光デバイス、光デバイスの製造方法
【課題】光学フィルタと視野角制限を内蔵し、小型化、薄型化可能な信頼性の高い光デバイスを提供する。
【解決手段】光学素子１、光学フィルタ２、光学素子１及び光学フィルタ２を支持するフレーム３、フレーム３に設けられた導電部７ａ〜７ｄ、導電部７ａ〜７ｄと光学素子１とを電気的に接続する接続部６、光学フィルタ２及び光学素子１を封止する樹脂部材４によって構成された光デバイスにおいて、フレーム３を、光学フィルタ２の側部と接する第１部分３ａ、第１部分３ａから垂直に延出し、光学フィルタ２の光学素子１と接する面上に延在する第２部分３ｂとを有するＴ形状フレームを対向させて向かい合う一対のフレーム対とし、非受発光面と接する光学フィルタの面とフレーム対の内面とによって形成される空間を樹脂部材４によって封止する。
【解決手段】光学素子１、光学フィルタ２、光学素子１及び光学フィルタ２を支持するフレーム３、フレーム３に設けられた導電部７ａ〜７ｄ、導電部７ａ〜７ｄと光学素子１とを電気的に接続する接続部６、光学フィルタ２及び光学素子１を封止する樹脂部材４によって構成された光デバイスにおいて、フレーム３を、光学フィルタ２の側部と接する第１部分３ａ、第１部分３ａから垂直に延出し、光学フィルタ２の光学素子１と接する面上に延在する第２部分３ｂとを有するＴ形状フレームを対向させて向かい合う一対のフレーム対とし、非受発光面と接する光学フィルタの面とフレーム対の内面とによって形成される空間を樹脂部材４によって封止する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光デバイス、光デバイスの製造方法に係り、特に光学素子をパッケージした光デバイス、この光デバイスの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
光学素子を実装するパッケージには、発光もしくは検知すべき波長の光を透過する光透過部が必要である。また光学素子との間で電気的信号を伝達するため、ボール、バンプといった接続部材によって光学素子と接続端子とを電気的に接続することが必要である。さらに、光学素子及び接続部材を外部環境から保護するための保護部が必要である。なお、このような保護部は、一般的にパッケージとも呼ばれている。パッケージには、樹脂を使って光学素子及びその接続部材を封止するものがある。
【０００３】
図８は、金属ＣＡＮパッケージに実装されている一般的な光学素子用パッケージの断面図である。パッケージ本体Ｐの上には、光学素子１がダイボンドされている。光学素子１はフレーム３と電気的に接合されている。フレーム３は円筒型のキャップを構成し、このキャップの上頂部には窓がある。窓には、光学素子１に入射させたい任意の波長の光を選択的に透過する光学フィルタ２がはめ込まれている。
また、光学素子１は、ワイヤ等の接続部材によって導電部材７と接続されている。導電部材７は、光学素子と電気的コンタクトをとるためにパッケージ内に挿入された金属部材である。
【０００４】
このような光学素子パッケージは、電子デバイスでは一般的なＴＯ−１８パッケージに実装されているので、通常のセンサや信号処理ＩＣ等と共に実装するのが容易である。しかし、金属製のフレームによって円筒形状に形成されたキャップを有しているので、携帯電話端末機やノートＰＣ等のモバイル機器において使用される際、モジュール化、パッケージの小型化、薄型化に対応できないという欠点があった。また、金属ＣＡＮの材料コストが通常の樹脂パッケージよりも高くなり、実装も複雑になるという欠点がある。
【０００５】
このような欠点を解消するため、図９のように既に凹型に樹脂成型された凹型部材３０に光学素子１を実装し、上部を光学フィルタ２でフタをする中空樹脂パッケージがある。しかし、中空樹脂パッケージも光学フィルタ２と光学素子１との間に空間があるため、薄型化には限界があり、実装も複雑になる。
そこで、金属リードフレーム上に、光学素子を直接フリップチップ実装、もしくは光学素子をフリップチップ実装したＳｉ基板をダイボンド実装したものを樹脂封止し、サンドブラストなどの物理エッチングで表面を研磨して、光学素子を外界に露出させる技術がある。この技術を使用すると、光学素子１の基板が検出に使用される光の波長を透過する材質であれば、外界に接している光学素子裏面に光を導入し、小型、薄型、大量生産可能なパッケージ構造を実現することができる。なお、このような技術は、例えば特許文献１に記載されている。
【０００６】
また、樹脂テープを貼り付けた金属リードフレームを使用し、金属リードフレームの開口部の樹脂テープ上に直接光学素子を配置し、通常の樹脂封止を行った後、樹脂テープをはがすことで薄型のパッケージを実現する技術がある。（特許文献２参照）。この技術を使用すると、光学素子の裏面に入る封止樹脂が少ないので、特許文献１での技術よりさらに歩留まりがよく、より薄型なパッケージ構造を実現することができる。なお、このような技術は、特許文献２に記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】ＷＯ２００６／０９５８３４
【特許文献２】特開２００８−１０３７００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１、特許文献２に記載された発明では、光学素子裏面が外界に露出しており、光学パッケージの使用中、物理的衝撃によって光学素子裏面が破壊される可能性がある。あるいは、光学素子裏面への異物の付着や結露等によって光学素子の特性が低下する問題があった。
また、特許文献２に記載された発明は、一般的な金属リードフレーム上にダイボンドする場合と比較して、テープ上に固定された光学素子をダイボンド、ワイヤーボンドする工程で十分な強度が得られず、パッケージの信頼性が劣るという問題がある。また光学素子を複数個、もしくは大面積化したい場合は、ダイボンドするテープの必要面積がさらに広がり、ダイボンド、ワイヤーボンド時に光学素子を安定して固定することが難しくなり、信頼性が低下する。さらに、アプリケーションとして使用する際には、発光、吸収させたい光の波長が透過する基板の材料によって限定される。
【０００９】
以上のことにより、光学フィルタを光学パッケージ前面に配置する構成が一般的であり、光デバイスとしては光学パッケージの前面に光学フィルタが配置された光学フィルタを内蔵している方が好ましい。また、光デバイスとしては、光学素子によって光が照射もしくは検知される範囲を限定する、視野角制限部も内蔵している方がより好ましい。
本発明は、このような点に鑑みてなされたものであり、光学フィルタ上に光学素子を物理的に強固に固定でき、しかも光学素子の受発光面が露出することがない、信頼性の高い光デバイス、この光デバイスの製造方法を提供することを目的とする。また、本発明は、フレームを視野角規制部材に適用することができる光デバイス、この光デバイスの製造方法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】
【００１０】
以上の課題を解決するため、本発明の光デバイスは、光学素子（例えば図１に示した光学素子１）と、該光学素子の受発光面（例えば図１に示した受発光面１ａ）の前方に設けられた光学フィルタ（例えば図１に示した光学フィルタ２）と、前記光学素子及び前記光学フィルタを支持するフレーム（例えば図３に示したフレーム３）と、前記フレームに設けられた導電部（例えば図７に示した導電部７ａ〜７ｄ）と、該導電部と前記光学素子とを電気的に接続する接続部材（例えば図１に示した接続部６）と、前記光学フィルタ及び前記光学素子を封止する樹脂部材（例えば図１に示した樹脂部材４）と、を有する光デバイスであって、前記フレームは、前記光学フィルタの側部と接する第１の部分（例えば図１に示した第１部分３ａ）と、当該第１の部分から垂直に延出し、前記光学フィルタの前記光学素子と接する面上に延在する第２の部分（例えば図１に示した第２部分３ｂ）とを有するＴ形状フレームを含み、当該Ｔ形状フレームが、前記第２の部分を対向させて向かい合う一対のフレーム対を構成して前記光学フィルタを支持し、前記第１の部分は前記光学素子の受発光面側及び非受発光面側の両方に延出し、前記非受発光面と接する光学フィルタの面と前記フレーム対の内面とによって形成される空間が前記樹脂部材によって封止され、前記受発光面側に延出された前記第１の部分が前記受光素子の視野角を制限することを特徴とする(第１の視野角制限部)。
