやＭＥＭＳ技術を利用して作製され、一定の方向から入射する光を回動ミラー部１０で反射し、走査光として出射することができるデバイスである。
【００４３】
光偏向器４は、固定枠９内に配置された回動ミラー部１０、半環状圧電アクチュエータ１２ａ，１２ｂ、トーションバー１３ａ，１３ｂ、蛇腹型圧電アクチュエータ１４ａ，１４ｂ等で構成される。
【００４４】
また、制御装置（図示省略）は、電極パッド１５，１６から両アクチュエータに制御信号を送信する。制御信号により両アクチュエータが駆動し、これに伴ってトーションバー１３ａ，１３ｂが捩れることで、回動ミラー部１０を回転させる。そして、光源から電子部品１内部に入射する光は、回動ミラー部１０で反射される。
【００４５】
回動ミラー部１０は、初期状態において、中心Ｏを通り回動ミラー部１０に垂直な法線をまっすぐ前方に向けている。また、回動ミラー部１０は、Ｙ軸方向のトーションバー１３ａ，１３ｂに支持され、円形環状の可動枠１１の中心に配設されている。回動ミラー部１０の反射面はＡｕ、Ｐｔ、Ａｌ等の金属薄膜であり、例えば、スパッタ法や電子ビーム蒸着法により形成される。なお、回動ミラー部１０の形状は円形に限られず、楕円形や矩形であってもよい。
【００４６】
トーションバー１３ａ，１３ｂは、それぞれ一端が回動ミラー部１０、他端が半環状圧電アクチュエータ１２ａ，１２ｂと結合している。また、半環状圧電アクチュエータ１２ａ，１２ｂは、それぞれ可動枠１１を介して蛇腹型圧電アクチュエータ１４ａ，１４ｂの一端と結合している。蛇腹型圧電アクチュエータ１４ａ，１４ｂの他端は、それぞれ固定枠９と結合している。
【００４７】
半環状圧電アクチュエータ１２ａ，１２ｂは、回動ミラー部１０を主走査方向の周り（Ｙ軸周り）に回動させる。また、蛇腹型圧電アクチュエータ１４ａ，１４ｂは、回動ミラー部１０を副走査方向の周り（Ｘ軸周り）に回動させる。
【００４８】
半環状圧電アクチュエータ１２ａ，１２ｂ及び蛇腹型圧電アクチュエータ１４ａ，１４ｂは、半導体プレーナプロセスにより、チタン酸ジルコン酸鉛等からなるピエゾ圧電膜（ＰＺＴ）を下部電極及び上部電極で挟み込んだ構造となっている。下部電極、上部電極を介して圧電膜に電圧を印加することで、ＰＺＴを変形させるという仕組みである。
【００４９】
また、固定枠９の辺部表面には、電極パッド１５，１６（５個ずつ）が設けられている。電極パッド１５，１６は、例えば、Ａｌ（アルミニウム）薄膜からなり、ワイヤ２０により後述する配線層８に設けられた電極パッド２１，２２（５個ずつ）にそれぞれ接続されている。これにより、光偏向器４の各アクチュエータを駆動させることができる。
【００５０】
図１及び図２に示すように、基板３の上面には、光偏向器４の電極パッド１５，１６に接続された配線２３，２４を有する配線基材２５を含む配線層８が設けられている。
【００５１】
詳細には、配線層８は、配線２３，２４を有する配線基材２５と、配線２３，２４を覆うレジストコート２６とから構成されている（図２参照）。なお、レジストコート２６を除去した部分は、配線２３，２４と接続される電極パッド２１，２２となる。
【００５２】
本実施形態では、配線基材２５として絶縁プラスチック基材を使用しているが、フレキシブル基材を使用してもよい。フレキシブル基材の材料としては、液晶ポリマー（ＬＣＰ）、テフロン（登録商標）系の低透湿部材を使用するとよい。これにより、電子部品１内への透湿を抑制することができる。
【００５３】
また、フレキシブル基板は、各種装置側のコネクタに直接挿入することができる。フレキシブル基板を用いる場合には、配線基材の上面側にコネクタ６０を設けることなく、簡易な構成で各種装置と接続することができる。
【００５４】
絶縁プラスチック基材の配線基材２５と基板３とは、接着剤により接合される。接着剤としては、エポキシ系樹脂を使用するとよい。フレキシブル基板と基板３とは、上述した接着剤による接合だけでなく、熱圧着により接合してもよい。
【００５５】
配線２３，２４（５本ずつ）は、例えば、Ｃｕ（銅）薄膜からなり、配線基材２５の上面に配線パターンとして形成されている。配線２３，２４は、一方の端部が電極パッド２１，２２に接続され、他端がコネクタ６０に接続されている。
【００５６】
レジストコート２６は、配線２３，２４を覆うように設けられている。レジストコート２６は、配線２３，２４を保護するために設けられ、その材料は、例えば、エポキシ系樹脂である。
【００５７】
電極パッド２１，２２は配線２３，２４の露出部分であり、Ｃｕ薄膜上にＮｉ（ニッケル）メッキ、さらにその上層にＡｕメッキが施されている。これは、Ｃｕ薄膜の腐食を抑制するとともに、ワイヤボンディング等の接合性を向上させるためである。さらに、電極パッド２１，２２は、ワイヤ２０を介して光偏向器４に設けられている電極パッド１５，１６にそれぞれ接続されている。
【００５８】
次に、電子部品１を構成する接合部５について説明する。図２に示すように、接合部５は、リッド部２の下面（枠体７の下面）と配線層８とが接合された部分である。
