(57)【要約】【課題】外部からの入射光を精度良く検出することができる光送受信デバイスを提供する。【解決手段】光送受信デバイス１では、光透過部材２７の前面２７ａに、前方から見て開口部２２とピンホール２３との間を通り、且つ、光透過部材２７の側面に開口する溝２８が形成されており、この溝２８内には遮光樹脂部３が至っている。これにより、ＬＤ９から出射された光の一部が光透過部材２７内で多重反射しても、溝２８内の遮光樹脂部３によって、多重反射した光が不要光としてＰＤ１２に到達することが防止される。従って、この不要光に起因するノイズ電流の検出を防止することができ、外部からの入射光を精度良く検出することが可能となる。【選択図】図２
2007311552.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
前方に光を発光するための発光素子、
前方から照射された光を受光するための受光素子、
前記発光素子が配置される第１の凹部、及び前記受光素子が配置される第２の凹部が前面に形成された基体、
前記基体の前面側に配置され、前記発光素子により発光される光が通過する第１の光通過孔、及び前記受光素子により受光される光が通過する第２の光通過孔が形成された遮光部材、並びに、
前記遮光部材の前面側に配置され、前記発光素子により発光される光、及び前記受光素子により受光される光が透過する光透過部材、を有する本体部と、
前方に開口するように形成され、内側に前記本体部が配置された外囲器と、
前記外囲器内における前記本体部の周囲の領域に充填された遮光樹脂部と、を備え、
前記光透過部材の前面には、前方から見て前記第１の光通過孔と前記第２の光通過孔との間を通り、且つ、前記光透過部材の側面に少なくとも一端が開口する溝が形成されており、
前記遮光樹脂部は、前記溝内に至っていることを特徴とする光送受信デバイス。
【請求項２】
前方に光を発光するための発光素子、
前方から照射された光を受光するための受光素子、
前記発光素子及び前記受光素子が配置される凹部が前面に形成された基体、
前記基体の前面側に配置され、前記発光素子により発光される光が通過する第１の光通過孔、及び前記受光素子により受光される光が通過する第２の光通過孔が形成された遮光部材、並びに、
前記遮光部材の前面側に配置され、前記発光素子により発光される光、及び前記受光素子により受光される光が透過する光透過部材、を有する本体部と、
前方に開口するように形成され、内側に前記本体部が配置された外囲器と、
前記外囲器内における前記本体部の周囲の領域に充填された遮光樹脂部と、を備え、
前記光透過部材の前面には、前方から見て前記第１の光通過孔と前記第２の光通過孔との間を通り、且つ、前記光透過部材の側面に少なくとも一端が開口する溝が形成されており、
前記遮光樹脂部は、前記溝内に至っていることを特徴とする光送受信デバイス。
【請求項３】
前記溝の最深部は、前記遮光部材の前面、又はその前面より後方に位置していることを特徴とする請求項１又は２記載の光送受信デバイス。
【請求項４】
前記溝の最深部は、前記外囲器の前端より後方に位置していることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項記載の光送受信デバイス。
【請求項５】
前記溝は、その両端が前記光透過部材の側面に開口していることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項記載の光送受信デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光送受信デバイスに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の光送受信デバイスとして、発光素子と、受光素子と、発光素子及び受光素子が収納され、開口部を有する基体と、基体の開口部に取り付けられる光透過部材と、発光素子と受光素子との間に配置される遮光部材と、を備えるものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００１−６１７９６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上述したような光送受信デバイスでは、その構造上、各構成部品の寸法や配置位置等に高い精度が要求される。そのため、精度が少しでも落ちると、発光素子と受光素子との間における遮光が不十分になるおそれがある。具体的には、発光素子により出射された光の一部が光透過部材内で多重反射して光透過部材内を進行し、不要光として受光素子に到達してしまい、この不要光に起因するノイズ電流が増加し、外部から入射した散乱光等の検出精度が悪化してしまうおそれがある。
