(57)【要約】【課題】光電素子部品において、光電素子収納用凹所の平面積を大きくすることなくボンディングパッドを形成し、小型化かつ光利用効率の向上を図る。【解決手段】回路基板１の凹所２を形成する斜面には、光電素子５による発光／受光用に供せられる略パラボラ形状などの光反射面３が形成され、凹所２の中途部位には、光反射面３より突出する凸部９ａと、後退する凹部９ｂとが形成される。凸部９ａと凹部９ｂの上面・底面により踊り場状の段面９が形成される。段面９に光電素子５の回路接続用のボンディングパッド７が形成される。凹凸両構造によりボンディングパッド７のスペースを確保するので、後退する凹部９ｂによる光反射面３の変形と突出する凸部９ａによる凹所底面に入り込む割合との両方を最小にでき、光反射効率を大きく損なわず、また発光／受光中心を偏心させることなく光電素子５を実装でき、光電素子部品１０の小型化が図れる。【選択図】　図１
2004111906.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光電素子による発光／受光用に供せられる光軸周りの略全周に亘る斜面を含むメタライズされた光反射面を有する光電素子部品であって、
前記光電素子を収納するための凹所が形成された回路基板と、
前記凹所の底面に実装された光電素子と、
その光電素子を封止する樹脂層（以下、封止樹脂層と記す）とを備え、
前記光反射面は、前記凹所を形成する斜面を含む内面に設けられており、
前記光反射面の周囲方向の一部の範囲における前記凹所の中途部位に、前記光反射面の位置より突出する凸部と、後退する凹部とが前記凹所の底面側から順に連続的に形成され、これら凸部の上面と凹部の底面とにより踊り場状の段面が形成され、
前記踊り場状の段面に光電素子の回路接続用のボンディングパッドが備えられたことを特徴とする光電素子部品。
【請求項２】
前記段面の凸部近傍における前記ボンディングパッドを他の電気回路と絶縁する絶縁部は、前記凸部の先端から素子収納用の凹所の底面に向けて連なる面部分に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の光電素子部品。
【請求項３】
前記絶縁部は、レーザ等の電磁波照射手段を用いて形成されていることを特徴とする請求項２に記載の光電素子部品。
【請求項４】
前記段面は、略円形又は略楕円形であることを特徴とする請求項１に記載の光電素子部品。
【請求項５】
前記素子収納用の凹所は、突出した柱体の先端部に設けられ、前記ボンディングパッドへの電気接続回路が前記柱体の先端部及び外面部を経由していることを特徴とする請求項１に記載の光電素子部品。
【請求項６】
前記光電素子は、ボンディングワイヤによって前記ボンディングパッドに接続され、前記封止樹脂層は、そのボンディングワイヤが埋まる高さ以上に形成され、さらに当該封止樹脂層を覆うように該封止樹脂層の弾性率よりも大きな弾性率を有するレンズ用樹脂によってレンズ層が形成されたことを特徴とする請求項請求項１に記載の光電素子部品。
【請求項７】
前記封止樹脂層の上面が、ボンディングパッド側で高くなる傾斜面となっていることを特徴とする請求項６に記載の光電素子部品。
【請求項８】
前記素子収納用の凹所の底面に前記回路基板の基板材が露出した部位を有することを特徴とする請求項１に記載の光電素子部品。
【請求項９】
前記素子収納用の凹所の底面に前記基板材が露出した溝を形成し、該溝に封止樹脂を注入することを特徴とする請求項８に記載の光電素子部品。
【請求項１０】
前記素子収納用の凹所は、突出した柱体の先端部に設けられ、前記封止樹脂層を覆うように該封止樹脂層の弾性率よりも大きな弾性率を有するレンズ用樹脂によってレンズ層が形成され、そのレンズ用樹脂が前記突出した柱体の外側表面を覆っていることを特徴とする請求項１に記載の光電素子部品。
【請求項１１】
前記封止樹脂層を覆うように該封止樹脂層の弾性率よりも大きな弾性率を有するレンズ用樹脂によってレンズ層が形成され、そのレンズ層は、レンズ用樹脂を硬化させた後、常温冷却よりも遅い冷却速度で硬化温度から常温まで冷却して形成されていることを特徴とする請求項１に記載の光電素子部品。
【請求項１２】
前記回路基板の基板材は、１０ＧＰａ以下の低弾性率樹脂からなり、
前記封止樹脂層は、弾性率が１Ｐａ以上１ＭＰａ以下かつガラス転移温度が２１３Ｋ以上２３３Ｋ以下の樹脂を用いて前記光電素子を封止した第１封止層と、前記第１封止層の上に形成した弾性率が１ＧＰａ以上２．５ＧＰａ以下かつガラス転移温度が４１３Ｋ以上の紫外光硬化性の樹脂による第２封止層と、からなり、
前記第２封止層の上には、弾性率が３ＧＰａ以上のレンズ用樹脂からなるレンズ層が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の光電素子部品。
【請求項１３】
前記第１封止層と第２封止層は、第１封止層の樹脂を滴下し、該樹脂上面に該樹脂よりも比重の小さい第２封止層の樹脂を滴下し、その後、これらの樹脂を硬化させて形成されていることを特徴とする請求項１２に記載の光電素子部品。
【請求項１４】
前記回路基板の基板材は、１０ＧＰａ以下の低弾性率樹脂からなり、
前記封止樹脂層は、弾性率が２．５ＧＰａ以上３．５ＧＰａ以下かつガラス転移温度が４１３Ｋ以上の樹脂からなり、
前記封止樹脂層の上には弾性率が３ＧＰａ以上のレンズ用樹脂からなるレンズ層が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の光電素子部品。
【請求項１５】
前記封止樹脂層及びレンズ層は、前記封止樹脂層用の樹脂の滴下の後、該樹脂の架橋度が５０〜８０％の状態で前記レンズ用樹脂を注入してこれらの樹脂を硬化させて形成されていることを特徴とする請求項１４に記載の光電素子部品。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、立体的な回路基板に設けられた凹所内に光電素子が実装された光電素子部品に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、光電素子を用いて発光／受光を行い、光と電気の変換を行う部品が光電素子部品として知られている。例えば、図１７（ａ）に示す発光装置１００は、基板１０１の表面に電極１０５、１０６を形成し、電極１０６の上に導電性接合材１０７によりＬＥＤ（発光ダイオード）チップ１０８を実装してＬＥＤチップ２０８の下面を電極１０６に電気接続するとともに、ＬＥＤチップ１０８の上部電極と電極１０５とをワイヤボンディングで電気接続し、下から上に向かって拡径した截頭円錐形の内周面を有するケース１１０で基板上のＬＥＤチップを囲み、ＬＥＤチップから出力される光を全反射するようにした光電素子部品である（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
また、図１７（ｂ）に示す発光装置２００は、凹所２０２を形成した略平板状の導電体からなる基板２０１と、その表面に形成した絶縁被膜２０４と、ワイヤボンディングパッドを有する上電極２０５と、基板上面から凹所２０２の内面に至る導電パターン電極２０６とを備え、ＬＥＤチップ２０８の下面電極を導電性接合材２０７を介して導電パターン電極２０６に電気接続し、ＬＥＤチップ２０８の上面電極をボンディングワイヤ２０９によって上電極２０５に電気接続した光電素子部品である（例えば、特許文献２参照）。
【０００４】
