(57)【要約】【課題】  工数や製造コストを削減し、例えば波長４０５ｎｍ以下というような極めて波長の短いレーザ光に対しても十分な光透過性を確保する。【解決手段】  光機能素子がガラス基板にフェースダウンボンディングされるとともに、実装された光機能素子を覆ってカバー部材が取り付けられている。光機能素子とガラス基板との間はアンダーフィルが充填されることなく空間のままとされ、中空構造とされている。光機能素子としては、例えば青紫レーザを検出光とする受光素子等である。光機能素子をガラス基板に多面付け実装後、ガラス基板をダイシングして光機能素子実装モジュールとし、他のチップ部品等と同様にプリント基板に実装してもよい。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光機能素子がガラス基板にフェースダウンボンディングされるとともに、実装された光機能素子を覆ってカバー部材が取り付けられていることを特徴とする光機能素子の実装構造。
【請求項２】
上記光機能素子とガラス基板との間に空間が形成され、中空構造とされていることを特徴とする請求項１記載の光機能素子の実装構造。
【請求項３】
上記光機能素子は、受光素子または発光素子であることを特徴とする請求項１記載の光機能素子の実装構造。
【請求項４】
上記光機能素子は、青紫レーザの受光素子または発光素子であることを特徴とする請求項３記載の光機能素子の実装構造。
【請求項５】
光機能素子がガラス基板にフェースダウンボンディングされるとともに、実装された光機能素子を覆ってカバー部材が取り付けられていることを特徴とする光機能素子実装モジュール。
【請求項６】
光機能素子がガラス基板にフェースダウンボンディングされるとともに、実装された光機能素子を覆ってカバー部材が取り付けられてなる光機能素子実装モジュールがプリント基板に実装されてなり、
上記光機能素子実装モジュールは、ガラス基板の光機能素子実装側表面に形成された接続端子をプリント基板表面に形成された接続端子に接続することにより、プリント基板上に実装されていることを特徴とする光機能素子実装モジュールの実装構造。
【請求項７】
上記プリント基板には、光機能素子実装モジュールのカバー部材に対応して逃げ孔が形成されていることを特徴とする請求項６記載の光機能素子実装モジュールの実装構造。
【請求項８】
上記プリント基板がフレキシブル基板であることを特徴とする請求項６記載の光機能素子実装モジュールの実装構造。
【請求項９】
上記フレキシブル基板の裏面に補強板が形成されていることを特徴とする請求項８記載の光機能素子実装モジュールの実装構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、受光素子や発光素子等の光機能素子の実装構造に関するものであり、特に、簡単な構造で対象となる光の透過を損なうことがなく、信頼性の高い実装を実現することが可能な新規な実装構造に関する。さらに本発明は、上記実装構造を応用した光機能素子実装モジュールに関するものであり、この実装モジュールをプリント基板に実装する際の実装構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
受光素子や発光素子等の光機能素子は、例えばＣＤやＭＤ、ＤＶＤ等の光ディスクの駆動装置に内蔵される光ピックアップ等に広く用いられている。そして、受光素子や発光素子の場合、受光部あるいは発光部を基板で塞ぐことなく実装することが要求され、そのため光機能素子を実装した実装モジュールにおいては、プリント基板上に受光部や発光部を上に向けて実装し、透明封止樹脂等をコーティングすることにより受光部や発光部を保護するという構造が広く採用されている。
【０００３】
従来の光機能素子実装モジュールにおける実装構造を説明すると、図４に示すように、受光部／発光部１０２を有する光機能素子１０１は、プリント基板１０３によって受光部／発光部１０２が塞がれないように、受光部／発光部１０２が上方を向くように配置してプリント基板１０３上に実装されている。受光部／発光部１０２は、空気中の水分や酸素等を遮断し保護する必要があり、これを覆って透明封止樹脂１０４がコーティングされている。
【０００４】
実装に際しては、光機能素子１０１はプリント基板１０３上にダイボンド樹脂１０５により接着固定されている。また、プリント基板１０３には、これを貫通する穴埋めスルーホール１０６が形成されるとともに、当該穴埋めスルーホール１０６と接続されるボンディングパッド１０７及び外部接続端子１０８がプリント基板１０３の表裏両面に形成されている。そして、光機能素子１０１の電極は、ワイヤー１０９によりボンディングパッド１０７と接続され、外部接続端子１０８と電気的に接続されている。
