(57)【要約】【課題】広範なレンズ形状にレンズを加工できるレンズキャップの製造方法と、これに用いるレンズキャップ組立治具を提供する。【解決手段】レンズ素材(２)を第２治具(１１)と第３治具(９)とで挟圧するとともに、製造ユニット全体を加熱することにより、レンズ素材(２)の外側面(２ａ)及び内側面(２ｂ)を、それぞれ第２加工面(１０)の形状及び第３加工面(８)の形状に従って曲面加工する。これにより、様々な用途に対応可能なレンズキャップを形成できる。【選択図】図１
2007157920.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光半導体装置用のレンズキャップの製造方法であって、
（ａ）所定の第１加工面を有する突起部が設けられた第１治具に、レンズ装着孔が設けられた略筒状のキャップ本体を、前記突起部が前記キャップ本体の内側に装着されるように載置する工程と、
（ｂ）前記レンズ装着孔の縁部上に、形成されるレンズの構成材料であるレンズ素材を、前記第１加工面と前記レンズ素材とが対向するように載置する工程と、
（ｃ）前記レンズ素材を加熱することにより、前記第１加工面の形状に従って前記レンズ素材を加工するとともに、前記レンズ装着孔の前記縁部とその近傍に前記レンズ素材を溶着してレンズキャップ仮成形体を成形する工程と、
（ｄ）形成されるレンズの外側面の形状に対応する第２加工面を有する第２治具に、前記レンズキャップ仮成形体を、前記レンズ素材の外側面と前記第２加工面とが対向するように載置する工程と、
（ｅ）前記レンズ素材の内側面上に、形成されるレンズの内側面の形状に対応する第３加工面を有する第３治具を、前記レンズ素材の内側面と前記第３加工面とが対向するように載置する工程と、
（ｆ）前記レンズ素材を前記第２治具と前記第３治具とで挟圧するとともに前記レンズ素材を加熱することにより、前記レンズ素材の外側面及び内側面を、それぞれ前記第２加工面の形状及び前記第３加工面の形状に従って加工する工程と、
（ｇ）前記レンズ素材を、その軟化点以上に加熱することにより透明化してレンズを形成する工程とを含むことを特徴とするレンズキャップの製造方法。
【請求項２】
前記（ｃ）工程において、前記レンズ素材の自重を利用して前記レンズ素材を加工する請求項１に記載のレンズキャップの製造方法。
【請求項３】
前記第１加工面は、形成されるレンズの内側面の形状に対応する形状である請求項１に記載のレンズキャップの製造方法。
【請求項４】
前記キャップ本体における前記レンズ装着孔側とは反対側の開口周囲に鍔部が設けられており、
前記（ａ）工程の後に、前記鍔部上に固定治具を載置することにより前記キャップ本体を固定する工程を更に含む請求項１に記載のレンズキャップの製造方法。
【請求項５】
前記固定治具には、前記鍔部を除く前記キャップ本体を収容するための貫通穴が設けられており、
前記鍔部上に前記固定治具を載置した状態において、前記貫通穴の内面が、前記貫通穴の前記鍔部側の第１開口から前記貫通穴の前記第１開口とは反対側の第２開口に向けて広がるようにテーパー加工されている請求項４に記載のレンズキャップの製造方法。
【請求項６】
レンズ装着孔が設けられた略筒状のキャップ本体を用いて光半導体装置用のレンズキャップを製造するためのレンズキャップ組立治具であって、
所定の第１加工面を有する突起部が設けられた第１治具と、
形成されるレンズの外側面の形状に対応する第２加工面を有する第２治具と、
形成されるレンズの内側面の形状に対応する第３加工面を有する第３治具とを含むことを特徴とするレンズキャップ組立治具。
【請求項７】
前記キャップ本体における前記レンズ装着孔側とは反対側の開口周囲に鍔部が設けられており、
前記鍔部上に載置して前記キャップ本体を固定する固定治具を更に含む請求項６に記載のレンズキャップ組立治具。
【請求項８】
前記固定治具には、前記鍔部を除く前記キャップ本体を収容するための貫通穴が設けられており、
