JP2005347457A - 光学デバイス装置の製造方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】リードフレーム上に複数のパッケージが一括成形された上に、ガラス板を貼り付け切断する光学デバイス装置の製造方法において、ガラス板の貼り付け位置の精度を向上させ、接着剤による安定したガラス板の貼り合わせを可能にする。
【解決手段】モールド形成されたプリモールド形成体３２を、リードフレーム１に対して規制ユニット７で位置規制させて、搬送ヘッド８で吸着して規制ユニット７へ降下する。降下後に、規制ユニット７において隙間を確保して等間隔に整列されている複数のガラス板５上にＵＶ光を照射し、プリモールド形成体３２に塗布された接着剤２３をＵＶ硬化させ接着させることによって、前記ガラス板５をプリモールド形成体３２に貼り合わせる。
【選択図】図１

Description

本発明は、複数の平板状ガラスなどを一括して複数の光学デバイス装置にそれぞれ貼り合わせる光学デバイス装置の製造方法に関するものである。
従来、ガラス板や平板の貼り合わせ方法としては、図９に示すように、ガラス板５あるいは平板をガラス吸着ヘッド６により保持し、かつ垂直および水平方向に移動可能な上テーブル１８と、ガラス板５や平板を貼り合わせる対象物２８を規制爪２０で保持して、水平方向に移動可能な下テーブル１９とを有する装置により、対象物２８とガラス板５もしくは平板とを貼り合わせるものがある（例えば特許文献１参照）。
また、被物体（中空型樹脂パッケージ２１）に対するガラス板５あるいは平板の貼り合わせ方法としては、図１０（ａ），（ｂ）に示す工程により、中空型樹脂パッケージ２１の外周の封着面２２にエポキシ樹脂を主成分とする接着剤２３を塗布し、その上にガラス板５を貼り付け、ＵＶ（紫外線）照射などを行って固めるものがある（例えば特許文献２の図２１参照）。
特開平７−６９６８９号公報 特開２００４−２２９２８号公報
ガラス板を貼り合わせる光学デバイス装置（以下、パッケージという）の製造において、図７に示すように、１枚のリードフレーム１上にモールド形成リブ２を形成し複数の中空部３１が形成されており、ガラス板５を貼り合わせた後に、個々のパッケージに切断し個片にする必要があった。
しかし、パッケージのモールド形成リブ幅は９００μｍであり、かつ切断するブレード幅が３００μｍであり、ブレードカットの位置精度を考慮すると、ガラス板５間を４００μｍ確保する必要があった。その際、ガラス板５の搭載精度のズレ余裕幅は５０μｍずつであって非常に狭く、このため搭載位置精度を確保するガラス貼り合わせ方法と装置とが必要となった。
また、従来のようにガラス板を１枚ずつ貼り合わせる方法では、ＵＶ硬化の際に隣接する周りの接着剤まで硬化させてしまうため、貼り合わせが困難であった。また、ガラス板５を１枚ずつ全てのパッケージに載せた後、ＵＶ硬化をさせると接着剤の表面張力によりガラスの搭載位置が左右にズレてしまい、ガラス板５間の隙間５０μｍを確保できない物もあり、改善する必要があった。
前記従来の課題を解決するため、本発明に係る光学デバイス装置の製造方法は、等間隔に配置された複数の凹部と、該複数の凹部を互いに仕切るリブ部とを樹脂モールドしてリードフレームに形成する工程と、前記複数の凹部に光学デバイスを載置する工程と、前記リブ部の上部に接着剤を塗布する工程と、複数の光学部材を前記等間隔と同一の間隔で規制ユニットに位置規制して載置する工程と、前記規制ユニット部に載置された前記複数の光学部材が前記複数の凹部を覆うように、前記複数の光学部材を一括して前記のリブ部に貼り合わせる工程と、前記光学部材により覆われない前記リブ部を切断して前記複数の凹部を個々に分離する工程とを有することを特徴とする。
ここで、前記接着剤として紫外線照射により硬化する接着剤を用い、前記貼り合わせる工程と前記分離する工程との間に、前記光学部材側より紫外線を照射する工程を有することを特徴とする。
また、前記リードフレームのモールド形成部の外周部はテーパー形状を有し、前記規制ユニットは前記テーパー形状と嵌合する逆テーパー形状を有しており、前記貼り合わせる工程は、前記規制ユニットの逆テーパー形状に対して前記モールド形成部の外周部のテーパー形状を沿わして挿入することにより位置規制することを特徴とする。
また、前記リードフレームのモールド形成部における前記テーパー形状のテーパー角度と前記規制ユニットの逆テーパー形状のテーパー角度とは、同等の角度であることを特徴とする。
また、前記規制ユニットは前記等間隔と同一の間隔で配置された複数のポケット部を有し、前記複数のポケット部に前記光学部材を配置することにより位置規制を行うことを特徴とする。
また、前記規制ユニットは、前記リードフレームのモールド形成部の少なくとも一辺を規制する前記規制ステージと前記一辺と対向する他の一辺を規制する規制爪とを有し、前記規制爪の側から前記他の一辺を押さえることにより、前記リードフレームのモールド形成部の位置規制を行うことを特徴とする。