【０００５】
しかしながら、光機能素子実装モジュールにおいて、このような実装構造を採用した場合、実装加工工程が多く、大幅なコスト増を招くという不都合がある。例えば、上記のようなワイヤボンディングによる接続を採用した場合、光機能素子１０１のダイボンド、ワイヤーボンド、樹脂封止、個別切断という工程が必要になり、工数が多く生産性向上の妨げになる。また、ワイヤに金ワイヤを用い、封止樹脂として光透過性に優れた樹脂を用いる必要があること等から、材料費も高くなり、実装加工費の高騰をもたらす。
【０００６】
このような状況から、いわゆるフェースダウンボンディングによる実装構造が提案されている（例えば、特許文献１及び特許文献２等を参照）。例えば、特許文献１には、受光素子列を有するラインイメージセンサを透光性基板にフェースダウンに実装し、透光性基板の主面と直交する面から入射する光を多層干渉薄膜で色分解して受光素子列上に結像するようにしたカラー画像読みとり装置が開示されている。特許文献２には、受光素子や発光素子をフリップチップボンディングにより透明なカード基板に実装したカード型情報制御装置が開示されている。
【特許文献１】特開平７−１４３２８４号公報
【特許文献２】特開平１０−６３８０７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、光記録の分野においては、より一層の高記録密度化が進められており、それに伴って記録光や再生光に短波長光が使用されるようになっている。例えば、いわゆるブルーレイディスクでは、波長４０５ｎｍ以下の短波長レーザが記録再生光に用いられている。このような記録再生系に使用される受光素子や発光素子の場合、上記特許文献１や特許文献２に記載される技術をそのまま適用すると、様々な不都合が生ずることから、その改善が望まれる。
【０００８】
例えば、特許文献１記載の技術では、ラインイメージセンサの受光素子列と光透過性基板との間にアンダーフィルと称される光透過性樹脂が充填されている。この場合、前記光透過性樹脂は、受光（あるいは発光）する光に対して十分な光透過性を有することが必要であるが、波長４０５ｎｍ以下というような極めて波長の短いレーザ光に対して十分な光透過性を示す樹脂材料は現状では見当たらず、光強度の低下が問題になる。また、初期的には良くても、長時間照射されると樹脂が変形したり変色して光透過性が悪くなってしまう。さらに、特許文献１記載の技術では、光機能素子であるラインイメージセンサの保護については何ら考慮されていない。
【０００９】
一方、特許文献２には、受光素子や発光素子とカード基板の間を空間とする例も記載されており、アンダーフィルによる光強度の低下の問題は解消可能であるが、カード基板がポリエチレンテレフタレート等の合成樹脂材料で形成されており、カード基板自体が光透過の妨げとなる虞れがある。また、特許文献２には、受光素子や発光素子をラミネート構造の保護シートで覆うことも開示されているが、例えば光ディスクドライブの光ピックアップのような機械駆動部品への装着を考えた場合には、耐衝撃性等の観点から、不十分と言わざるを得ない。
【００１０】
本発明は、これら従来技術の有する欠点を解消するために提案されたものであり、製造に際して工数や製造コストを削減することが可能で、しかも、例えば波長４０５ｎｍ以下というような極めて波長の短いレーザ光に対しても十分な光透過性を確保し得る光機能素子の実装構造及び光機能素子実装モジュールを提供することを目的とし、さらには光機能素子実装モジュールのプリント基板への実装構造を提供することを目的とする。また、本発明は、光ピックアップ等の機械駆動部品等に実装された場合にも光機能素子を衝撃等から確実に保護することができ、信頼性の高い光機能素子の実装構造及び光機能素子実装モジュール、光機能素子実装モジュールの実装構造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】
【００１１】
上述の目的を達成するために、本発明の光機能素子の実装構造及び光機能素子実装モジュールは、光機能素子がガラス基板にフェースダウンボンディングされるとともに、実装された光機能素子を覆ってカバー部材が取り付けられていることを特徴とする。
【００１２】