【００１１】
また、本発明は、上記した発明において、前記光学素子が光学フィルタ上に複数個配置され（例えば図３に示した光学素子１）、それぞれが前記導電部と前記接続部材によって電気的に接続されていることがさらに望ましい。
また、本発明は、上記した発明において、前記光学フィルタが複数個配置され（例えば図４に示した光学フィルタ４３、４４）、隣接する光学フィルタ間は、前記複数の光学フィルタを透過する光を透過しない部材（例えば光学フィルタ封止部材４５）によって光学的に分離され、それぞれの光学フィルタ上に前記光学素子（例えば図４に示した光学素子４１、４２）が少なくとも一つ以上配置され、それぞれの光学素子は前記導電部と前記接続部材によって電気的に接続されていることがさらに望ましい。
【００１２】
また、本発明は、上記した発明において、前記光学フィルタのうち前記光学素子と接しない面に、開口部（例えば図５に示した開口部５２ａ）を有する熱伝導性の高い樹脂基板もしくは金属板（例えば図５に示した高熱伝導部材５２）を配置し、検出対象となる光が前記開口部（第２の視野角制限部）により視野角を制限され、さらに光学フィルタを通って前記光学素子に入射することがさらに望ましい。
【００１３】
また、本発明は、上記した発明において、前記光学素子、前記光学フィルタ、前記封止樹脂、前記接続部材、前記フレーム、前記第２の視野角制限部の少なくとも１つに接触させて温度測定が可能な温度センサ（例えば図６に示した温度センサ）を配置することがさらに望ましい。
また、本発明は、上記した発明において、前記光学フィルタ上、前記フレーム上、または前記第２の視野角制限部の上に、光学素子からの電気信号、または外部からの制御用信号を処理する機能を有する信号処理ＩＣ（例えば図７に示したＩＣ７１）を配置することがさらに望ましい。
【００１４】
また、本発明は、光学素子と、該光学素子の受発光面の前方に設けられた光学フィルタと、前記光学素子及び前記光学フィルタを支持するフレームと、前記フレームに設けられた導電部と、該導電部と前記光学素子とを電気的に接続する接続部材と、前記光学フィルタ及び前記光学素子を封止する樹脂部材と、を有する光デバイスの製造方法であって、前記フレームは、前記光学フィルタの側部と接する第１の部分と、当該第１の部分から垂直に延出し、前記光学フィルタの前記光学素子と接する面上に延在する第２の部分とを有するＴ形状フレームを含み、当該Ｔ形状フレームが、前記第２の部分を対向させて向かい合う一対のフレーム対であり、前記光学フィルタが、前記第１の部分と接する位置にセットされる光学フィルタ配置工程と、前記光学素子を、受発光面側を前記光学フィルタと隣接させて前記光学フィルタにダイボンドする光学素子配置工程と、前記光学素子と前記導電部が電気配線により接続される接続素子接続工程と、前記第２の部分と、前記光学フィルタの一の面と、前記光学素子の非受発光面とより構成される空間を封止樹脂で封止する封止工程と、を含むことを特徴とする。
【００１５】
また、本発明は、上記した発明において、前記光学素子が光学フィルタ上に複数個配置され、それぞれが前記導電部と前記接続部材によって電気的に接続されていることが望ましい。
また、本発明は、上記した発明において、前記光学フィルタが複数個配置され、隣接する光学フィルタ間は、前記複数の光学フィルタのいずれかを透過する光を透過しない部材によって光学的に分離され、それぞれの光学フィルタ上に前記光学素子が少なくとも一つ以上配置され、それぞれの光学素子は前記導電部と前記接続部材によって電気的に接続されていることが望ましい。
【００１６】
また、本発明は、上記した発明において、前記光学フィルタのうち前記光学素子と接しない面に、開口部を有する熱伝導性の高い樹脂基板もしくは金属板を配置し、検出対象となる光が前記開口部から光学フィルタを通って前記光学素子に入射することが望ましい。
また、本発明は、上記した発明において、前記光学素子、前記光学フィルタ、前記封止樹脂、前記接続部材、前記フレームの少なくとも１つに接触させて温度測定が可能な温度センサを配置することが望ましい。
また、本発明は、上記した発明において、前記光学フィルタ上、前記フレーム上、または前記金属板上に、光学素子からの電気信号、または外部からの制御用信号を処理する機能を有する信号処理ＩＣを配置することが望ましい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、光学フィルタ上に直接光学素子をダイボンドするため、物理的に強固に固定することが可能で、ダイボンド、ワイヤーボンドの信頼性が向上し、同時に光学フィルタを内蔵した光デバイス、あるいはこの光デバイスの製造方法を提供することができる。また、光学フィルタを固定するフレームの形状を変更することで、視野角制限部も内蔵する光デバイス、あるいはこの光デバイスの製造方法を提供することができる。
【００１８】
また、本発明によれば、照射、吸収する光が異なる複数の光学素子を、同時に一つの光学デバイス内に信頼性の高い工程でパッケージ内に内蔵することが可能である。
また、本発明によれば、照射、吸収する光の波長が異なる複数の光学素子と透過する光の波長が異なる光学フィルタをユーザー仕様に合わせて自由に組み合わせ、一つの光学デバイス内に信頼性の高い工程で内蔵することが可能である。
【００１９】
また、本発明によれば、熱伝導性の高い樹脂基板もしくは金属板に開けた開口部形状によって、光学素子の照射、吸収する光の視野角を自由に設計可能な視野角制限部を内蔵した光デバイスを提供することができる。また視野角制限部が外界の温度のゆらぎによって光学素子の温度が変動するのを抑えるヒートシンクとして作用し、光学素子の温度ドリフトを抑えることができる。
【００２０】
また、本発明によれば、光デバイスの各部の温度を知ることが可能で、その温度を用いて光学素子の温度特性を補正することができる。
また、本発明によれば、信号処理ＩＣを内蔵することで、光学素子と信号処理ＩＣ間を最小限の配線経路で、ノイズの影響を減らして信号処理することが可能である。また温度センサからの温度情報を元に光学素子からの信号を補正処理することで、光学デバイスの外付けの信号処理回路を省略することや、信号処理の負荷を減らすことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の実施形態１に係る光デバイスの構成を説明するための図である。
【図２】本発明の実施形態１の光デバイスに係る視野角の規制について説明するための図である。
【図３】本発明の実施形態２の光デバイスを説明するための図である。
【図４】本発明の実施形態３に係る光デバイスを説明するための図である。
【図５】本発明の実施形態４に係る光デバイスを説明するための図である。
【図６】本発明の実施形態５に係る光デバイスを説明するための図である。
【図７】本発明の実施形態６に係る光デバイスを説明するための図である。
【図８】金属ＣＡＮパッケージに実装されている一般的な光学素子用パッケージの断面図である。
【図９】従来の中空樹脂パッケージを用いた光デバイスを示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態１ないし実施形態６を説明する。
（実施形態１）
図１は、本発明の実施形態１に係る光デバイスの構成を説明するための図である。図１に示したように、実施形態１の光デバイスは、光学素子１と、この光学素子１の受発光面１ａの前方に設けられた光学フィルタ２と、光学素子１及び光学フィルタ２を支持するフレーム３と、フレーム３に設けられた導電部７と、導電部７と光学素子１とを電気的に接続する接続部材である接続部６と、光学フィルタ２及び前記光学素子を封止する樹脂部材４と、を有している。図中に示した５ａは光学素子１を光学フィルタ２上に固定する固定剤である。また、５ｂは第２部分３ｂと光学フィルタ２に固定する固定剤である。なお、図１においては接続部６を金属のワイヤで示したが、接続部６はワイヤに限定されるものではなく、例えばバンプ、ボール等、光デバイスをフレーム３と電気的に接続できる部材であればどのようなものであってもよい。
