專(zhuān)利名稱(chēng)：光學(xué)元件的密封結(jié)構(gòu)體、光耦合器及光學(xué)元件的密封方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種對(duì)光學(xué)元件進(jìn)行密封的光學(xué)元件的密封結(jié)構(gòu)體。例如涉及在以光纖為傳輸介質(zhì)收發(fā)光信號(hào)的光通信線(xiàn)路等上使用的光耦合器的密封結(jié)構(gòu)體。
(2)背景技術(shù)為了在設(shè)備間、家庭內(nèi)及汽車(chē)內(nèi)進(jìn)行光通信而需要使用光耦合器。光耦合器是實(shí)現(xiàn)光學(xué)元件與光纖的光學(xué)耦合的裝置。例如，光學(xué)元件是發(fā)光二極管(LEDLight Emitting Diode)或光電二極管(PDPhoto Diode)等。光耦合器具有利用模制樹(shù)脂對(duì)光學(xué)元件進(jìn)行密封的密封結(jié)構(gòu)體。
圖15是表示第一現(xiàn)有技術(shù)的密封結(jié)構(gòu)體1的剖視圖。在日本專(zhuān)利特開(kāi)2000-173947號(hào)公報(bào)的圖3中公開(kāi)了第一現(xiàn)有技術(shù)的密封結(jié)構(gòu)體1。該密封結(jié)構(gòu)體1將光學(xué)元件2承載在導(dǎo)線(xiàn)框3上，該光學(xué)元件2由透明的密封樹(shù)脂4覆蓋。在密封樹(shù)脂4上，在與光學(xué)元件2的光學(xué)面5相對(duì)的位置上形成有透鏡部分6。
在光學(xué)元件2是發(fā)光元件時(shí)，從光學(xué)面5射出的光透過(guò)密封樹(shù)脂4。并且，該光由密封樹(shù)脂4的透鏡部分6聚光后入射到光纖7中。另外，在光學(xué)元件2是受光元件時(shí)，從光纖7射出的光入射到密封樹(shù)脂4上。該光由密封樹(shù)脂4的透鏡部分6聚光后透過(guò)密封樹(shù)脂4入射到光學(xué)面5上。這樣，光纖7和光學(xué)元件2成為可傳導(dǎo)光的狀態(tài)、即形成光學(xué)耦合。
圖16是表示第二現(xiàn)有技術(shù)的密封結(jié)構(gòu)體10的剖視圖。在日本專(zhuān)利特開(kāi)2000-173947號(hào)公報(bào)的圖1中公開(kāi)了第二現(xiàn)有技術(shù)的密封結(jié)構(gòu)體10。該密封結(jié)構(gòu)體10的光學(xué)元件2由含有填充物的密封樹(shù)脂、即含填充物密封樹(shù)脂8覆蓋。含填充物密封樹(shù)脂8形成在除向光學(xué)元件2入射或從光學(xué)元件2射出的光的光路區(qū)域以外的光路外區(qū)域。另外，在光路區(qū)域設(shè)置有具有透光性的透鏡體9。透鏡體9由透明樹(shù)脂或玻璃形成。再者，光學(xué)面5形成在光學(xué)元件2的與導(dǎo)線(xiàn)框30相反的一側(cè)。在形成在光學(xué)面5和光纖7之間的光路上前進(jìn)的光不會(huì)被含填充物密封樹(shù)脂8擋住，可透過(guò)透鏡體9。
另外，在日本專(zhuān)利特開(kāi)昭59-167037號(hào)公報(bào)的圖2(f)中，作為第三現(xiàn)有技術(shù)的密封結(jié)構(gòu)體公開(kāi)了一種取代第二現(xiàn)有技術(shù)的密封結(jié)構(gòu)體10的透鏡體9、而對(duì)入射面和出射面使用平坦的光透射板的技術(shù)。該光透射板由無(wú)機(jī)材料或有機(jī)材料形成。
另外，在日本專(zhuān)利特開(kāi)昭61-51853號(hào)公報(bào)的圖2中，作為第四現(xiàn)有技術(shù)的密封結(jié)構(gòu)體公開(kāi)了一種取代第二現(xiàn)有技術(shù)的密封結(jié)構(gòu)體10的透鏡體9、而對(duì)入射面和出射面使用成形為平坦?fàn)畹墓馔干湫詷?shù)脂的技術(shù)。該光透射性樹(shù)脂中含有調(diào)整熱膨脹系數(shù)用的無(wú)機(jī)填充材料、即填充物。
在第一現(xiàn)有技術(shù)中，光透過(guò)密封樹(shù)脂4。由于密封樹(shù)脂4含有填充物，從而可提高光學(xué)元件2的耐環(huán)境性。但是，密封樹(shù)脂4中填充物的含量增加會(huì)使光透射率降低。若光透射率降低的話(huà)，則會(huì)導(dǎo)致光纖7和光學(xué)元件2之間的光傳導(dǎo)量降低。因此，在第一現(xiàn)有技術(shù)中，不能使密封樹(shù)脂4含有填充物、或僅含有少量的填充物。由此，密封結(jié)構(gòu)體1存在不能同時(shí)提高光學(xué)元件2的耐環(huán)境性和光傳導(dǎo)率的問(wèn)題。這種問(wèn)題在第四現(xiàn)有技術(shù)中也同樣存在。
在第二現(xiàn)有技術(shù)中，當(dāng)用玻璃形成透射體9時(shí)，則不能用模制成形來(lái)形成透射體，存在不能廉價(jià)地制造光耦合器的問(wèn)題。
另外，當(dāng)使用CCD(Charge Coupled Device電荷耦合器件)圖像傳感器這種尺寸比較大為數(shù)mm～數(shù)10mm方形的光學(xué)元件2時(shí)，可以在光學(xué)面5上配置玻璃透鏡9。但是，在使用LED這種尺寸較小為數(shù)百μm方形的光學(xué)元件2時(shí)，則由于光學(xué)面5非常小，故玻璃透鏡9也需要非常小。
此時(shí)，存在以下三個(gè)問(wèn)題很難設(shè)計(jì)能得到光學(xué)上的效果的透鏡；很難制作微小的玻璃透鏡9；光學(xué)面5和玻璃透鏡9的接合及對(duì)位困難。另外，在使用比光學(xué)元件2的光學(xué)面5大的玻璃透鏡9時(shí)，因?yàn)樵诠鈱W(xué)面5的附近接合玻璃透鏡9，故存在很難進(jìn)行形成在光學(xué)面5附近的電極和導(dǎo)線(xiàn)框30的金屬線(xiàn)接合的問(wèn)題。這種問(wèn)題在第三現(xiàn)有技術(shù)中也同樣存在。
另外，若用樹(shù)脂形成透鏡體9，則在使用LED等尺寸較小的光學(xué)元件2時(shí)，由于其光學(xué)面5較小，故與用玻璃形成透鏡體9的情況相同很難應(yīng)對(duì)。再者，若使用樹(shù)脂透鏡9，則由于透鏡的耐熱性問(wèn)題，在利用含填充物密封樹(shù)脂8進(jìn)行密封后，必須將樹(shù)脂透鏡9接合在光學(xué)元件2的光學(xué)面5上。
圖17表示將承載有光學(xué)元件2的導(dǎo)線(xiàn)框3安裝在金屬模具上的狀態(tài)。若使用樹(shù)脂透鏡9，則在進(jìn)行含填充物密封樹(shù)脂8的模制成形時(shí)，必須使含填充物密封樹(shù)脂8不能流到光學(xué)元件2的光學(xué)面5上。因此，考慮到導(dǎo)線(xiàn)框3的翹起等，需要利用成形用金屬模具11的相對(duì)部分12對(duì)光學(xué)元件2的光學(xué)面5進(jìn)行加壓。
對(duì)光學(xué)面5加壓的話(huà)，則有可能會(huì)導(dǎo)致光學(xué)面5的一部分欠缺，對(duì)光學(xué)元件2的光學(xué)特性產(chǎn)生惡劣影響。另外，有可能會(huì)使相對(duì)部分12與配置在光學(xué)面5附近的金屬線(xiàn)13接觸。為了防止這些情況，需要同時(shí)實(shí)現(xiàn)高精度的金屬模具管理和導(dǎo)線(xiàn)框3的變形防止，但這些工作很難進(jìn)行。尤其是在LED這種尺寸較小的光學(xué)元件中，很難在保護(hù)金屬線(xiàn)13的同時(shí)使含填充物密封樹(shù)脂8不流到光學(xué)面5上。
(3)發(fā)明內(nèi)容因此，本發(fā)明的目的在于提供一種耐環(huán)境性佳、且可小型化的光學(xué)元件的密封結(jié)構(gòu)體。
本發(fā)明的光學(xué)元件的密封結(jié)構(gòu)體，其特征在于，包括承載體，具有透光部，沿預(yù)先設(shè)定的光路前進(jìn)的光可貫穿該透光部；光學(xué)元件，受光或發(fā)光的光學(xué)面與透光部相對(duì)，蓋住透光部的軸線(xiàn)方向一端部地承載在承載體上；密封體，形成在除光路以外的區(qū)域，對(duì)承載在承載體上的光學(xué)元件進(jìn)行密封。
根據(jù)本發(fā)明，在光學(xué)面為發(fā)光面時(shí)，從光學(xué)面射出的光穿過(guò)透光部從承載體射出。另外，在光學(xué)面為受光面時(shí)，從承載體的外部向承載體前進(jìn)的光穿過(guò)透光部向光學(xué)元件的光學(xué)面入射。由于密封體形成在除光路以外的區(qū)域，故不會(huì)擋住光的行進(jìn)。因此，密封體不需具有透光性。由此，即使使用有色的密封體，經(jīng)由透光部的光的光量也不會(huì)降低，可增加密封體的可選擇范圍。
另外，光學(xué)面成為光學(xué)元件的發(fā)熱源。在本發(fā)明中，由于光學(xué)面與承載體相對(duì)配置，從而在光學(xué)面產(chǎn)生的熱量容易傳導(dǎo)到承載體上，可提高光學(xué)元件的散熱性。另外，光學(xué)元件中的光學(xué)面及光學(xué)面的附近部分與承載體接觸。因此，不需用密封體對(duì)光學(xué)元件中的光學(xué)面及光學(xué)面的附近部分進(jìn)行密封。因此，即使在光學(xué)元件小型化時(shí)，也可容易地進(jìn)行制造。
例如，可用模制樹(shù)脂作為密封體來(lái)通過(guò)模制成形制造密封結(jié)構(gòu)體。此時(shí)，在利用光學(xué)元件蓋住承載體的透光部的軸線(xiàn)方向一端部的狀態(tài)下，將光學(xué)元件承載在承載體上。然后，在光學(xué)元件中將與承載體相對(duì)的表面部以外的殘余部分用模制樹(shù)脂覆蓋地進(jìn)行成形加工。這樣，可制造密封結(jié)構(gòu)體。
另外，本發(fā)明的特征在于，在密封體中添加用于提高光學(xué)元件的耐環(huán)境性的物質(zhì)。
根據(jù)本發(fā)明，即使密封體是有色的，光傳導(dǎo)率也不會(huì)降低。因此，即使在密封體中添加用于提高光學(xué)元件的耐環(huán)境性的有色添加劑，光傳導(dǎo)率也不會(huì)降低，可提高耐環(huán)境性。
例如作為耐環(huán)境性，除耐熱沖擊性和散熱性外，列舉有耐濕性、耐熱性、耐寒性、高溫下的穩(wěn)定動(dòng)作性、低溫狀態(tài)下的穩(wěn)定動(dòng)作性、樹(shù)脂強(qiáng)度提高性。在密封體是模制樹(shù)脂時(shí)，這些耐環(huán)境性可通過(guò)在密封體中含有稱(chēng)為填充物的填充劑來(lái)實(shí)現(xiàn)。再者，也可在密封體中含有提高金屬模具脫模性、難燃性及著色性用的材料。
另外，本發(fā)明的特征在于，還包括與光學(xué)元件電性連接的連接體、以及將光學(xué)元件和連接體電性連接的金屬線(xiàn)，所述密封體的線(xiàn)膨脹系數(shù)設(shè)定為與金屬線(xiàn)或光學(xué)元件的線(xiàn)膨脹系數(shù)基本相同。
根據(jù)本發(fā)明，由于密封體的線(xiàn)膨脹系數(shù)設(shè)定為與金屬線(xiàn)或光學(xué)元件的線(xiàn)膨脹系數(shù)基本相同，故可減小因溫度變化而在光學(xué)元件或金屬線(xiàn)上產(chǎn)生的應(yīng)力，可防止光學(xué)元件或金屬線(xiàn)破損。另外，即使為了使線(xiàn)膨脹系數(shù)變化而在密封體中添加有色的填充劑，經(jīng)由透光部的光也不會(huì)衰減，故經(jīng)由透光部的光的傳導(dǎo)率不會(huì)降低。
另外，本發(fā)明的特征在于，所述密封體相對(duì)于光學(xué)元件形成在與承載體相反的一側(cè)的區(qū)域。
根據(jù)本發(fā)明，在通過(guò)模制成形來(lái)形成密封體時(shí)，可使承載體中光學(xué)元件相反側(cè)的整個(gè)表面部與金屬模具的內(nèi)面接觸，并在此狀態(tài)下將模制樹(shù)脂注入到金屬模具內(nèi)，利用模制樹(shù)脂覆蓋光學(xué)元件，從而制造密封結(jié)構(gòu)體。
另外，本發(fā)明的特征在于，還包括光透射率比所述密封體大的透射體，透射體蓋住透光部的軸線(xiàn)方向另一端部。
根據(jù)本發(fā)明，由于利用透射體蓋住透光部的軸線(xiàn)方向另一端部，從而可防止光學(xué)面露出。另外，因?yàn)橥干潴w的光透射率大，故可抑制經(jīng)由透光部的光的傳導(dǎo)率下降。
另外，本發(fā)明的特征在于，所述密封體及透射體分別由模制樹(shù)脂構(gòu)成，并通過(guò)連續(xù)自動(dòng)送給成形形成。
根據(jù)本發(fā)明，由于使用模制樹(shù)脂形成密封體和透射體，故可廉價(jià)且容易地形成密封結(jié)構(gòu)體。尤其是通過(guò)進(jìn)行連續(xù)自動(dòng)送給成形，可大量生產(chǎn)密封結(jié)構(gòu)體，可更加廉價(jià)地制造密封結(jié)構(gòu)體。
另外，本發(fā)明的特征在于，所述透射體與承載體接觸的第一接觸面積比透射體與密封體接觸的第二接觸面積大。
根據(jù)本發(fā)明，在通過(guò)模制成形來(lái)形成密封體時(shí)，脫模劑成為滲出密封體表面的狀態(tài)。因此，在透射體和密封體接觸的部分會(huì)導(dǎo)致緊貼性下降。在本發(fā)明中，由于第一接觸面積形成為比第二接觸面積大，從而可提高透射體的緊貼性。由此，可防止透射體的剝離。
另外，本發(fā)明的特征在于，所述透射體的外周部的至少一部分與承載體接觸。