【０００４】
そこで、本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、外部からの入射光を精度良く検出することができる光送受信デバイスを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を達成するために、本発明に係る光送受信デバイスは、前方に光を発光するための発光素子、前方から照射された光を受光するための受光素子、発光素子が配置される第１の凹部、及び受光素子が配置される第２の凹部が前面に形成された基体、基体の前面側に配置され、発光素子により発光される光が通過する第１の光通過孔、及び受光素子により受光される光が通過する第２の光通過孔が形成された遮光部材、並びに、遮光部材の前面側に配置され、発光素子により発光される光、及び受光素子により受光される光が透過する光透過部材、を有する本体部と、前方に開口するように形成され、内側に本体部が配置された外囲器と、外囲器内における本体部の周囲の領域に充填された遮光樹脂部と、を備え、光透過部材の前面には、前方から見て第１の光通過孔と第２の光通過孔との間を通り、且つ、光透過部材の側面に少なくとも一端が開口する溝が形成されており、
遮光樹脂部は、溝内に至っていることを特徴とする。
【０００６】
また、本発明に係る光送受信デバイスは、前方に光を発光するための発光素子、前方から照射された光を受光するための受光素子、発光素子及び受光素子が配置される凹部が前面に形成された基体、基体の前面側に配置され、発光素子により発光される光が通過する第１の光通過孔、及び受光素子により受光される光が通過する第２の光通過孔が形成された遮光部材、並びに、遮光部材の前面側に配置され、発光素子により発光される光、及び受光素子により受光される光が透過する光透過部材、を有する本体部と、前方に開口するように形成され、内側に本体部が配置された外囲器と、外囲器内における本体部の周囲の領域に充填された遮光樹脂部と、を備え、光透過部材の前面には、前方から見て第１の光通過孔と第２の光通過孔との間を通り、且つ、光透過部材の側面に少なくとも一端が開口する溝が形成されており、遮光樹脂部は、溝内に至っていることを特徴とする。
【０００７】
これらの光送受信デバイスおいては、光透過部材の前面に、前方から見て第１の光通過孔と第２の光通過孔との間を通り、且つ、光透過部材の側面に少なくとも一端が開口する溝が形成されており、その溝内には遮光樹脂部が至っている。これにより、発光素子から出射された光の一部が光透過部材内で多重反射しても、溝内の遮光樹脂部によって、多重反射した光が受光素子に到達することが抑制される。従って、多重反射による不要光をノイズとして検出することを低減でき、外部からの入射光を精度良く検出することが可能となる。
【０００８】
ここで、溝の最深部は、遮光部材の前面、又はその前面より後方に位置していることが好ましい。この場合には、発光素子と受光素子との間の遮光を確実に確保することが可能となる。
【０００９】
また、溝の最深部は、外囲器の前端より後方に位置していることが好ましい。これにより、遮光樹脂部を形成するために外囲器の前端まで遮光樹脂を流入させる場合に、溝内にも遮光樹脂を確実且つ簡易に流入させることができ、溝内に遮光樹脂部を至らせることが可能となる。
【００１０】
また、溝は、その両端が光透過部材の側面に開口していることが好ましい。これにより、溝内に遮光樹脂をより一層確実且つ簡易に流入させることができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、外部からの入射光を精度良く検出することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、各図において同一又は相当部分には同一符号を付し、重複する説明を省略する。
［第１実施形態］
【００１３】