【００２３】
フレーム３は、光学フィルタ２の側部と接する第１部分３ａ、第２部分３ｂから垂直に延出し、光学フィルタ２の光学素子１と接する面上に延在する第２部分３ｂとを有している。フレーム３は断面が「Ｔ」形状を有している。フレーム３は、互いに第２部分３が対向するように一対となって断面が「Ｈ」形状のフレーム対を構成する。
また、第１部分３ａは光学素子１の受発光面１ａ側及び非受発光面１ｂ側の両方に延出し、非受発光面１ｂと接する光学フィルタ２の面と一対のフレーム３の内面とによって形成される空間が樹脂部材４によって封止され、受発光面１ａ側に延出された第１部分３ａが受光素子１の視野角を制限している。なお、本実施形態では、Ｈ型の形状のフレーム対の第２部分３ｂを含む空間を、以降「ざぐり部」とも記す。
【００２４】
また、第１部分３ａの内部には、その軸方向に導電部７ｄが内挿されている。さらに、第１部分３ａの下面には導電部７ｃが、上面には導電部７ａが設けられている。第２部分３ｂ上に形成された導電部７ｂは、第１部分３ａ内で導電部７ｄを介し、導電部７ａ、７ｃと電気的に接続されている。
光学素子１は、光学フィルタ２上に固定されており、光センサの場合、入射してきた光を電気信号に変換する、または、発光デバイスの場合、外部から供給された電気信号を光に変換する光電変換を行う。光電変換の方式は特に限定されず、光による電子遷移や再結合に基づく発光を行う量子型の光電変換部（目的の波長に合うバンドギャップを持った半導体材料の光伝導、光起電力効果、発光を利用した光電変換部）、光のエネルギーを吸収し熱に変換して熱モードで伝える熱型の光電変換部を用いることができる。
【００２５】
光学素子１が発光デバイスの場合、その発光効率が高いことにより、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）型、または、ＬＤ（LASER Diode）型の光デバイスが好ましい。また、光センサを用いる場合、フォトダイオード、太陽電池、フォトトランジスタは受光感度が高いために好ましい。熱型の光電変換部を用いる場合には、主として受光型の光電変換部が利用でき、焦電型、ボロメーター型やサーモパイル型の光電変換部が好ましい。
【００２６】
フレーム３には、金属製フレームまたはプリント基板等を用いることができる。金属製の場合、化学エッチング、打ち抜き加工、曲げ加工を併用して、図１に示した形状に製作することができる。また表面もしくは主材に金、銅、アルミ、それ以外の導電性の物質を使用することで、フレーム３と導電部７ａ〜７ｄとを同時に形成することができる。
フレーム３をプリント基板として形成した場合、第１部分３ａの厚み、第２部分３ｂの長さを、構成する基板によって自由に製作することが可能で、光学素子１の厚み、光学フィルタ２の厚み、接続部６の高さに合わせて、フレーム３を設計することができて好ましい。
【００２７】
図２（ａ）、（ｂ）は、実施形態１の光デバイスに係る視野角の規制について説明するための図である。図２（ａ）に示すように、Ｈ型形状の下部のざぐり部２０の形状を変える（例えば、第２部分３ｂのざぐり部２０に接する部分の長さを変化させる）ことにより、光学素子１が照射する光、もしくは光学素子１に入射する光の視野角を制限することができる。
光学素子１の受発光面１ａの端部と第２部分３ｂの内壁面との距離をｘ、第１部分３ａの下面と第２部分３ｂの底面との距離をｙとすると、視野角θは次の式で表すことができる。
θ＝２ｔａｎ（ｘ／ｙ）
【００２８】
（実施形態２）
次に、本発明の実施形態２について説明する。
図３は、本発明の実施形態２の光デバイスを説明するための図であって、実施形態２の光デバイスを、図１中に示したＡ方向から見た図(上面図)である。なお、実施形態２において、実施形態１で説明した構成については同様の符号を付し、その説明を略すものとする。
実施形態２の光デバイスは、光学素子１が複数個光学フィルタ２上に配置されている点で実施形態１と相違している。実施形態２にあっても、光学素子１と光学フィルタ２は固定材５ａで固定されている。複数の光学素子１は、接続部６によって図１に示した第２部分３ｂ上にある導電部７ｂと電気的に接続されている。
【００２９】
複数の光学素子１は、各々異なる波長の光を発光、受光する光学素子でもよい。光学素子が光センサであった場合、実施形態２は、さまざまな波長を検知できるマルチセンサを、同じ組立装置、同じ組立工程を用いて１フレーム内に複数個ダイボンドし、個片化する位置を変更するだけで実現することが可能である。また、同一の性能の光学素子を縦横のアレイ上に並べることにより、実施形態２は、光学素子が発光素子であれば面発光デバイスを実現することができる。また、光学素子が光センサであった場合、特定の波長を画像として見ることができる、光視覚化デバイスを実現することができる。
【００３０】
（実施形態３）
図４は、本発明の実施形態３に係る光デバイスを、実施形態２の光デバイスと同様の角度から見た構成図である。なお、実施形態３において、実施形態１、２で説明した構成については同様の符号を付し、その説明を略すものとする。
図４に示したように、実施形態３の光デバイスは、複数の光学素子４１、４２が複数の光学フィルタ４３、４４上に固定されている。光学素子４１と光学フィルタ４３、光学素子４２と光学フィルタ４４はそれぞれ図１に示した固定材５ａで固定されている。また、複数の光学素子４１、４２は第２部分３ｂ上の導電部７ｂと接続部６でそれぞれ電気的に接続されている。
【００３１】
光学フィルタ４３と光学フィルタ４４の間には、光学フィルタ４３を通過する光と光学フィルタ４４を通過する光とが干渉しないように互いの光を透過しない光学フィルタ封止材４５を形成して互いを光学的に分離することが好ましい。このような実施形態３によれば、光学素子４１、４２が発光、受光する光の波長を任意に選択でき、光学フィルタ４３、４４がより高い光発光デバイスや、マルチ光センサアレイを実現することができる。
【００３２】
なお、実施形態３では、フィルタ間を光学的に分離する部材として光学フィルタ封止材４５を形成しているが、実施形態４はこのような構成に限定されるものではない。フィルタ間を光学的に分離する部材としては実施形態３の光デバイスに設けられる複数の光フィルタが透過する光のいずれをも透過しない部材であればよく、他に封止樹脂やフレーム３と同様の部材であってもよい。
【００３３】
（実施形態４）
図５は、本発明の実施形態４に係る光デバイスを、実施形態１の光デバイスと同様の角度から見た構成図である。なお、実施形態４において、実施形態１〜３で説明した構成については同様の符号を付し、その説明を略すものとする。
図５に示したように、実施形態４の光デバイスは、実施形態１の光デバイスと同様に、光学素子１が光学フィルタ２上に配置されており、光学素子１と光学フィルタ２は固定材５ａで固定されている。光学フィルタ２はフレーム３の第２部分３ｂ下側のざぐり部において固定材５ｂで固定されている。また、光学素子１は図１に示した第２部分３ｂ上にある導電部７ｂと接続部６によって電気的に接続されている。導電部７ｂは図１に示した第１部分３ａ内の導電部７ｄを介して導電部７ａ、７ｃと電気的に接続されている。
【００３４】
さらに、実施形態３では、高熱伝導部材５２が光学フィルタ２下に配置されている。高熱伝導部材５２には開口部５２ａが開口されている。開口部５２ａの側面はある傾きをもって形成されているが、その傾きに制限はなく、その傾きを用いて視野角を制限することができる。
高熱伝導部材５２としては、銀、銅、金、アルミ等の一般的に熱伝導が高い金属や熱伝導度２Ｗ／ｍＫ以上の基板や封止樹脂等が使用できる。特に光学素子１が赤外線センサである場合、赤外線センサの温度が外部からの熱を受けて変化してしまった場合でも、高熱伝導部材５２の温度は高い熱伝導率によって赤外線センサの温度と等しくなる。その結果、赤外線センサは、外乱要因となる高熱伝導部材５２からの赤外線の影響を受けずに、精度よく、検出対象の赤外線を検出することができる。
【００３５】
（実施形態５）
図６は、本発明の実施形態５に係る光デバイスを、図３に示した実施形態２の光デバイスと同様の角度から見た構成図である。なお、実施形態５において、実施形態１〜４で説明した構成については同様の符号を付し、その説明を略すものとする。