根據(jù)本發(fā)明，在通過(guò)模制成形來(lái)形成密封體時(shí)，脫模劑成為滲出密封體表面的狀態(tài)。因此，在透射體和密封體接觸的部分會(huì)導(dǎo)致緊貼性下降。在本發(fā)明中，在施加外力的場(chǎng)合或產(chǎn)生熱變化等的場(chǎng)合，在透射體上會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力。該應(yīng)力在透射體的外周部變大。根據(jù)本發(fā)明，由于外周部的至少一部分與承載體接觸，從而在產(chǎn)生應(yīng)力時(shí)，可防止透射體的剝離。
另外，本發(fā)明的特征在于，所述透射體覆蓋密封體和承載體。
根據(jù)本發(fā)明，由于利用透射體覆蓋密封體和承載體，從而可確實(shí)地防止透射體的剝離。
另外，本發(fā)明的特征在于，所述透射體通過(guò)粘接劑粘接在承載體或密封體上。
根據(jù)本發(fā)明，與通過(guò)連續(xù)自動(dòng)送給成形來(lái)形成透射體的情況相比，可實(shí)現(xiàn)透射體的小型化。
另外，本發(fā)明的特征在于，所述粘接劑具有透光性、且具有比空氣大的折射率，并填充到光學(xué)元件的光學(xué)面和透射體之間。
根據(jù)本發(fā)明，由于使用折射率比空氣大的粘接劑來(lái)覆蓋光學(xué)元件的光學(xué)面，從而在作為光學(xué)元件使用LED時(shí)，可提高外部量子效率。
另外，本發(fā)明的特征在于，在所述透射體及承載體中至少一方上形成有用于對(duì)透射體和承載體進(jìn)行對(duì)位的定位部。
根據(jù)本發(fā)明，由于使用定位部直接對(duì)透射體和承載體進(jìn)行定位，從而可容易且高精度地對(duì)光學(xué)元件的光學(xué)面和透射體進(jìn)行對(duì)位。
另外，本發(fā)明的特征在于，透光部形成有沿光路貫穿承載體的通孔，透射體形成有嵌合在通孔中的對(duì)位部，對(duì)位部在嵌合在通孔中的狀態(tài)下，具有越向光學(xué)元件的受光面則外徑越小的錐狀。
根據(jù)本發(fā)明，可通過(guò)使透射體的對(duì)位部嵌合在承載體的通孔中，容易地進(jìn)行透射體在承載體上的對(duì)位。另外，由于擠壓充填到承載體的通孔中的粘接劑來(lái)進(jìn)行組裝，從而可在透射體和承載體之間均勻地配置粘接劑。另外，粘接劑中不會(huì)進(jìn)入氣泡。
另外，本發(fā)明的特征在于，透射體粘接在承載體或密封體上的粘接面積比密封體與承載體接觸側(cè)的表面積小。
根據(jù)本發(fā)明，通過(guò)在承載體的粘接有透射體的一側(cè)的表面上形成露出在密封結(jié)構(gòu)體周?chē)拇髿庵械穆冻雒妫瑥亩筛纳泼芊饨Y(jié)構(gòu)體的散熱特性。
另外，本發(fā)明的特征在于，所述透射體的形成為透鏡形狀的透鏡部分形成在光路上。
根據(jù)本發(fā)明，在光學(xué)面發(fā)光時(shí)，可通過(guò)透鏡部分抑制從密封結(jié)構(gòu)體射出的光擴(kuò)散。在光學(xué)面受光時(shí)，可通過(guò)透鏡部分聚光，增加入射到光學(xué)面上的光的光量。由此，能通過(guò)構(gòu)成簡(jiǎn)單且小型的光學(xué)系統(tǒng)來(lái)提高光利用效率。
另外，本發(fā)明的特征在于，所述承載體包括導(dǎo)線(xiàn)框和輔助框架，光學(xué)元件通過(guò)輔助框架承載在導(dǎo)線(xiàn)框上。
根據(jù)本發(fā)明，由于夾設(shè)有輔助框架，從而可消除直接在導(dǎo)線(xiàn)框上承載光學(xué)元件時(shí)產(chǎn)生的不良狀況。例如，在導(dǎo)線(xiàn)框和光學(xué)元件的線(xiàn)膨脹系數(shù)差較大時(shí)，通過(guò)使輔助框架的線(xiàn)膨脹系數(shù)接近光學(xué)元件，可減小因溫度變化而產(chǎn)生的光學(xué)元件的應(yīng)力。另外，與導(dǎo)線(xiàn)框相比可提高尺寸精度。
另外，本發(fā)明的特征在于，所述承載體的透光部形成為越向光學(xué)元件的光學(xué)面則光路越收斂的聚光部分。
根據(jù)本發(fā)明，在光學(xué)面發(fā)光時(shí)，可通過(guò)聚光部分抑制從密封結(jié)構(gòu)體射出的光擴(kuò)散。在光學(xué)面受光時(shí)，可通過(guò)聚光部分聚光，增加入射到光學(xué)面上的光的光量。由此，能通過(guò)構(gòu)成簡(jiǎn)單且小型的光學(xué)系統(tǒng)來(lái)提高光利用效率。
另外，本發(fā)明的特征在于，所述透光部形成有沿光路延伸的開(kāi)口，該開(kāi)口形成為越遠(yuǎn)離光學(xué)面則內(nèi)周直徑越大，其內(nèi)周面具有高的光反射率。
根據(jù)本發(fā)明，在入射到承載體上的光的光徑比光學(xué)面大時(shí)，由于入射到光學(xué)面上的光由內(nèi)周面反射，從而可增加入射到光學(xué)面上的光的光量。另外，在從光學(xué)面射出的光的擴(kuò)散角度較大時(shí)，由于從承載體射出的光由內(nèi)周面反射，從而可減小從承載體擴(kuò)散的光的角度。
另外，本發(fā)明的特征在于，在所述承載體上形成有露出到密封結(jié)構(gòu)體周?chē)拇髿庵械穆冻雒妗?br> 根據(jù)本發(fā)明，由于在所述承載體上形成有未被透射體覆蓋的露出面，從而即使在透射體的熱傳導(dǎo)性較低時(shí)，也可從承載體的露出面散熱，可改善密封結(jié)構(gòu)體的散熱特性。
另外，本發(fā)明的特征在于，所述光學(xué)元件是發(fā)光二極管、半導(dǎo)體激光器及光電二極管中的任一個(gè)。
根據(jù)本發(fā)明，即使光學(xué)元件是發(fā)光二極管、半導(dǎo)體激光器及光電二極管中任意的小型元件，在將光學(xué)元件承載在承載體上的狀態(tài)下，也可利用密封體對(duì)光學(xué)元件進(jìn)行密封。
另外，本發(fā)明的光耦合器，可與光傳輸介質(zhì)進(jìn)行光耦合，其特征在于，具有所述光學(xué)元件的密封結(jié)構(gòu)體。
根據(jù)本發(fā)明，由于光耦合器具有上述密封結(jié)構(gòu)體，從而可形成耐環(huán)境性佳、且可小型化的光耦合器。
另外，本發(fā)明的光學(xué)元件的密封方法，將具有受光或發(fā)光的光學(xué)面的光學(xué)元件承載在承載體上、并利用模制樹(shù)脂對(duì)承載在承載體上的光學(xué)元件進(jìn)行密封，其特征在于，包括透光部形成工序，在承載體上形成沿預(yù)先設(shè)定的光路前進(jìn)的光可貫穿的透光部；光學(xué)元件承載工序，在光學(xué)面與透光部相對(duì)、利用光學(xué)元件蓋住透光部的軸線(xiàn)方向一端部的狀態(tài)下將光學(xué)元件承載在承載體上；密封用模制樹(shù)脂成形工序，在承載有光學(xué)元件的承載體安裝在金屬模具上、利用金屬模具蓋住透光部的軸線(xiàn)方向另一端部的狀態(tài)下，向金屬模具內(nèi)注入添加有提高光學(xué)元件的耐環(huán)境性用的填充材料的密封用模制樹(shù)脂。
根據(jù)本發(fā)明，在通過(guò)透光部形成工序形成透光部后，在利用光學(xué)元件蓋住透光部的軸線(xiàn)方向一端部的狀態(tài)下，將光學(xué)元件承載在承載體上。然后，向金屬模具內(nèi)注入密封用模制樹(shù)脂以形成密封體。由此，可防止密封用模制樹(shù)脂進(jìn)入光學(xué)面及其附近。另外，由于密封用模制樹(shù)脂形成在除光路以外的區(qū)域，從而即使利用含有提高耐環(huán)境性用的添加材料的有色密封用模制樹(shù)脂來(lái)對(duì)光學(xué)元件進(jìn)行密封，也可防止光傳導(dǎo)率下降。
另外，在用密封體對(duì)光學(xué)元件進(jìn)行密封時(shí)，僅需覆蓋承載在承載體上的光學(xué)元件周?chē)刈⑷朊芊庥媚Ｖ茦?shù)脂即可，不需使金屬模具與光學(xué)元件的光學(xué)面接觸。由此，不需對(duì)金屬模具進(jìn)行高精度的管理。另外，可防止光學(xué)元件損傷。由此，即使光學(xué)元件小型化，也可容易地利用密封體對(duì)光學(xué)元件進(jìn)行密封。
(4)


圖1是表示本發(fā)明實(shí)施形態(tài)1的密封結(jié)構(gòu)體20的剖視圖。
圖2是表示具有密封結(jié)構(gòu)體20的光耦合器21的剖視圖。
圖3是表示密封結(jié)構(gòu)體20的制造工序的流程圖。
圖4A～圖4C是表示密封結(jié)構(gòu)體20的制造工序的圖。
圖5是表示密封體成形后的狀態(tài)的俯視圖。
圖6是表示本發(fā)明實(shí)施形態(tài)2的密封結(jié)構(gòu)體120的剖視圖。
圖7是表示具有密封結(jié)構(gòu)體120的光耦合器121的剖視圖。
圖8是表示本發(fā)明實(shí)施形態(tài)3的密封結(jié)構(gòu)體220的剖視圖。
圖9是表示本發(fā)明實(shí)施形態(tài)4的密封結(jié)構(gòu)體320的剖視圖。
圖10是表示本發(fā)明實(shí)施形態(tài)5的密封結(jié)構(gòu)體420的剖視圖。
圖11是表示本發(fā)明實(shí)施形態(tài)6的密封結(jié)構(gòu)體520的剖視圖。
圖12是表示密封結(jié)構(gòu)體520的俯視圖。
圖13是表示實(shí)施形態(tài)6的密封結(jié)構(gòu)體520的制造工序的流程圖。
圖14是用于說(shuō)明密封結(jié)構(gòu)體520的制造工序的剖視圖。
圖15是表示第一現(xiàn)有技術(shù)的密封結(jié)構(gòu)體1的剖視圖。
圖16是表示第二現(xiàn)有技術(shù)的密封結(jié)構(gòu)體10的剖視圖。
圖17表示將承載有光學(xué)元件2的導(dǎo)線(xiàn)框3安裝在金屬模具上的狀態(tài)。
(5)具體實(shí)施方式
下面參照附圖對(duì)本發(fā)明的較佳實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
圖1是表示本發(fā)明實(shí)施形態(tài)1的密封結(jié)構(gòu)體20的剖視圖，圖2是表示具有密封結(jié)構(gòu)體20的光耦合器21的剖視圖。光耦合器21為了進(jìn)行光通信而將光學(xué)元件22和光纖23可進(jìn)行光傳導(dǎo)地連接、即所謂使兩者光耦合的裝置。光學(xué)元件22是具有光學(xué)功能的半導(dǎo)體，例如為發(fā)光二極管(LEDLight EmittingDiode)等發(fā)光元件及光電二極管(PDPhoto Diode)等受光元件。
光纖23是具有撓性且形成為長(zhǎng)尺狀的線(xiàn)纜。光纖23是從一端部向另一端部傳導(dǎo)光的光傳導(dǎo)介質(zhì)。即，從光纖23一端部射入的光經(jīng)由光纖23內(nèi)部而從光纖23的另一端部射出。光纖23一端部的外周部分24由插頭25包覆。插頭25是用于結(jié)合在光耦合器21上的結(jié)合部。
光耦合器21形成有可供插頭25自由裝卸地嵌合的連接器部26。在插頭25嵌合在連接器部26上的狀態(tài)下，光纖23的一端面27配置在與光學(xué)元件22相對(duì)的位置。即，若將插頭25連接在連接器部26上，則光纖23成為與光學(xué)元件22對(duì)準(zhǔn)的狀態(tài)。
光耦合器21具有利用密封體29對(duì)光學(xué)元件22進(jìn)行密封的密封結(jié)構(gòu)體20。密封結(jié)構(gòu)體20用于保護(hù)光學(xué)元件22。密封結(jié)構(gòu)體20和連接器部26一體地進(jìn)行固定。通過(guò)將光纖23嵌合在連接器部26上，從而可防止光纖23和光學(xué)元件22的錯(cuò)位。另外，可簡(jiǎn)單地進(jìn)行光纖23和光學(xué)元件22的對(duì)位。
如圖1所示，密封結(jié)構(gòu)體20包括光學(xué)元件22、導(dǎo)線(xiàn)框30、密封體29、透射體31、驅(qū)動(dòng)電路32、金屬線(xiàn)33a、33b。導(dǎo)線(xiàn)框30包括光學(xué)元件承載部34、內(nèi)部連接部35a、35b、外部連接部36a、36b。光學(xué)元件承載部34可以是所謂的壓料墊。內(nèi)部連接部35a、35b可以是所謂的內(nèi)部導(dǎo)線(xiàn)。外部連接部36a、36b可以是所謂的外部導(dǎo)線(xiàn)。這種導(dǎo)線(xiàn)框30形成為板狀。下面敘述中將導(dǎo)線(xiàn)框30的厚度方向簡(jiǎn)稱(chēng)為厚度方向A。在本實(shí)施形態(tài)中，導(dǎo)線(xiàn)框30的光學(xué)元件承載部34是將光學(xué)元件22承載在厚度方向的一方A1側(cè)的表面部上的承載體。
光學(xué)元件22的電極端子和光學(xué)元件承載部34的電極端子以電導(dǎo)通的狀態(tài)進(jìn)行粘接。光學(xué)元件承載部34的電極端子通過(guò)第一金屬線(xiàn)33a與對(duì)應(yīng)的內(nèi)部連接部35a電性連接。通過(guò)第一金屬線(xiàn)33a連接的內(nèi)部連接部35a與對(duì)應(yīng)的外部連接部36a相連，在密封結(jié)構(gòu)體20的外方露出。由此，可從密封結(jié)構(gòu)體20外部的裝置通過(guò)外部連接部36a向光學(xué)元件22發(fā)送電信號(hào)。另外，也可從光學(xué)元件22通過(guò)外部連接部36a向密封結(jié)構(gòu)體20外部的裝置發(fā)送電信號(hào)。另外，光學(xué)元件22的電極端子和內(nèi)部連接部35a也可通過(guò)第一金屬線(xiàn)33a直接電性連接。
驅(qū)動(dòng)電路32的電極端子和另一內(nèi)部連接部35b以電性導(dǎo)通的狀態(tài)進(jìn)行粘接。驅(qū)動(dòng)電路32的電極端子通過(guò)第二金屬線(xiàn)33b與光學(xué)元件22的另一電極端子電性連接。由此，驅(qū)動(dòng)電路32可向光學(xué)元件22發(fā)送電信號(hào)，進(jìn)行光學(xué)元件22的驅(qū)動(dòng)及控制。驅(qū)動(dòng)電路32也可通過(guò)與另一內(nèi)部連接部35b相連的外部連接部36b與外部的裝置電性連接。
