專利名稱：外殼一體型光學(xué)半導(dǎo)體部件及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光學(xué)連接器用光學(xué)半導(dǎo)體部件及其制造方法，特別涉及將外殼一 體化的外殼一體型光學(xué)半導(dǎo)體部件及其制造方法。
背景技術(shù)：
圖1是表示下述專利文獻(xiàn)1中所揭示的光學(xué)連接器1。光學(xué)連接器1是引線類型 的混合連接器，配置成可連接至基板(未圖示)。光學(xué)連接器1包括連接器外殼2、多個(gè) PCB端子3、套管外殼4、蓋子5、彈簧6、一對(duì)套筒7、一對(duì)導(dǎo)光部件8、F0T盒子9、支架10、發(fā) 光側(cè)FOT (Fiber Optic Transceiver) 11及光接收側(cè)FOT12和遮蔽盒子13。FOT盒子9形成為外殼形狀。發(fā)光側(cè)FOTll及光接收側(cè)F0T12為具有光學(xué)器件的 光學(xué)半導(dǎo)體部件。發(fā)光側(cè)FOTll及光接收側(cè)F0T12插入外殼形狀的FOT盒子9的后部并安 裝固定。專利文獻(xiàn)1 日本特開2006-251762號(hào)公報(bào)近年來(lái)，需要對(duì)比以往更大容量的信息進(jìn)行高速通信。為滿足高速、大容量通信的 需求，公知使用光通信技術(shù)。但是，將光學(xué)器件(例如LD:激光二極管)用于該光通信時(shí)需 要滿足相對(duì)該器件的光的高位置精度。一般來(lái)講，為滿足高位置精度而利用主動(dòng)校準(zhǔn)來(lái)封 裝光學(xué)半導(dǎo)體部件。但是，例如主動(dòng)校準(zhǔn)等的步驟存在需要消耗高額費(fèi)用、裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜等 的多個(gè)缺點(diǎn)。專利文獻(xiàn)1的光學(xué)連接器1具有對(duì)相對(duì)FOT盒子9的發(fā)光側(cè)FOTll及光接收側(cè) F0T12的位置進(jìn)行定位的定位結(jié)構(gòu)。從而，這些部件通過(guò)定位機(jī)構(gòu)而精度良好地與FOT盒 子9組裝，無(wú)需進(jìn)行主動(dòng)對(duì)準(zhǔn)。但是，從尺寸公差的觀點(diǎn)來(lái)看，通過(guò)定位結(jié)構(gòu)獲得更高的位 置精度有時(shí)也是困難的。鑒于上述問(wèn)題，提出了本發(fā)明。本發(fā)明是以提供一種可獲得高位置精度的外殼一 體型光學(xué)半導(dǎo)體部件及其制造方法為目的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是為解決上述問(wèn)題而發(fā)明的。本發(fā)明第一方面提供了一種外殼一體型光學(xué) 半導(dǎo)體部件的制造方法，包括以下步驟在具有腿部的引線框上封裝光學(xué)器件；通過(guò)以透 光材料密封所述光學(xué)器件的周圍而形成光學(xué)半導(dǎo)體部件；然后，將外殼與所述光學(xué)半導(dǎo)體 部件一體地成型，使得外殼蓋住在密封所述光學(xué)器件的周圍的步驟中形成的所述光學(xué)半導(dǎo) 體部件的被密封的部分。并且，在本發(fā)明的外殼一體型光學(xué)半導(dǎo)體部件的制造方法中，優(yōu)選地，所述透光材 料是彎曲系數(shù)和線膨脹系數(shù)的乘積小于環(huán)氧樹脂的相應(yīng)乘積的硅樹脂，所述外殼的材料是 液晶聚合物。本發(fā)明第二方面提供了一種外殼一體型光學(xué)半導(dǎo)體部件，其包括光學(xué)半導(dǎo)體部 件，包括具有腿部的引線框；封裝在所述引線框上的光學(xué)器件；通過(guò)透光材料密封所述光學(xué)器件的周圍的光學(xué)器件密封部；以及外殼，與所述光學(xué)半導(dǎo)體部件一體地成型，具有來(lái)自 或者去往所述光學(xué)器件的光能夠通過(guò)的孔，并且蓋住所述光學(xué)器件密封部。并且，在本發(fā)明的外殼一體型光學(xué)半導(dǎo)體部件中，優(yōu)選地，所述透光材料是彎曲系 數(shù)和線膨脹系數(shù)的乘積小于環(huán)氧樹脂的相應(yīng)乘積的硅樹脂，所述外殼的材料是液晶聚合 物。