(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の発光素子（１１３）を実装した第１基板（１１１）と、
複数の受光部（１１７）を形成した第２基板（１１４）と、
上記発光素子に対応して形成され上記発光素子が挿入される複数の遮光用貫通穴（１２４、１３１）、上記第１基板を透過した光を上記受光部へ供給する光供給用開口（１２８）、及び上記第２基板と電気的に接続される基板電極を形成し、上記第１基板と上記第２基板とに挟まれて配置される立体基板（１２０、１３５）とを有し、
上記立体基板と上記第１基板とを上記発光素子と上記遮光用貫通穴とを合わせることで配置し、かつ、上記発光素子に対向させて上記第２基板と装着したことを特徴とする電子部品。
【請求項２】
上記発光素子と上記第１基板とは熱圧着にて接合され、上記発光素子と上記第２基板とは導電性接着剤（１１６）にて接続される、請求項１記載の電子部品。
【請求項３】
上記立体基板は、上記基板電極と電気的に接続され、さらに実装用基板と電気的に接続される外部電極（１２６）をさらに有する、請求項１又は２記載の電子部品。
【請求項４】
上記第２基板と上記立体基板とを電気的に接続した接続部分を封止する封止材を設けた、請求項３記載の電子部品。
【請求項５】
上記第２基板はＳｉ基板にてなり、該Ｓｉ基板上に形成した突起電極（１１５）を接合材料として上記発光素子は接合される、請求項１から４のいずれかに記載の電子部品。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子部品の組立方法、及び該組立方法にて組み立てられた電子部品に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、電子部品の小型、軽量化が進んでおり、より小型化を図るために多くの製造方法が提案されている。その中には、一つの機能を有するデバイスに対して二つ以上の機能を持つ電子部品を一体化することにより、上記小型化を図っているものも多い。
従来、電子部品を高精度に、かつ高信頼性にて配列するために、様々な実装プロセス及び設備が開発されてきた。以下に図を参照して電子部品の従来の組立方法について説明する。
図１２は、フリップチップ実装工法による電子部品の従来の組立方法を示した図である。該フリップチップ実装工法では、まず、半導体ＩＣチップ１に形成されている電極パッド７上に金の突起電極３を形成する。次に、実装基板２上に形成されている基板電極４と上記突起電極３との間に、導電性の接合材料として銀ペースト又は異方性導電材料５を設けた後、上記基板電極４と上記突起電極３とを位置合わせし、実装基板２上に半導体ＩＣチップ１を実装する。その後、上記銀ペースト又は異方性導電材料５を硬化させて、半導体ＩＣチップ１と実装基板２との導通を図る。
【０００３】
図１３は、ワイヤボンド工法による電子部品の従来の組立方法を示した図である。該ワイヤボンド工法では、半導体ＩＣチップ１を接着剤８にて実装基板２へ接着した後、半導体ＩＣチップ１の電極パッド７と、基板電極４とを金ワイヤ６にて結線する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、複雑な部品構成持ったデバイスを上述のような工法によって組み立てる場合、実装基板４上に部品を一つ一つ置くという動作が行われる。よって、従来の組立方法では、実装精度がばらつくので、高精度が要求されるデバイスの組立方法としては不適である。又、上記銀ペースト５のような導電性接着剤上に部品を置くため、完成品の高さにばらつきが生じやすく、次工程の実装基板２への実装の際に、上記基板電極４と上記突起電極３とが非接触となるオープン不良が発生する可能性がある。又、部品点数が多い場合、実装終了までに長時間を要し、導電性接着剤７における部品実装品質、及びタクトより生じるコスト高という課題を有していた。