光學(xué)元件承載部34具有透光部38，該透光部38形成有貫穿厚度方向A的開(kāi)口37。經(jīng)由光纖23和光學(xué)元件22行進(jìn)的光沿預(yù)先設(shè)定的光路80前進(jìn)。該光經(jīng)由透光部38的開(kāi)口37。光學(xué)元件22蓋住透光部38的軸線(xiàn)方向一端部48、粘接在光學(xué)元件承載部34的厚度方向的一方A1側(cè)的表面部39上。另外，透光部38的軸線(xiàn)方向一端部48成為透光部38的厚度方向的一方A1側(cè)的端部。
光學(xué)元件22具有光學(xué)面41。在光學(xué)元件22為發(fā)光元件、例如LED時(shí)，光學(xué)面41是發(fā)光面。在光學(xué)元件22是受光元件、例如PD時(shí)，光學(xué)面41是受光面。光學(xué)面41從厚度方向的一方A1側(cè)面向透光部38，配置在光路80的延長(zhǎng)線(xiàn)上。這樣，光學(xué)元件22的光學(xué)面41相對(duì)地配置在導(dǎo)線(xiàn)框30的光學(xué)元件承載部34上。這種光學(xué)元件22和導(dǎo)線(xiàn)框30的配置狀態(tài)有時(shí)稱(chēng)為面朝下配置。
密封體29對(duì)于光學(xué)元件22及驅(qū)動(dòng)電路32，從導(dǎo)線(xiàn)框30的相反側(cè)覆蓋光學(xué)元件22和驅(qū)動(dòng)電路32。因此，密封體29蓋住光學(xué)元件22的厚度方向一方A1側(cè)部分，在密封體29的厚度方向另一方側(cè)A2包覆光學(xué)元件22。
密封體29形成在至少除光路80以外的區(qū)域。密封體29含有用于提高密封結(jié)構(gòu)體20的耐環(huán)境性的添加劑。具體而言，密封體29由添加有填充物的密封用模制樹(shù)脂構(gòu)成。密封體29由于添加有填充物，從而可設(shè)定線(xiàn)膨脹系數(shù)和熱傳導(dǎo)率。
使密封體29的線(xiàn)膨脹系數(shù)接近作為被承載體的光學(xué)元件22、金屬線(xiàn)33a、33b及驅(qū)動(dòng)電路32的線(xiàn)膨脹系數(shù)，從而可提高被承載體22、32、33a、33b的耐熱沖擊性。另外，在各被承載體22、32、33a、33b的線(xiàn)膨脹系數(shù)不同時(shí)，將密封體29的線(xiàn)膨脹系數(shù)設(shè)定為最佳使這些被承載體22、32、33a、33b的損傷最小。例如，密封體29的線(xiàn)膨脹系數(shù)設(shè)定為與金屬線(xiàn)33a、33b或光學(xué)元件22的線(xiàn)膨脹系數(shù)基本相同。所謂基本相同也包含一致的情況。由此，可減小被承載體22、32、33a、33b的損傷。另外，通過(guò)將密封體29的熱傳導(dǎo)率設(shè)定得較大，可提高被承載體22、32、33a、33b的散熱性。
透射體31覆蓋導(dǎo)線(xiàn)框30的厚度方向另一方A2的表面部47。透射體31至少蓋住透光部38的軸線(xiàn)方向另一端部49。透射體31具有較高的光透射率，至少比密封體29的光透射率高。另外，透射體31在光路80上形成透鏡形狀的透鏡部分42。透鏡部分42的厚度方向尺寸向光路80的中心逐漸增加，形成為所謂的凸透鏡。
在光學(xué)元件22是受光元件時(shí)，透鏡部分42的折射率及焦距最好設(shè)定為使從光纖23的一端面27射出的光在受光元件22的受光面41上聚焦。同樣，在光學(xué)元件22為發(fā)光元件時(shí)，透鏡部分42的折射率及焦距最好設(shè)定為抑制從發(fā)光元件22的發(fā)光面42射出的光的擴(kuò)散、加大射人光纖23的一端面27的光的光量。
具有這種密封結(jié)構(gòu)體20的光耦合器21與作為光耦合器21外部的裝置的控制裝置電性連接。控制裝置和光耦合器21互相收發(fā)電信號(hào)。
在光學(xué)元件22是發(fā)光元件時(shí)，控制裝置將發(fā)光指令作為電信號(hào)通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)框30的外部連接部36b向驅(qū)動(dòng)電路32發(fā)送。驅(qū)動(dòng)電路32根據(jù)接收的電信號(hào)使發(fā)光元件22的發(fā)光面41發(fā)光。
從發(fā)光面41射出的光向厚度方向另一方A2前進(jìn)。該光經(jīng)由透光部38的開(kāi)口37，并透過(guò)透射體31。并且，光由透射體31的透鏡部分42聚光后入射到光纖23的一端面27上。入射到光纖23的一端面27上的光在纖維內(nèi)行進(jìn)。
這樣，光耦合器21將發(fā)光元件22和光纖23可進(jìn)行光傳導(dǎo)地加以耦合，可將來(lái)自控制裝置的電信號(hào)作為光信號(hào)向光纖23發(fā)送。
另外，在光學(xué)元件22為受光元件時(shí)，在纖維內(nèi)行進(jìn)的光從光纖23的一端面27射出。該光入射到透射體31的透鏡部分42，由透鏡部分42進(jìn)行聚光。該光在透射體31內(nèi)向厚度方向一方A1前進(jìn)。并且，光經(jīng)由透光部38的開(kāi)口37入射到受光元件22的受光面41。
在光入射到受光面41時(shí)，受光元件22生成與入射的光對(duì)應(yīng)的電信號(hào)，并將生成的電信號(hào)發(fā)送給驅(qū)動(dòng)電路32或控制裝置。這樣，光耦合器21將受光元件22和光纖23可進(jìn)行光傳導(dǎo)地加以耦合，可將發(fā)送到受光元件22的光信號(hào)作為電信號(hào)向控制裝置發(fā)送。
另外，透光部38最好是內(nèi)周直徑形成為隨著遠(yuǎn)離光學(xué)面41而逐漸增大，內(nèi)周面45具有較高的光反射率。換言之，最好形成為軸線(xiàn)方向一端部48的直徑比軸線(xiàn)方向另一端部49的直徑小的錐形。即，透光部38的內(nèi)周面45成為沿著截錐體狀的立體外周面的形狀。
在作為光學(xué)元件22使用發(fā)光元件、且從發(fā)光面41散射的光的散射角較大時(shí)，該光在由透光部38的內(nèi)周面45反射后，由透鏡部分42折射后射入光纖23內(nèi)。因此，即使作為光學(xué)元件22使用散射角度較大的LED等，也可使從光學(xué)元件22射出的光高效地射入光纖23內(nèi)。另外，即使作為光學(xué)元件22使用受光元件，也可使入射到透射體31的光由透光部38的內(nèi)周面45反射，從而得到聚光效果。
透光部38可利用蝕刻或沖壓加工等與導(dǎo)線(xiàn)框30的圖案形成加工同時(shí)地形成。因此，不需為了將透光部38的內(nèi)周面形成為錐形而另外增加加工工序。由此，不會(huì)增加制造成本，可制造聚光效果好的密封結(jié)構(gòu)體20。
這樣，密封體29配置在除光路80以外的區(qū)域。如上所述，光路80是經(jīng)由光學(xué)元件22和光纖23的光前進(jìn)的區(qū)域。由此，即使密封體29是有色的，經(jīng)由透光部38的開(kāi)口37的光的光量也不會(huì)降低，可增加密封體29材料的可選擇范圍。由此，即使向密封體29中添加用于提高光學(xué)元件22的耐環(huán)境性的有色添加材料，光傳導(dǎo)率也不會(huì)降低，可提高耐環(huán)境性。
例如在密封體是環(huán)氧樹(shù)脂時(shí)，為了提高耐熱沖擊性和散熱性而添加填充物。填充物例如是熔融二氧化硅或結(jié)晶二氧化硅等。另外，作為其他的耐環(huán)境性列舉有耐濕性、耐熱性、耐寒性、高溫下的穩(wěn)定動(dòng)作性、低溫狀態(tài)下的穩(wěn)定動(dòng)作性、樹(shù)脂強(qiáng)度提高性、難燃性及著色性。作為提高其他的耐環(huán)境性的物質(zhì)列舉有氮化鋁、氧化鋁、氮化硼、氧化鋅及碳化硅等，可添加這些物質(zhì)中的任意物質(zhì)。通過(guò)將這種提高耐環(huán)境性的物質(zhì)添加到密封體中，從而光傳導(dǎo)率不會(huì)降低，可提高密封結(jié)構(gòu)體20的耐環(huán)境性。
另外，光學(xué)元件22以面朝下的配置狀態(tài)配置在光學(xué)元件承載部34上。由此，在光學(xué)面41產(chǎn)生的熱量容易傳導(dǎo)至光學(xué)元件承載部34，可改善光學(xué)元件22的散熱性。由此，可降低光學(xué)元件22在動(dòng)作時(shí)的溫度，故即使在高溫環(huán)境下也可使光學(xué)元件22穩(wěn)定地動(dòng)作。另外，可抑制光學(xué)元件22的熱膨脹，降低光學(xué)元件22產(chǎn)生的應(yīng)力，減少光學(xué)元件22的損傷。
例如作為光學(xué)元件22使用LED時(shí)，在作為L(zhǎng)ED表層的活性層的光學(xué)面41發(fā)熱。光學(xué)元件22的熱阻較大。因此，若采用現(xiàn)有的面朝上的配置狀態(tài)、即將與光學(xué)面41相反的一側(cè)的面粘接在導(dǎo)線(xiàn)框30上的配置狀態(tài)，則從光學(xué)面41向光學(xué)元件承載部34的熱傳導(dǎo)率低，散熱特性較差。
相比之下，在本發(fā)明中，以面朝下的配置狀態(tài)將光學(xué)元件22粘接在導(dǎo)線(xiàn)框30上，從而熱量從光學(xué)面41直接傳導(dǎo)到導(dǎo)線(xiàn)框30，不會(huì)傳導(dǎo)到光學(xué)元件22內(nèi)部。由此，可改善光學(xué)元件22的散熱特性。尤其是在光學(xué)元件22為砷化鎵(GaAs)時(shí)，因?yàn)闊嶙栎^大，故可大幅改善光學(xué)元件22的散熱性。
另外，在面朝下的配置狀態(tài)下，光學(xué)元件22的厚度方向另一方A2側(cè)的表面部46與導(dǎo)線(xiàn)框30接觸。因此，不需利用密封體29對(duì)光學(xué)面41的附近部分進(jìn)行密封。由此，在光學(xué)元件22小型化時(shí)，在光學(xué)面41的附近部分不需配置密封體29，可容易地制造密封結(jié)構(gòu)體20。
在電性連接光學(xué)元件22和光學(xué)元件承載部34時(shí)，為了進(jìn)行光學(xué)元件22和光學(xué)元件承載部34的接合而最好利用具有導(dǎo)電性的粘接材料將光學(xué)元件22粘接在光學(xué)元件承載部34上。由此，光學(xué)元件22相對(duì)光學(xué)元件承載部34的粘接和電性連接可由一個(gè)動(dòng)作進(jìn)行。
另外，在導(dǎo)電性高的粘接劑中通過(guò)使用熱傳導(dǎo)性高的材料或薄膜材料可得到充分的熱接觸。再者，粘接劑最好可吸收導(dǎo)線(xiàn)框30和光學(xué)元件22的線(xiàn)膨脹系數(shù)差。例如，粘接材料可由銀糊或焊錫糊來(lái)實(shí)現(xiàn)。另外，也可通過(guò)金共晶接合將光學(xué)元件22粘接在光學(xué)元件承載部34上。
另外，由于將透光部38的軸線(xiàn)方向另一端部49用透射體31進(jìn)行覆蓋，從而可防止光學(xué)面41露出。由此，可防止水分和不純物附著在光學(xué)面41上，提高密封結(jié)構(gòu)體20的耐濕性。并且，由于在透射體31上形成透鏡部分42，故能以結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單且小型的光學(xué)系統(tǒng)提高光利用效率。
作為光學(xué)元件22除LED、PD以外，也可使用CCD、面發(fā)光激光器(VCSELVerticai Cavity Surface Emitting Laser)、以及對(duì)這些光學(xué)元件22和集成電路(ICIntegrated Circuit)進(jìn)行集成的光學(xué)集成電路(OPICOpticalIntegrated Circuit)等。作為光學(xué)元件22的光波長(zhǎng)最好為使耦合在光耦合器21上的光纖23的傳送損失較小的波長(zhǎng)。
作為光纖23最好使用例如塑料光纖(POFPolymer Optical Fiber)或石英玻璃光纖(GOFGlass Optical Fiber)等多模光纖。POF的芯材由聚甲基丙烯酸甲酯(PMMAPoly methyl Methacrylate)或聚碳酸酯等光透射性佳的塑料構(gòu)成，包層由折射率比上述芯材小的塑料構(gòu)成。與GOF相比，POF的芯材的直徑容易做大到200μm以上且1mm以下。因此，通過(guò)使用POF，從而可使與光耦合器21的耦合調(diào)整變得容易，且可廉價(jià)地進(jìn)行制造。
另外，也可使用芯材由石英玻璃構(gòu)成、包層由聚合物構(gòu)成的PCF(PolymerClad Fiber)。PCF雖然與POF相比價(jià)格高，但具有傳送損失小、傳送頻帶寬的優(yōu)點(diǎn)。因此，通過(guò)使用PCF作為傳送介質(zhì)，從而可構(gòu)成能進(jìn)行長(zhǎng)距離通信及高速通信的光通信網(wǎng)。
例如，用于光通信的LED的大小為元件尺寸為數(shù)百μm方形左右、光學(xué)面41的直徑為100μm左右。另外，用于光通信的PD的大小為1mm方形左右、光學(xué)面41的直徑為數(shù)百μm以上且1mm以下左右。不過(guò)，由于通信速度等不同，光學(xué)面41的尺寸也有時(shí)不同。
導(dǎo)線(xiàn)框30的厚度為100μm以上且500μm以下。作為導(dǎo)線(xiàn)框30使用由具有導(dǎo)電性且熱傳導(dǎo)性高的金屬構(gòu)成的薄板狀金屬板。例如，導(dǎo)線(xiàn)框30使用銅及其合金、鐵合金(例如鐵中含有約42％的鎳的42合金)等。為了提高透光部38的內(nèi)周面45的光反射率，可使用銀或金對(duì)導(dǎo)線(xiàn)框30實(shí)施電鍍處理。