根據(jù)本發(fā)明，光學(xué)半導(dǎo)體部件和外殼通過(guò)成型而彼此一體化。由于不是利用定位 結(jié)構(gòu)的一體化，所以部件的位置精度不受產(chǎn)品尺寸公差的影響。從而，可獲得高位置精度， 可進(jìn)行高速、大容量的通信。根據(jù)本發(fā)明，在對(duì)光學(xué)器件周圍進(jìn)行密封時(shí)使用了硅樹脂。與例如環(huán)氧樹脂比較 時(shí)，硅樹脂能夠緩解作用于封裝在引線框上的光學(xué)器件的引線上的應(yīng)力，所述應(yīng)力由于相 關(guān)硅樹脂的熱收縮而引起。并且，根據(jù)本發(fā)明，使用液晶聚合物來(lái)成型外殼。液晶聚合物具 有熔解粘度低、可將成型時(shí)的射出壓力設(shè)定得低的優(yōu)點(diǎn)。從而，可將澆口設(shè)置在最適當(dāng)?shù)奈恢谩?br>

圖1是表示現(xiàn)有實(shí)例的光學(xué)連接器的分解立體圖。圖2A是表示根據(jù)本發(fā)明制造方法的一個(gè)實(shí)施方式的外殼一體型光學(xué)半導(dǎo)體部件 的立體圖。圖2B是表示圖2A所示的外殼一體型光學(xué)半導(dǎo)體部件的一個(gè)截面圖。圖3是表示本發(fā)明外殼一體型光學(xué)半導(dǎo)體部件的制造方法的流程圖。圖4是表示引線框的立體圖。圖5是表示光學(xué)器件密封部的立體圖。。
具體實(shí)施例方式以下，參照?qǐng)D2 5對(duì)本發(fā)明進(jìn)行說(shuō)明。如圖2所示，外殼一體型光學(xué)半導(dǎo)體部件21是通過(guò)將光學(xué)半導(dǎo)體部件22與外殼 23 一體成型而制造的。外殼一體型光學(xué)半導(dǎo)體部件21該單個(gè)部件對(duì)應(yīng)于常規(guī)實(shí)例中所示 的三個(gè)部件(參照?qǐng)D1)即在組裝在基板(未圖示)之前的、作為光學(xué)半導(dǎo)體部件的發(fā)光 側(cè)FOTll及光接收側(cè)F0T12、外殼形狀的FOT盒子9。如圖3所示，外殼一體型光學(xué)半導(dǎo)體部件21是通過(guò)以下步驟而制造，S卩包括將光 學(xué)器件封裝于引線框上的步驟(步驟Si)和通過(guò)透光材料密封光學(xué)器件周圍的步驟(步驟 S2)的光學(xué)半導(dǎo)體部件制造步驟、在制造半導(dǎo)體部件之后進(jìn)行的將外殼一體地成型的制造 步驟(步驟S3)。在光學(xué)半導(dǎo)體部件中，以透光材料密封的部分被外殼蓋住。如上所述，通 過(guò)這樣的一體成型來(lái)制造外殼一體型光學(xué)半導(dǎo)體部件21。引線框24、25通過(guò)鍛壓、沖壓或蝕刻具有導(dǎo)電性的金屬板來(lái)形成如圖4所示的形 狀。在引線框24、25的預(yù)定位置分別封裝有光學(xué)器件(例如，其中的一個(gè)為L(zhǎng)D(激光二極 管)，另一個(gè)為PD(光電二極管))26、27。對(duì)于光學(xué)器件26、27，利用金線等實(shí)現(xiàn)引線焊接。引線框24、25具有腿部(針)28和位于腿部28上方的光學(xué)器件封裝部29。腿部 28的末端插入基板(未圖示)，并焊接至基板上的電路圖案。需要注意的是，盡管圖4示出了設(shè)置在每個(gè)引線框24、25上的四個(gè)腿部28，但腿部28的數(shù)量并不限于該圖所示的情形。在各光學(xué)器件封裝部29封裝光學(xué)器件26、27之后，各光學(xué)器件封裝部29整個(gè)被 透光材料密封。例如，將光學(xué)器件26、27置于第一金屬模(未圖示)中，將相關(guān)的材料填充 到第一金屬模，形成光學(xué)器件密封部30 (參照?qǐng)D2及圖5)。在本發(fā)明中，透光材料與外殼23 相比更柔軟，且硅樹脂優(yōu)選作為透光材料。通過(guò)該硅樹脂覆蓋各光學(xué)器件封裝部29而形成 光學(xué)器件密封部30。當(dāng)形成光學(xué)器件密封部30之后，完成光學(xué)半導(dǎo)體部件22的制造(參 照?qǐng)D2)。