本発明はこのような問題点を解決するためになされたもので、容易であり、かつ高品質及び低コストの電子部品の組立方法、並びに該組立方法にて組み立てられた電子部品を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため本発明は以下のように構成する。
即ち、本発明の第１態様における電子部品組立方向は、発光素子を実装した第１基板と、受光部を形成した第２基板とを、遮光用貫通穴に上記発光素子を挿入してかつ上記発光素子と上記第２基板とを対向させて配置し、
該対向させて配置した状態にて、電極を形成した立体基板に上記第２基板を実装して、発光している上記発光素子に隣接する上記受光部への光の影響を防止する、
ことを特徴とする。
【０００６】
上記立体基板が上記遮光用貫通穴を有するとき、上記発光素子と上記第２基板とを対向させて配置して上記発光素子と上記第２基板とを接合するとともに上記立体基板への上記第２基板の実装を行うこともできる。
【０００７】
上記遮光用貫通穴が不透光な遮光用基板に形成されているとき、上記遮光用基板の上記遮光用貫通穴に挿入された上記発光素子に対向して上記第２基板を配置して上記第１基板と上記第２基板との間に上記遮光用基板を設けた状態で上記発光素子と上記第２基板とを合体させた後、上記第２基板を上記立体基板へ実装することもできる。
【０００８】
上記第２基板はＳｉ基板にてなり、該Ｓｉ基板上に形成した突起電極を接合材料として上記発光素子は接合してもよい。
【０００９】
上記立体基板への上記第２基板の実装後、紫外線硬化型の封止樹脂にて上記第２基板の封止を行うこともできる。
【００１０】
又、本発明の第２態様の電子部品は、複数の発光素子を実装した第１基板と、
複数の受光部を形成した第２基板と、
上記発光素子に対応して形成され上記発光素子が挿入される複数の遮光用貫通穴、上記第１基板を透過した光を上記受光部へ供給する光供給用開口、及び上記第２基板と電気的に接続される基板電極を形成し、上記第１基板と上記第２基板とに挟まれて配置される立体基板とを有し、
上記立体基板と上記第１基板とを上記発光素子と上記遮光用貫通穴とを合わせることで配置し、かつ、上記発光素子に対向させて上記第２基板と装着したことを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態である電子部品組立方法、及び該組立方法にて組み立てられた電子部品について、図を参照しながら以下に説明する。尚、各図において同じ構成部分については同じ符号を付している。
上記電子部品組立方法は以下のように行われる。
第１実施形態；
まず最初に、第１基板の機能を果たす一例に相当する石英基板１１１上に形成されている電極上に、金のボールボンディング技術を用いて、図５に示すように、突起電極１１２を形成する。尚、上記石英基板１１１には、コリメータレンズが形成されている。次のステップでは、石英基板１１１上のそれぞれの上記突起電極１１２に対して、３５０〜４００℃の温度と、一つの突起電極１１２当たり約５００〜１０００ｍＮの荷重を加えることで、発光素子１１３を熱圧着にて接合する。つまり、発光素子１１３に備わる一方の電極と上記突起電極１１２とを接合する。尚、上記発光素子１１３の機能を果たす一例として、本実施形態では、ＬＥＤ（発光ダイオード）を例に採る。又、各図において、図示の便宜上、発光素子１１３の一端面の全体に突起電極１１２が存在するような図示となっているが、実際には、発光素子１１３に備わる出射光窓の部分を除いた、上記一端面の一部のみに突起電極１１２が存在する。
【００１２】
一方、第２基板の機能を果たす一例に相当するＳｉ基板１１４に形成されている発光素子駆動用回路１１９に含まれる電極上に、金のボールボンディング技術を用いて、図７に示すように、突起電極１１５を形成する。該突起電極１１５は、外周電極１１８を除いて、それぞれの上記発光素子１１３の配列に対応して形成される。又、上記Ｓｉ基板１１４には、上記石英基板１１１を通して供給される光を受光するための受光部１１７が形成されている。さらに、該受光部１１７と上記発光素子駆動用回路１１９とは電気的に接続されており、受光部１１７で検出した受信光に応じて発光素子駆動用回路１１９によって発光素子１１３から光が発せられる。