図６に示したように、実施形態５に係る光デバイスは、光学素子１と温度センサ６１とが光学フィルタ２上に配置されており、光学素子１、温度センサ６１は光学フィルタ２に固定材で固定されている。光学素子１と温度センサ６１は第２部分３ｂ上の導電部７ｂと接続部６によって電気的に接続されている。導電部７ｂは図１に示した第１部分３ａ内の導電部７ｄを介して導電部７ａ、７ｃと電気的に接続されている。
【００３６】
温度センサ６１は、光学素子１に接しているか、できるだけ近い距離に配置するか、熱伝導が高い別の部材を介して接するように配置されている。このような構成によれば、光学素子１の温度を正確に、高い反応速度で検知することができる。また、温度センサ６１としては、熱電対、サーミスタ、Ｐｔ抵抗測温体、温度測定ＩＣを用いることができる。
実施形態５によれば、温度センサ６１によって測定された温度情報を用いて、光学素子１の温度特性を補正してやることにより、広い温度範囲で温度変動の影響を受けにくい光デバイスを１パッケージで実現することができる。
【００３７】
（実施形態６）
図７は、本発明の実施形態６に係る光デバイスを、図３に示した実施形態２の光デバイスと同様の角度から見た構成図である。なお、実施形態６において、実施形態１〜５で説明した構成については同様の符号を付し、その説明を略すものとする。
図７に示したように、実施形態６の光デバイスは、少なくとも１つの光学素子１と信号処理ＩＣ７１が光学フィルタ２上に配置されており、光学素子１、信号処理ＩＣ７１は光学フィルタ２に固定材で固定されている。また、光学素子１と信号処理ＩＣ７１は図１に示した第２部分３ｂ上にある導電部７ｂと接続部６で、電気的に接続されている。導電部７ｂは、図１に示した第１部分３ａ内の導電部７ｂを介して導電部７ａ、７ｃと電気的に接続されている。
【００３８】
光学素子１と信号処理ＩＣ７１は、接続部６によって直接電気的に接続されていてもよい。信号処理ＩＣ７１は自身の温度が検知可能な温度センサを内蔵していてもよい。
光学素子１が光センサであった場合、信号処理ＩＣ７１を光学素子１の直近に配置し、光学素子１とできるだけ短い距離で電気的に接続することにより、光センサからの光電変換信号を信号処理ＩＣ７１に伝達する場合に、周囲から放射される電磁ノイズの影響を受けにくくすることができる。このため、光デバイス外に信号処理ＩＣ７１を配置した場合と比較して格段に信号のＳ／Ｎ比を向上させることができる。さらに信号処理ＩＣ７１内に温度センサを内蔵した場合、光学素子の温度特性を補正して出力することができるので、広い温度範囲で温度変動の影響を受けにくい光デバイスを１パッケージで実現することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
本発明は光デバイス全般に適用することができる。
【符号の説明】
【００４０】
１、４１、４２ 光学素子
１ａ 受発光面
１ｂ 非受発光面
２、４３、４４ 光学フィルタ
３ フレーム
３ａ 第１部分
３ｂ 第２部分
４ 樹脂部材
５ａ 固定材
５ｂ 固定材
６ 接続部
７、７ａ〜７ｄ 導電部材
２０ ざぐり部
４５ 光学フィルタ封止材
５２ 高熱伝導部材
５２ａ 開口部
６１ 温度センサ
７１ ＩＣ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光デバイス、光デバイスの製造方法に係り、特に光学素子をパッケージした光デバイス、この光デバイスの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
光学素子を実装するパッケージには、発光もしくは検知すべき波長の光を透過する光透過部が必要である。また光学素子との間で電気的信号を伝達するため、ボール、バンプといった接続部材によって光学素子と接続端子とを電気的に接続することが必要である。さらに、光学素子及び接続部材を外部環境から保護するための保護部が必要である。なお、このような保護部は、一般的にパッケージとも呼ばれている。パッケージには、樹脂を使って光学素子及びその接続部材を封止するものがある。
【０００３】
図８は、金属ＣＡＮパッケージに実装されている一般的な光学素子用パッケージの断面図である。パッケージ本体Ｐの上には、光学素子１がダイボンドされている。光学素子１はフレーム３と電気的に接合されている。フレーム３は円筒型のキャップを構成し、このキャップの上頂部には窓がある。窓には、光学素子１に入射させたい任意の波長の光を選択的に透過する光学フィルタ２がはめ込まれている。
また、光学素子１は、ワイヤ等の接続部材によって導電部材７と接続されている。導電部材７は、光学素子と電気的コンタクトをとるためにパッケージ内に挿入された金属部材である。
【０００４】
このような光学素子パッケージは、電子デバイスでは一般的なＴＯ−１８パッケージに実装されているので、通常のセンサや信号処理ＩＣ等と共に実装するのが容易である。しかし、金属製のフレームによって円筒形状に形成されたキャップを有しているので、携帯電話端末機やノートＰＣ等のモバイル機器において使用される際、モジュール化、パッケージの小型化、薄型化に対応できないという欠点があった。また、金属ＣＡＮの材料コストが通常の樹脂パッケージよりも高くなり、実装も複雑になるという欠点がある。
【０００５】
このような欠点を解消するため、図９のように既に凹型に樹脂成型された凹型部材３０に光学素子１を実装し、上部を光学フィルタ２でフタをする中空樹脂パッケージがある。しかし、中空樹脂パッケージも光学フィルタ２と光学素子１との間に空間があるため、薄型化には限界があり、実装も複雑になる。
そこで、金属リードフレーム上に、光学素子を直接フリップチップ実装、もしくは光学素子をフリップチップ実装したＳｉ基板をダイボンド実装したものを樹脂封止し、サンドブラストなどの物理エッチングで表面を研磨して、光学素子を外界に露出させる技術がある。この技術を使用すると、光学素子１の基板が検出に使用される光の波長を透過する材質であれば、外界に接している光学素子裏面に光を導入し、小型、薄型、大量生産可能なパッケージ構造を実現することができる。なお、このような技術は、例えば特許文献１に記載されている。
【０００６】
また、樹脂テープを貼り付けた金属リードフレームを使用し、金属リードフレームの開口部の樹脂テープ上に直接光学素子を配置し、通常の樹脂封止を行った後、樹脂テープをはがすことで薄型のパッケージを実現する技術がある。（特許文献２参照）。この技術を使用すると、光学素子の裏面に入る封止樹脂が少ないので、特許文献１での技術よりさらに歩留まりがよく、より薄型なパッケージ構造を実現することができる。なお、このような技術は、特許文献２に記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】ＷＯ２００６／０９５８３４
【特許文献２】特開２００８−１０３７００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１、特許文献２に記載された発明では、光学素子裏面が外界に露出しており、光学パッケージの使用中、物理的衝撃によって光学素子裏面が破壊される可能性がある。あるいは、光学素子裏面への異物の付着や結露等によって光学素子の特性が低下する問題があった。
また、特許文献２に記載された発明は、一般的な金属リードフレーム上にダイボンドする場合と比較して、テープ上に固定された光学素子をダイボンド、ワイヤーボンドする工程で十分な強度が得られず、パッケージの信頼性が劣るという問題がある。また光学素子を複数個、もしくは大面積化したい場合は、ダイボンドするテープの必要面積がさらに広がり、ダイボンド、ワイヤーボンド時に光学素子を安定して固定することが難しくなり、信頼性が低下する。さらに、アプリケーションとして使用する際には、発光、吸収させたい光の波長が透過する基板の材料によって限定される。
【０００９】
以上のことにより、光学フィルタを光学パッケージ前面に配置する構成が一般的であり、光デバイスとしては光学パッケージの前面に光学フィルタが配置された光学フィルタを内蔵している方が好ましい。また、光デバイスとしては、光学素子によって光が照射もしくは検知される範囲を限定する、視野角制限部も内蔵している方がより好ましい。
