(57)【要約】【課題】レンズ付き蓋体の外力に対する機械的強度を向上させ、特にガラスレンズへの損傷を防ぐ。【解決手段】円筒状部材２の一方の端を外側へ折り曲げて径方向外側へ延在する第一の外向鍔部３を形成し、第一の外向鍔部３の終端が実質的に曲率を持たないエッジ形状と成っているので、円筒状部材２とガラスレンズ６との界面に応力が集中する起点となる段差や尖端が存在せず、外力が掛かった場合でもガラスレンズ６に応力集中が起こらず、ガラスレンズ６の破損を防止できる。【選択図】図１
2009188217.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方の開口がレンズ装着孔をなす円筒状部材と、前記レンズ装着孔に融着したガラスレンズを備え、前記円筒状部材が前記一方の開口の周囲に径方向外側へ延在する外向鍔部を有し、かつ前記円筒状部材の内壁面から前記外向鍔部の主面にかけて曲面をなす曲率部を有し、前記外向鍔部の外側縁が実質的に曲率を持たない終端をなし、前記ガラスレンズが前記レンズ装着孔を閉塞し、かつ前記円筒状部材の内壁面から前記曲率部の曲面および前記外向鍔部の主面を経て前記外向鍔部の外側縁にまで延在することを特徴とするレンズ付き蓋体。
【請求項２】
前記円筒状部材が金属から成り、前記円筒状部材が前記一方の開口の周囲に径方向外側へ延在する前記外向鍔部を第一の外向鍔部として有し、かつ他方の開口の周囲に径方向外側へ延在する第二の外向鍔部を有し、前記第一の外向鍔部および前記第二の外向鍔部が前記円筒状部材の両側の端を前記円筒状部材の軸心に対して実質的に直交して外側に折り曲げてなることを特徴とする請求項１に記載のレンズ付き蓋体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は光半導体装置用パッケージに用いられるレンズ付き蓋体に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、フォトダイオードやフォトトランジスタ等の受発光素子を備えた光半導体装置は、受発光素子をベースに固着し、気密性を有するレンズ付き蓋体で受発光素子を覆い、レンズ付き蓋体をベースに電気熔接等で装着して形成する。
【０００３】
図５は上述のレンズ付き蓋体を示す断面図であり、１０１はレンズ付き蓋体、１０２は円筒状部材、１０３は内向鍔部、１０４はレンズ装着孔、１０５はガラスレンズ、１０６は外向鍔部を各々示している。
【０００４】
図５において、レンズ付き蓋体１０１は金属から成る円筒状部材１０２を有し、円筒状部材１０２は一方の端を内側に折り曲げて内向鍔部１０３とし、他方の端を外側に折り曲げて外向鍔部１０６としている。
【０００５】
内向鍔部１０３の内側に形成する孔がレンズ装着孔１０４となり、レンズ装着孔１０４にガラスレンズ１０５を融着させている。
ガラスレンズ１０５は、内向鍔部１０３を含む形状をなし、内向鍔部１０３の上部側においてレンズ装着孔１０４の開口縁から内向鍔部１０３の外側縁へ向けて延在し、内向鍔部１０３の下部側においてレンズ装着孔１０４の開口縁から円筒状部材１０２の内壁に達し、円筒状部材１０２の内壁の一部の壁面上に延在している。
【０００６】
この様な、レンズ付き蓋体１０１は、ベース（図示せず）の主面に固着した受発光素子（図示せず）を覆って配置し、ベースの主面に当接する外向鍔部１０６を電気熔接等の方法でベースに固定して装着する。
【０００７】
円筒状部材１０２へのガラスレンズ１０５の融着は、円筒状部材１０２の内向鍔部１０３に熔融ガラスを付着させることによって行なう。
この際に、円筒状部材１０２の端を内側へ折り曲げて形成した内向鍔部１０３と円筒状部材１０２の直胴部との間には加工上不可避な曲率部が存在するので、熔融ガラスが内向鍔部１０３の上面から曲率部を伝って円筒状部材１０２の外壁面の一部へ達することがある。あるいは、熔融ガラス自体の膨らみに起因してその形状が内向鍔部１０３の外縁を超えて大きくなることがある。
【０００８】
このことを防止するために、従来のレンズ付き蓋体には、内向鍔部１０３の主面に熔融ガラスの流れ止めを果たす形状を形成するものがあり、例えば、特許文献１に記載する構成がある。
【０００９】
図６は、特許文献１に記載する従来のレンズ付き蓋体の要部断面を示し、図５に示すＡ部に相当する部分に係り、図５に示したレンズ付き蓋体１０１と異なる特徴部分を示しており、円筒状部材１０２とガラスレンズ１０５とが融着する部分を示している。