上記突起電極１１５の形成後、図８に示すように、突起電極１１５上に、転写法又はディスペンス法で導電性接着剤１１６を供給する。尚、上記導電性接着剤１１６の一例として、本実施形態では銀ペーストを使用する。
【００１３】
さらに本実施形態では、不透光な材料にて成形され図１に示すような３次元立体基板１２０を用いる。該立体基板１２０は、その厚み方向に直交し互いに対向する両面のそれぞれを掘り込んで形成された第１凹部１２１及び第２凹部１２２を有し、第２凹部１２２内に基板電極１２５を形成するとともに該基板電極１２５と電気的に接続され当該立体基板１２０の外面に外部電極１２６を形成している。このような形態にてなるものを立体基板とする。尚、一般的に立体基板とは、凹部を有し、平面部分への配線形成に加えて上記凹部を形成する立上がり部分にも配線を形成した基板であり、部品実装の自由度を増し小型一体化を実現する基板である。さらに、当該立体基板１２０では、第１凹部１２１及び第２凹部１２２にて挟まれた隔壁１２３に、当該隔壁１２３を貫通した遮光用貫通穴１２４を有している。該遮光用貫通穴１２４は、上記発光素子１１３の配列に対応して形成される。又、石英基板１１１を通して供給される光を上記受光部１１７へ到達させるための光供給用開口１２８が上記隔壁１２３を貫通して、かつ受光部１１７に対応して形成されている。よって、遮光用貫通穴１２４と光供給用開口１２８との間には、発光している発光素子１１３に隣接する受光部１１７への光の影響を防止する遮光壁１２９が存在することになる。又、立体基板１２０には、基板電極１２５を含む回路パターンが形成されており、以下に説明するように、上記基板電極１２５にＳｉ基板１１４の外周電極１１８が接合される。又、立体基板１２０は、上記第２凹部１２２に近接する場所に、上記回路パターンと電気的に接続されている外部電極１２６を有する。
【００１４】
上述したように、発光素子１１３が取り付けられた石英基板１１１と、導電性接着剤１１６を設けたＳｉ基板１１４と、立体基板１２０とについて、まず、上記遮光用貫通穴１２４に発光素子１１３を挿入しながら、発光素子１１３付きの石英基板１１１を第１凹部１２１に装着する。次に、遮光用貫通穴１２４に挿入されたそれぞれの発光素子１１３に対向させて、上記導電性接着剤１１６を設けたＳｉ基板１１４上の各突起電極１１５を位置決めし、Ｓｉ基板１１４を上記第２凹部１２２に装着する。該装着により、突起電極１１５は、発光素子１１３に備わる他方の電極と接触する。さらに、上記装着により、Ｓｉ基板１１４の上記外周電極１１８が立体基板１２０の上記基板電極１２５に上記導電性接着剤１１６を介して接触する。又、光供給用開口１２８と受光部１１７とが対応して配置される。
さらに、遮光用貫通穴１２４に発光素子１１３が挿入され、かつ石英基板１１１とＳｉ基板１１４とで上記隔壁１２３を挟み込んで石英基板１１１及びＳｉ基板１１４を合体させることで、発光素子１１３が発する光は、上記遮光壁１２９にて遮られ、発光している発光素子１１３に隣接して配置されている受光部１１７への光の影響を防止することができる。
【００１５】
尚、上述のように本実施形態では、発光素子１１３付きの石英基板１１１を第１凹部１２１に装着した後、Ｓｉ基板１１４を上記第２凹部１２２に装着する手順を踏んでいるが、これに限定されず、発光素子１１３付きの石英基板１１１を第１凹部１２１に装着すると同時に、Ｓｉ基板１１４を上記第２凹部１２２に装着してもよいし、先にＳｉ基板１１４を上記第２凹部１２２に装着した後、発光素子１１３付きの石英基板１１１を第１凹部１２１に装着してもよい。
【００１６】