本発明は、このような点に鑑みてなされたものであり、光学フィルタ上に光学素子を物理的に強固に固定でき、しかも光学素子の受発光面が露出することがない、信頼性の高い光デバイス、この光デバイスの製造方法を提供することを目的とする。また、本発明は、フレームを視野角規制部材に適用することができる光デバイス、この光デバイスの製造方法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】
【００１０】
以上の課題を解決するため、本発明の光デバイスは、光学素子（例えば図１に示した光学素子１）と、該光学素子の受発光面（例えば図１に示した受発光面１ａ）の前方に設けられた光学フィルタ（例えば図１に示した光学フィルタ２）と、前記光学素子及び前記光学フィルタを支持するフレーム（例えば図３に示したフレーム３）と、前記フレームに設けられた導電部（例えば図７に示した導電部７ａ〜７ｄ）と、該導電部と前記光学素子とを電気的に接続する接続部材（例えば図１に示した接続部６）と、前記光学フィルタ及び前記光学素子を封止する樹脂部材（例えば図１に示した樹脂部材４）と、を有する光デバイスであって、前記フレームは、前記光学フィルタの側部と接する第１の部分（例えば図１に示した第１部分３ａ）と、当該第１の部分から垂直に延出し、前記光学フィルタの前記光学素子と接する面上に延在する第２の部分（例えば図１に示した第２部分３ｂ）とを有するＴ形状フレームを含み、当該Ｔ形状フレームが、前記第２の部分を対向させて向かい合う一対のフレーム対を構成して前記光学フィルタを支持し、前記第１の部分は前記光学素子の受発光面側及び非受発光面側の両方に延出し、前記非受発光面と接する光学フィルタの面と前記フレーム対の内面とによって形成される空間が前記樹脂部材によって封止され、前記受発光面側に延出された前記第１の部分が前記受光素子の視野角を制限することを特徴とする(第１の視野角制限部)。
【００１１】
また、本発明は、上記した発明において、前記光学素子が光学フィルタ上に複数個配置され（例えば図３に示した光学素子１）、それぞれが前記導電部と前記接続部材によって電気的に接続されていることがさらに望ましい。
また、本発明は、上記した発明において、前記光学フィルタが複数個配置され（例えば図４に示した光学フィルタ４３、４４）、隣接する光学フィルタ間は、前記複数の光学フィルタを透過する光を透過しない部材（例えば光学フィルタ封止部材４５）によって光学的に分離され、それぞれの光学フィルタ上に前記光学素子（例えば図４に示した光学素子４１、４２）が少なくとも一つ以上配置され、それぞれの光学素子は前記導電部と前記接続部材によって電気的に接続されていることがさらに望ましい。
【００１２】
また、本発明は、上記した発明において、前記光学フィルタのうち前記光学素子と接しない面に、開口部（例えば図５に示した開口部５２ａ）を有する熱伝導性の高い樹脂基板もしくは金属板（例えば図５に示した高熱伝導部材５２）を配置し、検出対象となる光が前記開口部（第２の視野角制限部）により視野角を制限され、さらに光学フィルタを通って前記光学素子に入射することがさらに望ましい。
【００１３】
また、本発明は、上記した発明において、前記光学素子、前記光学フィルタ、前記封止樹脂、前記接続部材、前記フレーム、前記第２の視野角制限部の少なくとも１つに接触させて温度測定が可能な温度センサ（例えば図６に示した温度センサ）を配置することがさらに望ましい。
また、本発明は、上記した発明において、前記光学フィルタ上、前記フレーム上、または前記第２の視野角制限部の上に、光学素子からの電気信号、または外部からの制御用信号を処理する機能を有する信号処理ＩＣ（例えば図７に示したＩＣ７１）を配置することがさらに望ましい。
【００１４】
また、本発明は、光学素子と、該光学素子の受発光面の前方に設けられた光学フィルタと、前記光学素子及び前記光学フィルタを支持するフレームと、前記フレームに設けられた導電部と、該導電部と前記光学素子とを電気的に接続する接続部材と、前記光学フィルタ及び前記光学素子を封止する樹脂部材と、を有する光デバイスの製造方法であって、前記フレームは、前記光学フィルタの側部と接する第１の部分と、当該第１の部分から垂直に延出し、前記光学フィルタの前記光学素子と接する面上に延在する第２の部分とを有するＴ形状フレームを含み、当該Ｔ形状フレームが、前記第２の部分を対向させて向かい合う一対のフレーム対であり、前記光学フィルタが、前記第１の部分と接する位置にセットされる光学フィルタ配置工程と、前記光学素子を、受発光面側を前記光学フィルタと隣接させて前記光学フィルタにダイボンドする光学素子配置工程と、前記光学素子と前記導電部が電気配線により接続される接続素子接続工程と、前記第２の部分と、前記光学フィルタの一の面と、前記光学素子の非受発光面とより構成される空間を封止樹脂で封止する封止工程と、を含むことを特徴とする。
【００１５】
また、本発明は、上記した発明において、前記光学素子が光学フィルタ上に複数個配置され、それぞれが前記導電部と前記接続部材によって電気的に接続されていることが望ましい。
また、本発明は、上記した発明において、前記光学フィルタが複数個配置され、隣接する光学フィルタ間は、前記複数の光学フィルタのいずれかを透過する光を透過しない部材によって光学的に分離され、それぞれの光学フィルタ上に前記光学素子が少なくとも一つ以上配置され、それぞれの光学素子は前記導電部と前記接続部材によって電気的に接続されていることが望ましい。
【００１６】
また、本発明は、上記した発明において、前記光学フィルタのうち前記光学素子と接しない面に、開口部を有する熱伝導性の高い樹脂基板もしくは金属板を配置し、検出対象となる光が前記開口部から光学フィルタを通って前記光学素子に入射することが望ましい。
また、本発明は、上記した発明において、前記光学素子、前記光学フィルタ、前記封止樹脂、前記接続部材、前記フレームの少なくとも１つに接触させて温度測定が可能な温度センサを配置することが望ましい。
また、本発明は、上記した発明において、前記光学フィルタ上、前記フレーム上、または前記金属板上に、光学素子からの電気信号、または外部からの制御用信号を処理する機能を有する信号処理ＩＣを配置することが望ましい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、光学フィルタ上に直接光学素子をダイボンドするため、物理的に強固に固定することが可能で、ダイボンド、ワイヤーボンドの信頼性が向上し、同時に光学フィルタを内蔵した光デバイス、あるいはこの光デバイスの製造方法を提供することができる。また、光学フィルタを固定するフレームの形状を変更することで、視野角制限部も内蔵する光デバイス、あるいはこの光デバイスの製造方法を提供することができる。
【００１８】
また、本発明によれば、照射、吸収する光が異なる複数の光学素子を、同時に一つの光学デバイス内に信頼性の高い工程でパッケージ内に内蔵することが可能である。
また、本発明によれば、照射、吸収する光の波長が異なる複数の光学素子と透過する光の波長が異なる光学フィルタをユーザー仕様に合わせて自由に組み合わせ、一つの光学デバイス内に信頼性の高い工程で内蔵することが可能である。
【００１９】
また、本発明によれば、熱伝導性の高い樹脂基板もしくは金属板に開けた開口部形状によって、光学素子の照射、吸収する光の視野角を自由に設計可能な視野角制限部を内蔵した光デバイスを提供することができる。また視野角制限部が外界の温度のゆらぎによって光学素子の温度が変動するのを抑えるヒートシンクとして作用し、光学素子の温度ドリフトを抑えることができる。
【００２０】
また、本発明によれば、光デバイスの各部の温度を知ることが可能で、その温度を用いて光学素子の温度特性を補正することができる。
また、本発明によれば、信号処理ＩＣを内蔵することで、光学素子と信号処理ＩＣ間を最小限の配線経路で、ノイズの影響を減らして信号処理することが可能である。また温度センサからの温度情報を元に光学素子からの信号を補正処理することで、光学デバイスの外付けの信号処理回路を省略することや、信号処理の負荷を減らすことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の実施形態１に係る光デバイスの構成を説明するための図である。