【００１０】
図６において、円筒状部材１０２の一方の端に形成した内向鍔部１０３には、その主面に熔融ガラスの流れ止めが形成してあり、図６（ａ）は流れ止めとして突起部１０７を形成してガラスレンズ（熔融ガラス）１０５を囲む構成を示しており、図６（ｂ）は流れ止めとして溝部１０８を形成してガラスレンズ（熔融ガラス）１０５を囲む構成を示しており、図６（ｃ）は流れ止めとして段差部１０９を形成してガラスレンズ（熔融ガラス）１０５を囲む構成を示している。
【００１１】
これによれば、熔融ガラスを内向鍔部１０３に付着させて円筒部材１０２に融着させる際に、突起部１０７、溝部１０８、段差部１０９がガラスの流れ止めとして作用するので、ガラスレンズ１０５が内向鍔部１０３の外縁を超えて大きくなることを防止出来る。
【特許文献１】特開平５−５５３９６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
上記した従来の構成では、ガラスレンズ１０５が内向鍔部１０３を包含する形状をなし、図５のレンズ装着孔１０４に相当する部分はその外周が内向鍔部１０３の開口縁の尖端に対向している。しかしながら、例えば上述の電気熔接の際に応力が発生した場合や、その他の外力が掛かって応力が発生した場合には内向鍔部１０３の尖端においてガラスレンズ１０５に応力が集中する。このため、内向鍔部１０３の尖端を起点としてガラスレンズ１０５にクラックが生じてガラスレンズ１０５の透光性を損なうことや、円筒状部材１０２からガラスレンズ１０５が脱落する恐れがある。
【００１３】
本発明は、上記した従来の課題を解決するものであり、電気熔接の際やその他の外力が作用する際にもガラスレンズに応力の集中が生じることが無く、ガラスレンズの損傷を防止できるレンズ付き蓋体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】
【００１４】
上記の課題を解決するために、本発明のレンズ付き蓋体は、一方の開口がレンズ装着孔をなす円筒状部材と、前記レンズ装着孔に融着したガラスレンズを備え、前記円筒状部材が前記一方の開口の周囲に径方向外側へ延在する外向鍔部を有し、かつ前記円筒状部材の内壁面から前記外向鍔部の主面にかけて曲面をなす曲率部を有し、前記外向鍔部の外側縁が実質的に曲率を持たない終端をなし、前記ガラスレンズが前記レンズ装着孔を閉塞し、かつ前記円筒状部材の内壁面から前記曲率部の曲面および前記外向鍔部の主面を経て前記外向鍔部の外側縁にまで延在することを特徴とする。
【００１５】
また、前記円筒状部材が金属から成り、前記円筒状部材が前記一方の開口の周囲に径方向外側へ延在する前記外向鍔部を第一の外向鍔部として有し、かつ他方の開口の周囲に径方向外側へ延在する第二の外向鍔部を有し、前記第一の外向鍔部および前記第二の外向鍔部が前記円筒状部材の両側の端を前記円筒状部材の軸心に対して実質的に直交して外側に折り曲げてなることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、レンズ装着孔を閉塞するガラスレンズを円筒状部材の軸心方向で受け止める外向鍔部が円筒状部材の開口から径方向外側へ延在し、円筒状部材とガラスレンズとの界面、つまり円筒状部材の内壁面から曲率部の曲面および外向鍔部の主面を経て外向鍔部の外側縁にまで延在する界面には、応力が集中する起点となる段差や尖端が存在せず、ガラスレンズと円筒状部材は曲面および平面で当接する。
【００１７】
このため、円筒状部材に衝撃や応力がかかった場合でも、ガラスレンズへの応力集中を防止できるので、従来のものよりも外力に対して機械的強度に勝り、特にレンズへの損傷を防ぐことができる。よって、ガラスレンズにクラックが生じてガラスレンズの透光性および気密性を損なうことや、円筒状部材からガラスレンズが脱落すること等を防止できる構造となる。
【００１８】
また、外向鍔部の外側縁は実質的に曲率を持たず終端を成すので、熔融ガラスを円筒状部材に付着させてガラスレンズを形成する際に、熔融ガラスの流れ止めを特に設けずとも熔融ガラスを外向鍔部の外側縁からはみだすこと無く、確実に止めることが可能である。
【００１９】