図１及び図２に示されるように、第１実施形態に係る光送受信デバイス１は、プラスチック材料により、前方に開口する直方体カップ状に形成された外囲器２を備えている。外囲器２内には、前方に光を出射するＬＤ（発光素子）９と、前方から照射された光を受光するＰＤ（受光素子）１２を内蔵する本体部４が配置され、外囲器２内における本体部４の周囲の領域には、遮光性を有する遮光樹脂部３が充填されている。この遮光樹脂部３は、例えば絶縁コートされたカーボンフィラーを含有するシリコン樹脂等の遮光性樹脂からなり、本体部４を外囲器２内に固定すると共に、本体部４の周囲からＰＤ１２に入射してしまう外乱光の影響を低減させるものである。
【００１４】
図２及び図３に示されるように、本体部４は、外囲器２内の底面側に基体５を有している。この基体５は、例えば、半導体材料であるシリコンにより、幅２．８ｍｍ、長さ６．０ｍｍ、厚さ１．０ｍｍの長方形板状に形成され、基体５の前面５ａには、凹状の第１のキャビティ（第１の凹部）７及び第２のキャビティ（第２の凹部）８が形成されている。第１のキャビティ７内にはＬＤ９が配置されており、後述するＬＤアノード１０及びＬＤカソード１１と電気的に接続されている。また、第２のキャビティ８内にはＰＤ１２が配置されており、後述するＰＤアノード１３及びＰＤカソード１４と電気的に接続されている。
【００１５】
なお、キャビティ７，８は、例えば、基体５となるシリコン基板にウエットエッチングを施すことにより形成される。具体的には、キャビティ７，８は、基体５となるシリコン基板の表面に、キャビティ７，８の形状を画定するためのＳｉＮ等からなるマスクを設け、このマスクの開口にエッチャントを作用させることで形成される。エッチング後には、ＳｉＮマスクを除去した後、熱酸化により少なくともキャビティ表面と基板表面とに、１．５μｍの厚さの例えばＳｉＯ２からなる絶縁膜４０を生成する。
【００１６】
ＬＤ９は、例えば、化合物半導体材料からなる厚さ０．２ｍｍのＶＣＳＥＬ（面発光レーザ）を用いたものであり、波長８５０ｎｍの光を出射する。このＬＤ９においては、前端面にＬＤ端子電極１５が設けられており、後端面にＬＤ端子電極１６が設けられている。また、ＰＤ１２は、例えば、半導体材料からなる厚さ０．３ｍｍのＳｉ−ＰＤやＧａＡｓ−ＰＤを用いたものである。このＰＤ１２においては、前端面にＰＤ端子電極１７及びＰＤ端子電極１８が設けられている。
【００１７】
なお、ＰＤ１２の材料は、ＬＤ９が出射する光の波長に応じて選択される。例えば、ＬＤ９が出射する光の波長が７８０ｎｍの場合には、ＰＤ１２の材料としてＳｉやＧａＡｓが用いられ、ＬＤ９が出射する光の波長が１．３１μｍの場合には、ＰＤ１２の材料としてＩｎＧａＡｓが用いられる。
【００１８】
基体５の前面５ａ、及びキャビティ７，８の内面の絶縁膜４０上には、例えば、Ａｌ、Ｔｉ−Ｐｔ−Ａｕの積層膜、又はＣｒ−Ｐｔ−Ａｕの積層膜により、所定のパターンをもって基体配線部１９が形成されている。この基体配線部１９は、第１のキャビティ７側に、ＬＤアノード１０及びＬＤカソード１１を有しており、第２のキャビティ８側に、ＰＤアノード１３及びＰＤカソード１４を有している。これらのＬＤアノード１０、ＬＤカソード１１、ＰＤアノード１３、及びＰＤカソード１４は、図１及び図２に示されるように、ワイヤ２４を介して、外囲器２の底部における四隅に、当該底部の前面から後面に電極を引き出すようにして形成された引出電極２６と電気的に接続されている。そして、第１キャビティ７の底面の絶縁膜４０上に形成された基体配線部１９には、例えば半田や導電性樹脂等を介して、ＬＤ９のＬＤ端子電極１６が電気的に接続され、一方、基体５の前面５ａにおける絶縁膜４０上に形成された基体配線部１９には、例えばワイヤ（不図示）を介して、ＬＤ９のＬＤ端子電極１５が電気的に接続されている。これにより、ＬＤ９は、ＬＤアノード１０及びＬＤカソード１１のそれぞれと電気的に接続されることになる。
【００１９】
図２及び図３に戻り、基体５の前面５ａにおける絶縁膜４０上には、例えばＳｉＯ２からなる絶縁膜４１でコートされたシリコン基板を厚さ０．１５ｍｍ〜０．３０ｍｍの長方形板状に形成した遮光部材２０が積層され、バンプボンディング２１により固定されている。バンプボンディング２１の材料としては、例えば、Ａｕ、Ｎｉ、Ｃｕ、ＡｕＳｎ、ＳｎＡｇ系の半田が挙げられる。ここで、ＬＤ９から出射された光が、基体５と遮光部材２０との隙間からＰＤ１２に到達しないように、第１のキャビティ７と第２のキャビティ８との間の部分には、バンプボンディング２１を敷き詰めることが好ましい。なお、この部分には、遮光材料を塗布もしくは充填することにより遮光部を形成してもよい。