【図２】本発明の実施形態１の光デバイスに係る視野角の規制について説明するための図である。
【図３】本発明の実施形態２の光デバイスを説明するための図である。
【図４】本発明の実施形態３に係る光デバイスを説明するための図である。
【図５】本発明の実施形態４に係る光デバイスを説明するための図である。
【図６】本発明の実施形態５に係る光デバイスを説明するための図である。
【図７】本発明の実施形態６に係る光デバイスを説明するための図である。
【図８】金属ＣＡＮパッケージに実装されている一般的な光学素子用パッケージの断面図である。
【図９】従来の中空樹脂パッケージを用いた光デバイスを示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態１ないし実施形態６を説明する。
（実施形態１）
図１は、本発明の実施形態１に係る光デバイスの構成を説明するための図である。図１に示したように、実施形態１の光デバイスは、光学素子１と、この光学素子１の受発光面１ａの前方に設けられた光学フィルタ２と、光学素子１及び光学フィルタ２を支持するフレーム３と、フレーム３に設けられた導電部７と、導電部７と光学素子１とを電気的に接続する接続部材である接続部６と、光学フィルタ２及び前記光学素子を封止する樹脂部材４と、を有している。図中に示した５ａは光学素子１を光学フィルタ２上に固定する固定剤である。また、５ｂは第２部分３ｂと光学フィルタ２に固定する固定剤である。なお、図１においては接続部６を金属のワイヤで示したが、接続部６はワイヤに限定されるものではなく、例えばバンプ、ボール等、光デバイスをフレーム３と電気的に接続できる部材であればどのようなものであってもよい。
【００２３】
フレーム３は、光学フィルタ２の側部と接する第１部分３ａ、第２部分３ｂから垂直に延出し、光学フィルタ２の光学素子１と接する面上に延在する第２部分３ｂとを有している。フレーム３は断面が「Ｔ」形状を有している。フレーム３は、互いに第２部分３が対向するように一対となって断面が「Ｈ」形状のフレーム対を構成する。
また、第１部分３ａは光学素子１の受発光面１ａ側及び非受発光面１ｂ側の両方に延出し、非受発光面１ｂと接する光学フィルタ２の面と一対のフレーム３の内面とによって形成される空間が樹脂部材４によって封止され、受発光面１ａ側に延出された第１部分３ａが受光素子１の視野角を制限している。なお、本実施形態では、Ｈ型の形状のフレーム対の第２部分３ｂを含む空間を、以降「ざぐり部」とも記す。
【００２４】
また、第１部分３ａの内部には、その軸方向に導電部７ｄが内挿されている。さらに、第１部分３ａの下面には導電部７ｃが、上面には導電部７ａが設けられている。第２部分３ｂ上に形成された導電部７ｂは、第１部分３ａ内で導電部７ｄを介し、導電部７ａ、７ｃと電気的に接続されている。
光学素子１は、光学フィルタ２上に固定されており、光センサの場合、入射してきた光を電気信号に変換する、または、発光デバイスの場合、外部から供給された電気信号を光に変換する光電変換を行う。光電変換の方式は特に限定されず、光による電子遷移や再結合に基づく発光を行う量子型の光電変換部（目的の波長に合うバンドギャップを持った半導体材料の光伝導、光起電力効果、発光を利用した光電変換部）、光のエネルギーを吸収し熱に変換して熱モードで伝える熱型の光電変換部を用いることができる。
【００２５】
光学素子１が発光デバイスの場合、その発光効率が高いことにより、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）型、または、ＬＤ（LASER Diode）型の光デバイスが好ましい。また、光センサを用いる場合、フォトダイオード、太陽電池、フォトトランジスタは受光感度が高いために好ましい。熱型の光電変換部を用いる場合には、主として受光型の光電変換部が利用でき、焦電型、ボロメーター型やサーモパイル型の光電変換部が好ましい。
【００２６】
フレーム３には、金属製フレームまたはプリント基板等を用いることができる。金属製の場合、化学エッチング、打ち抜き加工、曲げ加工を併用して、図１に示した形状に製作することができる。また表面もしくは主材に金、銅、アルミ、それ以外の導電性の物質を使用することで、フレーム３と導電部７ａ〜７ｄとを同時に形成することができる。
フレーム３をプリント基板として形成した場合、第１部分３ａの厚み、第２部分３ｂの長さを、構成する基板によって自由に製作することが可能で、光学素子１の厚み、光学フィルタ２の厚み、接続部６の高さに合わせて、フレーム３を設計することができて好ましい。
【００２７】
図２（ａ）、（ｂ）は、実施形態１の光デバイスに係る視野角の規制について説明するための図である。図２（ａ）に示すように、Ｈ型形状の下部のざぐり部２０の形状を変える（例えば、第２部分３ｂのざぐり部２０に接する部分の長さを変化させる）ことにより、光学素子１が照射する光、もしくは光学素子１に入射する光の視野角を制限することができる。
光学素子１の受発光面１ａの端部と第２部分３ｂの内壁面との距離をｘ、第１部分３ａの下面と第２部分３ｂの底面との距離をｙとすると、視野角θは次の式で表すことができる。
θ＝２ｔａｎ（ｘ／ｙ）
【００２８】
（実施形態２）
次に、本発明の実施形態２について説明する。
図３は、本発明の実施形態２の光デバイスを説明するための図であって、実施形態２の光デバイスを、図１中に示したＡ方向から見た図(上面図)である。なお、実施形態２において、実施形態１で説明した構成については同様の符号を付し、その説明を略すものとする。
実施形態２の光デバイスは、光学素子１が複数個光学フィルタ２上に配置されている点で実施形態１と相違している。実施形態２にあっても、光学素子１と光学フィルタ２は固定材５ａで固定されている。複数の光学素子１は、接続部６によって図１に示した第２部分３ｂ上にある導電部７ｂと電気的に接続されている。
【００２９】
複数の光学素子１は、各々異なる波長の光を発光、受光する光学素子でもよい。光学素子が光センサであった場合、実施形態２は、さまざまな波長を検知できるマルチセンサを、同じ組立装置、同じ組立工程を用いて１フレーム内に複数個ダイボンドし、個片化する位置を変更するだけで実現することが可能である。また、同一の性能の光学素子を縦横のアレイ上に並べることにより、実施形態２は、光学素子が発光素子であれば面発光デバイスを実現することができる。また、光学素子が光センサであった場合、特定の波長を画像として見ることができる、光視覚化デバイスを実現することができる。
【００３０】
（実施形態３）
図４は、本発明の実施形態３に係る光デバイスを、実施形態２の光デバイスと同様の角度から見た構成図である。なお、実施形態３において、実施形態１、２で説明した構成については同様の符号を付し、その説明を略すものとする。
図４に示したように、実施形態３の光デバイスは、複数の光学素子４１、４２が複数の光学フィルタ４３、４４上に固定されている。光学素子４１と光学フィルタ４３、光学素子４２と光学フィルタ４４はそれぞれ図１に示した固定材５ａで固定されている。また、複数の光学素子４１、４２は第２部分３ｂ上の導電部７ｂと接続部６でそれぞれ電気的に接続されている。
【００３１】
光学フィルタ４３と光学フィルタ４４の間には、光学フィルタ４３を通過する光と光学フィルタ４４を通過する光とが干渉しないように互いの光を透過しない光学フィルタ封止材４５を形成して互いを光学的に分離することが好ましい。このような実施形態３によれば、光学素子４１、４２が発光、受光する光の波長を任意に選択でき、光学フィルタ４３、４４がより高い光発光デバイスや、マルチ光センサアレイを実現することができる。
【００３２】
なお、実施形態３では、フィルタ間を光学的に分離する部材として光学フィルタ封止材４５を形成しているが、実施形態４はこのような構成に限定されるものではない。フィルタ間を光学的に分離する部材としては実施形態３の光デバイスに設けられる複数の光フィルタが透過する光のいずれをも透過しない部材であればよく、他に封止樹脂やフレーム３と同様の部材であってもよい。
【００３３】
（実施形態４）
図５は、本発明の実施形態４に係る光デバイスを、実施形態１の光デバイスと同様の角度から見た構成図である。なお、実施形態４において、実施形態１〜３で説明した構成については同様の符号を付し、その説明を略すものとする。