前記鍔部上に前記固定治具を載置した状態において、前記貫通穴の内面が、前記貫通穴の前記鍔部側の第１開口から前記貫通穴の前記第１開口とは反対側の第２開口に向けて広がるようにテーパー加工されている請求項７に記載のレンズキャップ組立治具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は光半導体装置用のレンズキャップの製造方法と、これに用いるレンズキャップ組立治具に関する。
【背景技術】
【０００２】
レーザーダイオード、フォトダイオード、発光ダイオードなどの光半導体装置に適用される従来のレンズ付き蓋体（レンズキャップ）としては、レンズ装着孔を備えた蓋体本体（キャップ本体）にレンズの構成材料（レンズ素材）を溶着しているものがあった。その製造方法の一例として、例えば下記特許文献１に、キャップ本体とレンズ素材とを治具内に配置した後、加熱することによってレンズ素材を加熱溶融し、レンズ素材を所定の形状に成形する方法が提案されている。
【０００３】
図３は、特許文献１に記載されたレンズキャップの断面図である。図３に示すように、レンズキャップ１００は、金属などから形成された略筒状のキャップ本体１０１と、キャップ本体１０１の一端１０１ａに形成されたレンズ１０４とを含む。なお、レンズ１０４はレンズ装着孔１０２を密閉している。
【０００４】
図４Ａ，Ｂは、上記レンズキャップ１００の製造工程の一部を示す工程別断面図である。図４Ａに示すように、レンズ装着孔１０２を備えたキャップ本体１０１と、ガラスなどのレンズ素材１０３とをカーボングラファイト製の治具１０５内に配置する。治具１０５には、レンズ１０４（図３参照）の表面形状を模った加工面１０６が形成されている。
【０００５】
そして、レンズ素材１０３を加熱して溶融することにより、加工面１０６の形状に従ってレンズ素材１０３を加工するとともに、レンズ装着孔１０２の外側の開口縁部とその周囲にレンズ素材１０３を溶着させる。これにより、レンズ素材１０３でレンズ装着孔１０２を密閉することができる（図４Ｂ）。
【特許文献１】特開２００３−２５８３５２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、前記従来の製造方法ではレンズの内側面を加工することができないため、各種要求に応じて、配光特性を満足できるレンズ形状にレンズを加工できない場合があった。
【０００７】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、広範なレンズ形状にレンズを加工できるレンズキャップの製造方法と、これに用いるレンズキャップ組立治具を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明のレンズキャップの製造方法は、
（ａ）所定の第１加工面を有する突起部が設けられた第１治具に、レンズ装着孔が設けられた略筒状のキャップ本体を、前記突起部が前記キャップ本体の内側に装着されるように載置する工程と、
（ｂ）前記レンズ装着孔の縁部上に、形成されるレンズの構成材料であるレンズ素材を、前記第１加工面と前記レンズ素材とが対向するように載置する工程と、
（ｃ）前記レンズ素材を加熱することにより、前記第１加工面の形状に従って前記レンズ素材を加工するとともに、前記レンズ装着孔の前記縁部とその近傍に前記レンズ素材を溶着してレンズキャップ仮成形体を成形する工程と、
（ｄ）形成されるレンズの外側面の形状に対応する第２加工面を有する第２治具に、前記レンズキャップ仮成形体を、前記レンズ素材の外側面と前記第２加工面とが対向するように載置する工程と、
（ｅ）前記レンズ素材の内側面上に、形成されるレンズの内側面の形状に対応する第３加工面を有する第３治具を、前記レンズ素材の内側面と前記第３加工面とが対向するように載置する工程と、
（ｆ）前記レンズ素材を前記第２治具と前記第３治具とで挟圧するとともに前記レンズ素材を加熱することにより、前記レンズ素材の外側面及び内側面を、それぞれ前記第２加工面の形状及び前記第３加工面の形状に従って加工する工程と、
