(57)【要約】【課題】  光リンク素子や駆動ＩＣ等が実装されているパッケージ部から延びるリード部の固定をより強固にすると共に、実装する際のリフロー処理や車載等の高温環境の下における高熱に対しても十分耐えうるような安定したベース部を備えた光リンクデバイスを提供することである。【解決手段】  ＬＥＤ２５からなる光リンク素子及びこの光リンク素子を駆動する駆動ＩＣ２６とが透明樹脂体２７によって封止されたパッケージ部２３と、このパッケージ部２３から延びる外部接続用のリード部２４とを備えた光リンクデバイス２１において、前記パッケージ部２３が、耐熱性のベース部２２と、このベース部２２上に実装されるＬＥＤ２５及びこのＬＥＤ２５を駆動する駆動ＩＣ２６を封止する透明樹脂体２７とを備え、前記ベース部２２に前記リード部２４を一体に固定した。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光リンク素子及びこの光リンク素子を駆動する駆動回路が透明樹脂体によって封止されたパッケージ部と、このパッケージ部から延びる外部接続用のリード部とを備えた光リンクデバイスにおいて、
前記パッケージ部が、耐熱性のベース部と、このベース部上に実装される前記光リンク素子及び前記駆動回路を封止する透明樹脂体とを備え、前記ベース部に前記リード部が一体に固定されていることを特徴とする光リンクデバイス。
【請求項２】
前記リード部が前記ベース部と一体にインサートモールドによって固定される請求項１記載の光リンクデバイス。
【請求項３】
前記ベース部は、耐熱変形温度が２６０度以上の耐熱性樹脂材によって形成される請求項１又は２記載の光リンクデバイス。
【請求項４】
前記耐熱性樹脂材は、液晶ポリマー、ポリフタルアミドである請求項３記載の光リンクデバイス。
【請求項５】
前記透明樹脂体の上面には、前記光リンク素子に対応する位置に凹設部が設けられ、この凹設部の底部にレンズ部が形成されている請求項１記載の光リンクデバイス。
【請求項６】
前記ベース部が、底部と、この底部の外周部を囲う側壁部とで形成され、前記側壁部で囲まれた内部が前記透明樹脂体で封止される請求項１乃至３のいずれかに記載の光リンクデバイス。
【請求項７】
前記側壁部の上部に前記透明樹脂体を覆う透明成形体が配置される請求項６記載の光リンクデバイス。
【請求項８】
前記側壁部の上部に透明成形体が配置され、この透明樹脂体に設けられた樹脂注入部から前記側壁部で囲まれた内部に透明樹脂体が充填される請求項６記載の光リンクデバイス。
【請求項９】
前記透明成形体の上面には、前記光リンク素子に対応する位置に凹設部が設けられ、この凹設部の底部にレンズ部が形成されている請求項７記載の光リンクデバイス。
【請求項１０】
前記ベース部内に延びるリード部の一部にベース部の外部に延びるリード部より幅狭の部分が形成される請求項１記載の光リンクデバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光ダイオード、面発光半導体レーザ、フォトダイオード、フォトＩＣ等の光リンク素子によって構成される光ファイバ通信用の小型の光リンクデバイスに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、発光ダイオードやフォトダイオード等の光リンク素子からなる光トランシーバや半導体レーザ等（以下、光リンクデバイスという）は、図１０（ａ）に示すように、リードフレーム４の一端に前記光リンク素子５やその駆動を司る駆動回路（駆動ＩＣ）６を実装し、前記リードフレーム４をそのまま透明樹脂体７によってパッケージ化した構造のものが多い（特許文献１、特許文献２参照）。前記透明樹脂体７は、透明なエポキシ樹脂をトランスファーモールド法と呼ばれる工法によって成形したもので、このエポキシ樹脂内に前記光リンク素子５や駆動ＩＣ６がリードフレーム４と共に固着される。
【０００３】
前記エポキシ樹脂には、熱変形温度（Ｔｇ）を１３５℃以下に抑えたものが使用され、封止する際に、前記光リンク素子５や駆動ＩＣ６に対して強いストレスを与えないようにしている。
【０００４】
また、前記光リンク素子５や駆動ＩＣ６をマザーボードに実装する際は、マザーボード上の電極パターン配列に合わせて、前記リードフレーム４の端部を適当な長さや角度に折曲げ、半田部材を介して接合される。
【特許文献１】特開平７−３３５９８０号公報
【特許文献２】特開平９−１０２６５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記従来構造の光リンクバデバイス１にあっては、前述したように、光リンク素子５や駆動ＩＣ６が実装されているリードフレーム４の固定や封止するための透明樹脂体７のＴｇが低く設定されているため、耐熱性が十分でなく、高温になるような環境条件の下では使用できないといった問題がある。特に、−４０℃〜＋１００℃といった高い温度保証が要求されるような車載用途には不向きである。