また、図１７（ｃ）に示す表面実装型チップ部品３００は、絶縁基板３０１に上電極３０５，３０６とこれらに接続された下電極３１５，３１６とを有するとともに、絶縁基板３０１に形成した凹所３０２にＬＥＤチップ３０８を収納した光電素子部品である（例えば、特許文献３参照）。凹所３０２は４つの傾斜面を有し、その１つの傾斜面中ほどに階段状となった突出部３０３が形成されている。その突出部３０３の上面には、上電極３０５に電気接続されたボンディングパッド３２５が形成されている。また、上電極３０６は、凹所３０２の傾斜面、及び凹所３０２の底面まで引き回されている。ＬＥＤチップ３０８の下面電極は、ＬＥＤチップ３０８を導電性接合材３０７を介して凹所３０２の底面に実装することにより上電極３０６と電気接続されている。ＬＥＤチップ３０８の上面電極は、ボンディングワイヤ３０９を介してボンディングパッド３２５に電気接続されている。また、ＬＥＤチップ３０８は、ボンディングワイヤ３０９と共に、封止樹脂３１１で封止されている。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００１−１７７１５５号公報
【特許文献２】
特開平１０−０９８２１５号公報
【特許文献３】
特開平１１−７４４２０号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した図１７（ａ）や特許文献１に示されるような光電素子部品においては、截頭円錐形の内周面を有するケース１１０の底面部に、ワイヤボンディング用のパッドのスペースが必要なため、基板の小型化に限界がある。例えば、基板を小さくすると、導電性接合材１０７と電極１０５との絶縁間隔に余裕がなくなり、短絡する危険性が生じる。さらに、ボンディングパッドとＬＥＤチップ１０８がケース１１０の底面部に配置されるため、ＬＥＤチップ１０８を偏心して配置することになり、光の集光性が悪くなるという問題がある。
【０００７】
また、上述した図１７（ｂ）や特許文献２に示されるような光電素子部品においては、ボンディングワイヤ２０９が長いため光路障害物となり、光電素子部品の発光効率低下の原因となる。また、ＬＥＤチップ２０８を後工程で樹脂封止した場合、ワイヤ長が長いものほど樹脂の膨張収縮（熱応力）による影響を受けやすく、ワイヤボンディングの接合信頼性が低下するという問題がある。また、ボンディングワイヤがＡｕワイヤの場合、ワイヤが長いとコスト高の原因となる。さらに、光電素子部品を光電信号変換素子として用いる場合、ボンディングワイヤが長がければ長いほどボンディングワイヤの有するＬ成分（インダクタンス）が大きくなり、信号伝達の高速化の障害となる。
【０００８】
また、上述した図１７（ｃ）や特許文献３に示されるような光電素子部品においては、傾斜面中ほどに設ける階段状の突出部３０３の面積を確保する必要性から光電素子部品の小型化に限界があり、また、そのような突出部３０３を設けることにより、凹所３０２の断面積が大きくなるので光の集光性（利用効率）が悪くなるという問題がある。さらに、ＬＥＤチップ３０８が凹所３０２の開口面のの中心に配置されることがなく、偏心して配置されるので、光の集光性が悪くなるという問題がある。
【０００９】
本発明は、上記課題を解消するものであって、光電素子収納用凹所が基板上に占める平面積を大きくすることなくボンディングパッドの形成を可能とし、小型かつ光利用効率の向上した光電素子部品を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段及び発明の効果】
上記課題を達成するために、請求項１の発明は、光電素子による発光／受光用に供せられる光軸周りのほぼ全周に亘る斜面を含むメタライズされた光反射面を有する光電素子部品であって、前記光電素子を収納するための凹所が形成された回路基板と、前記凹所の底面に実装された光電素子と、その光電素子を封止する樹脂層（以下、封止樹脂層と記す）とを備え、前記光反射面は、前記凹所を形成する斜面を含む内面に設けられており、前記光反射面の周囲方向の一部の範囲における前記凹所の中途部位に、前記光反射面の位置より突出する凸部と、後退する凹部とが前記凹所の底面側から順に連続的に形成され、これら凸部の上面と凹部の底面とにより踊り場状の段面が形成され、前記踊り場状の段面に光電素子の回路接続用のボンディングパッドが備えられた光電素子部品である。
【００１１】
上記構成においては、光軸周りのほぼ全周に亘る斜面を含むメタライズされた光反射面が、光電素子を収納するための凹所を形成する斜面を含む内面に設けられ、その周囲方向の一部の範囲における凹所の中途部位に、光反射面の位置より突出する凸部と、後退する凹部とが凹所の底面側から上方に向かって順に連続的に形成され、その凸部の上面と凹部の底面とにより踊り場状の段面が形成されるとともに、その段面に光電素子の回路接続用のボンディングパッドが備えられるので、ボンディングパッドと光電素子とを近接して配置することができる。
【００１２】
すなわち、光電素子を実装する円形形状の凹所底面よりも上部に位置する段面にボンディングパッドが設けられるので、光電素子を導電性接合材を介して凹所底面に実装する場合においても、接合剤のしみ出しによる凹所底面とボンディングパッドとの電気的短絡を心配することなくボンディングパッドをできるだけ、光電素子側に近付けて設けることができ、光電素子部品の小型化が図れる。また、斜面の中途部位に光反射面の位置より突出する凸部と後退する凹部を設けてボンディングパッドのスペースを確保しているので支障なくボンディング作業を行うことができる。
【００１３】
また、凸部と凹部の両構造によりボンディングパッドのスペースを確保するので、後退する凹部による光反射面の変形を最小に抑えることができる。同様に、突出する凸部による凹所底面に入り込む割合を最小に抑えることができる。つまり、光反射面の光反射効率を大きく損なうことなく、また、光電素子の発光中心と光反射面の中心軸とを偏心させることなく光電素子を実装して、光電素子部品の小型化が図れる。また、ボンディングワイヤを短く出来るので、光電素子部品を光電信号変換素子として用いる場合、より高速の信号処理が可能となる。
【００１４】
請求項２の発明は、請求項１に記載の光電素子部品において、前記段面の凸部近傍における前記ボンディングパッドを他の電気回路と絶縁する絶縁部は、前記凸部の先端から素子収納用の凹所の底面に向けて連なる面部分に形成されているものである。
【００１５】
上記構成においては、段面の凸部近傍におけるボンディングパッドを絶縁する絶縁部を、凸部の先端から素子収納用の凹所底面に向けて下方に連なる面部分に形成するので、踊り場状の段面の全域をボンディングパッドとして用いることができる。また、この絶縁部分は、凹所底面から立ち上がる（凹所底面に向けて立ち下がる）凸部の側面に立体的に設けられるので、凹所底面の平面部分を用いることなく絶縁領域が確保でき、光電素子部品の小型化ができる。また、ボンディングパッドを構成する導電膜バターン先端部が凸部先端において下方にＬ型に折れ曲がった先において絶縁部分が形成されるので、その導電膜パターンのＬ型構造により、膜の剥離耐性が向上し、ワイヤボンディング時の剥離が抑制される。
【００１６】
請求項３の発明は、請求項２に記載の光電素子部品において、前記絶縁部は、レーザ等の電磁波照射手段を用いて形成されているものである。
【００１７】
上記構成においては、絶縁部の形成にレーザ等の電磁波照射手段を用いるので、露光やパターニングの工程が不要であり、立体的な絶縁部を形成できる。例えば、導電膜形成後に踊り場状の段面に設けたボンディングパッドの絶縁部を形成する場合、凸部先端の側面に凹所の開口からレーザ光を照射して、他へのダメージを与えることなく精度良く絶縁部を形成できる。