如上所述，透光部38的內(nèi)周面45形成為沿著截錐體狀的立體外周面的形狀。透光部38的軸線(xiàn)方向一端部48的內(nèi)徑直徑即小直徑側(cè)直徑與光學(xué)元件22的光學(xué)面41的大小對(duì)應(yīng)地進(jìn)行設(shè)定。若小直徑側(cè)直徑L2過(guò)小，則在光學(xué)元件22的配置錯(cuò)位時(shí)，光學(xué)元件22的光學(xué)面41的一部分被擋住，導(dǎo)致光的利用效率降低，故存在必須高精度地配置光學(xué)元件22的問(wèn)題，若小直徑側(cè)直徑L2過(guò)大，則由透光部38的內(nèi)周面45反射的光以已經(jīng)擴(kuò)散的狀態(tài)反射，故存在很難聚光在光纖23上、以及光學(xué)元件22與光學(xué)元件承載部34的粘接面積減小而導(dǎo)致粘接強(qiáng)度不夠的問(wèn)題。
因此，小直徑側(cè)直徑L2設(shè)定為在光學(xué)元件22的光學(xué)面41的直徑的基礎(chǔ)上加上預(yù)先設(shè)定的因配置精度引起的最大偏移量得到的值。例如，在光學(xué)面41的直徑為100μm、配置精度為±20μm時(shí)，小直徑側(cè)直徑L2確定為120μm。在本實(shí)施形態(tài)中，小直徑側(cè)直徑L2設(shè)定為光學(xué)面41的1.1倍以上且1.6倍以下，從而可解決上述問(wèn)題。
透光部38的軸線(xiàn)方向另一端部49的內(nèi)徑直徑即大直徑側(cè)直徑L3由透光部38的內(nèi)周面45的傾斜角度決定。在光學(xué)元件22為發(fā)光元件時(shí)，透光部38的內(nèi)周面38設(shè)定為使由內(nèi)周面45反射的光相對(duì)于光纖23的光軸接近平行的角度。該內(nèi)周面45的傾斜角度過(guò)小或過(guò)大都會(huì)導(dǎo)致從透光部38射出的光擴(kuò)散。具體而言，在用包含光軸的假想線(xiàn)切斷密封結(jié)構(gòu)體時(shí)，導(dǎo)線(xiàn)框30的厚度方向一方A1側(cè)表面和內(nèi)周面45所成的角度最好設(shè)定為30度以上且70度以下。
另外，在光學(xué)元件22為受光元件時(shí)，透光部38的內(nèi)周面38設(shè)定為使由內(nèi)周面45反射的光聚光在受光元件的光學(xué)面41的光學(xué)面上的角度。該內(nèi)周面45的傾斜角度過(guò)小或過(guò)大都會(huì)導(dǎo)致向光學(xué)面41聚光的光的光量減小。具體而言，在用包含光軸的假想線(xiàn)切斷密封結(jié)構(gòu)體時(shí)，導(dǎo)線(xiàn)框30的厚度方向一方A1側(cè)表面和內(nèi)周面45所成的角度最好設(shè)定為30度以上且70度以下。
圖3是表示密封結(jié)構(gòu)體20的制造工序的流程圖，圖4A～圖4C是表示密封結(jié)構(gòu)體20的制造工序的圖。首先在步驟s0，在密封結(jié)構(gòu)體20的外形設(shè)計(jì)及導(dǎo)線(xiàn)框30的配線(xiàn)圖案設(shè)計(jì)等設(shè)計(jì)工序結(jié)束后，進(jìn)入步驟s1，開(kāi)始密封結(jié)構(gòu)體20的制造。
在步驟s1，根據(jù)在步驟s0設(shè)計(jì)的配線(xiàn)圖案形成導(dǎo)線(xiàn)框30。導(dǎo)線(xiàn)框30通過(guò)蝕刻或沖壓加工來(lái)形成。由此，在導(dǎo)線(xiàn)框30上形成光學(xué)元件承載部34、內(nèi)部連接部35及外部連接部36等。此時(shí)，在光學(xué)元件承載部34上具有貫穿厚度方向A的透光部38。這樣，在形成具有透光部38的導(dǎo)線(xiàn)框30后，進(jìn)入步驟s2。
在步驟s2，將需要承載在導(dǎo)線(xiàn)框30上的被承載體22、32粘接在導(dǎo)線(xiàn)框30上。具體而言，將光學(xué)元件22模壓結(jié)合在光學(xué)元件承載部34上。另外，將驅(qū)動(dòng)電路32模壓結(jié)合在對(duì)應(yīng)的內(nèi)部連接部35b上。此時(shí)，將光學(xué)面41配置成從厚度方向一方A1側(cè)面對(duì)光學(xué)元件承載部34的開(kāi)口37。另外，將光學(xué)元件22粘接在光學(xué)元件承載部34上并蓋住透光部38的軸線(xiàn)方向一端部48。
在將光學(xué)元件22配置在光學(xué)元件承載部34上時(shí)，利用具有導(dǎo)電性的粘接材料將光學(xué)元件22粘接在光學(xué)元件承載部34上。由此，形成在光學(xué)元件22的厚度方向一方A2的電極端子53與形成在光學(xué)元件承載部34上的電極端子53電性連接。
接著利用金屬線(xiàn)33電性連接各被承載體22、33。具體而言，利用第一金屬線(xiàn)33a對(duì)形成在光學(xué)元件22的厚度方向另一方A2側(cè)的電極端子50和形成在驅(qū)動(dòng)電路32的厚度方向另一方A2側(cè)的電極端子51進(jìn)行線(xiàn)結(jié)合。另外，利用第二金屬線(xiàn)33b對(duì)形成在光學(xué)元件承載部34上的電極端子53和預(yù)先設(shè)定的內(nèi)側(cè)連接部35進(jìn)行線(xiàn)結(jié)合。這樣，如圖4A所示，將各被承載體22、32、22承載在導(dǎo)線(xiàn)框30上后，進(jìn)入步驟s3。
在步驟s3，使用密封用模制樹(shù)脂進(jìn)行密封體29的模制成形。首先，將承載有被承載體22、32的導(dǎo)線(xiàn)框30安裝在密封體成形用金屬模具60上。密封體成形用金屬模具60在安裝有導(dǎo)線(xiàn)框30的狀態(tài)下、在導(dǎo)線(xiàn)框30的厚度方向一方A1形成內(nèi)部空間。密封體成形用金屬模具60的相對(duì)于導(dǎo)線(xiàn)框30成為厚度方向另一方A2側(cè)的第一金屬模具部分61抵接在導(dǎo)線(xiàn)框30的厚度方向另一方A2側(cè)的整個(gè)表面部上。另外，密封體成形用金屬模具60的相對(duì)于導(dǎo)線(xiàn)框30成為厚度方向一方A1側(cè)的第二金屬模具部分62從驅(qū)動(dòng)電路32、光學(xué)元件22及金屬線(xiàn)33a、33b向厚度方向一方A1退避，不與這些部件接觸。
接著，如圖4B所示，向密封體成形用金屬模具60的內(nèi)部空間注入密封用模制樹(shù)脂，利用密封用模制樹(shù)脂成形密封體29。該密封用模制樹(shù)脂含有提高耐環(huán)境性的添加劑。這樣，成形形成密封體29后，進(jìn)入步驟s4。
在步驟s4，使用透射用模制樹(shù)脂進(jìn)行透射體30的模制成形。首先，將成形有密封體29的導(dǎo)線(xiàn)框30安裝在透射體成形用金屬模具63上。透射體成形用金屬模具63在安裝有導(dǎo)線(xiàn)框30的狀態(tài)下、在導(dǎo)線(xiàn)框30的厚度方向另一方A2形成內(nèi)部空間。透射體成形用金屬模具63的相對(duì)于導(dǎo)線(xiàn)框30成為厚度方向另一方A2側(cè)的第三金屬模具部分64至少?gòu)膶?dǎo)線(xiàn)框30的透光部38退避，不能蓋住透光部38。在本實(shí)施形態(tài)中，為了在透射體31上成形透鏡部分，使第三金屬模具部分64和導(dǎo)線(xiàn)框30之間的厚度方向A的距離L4隨著遠(yuǎn)離透光部38的中心軸線(xiàn)而減小。另外，透射體成形用金屬模具63的相對(duì)于導(dǎo)線(xiàn)框30成為厚度方向一方側(cè)A1的第四金屬模具部分65形成可收容成形后的密封體29的內(nèi)部空間。
接著，如圖4C所示，在透射體成形用金屬模具63的內(nèi)部空間、在第三金屬模具部分64和導(dǎo)線(xiàn)框30之間注入透射用模制樹(shù)脂，利用透射用模制樹(shù)脂成形透射體31。由此，在透光部38的開(kāi)口37中也注入透射用模制樹(shù)脂。這種模制樹(shù)脂最好使用成形后的光透射率高的材料。這樣，成形形成透射體31后，進(jìn)入步驟s5。在步驟s5，進(jìn)行各模制樹(shù)脂的去毛刺等后續(xù)處理后，進(jìn)入步驟s6，結(jié)束密封結(jié)構(gòu)體20的制造。
如上所述，通過(guò)使用模制樹(shù)脂形成密封體29及透射體30，從而可廉價(jià)且容易地形成密封結(jié)構(gòu)體20。尤其是通過(guò)進(jìn)行連續(xù)自動(dòng)送給成形，可大量生產(chǎn)密封結(jié)構(gòu)體20，可更加廉價(jià)地制造密封結(jié)構(gòu)體。在本實(shí)施形態(tài)中，在利用光學(xué)元件22蓋住導(dǎo)線(xiàn)框30的透光部38的軸線(xiàn)方向一端部48后，進(jìn)行密封體29的模制成形。由此，可簡(jiǎn)單防止密封用模制樹(shù)脂浸入光學(xué)面41及光路80中。
再者，在密封體成形工序中，由于會(huì)產(chǎn)生導(dǎo)線(xiàn)框30的變形及金屬模具的尺寸誤差等，不能完全抑制密封用模制樹(shù)脂從導(dǎo)線(xiàn)框30向厚度方向另一方A2側(cè)流動(dòng)。此時(shí)，有時(shí)會(huì)產(chǎn)生密封用模制樹(shù)脂流到導(dǎo)線(xiàn)框30的厚度方向另一方A2側(cè)的一部分上的現(xiàn)象、即產(chǎn)生所謂的毛刺。
在本實(shí)施形態(tài)中，如圖1所示，光學(xué)元件承載部34從其邊緣部44到透光部38隔開(kāi)預(yù)先設(shè)定的分隔距離L1地進(jìn)行形成。由此，即使產(chǎn)生毛刺，也能使密封用模制樹(shù)脂不流向透光部38。因此，不需對(duì)金屬模具60和導(dǎo)線(xiàn)框30進(jìn)行高精度的管理即可防止密封用模制樹(shù)脂蓋住光路80。
分隔距離L1設(shè)定為密封用模制樹(shù)脂不會(huì)浸入透光部38的充分長(zhǎng)度。當(dāng)密封體29及透射體31的厚度方向尺寸形成為1mm左右時(shí)，分隔距離L1最好設(shè)定為數(shù)百μm以上且數(shù)mm以下，例如設(shè)定為200μm以上且3mm以下。若分隔距離L1不到數(shù)百μm時(shí)，則會(huì)導(dǎo)致密封用模制樹(shù)脂到達(dá)透光部38。若分隔距離L1超過(guò)數(shù)mm，則存在密封結(jié)構(gòu)體20很難小型化的問(wèn)題。
這樣，通過(guò)將從邊緣部44到透光部38的距離L1設(shè)定為分隔距離L1，從而利用光學(xué)元件承載部34即可簡(jiǎn)單防止毛刺引起的光路屏蔽。因此，即使使用LED和PD等尺寸小的光學(xué)元件22，也可簡(jiǎn)易地成形密封體29。
另外，在密封體成形工序中，金屬模具和各被承載體22、32、33背離地設(shè)置。由此，可防止金屬模具與光學(xué)元件22和金屬線(xiàn)33接觸。因此，可防止光學(xué)元件22破損，減少不良品。另外，也可嚴(yán)密地進(jìn)行金屬模具的精度管理及導(dǎo)線(xiàn)框30的變形防止。因此，即使光學(xué)元件22小型化，也可使用簡(jiǎn)易的制造方法來(lái)制造密封結(jié)構(gòu)體20。
另外，在本實(shí)施形態(tài)中，在密封體成形工序中，在使導(dǎo)線(xiàn)框30的厚度方向另一方A2側(cè)的整個(gè)表面部與第一金屬模具部分61的內(nèi)面接觸的狀態(tài)下，向金屬模具的內(nèi)部空間注入密封用模制樹(shù)脂。由此，第一金屬模具部分61不需要形成為復(fù)雜的形狀。另外，可確實(shí)地防止密封用模制樹(shù)脂到達(dá)透光部38及光路80。
另外，有時(shí)為了得到高的光透射率而使透射體31的耐熱溫度比密封體29低。在本實(shí)施形態(tài)中，由于在密封體成形工序之后進(jìn)行透射體成形工序，故透射用模制樹(shù)脂不會(huì)被過(guò)度加熱，可提高透射體31的成形精度。由此，可高精度地形成透射體31上的透鏡部分42，提高聚光效率。
另外，僅需在密封用模制樹(shù)脂中添加提高耐環(huán)境性的添加劑即可提高密封結(jié)構(gòu)體20的耐環(huán)境性。另外，除提高耐環(huán)境性外，還可防止經(jīng)由透光部38的光量降低，從而光傳導(dǎo)率不會(huì)降低。換言之，可同時(shí)提高耐環(huán)境性和維持光傳導(dǎo)率，從而可提高密封結(jié)構(gòu)體20的品質(zhì)。
例如，通過(guò)使密封體29的線(xiàn)膨脹系數(shù)接近各被承載體22、32、33的任意線(xiàn)膨脹系數(shù)，從而可提高各被承載體22、32、33的熱沖擊性。由此，可防止被承載體22、32、33的破損，提高密封結(jié)構(gòu)體的可靠性。另外，由于密封體29的熱阻降低，從而密封結(jié)構(gòu)體20的熱傳導(dǎo)率提高，可提高散熱性。
在作為光學(xué)元件22使用LED時(shí)，最好在透光部38的開(kāi)口37中注入折射率比空氣高的透射用模制樹(shù)脂，在透射用模制樹(shù)脂與發(fā)光面41接觸的狀態(tài)下進(jìn)行成形。由此，可改善LED的外部量子效率，提高發(fā)光量。外部量子效率是相對(duì)流經(jīng)LED的電流從LED射出的輸出電子數(shù)。
再者，在形成透光部38時(shí)，最好與光學(xué)元件22、透鏡部分42、光纖23對(duì)位用的基準(zhǔn)孔(未圖示)對(duì)應(yīng)地進(jìn)行形成。將這種基準(zhǔn)孔作為光耦合器21的組裝基準(zhǔn)，對(duì)透光部38、光學(xué)元件22、透鏡部分42進(jìn)行對(duì)位，從而可進(jìn)行高精度的組裝。再者，在密封結(jié)構(gòu)體20用在光耦合器21上時(shí)，可將所述基準(zhǔn)孔作為光纖23和光學(xué)元件22的對(duì)位基準(zhǔn)。