【００２０】
遮光部材２０には、第１のキャビティ７に対応する位置に設けられた開口部（第１の光通過孔）２２と、第２のキャビティ８に対応する位置に設けられたピンホール（第２の光通過孔）２３とが形成されている。開口部２２は、ＬＤ９から出射された光を外部へ案内するものである。また、ピンホール２３は、外部からの散乱光をＰＤ１２へ案内すると共に、外部からの外乱光及び不要光がＰＤ１２に入射するのを防止するものである。なお、開口部２２及びピンホール２３は、例えば、遮光部材２０となるシリコン基板にドライエッチングを施すことにより形成され、ピンホール２３はアスペクト比が高いものとなっている。
【００２１】
ピンホール２３は、ＰＤ１２の受光面に対応する位置に形成され、その直径は、例えば３０μｍ〜９０μｍとされている。これは、ピンホール２３の直径が９０μｍより大きいと、ＰＤ１２が感知する外部からの外乱光及び不要光によるノイズが増加してしまい、一方、ピンホール２３の直径が３０μｍより小さいと、ＰＤ１２が受光する光が少なくなり、ＰＤ１２からの出力が低下してしまうからである。
【００２２】
遮光部材２０の後面２０ｂにおける絶縁膜４１上には、所定のパターンをもって遮光部材配線部２５が形成されており、バンプボンディング２１により基体配線部１９と電気的に接続されている。遮光部材配線部２５において第２のキャビティ８に対応する部分には、ＰＤ１２のＰＤ端子電極１７，１８がバンプボンディング２１により電気的に接続されている（いわゆる、フリップチップボンディング）。これにより、ＰＤ１２は、ＰＤアノード１３及びＰＤカソード１４のそれぞれと電気的に接続されることになる。
【００２３】
また、遮光部材２０の前面２０ａにおける絶縁膜４１上には、ＬＤ９から出射された光、及び外部からの散乱光が透過するように、例えばアルカリ含有のホウケイ酸ガラスにより厚さ０．３ｍｍの長方形板状に形成された光透過部材２７が積層され、樹脂により固定されている。この光透過部材２７は、遮光部材２０の機械的な強度を高めると共に、基体５の第１のキャビティ７及び第２のキャビティ８を封止してパッケージ化する。なお、光透過部材２７は、遮光部材２０と固定されるため、光透過部材２７の熱膨張率と遮光部材２０の熱膨張率とは、ほぼ等しくされている。なお、遮光部材２０と光透過部材２７を陽極接合により固定してもよく、この場合には、絶縁膜４１は不要になる。
【００２４】
ここで、従来の光送受信デバイスでは、光透過部材を固定させることが難しく、よって
、光透過部材を固定が不十分のために外乱光が受光素子に入射してしまう場合があったが、本実施形態では、上述のように、光透過部材２７が遮光部材２０の前面２０ａに積層して固定し、外囲器２内における本体部４の周囲の領域に遮光樹脂部３を充填して、光透過部材２７を確実に固定させている。
【００２５】
ところで、この光送受信デバイス１では、光透過部材２７の前面２７ａに、前方（図示上側）から見て開口部２２とピンホール２３との間を通り、且つ、光透過部材２７の側面２７ｃに両端が開口する溝２８が形成されており、この溝２８内には遮光樹脂部３が至っている。溝２８は、例えばダイシング加工により形成され、その幅は、１００μｍ〜２００μｍ、その底面（最深部）２８ａは、遮光部材２０の前面２０ａとされている。
【００２６】
また、この溝２８の底面２８ａは、外囲器２の前端面（前端）２ａよりも後方（図示下側）に位置している。これにより、遮光樹脂部３を形成するために外囲器２の前端面２ａまで遮光樹脂を流入させる場合に、毛細管現象によって、溝２８内にその両端から遮光樹脂を確実且つ簡易に流入させることができ、溝２８内に遮光樹脂部３を至らせることが可能となる。
【００２７】
なお、ここでは、外囲器２の前端面２ａまで遮光樹脂を流入させており、また、光透過部材２７の前面２７ａに遮光樹脂が付着するのを防止するために、光透過部材２７の前面２７ａを外囲器２の前端面２ａよりも前方に位置させている。
【００２８】