【００１８】
請求項４の発明は、請求項１に記載の光電素子部品において、前記段面は、略円形又は略楕円形である。
【００１９】
上記構成においては、段面を略円形又は略楕円形とするので、ワイヤボンダーの治具との相性が良く、段面のボンディングスペースを必要最小限とすることができる。また、後退する略円形又は楕円形の凹部による光反射面の変形を最小に抑えることができ、光反射面の光反射効率を大きく損なうことなく、光電素子部品のさらなる小型化が図れる。さらに、回路基板の基板材を金型成形により作成する場合、円形の凸部／凹部を形成する金型の製作はより容易であり、光電素子部品の低コスト化が図れる。
【００２０】
請求項５の発明は、請求項１に記載の光電素子部品において、前記素子収納用の凹所は、突出した柱体の先端部に設けられ、前記ボンディングパッドへの電気接続回路が前記柱体の先端部及び外面部を経由しているものである。
【００２１】
上記構成においては、光反射面の中途部位に形成した踊り場状の段面にボンディングパッドを設けて光電素子部品の小型化が図れる利点を生かすとともに、柱体の外面部を用いた電気接続回路により、柱体の先端部を小型化した光電素子部品が得られる。
【００２２】
請求項６の発明は、請求項１に記載の光電素子部品において、前記光電素子は、ボンディングワイヤによって前記ボンディングパッドに接続され、前記封止樹脂層は、そのボンディングワイヤが埋まる高さ以上に形成され、さらに当該封止樹脂層を覆うように該封止樹脂層の弾性率よりも大きな弾性率を有するレンズ用樹脂によってレンズ層が形成されたものである。
【００２３】
上記構成においては、封止樹脂層によりボンディングワイヤを埋め込むので、ボンディングワイヤが封止樹脂層の境界をまたがることがなく、層間の熱応力によるボンディングワイヤの切断が発生しない。また、封止樹脂層を覆うように封止樹脂層の弾性率よりも大きな弾性率を有するレンズ用樹脂によってレンズ層を形成したので、封止樹脂層の熱応力による影響をレンズ用樹脂層で抑制するとともに、そのレンズ効果により光の有効利用を図ることができる。こうして、ボンディングワイヤの切断や光電素子のクラック発生がなく、信頼性及び光利用効率に優れた光電素子部品が得られる。
【００２４】
請求項７の発明は、請求項６に記載の光電素子部品において、前記封止樹脂層の上面が、ボンディングパッド側で高くなる傾斜面となっているものである。
【００２５】
上記構成においては、封止樹脂層の上面をボンディングパッド側で高くすることで、少ない封止樹脂層でボンディングワイヤを埋め込んで封止できるので、上記同様の効果が得られる。また、光学特性の優れたレンズ用樹脂を多く用いて封止層及びレンズ層を形成できるので光利用率の優れた光電素子部品が得られる。また、光電素子及び光電素子に接続されたボンディングワイヤを封止する封止樹脂材料が高価な場合、その使用量を最小限に抑えることができ、信頼性や光利用効率の優れた小型の光電素子部品を安価に提供できる効果がある。
【００２６】
請求項８の発明は、請求項１に記載の光電素子部品において、前記素子収納用の凹所の底面に前記回路基板の基板材が露出した部位を有するものである。
【００２７】
上記構成においては、光反射面の延伸面であり、また光電素子の下面電極に電気接続するための回路パターンである凹所の底面のメタライズ面に、基板材が露出した部位を形成しているので、凹所に充填する封止樹脂層と回路基板を構成する部材とが前記露出した部位で直接接合するため、メタライズ面を介しての接合よりも強固な封止樹脂の接合力が得られる。
【００２８】
請求項９の発明は、請求項８に記載の光電素子部品において、前記素子収納用の凹所の底面に前記基板材が露出した溝を形成し、該溝に封止樹脂を注入するものである。
【００２９】
上記構成においては、凹所の底面に基板材が露出した溝を形成し、その溝に封止樹脂を注入するので、前記同様の効果に加え、封止樹脂層と基板材との接合表面積が増加してさらに強固な封止樹脂層の接合力が得られる。
【００３０】
請求項１０の発明は、請求項１に記載の光電素子部品において、前記素子収納用の凹所は、突出した柱体の先端部に設けられ、前記封止樹脂層を覆うように該封止樹脂層の弾性率よりも大きな弾性率を有するレンズ用樹脂によってレンズ層が形成され、そのレンズ用樹脂が前記突出した柱体の外側表面を覆っているものである。
【００３１】
上記構成においては、レンズ層を形成する樹脂が、突出した柱体の外側表面を覆っているので、外面部の電気接続回路を保護する層を別に形成する必要がなくなり、境目なく延長したレンズ層形成樹脂で外面部の電気接続回路を確実に被覆保護することができる。また、レンズ層形成樹脂と回路基板との接合部界面の面積が広く得られるため、封止樹脂層内部への界面を通した吸湿が低減され、光電素子の劣化を防止できる。また、強固に形成されたレンズ層により内部の封止樹脂層を包み込んでいるため、封止樹脂層とレンズ層との剥離が防止できる。
【００３２】
請求項１１の発明は、請求項１に記載の光電素子部品において、前記封止樹脂層を覆うように該封止樹脂層の弾性率よりも大きな弾性率を有するレンズ用樹脂によってレンズ層が形成され、そのレンズ層は、レンズ用樹脂を硬化させた後、常温冷却よりも遅い冷却速度で硬化温度から常温まで冷却して形成されているものである。
【００３３】
上記構成においては、レンズ層を形成する樹脂を硬化させた後、常温冷却よりも遅い冷却速度で硬化温度から常温まで冷却するので、冷却時間を制御して熱応力の緩和を行いながら冷却できるため、急激な収縮による樹脂界面の剥離や樹脂へのクラック発生のない光電素子部品が得られる。
【００３４】
請求項１２の発明は、請求項１に記載の光電素子部品において、前記回路基板の基板材は、１０ＧＰａ以下の低弾性率樹脂からなり、前記封止樹脂層は、弾性率が１Ｐａ以上１ＭＰａ以下かつガラス転移温度が２１３Ｋ以上２３３Ｋ以下の樹脂を用いて前記光電素子を封止した第１封止層と、前記第１封止層の上に形成した弾性率が１ＧＰａ以上２．５ＧＰａ以下かつガラス転移温度が４１３Ｋ以上の紫外光硬化性の樹脂による第２封止層と、からなり、前記第２封止層の上には、弾性率が３ＧＰａ以上のレンズ用樹脂からなるレンズ層が形成されているものである。
【００３５】
上記構成においては、基板材を１０ＧＰａ以下の低弾性率樹脂で形成し、第１封止層を弾性率が１Ｐａ以上１ＭＰａ以下かつガラス転移温度が２１３Ｋ以上２３３Ｋ以下の樹脂で形成し、第２封止層を弾性率が１ＧＰａ以上２．５ＧＰａ以下かつガラス転移温度が４１３Ｋ以上の紫外光硬化性樹脂で形成し、レンズ層を弾性率が３ＧＰａ以上の樹脂で形成し、これらをこの順序で積層するので、光電素子部品を構成する樹脂の弾性率が適切に選択して用いられ、総合的に封止樹脂の応力が緩和されるため、温度環境の変化に対して光学装置の耐久信頼性が得られる。封止樹脂相互間の応力緩和と、界面接合力との相乗効果によって、光電素子部品が置かれる２３３Ｋ（−４０℃）〜３５８Ｋ（８５℃）という温度環境において、樹脂中の真空ボイドや樹脂界面の剥離を生じることのない耐久信頼性の向上した光電素子部品が得られる。
【００３６】