上述のように石英基板１１１及びＳｉ基板１１４を立体基板１２０へ装着した後、加熱して、上記導電性接着剤１１６を硬化させ、上記Ｓｉ基板１１４の上記外周電極１１８と、立体基板１２０の上記基板電極１２５との電気的接続、及び突起電極１１５と発光素子１１３の上記他方の電極との電気的接続を図る。さらに、上記第２凹部１２２に装着されたＳｉ基板１１４の周囲に封止材１２７を供給して、上記外周電極１１８と上記基板電極１２５との接続部分の封止を行う。ここで、本実施形態では封止材１２７として光硬化型樹脂を用い、上記外周電極１１８を上記基板電極１２５へ圧接した状態で、紫外線を照射することにより封止材１２７を硬化させる。尚、熱硬化型樹脂でも同様の構成が成り立つ。以上の製造工程にて、図１に示す電子部品１０１が形成される。
【００１７】
上記封止材１２７による封止を行った後、図２に示すように、電極１０上に半田ペースト１２を設けた実装用基板１１に、立体基板１２０の外部電極１２６を位置合わせし、リフロー方法により電極１０と外部電極１２６との電気的接合を行う。これにて図２に示す実装済電子部品１０２が完成する。尚、該実装済電子部品１０２には、図示するように石英基板１１１上に、集光レンズを形成した第２石英レンズ１４１を取り付けることもできる。
【００１８】
上述した電子部品１０１及び実装済電子部品１０２によれば、発光素子１１３は、石英基板１１１とＳｉ基板１１４とに挟まれて装着され、一方、上記発光素子１１３とＳｉ基板１１４とを接合するときにＳｉ基板１１４は、立体基板１２０に装着される。よって、本実施形態の組立方法は、従来のように、一つ一つの部品を積み重ねて組み立てる方法ではないことから、高い実装精度を得ることができる。又、上述のように本実施形態では、石英基板１１１と発光素子１１３とは加熱、加圧にて接合しており、かつＳｉ基板１１４と発光素子１１３との接合部分、及びＳｉ基板１１４と立体基板１２０との接合部分のみに導電性接着剤１１６を用いていることから、従来のように部品高さにバラツキが生じ上記オープン不良が発生するということもない。これらの点から、本実施形態の組立方法、及び該組立方法にて組み立てられた電子部品は、組み立てが容易であり、かつ高品質及び低コストによる製造が可能である。
【００１９】
又、発光素子１１３の発する光は、立体基板１２０にて遮光されることから、受光部１１７に影響を与えない。したがって発光素子１１３の配置間隔を従来に比べて小さくすることができ、電子部品の全体構成の小型化を図ることができ、又、光情報の処理精度を向上させることができる。
【００２０】
第２実施形態；
上述の第１実施形態では、発光素子１１３は、立体基板１２０に形成した遮光用貫通穴１２４に挿入されることで、発光素子１１３が発する光の受光部１１７への影響を防止したが、該受光部１１７への光の影響防止用の構造は、これに限定されるものではない。例えば、図３〜図４、図９〜図１１に示す構造を採ることもできる。
即ち、図９に示すように、ドライエッチング、又はウエットエッチングによって遮光用貫通穴１３１及び光供給用開口１３８を形成した遮光用基板１３０を、発光素子１１３を装着した石英基板１１１に装着する。上記遮光用基板１３０の機能を果たす一例として、本実施形態ではＳｉ基板を用いるが、その他、上記貫通穴の加工を施した金属基板、セラミック基板、樹脂基板等の不透光な板材を使用することもできる。次のステップでは、図８に示すように各突起電極１１５に導電性接着剤１１６を設けた上記Ｓｉ基板１１４を、上記突起電極１１５と発光素子１１３の上記他方の電極とが対応するように位置決めし接触させる。このとき、光供給用開口１３８と受光部１１７とが対応して配置される。そして、加熱して、上記導電性接着剤１１６を硬化させ、上記突起電極１１５と発光素子１１３との導通を得る。これにて図１０に示すように、遮光用基板１３０、石英基板１１１、及びＳｉ基板１１４が合体した合体基板１０５が形成される。
【００２１】