至于硅樹脂，其硬度從軟型(橡膠狀)到硬型(樹脂狀)均有，在本發(fā)明中使用了 軟型硅樹脂。這樣，可緩解焊線等上的應(yīng)力。對(duì)于這種效果，將在后文進(jìn)行敘述。如圖2及圖5所示，在光學(xué)器件密封部30中形成有凸透鏡部31和貫通孔32。凸 透鏡部31分別以半球狀形成在光學(xué)器件26、27的前方。在形成光學(xué)器件密封部30的過(guò)程 中，優(yōu)選地，凸透鏡部31形成為光學(xué)器件26、27位于其光軸上。并且，在光學(xué)器件密封部30 的形成過(guò)程中，凸透鏡部31和光學(xué)器件26、27的距離優(yōu)選地考慮凸透鏡部31的曲率及焦 距來(lái)進(jìn)行設(shè)定。例如，光學(xué)器件密封部30形成為使得光學(xué)器件26、27能夠布置在凸透鏡部 31的焦點(diǎn)上。貫通孔32設(shè)置在各凸透鏡部31之間，并且以從光學(xué)器件密封部30的前方貫 通到后方的方式形成。當(dāng)外殼23的材料填充入貫通孔32時(shí)，形成遮光部，從而在光學(xué)器件 26,27之間提供光學(xué)遮蔽。由此，可防止光學(xué)器件26、27之間的干涉。如圖2所示，外殼23以蓋住光學(xué)半導(dǎo)體部件22的光學(xué)器件密封部30的方式與光 學(xué)器件密封部30—體成型。在本發(fā)明中，外殼23的材料優(yōu)選為液晶聚合物。通過(guò)利用該 液晶聚合物的一體成型工藝，光學(xué)器件密封部30被外殼23蓋住，從而完成外殼一體型光學(xué) 半導(dǎo)體部件21的制造。光學(xué)半導(dǎo)體部件22可放入第二金屬模(未圖示)。將液晶聚合物填充入第二金 屬模，光學(xué)半導(dǎo)體部件22和液晶聚合物彼此一體成型，從而形成外殼23。具體地，在將腿 部28固定的狀態(tài)下將光學(xué)半導(dǎo)體部件22放入第二金屬模，然后將液晶聚合物填充到第二 金屬模，從而使光學(xué)半導(dǎo)體部件22和液晶聚合物彼此一體成型。因?yàn)楣潭ǖ耐炔?8的尺 寸精度高，所以一體成型時(shí)的外殼一體型光學(xué)半導(dǎo)體部件21的尺寸精度也變高，從而可以 高精度對(duì)準(zhǔn)插入到外殼23中的光學(xué)連接器及光學(xué)半導(dǎo)體部件22的光軸。液晶聚合物的熔解粘度低。從而，即使在射出成型時(shí)將射出壓力設(shè)定得較低，也可 成型具有如圖所示之復(fù)雜形狀的外殼23。并且，即使在將由軟型硅樹脂構(gòu)成的光學(xué)器件密 封部30配置在外殼23內(nèi)部的成型步驟中，也可不改變?cè)摴鈱W(xué)器件密封部30的形狀地成 型。以下對(duì)這樣的樹脂成型進(jìn)行補(bǔ)充說(shuō)明。樹脂注入口(澆口 )附近接收高的射出壓 力，一般為樹脂最容易變形的位置。但是，在本發(fā)明中，利用了具有上述優(yōu)點(diǎn)的液晶聚合物， 從而可將注入口自由地配置在硅樹脂周圍、或者此外的其他位置。并且，在得到的產(chǎn)品中， 所注入的樹脂最終與其自身接觸的位置(所謂的焊接部)依賴于注入口位置，因此也可同 時(shí)控制該焊接部的位置。在焊接部中，在樹脂固化進(jìn)行到一定程度時(shí)樹脂相互結(jié)合，因此結(jié) 合強(qiáng)度變?nèi)?。該焊接部的位置控制是外?3獲得足夠的強(qiáng)度所需之重要因素。需要指出的是，在現(xiàn)有實(shí)例中，通過(guò)傳遞成型，需要三分鐘來(lái)成型發(fā)光側(cè)FOTll及 光接收側(cè)F0T12(參照?qǐng)D5)。而在本發(fā)明中，通過(guò)利用液體射出成型(LIM)，可將成型時(shí)間縮短到一分鐘。由此，可獲得更多的效果。例如，可減少成型時(shí)的電力消耗。在本發(fā)明中，不使用環(huán)氧樹脂，而使用了彎曲系數(shù)和膨脹系數(shù)比環(huán)氧樹脂小的硅 樹脂。從而，在可靠性測(cè)試，特別是在如溫度變化大的溫度周期的測(cè)試中，可緩解由于樹脂 的熱收縮而施加到金線的應(yīng)力。具體地，施加到金線的應(yīng)力與存在于該金線周圍的部件和 與該金線連接的部件的線膨脹系數(shù)之差成比例。