(57)【要約】【課題】本発明は、非常に簡単な構成により、ＬＥＤ素子と球状レンズとの接合位置のバラツキが少なく、光軸ズレが起こりにくい発光素子モジュールを実現することを目的とする。【解決手段】ＬＥＤ素子１と、ＬＥＤ素子１上に光軸が一致するように固定されるとともにＬＥＤ素子１から発光する光を集光させるための球状レンズ２とを有し、球状レンズ２がＬＥＤ素子１の周囲にワイヤーボンディングにより形成された少なくとも３本以上のワイヤー４によってＬＥＤ素子１上に位置決めされることを特徴とするものである。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
セラミックパッケージ内に設けられたＬＥＤ素子と、前記ＬＥＤ素子上に光軸が一致するように固定されるとともに前記ＬＥＤ素子から発光する光を集光させるための球状レンズと、前記セラミックパッケージの開口部を密閉するとともに前記球状レンズと対応する位置に窓部を有する蓋部とを有し、前記球状レンズが前記ＬＥＤ素子の周囲にワイヤーボンディングにより形成された少なくとも３本以上のワイヤーによって前記ＬＥＤ素子上に位置決めされることを特徴とする発光素子モジュール。
【請求項２】
少なくとも３本以上有するワイヤーのうちの１本が、ＬＥＤ素子の表面に設けられた電極の引出用ワイヤーであることを特徴とする請求項１記載の発光素子モジュール。
【請求項３】
球状レンズは、ＬＥＤ素子上に透明樹脂を介して固定されていることを特徴とする請求項１記載の発光素子モジュール。
【請求項４】
透明樹脂として、エポキシ系、シリコン系、アクリル系のいずれか１つを用いたことを特徴とする請求項３記載の発光素子モジュール。
【請求項５】
２本のワイヤーが球状レンズを挟むように略ハの字または略ハの字の先端が交差するように配置されているとともに、１本のワイヤーがＬＥＤ素子の表面に設けられた電極から前記略ハの字の対角線上に引き出されていることを特徴とする請求項１記載の発光素子モジュール。
【請求項６】
略ハの字を形成する２本のワイヤーが弧状または略ヘの字状に形成されていることを特徴とする請求項５記載の発光素子モジュール。
【請求項７】
略ハの字を形成する２本のワイヤーが略ヘの字状に形成されているとともに、前記略ヘの字の山部分の位置が異なるように配置されていることを特徴とする請求項６記載の発光素子モジュール。
【請求項８】
２本のワイヤーが球状レンズを挟むように平行に配置されているとともに、１本のワイヤーがＬＥＤ素子の表面に設けられた電極から前記２本のワイヤーと平行になるように引き出されていることを特徴とする請求項１記載の発光素子モジュール。
【請求項９】
２本のワイヤー間の幅が球状レンズの直径よりも狭く平行に配置されているとともに、その間を前記球状レンズが押しのけるように配置されていることを特徴とする請求項８記載の発光素子モジュール。
【請求項１０】
球状レンズの周囲を少なくとも３つ以上の略Ｖ字状のワイヤーが植設されているとともに、前記球状レンズがそれらにより位置決めされていることを特徴とする請求項１記載の発光素子モジュール。
【請求項１１】
球状レンズの周囲を少なくとも２つ以上のバンプがＬＥＤ素子表面に形成されているとともに、前記球状レンズがそれらにより位置決めされていることを特徴とする請求項１記載の発光素子モジュール。
【請求項１２】
球状レンズの周囲を少なくとも３つ以上のワイヤーが植設されているとともに、前記球状レンズがそれらにより位置決めされていることを特徴とする請求項１記載の発光素子モジュール。
【請求項１３】
ＬＥＤ素子の発光部よりも球状レンズの球径が大きく、前記ＬＥＤ素子の発光放射角度を覆うように前記球状レンズが形成されていることを特徴とする請求項１記載の発光素子モジュール。
【請求項１４】
ＬＥＤ素子発光部よりもセラミックパッケージ内の電極の高さが高く形成されているとともに、球状レンズ周囲を少なくとも３本以上ワイヤーの高さが、前記セラミックパッケージ内の電極の高さとほぼ同じに形成されていることを特徴とする請求項１記載の発光素子モジュール。
【請求項１５】