另外，在進(jìn)行光學(xué)元件22的模壓結(jié)合時(shí)，對(duì)光學(xué)元件22和導(dǎo)線(xiàn)框30進(jìn)行粘接的粘接劑需要不附著在光學(xué)元件22的光學(xué)面41上。通過(guò)照相平版等方法在光學(xué)元件22表面的除光學(xué)面41以外的部分預(yù)先形成粘接劑的薄膜。由此，粘接劑不會(huì)附著在光學(xué)面41上。
用于密封體29的密封用模制樹(shù)脂使用在半導(dǎo)體元件密封用的環(huán)氧樹(shù)脂等中添加填充物的材料。如上所述，密封用模制樹(shù)脂設(shè)定為線(xiàn)膨脹系數(shù)接近光學(xué)元件22或金屬線(xiàn)33中的至少任一個(gè)、且熱傳導(dǎo)性高。例如，光學(xué)元件22由硅(Si)或砷化鎵(GaAs)構(gòu)成，金屬線(xiàn)33由金(Au)或鋁(Al)構(gòu)成。
當(dāng)光學(xué)元件22的線(xiàn)膨脹系數(shù)是2.8×10-6/℃，金屬線(xiàn)33的線(xiàn)膨脹系數(shù)是14.2×10-6/℃時(shí)，密封用模制樹(shù)脂的線(xiàn)膨脹系數(shù)最好設(shè)定為20×10-6/℃以下。另外，沒(méi)有添加填充物的環(huán)氧樹(shù)脂的線(xiàn)膨脹系數(shù)在60×10-6/℃左右。另外，密封用模制樹(shù)脂的熱傳導(dǎo)率最好設(shè)定為0.6W/m·℃以上。另外，沒(méi)有添加填充物的環(huán)氧樹(shù)脂的熱傳導(dǎo)率在0.2W/m·℃左右。由此，可降低因溫度變化而在光學(xué)元件22及金屬線(xiàn)33上產(chǎn)生的應(yīng)力。另外，可提高散熱性。
用于透射體31的透射用模制樹(shù)脂使用光學(xué)上透明的環(huán)氧樹(shù)脂等。透射用模制樹(shù)脂使用不添加填充物、或添加少量填充物的環(huán)氧樹(shù)脂。
在此，所謂光學(xué)上透明是指具有所使用的波長(zhǎng)區(qū)域的光可透射的透射性，其光透射率最好在70％以上。透射用模制樹(shù)脂形成為覆蓋導(dǎo)線(xiàn)框30的厚度方向另一方A2側(cè)的表面。
圖5是表示密封體成形后的狀態(tài)的俯視圖。圖5中，透射體成形位置用雙點(diǎn)劃線(xiàn)表示。利用密封用模制樹(shù)脂成形密封體29后，在從密封體成形用金屬模具60上卸下導(dǎo)線(xiàn)框30時(shí)，為了提高密封體成形用金屬模具60和密封體29的脫模性，而向密封用模制樹(shù)脂中添加脫模劑。此時(shí)，在密封體成形后，脫模劑成為滲出密封體29表面的狀態(tài)。
若脫模劑滲出密封體29的表面，則會(huì)導(dǎo)致透射體31和密封體29的緊貼性下降。在本實(shí)施形態(tài)中，如圖5所示，透射體31與導(dǎo)線(xiàn)框30接觸的第一接觸面積設(shè)定為比透射體31與密封體29接觸的第二接觸面積大。另外，圖5中，第一接觸面積用虛線(xiàn)70的陰影區(qū)域表示，第二接觸面積用點(diǎn)劃線(xiàn)71的陰影區(qū)域表示。由于第一接觸面積形成為比第二接觸面積大，從而可提高透射體31的緊貼性。由此，可防止因溫度變化及外力等而導(dǎo)致透射體31從導(dǎo)線(xiàn)框30及密封體29剝離。另外，可防止因剝離而致使水分浸入密封結(jié)構(gòu)體內(nèi)，提高耐濕性。
另外，因?yàn)橥干潴w31在外周部的應(yīng)力變大，故最好設(shè)定為透射體31的外周部全部或一部分與導(dǎo)線(xiàn)框30接觸。例如，在沿垂直于厚度方向A的假想切斷面切斷透射體31時(shí)，在其切斷面形成為長(zhǎng)方形時(shí)，最好設(shè)定為透射體31的短邊側(cè)的端部與導(dǎo)線(xiàn)框30直接接觸。圖5中，與短邊側(cè)的端部抵接的導(dǎo)線(xiàn)框30的抵接部分用參照符號(hào)72表示。
如上所述，使用模制成形制造的密封結(jié)構(gòu)體20與使用玻璃透鏡的密封結(jié)構(gòu)體相比，可廉價(jià)且容易地制作。另外，即使在密封結(jié)構(gòu)體20使用PD和LED這種尺寸較小的光學(xué)元件22時(shí)，通過(guò)使用耐環(huán)境性佳的密封用模制樹(shù)脂這樣的簡(jiǎn)易成形工序，也可進(jìn)行光學(xué)元件22及金屬線(xiàn)33的密封，可制造廉價(jià)且耐環(huán)境性佳的密封結(jié)構(gòu)體20。另外，光耦合器21具有本實(shí)施形態(tài)的密封結(jié)構(gòu)體20，從而可得到同樣的效果。
圖6是表示本發(fā)明實(shí)施形態(tài)2的密封結(jié)構(gòu)體120的剖視圖，圖7是表示具有密封結(jié)構(gòu)體120的光耦合器121的剖視圖。實(shí)施形態(tài)2的密封結(jié)構(gòu)體120與實(shí)施形態(tài)1的密封結(jié)構(gòu)體20相比，僅是透射體的形狀和導(dǎo)線(xiàn)框上的光學(xué)元件承載部34的構(gòu)成有所不同，其他的構(gòu)成與實(shí)施形態(tài)1的密封結(jié)構(gòu)體20相同。因此，對(duì)與實(shí)施形態(tài)1的密封結(jié)構(gòu)體20相同的實(shí)施形態(tài)2的密封結(jié)構(gòu)體120的構(gòu)成標(biāo)記與實(shí)施形態(tài)1的密封結(jié)構(gòu)體20相同的參照符號(hào)，省略其說(shuō)明。
密封結(jié)構(gòu)體120在導(dǎo)線(xiàn)框30的光學(xué)元件承載部34的厚度方向一方A1側(cè)固定有作為中間體的輔助框架100。并且，在輔助框架100的厚度方向一方A1側(cè)粘接光學(xué)元件22。即，密封結(jié)構(gòu)體120在透光部38和光學(xué)元件22之間夾設(shè)有輔助框架100。在本實(shí)施形態(tài)中，包含導(dǎo)線(xiàn)框30的光學(xué)元件承載部34和輔助框架100在內(nèi)成為將光學(xué)元件22承載在厚度方向一方A1側(cè)的承載體。
光學(xué)元件承載部34具有透光部38，該透光部38形成有貫穿厚度方向A的開(kāi)口37。光學(xué)元件承載部34在厚度方向一方A1側(cè)的表面部上粘接輔助框架100。此時(shí)，輔助框架100蓋住透光部38的軸線(xiàn)方向一端部48。輔助框架100在與透光部38相對(duì)的位置上形成有光通過(guò)部101。光通過(guò)部101形成為光可貫穿輔助框架100。在本實(shí)施形態(tài)中，在光通過(guò)部101形成有貫穿厚度方向的開(kāi)口104。再者，形成在透光部38上的開(kāi)口37和形成在光通過(guò)部101的開(kāi)口104形成為同軸。
輔助框架100在厚度方向一方A1側(cè)的表面部粘接光學(xué)元件22。此時(shí)，光學(xué)元件22蓋住光通過(guò)部101的軸線(xiàn)方向一端部102。光學(xué)元件22的光學(xué)面41配置在經(jīng)由形成在透光部38上的開(kāi)口37和形成在光通過(guò)部101上的開(kāi)口104的光的光路80的延長(zhǎng)線(xiàn)上。換言之，光學(xué)元件承載部34及輔助框架100分別在與光學(xué)面41相對(duì)的位置上形成開(kāi)口37、104。由透光部38形成的開(kāi)口37比由輔助框架100的光通過(guò)部101形成的開(kāi)口104大。
密封體29與圖1所示的密封結(jié)構(gòu)體20相同，密封體29相對(duì)于光學(xué)元件22及驅(qū)動(dòng)電路32，從導(dǎo)線(xiàn)框30的相反側(cè)覆蓋光學(xué)元件22及驅(qū)動(dòng)電路32。因此，密封體29蓋住光學(xué)元件22的厚度方向一方A1側(cè)部分，在密封體29的厚度方向另一方A2側(cè)包覆光學(xué)元件22。密封體29形成在至少除光路80以外的區(qū)域。
可以在輔助框架100上形成與光學(xué)元件22的電極電性結(jié)合的電極，通過(guò)金屬線(xiàn)33與導(dǎo)線(xiàn)框30及驅(qū)動(dòng)電路32電性連接。此時(shí)，光學(xué)元件22及驅(qū)動(dòng)電路32的電極端子和輔助框架100在電性導(dǎo)通的狀態(tài)下進(jìn)行粘接。再者，也可不使導(dǎo)線(xiàn)框30和輔助框架100電性結(jié)合，而使用任意的粘接劑進(jìn)行粘接。
輔助框架100是由硅基板及玻璃基板等形成。例如，當(dāng)作為輔助框架100使用單晶硅基板時(shí)，可將通過(guò)對(duì)硅基板進(jìn)行各向異性蝕刻而形成的截面呈四角形的開(kāi)口形成在光通過(guò)部101上。具體而言，向單晶硅的用密勒指數(shù)(100)表示的結(jié)晶面滴下氫氧化鉀(KOH)水溶液進(jìn)行蝕刻，從而露出用密勒指數(shù)(111)面表示的結(jié)晶面。通過(guò)使用四角形的掩膜進(jìn)行蝕刻，從而所形成的透光部38的內(nèi)周面45成為沿著四角錐形狀的立體外周面的形狀。此時(shí)，透光部38的內(nèi)周面45具有相對(duì)用(100)表示的結(jié)晶面呈54.74°角的4個(gè)平滑面。
這樣，在形成輔助框架100的光通過(guò)部101時(shí)，與將導(dǎo)線(xiàn)框30的透光部38加工成錐狀的情況相比，加工精度和面精度都較高。由此，光通過(guò)部101的內(nèi)周面可得到作為反射鏡的高性能。另外，因?yàn)楣璧臒醾鲗?dǎo)性高，故在用硅形成輔助框架100時(shí)，可吸收光學(xué)元件22產(chǎn)生的熱量，抑制光學(xué)元件22的溫度上升。再者，在用硅來(lái)形成光學(xué)元件22時(shí)，輔助框架100和光學(xué)元件22的線(xiàn)膨脹系數(shù)差較小，可降低光學(xué)元件22產(chǎn)生的應(yīng)力。
另外，作為輔助框架100也可使用玻璃基板。因?yàn)椴ＡЩ逶诠鈱W(xué)上是透明的，故不需要在輔助框架100的光通過(guò)部101上另外形成開(kāi)口104。另外，通過(guò)使用線(xiàn)膨脹系數(shù)與光學(xué)元件22接近的玻璃來(lái)形成輔助框架100，可降低對(duì)光學(xué)元件22施加的應(yīng)力。作為線(xiàn)膨脹系數(shù)與光學(xué)元件22接近的玻璃，例如有派萊克斯(注冊(cè)商標(biāo))玻璃。另外，也可在光通過(guò)部101上形成凸透鏡或菲涅耳透鏡，形成對(duì)經(jīng)由光路80的光進(jìn)行聚光的聚光部分。由此，利用結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單且小型的光學(xué)系統(tǒng)即可提高密封結(jié)構(gòu)體20的光利用效率。
另外，由于輔助框架100的光通過(guò)部101由光學(xué)上透明的材料形成，故可與光學(xué)元件22的光學(xué)面41側(cè)的表面相對(duì)。此時(shí)，不需利用透射體對(duì)導(dǎo)線(xiàn)框30的透光部30進(jìn)行密封。不過(guò)，也可利用透射體進(jìn)行透光部30的密封。再者，也可直接將任意形狀的透鏡粘貼在與透光部38相對(duì)的位置上。
另外，在作為光學(xué)元件22使用PD時(shí)，若在光學(xué)面41的附近使導(dǎo)線(xiàn)框30等導(dǎo)電性材料相對(duì)，則PD的寄生電容增加，存在很難高速驅(qū)動(dòng)的問(wèn)題。在本實(shí)施形態(tài)中，將具有絕緣性的輔助框架100夾設(shè)在導(dǎo)線(xiàn)框20和光學(xué)元件22之間，從而加大與導(dǎo)線(xiàn)框4的間隙。由此，可降低PD的寄生電容。再者，可減小形成在輔助框架100上、與光學(xué)元件22的電極連接的對(duì)置電極的面積，從而可進(jìn)一步降低PD的寄生電容。另外，通過(guò)在輔助框架100上形成任意的電極圖案，從而作為光學(xué)元件22可容易使用OEIC(含有PD及放大器等的電路的集成電路)。
另外，圖6所示的密封結(jié)構(gòu)體120的透射體131上形成有與固定在光纖23一端部上的插頭25嵌合的嵌合部90。嵌合部90形成為與插頭25的一端部可拆裝。嵌合部90與插頭25的外周面抵接，阻止插頭25沿垂直于厚度方向A的方向移動(dòng)。另外，透射體131形成有從嵌合部90向光路突出的突出部91。突出部91不與光纖23的一端部抵接，而與插頭25的一端面抵接。突出部91阻止插頭25向厚度方向一方A1移動(dòng)，防止光纖23與透鏡部分42接觸。
在插頭25嵌合在嵌合部90上的狀態(tài)下，光纖23的一端部和光學(xué)元件22在厚度方向上排成一條直線(xiàn)。由此，僅需將光纖23嵌合在嵌合部90上，即可將光纖23導(dǎo)向與光學(xué)元件22相對(duì)的位置，提高便利性。
另外，在插頭25嵌合在嵌合部90上的狀態(tài)下，光纖23的一端部和透射體131的透鏡部分42開(kāi)設(shè)有預(yù)先設(shè)定的間隙L4。由此，可防止光纖23和透射體131的透鏡部分42沖撞，防止密封結(jié)構(gòu)體131和光纖23受到損傷。再者，實(shí)施形態(tài)2的密封結(jié)構(gòu)體120可得到與實(shí)施形態(tài)1的密封結(jié)構(gòu)體20相同的效果。再者，與實(shí)施形態(tài)1的密封結(jié)構(gòu)體20相同，構(gòu)成實(shí)施形態(tài)2的密封結(jié)構(gòu)體120的密封體29及透射體131通過(guò)模制成形形成。
圖8是表示本發(fā)明實(shí)施形態(tài)3的密封結(jié)構(gòu)體220的剖視圖。實(shí)施形態(tài)3的密封結(jié)構(gòu)體220與實(shí)施形態(tài)2的密封結(jié)構(gòu)體120相比，具有除去了透射體131的構(gòu)成。因此，對(duì)與實(shí)施形態(tài)2的密封結(jié)構(gòu)體220相同的構(gòu)成標(biāo)記同一參照符號(hào)，省略其說(shuō)明。