図５に示したように、実施形態４の光デバイスは、実施形態１の光デバイスと同様に、光学素子１が光学フィルタ２上に配置されており、光学素子１と光学フィルタ２は固定材５ａで固定されている。光学フィルタ２はフレーム３の第２部分３ｂ下側のざぐり部において固定材５ｂで固定されている。また、光学素子１は図１に示した第２部分３ｂ上にある導電部７ｂと接続部６によって電気的に接続されている。導電部７ｂは図１に示した第１部分３ａ内の導電部７ｄを介して導電部７ａ、７ｃと電気的に接続されている。
【００３４】
さらに、実施形態３では、高熱伝導部材５２が光学フィルタ２下に配置されている。高熱伝導部材５２には開口部５２ａが開口されている。開口部５２ａの側面はある傾きをもって形成されているが、その傾きに制限はなく、その傾きを用いて視野角を制限することができる。
高熱伝導部材５２としては、銀、銅、金、アルミ等の一般的に熱伝導が高い金属や熱伝導度２Ｗ／ｍＫ以上の基板や封止樹脂等が使用できる。特に光学素子１が赤外線センサである場合、赤外線センサの温度が外部からの熱を受けて変化してしまった場合でも、高熱伝導部材５２の温度は高い熱伝導率によって赤外線センサの温度と等しくなる。その結果、赤外線センサは、外乱要因となる高熱伝導部材５２からの赤外線の影響を受けずに、精度よく、検出対象の赤外線を検出することができる。
【００３５】
（実施形態５）
図６は、本発明の実施形態５に係る光デバイスを、図３に示した実施形態２の光デバイスと同様の角度から見た構成図である。なお、実施形態５において、実施形態１〜４で説明した構成については同様の符号を付し、その説明を略すものとする。
図６に示したように、実施形態５に係る光デバイスは、光学素子１と温度センサ６１とが光学フィルタ２上に配置されており、光学素子１、温度センサ６１は光学フィルタ２に固定材で固定されている。光学素子１と温度センサ６１は第２部分３ｂ上の導電部７ｂと接続部６によって電気的に接続されている。導電部７ｂは図１に示した第１部分３ａ内の導電部７ｄを介して導電部７ａ、７ｃと電気的に接続されている。
【００３６】
温度センサ６１は、光学素子１に接しているか、できるだけ近い距離に配置するか、熱伝導が高い別の部材を介して接するように配置されている。このような構成によれば、光学素子１の温度を正確に、高い反応速度で検知することができる。また、温度センサ６１としては、熱電対、サーミスタ、Ｐｔ抵抗測温体、温度測定ＩＣを用いることができる。
実施形態５によれば、温度センサ６１によって測定された温度情報を用いて、光学素子１の温度特性を補正してやることにより、広い温度範囲で温度変動の影響を受けにくい光デバイスを１パッケージで実現することができる。
【００３７】
（実施形態６）
図７は、本発明の実施形態６に係る光デバイスを、図３に示した実施形態２の光デバイスと同様の角度から見た構成図である。なお、実施形態６において、実施形態１〜５で説明した構成については同様の符号を付し、その説明を略すものとする。
図７に示したように、実施形態６の光デバイスは、少なくとも１つの光学素子１と信号処理ＩＣ７１が光学フィルタ２上に配置されており、光学素子１、信号処理ＩＣ７１は光学フィルタ２に固定材で固定されている。また、光学素子１と信号処理ＩＣ７１は図１に示した第２部分３ｂ上にある導電部７ｂと接続部６で、電気的に接続されている。導電部７ｂは、図１に示した第１部分３ａ内の導電部７ｂを介して導電部７ａ、７ｃと電気的に接続されている。
【００３８】
光学素子１と信号処理ＩＣ７１は、接続部６によって直接電気的に接続されていてもよい。信号処理ＩＣ７１は自身の温度が検知可能な温度センサを内蔵していてもよい。
光学素子１が光センサであった場合、信号処理ＩＣ７１を光学素子１の直近に配置し、光学素子１とできるだけ短い距離で電気的に接続することにより、光センサからの光電変換信号を信号処理ＩＣ７１に伝達する場合に、周囲から放射される電磁ノイズの影響を受けにくくすることができる。このため、光デバイス外に信号処理ＩＣ７１を配置した場合と比較して格段に信号のＳ／Ｎ比を向上させることができる。さらに信号処理ＩＣ７１内に温度センサを内蔵した場合、光学素子の温度特性を補正して出力することができるので、広い温度範囲で温度変動の影響を受けにくい光デバイスを１パッケージで実現することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
本発明は光デバイス全般に適用することができる。
【符号の説明】
【００４０】
１、４１、４２ 光学素子
１ａ 受発光面
１ｂ 非受発光面
２、４３、４４ 光学フィルタ
３ フレーム
３ａ 第１部分
３ｂ 第２部分
４ 樹脂部材
５ａ 固定材
５ｂ 固定材
６ 接続部
７、７ａ〜７ｄ 導電部材
２０ ざぐり部
４５ 光学フィルタ封止材
５２ 高熱伝導部材
５２ａ 開口部
６１ 温度センサ
７１ ＩＣ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学素子と、該光学素子の受発光面の前方に設けられた光学フィルタと、前記光学素子及び前記光学フィルタを支持するフレームと、前記フレームに設けられた導電部と、該導電部と前記光学素子とを電気的に接続する接続部材と、前記光学フィルタ及び前記光学素子を封止する樹脂部材と、
を有する光デバイスであって、
前記フレームは、前記光学フィルタの側部と接する第１の部分と、当該第１の部分から垂直に延出し、前記光学フィルタの前記光学素子と接する面上に延在する第２の部分とを有するＴ形状フレームを含み、当該Ｔ形状フレームが、前記第２の部分を対向させて向かい合う一対のフレーム対を構成して前記光学フィルタを支持し、
前記第１の部分は前記光学素子の受発光面側及び非受発光面側の両方に延出し、前記非受発光面と接する光学フィルタの面と前記フレーム対の内面とによって形成される空間が前記樹脂部材によって封止され、前記受発光面側に延出された前記第１の部分が前記受光素子の視野角を制限することを特徴とする光デバイス。
【請求項２】
前記光学素子が光学フィルタ上に複数個配置され、それぞれが前記導電部と前記接続部材によって電気的に接続されていることを特徴とする請求項１に記載の光デバイス。
【請求項３】
前記光学フィルタが複数個配置され、隣接する光学フィルタ間は、前記複数の光学フィルタを透過する光を透過しない部材によって光学的に分離され、それぞれの光学フィルタ上に前記光学素子が少なくとも一つ以上配置され、それぞれの光学素子は前記導電部と前記接続部材によって電気的に接続されていることを特徴とする請求項１または２に記載の光デバイス。
【請求項４】
前記光学フィルタのうち前記光学素子と接しない面に、開口部を有する熱伝導性の高い樹脂基板もしくは金属板を配置し、検出対象となる光が前記開口部から光学フィルタを通って前記光学素子に入射することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の光デバイス。
【請求項５】
前記光学素子、前記光学フィルタ、前記封止樹脂、前記接続部材、前記フレームの少なくとも１つに接触させて温度測定が可能な温度センサを配置することを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の光デバイス。
【請求項６】
前記光学フィルタ上、前記フレーム上、または前記金属板上に、光学素子からの電気信号、または外部からの制御用信号を処理する機能を有する信号処理ＩＣを配置することを特徴とする請求項４または５に記載の光デバイス。
【請求項７】
光学素子と、該光学素子の受発光面の前方に設けられた光学フィルタと、前記光学素子及び前記光学フィルタを支持するフレームと、前記フレームに設けられた導電部と、該導電部と前記光学素子とを電気的に接続する接続部材と、前記光学フィルタ及び前記光学素子を封止する樹脂部材と、を有する光デバイスの製造方法であって、
前記フレームは、前記光学フィルタの側部と接する第１の部分と、当該第１の部分から垂直に延出し、前記光学フィルタの前記光学素子と接する面上に延在する第２の部分とを有するＴ形状フレームを含み、当該Ｔ形状フレームが、前記第２の部分を対向させて向かい合う一対のフレーム対であり、