次のステップでは、Ｓｉ基板１１４の外周電極１１８と、立体基板１３５の基板電極１２５とが対向するように、立体基板１３５に対して上記合体基板１０５を位置決めする。ここで上記立体基板１３５は、上述の立体基板１２５に備わる隔壁１２３を除去した形態にてなる。よって、立体基板１２０の上記第２凹部１２２に対応する立体基板１３５の第２凹部１３７から、上記第１凹部１２１に対応する立体基板１３５の第１凹部１３６に向かって上記合体基板１０５を挿入して、合体基板１０５におけるＳｉ基板１１４の外周電極１１８を、立体基板１３５の基板電極１２５に接触させる。そして、上記外周電極１１８に対して超音波エネルギーを作用させて、外周電極１１８と基板電極１２５とを接合し、図１１に示すように、合体基板１０５におけるＳｉ基板１１４を立体基板１３５に実装する。
【００２２】
さらに、図３に示すように、上記第２凹部１３７に装着されたＳｉ基板１１４の周囲に上記封止材１２７を供給して、上記外周電極１１８と上記基板電極１２５との接続部分の封止を行う。さらに、石英基板１１１上に、集光レンズを形成した第２石英レンズ１４１を取り付けることもできる。これにて、図３に示す電子部品１０３が完成する。
さらに、上記封止材１２７による封止を行った後、電極１０上に半田ペースト１２を設けた実装用基板１１に、リフロー方法により、上記電子部品１０３を実装する。これにて図４に示す実装済電子部品１０４が完成する。
【００２３】
このように第２実施形態では、遮光用基板１３０の遮光用貫通穴１３１に発光素子１１３が挿入され、かつ石英基板１１１とＳｉ基板１１４とで遮光用基板１３０を挟み込んで石英基板１１１及びＳｉ基板１１４を合体させることから、第１実施形態と同様に、高い実装精度を得ることができ、上記オープン不良が発生するということもなく、組み立てが容易であり、かつ高品質及び低コストによる製造が可能である。
又、発光素子１１３の発する光は、遮光用基板１３０にて、特に図１を参照して上述したように光供給用開口の両隣りに存在する遮光壁にて遮光され、発光している発光素子１１３に隣接する受光部１１７には影響しない。上述の第１実施形態と同様に、電子部品の小型化を図ることができ、又、光情報の処理精度を向上させることができる。
【００２４】
尚、第２実施形態において、合体基板１０５におけるＳｉ基板１１４の外周電極１１８を、立体基板１３５の基板電極１２５に接合する方法として、上述の超音波エネルギーを作用させる代わりに、外周電極１１８及び基板電極１２５間に接着材又は異方性導電接着材を用いて両者を熱圧着してもよい。
【００２５】
以上説明した、図２及び図４に示す実装済電子部品１０２、１０４は、以下のように動作する。即ち、入力信号用光が、第２石英基板１４１及び石英基板１１１、並びに光供給用開口１２８、１３８を通りＳｉ基板１１４に備わる受光部１１７へ供給され、該受光部１１７にて検出される。そして上記入力信号用光に応じた電気信号が受光部１１７から上記発光素子駆動回路１１９へ供給され、発光素子駆動回路１１９は上記電気信号に応じて発光素子１１３を動作させる。よって、発光素子１１３から上記電気信号に応じて光が送出され、石英基板１１１及び第２石英基板１４１を通して出射させる。
このような一連の動作において、上述したように、発光素子１１３の発する光は、立体基板１２０及び遮光用基板１３０にて遮光されることから、発光している発光素子１１３に隣接して配置されている受光部１１７に影響を与えない。したがって発光素子１１３の配置間隔を従来に比べて小さくすることができ、電子部品の小型化を図ることができ、又、光情報の処理精度を向上させることができる。
【００２６】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明の第１態様の電子部品組立方法、及び第２態様の電子部品によれば、遮光用貫通穴に発光素子を挿入して発光素子と第２基板とを対向させて配置した状態で、立体基板に上記第２基板を実装するようにした。したがって、部品点数が従来に比べて少ないので組み立てが容易となり、コスト低減を図ることができる。又、従来のように、一つ一つの部品を積み重ねて組み立てる方法ではないことから、高い実装精度を得ることができ、高品質及び低コストによる製造が可能となる。