また、外向鍔部は円筒状部材から径方向外側へ延在するので、発光素子からの光を外向鍔部が遮ることが無く、従来のものよりも発光素子から発せられる光を効率良く取り出すことが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の実施の形態におけるレンズ付き蓋体を示し、図１（ａ）は全体を示す断面図、図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ部を示す要部断面図であり、１はレンズ付き蓋体、２は円筒状部材、３は第一の外向鍔部、３ａは終端部、４はレンズ装着孔、５は第二の外向鍔部、６はガラスレンズを各々示している。
【００２１】
図１において、レンズ付き蓋体１は金属から成る円筒状部材２を有している。円筒状部材２は一方の端を外側に折り曲げて第一の外向鍔部３とし、他方の端を外側に折り曲げて第二の外向鍔部５としており、第一の外向鍔部３および第二の外向鍔部５は円筒状部材２の軸心に対して実質的に直交する方向に折り曲げてあり、円筒状部材２の両側の開口の周囲において径方向外側へ延在する形状をなす。
【００２２】
円筒状部材２には第一の外向鍔部３に対応する一方の開口をレンズ装着孔４としてガラスレンズ６が装着してある。ガラスレンズ６はレンズ装着孔４を閉塞して円筒状部材２に融着し、上下に凸状のレンズ形状をなし、第一の外向鍔部３の上部側においてレンズ装着孔４の開口縁から第一の外向鍔部３の外側縁にまで延在し、レンズ装着孔４の開口縁から円筒状部材２の内壁面に沿って所定長さに延在している。
【００２３】
円筒状部材２は内壁面から第一の外向鍔部３の主面へかけて曲面をなす曲率部を有し、第一の外向鍔部３の外側縁は実質的に曲率を持たない終端を成し、第一の外向鍔部３の主面と外周面３ａとが曲面的に連続せず、外側縁の角部を境とする不連続な面を形成する。
【００２４】
本実施の形態において、円筒状部材２を形成する金属は、鉄-ニッケル-コバルト合金又は４２アロイ等であり、ガラスレンズ６を形成するガラスは、耐熱性・耐薬品性に優れる硼珪酸ガラスである。
【００２５】
かかる構成によれば、径方向外側に延在する第一の外向鍔部３はガラスレンズ６に入り込むことが無く、円筒状部材２にはガラスレンズ６の中に入り込む部位は存在しないので、ガラスレンズ６と円筒状部材２との界面は曲面および平面で構成される。つまり円筒状部材２の内壁面から曲率部の曲面を経て第一の外向鍔部３の主面に至り、さらに第一の外向鍔部３の外側縁までの間には、応力が集中する起点となる段差や尖端が存在しない。このため、円筒状部材２に衝撃や応力がかかった場合でも、ガラスレンズ６への応力集中を防止できる。
【００２６】
よって、例えば上述した電気熔接の際やその他外力が掛かって応力が発生した場合にも、ガラスレンズ６にクラックが生じて透光性および気密性を損なうことや、円筒状部材２からガラスレンズ６が脱落することを防止出来る。
【００２７】
また、第一の外向鍔部３の外側縁は実質的に曲率を持たない終端を成し、第一の外向鍔部３の主面と外周面３ａとが曲面的に連続せず、外側縁の角部を境とする不連続な面を形成する。このため、熔融ガラスをレンズ装着孔４に付着させて円筒状部材２に融着させる際に、第一の外向鍔部３の主面に沿って広がる熔融ガラスの流れが、曲率を持たない終端をなす第一の外向鍔部３の外側縁において停止し、熔融ガラスの表面張力等によって熔融ガラスが第一の外向鍔部３の外側縁に留まる。
【００２８】
よって、図５に示したような熔融ガラスの流れ止めを特に設けずとも熔融ガラスが第一の外向鍔部３の外側縁からはみだすことは無く、熔融ガラスを確実に第一の外向鍔部３の主面内に留めることが可能である。
【００２９】
したがって、レンズ付き蓋体１を光半導体装置として実装基板（図示せず）に実装する際に、ガラスレンズ６が隣接する他の部分に衝突して損傷したり、外力が掛かってガラスレンズ６にクラックが生じて透光性および気密性を損なうことや、円筒状部材２からガラスレンズ６が脱落することを防止出来る。
【００３０】
尚、上述したレンズ付き蓋体１では、第一の外向鍔部３に溝部や突起等のガラス流れ止めを設けずとも熔融ガラスを第一の外向鍔部３の主面上に留めることが可能であるが、これらのガラス流れ止めを設けることを制限するものではない。
【００３１】