前記光学フィルタが、前記第１の部分と接する位置にセットされる光学フィルタ配置工程と、
前記光学素子を、受発光面側を前記光学フィルタと隣接させて前記光学フィルタにダイボンドする光学素子配置工程と、
前記光学素子と前記導電部が電気配線により接続される接続部材接続工程と、
前記第２の部分と、前記光学フィルタの一の面と、前記光学素子の非受発光面とより構成される空間を封止樹脂で封止する封止工程と、
を含むことを特徴とする光デバイスの製造方法。
【請求項８】
前記光学素子が光学フィルタ上に複数個配置され、それぞれが前記導電部と前記接続部材によって電気的に接続されていることを特徴とする請求項７に記載の光デバイスの製造方法。
【請求項９】
前記光学フィルタが複数個配置され、隣接する光学フィルタ間は、前記複数の光学フィルタのいずれかを透過する光を透過しない部材によって光学的に分離され、それぞれの光学フィルタ上に前記光学素子が少なくとも一つ以上配置され、それぞれの光学素子は前記導電部と前記接続部材によって電気的に接続されていることを特徴とする請求項７または８に記載の光デバイスの製造方法。
【請求項１０】
前記光学フィルタのうち前記光学素子と接しない面に、開口部を有する熱伝導性の高い樹脂基板もしくは金属板を配置し、検出対象となる光が前記開口部から光学フィルタを通って前記光学素子に入射することを特徴とする請求項７から９のいずれか１項に記載の光デバイスの製造方法。
【請求項１１】
前記光学素子、前記光学フィルタ、前記封止樹脂、前記接続部材、前記フレームの少なくとも１つに接触させて温度測定が可能な温度センサを配置することを特徴とする請求項７から１０のいずれか１項に記載の光デバイスの製造方法。
【請求項１２】
前記光学フィルタ上、前記フレーム上、または前記金属板上に、光学素子からの電気信号、または外部からの制御用信号を処理する機能を有する信号処理ＩＣを配置することを特徴とする請求項１０または１１に記載の光デバイスの製造方法。
【請求項１】
光学素子と、該光学素子の受発光面の前方に設けられた光学フィルタと、前記光学素子及び前記光学フィルタを支持するフレームと、前記フレームに設けられた導電部と、該導電部と前記光学素子とを電気的に接続する接続部材と、前記光学フィルタ及び前記光学素子を封止する樹脂部材と、
を有する光デバイスであって、
前記フレームは、前記光学フィルタの側部と接する第１の部分と、当該第１の部分から垂直に延出し、前記光学フィルタの前記光学素子と接する面上に延在する第２の部分とを有するＴ形状フレームを含み、当該Ｔ形状フレームが、前記第２の部分を対向させて向かい合う一対のフレーム対を構成して前記光学フィルタを支持し、
前記第１の部分は前記光学素子の受発光面側及び非受発光面側の両方に延出し、前記非受発光面と接する光学フィルタの面と前記フレーム対の内面とによって形成される空間が前記樹脂部材によって封止され、前記受発光面側に延出された前記第１の部分が前記受光素子の視野角を制限することを特徴とする光デバイス。
【請求項２】
前記光学素子が光学フィルタ上に複数個配置され、それぞれが前記導電部と前記接続部材によって電気的に接続されていることを特徴とする請求項１に記載の光デバイス。
【請求項３】
前記光学フィルタが複数個配置され、隣接する光学フィルタ間は、前記複数の光学フィルタを透過する光を透過しない部材によって光学的に分離され、それぞれの光学フィルタ上に前記光学素子が少なくとも一つ以上配置され、それぞれの光学素子は前記導電部と前記接続部材によって電気的に接続されていることを特徴とする請求項１または２に記載の光デバイス。
【請求項４】
前記光学フィルタのうち前記光学素子と接しない面に、開口部を有する熱伝導性の高い樹脂基板もしくは金属板を配置し、検出対象となる光が前記開口部から光学フィルタを通って前記光学素子に入射することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の光デバイス。
【請求項５】
前記光学素子、前記光学フィルタ、前記封止樹脂、前記接続部材、前記フレームの少なくとも１つに接触させて温度測定が可能な温度センサを配置することを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の光デバイス。
【請求項６】
前記光学フィルタ上、前記フレーム上、または前記金属板上に、光学素子からの電気信号、または外部からの制御用信号を処理する機能を有する信号処理ＩＣを配置することを特徴とする請求項４または５に記載の光デバイス。
【請求項７】
光学素子と、該光学素子の受発光面の前方に設けられた光学フィルタと、前記光学素子及び前記光学フィルタを支持するフレームと、前記フレームに設けられた導電部と、該導電部と前記光学素子とを電気的に接続する接続部材と、前記光学フィルタ及び前記光学素子を封止する樹脂部材と、を有する光デバイスの製造方法であって、
前記フレームは、前記光学フィルタの側部と接する第１の部分と、当該第１の部分から垂直に延出し、前記光学フィルタの前記光学素子と接する面上に延在する第２の部分とを有するＴ形状フレームを含み、当該Ｔ形状フレームが、前記第２の部分を対向させて向かい合う一対のフレーム対であり、
前記光学フィルタが、前記第１の部分と接する位置にセットされる光学フィルタ配置工程と、
前記光学素子を、受発光面側を前記光学フィルタと隣接させて前記光学フィルタにダイボンドする光学素子配置工程と、
前記光学素子と前記導電部が電気配線により接続される接続部材接続工程と、
前記第２の部分と、前記光学フィルタの一の面と、前記光学素子の非受発光面とより構成される空間を封止樹脂で封止する封止工程と、
を含むことを特徴とする光デバイスの製造方法。
【請求項８】
前記光学素子が光学フィルタ上に複数個配置され、それぞれが前記導電部と前記接続部材によって電気的に接続されていることを特徴とする請求項７に記載の光デバイスの製造方法。
【請求項９】
前記光学フィルタが複数個配置され、隣接する光学フィルタ間は、前記複数の光学フィルタのいずれかを透過する光を透過しない部材によって光学的に分離され、それぞれの光学フィルタ上に前記光学素子が少なくとも一つ以上配置され、それぞれの光学素子は前記導電部と前記接続部材によって電気的に接続されていることを特徴とする請求項７または８に記載の光デバイスの製造方法。
【請求項１０】
前記光学フィルタのうち前記光学素子と接しない面に、開口部を有する熱伝導性の高い樹脂基板もしくは金属板を配置し、検出対象となる光が前記開口部から光学フィルタを通って前記光学素子に入射することを特徴とする請求項７から９のいずれか１項に記載の光デバイスの製造方法。
【請求項１１】
前記光学素子、前記光学フィルタ、前記封止樹脂、前記接続部材、前記フレームの少なくとも１つに接触させて温度測定が可能な温度センサを配置することを特徴とする請求項７から１０のいずれか１項に記載の光デバイスの製造方法。
【請求項１２】
前記光学フィルタ上、前記フレーム上、または前記金属板上に、光学素子からの電気信号、または外部からの制御用信号を処理する機能を有する信号処理ＩＣを配置することを特徴とする請求項１０または１１に記載の光デバイスの製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１１−２１６７４１（Ｐ２０１１−２１６７４１Ａ）
【公開日】平成２３年１０月２７日（２０１１．１０．２７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−８４５８５（Ｐ２０１０−８４５８５）
【出願日】平成２２年３月３１日（２０１０．３．３１）
【出願人】（３０３０４６２７７）旭化成エレクトロニクス株式会社 (840)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１０月２７日（２０１１．１０．２７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年３月３１日（２０１０．３．３１）
【出願人】（３０３０４６２７７）旭化成エレクトロニクス株式会社 (840)
【Ｆターム（参考）】
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