密封結(jié)構(gòu)體220的光學(xué)元件22通過(guò)輔助框架100連接在光學(xué)元件承載部34上。即使是沒(méi)有透射體131的構(gòu)成，也可提高密封結(jié)構(gòu)體220的耐環(huán)境性，且可利用模制成形進(jìn)行制造。由此，即使在光學(xué)元件22小型化時(shí)，也可容易地制造密封結(jié)構(gòu)體220。再者，因?yàn)椴挥眯纬赏干潴w，故可減少制造工序，可更加廉價(jià)地進(jìn)行制造。再者，實(shí)施形態(tài)3的密封結(jié)構(gòu)體220可得到與實(shí)施形態(tài)1的密封結(jié)構(gòu)體20基本相同的效果。再者，與實(shí)施形態(tài)1的密封結(jié)構(gòu)體20相同，構(gòu)成實(shí)施形態(tài)3的密封結(jié)構(gòu)體220的密封體29通過(guò)模制成形形成。另外，在圖8中，光學(xué)元件22通過(guò)輔助框架100粘接在導(dǎo)線(xiàn)框30上，但也可將光學(xué)元件22直接粘接在導(dǎo)線(xiàn)框30上。
圖9是表示本發(fā)明實(shí)施形態(tài)4的密封結(jié)構(gòu)體320的剖視圖。實(shí)施形態(tài)4的密封結(jié)構(gòu)體320與實(shí)施形態(tài)1的密封結(jié)構(gòu)體20相比，僅是透射體的形狀有所不同，其他的構(gòu)成與實(shí)施形態(tài)1的密封結(jié)構(gòu)體20相同。因此，對(duì)與實(shí)施形態(tài)1的密封結(jié)構(gòu)體20相同的實(shí)施形態(tài)4的密封結(jié)構(gòu)體320的構(gòu)成標(biāo)記與實(shí)施形態(tài)1的密封結(jié)構(gòu)體20相同的參照符號(hào)，省略其說(shuō)明。
如前所述，實(shí)施形態(tài)4的密封結(jié)構(gòu)體320利用密封體29覆蓋導(dǎo)線(xiàn)框30的厚度方向一方A1側(cè)的表面部、光學(xué)元件22、金屬線(xiàn)33。密封結(jié)構(gòu)體320構(gòu)成為進(jìn)一步用透射體131覆蓋這些構(gòu)件。即，除密封體29及導(dǎo)線(xiàn)框30的外部連接部36以外都用透射體331覆蓋。透射體331由環(huán)氧樹(shù)脂等光透射性佳的樹(shù)脂材料構(gòu)成，利用該樹(shù)脂形成透鏡部分42。若通過(guò)模制成形形成密封體29及透射體131，則密封體29和透射體131的緊貼性變差。但是，通過(guò)利用透射體131覆蓋密封體29，可防止透射體131從密封體29上剝離。另外，實(shí)施形態(tài)4的密封結(jié)構(gòu)體320可得到與實(shí)施形態(tài)1的密封結(jié)構(gòu)體20相同的效果。再者，與實(shí)施形態(tài)1的密封結(jié)構(gòu)體20相同，構(gòu)成實(shí)施形態(tài)4的密封結(jié)構(gòu)體320的密封體29及透射體331通過(guò)模制成形形成。
圖10是表示本發(fā)明實(shí)施形態(tài)5的密封結(jié)構(gòu)體420的剖視圖。實(shí)施形態(tài)5的密封結(jié)構(gòu)體420與實(shí)施形態(tài)3的密封結(jié)構(gòu)體220相比，僅是密封體429的構(gòu)成有所不同，其他具有相同的構(gòu)成。因此，對(duì)與實(shí)施形態(tài)3的密封結(jié)構(gòu)體220相同的構(gòu)成標(biāo)記同一參照符號(hào)，省略其說(shuō)明。
密封結(jié)構(gòu)體420的密封體429覆蓋導(dǎo)線(xiàn)框30的厚度方向兩側(cè)。不過(guò)，密封體429配置在除光路80以外的區(qū)域。即，密封體429除透光部38的軸線(xiàn)方向另一端部外，也覆蓋導(dǎo)線(xiàn)框4的厚度方向另一方側(cè)的表面。實(shí)施形態(tài)5的密封結(jié)構(gòu)體420利用密封體429從兩側(cè)夾持導(dǎo)線(xiàn)框30，從而可改善導(dǎo)線(xiàn)框30和密封體429的緊貼性。另外，也可像實(shí)施形態(tài)2的密封結(jié)構(gòu)體120那樣，將形成在導(dǎo)線(xiàn)框30的厚度方向另一方A2側(cè)的密封體429的一部分用作與光纖23的對(duì)位。
實(shí)施形態(tài)5的密封結(jié)構(gòu)體420可通過(guò)模制成形來(lái)形成。此時(shí)，在密封體成形用金屬模具60中，通過(guò)相對(duì)于所安裝的導(dǎo)線(xiàn)框30成為厚度方向另一方A2側(cè)的第一金屬模具61，在導(dǎo)線(xiàn)框30和第二金屬模具之間形成內(nèi)部空間。在該狀態(tài)下，將密封用模制樹(shù)脂注入金屬模具的內(nèi)部空間中，從而成形密封體29。此時(shí)，使導(dǎo)線(xiàn)框30的光學(xué)元件承載部34與第一金屬模具部分61抵接，將從該金屬模具部分61的抵接部分的外周部到透光部38的距離設(shè)定為所述分隔距離L1。由此，可防止密封用模制樹(shù)脂流向透光部38。另外，因?yàn)楣鈱W(xué)元件22和第一金屬模具部分61不抵接，故可防止光學(xué)元件22破損。另外，只要可防止密封用模制樹(shù)脂流向透光部38，即使在其他部分形成，光學(xué)上也沒(méi)有問(wèn)題。
圖11是表示本發(fā)明實(shí)施形態(tài)6的密封結(jié)構(gòu)體520的剖視圖。圖12是表示密封結(jié)構(gòu)體520的俯視圖。實(shí)施形態(tài)6的密封結(jié)構(gòu)體520與實(shí)施形態(tài)2的密封結(jié)構(gòu)體120相比，僅是透射體531的形狀和透射體531與光學(xué)元件承載部34的接合方法及制作方法有所不同，其他構(gòu)成與實(shí)施形態(tài)2的密封結(jié)構(gòu)體120相同。因此，對(duì)與實(shí)施形態(tài)2的密封結(jié)構(gòu)體120相同的實(shí)施形態(tài)6的密封結(jié)構(gòu)體520的構(gòu)成標(biāo)記與實(shí)施形態(tài)2的密封結(jié)構(gòu)體120相同的參照符號(hào)，省略其說(shuō)明。
在實(shí)施形態(tài)2的密封結(jié)構(gòu)體120中，在密封體29上通過(guò)模制成形一體地形成透射體31。與此相對(duì)，實(shí)施形態(tài)6的密封結(jié)構(gòu)體520將另外形成的透射體531通過(guò)粘接劑502粘接在密封體29或?qū)Ь€(xiàn)框30中至少一方上，透射體531固定在光學(xué)元件承載部34的厚度方向一方A2側(cè)。這樣，在使用另外形成的透射體531的構(gòu)成中，與通過(guò)模制成形形成的情況相比，具有透射體531容易小型化、可減小模制成形時(shí)產(chǎn)生的收縮應(yīng)力等優(yōu)點(diǎn)。
如圖12所示，本實(shí)施形態(tài)的透射體531粘接在光學(xué)元件承載部34及光學(xué)元件承載部34附近的密封體29上。透射體531與光學(xué)元件承載部34及密封體29接觸的粘接面積形成為比密封體29的厚度方向另一方側(cè)A2的表面積小，且與光學(xué)元件承載部34的厚度方向另一方側(cè)表面的面積基本相同。另外，在圖12中，透射體531的粘接面積用虛線(xiàn)170的陰影區(qū)域表示，密封體29的厚度方向另一方側(cè)A2的表面積用點(diǎn)劃線(xiàn)171的陰影區(qū)域表示。
在本實(shí)施形態(tài)中，透射體531與光學(xué)元件承載部34相對(duì)，且從內(nèi)部連接部35退避地進(jìn)行配置。透射體531形成為與密封體29粘接的部分沒(méi)有或盡可能小。即，透射體531的粘接面的大部分粘接在光學(xué)元件承載部34上。
透射體531具有比密封體29好的透光性。透射體531形成為包含粘接部500、透鏡部分42、對(duì)位部501。粘接部500形成為板狀，與光學(xué)元件承載部34相對(duì)地配置。粘接部500形成為比光學(xué)元件承載部34的開(kāi)口37大，并從厚度方向另一方A2側(cè)覆蓋該開(kāi)口37。在本實(shí)施形態(tài)中，粘接部500形成為圓板狀，相對(duì)于光路80的中心同軸地形成。透射體531通過(guò)注射成形形成。
透鏡部分42與粘接部500的厚度方向另一方A2相連，并從粘接部500向厚度方向另一方A2突出。透鏡部分42形成在光路80上，且朝向厚度方向另一方A2形成為凸透鏡形狀。對(duì)位部501形成為透鏡形狀，從而可提高聚光效率。
對(duì)位部501與粘接部500的厚度方向一方A1相連，并從粘接部500向厚度方向一方A1突出。在粘接有透射體531的狀態(tài)下，對(duì)位部501嵌合在光學(xué)元件承載部34的開(kāi)口37中。對(duì)位部501的外周面越向開(kāi)口37的軸線(xiàn)越向厚度方向一方傾斜。換言之，對(duì)位部501形成為越向厚度方向一方A1則直徑越小的錐狀。在本實(shí)施形態(tài)中，對(duì)位部501形成為向厚度方向一方A1突出的凸透鏡形狀。透鏡部分42和對(duì)位部501在厚度方向上形成為同軸。由此，在對(duì)位部501嵌合在光學(xué)元件承載部34的開(kāi)口37中的狀態(tài)下，對(duì)位部501和透鏡部分42形成為與光路80的中心同軸。
透射體531的對(duì)位部501被對(duì)位在光學(xué)元件承載部34的開(kāi)口37或輔助框架100的開(kāi)口104中，通過(guò)粘接劑502進(jìn)行固定。粘接劑502具有透光性，且具有比空氣高的折射率。粘接劑50覆蓋光學(xué)元件22的光學(xué)面41，并充填在光學(xué)面41和透射體531之間的空間內(nèi)。
作為透射體531可通過(guò)注射成形等將聚甲基丙烯酸甲酯(Poly methylmethacrylate簡(jiǎn)稱(chēng)PMMA)、聚碳酸酯等透光性樹(shù)脂材料或玻璃等透光性無(wú)機(jī)材料加工成任意形狀來(lái)形成。
粘接劑502最好選擇光透射性佳、且折射率接近透射體531的材料。另外，粘接劑502最好是粘度在0.1Pa·s以上且10Pa·s以下、楊氏模量在3MPa以下。例如，作為粘接劑502可使用環(huán)氧樹(shù)脂及硅酮樹(shù)脂等。尤其是硅酮樹(shù)脂，由于楊氏模量低，故即使密封結(jié)構(gòu)體520因環(huán)境溫度變化而變形，也可通過(guò)粘接劑502降低作用在光學(xué)元件22的光學(xué)面41上的應(yīng)力，尤其適合作為粘接劑502使用。
與圖1所示的密封結(jié)構(gòu)體20相同，密封體29相對(duì)于光學(xué)元件22及驅(qū)動(dòng)電路32，從導(dǎo)線(xiàn)框30的相反側(cè)覆蓋光學(xué)元件22及驅(qū)動(dòng)電路32。因此，密封體29蓋住光學(xué)元件22的厚度方向一方A1側(cè)部分，在密封體29的厚度方向另一方A2側(cè)包覆光學(xué)元件22。密封體29形成在至少除光路80以外的區(qū)域。
透射體531粘接在光學(xué)元件承載部34及密封體29上的粘接面積(圖12中虛線(xiàn)170的陰影表示的區(qū)域)形成為比密封體29的厚度方向另一方A2側(cè)的表面積(點(diǎn)劃線(xiàn)171的陰影表示的區(qū)域)小。另外，導(dǎo)線(xiàn)框30的厚度方向另一方A2側(cè)的表面的大部分不由透射體531覆蓋，而是露出在空氣中、即露出在密封結(jié)構(gòu)體520周?chē)拇髿庵?。再者，透射體531與光學(xué)元件承載部34及密封體29接觸的粘接面積最好形成為密封體29的厚度方向另一方A2側(cè)的表面積的1/3以下。
圖13是表示實(shí)施形態(tài)6的密封結(jié)構(gòu)體520的制造工序的流程圖。圖14是用于說(shuō)明密封結(jié)構(gòu)體520的制造工序的剖視圖。首先在步驟a0，在密封結(jié)構(gòu)體520的外形設(shè)計(jì)及導(dǎo)線(xiàn)框30的配線(xiàn)圖案設(shè)計(jì)等設(shè)計(jì)工序結(jié)束后，進(jìn)入步驟a1，開(kāi)始密封結(jié)構(gòu)體520的制造。
制造工序是按照步驟a1～步驟a3的順序進(jìn)行的。步驟a1～步驟a3是與圖3所示的步驟s1～步驟s3相同的工序，省略其說(shuō)明。在步驟a3中完成密封體29的成形后，進(jìn)入步驟a4。
在步驟a4，利用分配器等將粘接劑502充填到光學(xué)元件承載部34的開(kāi)口37和輔助框架100的開(kāi)口104中。粘接劑502的充填結(jié)束后，進(jìn)入步驟a5。在步驟a5，將由與密封體29的成形工序不同的工序形成的透射體531粘接在光學(xué)元件承載部34上。如上所述，透射體531通過(guò)注射成形等與密封體29分開(kāi)形成。
在步驟a5，如圖14所示，使透射體531從厚度方向另一方A2側(cè)向厚度方向一方A1側(cè)移動(dòng)，將對(duì)位部501插入到光學(xué)元件承載部34的開(kāi)口37中。充填在光學(xué)元件承載部34的開(kāi)口37和輔助框架100的開(kāi)口104中的粘接劑502的一部分由透鏡對(duì)位部501的傾斜成錐狀的外周部推出，從光學(xué)元件承載部34的開(kāi)口37向光學(xué)元件承載部34的厚度方向另一方A2側(cè)溢出。由此，在透射體531被壓入光學(xué)元件承載部34中的狀態(tài)下，如圖11所示，成為在透射體531的厚度方向一方A1側(cè)表面和光學(xué)元件承載部34的厚度方向另一方側(cè)A2表面之間充填有粘接劑502的狀態(tài)。在該狀態(tài)下，使粘接劑502固化后，進(jìn)入步驟a6。在步驟a6，制造工序結(jié)束，完成密封結(jié)構(gòu)體520。