本発明の実装構造、光機能素子実装モジュールにおいては、光機能素子の受光部や発光部が基板と対向するように配置される。このとき、光機能素子の受光部や発光部と基板との間は中空構造とされており、加えて基板自体も短波長光に対する光透過性に優れたガラス基板であるので、短波長光を遮るものがなく、損失が最小限に抑えられ、また、封止樹脂の劣化等の障害が発生することもない。さらに、本発明の実装構造においては、受光素子や発光素子等の光機能素子は、カバー部材によって覆われ、外部からの衝撃に対して保護された状態となっており、光機能素子に直接物理的衝撃が加わることがなく、その損傷が確実に防止される。
【００１３】
また、本発明の光機能素子実装モジュールの実装構造は、光機能素子がガラス基板にフェースダウンボンディングされるとともに、実装された光機能素子を覆ってカバー部材が取り付けられてなる光機能素子実装モジュールがプリント基板に実装されてなり、上記光機能素子実装モジュールは、ガラス基板の光機能素子実装側表面に形成された接続端子をプリント基板表面に形成された接続端子に接続することにより、プリント基板上に実装されていることを特徴とする。
【００１４】
本発明の光機能素子実装モジュールは、プリント基板に対して通常のチップ部品等と同様に実装される。したがって、プリント基板への実装工程も簡略化され、工数や製造コスト等が大幅に削減される。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、光機能素子の実装に際して、工数や製造コストを削減することが可能であり、しかも、極めて波長の短いレーザ光に対しても十分な光透過性を確保し得る光機能素子の実装構造及び実装モジュールを提供することが可能である。また、本発明によれば、光ピックアップ等の機械駆動部品等に実装された場合にも光機能素子を衝撃等から確実に保護することができ、信頼性の高い光機能素子の実装構造及び実装モジュールを提供することが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明を適用した光機能素子の実装構造及び光機能素子実装モジュール、さらには光機能素子実装モジュールの実装構造について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１７】
本発明において実装対象となる光機能素子は、受光素子、発光素子、これらを複合化したもの等、受光部や発光部を有する素子全般であるが、ここでは受光素子を例に挙げて説明する。受光素子は、例えばレーザパワーのモニター用や光ディスクからの反射光を直接読み取る信号検出用のいずれであってもよく、特に、波長４０５ｎｍ以下のいわゆるブルーレイレーザ（青紫レーザ）を記録再生光とするブルーレイシステム用の受光素子等に適用して好適である。
【００１８】
図１は、受光素子１のガラス基板２への実装構造を示すものである。本発明においては、受光素子１を実装する基板として、あらゆる波長おいて光透過性に優れたガラス基板２を使用する。本発明においては、基板にガラス基板２を使用することが１つの大きなポイントであり、ガラス基板２を使用することで、波長４０５ｎｍ以下の光に対しても十分な光透過性を維持することが可能になる。
【００１９】
受光素子１は、検出光を受光する必要があることから、受光部１ａが形成された面は、光学的に開放する必要がある。そこで、本実施形態においては、受光素子１をガラス基板２に対してフェイスダウンボンディングし、ワイヤボンディングによる接続を不要とすることで、実装工程の簡略化を図っている。
【００２０】
図２は、受光素子１とガラス基板２の接続部分を拡大して示すものである。ガラス基板２の表面には、受光素子１と接続される銅配線３が形成されており、さらに、表面に金メッキが施された銅配線３の表面は、腐食等を防止するために、保護膜４により被覆されている。また、受光素子１のガラス基板２との対向面には、金（Ａｕ）等からなるバンプ電極１ｂが外部接続端子として形成されており、銅配線３の前記バンプ電極１ｂと対向する部分においては、保護膜４が選択的に除去され、銅配線３が露呈されボンディングパッド３ａとされている。そして、この露呈するボンディングパッド３ａに受光素子１のバンプ電極１ｂをフリップチップボンディングすることにより、受光素子１のバンプ電極１ｂとガラス基板２のボンディングパッド３ａ間が電気的に接続される。
【００２１】
このように受光素子１を受光部１ｂをガラス基板２に向けて実装することで、検出光をガラス基板２を透過して受光することができる。このとき、前記の通りガラス基板２が優れた光透過性を有することから、検出光に損失が生ずることはない。
【００２２】