例えば、２３３Ｋ（−４０℃）×５分、３５８Ｋ（８５℃）×５分を１サイクルとして熱衝撃試験を行ったところ７００サイクルまで全品良品であった。上記の弾性率及びガラス転移温度の条件以外においては、例えば、第１封止層の弾性率が１Ｐａ以下又はガラス転移温度が２１３Ｋ以下の場合、熱衝撃試験の結果、第１封止層の樹脂内部に真空ボイドが発生し光路障害となる。また、第１封止層の弾性率が１ＭＰａ以上又はガラス転移温度が２３３Ｋ以上の場合、熱衝撃試験の結果、第１封止層と回路基板凹所のメタライズ面（光電素子の下面電極に電気接続するための回路パターン）との間で界面剥離が発生し、光路障害となる。また、第２封止層の弾性率が１ＧＰａ以下又はガラス転移温度が４１３Ｋ以下の場合、熱衝撃試験の結果、第２封止層の樹脂内部に真空ボイドが発生し光路障害となる。また、第２封止層の弾性率が２．５ＧＰａ以上の場合、熱衝撃試験の結果、第２封止層と回路基板凹所のメタライズ面との間で界面剥離が発生し、光路障害となる。また、レンズ層の樹脂の弾性率が３ＧＰａ以下の場合、熱衝撃試験の結果、第２封止層とレンズ層の樹脂との間で界面剥離が発生し、光路障害となる。
【００３７】
請求項１３の発明は、請求項１２に記載の光電素子部品において、前記第１封止層と第２封止層は、第１封止層の樹脂を滴下し、該樹脂上面に該樹脂よりも比重の小さい第２封止層の樹脂を滴下し、その後、これらの樹脂を硬化させて形成されているものである。
【００３８】
上記構成においては、第１封止層の樹脂を滴下し、該樹脂上面に該樹脂よりも比重の小さい第２封止層の樹脂を滴下し、その後、これら２つの樹脂を硬化させるので、２つの封止樹脂層の境界面が液体状態の時に形成されるため、相溶化しており、２つの封止樹脂層を硬化処理する時、樹脂の界面で化学結合して接合力が向上した光電素子部品が得られる。また、下層の樹脂よりも比重の小さい樹脂を上層に用いるので、樹脂同士の混合が防止される。
【００３９】
請求項１４の発明は、請求項１に記載の光電素子部品において、前記回路基板の基板材は、１０ＧＰａ以下の低弾性率樹脂からなり、前記封止樹脂層は、弾性率が２．５ＧＰａ以上３．５ＧＰａ以下かつガラス転移温度が４１３Ｋ以上の樹脂からなり、前記封止樹脂層の上には弾性率が３ＧＰａ以上のレンズ用樹脂からなるレンズ層が形成されているものである。
【００４０】
上記構成においては、基板材を１０ＧＰａ以下の低弾性率樹脂で形成し、封止樹脂層を弾性率が２．５ＧＰａ以上３．５ＧＰａ以下かつガラス転移温度が４１３Ｋ以上の樹脂で形成し、レンズ層を弾性率が３ＧＰａ以上の樹脂で形成し、これらをこの順序で積層するので、光電素子部品を構成する樹脂の弾性率が適切に選択して用いられ、総合的に封止樹脂層の応力が緩和されるため、温度環境の変化に対して光電素子部品の耐久信頼性が得られる。封止樹脂相互間の応力緩和と、界面接合力との相乗効果によって、光電素子部品が置かれる−４０℃〜８５℃という温度環境において、樹脂中の真空ボイドや樹脂界面の剥離を生じることのない耐久信頼性の向上した光電素子部品が得られる。
【００４１】
例えば、２３３Ｋ（−４０℃）×５分、３５８Ｋ（８５℃）×５分を１サイクルとして熱衝撃試験を行ったところ５００サイクルまで全品良品であった。上記の弾性率及びガラス転移温度の条件以外においては、例えば、封止樹脂層の弾性率が２．５ＧＰａ以下又はガラス転移温度が４１３Ｋ以下の場合、熱衝撃試験の結果、樹脂内部に真空ボイドが発生し光路障害となる。また、封止樹脂層の弾性率が３．５ＧＰａ以上の場合、熱衝撃試験の結果、封止樹脂層と回路基板凹所のメタライズ面との間で界面剥離が発生し、光路障害となる。また、レンズ層の樹脂の弾性率が３ＧＰａ以下の場合、熱衝撃試験の結果、封止樹脂層とレンズ層の樹脂との間で界面剥離が発生し、光路障害となる。
【００４２】
請求項１５の発明は、請求項１４に記載の光電素子部品において、前記封止樹脂層及びレンズ層は、前記封止樹脂層用の樹脂の滴下の後、該樹脂の架橋度が５０〜８０％の状態で前記レンズ用樹脂を注入してこれらの樹脂を硬化させて形成されているものである。
【００４３】
上記構成においては、封止樹脂の架橋度が５０〜８０％の状態でレンズ用樹脂を注入してこれらの樹脂を硬化させるので、レンズ用樹脂の硬化剤によりレンズ部下層の封止樹脂層の硬化が進むと共に、レンズ用樹脂と封止樹脂との化学結合も形成されるため、レンズ層と封止樹脂層との接合力が向上する。
【００４４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態に係る光電素子部品について、図面を参照して説明する。図１は光電素子部品の封止樹脂層を除いた状態を示し、図２は光電素子部品の外観を示す。光電素子部品１０は、四角形状の回路基板１に形成した凹所２の底面４に光電素子５を実装して形成されており、光コネクタ等の発光／受光デバイスとして用いられる。光電素子５の発光／受光面の略中心における垂線方向に光軸が定義される。凹所２を形成する斜面を含む内面には、光電素子５による発光／受光用に供せられるメタライズされた光反射面３が形成されている。
【００４５】
この光反射面３は、光利用効率の優れた集光性を有する、例えば、略パラボラ形状や略円錐凹形状などからなる斜面を光軸周りのほぼ全周に亘って備えて形成される。その光反射面３による略集光点位置に光電素子５の発光／受光中心が位置するように発光素子５が配置される。この光反射面３は、光電素子５の発光／受光面からの光束の角度分布及び集光レンズなどとの組合せにおいて所望の高い光利用効率が得られるように、通常はコンピュータ演算処理を用いて非球面形状に光学設計される。そのような設計により生成された光反射面形状データを用いて光反射面３が形成されている。光反射面３の周囲方向の一部の範囲における斜面の中途及び斜面下端の若干下側までも含む凹所２の中途部位に形成された踊り場状の段面９には、光電素子５の回路接続用のボンディングパッド７が備えられている。
【００４６】
光反射面３は、導電性膜によってメタライズされており、光電素子収納用凹所２の底面４を含む内面の略全面にわたって形成されている。また、この導電性膜は、電気回路パターンを形成しており、絶縁部８によって電気的に絶縁された２領域からなり、それぞれ回路基板１の外表面に延伸されて配線３ａ，３ｂに接続されている。
【００４７】
また、光電素子５を封止する樹脂層（以下、封止樹脂層と記す）が凹所２に形成され、その上部にレンズ層１５が形成される。封止樹脂層は光電素子５やボンディングワイヤ１１を保護するものであり、光透過性のある樹脂、例えばエポキシ樹脂などが用いられる。回路基板１は、ＬＣＰ樹脂（液晶ポリマー）やＰＰＡ樹脂（ポリフタルアミド樹脂）基板などの基板材で形成される厚みを有する立体状のものである。このような立体状の基板材は射出成形により作成され、この上に立体的な回路が形成され、いわゆるＭＩＤ（Ｍｏｌｄｅｄ　Ｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔ　Ｄｅｖｉｃｅ）と呼ばれる立体成形回路部品となる。ＭＩＤには一回成形法、二回成形法など各種公知の方式があるが、特にレーザを用いて回路形成する一回成形法が本発明の構造を有する小型精密部品の製造に適している。なお、基板材はフィラーなどを含有するものでもよく、またセラミック基板や金属体に絶縁層を被覆した基板などのように樹脂からなる基板以外の基板材でもよい。
【００４８】