如上所述，采用本發(fā)明實(shí)施形態(tài)6的密封結(jié)構(gòu)體520的話(huà)，與上述各實(shí)施形態(tài)的密封結(jié)構(gòu)體20、120、320、420相同，光學(xué)元件22以面朝下的配置狀態(tài)粘接在光學(xué)元件承載部34上。由此，可簡(jiǎn)單地進(jìn)行形成在光學(xué)面5附近的電極和導(dǎo)線(xiàn)框30的金屬線(xiàn)結(jié)合。另外，可加大透射體531的形狀自由度，可簡(jiǎn)單地進(jìn)行能得到光學(xué)上的效果的透鏡的設(shè)計(jì)。再者，通過(guò)注射成形來(lái)成形透射體531，可形成具有微小透鏡形狀的透射體531。另外，在透射體531上形成有對(duì)位部501，從而可簡(jiǎn)單地進(jìn)行透射體531的對(duì)位及粘接。
實(shí)施形態(tài)6的密封結(jié)構(gòu)體520不是與密封體29一起模制成形的，而是將另外形成的透射體531通過(guò)粘接劑502粘接在光學(xué)元件承載部34上。此時(shí)，與通過(guò)模制成形將透射體531成形在光學(xué)元件承載部34上的情況相比，容易實(shí)現(xiàn)小型化。另外，與實(shí)施形態(tài)2的密封結(jié)構(gòu)體520相比，可減少模制成形次數(shù)，從而具有可降低密封體29及光學(xué)元件承載部34在模制成形時(shí)的收縮應(yīng)力的優(yōu)點(diǎn)。
例如，在實(shí)施形態(tài)2的密封結(jié)構(gòu)體120中，透射體131是通過(guò)連續(xù)自動(dòng)送給成形來(lái)形成的。此時(shí)，如圖4(3)所示，必須確保注入透射用模制樹(shù)脂用的區(qū)域99。因此，如圖12所示，很難將透射體31、131相對(duì)于導(dǎo)線(xiàn)框30配置成島狀。另外，容易產(chǎn)生透射用模制樹(shù)脂的溶出，很難形成導(dǎo)線(xiàn)框30的露出到空氣中的露出面。
與此相對(duì)，在實(shí)施形態(tài)6的密封結(jié)構(gòu)體520中，可使透射體531不與密封體29的厚度方向另一方A2側(cè)的表面邊緣接觸而配置成島狀，可實(shí)現(xiàn)透射體531的小型化。通過(guò)使透射體531小型化，從而容易形成導(dǎo)線(xiàn)框30表面的露出到空氣中的露出面。
由于使透射體531小型化，從而可減小環(huán)境溫度變化引起的密封結(jié)構(gòu)體520的變形、以及由此產(chǎn)生的施加到透射體531上的應(yīng)力，可防止環(huán)境溫度變化引起的透射體531的斷裂、歪斜及剝離。具體而言，在圖1所示的實(shí)施形態(tài)1的密封結(jié)構(gòu)體20中，因?yàn)槊芊怏w29和透射體31的接觸面積較大，且兩者的線(xiàn)膨脹系數(shù)不同，故在環(huán)境溫度變化時(shí)，容易產(chǎn)生歪斜，但在圖11、圖12所示的實(shí)施形態(tài)6的密封結(jié)構(gòu)體520中，可降低這種變形。
再者，在連續(xù)自動(dòng)送給成形中一般使用熱固性樹(shù)脂。此時(shí)，由于固化時(shí)的收縮的不同、以及導(dǎo)線(xiàn)框30及密封體29等其他構(gòu)件和透射體3的線(xiàn)膨脹系數(shù)的不同，會(huì)出現(xiàn)在室溫下產(chǎn)生應(yīng)力的狀態(tài)。例如，在使用固化溫度為150℃的透射用模制樹(shù)脂來(lái)成形透射體31、131時(shí)，當(dāng)在150℃下進(jìn)行固化時(shí)，導(dǎo)線(xiàn)框30及密封體29由于線(xiàn)膨脹系數(shù)的不同和形狀的非對(duì)稱(chēng)性而成為變形的狀態(tài)。在該狀態(tài)下，在成形透射體31、131時(shí)，由于在室溫下導(dǎo)線(xiàn)框30等其他構(gòu)件和透射體31、131的線(xiàn)膨脹系數(shù)不同，且由于成形時(shí)的溫度即150℃和室溫的溫度差異，從而在透射體31上會(huì)產(chǎn)生大的應(yīng)力。因此，透射體31易于產(chǎn)生變形及斷裂、且容易從導(dǎo)線(xiàn)框30上剝離，在可靠性及特性上存在問(wèn)題。
與此相對(duì)，在實(shí)施形態(tài)6的透射體531中，因?yàn)槭褂昧硗夥珠_(kāi)成形的透射體531，從而在導(dǎo)線(xiàn)框30等其他構(gòu)件和透射體531之間可減小熱應(yīng)力的影響，得到更高的可靠性。再者，由于通過(guò)注射成形來(lái)制作透射體531，從而可使用熱固性樹(shù)脂來(lái)成形透射體531，可進(jìn)一步緩和成形后的應(yīng)力。
另外，通過(guò)將透射體531的對(duì)位部501嵌合在光學(xué)元件承載部34的開(kāi)口37中來(lái)進(jìn)行透射體531的對(duì)位。這樣，通過(guò)直接對(duì)位透射體531來(lái)對(duì)光學(xué)元件22的光學(xué)面41和透射體531的透鏡部分42容易且高精度地進(jìn)行對(duì)位。再者，在本實(shí)施形態(tài)中，對(duì)位部501嵌合在開(kāi)口37中，但也可形成與開(kāi)口37不同的對(duì)位孔，以將對(duì)位部501與光學(xué)元件承載部34或密封體29對(duì)位。通過(guò)使對(duì)位部501嵌合在對(duì)位孔中，從而將透射體531與光學(xué)元件承載部34對(duì)位。此時(shí)，不需在與開(kāi)口37相對(duì)的位置上形成對(duì)位部501。
另外，在本實(shí)施形態(tài)中，在透射體531上形成作為對(duì)位部501的凸部，但也可在光學(xué)元件承載部34或密封體29上形成凸部，在透射體531上形成凹部。此時(shí)，使形成在光學(xué)元件承載部34或密封體29上的凸部嵌合在形成在透射體531上的凹部中，從而與前述情況相同，可對(duì)透射體531和光學(xué)元件承載部34進(jìn)行對(duì)位。
另外，在進(jìn)行透射體531和光學(xué)元件承載部34的對(duì)位時(shí)，由于粘接劑502從光學(xué)元件承載部34的開(kāi)口37及輔助框架100的開(kāi)口104漏出，從而可在透射體531和光學(xué)元件承載部34之間均勻地配置粘接劑502。另外，對(duì)位部501形成為錐狀，從而可防止在各開(kāi)口部37、104產(chǎn)生氣泡。對(duì)位部501的錐傾斜角、形狀及大小等與從各開(kāi)口部37、104溢出的粘接劑502的量對(duì)應(yīng)地選擇最適合的任意錐傾斜角、形狀及大小。
注入粘接劑502以覆蓋光學(xué)元件22的光學(xué)面41，并充填到光學(xué)元件承載部34的開(kāi)口37(透光部38)、輔助框架100的開(kāi)口104(光透過(guò)部101)中。粘接劑502與透射體531接觸。在作為光學(xué)元件22使用LED時(shí)，通過(guò)用粘接劑52覆蓋光學(xué)面41的表面，從而如前所述可提高外部量子效率。另外，由于利用折射率與透射體531相同的粘接劑502對(duì)光學(xué)元件承載部34的開(kāi)口37及輔助框架100的開(kāi)口104進(jìn)行充填，從而可防止菲涅耳反射引起的光利用效率降低。
再者，粘接劑502可根據(jù)粘接對(duì)象選擇任意的材料，一般可得到比連續(xù)自動(dòng)送給成形用的透明樹(shù)脂與導(dǎo)線(xiàn)框30的粘接力強(qiáng)的粘接力。由此，可防止透射體531從光學(xué)元件承載部34上剝離，且可防止粘接劑502從光學(xué)面41上剝離，得到可靠性高的密封結(jié)構(gòu)體520。
另外，由于可使透射體531小型化，從而也可減小透射體531覆蓋導(dǎo)線(xiàn)框30的面積。由此，可使導(dǎo)線(xiàn)框30的厚度方向另一方A2的表面中的一部分露出到空氣中。這樣，可加大導(dǎo)線(xiàn)框30的露出面積，改善密封結(jié)構(gòu)體520的散熱特性。由此，即使透射體531的熱傳導(dǎo)性低，也可防止導(dǎo)線(xiàn)框30的散熱特性降低。再者，通過(guò)將導(dǎo)線(xiàn)框30的露出部連接到作為冷卻裝置的吸熱器等上，可更加有效地進(jìn)行散熱，從而可在高溫下進(jìn)行動(dòng)作。
再者，在導(dǎo)線(xiàn)框30的厚度方向一方A2側(cè)也可形成密封體29。例如，也可利用密封體29形成圖6、圖7所示的嵌合部90。此時(shí)，在配置有透射體531的部分不形成密封體29，可將密封體29的一部分和透射體531的粘接部500的外周部用于對(duì)位。通過(guò)如此構(gòu)成，從而與光纖23的對(duì)位變得容易，且也可提高密封結(jié)構(gòu)體520的強(qiáng)度。
再者，上述各實(shí)施形態(tài)的密封結(jié)構(gòu)體僅是本發(fā)明的例示，其構(gòu)成可在發(fā)明范圍內(nèi)進(jìn)行變更。例如，密封結(jié)構(gòu)體20、120、220、320、420、520用在光耦合器21上，但也可用在其他裝置上。另外，光學(xué)元件22也可是上述所例示的元件以外的元件。另外，密封體29最好通過(guò)模制成形來(lái)形成，但也可通過(guò)其他的制造方法來(lái)制造密封結(jié)構(gòu)體。另外，密封體29不需覆蓋整個(gè)光學(xué)元件22。
另外，所謂導(dǎo)線(xiàn)框30是指承載并支撐光學(xué)元件22及驅(qū)動(dòng)電路32等被承載體、且起到向各被承載體導(dǎo)電的作用的薄板狀金屬板。在本發(fā)明中，也可取代導(dǎo)線(xiàn)框30，而例如使用底座或印刷電路板等各種電路板來(lái)承載光學(xué)元件22，進(jìn)行密封結(jié)構(gòu)體20的制造。在透光部38上形成開(kāi)口37，但只要具有光可透射的透光性即可。另外，透鏡部分42形成為凸透鏡，但也可形成為凹透鏡等其他形狀。另外，如上所述，透射體也可如圖3所示通過(guò)連續(xù)自動(dòng)送給成形來(lái)形成，并固定在光學(xué)元件承載部34上，也可如圖13所示利用粘接劑502粘接在光學(xué)元件承載部34上。
本發(fā)明可在不脫離其精神或主要特征的情況下以其他各種形態(tài)來(lái)實(shí)施。因此，上述實(shí)施形態(tài)的各個(gè)方面都只是例示，本發(fā)明的范圍如權(quán)利要求書(shū)所述，不受說(shuō)明書(shū)內(nèi)容的任何限制。再者，屬于權(quán)利要求范圍內(nèi)的變形或變更也包含在本發(fā)明范圍內(nèi)。
產(chǎn)業(yè)上的可利用性采用本發(fā)明的話(huà)，即使使用有色的密封體，經(jīng)由透光部的光的光量也不會(huì)降低，可增大密封體的可選擇范圍。例如可選擇使光學(xué)元件很難破損的密封體。另外，由于光學(xué)面與承載體相對(duì)配置，從而在光學(xué)面產(chǎn)生的熱量容易傳導(dǎo)到承載體上，可提高光學(xué)元件的散熱性。由此，可減少光學(xué)元件的故障。另外，光學(xué)元件中的光學(xué)面及光學(xué)面的附近部分與承載體接觸。因此，不需用密封體對(duì)光學(xué)元件中的光學(xué)面及光學(xué)面的附近部分進(jìn)行密封。因此，即使在光學(xué)元件小型化時(shí)，也可容易地進(jìn)行制造。
另外，可用模制樹(shù)脂作為密封體來(lái)通過(guò)模制成形制造密封結(jié)構(gòu)體。此時(shí)，在利用光學(xué)元件蓋住承載體的透光部的軸線(xiàn)方向一端部后，利用模制樹(shù)脂來(lái)進(jìn)行成形加工，從而可防止模制樹(shù)脂浸入光學(xué)面及光路。另外，在光學(xué)元件中將與承載體相對(duì)的表面部以外的殘余部分用模制樹(shù)脂覆蓋地進(jìn)行成形加工，從而不需使光學(xué)元件和金屬模具接觸。由此，即使不嚴(yán)密地進(jìn)行金屬模具的精度管理，也可防止光學(xué)元件在成型時(shí)破損，減少不良品，可容易地形成。尤其是因?yàn)椴恍枋构鈱W(xué)元件和金屬模具接觸，故即使在光學(xué)元件小型化時(shí)，也可使用簡(jiǎn)易的制造方法來(lái)制造密封結(jié)構(gòu)體。
另外，采用本發(fā)明，即使在密封體中添加用于提高耐環(huán)境性的有色添加劑光的傳導(dǎo)率也不會(huì)降低。由此，可同時(shí)提高耐環(huán)境性和維持光的傳導(dǎo)率，可提高品質(zhì)。
另外，采用本發(fā)明，光的傳導(dǎo)率不會(huì)降低，可降低光學(xué)元件或金屬線(xiàn)上產(chǎn)生的應(yīng)力。由此，可維持光的傳導(dǎo)率，且可防止光學(xué)元件或金屬線(xiàn)破損，提高密封結(jié)構(gòu)體的可靠性。
另外，采用本發(fā)明，若通過(guò)模制成形來(lái)形成密封體，則可使承載體中光學(xué)元件相反側(cè)的整個(gè)表面部與金屬模具的內(nèi)面接觸，不需將金屬模具加工成復(fù)雜的形狀。因此，可簡(jiǎn)單地形成密封體。另外，可防止模制樹(shù)脂流到承載體的光學(xué)元件相反側(cè)的表面部，防止模制樹(shù)脂浸入光路。
另外，采用本發(fā)明，通過(guò)防止光學(xué)面的露出，從而可防止水分和不純物附著在光學(xué)面上。由于可防止水分浸入光學(xué)面，故可提高密封結(jié)構(gòu)體的耐濕性。
另外，采用本發(fā)明，使用模制樹(shù)脂與密封體一起形成透射體，故可廉價(jià)且容易地形成密封結(jié)構(gòu)體。尤其是通過(guò)進(jìn)行連續(xù)自動(dòng)送給成形，可大量生產(chǎn)密封結(jié)構(gòu)體，可更加廉價(jià)地制造密封結(jié)構(gòu)體。