從而，應(yīng)力可以表示如下應(yīng)力=(在該金 線周圍存在的部件的彎曲系數(shù))X (上述線膨脹系數(shù)之差)。在從-40°c到+105°C的環(huán)境 中，環(huán)氧樹脂及硅樹脂的彎曲系數(shù)分別為326. 3,40. 79，環(huán)氧樹脂及硅樹脂的線膨脹系數(shù)分 別為6. 5X 10_5、20X 10_5。在相同環(huán)境中，引線框的線膨脹系數(shù)為1. 4X 10_5，因此在環(huán)氧樹 脂的情形下的應(yīng)力為 326. 3 X (6. 5X 10_5-1· 4 X IO"5) = 1664. 13 X 10_5 (kg/mm2)，與此相比， 在硅樹脂的情形下的應(yīng)力為 40. 79 X (20 X 1(Γ5-1. 4X Kr5) = 758. 694X 10_5 (kg/mm2)。從 而，與使用環(huán)氧樹脂的情形相比，在使用硅樹脂時(shí)金線的應(yīng)力只有大約1/2，從而提高了產(chǎn) 品的可靠性。回到外殼23的說(shuō)明。如圖2A、2B所示，外殼23具有在內(nèi)藏光學(xué)半導(dǎo)體部件22 的光學(xué)器件密封部30的同時(shí)使腿部28露出的本體部33、與本體部33 —體的套管連接筒部 34。在套管連接筒部34中，形成有光纖末端的套管(未圖示)可插入其中的一對(duì)套管插入 孔35。如圖2B所示，該對(duì)套管插入孔35形成為其內(nèi)壁可以具有階梯差。插入孔35的端部 形成為與光學(xué)器件密封部30的凸透鏡部31的位置相對(duì)應(yīng)。需要指出的是，套管連接筒部 34優(yōu)選形成為插入孔35的軸線與凸透鏡部31的光軸一致。在此情形下，插入到插入孔35 的光纖(未圖示)的光軸與凸透鏡部31的光軸一致，從而從光纖輸出的光有效地匯集到光 學(xué)器件26、27上。需要指出的是，雖未特別圖示，外殼23中也可設(shè)置用于安裝支架(例如 圖1所示的現(xiàn)有實(shí)例的支架10)的安裝孔。并且，外殼23也可形成為可用遮蔽盒子(例如 圖1所示的現(xiàn)有實(shí)例中的遮蔽盒子13)進(jìn)行覆蓋的形狀。如上所述，參照?qǐng)D2 圖5進(jìn)行了說(shuō)明，根據(jù)本發(fā)明，光學(xué)半導(dǎo)體部件22和外殼23 彼此一體成型，從而可消減組裝成產(chǎn)品的部件的數(shù)量，從而可獲得高位置精度，即高光軸精 度。從而，在外殼一體型光學(xué)半導(dǎo)體部件21可進(jìn)行高速、大容量的通信。本發(fā)明可提供這 樣的外殼一體型光學(xué)半導(dǎo)體部件21的制造方法。此外，還可以在不改變本發(fā)明主旨的范圍內(nèi)進(jìn)行多種變更來(lái)實(shí)施。工業(yè)實(shí)用性本發(fā)明的制造方法可以提供一種可降低制造成本、可用于高速、大容量通信的外 殼一體型光學(xué)半導(dǎo)體部件。
權(quán)利要求
一種外殼一體型光學(xué)半導(dǎo)體部件的制造方法，其特征在于，包括以下步驟在具有腿部的引線框上封裝光學(xué)器件；通過(guò)以透光材料密封所述光學(xué)器件的周圍而形成光學(xué)半導(dǎo)體部件；然后，將外殼與所述光學(xué)半導(dǎo)體部件一體地成型，使得外殼具有來(lái)自或者去往所述光學(xué)器件的光能夠通過(guò)的孔，并且蓋住在密封所述光學(xué)器件的周圍的步驟中形成的所述光學(xué)半導(dǎo)體部件的被密封的部分。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述透光材料是硅樹脂，所述外殼的材料是液晶聚合物，所述透光材料比所述外殼柔軟。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制造方法，其特征在于，在所述形成光學(xué)半導(dǎo)體部件的步驟以及將外殼與所述光學(xué)半導(dǎo)體部件一體地成型的 步驟中，使所述腿部固定。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制造方法，其特征在于，所述形成光學(xué)半導(dǎo)體部件的步驟包括將所述光學(xué)器件設(shè)置在第一模中、將所述透光 材料填充到該第一模中的步驟，將外殼與所述光學(xué)半導(dǎo)體部件一體地成型的步驟包括將所述光學(xué)半導(dǎo)體部件的被密 封的部分設(shè)置在第二模中、將所述外殼的材料填充到該第二模中的步驟。