光電素子５について説明する。光電素子５は、例えばＬＥＤ（発光ダイオード）素子等の発光素子やフォトダイオード等の受光素子、又はこれらで構成された光電素子モジュールなどである。光電素子５は、その上面から発光して凹所２の上方開口に向けて光を出射、又は、凹所２の上方の開口からの入射する光を光電素子５の上面で受光する。この光電素子５は、その上下面に電極を有している。光電素子５の下面電極は、凹所２の底面４において、例えば銀ペーストやはんだなどの導電性接合材１２（図４参照）によって光反射膜３に電気的に接続される。従って、光電素子５の下面電極は、光反射面３を形成する導電膜の回路パターンを介して、回路基板１の上端面からその側面、さらにその裏面（不図示）にかけて形成された配線３ａに引き出されている。光電素子５の上面電極６は、例えば金線からなるボンディングワイヤ１１によってボンディングパッド７に接続される。従って、光電素子５の上面電極６は、回路基板１の上面からその側面、さらにその裏面（不図示）にかけて形成された配線３ｂに引き出されている。
【００４９】
ボンディングパッド７について説明する。図３は光電素子が収納される回路基板の凹所詳細を示し、図４はワイヤボンディングパッドを設けるための踊り場状の段面９を示す。光反射面３の周囲方向の一部の範囲における斜面の中途部位に、光反射面３の面位置より突出する凸部９ａと、後退する凹部９ｂとが凹所２の底面４側から上方に向かって順に連続的に形成されている。凸部９ａの側面は、凹所２の底面４から立上り、凹所２の下部側壁４ａよりも中心部方向に突出して形成されている。これら凸部９ａの上面と凹部９ｂの底面とにより踊り場状の段面９が形成される。この踊り場状の段面９に光電素子５の回路接続用のボンディングパッド７が形成される。ボンディングパッド７は、周囲の光反射面３を形成する導電性膜から絶縁部８、８ａによって電気的に切り離されて配線３ｂへと導通している。ボンディングパッド７は、光電素子５の上面よりも高いところに位置するように設けられている。また、ボンディングワイヤ１１は、その最大高さが凹所２の開口位置よりも低くなるようにボンディングされる。なお、踊り場状の段面９の位置は斜面の下端又はその若干下側であってもよく、少なくとも凹部９ｂが光反射面３の斜面の一部に形成されている。
【００５０】
このように、凸部９ａと凹部９ｂの両構造によりボンディングパッド７のスペースを確保するので、後退する凹部９ｂによる略パラボラ形状などの光反射面３の変形を最小に抑えられる。同様に、突出する凸部９ａによる凹所底面に入り込む割合を最小に抑えることができる。つまり、集光特性の品質や集光量の大きさに対応する光反射面３の光反射効率すなわち光利用効率を大きく損なうことなく、また、光電素子５の発光／受光中心と略パラボラ形状などの光反射面３の中心軸とを偏心させることなく光電素子５を実装して、光電素子部品１０の小型化が図られる。また、ボンディングワイヤ１１を短く出来るので、光電素子部品１０を光電信号変換素子として用いる場合、より高速の信号処理が可能となる。
【００５１】
絶縁部８について説明する。段面９の凸部９ａ近傍におけるボンディングパッド７を絶縁する絶縁部８ａは、凸部９ａの先端から素子収納用の凹所２の底面４に向けて下方に連なる面部分に形成される。この絶縁部分８ａは、凹所２の底面４から立ち上がる（底面４に向けて立ち下がる）凸部９ａの側面を用いて立体的に設けられるので、底面４の平面部分を用いることなく絶縁領域が確保でき、光電素子部品の小型化ができる。また、絶縁部８ａが、ボンディングパッド７を構成する導電膜バターン先端部が凸部９ａの先端において下方にＬ型に折れ曲がったところに形成されるので、その導電膜パターンのＬ型構造により、膜の剥離耐性が向上し、ワイヤボンディング時の剥離が抑制される。
【００５２】
このような立ち上がる面の側面も含む絶縁部は、例えばマスク露光法によるパターニングを用いて形成することは困難であるが、レーザ等の電磁波照射手段を用いて、レーザ光の照射位置や角度を変えながら一筆書きのように形成することができる。また、レーザ光によると、立体的な絶縁部を数十μｍの絶縁幅にて高精密に形成できるため光反射面の面積ロスも小さくできる。例えば、導電膜形成後に踊り場状の段面に設けたボンディングパッドの絶縁部を形成する場合、凸部先端側面に凹所の開口からレーザ光を照射して、他へのダメージを与えることなく精度良く絶縁部を形成できる。
【００５３】
段面の形状を略円形又は略楕円形として、その段面の全域をボンディング用領域として有効に用いることができる。このような形状は、ワイヤボンダーの治具との相性が良く、段面のボンディングスペースを必要最小限とすることができる。また、このような形状によると後退する凹部による光反射面の変形を最小に抑えることができ、光反射面の光反射効率を大きく損なうことなく、光電素子部品のさらなる小型化が図れる。さらに、回路基板１の基板材を金型成形により作成する場合、円形の凸部／凹部を形成する金型の製作はより容易であり、光電素子部品の低コスト化が図れる。
【００５４】
回路基板１の基板材の製造、及びその表面の光反射面３等の形成について説明する。まず、光電素子収納用の凹所２とその傾斜面に凸部９ａと凹部９ｂを有する基板材を、例えば次の表１に示す条件のもとで、樹脂成形により製造する。
【００５５】
【表１】
2004111906.tif 000003
【００５６】
続いて、光反射面３である前記凸部９ａ、凹部９ｂを含めて光電素子収納用の凹所２の内面ほぼ全面、及び配線３ａ，３ｂなどの電気回路パターンを形成する面の全域に、例えばスパッタリングや蒸着法により導電性を有する下地膜を形成する。
【００５７】
その後、例えばレーザ光照射により、下地膜の不要な部分を蒸発させて除去することにより、下地膜にパターニングを施して、導通部と絶縁部を形成する。さらに、導通部にめっきを施すことにより、所望の厚み、及び光反射特性を有する光反射面３、及び配線部３ａ，３ｂ等が形成される。パターニングは、めっき等により最終膜厚の膜を形成した後に行うこともできる。このように、パターニングをレーザ加工により行うと立体形状への加工が容易である。通例、光反射面３の膜は、銅膜（厚さ０．１〜０．５μｍ）から形成される。この場合、ＳＨＧ−ＹＡＧレーザ（波長５３２ｎｍ）を用いるのが好ましい。
【００５８】
また、光反射面３及びボンディングパッド７には、銅膜の上にＮｉ及びＡｕによるめっきを施すのがよい。ボンディングパッド７の大きさは、通常φ０．３〜１．０ｍｍの範囲であり、本実施例では小型化のためφ０．３〜０．５ｍｍのサイズで形成している。最表面のＡｕめっき層の厚さは０．３〜１．０μｍ程度とするのが好ましい。
【００５９】
このようにして得られた本発明の光電素子部品は、光電素子収納用凹所２の傾斜面に形成された段面９が形成されているので、光電素子収納用凹所２、ひいては回路基板１の平面積を広げることなくボンディングパッド７を設けることができ、光電素子部品の小型化を図ることができる。また、光反射面３の一部をボンディングパッド７を配線３ｂに接続するための導通部として利用できるので、光電素子収納用凹所２の傾斜面（光反射面３）を有効に活用できる。しかも、凹所２の形状をほとんど変化させる必要がないので、例えば光軸周りに形成された略パラボラ形状や略円錐凹形状などの、良好な光反射面を維持できる。これにより、良好な光利用効率を得ることができる。
【００６０】
なお、図５，図６に示すように、光電子部品を超小型化する場合などには、本実施形態の変形として配線部３ｂの斜面の略全てが凹部９ｂの垂直側面に置き換わった構造としてもよく、また凹部９ｂの一部は光反射面の開口径より外側まで出てもよい。この場合、前出の図３，図４に示した光電素子部品と比較して、凹所２の径が小さくなっており、凸部９ａの側面が凹所２の下部側壁４ａから中心部方向に突出する突出量は少なく、代わりに、凹部９ｂの後退量が多くなっている。
【００６１】