（ｇ）前記レンズ素材を、その軟化点以上に加熱することにより透明化してレンズを形成する工程とを含むことを特徴とする。
【０００９】
本発明のレンズキャップ組立治具は、レンズ装着孔が設けられた略筒状のキャップ本体を用いて光半導体装置用のレンズキャップを製造するためのレンズキャップ組立治具であって、
所定の第１加工面を有する突起部が設けられた第１治具と、
形成されるレンズの外側面の形状に対応する第２加工面を有する第２治具と、
形成されるレンズの内側面の形状に対応する第３加工面を有する第３治具とを含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明のレンズキャップの製造方法及びレンズキャップ組立治具によれば、レンズの内側面を加工することができるため、広範なレンズ形状にレンズを加工することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明のレンズキャップの製造方法では、まず、所定の第１加工面を有する突起部が設けられた第１治具に、レンズ装着孔が設けられた略筒状のキャップ本体を、上記突起部が上記キャップ本体の内側に装着されるように載置する。上記第１治具の構成材料は特に限定されず、後述するレンズ素材を溶融加工する際の温度で変形や軟化が生じない材料であり、かつ、レンズ素材を加工した後、このレンズ素材に対する離型性が良好な材料であればよい。例えばカーボングラファイト等から構成することができる。カーボングラファイトは加工性に優れる上、コストが比較的安いため好ましい。上記キャップ本体の構成材料についても特に限定されないが、通常、金属が用いられ、例えば、通称「コバール」と称される鉄−ニッケル−コバルト合金（鉄の含有量：５３質量％、Ｎｉの含有量：２８質量％、Ｃｏの含有量：１８質量％）を用いることができる。コバールは、レンズ素材（例えば硼珪酸ガラス等）の熱膨張係数とほぼ同等の熱膨張係数を有するため、キャップ本体の構成材料としてコバールを用いると、キャップ本体とレンズ素材との間の熱応力を緩和させることができる。なお、上記キャップ本体を例えば６００〜１０００℃の酸素雰囲気中に所定時間放置することにより、上記キャップ本体の表面を酸化して酸化被膜を形成してもよい。レンズ素材との密着性を向上させることができるからである。
【００１２】
次に、上記レンズ装着孔の縁部上に、レンズ素材を、上記第１加工面と上記レンズ素材とが対向するように載置する。上記レンズ素材は、硼珪酸ガラス等からなるものであって、例えば円盤状等の板状に形成されている。
【００１３】
次に、上記レンズ素材を加熱することにより、上記第１加工面の形状に従って上記レンズ素材を加工するとともに、上記レンズ装着孔の上記縁部とその近傍に上記レンズ素材を溶着してレンズキャップ仮成形体を成形する。この際の上記レンズ素材の加熱温度は、上記レンズ素材が溶融する温度であれば特に限定されないが、例えば上記レンズ素材として硼珪酸ガラスを用いる場合は、８００〜１０００℃の範囲であればよい。
【００１４】
次に、形成されるレンズの外側面の形状に対応する第２加工面を有する第２治具に、上記レンズキャップ仮成形体を、上記レンズ素材の外側面と上記第２加工面とが対向するように載置する。上記第２治具の構成材料は特に限定されず、例えば上述した第１治具と同様の構成材料が使用できる。
【００１５】
次に、上記レンズ素材の内側面上に、形成されるレンズの内側面の形状に対応する第３加工面を有する第３治具を、上記レンズ素材の内側面と上記第３加工面とが対向するように載置する。上記第３治具の構成材料についても特に限定されず、例えば上述した第１治具と同様の構成材料が使用できる。
【００１６】