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述形成光學(xué)半導(dǎo)體部件的步驟包括形成將光匯聚到光學(xué)器件中的凸透鏡的步驟， 所述凸透鏡由透光材料構(gòu)成。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的制造方法，其特征在于，所述孔為光纖末端的套管能夠插入其中的插入孔，其位于所述凸透鏡的前方。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制造方法，其特征在于， 所述外殼的材料是不透光的。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的制造方法，其特征在于，在所述在具有腿部的引線框上封裝光學(xué)器件的步驟中，在所述引線框上封裝有多個(gè)所 述光學(xué)器件，所述形成光學(xué)半導(dǎo)體部件的步驟包括在多個(gè)所述光學(xué)器件之間形成貫通孔的步驟，并且在所述將外殼與所述光學(xué)半導(dǎo)體部件一體地成型的步驟中，所述外殼的所述材料填充 到所述貫通孔中。
9.一種外殼一體型光學(xué)半導(dǎo)體部件，其特征在于，包括光學(xué)半導(dǎo)體部件，其包括具有腿部的引線框；封裝在所述引線框上的光學(xué)器件；通過(guò) 透光材料密封所述光學(xué)器件的周圍的光學(xué)器件密封部；以及外殼，與所述光學(xué)半導(dǎo)體部件一體地成型，具有來(lái)自或者去往所述光學(xué)器件的光能夠 通過(guò)的孔，并且蓋住所述光學(xué)器件密封部。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的外殼一體型光學(xué)半導(dǎo)體部件，其特征在于，所述透光材料是 硅樹脂，所述外殼的材料是液晶聚合物，所述透光材料比所述外殼柔軟。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的外殼一體型光學(xué)半導(dǎo)體部件，其特征在于，所述光學(xué)器件密封部包括將光匯聚到光學(xué)器件中的凸透鏡，所述凸透鏡由透光材料構(gòu)成。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的外殼一體型光學(xué)半導(dǎo)體部件，其特征在于，所述孔為光纖 末端的套管能夠插入其中的插入孔，其位于所述凸透鏡的前方。
13.根據(jù)權(quán)利要求9所述的外殼一體型光學(xué)半導(dǎo)體部件，其特征在于，所述外殼的材料 是不透光的。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的外殼一體型光學(xué)半導(dǎo)體部件，其特征在于， 在所述引線框上封裝有多個(gè)所述光學(xué)器件；所述光學(xué)半導(dǎo)體部件包括設(shè)置在多個(gè)所述光學(xué)器件之間、用來(lái)在多個(gè)所述光學(xué)器件之 間遮光的遮光部；并且所述遮光部由所述外殼的材料形成。
全文摘要
在外殼一體型光學(xué)半導(dǎo)體部件的制造方法中，在具有腿部(28)的引線框(24、25)上封裝光學(xué)器件(26、27)，通過(guò)透光材料密封所述光學(xué)器件(26、27)的周圍，從而制造光學(xué)半導(dǎo)體部件(22)。此后，將外殼(23)與所述光學(xué)半導(dǎo)體部件一體地成型，使得外殼(23)蓋住所述光學(xué)半導(dǎo)體部件(22)的被所述透光材料所密封的部分(30)。
文檔編號(hào)B29D11/00GK101959666SQ20088010417
公開日2011年1月26日 申請(qǐng)日期2008年8月22日 優(yōu)先權(quán)日2007年8月24日
發(fā)明者松尾亙, 池谷一彌, 鳥居辰三 申請(qǐng)人:矢崎總業(yè)株式會(huì)社