次に、本発明の一実施形態に係るさらに他の光電素子部品を説明する。図７は柱体構造を有する光電素子部品２０を示し、図８はその柱体の先端部の外観を示す。また、図９（ａ）は同光電素子部品２０の封止樹脂層を除いた状態の平面図を示し、図９（ｂ）は同柱体部分の詳細を示す。この光電素子部品２０の回路基板１は、四角形状の基板基部２１と基板基部２１から突出した円柱状の柱体２２から構成されている。柱体２２の先端部に素子収納用の凹所が設けられている。ボンディングパッド７を形成する踊り場状の段面構造、及びそれらを含む素子収納用の凹所構造などは、前述の光電子部品１０のものと同様である。
【００６２】
光電素子５の下面電極、及びボンディングパッド７への配線３ａ，３ｂは、柱体２２の先端部及び外面部を経由している。配線３ａ，３ｂの経由先は、例えば次のようである。四角形状の基板基部２１の下面に形成した凹所には、例えば、光電素子５の信号処理を行う集積回路素子２３を実装する。光電素子５と集積回路素子２３とを前記配線３ａ，３ｂ、及びボンディングワイヤ２４で接続する。この配線３ａ，３ｂは、例えば、光電素子５が実装された凹所から集積回路素子２３の実装部位に至るように、基板基部２１及び柱体２２からなる立体回路成形品の表面に、例えば金属めっき膜によって構成される。
【００６３】
この光電素子部品２０は、光電素子５を柱体２２の先端の凹所に実装した後、２種類の封止樹脂層により封止し、さらに光電素子５の受光面、又は発光面に対向するレンズ層１５を形成して構成される。このような光電子部品２０においては、光反射面の中途部位に形成した踊り場状の段面９にボンディングパッド７を設けて光電素子部品の小型化が図れる利点を生かすとともに、柱体２２の外面部を用いた電気接続回路により、柱体の先端部を小型化した光電素子部品が得られる。
【００６４】
光電素子部品２０の材質的な構成、及び封止構造について説明する。回路基板１の基板材は、弾性率が１０ＧＰａ以下の材料物性を有する低弾性率樹脂からなる樹脂基板である。ところで、弾性率が１０Ｇｐａを超える、例えばガラスエポキシ樹脂のような高弾性率樹脂からなる樹脂基板と共に用いて問題なく封止できる封止樹脂であっても、弾性率が１０ＧＰａ以下の低弾性率樹脂基板と共に用いる場合、レンズ樹脂成形などの加熱・冷却時において、光電素子と封止樹脂層の境界部分で剥がれが発生し易くなる問題がある。そこで、封止樹脂層を高弾性率にして、光電素子と封止樹脂層の境界部分で剥がれ難くすると、光電素子と回路基板との間の導電性接合剤の剥がれや光電素子へのダメージが発生し易くなる問題がある。
【００６５】
このため、以下のような構成にして、弾性率が１０ＧＰａ以下の材料物性を有する低弾性率樹脂からなる樹脂基板に対して上記剥がれなどの問題が発生しないようにしている。封止樹脂層は第１封止層１６と第２封止層１７からなる。光電素子５、及びボンディングワイヤ１１の全部又は一部を封止する第１封止層１６は、弾性率が１Ｐａ以上、１ＭＰａ以下で、ガラス転移温度が２１３Ｋ以上２３３Ｋ以下の樹脂からなる。第１封止層３の樹脂としては、変性アクリレート樹脂の他、例えば、エポキシ樹脂などを用いてもよい。第１封止層１６の上に形成される第２封止層１７は、弾性率が１ＧＰａ以上、２．５ＧＰａ以下で、ガラス転移温度が４１３Ｋ以上の紫外線（ＵＶ）硬化性樹脂からなる。第２封止層１７の紫外線硬化性樹脂としては、エポキシ樹脂の他、例えば、変性アクリレート樹脂などを用いてもよい。第２封止層１７の上に形成されるレンズ層１５は、弾性率が３ＧＰａ以上の樹脂からなる。レンズ層１５の樹脂としては、エポキシ樹脂の他、例えば、変性アクリレート樹脂などを用いてもよい。
【００６６】
光電素子部品２０の製造工程を説明する。図１０は各工程のフローを示す。なお、前出の図９を参照する。まず、光電素子収納用の凹所２、及びワイヤボンディングパッド７用の踊り場状段面９を有する回路基板１の基板材を樹脂成形により製作し、その凹所内面及び外表面をメタライズして光反射面３、及び配線３ａ、３ｂなどのパターンを形成する（Ｓ１１）。次に、光電素子５を、例えば導電性樹脂などの接合材１２により凹所２の底面４にダイボンディングし、また光電素子５の上面電極６をボンディングワイヤ（金属細線）１１によりボンディングパッド７に接続して実装する（Ｓ１２）。次に、凹所２に第１封止層１６用の樹脂を充填して第１の封止工程を行う（Ｓ１３）。次に、凹所２の残空間に第２封止層１７用の樹脂であるＵＶ硬化性樹脂を充填して第２の封止工程を行う（Ｓ１４）。次に、第２封止層上にレンズ層１５を形成する（Ｓ１５）。このレンズ層１５を形成する方式として、例えば、トランスファ成形方式を用いることにより、レンズ層１５の形状と面精度を高精度に成形することができる。
【００６７】
上述した工程により製造した多層の封止構造を有する光電素子部品２０について熱衝撃試験を行った。試験品は、第１封止層についてもＵＶ硬化性樹脂を用いている。比較例として、光電素子５の封止からレンズ層形成までをレンズ層用の樹脂のみで構成した、単一封止構造の光電素子部品も製造した。この比較例についても同じ熱衝撃試験を行った。使用した樹脂の物性と硬化条件を表２に示す。
【００６８】
【表２】
2004111906.tif 000004
【００６９】
熱衝撃試験は液相にて実施し、２３３Ｋ（−４０℃）×５分、３５８Ｋ（８５℃）×５分を１サイクルとした。熱衝撃試験の結果、本発明に係る多層構造の光電素子部品２０は、７００サイクル後において２０個中全品良品であった。レンズ層樹脂による単一構造の比較例のものは、７００サイクルまでにレンズ層樹脂と光電素子との境界面で剥離が生じ、全て不良であった。
【００７０】
上述のように、光電素子部品２０を構成する樹脂の弾性率を適切に選択して用いることにより、総合的に封止樹脂の応力が緩和される。また、界面接合力との相乗効果によって、光電素子部品が置かれる−４０℃〜８５℃という温度環境において、樹脂中の真空ボイドや樹脂界面の剥離を生じることのない耐久信頼性の向上した光電素子部品が得られた。
【００７１】
また、上述の製造工程において、第１層目の封止樹脂を光電素子５を覆う程度に少量滴下し硬化させた後、第２層目の封止樹脂を滴下して硬化させたものを作成した。これにより、第１層目樹脂の高線膨張率に起因する体積変化の影響が抑制される。これに関し、樹脂中の真空ボイドや樹脂界面の剥離による不良率が抑えられる効果が、さらに追加して行った熱衝撃試験において確認された。
【００７２】
次に、本発明の一実施形態に係るさらに他の光電素子部品について説明する。図１１（ａ）は光電素子部品３０の封止樹脂層を除いた状態の平面図を示し、図１１（ｂ）は光電素子５を実装した凹所の断面を示す。図１２は光電素子部品３０の製造工程フローを示す。この光電素子部品３０は、一層の封止樹脂層１８、及びレンズ層１５を有している。その他の構成は、前出の光電素子部品１０、又は光電素子部品２０のいずれかと同様である。
【００７３】
光電素子部品３０の材質、及び製造工程について説明する。弾性率が１０ＧＰａ以下の低弾性率樹脂からなる樹脂を用いて、前述同様に回路基板１の基板材を樹脂成形により製作し、前述同様に凹所内面及び外表面にパターンを形成する（Ｓ２１）。次に、光電素子５を、前述同様に電気回路接続して実装する（Ｓ２２）。次に、弾性率が２．５ＧＰａ以上、３．５ＧＰａ以下で、ガラス転移温度が４１３Ｋ以上の封止樹脂を凹所２に充填して封止樹脂層１８を形成する（Ｓ２３）。封止樹脂としては、エポキシ樹脂の他、例えば、変性アクリレート樹脂などを用いてもよい。次に、封止樹脂層１８上に弾性率が３ＧＰａ以上の樹脂からなるレンズ層１５を形成する（Ｓ２４）。レンズ層１５の樹脂としては、エポキシ樹脂の他、例えば、変性アクリレート樹脂などを用いてもよい。このレンズ層１５を形成する方式として、例えば、トランスファ成形方式を用いることにより、レンズ層１５の形状と面精度を高精度に成形することができる。