【０００６】
また、前記リードフレーム４を実装ベースとして使用しているため、リフロー処理を行う際に、前記リードフレーム４全体に熱が加わり、ここから透明樹脂体７にも熱による影響が及ぶことになる。前述したようなＴｇが１３５℃以下の樹脂材では、３５０℃で５秒以上のリフロー処理を行うと、樹脂体の軟化現象が現れる。
【０００７】
このような透明樹脂体７の軟化現象が発生すると、図１０（ｂ）に示すように、樹脂材によって固定されていたリードフレーム４の固定位置がずれてしまう場合がある。また、前記リードフレーム４のずれに伴って、このリードフレーム４上に実装される光リンク素子５や駆動ＩＣ６及びワイヤ９の接続部分にストレスがかかり、接触不良や断線等といった初期不良や歩留りの低下を引き起こすことになる。また、経年変化による製品寿命の低下につながるといった問題も有することとなる。
【０００８】
また、前記構造の光リンクバデバイス１をマザーボードに実装する際に、半田接合を安定且つ確実に行い得るような温度でのリフロー処理ができないため、実装の安定性が図られないといった問題もある。
【０００９】
そこで、本発明の目的は、光リンク素子や駆動ＩＣ等が実装されているパッケージ部から延びるリード部の固定をより強固にすると共に、実装する際のリフロー処理や車載等の高温環境の下における高熱に対しても十分耐えうるような安定したベース部を備えた光リンクデバイスを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために、本発明の光リンクデバイスは、光リンク素子及びこの光リンク素子を駆動する駆動回路が透明樹脂体によって封止されたパッケージ部と、このパッケージ部から延びる外部接続用のリード部とを備えた光リンクデバイスにおいて、前記パッケージ部が、耐熱性のベース部と、このベース部上に実装される前記光リンク素子及び前記駆動回路を封止する透明樹脂体とを備え、前記ベース部に前記リード部が一体に固定されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係る光リンクデバイスによれば、光リンク素子やその駆動回路が耐熱性を有するベース部に直接実装されると共に、このベース部に対して外部接続用のリード部が一体に固定形成されているため、リード部の安定性がよくなり、特に、車載等の高温環境下における信頼性を高めることができる。
【００１２】
また、前記リード部に駆動回路を直接実装する必要がないため、パッケージ内に外部から伝わる熱の進入を抑えることができる。これによって、前記駆動回路の熱による誤動作や破壊を防止することができる。
【００１３】
また、前記ベース部は、熱変形温度が２６０℃以上の液晶ポリマーやポリフタルアミド等による耐熱性に優れた樹脂材で形成されているため、リフロー処理を用いてマザーボードに実装する際にも樹脂材の伸縮が抑えられるため、接合されているリード部の位置ずれやそれに伴う回路部の接触不良や断線等を防止することができる。
【００１４】
さらに、前記ベース部が透明樹脂体で封止されることによって気密性が確保できると共に、前記透明樹脂体の上面から光リンク素子に向けた凹設部を設け、この凹設部の底部にレンズ部を成形することで、指向性及び受発光感度の向上を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、添付図面に基づいて本発明に係る光リンクデバイスの実施形態を詳細に説明する。なお、この光リンクデバイスは、光ファイバを媒介として双方向通信を行うため、送信フォトチップと受信フォトチップとによって構成される。以下に示す実施形態では、送信フォトチップを例にして説明する。
【００１６】
図１及び図２は、本発明の光リンクデバイスを構成する第１実施形態の送信フォトチップ２１の構造を示したものである。この送信フォトチップ２１は、パッケージ部２３と、このパッケージ部２３から延びるリード部２４とで構成されている。前記パッケージ部２３は、四角形状のベース部２２と、このベース部２２上に実装される光リンク素子（ＬＥＤ）２５及びこのＬＥＤ２５の駆動を司る駆動回路（駆動ＩＣ）２６と、前記ベース部２２全体を封止する透明樹脂体２７とを備えている。前記リード部２４は、前記ＬＥＤ２５や駆動ＩＣ２６に信号を入出力させたり、電源電圧を供給したりするための端子であり、マザーボード等に半田部材を介して実装される。このリード部２４は、前記ベース部２２に固定されている。
【００１７】
前記ベース部２２は、液晶ポリマーやポリフタルアミド等の耐熱性樹脂材が使用され、前記リード部２４の一部をインサートモールド法によって固着成形される。前記耐熱性樹脂材は、車載等の高温環境化での使用や製造時におけるリフロー処理に耐えうるように、２６０℃以上の熱変形温度（Ｔｇ）が保証されているものが望ましい。