以上のように構成された光送受信デバイス１を用いる場合、まず、基体配線部１９のＬＤアノード１０及びＬＤカソード１１に電圧を印加して、基体５の第１のキャビティ７内に配置されたＬＤ９から光を出射させる。この光は、遮光部材２０に形成された開口部２２を通過し、光透過部材２７を透過して外部へ出射される。そして、外部に出射された光は、対象物により散乱等され、この散乱した散乱光の一部は、ＬＤ９から出射された光の進行方向とは逆の方向に進み、光透過部材２７を透過し、遮光部材２０に形成されたピンホール２３を通過し、基体５の第２のキャビティ８内に配置されたＰＤ１２に到達する。これにより、この到達した光に応じた電気信号が基体配線部１９のＰＤアノード１３及びＰＤカソード１４から得られることになる。
【００２９】
以上説明したように、第１実施形態に係る光送受信デバイス１では、光透過部材２７の前面２７ａに、前方から見て開口部２２とピンホール２３との間を通り、且つ、光透過部材２７の側面２７ｃに開口する溝２８が形成されており、この溝２８内には遮光樹脂部３が至っている。これにより、ＬＤ９から出射された光の一部が光透過部材２７内で多重反射しても、溝２８内の遮光樹脂部３によって、多重反射した光が不要光としてＰＤ１２に到達することが防止される。従って、この不要光に起因するノイズ電流の検出を防止することができ、外部からの入射光を精度良く検出することが可能となる。
【００３０】
さらに、溝２８の底面２８ａが遮光部材２０の前面２０ａに位置していることにより、ＬＤ９とＰＤ１２との間の遮光を確実に確保することができる。
【００３１】
また、上述のように、外囲器２の底部における四隅に当該底部の前面から後面に電極を引き出すようにして引出電極２６を形成することにより、従来の光送受信デバイスにおいて問題視されていた、発光素子への電圧の印加、及び受光素子からの電気信号の取出しについても好適に行うことができる。
［第２実施形態］
【００３２】
第２実施形態に係る光送受信デバイス５０は、基体５の形状において、第１実施形態に係る光送受信デバイス１と異なっている。すなわち、第２実施形態に係る光送受信デバイス５０においては、図４に示されるように、ＬＤ９及びＰＤ１２が配置されるキャビティ（凹部）３０が基体５の前面５ａに形成されている。遮光部材２０とＰＤ１２との間には、ＰＤ１２の受光面１２ａを囲むように、遮光性樹脂からなる遮光部３１が設けられている。これにより、ＬＤ９の発光等による外乱光及び不要光のＰＤ１２への入射が防止される。
【００３３】
このように構成された第２実施形態に係る光送受信デバイス５０によっても、第１実施形態に係る光送受信デバイス１と同様の作用効果が奏されることとなる。
【００３４】
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。
【００３５】
例えば、上記実施形態では、溝２８の両端が光透過部材２７の側面２７ｃに開口しているが、溝２８の一端が側面２７ｃに開口していれば、遮光樹脂部３を形成するために外囲器２内に遮光樹脂を流入させる場合に、溝２８内にも遮光樹脂を確実且つ簡易に流入させることができ、溝２８内に遮光樹脂部３を至らせることが可能となる。
【００３６】
また、上記実施形態では、溝２８の底面２８ａは、遮光部材２０の前面２０ａとされているが、この前面２０ａより後方に位置していてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】第１実施形態に係る光送受信デバイスの斜視図である。
【図２】図１に示されたII−II線に沿っての端面図である。
【図３】図１に示された光送受信デバイスの本体部の分解斜視図である。
【図４】第２実施形態に係る光送受信デバイスの、図２に対応する端面図である。
【符号の説明】
【００３８】
１，５０…光送受信デバイス、２…外囲器、３…遮光樹脂部、４…本体部、５…基体、７…第１のキャビティ（第１の凹部）、８…第２のキャビティ（第２の凹部）、９…ＬＤ（発光素子）、１２…ＰＤ（受光素子）、２０…遮光部材、２２…開口部（第１の光通過孔）、２３…ピンホール（第２の光通過孔）、２７…光透過部材、２８…溝、３０…キャビティ（凹部）。
【図１】
2007311552.tif 000003
【図２】
2007311552.tif 000004
【図３】
2007311552.tif 000005
【図４】
2007311552.tif 000006