セラミックパッケージ内にＬＥＤ素子を固定する工程と、前記ＬＥＤ素子の周囲にワイヤーボンディングによりワイヤーを形成する工程と、前記ＬＥＤ素子上に前記ＬＥＤ素子から発光される光を集光するための球状レンズを載置する工程と、前記セラミックパッケージの開口部を前記球状レンズと対応する位置に窓部を有する蓋部で密閉する工程とを有し、前記球状レンズが少なくとも３本以上のワイヤーによって前記ＬＥＤ素子上に光軸が一致するように位置決めされることを特徴とする発光素子モジュールの製造方法。
【請求項１６】
ＬＥＤ素子上に球状レンズを載置する際に、予め前記球状レンズの表面に接着固定用の透明樹脂を塗布しておくことを特徴とする請求項１４記載の発光素子モジュールの製造方法。
【請求項１７】
ＬＥＤ素子上に球状レンズを載置する際に、予め前記ＬＥＤ素子上に前記球状レンズの接着固定用の透明樹脂を転写方式などで塗布しておくことを特徴とする請求項１４記載の発光素子モジュールの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、光リンク等の光通信部品に用いられる発光素子モジュールとその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の発光素子モジュールは、図９のような構成を有していた。
【０００３】
すなわち、図において、１１は発光素子モジュールであり、リードフレーム１２にＬＥＤ素子１３をベアチップ実装し、透明封止樹脂１４で成形されて構成されている。
【０００４】
また、ＬＥＤ素子１３から発光される発散光を効率よく集光させるために、球状レンズ１５をＬＥＤ素子１３上に光軸を合わせて固定している。
【０００５】
なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００１−７４０２号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の構成では、ＬＥＤ素子１３と球状レンズ１５の接合位置のバラツキにより、光軸のズレが生じるため、このバラツキを抑制しないと、十分な集光性能が得られなかった。
【０００８】
この課題を解決するために、特許文献１に記載されているような提案もなされているが、本発明は別の構成を用いることにより、この課題を解決しようとするものであり、非常に簡単な構成により、ＬＥＤ素子と球状レンズとの接合位置のバラツキが少なく、光軸ズレが起こりにくい発光素子モジュールを実現することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明の発光素子モジュールは、セラミックパッケージ内に設けられたＬＥＤ素子と、前記ＬＥＤ素子上に光軸が一致するように固定されるとともに前記ＬＥＤ素子から発光する光を集光させるための球状レンズと、前記セラミックパッケージの開口部を密閉するとともに前記球状レンズと対応する位置に窓部を有する蓋部とを有し、前記球状レンズが前記ＬＥＤ素子の周囲にワイヤーボンディングにより形成された少なくとも３本以上のワイヤーによって前記ＬＥＤ素子上に位置決めされることを特徴とするものである。
【００１０】
この構成により、ＬＥＤ素子上に球状レンズを容易に載置することができ、特にＬＥＤ発光部に対する球状レンズの位置精度を少なくとも３本のワイヤーにより決めることができるものである。
【００１１】
また、本発明は、少なくとも３本以上有するワイヤーのうちの１本が、ＬＥＤ素子の表面に設けられた電極の引出用ワイヤーであることを特徴とするものであり、この構成により、ＬＥＤ発光部に対して、ＬＥＤの引出用ワイヤーの電極の位置が精度良く配置されているため、球状レンズの載置位置がＬＥＤの発光部に対して容易に精度を決めることができるものである。
【００１２】
また、本発明は、球状レンズは、ＬＥＤ素子上に透明樹脂を介して固定されていることを特徴とするものであり、この構成により、球状レンズがＬＥＤ発光部に固着され、ＬＥＤ素子を使用した場合球状レンズが移動することなく、また、ＬＥＤの発光特性を保つことができるものである。
【００１３】