次に、上記レンズ素材を上記第２治具と上記第３治具とで挟圧するとともに上記レンズ素材を加熱することにより、上記レンズ素材の外側面及び内側面を、それぞれ上記第２加工面の形状及び上記第３加工面の形状に従って加工する。そして、上記レンズ素材を、その軟化点以上に加熱することにより透明化してレンズを形成する。これにより、形成されるレンズの外側面だけでなく、内側面についても加工することができるため、広範なレンズ形状にレンズを加工することができる。なお、この際の上記レンズ素材の加熱温度は、上記レンズ素材が溶融する温度であれば特に限定されないが、例えば上記レンズ素材として硼珪酸ガラスを用いる場合は、７００〜９００℃の範囲であればよい。また、上記レンズ素材の挟圧条件は、成形するレンズ形状に合わせて設定すれば良いが、例えば５〜２０ｋＰａ程度であればよい。
【００１７】
次に、本発明のレンズキャップ組立治具について説明する。なお、本発明のレンズキャップ組立治具は、上述した本発明のレンズキャップの製造方法に用いるレンズキャップ組立治具である。よって、以下の説明において、上述と重複する内容については省略する。
【００１８】
本発明のレンズキャップ組立治具は、上述したキャップ本体を用いてレンズキャップを製造するためのレンズキャップ組立治具であって、上記第１治具と、上記第２治具と、上記第３治具とを含む。本発明のレンズキャップ組立治具を用いると、上述したように、形成されるレンズの外側面だけでなく、内側面についても加工することができるため、広範なレンズ形状にレンズを加工することができる。
【００１９】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。なお、参照する図面においては、説明の簡潔化のため、実質的に同一の機能を有する構成要素を同一の参照符号で示し、重複する説明を省略する場合がある。
【００２０】
（第１実施形態）
まず、本発明の第１実施形態に係るレンズキャップの製造方法について説明する。図１Ａ〜Ｅは、本発明の第１実施形態に係るレンズキャップの製造方法を説明するための工程別断面図である。
【００２１】
図１Ａに示すように、所定の第１加工面４を有する突起部３が設けられた第１治具１５に、レンズ装着孔１ａが設けられた略筒状のキャップ本体１を、突起部３がキャップ本体１の内側に装着されるように載置する。キャップ本体１は、胴部が筒状（例えば円筒状）であり、キャップ本体１におけるレンズ装着孔１ａ側とは反対側の開口周囲に鍔部１ｂが設けられている。なお鍔部１ｂの外縁形状は特に限定されず、例えば円形、多角形などの形状であればよい。そして、鍔部１ｂ上に固定治具５を載置することによりキャップ本体１を固定する。これにより、レンズ素材２の加工を安定して行うことができる。なお、固定治具５には、鍔部１ｂを除くキャップ本体１を収容するための貫通穴５ａが設けられている。貫通穴５ａの形状は、キャップ本体１の形状に合わせて形成すればよく、例えば円柱状であればよい。そして、レンズ装着孔１ａの縁部上に、形成されるレンズ１３（図１Ｅ参照）の構成材料であるレンズ素材２を、第１加工面４とレンズ素材２とが対向するように載置する。この段階におけるレンズ素材２の大きさは、形成されるレンズ１３の形状、大きさなどに応じて変わるので、特に限定するものではないが、通常、キャップ本体１の胴部外径より若干大きく、具体的には、例えば、キャップ本体１の胴部外径より直径で０．２〜０．５ｍｍ程度大きくしたものを用いると、キャップ本体１とレンズ素材２との接着力が向上するため好ましい。尚、参照符号２０は、複数個のレンズキャップ１２（図１Ｅ参照）を同時に製造する場合の、隣接して設けられる同様の製造ユニット（全体図は省略）に配置されるキャップ本体の一部である。
【００２２】
次に、これらの製造ユニット全体を加熱することにより、図１Ｂに示すように、第１加工面４の形状に従ってレンズ素材２を加工するとともに、レンズ装着孔１ａの縁部とその近傍（即ち溶着部１６）にレンズ素材２を溶着してレンズキャップ仮成形体２１を成形する。この加熱処理の際、溶融したレンズ素材２の自重により、レンズ素材２が第１加工面４上へ流れ出す。これにより、溶融したレンズ素材２をキャップ本体１に溶着させると同時に、レンズ素材２の内側面２ｂを所定の形状に加工することができる。更に、レンズ素材２に外部から圧力を加えずに溶着させるため、気泡の発生を防止できる。なお、レンズ素材２とキャップ本体１との界面に気泡が発生すると、レンズ１３の密着不良が発生する場合がある。