【００７４】
上述した工程により製造した光電素子部品３０について熱衝撃試験を行った。比較例として、光電素子５の封止からレンズ層形成までをレンズ其用の樹脂のみで構成した、単一構造の光電素子部品も製造した。この比較例についても同じ熱衝撃試験を行った。使用した樹脂の物性および硬化条件を表３に示す。
【００７５】
【表３】
2004111906.tif 000005
【００７６】
熱衝撃試験は液相にて実施し、２３３Ｋ（−４０℃）×５分、３５８Ｋ（８５℃）×５分を１サイクルとした。熱衝撃試験の結果、本発明に係る光電素子部品３０は、５００サイクル後において２０個中全品良品であった。レンズ部樹脂による単一構造の比較例のものは、５００サイクルまでにレンズ形成樹脂と光電素子との境界面で剥離が生じ、全て不良であった。
【００７７】
上述のように、封止樹脂層とレンズ層との２層構造による光電素子部品３０においても、光電素子の上部空間に充填する樹脂の弾性率を適切に選択して用いることにより、総合的に封止樹脂の応力が緩和される。また、界面接合力との相乗効果によって、光電素子部品が置かれる−４０℃〜８５℃という温度環境において、樹脂中の真空ボイドや樹脂界面の剥離を生じることのない耐久信頼性の向上した光電素子部品が得られた。
【００７８】
そして前述のように、弾性率が１０Ｇｐａを超える樹脂からなる樹脂基板と共に用いて問題のない封止樹脂であっても、弾性率が１０ＧＰａ以下の低弾性率樹脂基板と共に用いる場合、レンズ樹脂成形などの加熱・冷却時において、光電素子と封止樹脂層の境界部分で剥がれが発生し易く、封止樹脂層を高弾性率にして、光電素子と封止樹脂層の境界部分で剥がれ難くすると、光電素子と回路基板との間の導電性接合剤の剥がれや光電素子へのダメージが発生し易くなるので、弾性率が１０ＧＰａ以下の材料物性を有する低弾性率樹脂基板を用いる場合には、特に上記構成によって大きな作用効果を得ることができる。
【００７９】
次に、本発明の一実施形態に係るさらに他の光電素子部品について説明する。図１３（ａ）（ｂ）は互いに異なる光電素子部品の断面を示し、図１３（ｃ）はその製造方法を示す。この光電素子部品４０は、前出の図１１に示す光電素子部品３０と同様に、１層の封止樹脂層を有し、また、光電素子部品４１は、前出の図９に示す光電素子部品２０と同様に、２層の封止樹脂層を有している。しかし、光電素子５、及びボンディングワイヤ１１を封止する封止樹脂層１８、又は第１封止層１６の上面が、ボンディングパッド７側で高くなる傾斜面となっているところが前出のものと異なっている。
【００８０】
このような封止樹脂層の上面構造は、図１３（ｃ）に示すように、光電素子５が実装された回路基板１を所定の角度θだけ傾斜して、封止用樹脂をデイスペンサー４２から流し込むことにより形成できる。封止用樹脂が硬化した後、前述の何れかの方法により、レンズ層１５の形成までの工程が行われる。
【００８１】
これらの光電素子部品４０、４１の封止樹脂層１８、又は第１封止層１６は、少なくともボンディングワイヤ１１が埋まる高さ以上に形成されている。レンズ層１５の樹脂として、上述の何れか、又は一般的なレンズ用樹脂が用いられる。そのレンズ用樹脂は、封止用樹脂の弾性率よりも大きな弾性率を有するものとされる。このような組み合わせには、例えば、日本ペルノックス社製ＭＥ−５１４やＸＮ−２８８０−１（弾性率２５００〜２５５０ＭＰａ）といった封止用樹脂に対し、松下電工社製ＣＶ１０５１やＣＶ１０７０（弾性率３２００ＭＰａ）といったレンズ用樹脂が用いられる。
【００８２】
光の発光／受光効率の観点から、上記のようなレンズ用樹脂が光学特性が良いので、これを封止用樹脂として用いるのが好ましい。しかし、一般に、レンズ用樹脂の線膨張率は光電素子１０の線膨張率よりもかなり大きいので、レンズ用樹脂で光学素子を封止すると、光電素子１０に熱応力が加わる。例えば、光電素子の線膨張率は通例５〜１５ｐｐｍであるのに対し、レンズ用樹脂の線膨張率は約６８〜２００ｐｐｍである。また、レンズ用樹脂の弾性率は比較的高いので、レンズ層１５のみで光電素子５を封止した場合、熱応力により光電素子５にクラック等のダメージが発生する場合がある。そこで、上記のごとく弾性率の小さな封止用樹脂により、まず光電素子５を封止した上で、それよりも弾性率の大きなレンズ層２１を積層することで、熱により発生する応力を緩和できる。これらの点は、前述した光電素子部品についての熱衝撃試験の結果によって示されている。
【００８３】
光電素子部品４０の場合、封止樹脂層１８とレンズ層１５の層厚の割合は、光利用効率を向上させる点からレンズ層１５の方を大きくするのが良い。しかし、封止樹脂層１８が少なすぎた場合、ボンディングワイヤ１１の接合信頼性を低下させるおそれがある。特に、封止樹脂層１８からボンディングワイヤ１１が露出した状態では、封止樹脂層１８とレンズ層１５の熱膨張率の違いからボンディングワイヤ１１が切断するおそれが高くなる。そこで、図１３に示す如く、封止樹脂層の上面がボンディングパッド７側で高くなる傾斜面とすることにより、少ない樹脂量でボンディングワイヤ１１と共に光電素子５を封止することができる。このように光電素子部品４０、４１は、光電素子５やボンディングワイヤ１１への応力負担が小さくなり、信頼性が高くしかも光利用効率の良好なものとなる。
【００８４】
封止樹脂層を多層化する場合の製造方法の他の例を説明する。例えば、下層の樹脂を滴下し、続けて、その上面に下層の樹脂よりも比重の小さい上層の掛脂を滴下しする。その後、これらの樹脂を硬化させる。このような方法によると、２つの封止樹脂層の境界面が液体状態において形成され、互いに溶け合うため、２つの封止樹脂層を硬化処理するとき樹脂の界面で化学結合して接合力が向上する硬化がある。下層の樹脂よりも比重の小さい樹脂を上層に用いるので、樹脂同士の混合は防止されている。
【００８５】
このような方法を用いて製造した光電子素子部品の熱衝撃試験を行った。光電素子部品は、前出の表２に示した樹脂を用いて第１封止層（下層）の樹脂を滴下した後、この樹脂を硬化せず、この樹脂よりも比重の小さい第２封止層（上層）の樹脂を滴下し、その後、６Ｊ／ｃｍ２の条件でＵＶ照射して、これらの樹脂を硬化させて作製した。この方法によって作製した光電素子部品と、通常の方法で作製した光電素子部品について、熱衝撃試験を行った。その結果、１０００サイクル後に、通常方法で作製したサンプルは１層目と２層目の界面が剥離して不良となった。本方法によって作製したサンプルは１層目と２層日の界面で剥離せず、全品良品であった。
【００８６】
次に、本発明の一実施形態に係るさらに他の光電素子部品について説明する。図１４（ａ）は光電素子部品５０の封止樹脂層を除いた状態の平面図を示し、図１４（ｂ）は光電素子５を実装した凹所の断面を示す。光電素子部品５０は、光反射面３、及び配線３ａ，３ｂのパターンを形成するためメタライズされた凹所２の底面４に基板材の樹脂が露出した部位、例えば三日月状の基板樹脂露出部５１を形成したものである。この構成においては、凹所２に充填する封止樹脂１８と回路基板１の基板材の樹脂とが前記露出した部位で直接、樹脂同士で接合される。このため、メタライズ面を介しての接合よりも強固な封止樹脂の接合力が得られる。例えば、表２に示した樹脂を用いて作成した、図１４に示される構造の光電素子部品５０は、熱衝撃試験１０００サイクル後において全て良品であった。底面が全面メタライズされたものは剥離により不良となった。