また、本発明は、透明樹脂として、エポキシ系、シリコン系、アクリル系のいずれか１つを用いたことを特徴とするものであり、この構成により、ＬＥＤ上に球状レンズを固着することができ、樹脂の硬化も容易にすることができるものである。
【００１４】
また、本発明は、２本のワイヤーが球状レンズを挟むように略ハの字または略ハの字の先端が交差するように配置されているとともに、１本のワイヤーがＬＥＤ素子の表面に設けられた電極から前記略ハの字の対角線上に引き出されていることを特徴とするものであり、この構成により略ハの字とＬＥＤ素子の電極から出たワイヤーの空間に球状レンズを配置することにより、ＬＥＤの発光部上に球状レンズを載置することができるものである。
【００１５】
また、本発明は、略ハの字を形成する２本のワイヤーが弧状または略ヘの字状に形成されていることを特徴とするものであり、この構成により、ＬＥＤの表面の垂直方向に対して球状レンズを２本のワイヤーで固定することができるものである。
【００１６】
また、本発明は、略ハの字を形成する２本のワイヤーが略ヘの字状に形成されているとともに、前記略ヘの字の山部分の位置が異なるように配置されていることを特徴とするものであり、この構成により、２本のワイヤーの高さが一致する空間に球状レンズが配置されるため、ＬＥＤの発光部に対する位置精度を出しやすくすることができるものである。
【００１７】
また、本発明は、２本のワイヤーが球状レンズを挟むように平行に配置されているとともに、１本のワイヤーがＬＥＤ素子の表面に設けられた電極から前記２本のワイヤーと平行になるように引き出されていることを特徴とするものであり、この構成により、ＬＥＤ素子の発光部に対して２本のワイヤーの傾きと、ＬＥＤ表面、及びＬＥＤ素子表面に設けられ電極から引出されたワイヤーとで球状レンズを位置決めすることができるものである。
【００１８】
また、本発明は、２本のワイヤーが球状レンズの直径よりも狭く平行に配置されているとともに、その間を前記球状レンズが押しのけるように配置されていることを特徴とするものであり、この構成により、球状レンズを２本のワイヤーで挟み込まれるよう固着することができるものである。
【００１９】
また、本発明は、球状レンズの周囲を少なくとも３つ以上の略Ｖ字状のワイヤーが植設されているとともに、前記球状レンズがそれらにより位置決めされていることを特徴とするものであり、この構成により、球状レンズをＬＥＤ素子の位置に対して精度良く支えることができるものである。
【００２０】
また、本発明は、球状レンズの周囲を少なくとも２つ以上のバンプがＬＥＤ素子表面に形成されているとともに、前記球状レンズがそれらにより位置決めされていることを特徴とするものであり、この構成により、ＬＥＤ発光部に対してより高い位置精度で球状レンズを配置することができるものである。
【００２１】
また、本発明は、球状レンズの周囲を少なくとも３つ以上のワイヤーが植設されているとともに、前記球状レンズがそれらにより位置決めされていることを特徴とするものであり、この構成により、球状レンズをＬＥＤ素子１の位置に対して水平方向の位置決めを容易にすることができるものである。
【００２２】
また、本発明は、ＬＥＤ素子の発光部よりも球状レンズの球径が大きく、前記ＬＥＤ素子の発光放射角度を覆うように前記球状レンズが形成されていることを特徴とするものであり、この構成により、ＬＥＤ発光部から発光される光を効率良く球状レンズに集光することができるものである。
【００２３】
また、本発明は、ＬＥＤ素子発光部よりもセラミックパッケージ内の電極の高さが高く形成されているとともに、球状レンズ周囲の少なくとも３本以上ワイヤーの高さが、前記セラミックパッケージ内の電極の高さとほぼ同じに形成されていることを特徴とするものであり、この構成によりワイヤーの傾きを、ＬＥＤ素子表面に対して平行に形成されることが出来るため、ＬＥＤ素子発光部の上方にボールを確実に載置することができるものである。
【００２４】