【００１８】
前記リード部２４は、例えば、ＬＥＤ２５及び駆動ＩＣ２６に供給される共通のＶｃｃ，ＧＮＤと、ＬＥＤ２５への入力電圧Ｖｉｎ、その他のコントロール端子などから構成されている。このリード部２４は、導電率の高いりん青銅等で形成され、マザーボード等への実装形態に応じて高さを調節したり、折り曲げたりすることが容易になるように、薄板状に形成されている。また、このリード部２４は、前述したように、一端が前記ベース部２２と一体に固定され、他端が所定の長さを有してベース部２２から外方向に平行に突出して設けられる。なお、このリード部２４の長さや設置間隔は、規格によって決められている。
【００１９】
前記ＬＥＤ２５は、アノード及びカソードからなる一対の素子電極部を有する赤色系の発光ダイオードで構成され、前記素子電極部の一方はベース部２２内の電極部２９上に表面実装され、他方はボンディングワイヤを介してベース部２２内にあるリード部２４の一端に接続される。前記駆動ＩＣ２６は、ベース部２２の表面に絶縁性接着剤を介して実装され、ボンディングワイヤを介して対応するリード部２４上の電極部２８と半田接続される。この駆動ＩＣ２６は、主に前記ＬＥＤ２５における発光制御や供給される電流値を調整する機能を有している。
【００２０】
前記ＬＥＤ２５及び駆動ＩＣ２６の実装が完了したベース部２２は、透明樹脂体２７によって気密封止される。この透明樹脂体２７は、前記ＬＥＤ２５と対向する部分がレンズ部２７ａとなっている。このレンズ部２７ａは、上面が平坦面で前記ＬＥＤ２５に対向する下面が凸状面として形成されている。この透明樹脂体２７の形成は、前記ベース部２２の上に、前記レンズ部２７ａをかたどった金型を装着し、この金型内に透明なエポキシ樹脂を充填するトランスファーモールド法によって行われる。前記ＬＥＤ２５から発せられた光は、前記レンズ部２７ａを介して集光された状態で上方に出射される。このため、一方向に対して指向性を持たせることができる。前記レンズ部２７ａの形状は、ＬＥＤ２５の焦点距離や光の強度等に応じて適宜設定される。
【００２１】
この第１実施形態の送信フォトチップ２１は、リード部２４を所定の間隔で配置させ、このリード部２４の一部を液晶ポリマー等の耐熱性樹脂材で固めて成形される。この成形はインサートモールド法によって行われる。そして、前記ベース部２２上に電極部２８，２９を蒸着形成した後、前記ＬＥＤ２５及び駆動ＩＣ２６を所定位置に実装し、ボンディングワイヤを介して所定の電極部２８，２９に半田接続する。この実装及び接続が終了した後、前記ベース部２２をレンズ部２７ａとなる箇所が形成された金型を用いて透明樹脂体２７を成形する。この透明樹脂体２７の成形は、トランスファーモールド法によって行われる。最後に、前記ベース部２２から外方向に延びるリード部２４の端部を所定の長さに切断する。以上の工程を経た後、外観や電気的特性等の試験が行われる。
【００２２】
図３及び図４は上記構造による送信フォトチップ２１の実装形態を示したものである。図３に示したように、前記送信フォトチップ２１内のＬＥＤ２５から発せられる光の放射方向をマザーボード３０と平行となるように設定する場合は、前記リード部２４を適当な長さのところでＬ字状に折り曲げ、その折り曲げた端部をマザーボード３０上の電極パターン上に載置して半田接合される。また、図４に示したように、前記ＬＥＤ２５の発光方向を上向きに設定する場合は、前記リード部２４をコ字状に折り曲げ、その折り曲げた端部をマザーボード３０の電極パターン上に載置して半田接合される。この送信フォトチップ２１は、リード部２４が耐熱性樹脂材からなるベース部２２に固定された構造となっているので、リフロー処理による表面実装を安定且つ確実に行うことができる。
【００２３】
次に、本発明の光リンクデバイスを構成する第２実施形態の送信フォトチップ３１の構造を図５及び図６に示す。この送信フォトチップ３１は、耐熱性樹脂材からなるベース部３２、このベース部３２上を満たす透明樹脂体３９、この透明樹脂体３９を覆う透明成形体３７とからなるパッケージ部３３と、前記ベース部３２と共にインサートモールド成形によって固定されるリード部３４とで構成されている。前記ベース部３２は、ＬＥＤ２５や駆動ＩＣ２６が実装される底部３２ａと、この底部３２ａの外周部を囲う側壁部３２ｂとによって一体成形される。前記透明樹脂体３９は、前記側壁部３２ｂで囲われた内部を満たすようにして透明なエポキシ樹脂材を充填して成形される。また、この透明成形体３７は、透明なエポキシ樹脂やガラス等によって成形されたもので、ＬＥＤ２５に対応する位置にレンズ部３７ａが設けられる。この透明成形体３７には、樹脂注入部３８が厚み方向に貫通して設けられ、この樹脂注入部３８を通して前記透明樹脂体３９を成形するための樹脂材が充填される。