又、発光素子の発する光は、遮光用貫通穴にて遮光されることから、発光している発光素子に隣接して配置されている受光部に影響を与えない。したがって発光素子の配置間隔を従来に比べて小さくすることができ、電子部品の小型化を図ることができ、又、光情報の処理精度を向上させ高速処理することができる。
【００２７】
上記立体基板が上記遮光用貫通穴を有するとき、上記第１基板及び上記第２基板が実装される立体基板に上記遮光用貫通穴が存在することから、上記実装動作とともに上記発光素子の遮光用構成を完成することができ、構造がより簡単になり、高品質及び低コストによる製造が可能となる。
【００２８】
又、遮光用基板に上記遮光用貫通穴を設ける場合、上記遮光用基板単体での取り扱いが可能であることから遮光用貫通穴の作製が容易である。よって、高品質及び低コストによる製造が可能となる。
又、第２基板に形成した突起電極を接合材料として発光素子を第２基板に接合するようにしたことで、接着剤等のみにて接合を行う場合に比べて上記オープン不良の発生を低減することができる。よって、接合が確実に行え接合品質の向上を図ることができる。
又、紫外線硬化型の封止樹脂を使用することで、電子部品に対する熱影響等を考慮することなく封止動作を行うことができ、高品質及び低コストによる製造が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施形態の電子部品組立方法にて組み立てられた電子部品の断面図である。
【図２】  図１に示す電子部品を実装用基板へ実装してなる実装済電子部品を示す図である。
【図３】  本発明の他の実施形態の電子部品組立方法にて組み立てられた電子部品の断面図である。
【図４】  図３に示す電子部品を実装用基板へ実装してなる実装済電子部品を示す図である。
【図５】  図１及び図３に示す電子部品の組立方法を説明するための図であって、上記電子部品を構成する石英基板を示す図である。
【図６】  図１及び図３に示す電子部品の組立方法を説明するための図であって、図５に示す石英基板に発光素子を装着した状態を示す図である。
【図７】  図１及び図３に示す電子部品の組立方法を説明するための図であって、上記電子部品を構成するＳｉ基板を示す図である。
【図８】  図１及び図３に示す電子部品の組立方法を説明するための図であって、図７に示すＳｉ基板に導電性接着剤を設けた状態を示す図である。
【図９】  図３に示す電子部品の組立方法を説明するための図であって、図６に示す石英基板に遮光用基板を取り付けた状態を示す図である。
【図１０】  図３に示す電子部品の組立方法を説明するための図であって、図９に示す石英基板にＳｉ基板を装着した状態を示す図である。
【図１１】  図３に示す電子部品の組立方法を説明するための図であって、図１０に示す合体基板を立体基板に装着した状態を示す図である。
【図１２】  従来の電子部品組立方法であってフリップチップ方法を説明するための図である。
【図１３】  従来の電子部品組立方法であってワイヤボンディング方法を説明するための図である。
【符号の説明】
１０１…電子部品、１０２…実装済電子部品、１０３…電子部品、
１０４…実装済電子部品、１１１…石英基板、１１３…発光素子、
１１４…Ｓｉ基板、１１５…突起電極、１１７…受光部、１２０…立体基板、
１２４…遮光用貫通穴、１２５…基板電極、１２７…封止材、
１３０…遮光用基板、１３１…遮光用貫通穴、１３５…立体基板。
【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】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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