另外，采用本發(fā)明，由于第一接觸面積形成為比第二接觸面積大，從而可提高透射體與承載體及密封體的緊貼性。由此，可防止因溫度變化及外力等而導(dǎo)致透射體從承載體及密封體剝離。另外，可防止因剝離而致使水分浸入密封結(jié)構(gòu)體內(nèi)，提高耐濕性。
另外，采用本發(fā)明，透射體的外周部的至少一部分與承載體接觸，從而在產(chǎn)生應(yīng)力時(shí)，可防止透射體從承載體及密封體剝離。另外，可防止因剝離而致使水分浸入密封結(jié)構(gòu)體內(nèi)，提高耐濕性。
再者，在沿垂直于光行進(jìn)方向的假想切斷面切斷透射體時(shí)，在其切斷面形成為長(zhǎng)方形時(shí)，最好設(shè)定為至少其短邊側(cè)端部與承載體接觸。由此，在透射體中可使易于產(chǎn)生應(yīng)力集中的部分與承載體接觸，進(jìn)一步防止透射體的剝離。換言之，最好使透射體的產(chǎn)生應(yīng)力集中的部分與承載體接觸。
另外，采用本發(fā)明，利用透射體覆蓋密封體及承載體，從而可確實(shí)地防止透射體從密封體及承載體剝離。另外，可防止因剝離而致使水分浸入密封結(jié)構(gòu)體內(nèi)，提高耐濕性。
另外，采用本發(fā)明，利用粘接劑將透射體粘接在承載體及密封體中至少一方上。由此，與通過(guò)連續(xù)自動(dòng)送給成形來(lái)形成透射體的情況相比，可實(shí)現(xiàn)透射體的小型化。由于可使透射體小型化，故在因環(huán)境溫度變化而導(dǎo)致密封結(jié)構(gòu)體產(chǎn)生熱變形時(shí)，可減小透射體上產(chǎn)生的應(yīng)力，得到可靠性高的密封結(jié)構(gòu)體。另外，粘接劑可根據(jù)粘接對(duì)象選擇任意的材料，可得到比連續(xù)自動(dòng)送給成形用的透射體與承載體的粘接力強(qiáng)的粘接力。由此，可防止透射體從承載體上剝離，得到可靠性高的密封結(jié)構(gòu)體。
另外，采用本發(fā)明，由于用折射率比空氣大的粘接劑來(lái)覆蓋光學(xué)元件的光學(xué)面，故在作為光學(xué)元件使用LED時(shí)，可提高外部量子效率。再者，粘接劑最好折射率與透射體相同，并充填到光學(xué)面和透射體之間。由此，可防止菲涅耳反射引起的光利用效率降低。
另外，采用本發(fā)明，可容易且高精度地對(duì)光學(xué)面和透射體進(jìn)行對(duì)位。由此，即使在透射體形成為比承載體小型時(shí)，也可防止錯(cuò)位，可將透射體容易地安裝在承載體上。
另外，采用本發(fā)明，可通過(guò)使透射體的對(duì)位部嵌合在承載體的通孔中，容易地進(jìn)行透射體在承載體上的對(duì)位。另外，由于擠壓充填到承載體的通孔中的粘接劑來(lái)進(jìn)行組裝，從而可在透射體和承載體之間均勻地配置粘接劑。另外，粘接劑中不會(huì)進(jìn)入氣泡。
另外，采用本發(fā)明，在承載體的透射體側(cè)的表面上形成有露出到密封結(jié)構(gòu)體周?chē)拇髿庵械穆冻雒?，故可改善密封結(jié)構(gòu)體的散熱特性。
另外，采用本發(fā)明，利用透鏡部分使沿光路行進(jìn)的光折射，從而能以構(gòu)成簡(jiǎn)單且小型的光學(xué)系統(tǒng)提高光利用效率。
另外，采用本發(fā)明，由于夾設(shè)有輔助框架，從而可消除直接在導(dǎo)線(xiàn)框上承載光學(xué)元件時(shí)產(chǎn)生的不良狀況。例如，在導(dǎo)線(xiàn)框和光學(xué)元件的線(xiàn)膨脹系數(shù)差較大時(shí)，通過(guò)使輔助框架的線(xiàn)膨脹系數(shù)接近光學(xué)元件，可減小因溫度變化而產(chǎn)生的光學(xué)元件的應(yīng)力。
另外，通過(guò)使用輔助框架，可附加特殊的功能。例如，可利用具有透光性的材料來(lái)實(shí)現(xiàn)輔助框架，由此，可防止光學(xué)面露出。另外，也可在輔助框架上形成透鏡，由此可提高光利用效率。另外，也可形成與光學(xué)元件的電極電性結(jié)合的電極，由此不需使用特殊的光學(xué)元件。
另外，采用本發(fā)明，利用承載體的聚光部分使沿光路行進(jìn)的光折射，從而能以構(gòu)成簡(jiǎn)單且小型的光學(xué)系統(tǒng)提高光利用效率。
另外，采用本發(fā)明，為了得到聚光功能，而僅需在透光部形成內(nèi)周直徑越遠(yuǎn)離光學(xué)面越增大的開(kāi)口即可。透光部可通過(guò)蝕刻或沖壓加工等形成。即，可與導(dǎo)線(xiàn)框的圖案形成加工一起形成，不需另外增加工序。由此，不會(huì)增高價(jià)格，能以低成本在密封結(jié)構(gòu)體上附加聚光功能。
另外，采用本發(fā)明，通過(guò)在承載體上形成不由透射體覆蓋的露出面，從而可從露出面散發(fā)熱量，改善密封結(jié)構(gòu)體的散熱特性。另外，露出面最好與作為散熱器的吸熱器連接。由此，可有效地進(jìn)行散熱，從而可在高溫下進(jìn)行動(dòng)作。
另外，采用本發(fā)明，即使光學(xué)元件是發(fā)光二極管、半導(dǎo)體激光器及光電二極管中任意的小型元件，在將光學(xué)元件承載在承載體上的狀態(tài)下，也可利用密封體對(duì)光學(xué)元件進(jìn)行密封。
另外，采用本發(fā)明，由于光耦合器具有上述密封結(jié)構(gòu)體，從而可形成耐環(huán)境性佳、且可小型化的光耦合器。
另外，采用本發(fā)明，在通過(guò)透光部形成工序形成透光部后，在利用光學(xué)元件蓋住透光部的軸線(xiàn)方向一端部的狀態(tài)下，將光學(xué)元件承載在承載體上。然后，向金屬模具內(nèi)注入密封用模制樹(shù)脂以形成密封體。由此，可防止密封用模制樹(shù)脂進(jìn)入光學(xué)面及其附近。另外，由于密封用模制樹(shù)脂形成在除光路以外的區(qū)域，從而即使利用含有提高耐環(huán)境性用的添加材料的有色密封用模制樹(shù)脂來(lái)對(duì)光學(xué)元件進(jìn)行密封，也可防止光傳導(dǎo)率下降。
另外，在用密封體對(duì)光學(xué)元件進(jìn)行密封時(shí)，僅需覆蓋承載在承載體上的光學(xué)元件周?chē)刈⑷朊芊庥媚Ｖ茦?shù)脂即可，不需使金屬模具與光學(xué)元件的光學(xué)面接觸。由此，不需對(duì)金屬模具進(jìn)行高精度的管理。另外，可防止光學(xué)元件損傷。由此，即使光學(xué)元件小型化，也可容易地利用密封體對(duì)光學(xué)元件進(jìn)行密封。
權(quán)利要求
1.一種光學(xué)元件的密封結(jié)構(gòu)體，其特征在于，包括承載體，具有透光部，沿預(yù)先設(shè)定的光路前進(jìn)的光可貫穿該透光部；光學(xué)元件，受光或發(fā)光的光學(xué)面與透光部相對(duì)，蓋住透光部的軸線(xiàn)方向一端部地承載在承載體上；密封體，形成在除光路以外的區(qū)域，對(duì)承載在承載體上的光學(xué)元件進(jìn)行密封。
2.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)元件的密封結(jié)構(gòu)體，其特征在于，在密封體中添加用于提高光學(xué)元件的耐環(huán)境性的物質(zhì)。
3.如權(quán)利要求1或2所述的光學(xué)元件的密封結(jié)構(gòu)體，其特征在于，還包括與光學(xué)元件電性連接的連接體、以及將光學(xué)元件和連接體電性連接的金屬線(xiàn)，所述密封體的線(xiàn)膨脹系數(shù)設(shè)定為與金屬線(xiàn)或光學(xué)元件的線(xiàn)膨脹系數(shù)基本相同。
4.如權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的光學(xué)元件的密封結(jié)構(gòu)體，其特征在于，所述密封體相對(duì)于光學(xué)元件形成在與承載體相反的一側(cè)的區(qū)域。
5.如權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的光學(xué)元件的密封結(jié)構(gòu)體，其特征在于，還包括光透射率比所述密封體大的透射體，透射體蓋住透光部的軸線(xiàn)方向另一端部。
6.如權(quán)利要求5所述的光學(xué)元件的密封結(jié)構(gòu)體，其特征在于，所述密封體及透射體分別由模制樹(shù)脂構(gòu)成，并通過(guò)連續(xù)自動(dòng)送給成形形成。
7.如權(quán)利要求6所述的光學(xué)元件的密封結(jié)構(gòu)體，其特征在于，所述透射體與承載體接觸的第一接觸面積比透射體與密封體接觸的第二接觸面積大。
8.如權(quán)利要求6或7所述的光學(xué)元件的密封結(jié)構(gòu)體，其特征在于，所述透射體的外周部的至少一部分與承載體接觸。
9.如權(quán)利要求6至8中任一項(xiàng)所述的光學(xué)元件的密封結(jié)構(gòu)體，其特征在于，所述透射體覆蓋密封體和承載體。
10.如權(quán)利要求5所述的光學(xué)元件的密封結(jié)構(gòu)體，其特征在于，所述透射體通過(guò)粘接劑粘接在承載體或密封體上。
11.如權(quán)利要求10所述的光學(xué)元件的密封結(jié)構(gòu)體，其特征在于，所述粘接劑具有透光性、且具有比空氣大的折射率，并覆蓋光學(xué)元件的光學(xué)面。
12.如權(quán)利要求10或11所述的光學(xué)元件的密封結(jié)構(gòu)體，其特征在于，在所述透射體及承載體中至少一方上形成有用于對(duì)透射體和承載體進(jìn)行對(duì)位的定位部。
13.如權(quán)利要求12所述的光學(xué)元件的密封結(jié)構(gòu)體，其特征在于，透光部形成有沿光路貫穿承載體的通孔，透射體形成有嵌合在通孔中的對(duì)位部，對(duì)位部在嵌合在通孔中的狀態(tài)下，具有越向光學(xué)元件的受光面則外徑越小的錐狀。
14.如權(quán)利要求10至13中任一項(xiàng)所述的光學(xué)元件的密封結(jié)構(gòu)體，其特征在于，透射體粘接在承載體或密封體上的粘接面積比密封體與承載體接觸側(cè)的表面積小。
15.如權(quán)利要求5至14中任一項(xiàng)所述的光學(xué)元件的密封結(jié)構(gòu)體，其特征在于，所述透射體的形成為透鏡形狀的透鏡部分形成在光路上。
16.如權(quán)利要求1至15中任一項(xiàng)所述的光學(xué)元件的密封結(jié)構(gòu)體，其特征在于，所述承載體包括導(dǎo)線(xiàn)框和輔助框架，光學(xué)元件通過(guò)輔助框架承載在導(dǎo)線(xiàn)框上。
17.如權(quán)利要求1至16中任一項(xiàng)所述的光學(xué)元件的密封結(jié)構(gòu)體，其特征在于，所述承載體的透光部形成為越向光學(xué)元件的光學(xué)面則光路越收斂的聚光部分。
18.如權(quán)利要求1至17中任一項(xiàng)所述的光學(xué)元件的密封結(jié)構(gòu)體，其特征在于，所述透光部形成有沿光路延伸的開(kāi)口，該開(kāi)口形成為越遠(yuǎn)離光學(xué)面則內(nèi)周直徑越大，其內(nèi)周面具有大的光反射率。
19.如權(quán)利要求1至18中任一項(xiàng)所述的光學(xué)元件的密封結(jié)構(gòu)體，其特征在于，在所述承載體上形成有露出在密封結(jié)構(gòu)體周?chē)拇髿庵械穆冻雒妗?br> 20.如權(quán)利要求1至19中任一項(xiàng)所述的光學(xué)元件的密封結(jié)構(gòu)體，其特征在于，所述光學(xué)元件是發(fā)光二極管、半導(dǎo)體激光器及光電二極管中的任一個(gè)。
21.一種光耦合器，可與光傳輸介質(zhì)進(jìn)行光耦合，其特征在于，具有權(quán)利要求1至20中任一項(xiàng)所述的光學(xué)元件的密封結(jié)構(gòu)體。
22.一種光學(xué)元件的密封方法，將具有受光或發(fā)光的光學(xué)面的光學(xué)元件承載在承載體上、并利用模制樹(shù)脂對(duì)承載在承載體上的光學(xué)元件進(jìn)行密封，其特征在于，包括透光部形成工序，在承載體上形成沿預(yù)先設(shè)定的光路前進(jìn)的光可貫穿的透光部；光學(xué)元件承載工序，在光學(xué)面與透光部相對(duì)、利用光學(xué)元件蓋住透光部的軸線(xiàn)方向一端部的狀態(tài)下將光學(xué)元件承載在承載體上；密封用模制樹(shù)脂成形工序，在承載有光學(xué)元件的承載體安裝在金屬模具上、利用金屬模具蓋住透光部的軸線(xiàn)方向另一端部的狀態(tài)下，向金屬模具內(nèi)注入添加有提高光學(xué)元件的耐環(huán)境性用的填充材料的密封用模制樹(shù)脂。
全文摘要
本發(fā)明的目的在于提供一種耐環(huán)境性佳、且可小型化的光學(xué)元件的密封結(jié)構(gòu)體。具有透光部(38)的導(dǎo)線(xiàn)框(30)上形成有光學(xué)元件(22)，以光學(xué)面(41)與透光部(38)相對(duì)、且蓋住透光部(38)的軸線(xiàn)方向一端部(48)的形態(tài)承載在導(dǎo)線(xiàn)框(30)上；以及形成在除光路(80)以外的區(qū)域、對(duì)光學(xué)元件(22)進(jìn)行密封的密封體(29)。由于在除光路(80)以外的區(qū)域形成密封體(29)，故即使向密封體中添加提高耐環(huán)境性用的物質(zhì)，也可防止光利用效率的降低。另外，由于以面朝下的配置狀態(tài)將光學(xué)元件(22)承載在導(dǎo)線(xiàn)框(30)上，從而即使光學(xué)元件(22)小型化，也可容易地形成密封結(jié)構(gòu)體(20)。
文檔編號(hào)H01L31/02GK1875492SQ20048003206
公開(kāi)日2006年12月6日 申請(qǐng)日期2004年10月28日 優(yōu)先權(quán)日2003年10月31日
發(fā)明者藤田英明, 巖木哲男, 石井賴(lài)成 申請(qǐng)人:夏普株式會(huì)社