【００５９】
枠体７の下面と配線層８とは、接着剤により接合される。この接着剤は、エポキシ系樹脂、ブチルゴム系樹脂、フッ素系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、液晶ポリマー（ＬＣＰ）等、湿気やガスを通さない樹脂性のものを使用するとよい。これにより、枠体７と配線層８との接合部分（接合部５）から電子部品１内へ水分が入り込む透湿を抑制することができる。
【００６０】
なお、枠体７の材料がプラスチックの場合、枠体７と配線層８が設けられた基板３とは、接着剤を用いることなく、プラスチック成型により一体成形させて接合させてもよい。
【００６１】
本発明の実施形態の電子部品１によれば、従来のようにベースキャリアを用いることなく、光偏向器４を基板３上の配線層８に直接載置することができる。これにより、従来のベースキャリアと基板とを半田によって接合した構造の場合に生じ得る半田の剥離を解消することができる。また、上記半田の剥離を解消することにより、断線が防止されるので、光偏向器４が動作しなくなる事態が生じることを極力少なくすることができる。
【００６２】
＜実施形態の変形例＞
次に、図３及び図４を参照して、本発明の実施形態の電子部品１の変形例について説明する。なお、図１及び図２と同じ構成については同じ符号を付し、説明を省略する。
【００６３】
図３は、電子部品１の変形例（電子部品１’）の内部構成を示す図である。電子部品１’は、主に、リッド部２と、配線層８ａが密着して設けられた基板３と、基板３上に載置された光偏向器４とで構成される。
【００６４】
まず、本変形例の特徴となる接合部５ａについて説明する。接合部５ａは、リッド部２の下面（枠体７の下面）と配線層８ａとの間に配線層８ａを覆う金属膜５１を配置して接合されている。
【００６５】
金属膜５１の材料は、枠体７の下面と配線層８ａとの接合に用いる樹脂接着剤と接合性のよいＡｌ、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｃｏ等の金属を用いることが好ましい。金属膜５１は、蒸着、スパッタ、メッキ等により配線層８ａ上に形成される。
【００６６】
詳細は後述するが、配線層８ａの表面には、配線層８ａ中の配線により凹凸ができている。この凹凸により、枠体７の下面と配線層８ａとを接合するときに接合不良が生じ、電子部品１’内に湿気が入る透湿が生じることがある。そこで、配線層８ａを覆う金属結合の金属膜５１を設けることにより、枠体７の下面と配線層８ａとの密着性を向上させることができる。これにより、電子部品１’内への透湿を抑制することが可能となる。
【００６７】
図４は、電子部品１’の配線層８ａの配線２３ａ，２４ａの経路を示す図である。次に、本変形例の特徴となる配線２３ａ，２４ａについて説明する。配線層８ａ中の配線２３ａ，２４ａは、接合部５ａの下側において、接合部５ａの幅よりも大きな線路長を有している。
【００６８】
電子部品１’内に透湿が生じる場合、水分は配線層８ａに設けた配線２３ａ，２４ａを含む経路から侵入する。そこで、図４に示すように金属膜５１に覆われた接合部５ａの下側の配線２３ａ，２４ａの経路を長くすることにより、配線２３ａ，２４ａに沿った透湿距離を長くすることができ、水分が侵入する速度を遅くすることができる。これにより、電子部品１’内への透湿を抑制することが可能となる。
【００６９】
特に、配線層８ａ中の配線２３ａ，２４ａは、接合部５ａの下側でクランク形状となっていることが好ましい。
【００７０】
図４に示すように、金属膜５１で覆われた接合部５ａの下側の配線経路がクランク形状となっているため、金属膜５１の接合部５ａ下の幅方向を直線的に横切ることがなく、水分が侵入する速度を遅くすることができる。これにより、電子部品１’内への透湿を抑制することが可能となる。
【００７１】
透湿した水分を吸湿するため、配線層８（８ａ）が設けられた基板３をリッド部２で封止する直前に、基板３の凹部３１に乾燥剤を配置してもよい。これにより、電子部品１（１’）内の内部環境を低湿度に保つことができる。
【００７２】
乾燥剤としては、エポキシ等の樹脂に酸化カルシウム等の水分を吸収する材料を混ぜ合わせたものを利用することができる。
【符号の説明】
【００７３】
１，１’…電子部品、２…リッド部、３…基板、３１…凹部、４…光偏向器、５，５ａ…接合部、６…窓板、７…枠体、８，８ａ…配線層、９…固定枠、１０…回動ミラー部、１１…可動枠、１２ａ，１２ｂ…半環状圧電アクチュエータ、１３ａ，１３ｂ…トーションバー、１４ａ，１４ｂ…蛇腹型圧電アクチュエータ、１５，１６…電極パッド（光偏向器）、２０…ワイヤ、２１，２２…電極パッド（配線層）、２３，２３ａ，２４，２４ａ…配線、２５…配線基材、２６…レジストコート、６０…コネクタ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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