図２は、従来のレンズ付き蓋体と本発明のレンズ付き蓋体１との破壊強度を比較する試験方法を示す模式図であり、１はレンズ付き蓋体、２は円筒状部材、５は第二の外向鍔部、６はガラスレンズ、７は加圧ブロックを各々示している。
【００３２】
図２において、レンズ付き蓋体１はガラスレンズ６を上にして平面上に載置し、同平面上に置いた二つの加圧ブロック７の双方の平行な垂直面間に円筒状部材２の第二の外向鍔部５を挟む。加圧ブロック７で第二の外向鍔部５に力を加えて行き、ガラスレンズ６が破損した時点の力を横押し強度（破壊強度）とする試験を実施した。
【００３３】
この結果、図３に示すように、従来のレンズ付き蓋体が横押し強度１７．２Ｎ（平均）であるに対して、本発明のレンズ付き蓋体１は横押し強度２５．２Ｎ（平均）となり、強度が向上した。
【００３４】
図４は、本発明のレンズ付き蓋体と従来のレンズ付き蓋体との発光素子からの有効射光角を比較する模式図であり、図４（ａ）は従来のレンズ付き蓋体での有効射光角を示し、図４（ｂ）は本発明のレンズ付き蓋体での有効射光角を示しており、図中において、２は円筒状部材（本発明）、３は第一の外向鍔部、６はガラスレンズ、１０２は円筒状部材（従来）、１０３は内向鍔部（従来）、１０５はガラスレンズ（従来）、２０１は発光素子を各々示している。
【００３５】
図４において、円筒状部材（従来）１０２と円筒状部材（本発明）２の筒径と双方の発光素子２０１の発光点の位置を同じ条件としている。この場合に、従来の構成において、円筒状部材（従来）１０２はガラスレンズ（従来）１０５内に内向鍔部（従来）１０３が存在し、円筒状部材（従来）１０２のレンズ装着孔は内向鍔部（従来）１０３の内径のＡと成る。これに対して、本発明の構成においては、円筒状部材（本発明）２のレンズ装着孔は円筒状部材（本発明）２の内径自体のＢとなり、レンズ装着孔の内径は従来の円筒状部材（従来）１０２の内径Ａよりも大きく成り、円筒状部材（本発明）２の外側に形成した第一の外向鍔部３が有効射光角を狭める要因とならない。
【００３６】
これによれば、従来の構成において、発光素子２０１からガラスレンズ（従来）１０５への入射光の有効角度範囲はＸであるに対して、本発明の構成において、発光素子２０１からガラスレンズ６への入射光の有効角度範囲はＸよりも大きなＹとなる。したがって、発光素子２０１から発せられる光を従来よりも効率良く利用可能と成る。
【００３７】
この様なレンズ付き蓋体１は、従来の円筒状部材１０２の形状を本発明の円筒状部材２の形状に変更するのみで、公知公用の従来方法で製造が可能である。例えば円柱状のガラスと円筒状部材２とをカーボンから成る組み立て治具に組み込み、その治具ごと加熱炉にて加熱してガラスと円柱状部材２とを融着させて製造することが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
本発明は、受発光素子を覆って気密性を得る半導体装置のレンズ付き蓋体として有用であり、特に振動その他による応力や機械強度を求めるものに適している。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の実施の形態におけるレンズ付き蓋体を示し、（ａ）は全体断面図、（ｂ）は要部断面図
【図２】破壊強度試験方法を示す模式図
【図３】封着部機械（横押し）強度結果を示すグラフ図
【図４】本発明のレンズ付き蓋体と従来のレンズ付き蓋体とのレンズ入射光の有効角度範囲を比較する模式図
【図５】従来のレンズ付き蓋体を示す断面図
【図６】従来のレンズ付き蓋体の要部断面図
【符号の説明】
【００４０】
１、１０１  レンズ付き蓋体
２、１０２  円筒状部材
３  第一の外向鍔部
３ａ  外周面
４、１０４  レンズ装着孔
５  第二の外向鍔部
６、１０５  ガラスレンズ
７  加圧ブロック
１０３  内向鍔部
１０６  外向鍔部
１０７  突起部
１０８  溝部
１０９  段差部
２０１  発光素子
【図１】
2009188217.tif 000003
【図２】
2009188217.tif 000004
【図３】
2009188217.tif 000005
【図４】
2009188217.tif 000006
【図５】
2009188217.tif 000007
【図６】
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