また、本発明は、セラミックパッケージ内にＬＥＤ素子を固定する工程と、前記ＬＥＤ素子の周囲にワイヤーボンディングによりワイヤーを形成する工程と、前記ＬＥＤ素子上に前記ＬＥＤ素子から発光される光を集光するための球状レンズを載置する工程と、前記セラミックパッケージの開口部を前記球状レンズと対応する位置に窓部を有する蓋部で密閉する工程とを有し、前記球状レンズが少なくとも３本以上のワイヤーによって前記ＬＥＤ素子上に光軸が一致するように位置決めされることを特徴とするものであり、この方法により、パッケージ内にＬＥＤ素子を固定するとともに、球状レンズをＬＥＤ素子上の発光部上の光軸に一致する位置に固定することができ、パッケージしたＬＥＤを構成することができるものである。
【００２５】
また、本発明は、ＬＥＤ素子上に球状レンズを載置する際に、予め前記球状レンズの表面に接着固定用の透明樹脂を塗布しておくことを特徴とするものであり、この方法により、球状レンズとＬＥＤ素子を固着することができるものである。
【００２６】
また、本発明は、ＬＥＤ素子上に球状レンズを載置する際に、予め前記ＬＥＤ素子上に前記球状レンズの接着固定用の透明樹脂を転写方式などで塗布しておくことを特徴とするものであり、この方法により、球状レンズの下面にある一定量の樹脂をつけることができ、その作成の再現性が安定して可能となるために安定したものづくりができるものである。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施の形態について、図面を用いて説明する。
【００２８】
図１は本発明の一実施の形態における発光素子モジュールの概略構成を示す分解斜視図であり、図２は、その内部構成を示すものである。
【００２９】
まず、発光素子モジュールの全体構成を説明すると、図１に示されるように、発光素子モジュールは、セラミックパッケージ３（３ａ，３ｂ，３ｃ）で構成されている。このセラミックパッケージ３は、セラミックパッケージ開口部３ｃを窓部３ａを有した蓋部３ｂで密閉するように構成されている。
【００３０】
次に、前記セラミックパッケージ３の内部構成について、図２を用いて説明をする。図２（ａ）は、図１のＡ−Ｂ間を切り取った場合の断面図で、（ｂ）は、その上面図である。
【００３１】
（ａ）において、１はＬＥＤ素子であり、導電性ペースト９を介して、セラミックパッケージ電極８と接続されている。このＬＥＤ素子１の発光部６上には、ＬＥＤ素子１から発光する光を集光させるための球状レンズ２が載置されている。球状レンズ２は、ＬＥＤ素子１の周囲に存在する。ワイヤーボンディングにより形成された少なくとも３本以上のワイヤー４（４ａ，４ｂ，４ｃ）により、位置決めされている。
【００３２】
次に、この位置決めされる際の、ワイヤー４の形状と配置について、図２から図５を用いて説明する。図において、ワイヤー４のうちの１本（４ｃ）は、ＬＥＤ素子１の表面に設けられた電極７の引出用のワイヤー４ｃであり、この引出用ワイヤー４ｃの対角線上に、２本のワイヤー４ａ，４ｂは、球状レンズ２を挟むように、略ハの字（図２（ｂ））または、略ハの字の先端が交差（図３（ｃ））するように配置されている。
【００３３】
また、前記略ハの字を形成する２本のワイヤー４ａ，４ｂは、図２（ａ）に示すような弧状または、図３（ａ）に示すような略ヘの字に形成されている。
【００３４】
また、図３（ａ）に示すように、２本のワイヤー４ａ，４ｂは、この略ヘの字の山部分の位置が異なるように配置されている。
【００３５】
また、図３（ｂ）に示すように、引出用ワイヤー４ｃと平行になるよう２本のワイヤー４ａ，４ｂが、球状レンズ２を挟むように平行に配置されている。
【００３６】
次に、図４に示すように、ＬＥＤ素子１の発光部６よりも、セラミックパッケージ３内の電極８の高さが高く形成されることで、球状レンズ２の周囲の２本のワイヤー４ａ，４ｂの高さが、ほぼ同じになると共に、セラミックパッケージ３の底面と平行状の２本のワイヤー４ａ，４ｂが形成されている。
【００３７】
次に、図５（ｂ）に示すように、球状レンズを挟み込むように配置された２本のワイヤー４ｂ，４ａの幅が、球状レンズ２の直径よりも狭く配置されていることで、この２本のワイヤー４ａ，４ｂ間を球状レンズ２が押しのけるように配置されている。図５（ａ）は、その状態を示す断面図である。
【００３８】