【００８７】
次に、本発明の一実施形態に係るさらに他の光電素子部品について説明する。図１５（ａ）は光電素子部品６０の封止樹脂層を除いた状態の平面図を示し、図１５（ｂ）は光電素子５を実装した凹所の断面を示す。光電素子部品６０は、上述の基板樹脂の露出構造に加え、さらに上記構造に加え、露出部に溝６１を形成したものである。この構成においては、溝６１に封止樹脂層１８が注入されるので、前記同様の効果に加え、封止樹脂層１８と回路基板１の基板材の樹脂との接合面積が増加してさらに強固な封止樹脂の接合力が得られる。例えば、前出の表２に示した樹脂を用いて作成した光電素子部品６０は、熱衝撃試験１５００サイクル後全て良品であった。溝のない前記の露出部のものは剥離により不良となった。
【００８８】
次に、レンズ層形成方法の他の例を説明する。例えば、封止用樹脂の架橋度が５０〜８０％の状態でレンズ部形成用樹脂を注入し、その後これらの樹脂を硬化させてレンズ層を形成する。このような方法によると、レンズ用樹脂の硬化剤によってレンズ層下層の封止用樹脂の硬化が進むと共に、レンズ用樹脂と封止用樹脂との化学結合も形成される。このため、レンズ層と封止樹脂層との接合力が向上する。また、封止用樹脂の架橋度の制御を樹脂硬化時の加熱時間によって行ってもよい。加熱時間を変化させることにより、架橋度を容易に制御及び変化させて光電素子部品を製造することができる。
【００８９】
このような方法を用いて製造した光電子素子部品の熱衝撃試験を行った。光電素子部品は、例えば、表３に示した樹脂を用い、封止樹脂層を恒温槽にて４０８Ｋ×３０分加熱して７０％架橋させ、その封止樹脂層の上にレンズ層を形成して作製した。この光電素子部品について熱衝撃試験したところ、１０００サイクル後において不良は発生しなかった。比較例として、４０８Ｋ×２時間加熱して前記よりも架橋反応を進めて８５％の架橋とし、その上にレンズ部を形成した光電素子部品を作成した。この比較例のものは１０００サイクルの熱衝撃試験において封止樹脂とレンズ部樹脂との界面に剥離が生じて不良となった。また、４０８Ｋ×１５分加熱し４５％架橋したものにレンズ部を樹脂成形するものは、樹脂成形時の圧力により封止樹脂が流される成形不良となった。
【００９０】
次に、本発明の一実施形態に係るさらに他の光電素子部品について説明する。図１６（ａ）は光電素子部品の平面図を示し、図１６（ｂ）はその断面を示す。光電素子５を実装する凹所２は、前出の図７に示した光電素子部品２０と同様に、回路基板１の突出した柱体２２の先端に設けられている。光電素子５を実装した後、封止樹脂層１８を充填硬化させた後、突出した柱体２２の外側表面を覆う樹脂７３を有する形状でレンズ層７２が形成される。このような光電素子部品７０は、レンズ層７２を形成する樹脂が突出した柱体２２の外側表面を覆っているので、外面部の電気接続回路を保護する層を別に形成する必要がなくなり、境目なく延長したレンズ層形成樹脂で外面部の電気接続回路を確実に被覆保護することができる。また、レンズ用樹脂と回路基板の樹脂との接合部界面の面積を広く取ることができる。そのため、界面を通して封止部内部への吸湿が低減され、光電素子の劣化を防止できる。また、強固に形成されたレンズ層の樹脂によって内部の封止樹脂層を包み込んでいるため、封止樹脂層とレンズ層間の剥離を防止ができる。
【００９１】
上述した光電素子部品７０について熱衝撃試験を行った。使用した材料は表２のものと同じである。トランスファー成形により柱体２２の外側にまでレンズ用樹脂を成形し、光電素子部品７０を作製した。この光電素子部品７０について、１０００サイクルの熱衝撃試験を行ったところ、レンズ層と回路基板の樹脂間の剥離は発生しなかった。比較例として、柱体上部のみレンズ部を成形した光電素子部品について１０００サイクルの熱衝撃試験を実施した。この比較例のものは、レンズ用樹脂と回路基板の樹脂間の界面剥離が発生して不良となった。
【００９２】
次に、レンズ層形成方法の他の例を説明する。例えば、レンズ形成工程においてレンズ部を形成する樹脂を硬化させた後、常温冷却よりも遅い冷却速度で硬化温度から常温まで冷却するようにする。このような方法によると、冷却時間を制御して熱応力の緩和を行いながら冷却できる。このため、急激な収縮による樹脂界面の剥離や樹脂へのクラック発生を防止できる。例えば、表２に示した樹脂を用い、レンズ層を樹脂成形して４２３Ｋで硬化させた後、光電素子部品のサンプルを成形金型から取り出しで恒温槽に投入し、１分間に１Ｋずつ３００Ｋまで冷却した。このサンプルに対し熱衝撃試験を行ったところ、１０００サイクル後において不良は発生しなかった。
【００９３】
なお、本発明は、上記構成に限られることなく種々の変形が可能である。例えば、個々に上述した封止樹脂層やレンズ層の構造を、互いに組み合わせて光電素子部品を構成してもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る光電素子部品の封止樹脂層を除いた状態の斜視図。
【図２】同上光電素子部品の外観斜視図。
【図３】同上光電素子部品の回路基板の凹所詳細斜視図。
【図４】同上光電素子部品の踊り場状の段面を説明する断面図。
【図５】本発明の一実施形態に係る他の光電素子部品の回路基板の凹所詳細斜視図。
【図６】同上光電素子部品の踊り場状の段面を説明する断面図。
【図７】本発明の一実施形態に係るさらに他の光電素子部品の断面図。
【図８】同上光電素子部品の柱体の先端部の外観斜視図。
【図９】（ａ）は同上光電素子部品の封止樹脂層を除いた状態の平面図、（ｂ）は同上光電素子部品の断面図。
【図１０】同上光電素子部品の製造方法の工程フロー図。
【図１１】（ａ）は本発明の一実施形態に係るさらに他の光電素子部品の封止樹脂層を除いた状態の平面図、（ｂ）は同光電素子部品の断面図。
【図１２】同上光電素子部品の製造方法の工程フロー図。
【図１３】（ａ）（ｂ）はそれぞれ本発明の一実施形態に係るさらに他の光電素子部品の断面図、（ｃ）は同各光電素子部品の製造方法を示す断面図。
【図１４】（ａ）は本発明の一実施形態に係るさらに他の光電素子部品の封止樹脂層を除いた状態の平面図、（ｂ）は同光電素子部品のＸＯＹ断面図。
【図１５】（ａ）は本発明の一実施形態に係るさらに他の光電素子部品の封止樹脂層を除いた状態の平面図、（ｂ）は同光電素子部品の断面図。
【図１６】（ａ）は本発明の一実施形態に係るさらに他の光電素子部品の平面図、（ｂ）は同光電素子部品の断面図。
【図１７】（ａ）〜（ｃ）は従来の光電素子部品の断面図。
【符号の説明】
１　回路基板
２　凹所
３　光反射面
３ａ、３ｂ　配線
４　底面
５　光電素子
７　ボンディングパッド
８、８ａ　絶縁部
９　段面
９ａ　凸部
９ｂ　凹部
１０、２０、３０、４０、４１、５０、６０、７０　光電素子部品
１１　ボンディングワイヤ
１５、７２　レンズ層
１６　第１封止層
１７　第２封止層
１８　封止樹脂層
２１　柱体
５１　基板露出部位
６１　溝
【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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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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