【００２３】
また、レンズ素材２の自重を利用することにより、レンズ素材２をキャップ本体１の内側に延在させることができるため、形成されるレンズキャップ１２の機械的強度を向上させることができる。更に、突起部３の高さや第１加工面４の形状などを調整することにより、溶着部１６の面積を調整できる。即ち、溶着部１６を必要な大きさに制御できるため、例えばレンズキャップ１２の機械的強度を更に向上させることができる。
【００２４】
次に、図１Ｃに示すように、形成されるレンズ１３の外側面１３ａ（図１Ｅ参照）の形状に対応する第２加工面１０を有する第２治具１１に、レンズキャップ仮成形体２１を、レンズ素材２の外側面２ａと第２加工面１０とが対向するように載置する。そして、レンズ素材２の内側面２ｂ上に、形成されるレンズ１３の内側面１３ｂ（図１Ｅ参照）の形状に対応する第３加工面８を有する第３治具９を、レンズ素材２の内側面２ｂと第３加工面８とが対向するように載置する。更に、レンズ素材２を第２治具１１と第３治具９とで挟圧するとともに、製造ユニット全体を加熱することにより、レンズ素材２の外側面２ａ及び内側面２ｂを、それぞれ第２加工面１０の形状及び第３加工面８の形状に従って曲面加工する。その後、製造ユニット全体を冷却する。これによれば、レンズ素材２の外側面２ａ及び内側面２ｂを目的とする任意の形状に加工することができるため、様々な用途に対応可能なレンズキャップを形成できる。なお、第２加工面１０及び第３加工面８の形状は、目的とするレンズ１３の形状に合わせて適宜設定すればよい。形成できるレンズ１３としては、両面が凸型の両凸レンズ、一方の面が平型で他方の面が凸型の片凸レンズ、両面が凹型の両凹レンズ、一方の面が平型で他方の面が凹型の片凹レンズ、正メニスカス型レンズ、負メニスカス型レンズなどが例示できる。また、上記加熱処理を施す前に、予め圧縮空気などを用いてレンズ素材２の表面の付着物を除去しても良い。圧縮空気の吹き付けは、例えばエアーガンなどの圧縮空気供給手段を用いて行えばよい。
【００２５】
次に、レンズ素材２を、その軟化点以上に加熱することにより透明化してレンズ１３を形成する。例えば、図１Ｄに示すように、レンズ素材２の外側面２ａおよび内側面２ｂが治具等に接触することが無いように、キャップ本体１を支持する保持治具１４でレンズキャップ仮成形体２１を保持した状態で、保持治具１４を加熱すればよい。この際の加熱温度は、レンズ素材２の軟化温度より高い温度であればよく、例えば６００〜７８０℃に加熱すればよい。この加熱処理により、レンズ素材２の最表面のみが溶融し、流動性を有する状態となる。その結果、レンズ素材２が透明化してレンズ１３となり、図１Ｅに示すレンズキャップ１２が得られる。なお、図１Ｄに示すように保持治具１４を用いてレンズ素材２を加熱すると、レンズ素材２の最表面のみを溶融できるため、レンズ素材２の外形寸法を殆ど変えずにレンズ素材２を透明化できる上、レンズ素材２の表面の荒れや、それに伴うくもり現象、あるいは、レンズ素材２同士や治具等との接触による物理的な傷を取り除くことができる。
【００２６】
以上、本発明の第１実施形態に係るレンズキャップの製造方法について説明したが、本発明のレンズキャップの製造方法は上記実施形態に限定されない。例えば、要求される性能や用途などに応じてキャップ本体にめっき膜を形成してもよい。めっき膜としては、例えば無電解ニッケルめっき膜、電解ニッケルめっき膜、金めっき膜、銀めっき膜などが用いられる。めっき方法は特に限定されないが、バレルめっき法、整列めっき法などが用いられる。
【００２７】
また、キャップ本体の表面に酸化被膜を設けた場合には、図１Ｂに示す工程の後や、図１Ｄに示す工程の前に、上記酸化被膜を化学研磨により除去しておくことが好ましい。化学研磨に用いる化学研磨剤としては、酸化被膜を除去できるものであればよいが、例えば、過酸化水素及び弗化アンモニウムを主成分とする溶液や、過酸化水素、硫酸及び弗酸を主成分とする溶液などが挙げられる。なお、上述しためっき膜を形成する場合は、めっき工程の前に、上記酸化被膜を化学研磨により除去しておくことが好ましい。