ここで、本実施形態の実装構造において、受光素子１の受光部１ａとガラス基板２の間には、いわゆるアンダーフィルのような透明樹脂を充填せず、受光部１ａとガラス基板２との間を空間のままとした中空構造としている。このように、受光素子１の受光部１ａとガラス基板２との間を中空構造とすることも本発明における重要なポイントである。すなわち、先にも述べたように、波長４０５ｎｍ以下というような極めて波長の短いレーザ光に対して十分な光透過性を示す樹脂材料は現状では見当たらず、アンダーフィルを充填した場合には、光強度の低下が問題になる。また、初期的に透過性が良くても、波長の短いレーザ光が長時間照射されると変形や変色が発生し、光透過性が阻害される。本実施形態では、受光部１ａとガラス基板２との間を空間のままとしているので、アンダーフィルに起因して光強度が低下することはなく、またアンダーフィルの劣化の問題も解消される。
【００２３】
ただし、上記のように受光素子１の受光部１ａをアンダーフィルにより保護せず、空気中に開放する構造を採用した場合、受光部１ａの劣化が懸念される。そこで、本実施形態では、カバー部材５を取り付け、このカバー部材５の中に受光素子１を収容する形として、これを保護している。カバー部材５を設けることにより、空気中の水分や酸素の侵入を防止することができ、ＩＣのボンディングパッドであるアルミニウム電極の酸化や腐食等による劣化を抑えることができる。
【００２４】
上記カバー部材５は、任意の材料で形成することができるが、セラミックやエポキシ樹脂等の硬質プラスチック等、ある程度剛性を有する材料で形成すれば、物理的衝撃に対する保護カバーとしての機能も持たせることができる。光ピックアップ等の駆動部品に受光素子１を実装する場合、衝撃対策は重要な鍵となる。
【００２５】
なお、受光素子１の外部電極は、先の銅配線３をカバー部材５の外部に引き出して形成すればよい。本実施形態では、銅配線３をカバー部材５の外部まで引き出し形成するとともに、カバー部材５の外部位置においてソルダーレジスト４に開口部を形成し、露呈する表面に金メッキが施された銅配線３を外部接続端子３ｂとしている。
【００２６】
以上が本発明を適用した光機能素子の実装構造であるが、この多面付けワークサイズのガラス基板２への受光素子１の多面付け実装の後、各受光素子１に対応してガラス基板２をダイシングすれば、光機能素子実装モジュールとして他のチップ部品等と同様に取り扱うことができる。
【００２７】
図３は、上記光機能素子実装モジュールのプリント基板への実装構造の一例を示すものである。例えば、光ディスクドライブの光ピックアップに受光素子を実装する際に、この光機能素子実装モジュールを利用することで、簡単且つ高信頼性の実装が可能である。
【００２８】
ここではプリント基板として表面に配線層７及び保護層８が形成されたフレキシブルプリント基板６を使用し、配線層７に形成された電極７ａと光機能素子実装モジュールの外部接続端子３ｂとを半田９により半田付けすることにより電気的及び機械的に接続している。フレキシブルプリント基板６は、補強のために補強板１０が裏打ちされており、また、フレキシブルプリント基板６及び補強板１０には、上記光機能素子実装モジュールの突部、すなわちカバー部材５を収容するための逃げ孔１１が形成されている。
【００２９】
このように、受光素子１を光機能素子実装モジュールとして取り扱い、この実装モジュールをフレキシブルプリント基板６に実装することで、通常のチップ部品と同様の取り扱い及び実装が可能になり、実装工程を簡略化し、実装工数や製造コストの削減を実現することが可能である。
【００３０】
以上、本発明を適用した光機能素子の実装構造、光機能素子実装モジュール、さらには光機能素子実装モジュールの実装構造についての実施形態について説明したが、本発明がこの実施形態に限定されるものではなく、種々の変更が可能であることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明を適用した光機能素子の実装構造の一例を示す概略断面図である。
【図２】ガラス基板との接続部分を拡大して示す要部断面図である。
【図３】光機能素子実装モジュールのフレキシブルプリント基板への実装構造を示す概略断面図である。
【図４】従来の光機能素子の実装構造の一例を示す概略断面図である。
【符号の説明】
【００３２】
１  受光素子（光機能素子）
１ａ  受光部
１ｂ  バンプ電極
２  ガラス基板
３  銅配線
３ａ  ボンディングパッド
４  ソルダーレジスト
５  カバー部材
６  フレキシブルプリント基板
１０  補強板
１１  逃げ孔
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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