次に、図６に示すように、球状レンズ２の周囲を、略逆Ｖ字状のワイヤー４ｅと電極引出ワイヤー４ｃとが略正三角形状に配置されており、この略正三角形状に配置されたワイヤー４上で球状レンズ２が位置決めされている。図６（ｂ）は、その上面図である。
【００３９】
次に、図７に示すように、ＬＥＤ素子１の表面上に、バンプ１０を形成し、このバンプ１０と電極引出ワイヤー４ｃにより、球状レンズ２が位置決めされている。図７（ｂ）は、その上面図である。
【００４０】
以上のように、位置決めされた球状レンズ２は、エポキシ系、シリコン系、アクリル系などの透明樹脂５を介して、光軸が一致するようにＬＥＤ素子１の発光部６上に載置固定されている。
【００４１】
次に、図８（ａ），（ｂ）は、球状レンズを実装する際の工程フローチャートであり、いずれのフローもステップ３ａ，３ｂが異なるだけで残りのステップは同じであり、すなわちいずれのフローもセラミックパッケージ３内にＬＥＤ素子１を固定する工程（ステップ１）と、ＬＥＤ素子１の周囲にワイヤーボンディングによりワイヤー４を形成する工程（ステップ２）と、ＬＥＤ素子１上にＬＥＤ素子１から発光される光を集光するための球状レンズ２を載置する工程（ステップ４）と、セラミックパッケージの開口部を球状レンズ２と対応する位置に窓部３ａを有する蓋部３ｂで密閉する工程（ステップ５）とを有している。これらの工程は、球状レンズ２が３本以上のワイヤー４によりＬＥＤ素子１上に光軸が一致するように位置決めするもので、パッケージ３内にＬＥＤ素子１を固定するとともに球状レンズ２をＬＥＤ素子１上の発光部６上の光軸に一致する位置に固定することができるものである。
【００４２】
ここで、フロー（ａ）とフロー（ｂ）の違いはフロー（ａ）は、ステップ３ａにおいて、ＬＥＤ素子１上に球状レンズ２を載置する際に、予めＬＥＤ素子１の表面上に球状レンズ２の接着固定用の透明樹脂５を塗布しておくことにより、球状レンズ２の表面に一定量の樹脂を塗布しようとするものであり、これによりその再現性が安定して可能となるため、安定したものづくりができるものである。
【００４３】
また、フロー（ｂ）はステップ３ｂにおいて、ＬＥＤ素子１上に球状レンズ２を載置する際に、予め球状レンズ２の表面に固定用の透明樹脂５を転写方式などで塗布しておくことにより、ＬＥＤ素子の上面に一定量の樹脂を塗布しようとするものであり、これによりその再現性が安定して可能となるため、安定したものづくりができるものである。
【００４４】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、非常に簡単な構成により、ＬＥＤ素子と球状レンズとの接合位置のバラツキが少なく、光軸ズレが起こりにくい発光素子モジュールを実現することを目的とする。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１における発光素子モジュールの構成分解斜視図
【図２】本発明の実施の形態１における発光素子モジュールの構成図
【図３】本発明の実施の形態１における発光素子モジュールの構成図
【図４】本発明の実施の形態１における発光素子モジュールの構成図
【図５】本発明の実施の形態１における発光素子モジュールの構成図
【図６】本発明の実施の形態１における発光素子モジュールの構成図
【図７】本発明の実施の形態１における発光素子モジュールの構成図
【図８】同実装工程を示す工程図
【図９】従来の発光素子モジュールの構成を示す構成図
【符号の説明】
１  ＬＥＤ素子
２  球状レンズ
３  パッケージケース
４  ワイヤー
５  透明樹脂
６  ＬＥＤ素子発光部
７  ＬＥＤ素子引出電極
８  セラミックパッケージ電極
９  導電性ペースト
１０  バンプ
【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】
2004342794.tif 000009
【図８】
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【図９】
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