【００２４】
次に、本発明の光リンクデバイスを構成する第３実施形態の送信フォトチップ４１の構造を図７及び図８に示す。この送信フォトチップ４１は、耐熱性樹脂材からなるベース部４２、このベース部４２上に設けられる透明樹脂体４９、この透明樹脂体４９を覆う透明成形体４７とからなるパッケージ部４３と、前記ベース部４２と共にインサートモールド成形によって固定されるリード部４４とで構成されている。前記ベース部４２は、ＬＥＤ２５や駆動ＩＣ２６が実装される底部４２ａと、この底部４２ａの外周部を囲う四方の側壁部４２ｂとによって一体成形されると共に、前記各側壁部４２ｂの内周面に前記透明成形体４７を載置するためのつば部４８が設けられている。前記透明樹脂体４９は、側壁部４２ｂで囲われた内部を前記つば部４８の高さまで透明なエポキシ樹脂材を充填して成形される。前記透明成形体４７は、透明なエポキシ樹脂やガラス等によって成形されたもので、ＬＥＤ２５に対応する位置にレンズ部４７ａが設けられる。この透明成形体４７は、前記つば部４８を介して載置される。このようなつば部４８を設けたことによって、透明樹脂体４７をより安定した状態で設置することができる。なお、前記透明成形体４７のコーナ部等に開口部５０を設けることで、充填された余剰分の樹脂材を排出することができると共に、この排出された樹脂材によって透明成形体４７のコーナ部での固着をより強固にすることができる。
【００２５】
上記第２実施形態及び第３実施形態で示した構造の送信フォトチップ３１，４１によれば、ベース部３２，４２が側壁部３２ｂ，４２ｂを有して一体成形されているため、構造的にもより強固となり、熱変形が起きにくい。また、前記透明成形体３７，４７がベース部３２，４２と別体で形成され、前記側壁部３２ｂ，４２ｂを介して載置する構造であるので、前述したような樹脂材に限定されず、使用目的に応じて透明なガラス材等を用いて形成することも可能となる。
【００２６】
図９は、駆動ＩＣ２６の実装領域を一のリード部５４の一端に設け、他のリード部５５，５６，５７と共に、前記ベース部５２にインサートモールド成形によって固定させた構造の送信フォトチップ５１を示したものである。前記リード部５４は、実装される駆動ＩＣ２６の形状やサイズに合わせた実装部５４ａと、この実装部５４ａからパッケージ部５３の外周部に向けて延びる内部リード部５４ｂと、パッケージ部５３から外方向に延びる外部接続用の外部リード部５４ｃとで構成される。また、前記内部リード部５４ｂは、外部リード部５４ｃに対して幅狭に形成される。このように、前記内部リード部５４ｂを幅狭に形成することで、前記外部リード部５４ｃから伝導される熱が実装部５４ａに伝導しにくくなるので、直接実装されている駆動ＩＣ２６の熱による誤作動や破壊を有効に防止することができる。
【００２７】
なお、説明は省略するが、上記実施形態で示した送信フォトチップと対で使用される受信フォトチップにあっては、前記ＬＥＤがフォトダイオード（ＰＤ）で構成され、駆動ＩＣは前記ＰＤの駆動を司る機能に置き換わる。ただし、前記ＰＤや駆動ＩＣが実装されるベース部については上記実施形態と同様に、耐熱性樹脂材が用いられ、インサートモールド法によってリード部が前記ベース部と一体に成形される。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明に係る第１実施形態の光リンクデバイスの平面図である。
【図２】図１における光リンクデバイスの断面図である。
【図３】図１における光リンクデバイスの第１の実装形態を示す断面図である。
【図４】図１における光リンクデバイスの第２の実装形態を示す断面図である。
【図５】本発明に係る第２実施形態の光リンクデバイスの平面図である。
【図６】図５における光リンクデバイスの断面図である。
【図７】本発明に係る第３実施形態の光リンクデバイスの平面図である。
【図８】図７における光リンクデバイスの断面図である。
【図９】耐熱構造のリード部を用いた光リンクデバイスの平面図である。
【図１０】従来の光リンクデバイスの構成例を示す平面図である。
【符号の説明】
【００２９】
２１  送信フォトチップ（光リンクデバイス）
２２  ベース部
２３  パッケージ部
２４  リード部
２５  ＬＥＤ（光リンク素子）
２６  駆動ＩＣ（駆動回路）
２７  透明樹脂体
２７ａ  レンズ部
２８  電極部
２９  電極部
３０  マザーボード
【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】
2007019153.tif 000009
【図８】
2007019153.tif 000010
【図９】
2007019153.tif 000011
【図１０】
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