【００２８】
また、上述した第１加工面４（図１Ａ参照）が、形成されるレンズ１３の内側面１３ｂ（図１Ｅ参照）の形状に対応する形状であってもよい。図１Ｃに示す工程において、第３治具９を載置する際に、空気の抱きこみがより生じにくくなり、気泡の発生をより少なくできるからである。この場合、第１加工面４は、形成されるレンズ１３の内側面１３ｂの形状に厳密に一致していなくてもよい。図１Ａの段階は仮加工段階なので、図１Ｃに示す工程において所望のレンズ形状に加工できればよい。
【００２９】
なお、上述した第１実施形態に係るレンズキャップの製造方法で使用する第１治具１５、固定治具５、第２治具１１及び第３治具９は、本発明の一実施形態に係るレンズキャップ組立治具である。
【００３０】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態に係るレンズキャップの製造方法について説明する。図２は、本発明の第２実施形態に係るレンズキャップの製造方法の一部を説明するための断面図であり、上述した図１Ａに相当する図である。なお、第２実施形態に係るレンズキャップの製造方法は、使用する固定治具の形状が異なること以外は、上述した第１実施形態に係るレンズキャップの製造方法（図１Ａ〜Ｅ）と同様なので、以下の説明において、上述と重複する内容については省略する。
【００３１】
図２に示すように、第２実施形態に係るレンズキャップの製造方法で使用する固定治具５は、鍔部１ｂ上に固定治具５を載置した状態において、貫通穴５ａの内面に、鍔部１ｂ側の第１開口５ｂから反対側の第２開口５ｃに向けて広がるようにテーパー面５ｄが形成されている。これにより、レンズ素材２と固定治具５との接触を防止できるため、レンズ素材２の加工を安定して行うことができる。
【００３２】
なお、第１開口５ｂ及び第２開口５ｃの大きさは、キャップ本体１の胴径が４．４〜４．８ｍｍである場合、例えば、それぞれ４．５〜５．０ｍｍ及び５．６〜６．５ｍｍの範囲であればよい。また、テーパー面５ｄの傾斜角度θは、例えば３〜３０度の範囲であればよい。この場合、レンズ素材２の径Ｄは、例えば４．６〜５．１ｍｍ程度であればよい。
【００３３】
また、第１治具１５の底面１５ａを基準とした場合に、テーパー面５ｄの下端までの高さＨ1及びテーパー面５ｄの上端までの高さＨ2は、例えば、それぞれ１．５〜３．０ｍｍ及び５．０〜６．０ｍｍの範囲であればよい。この場合、突起部３の高さＨ3は、例えば１．４〜２．８ｍｍの範囲であればよい。
【産業上の利用可能性】
【００３４】
本発明は、光半導体装置用のレンズキャップの製造方法及びこれに用いるレンズキャップ組立治具として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】Ａ〜Ｅは、本発明の第１実施形態に係るレンズキャップの製造方法を説明するための工程別断面図である。
【図２】本発明の第２実施形態に係るレンズキャップの製造方法の一部を説明するための断面図である。
【図３】従来のレンズキャップの断面図である。
【図４】Ａ，Ｂは、従来のレンズキャップの製造工程の一部を示す工程別断面図である。
【符号の説明】
【００３６】
１  キャップ本体
１ａ  レンズ装着孔
１ｂ  鍔部
２  レンズ素材
２ａ  外側面
２ｂ  内側面
３  突起部
４  第１加工面
５  固定治具
５ａ  貫通穴
５ｂ  第１開口
５ｃ  第２開口
５ｄ  テーパー面
８  第３加工面
９  第３治具
１０  第２加工面
１１  第２治具
１２  レンズキャップ
１３  レンズ
１３ａ  外側面
１３ｂ  内側面
１４  保持治具
１５  第１治具
１５ａ  底面
１６  溶着部
２１  レンズキャップ仮成形体
【図１】
2007157920.tif 000003
【図２】
2007157920.tif 000004
【図３】
2007157920.tif 000005
【図４】
2007157920.tif 000006