また、モールド形成された前記リードフレームは搬送ヘッドにより吸着して移送され、前記貼り合わせる工程が完了するまで、前記搬送ヘッドによる吸着および規制を持続することを特徴とする。
また、前記規制ユニットのポケット部の深さを、前記光学部材の厚みより浅くなるように形成することを特徴とする。
また、前記規制ユニットは位置決めピンを有し、前記搬送ヘッドは位置決めピン穴を有し、前記ピンと前記ピン穴を嵌め合わせることにより、モールド形成されたリードフレームと前記光学部材との相対的な位置規制を行うことを特徴とする。
また、前記規制ユニットにおいて、少なくとも前記光学部材が配置される領域は透光性を有することを特徴とする。
また、前記光学部材が配置される領域において、前記リブ部と対向する領域より内側の領域は紫外線光を遮るマスクを有することを特徴とする。
本発明によれば、複数の平板ガラスを一括してフレームや基板などの対象物に等間隔で位置精度良く一度に搭載することができ、生産性，精度を向上させ、高効率で平板ガラスの一括貼り合わせを実現することができる。また、精度良く一定間の隙間を確保して、貼り合わせることができる。
本発明の実施形態について、以下、図面を参照しながら説明する。
図１は本発明の実施形態である光学デバイス装置の製造方法および製造装置を説明する概略構成図である。
図１において、本実施形態の光学デバイス装置の製造装置は、リードフレーム１上に樹脂でモールド形成リブ２を形成した複数の中空部３１を有するプリモールド形成体３２を吸着し、かつプリモールド形成体３２の位置決めピン穴２５に規制ユニット７の位置決めピン４を嵌め込み、プリモールド形成体３２とガラス板５との相対位置を位置補正する搬送ヘッド８と、複数のガラス板５を一定の隙間を持たせて整列させて搭載し、プリモールド形成体３２とガラス板５の相対位置を規制する規制ユニット７と、その下部にＵＶ光を照射するＵＶ照射装置１０を備えた構成になっている。
プリモールド形成体３２は、リードフレーム１の上にエポキシ樹脂でモールド（封止）されたモールド形成リブ２と複数の中空部３１とが形成されている。モールド形成リブ２は複数の中空部３１を取り囲むように格子状に形成されている（図７参照）。また複数の中空部３１には、それぞれ光学デバイス３０が配置されており、図示はしていないが光学デバイス３０は、金属細線などによってリードフレーム１の一部となるリードと電気的に接続されている。
図２（ａ），（ｂ）は本実施形態の光学デバイス装置の製造装置における規制ユニットを説明する図であって、（ａ）は図１の規制ユニット７をＡ−Ａ方向より見た平面図、（ｂ）は正面図である。
規制ユニット７は、前記プリモールド形成体３２の樹脂モールド部の外形を位置規制するための規制ステージ１６と、規制爪１７と規制圧力を調整するための両端のバネ１５とで構成されている。規制ステージ１６には複数のポケット１１が縦横に等間隔に配置され、各ポケット１１にはガラス板５がセットされる。複数のポケット１１の配置間隔はプリモールド形成体３２のモールド形成リブ２の間隔と同じ寸法に設計されている。また、ポケット１１の下面には、図１に示す受け板１２が配置されている。
図３（ａ），（ｂ）は本実施形態の光学デバイス装置の製造方法の主要な工程の説明図である。図３（ａ）は規制ユニットへプリモ−ルド形成体を移動する工程の説明図であって、搬送ヘッド８にプリモールド形成体３２を吸着した状態で、規制ユニット７の凹部の規制ステージ１６に対して位置合わせして下降する。プリモールド形成体３２のモールド形成リブ２の上面には、予めＵＶ光２７で硬化するタイプの接着剤２３が塗布または貼付けられている。
規制ユニット７は、予め複数のガラス板５を整列しており、整列周期はプリモールド形成体３２の複数の中空部３１の周期と同一周期で配置されている。搬送ヘッド８の位置決めピン穴２５と、規制ユニット７の位置決めピン４による誘い込み位置規制でプリモールド形成体３２とガラス板５の相対位置精度を保ち、安定した位置精度でプリモールド形成体３２にガラス板５の接着ができる。
そして、プリモールド形成体３２にガラス板５を接着した状態で、規制ユニット７の下面よりＵＶ光２７を照射し、接着剤２３の硬化を行う。
ここで、プリモールド形成体３２とガラス板５の相対位置精度を合わせるもう一つのポイントは、プリモールド形成体３２の樹脂モールド部分の外部テーパー部（斜面）３４に合わせて規制ユニット７の規制ステージ１６にもテーパー部９を形成することである。これにより、プリモールド形成体３２とガラス板５とをスムーズに精度良く位置合わせすることが可能となる。
図３（ｂ）は規制ユニットでプリモールド形成体を位置合わせする工程の説明図であって、規制ユニット７は、規制ステージ１６の凹側面のテーパー部９と規制爪１７にプリモールド形成体３２のモールド形成部の外部側面テーパー部３４と合致するように施している。ロックピン１４を解除し、規制爪１７をＬＭ（直動）ガイド１８でスライドさせることにより位置規制の固定ができ、押さえ込み圧も両端のバネ１５の引張力により調整することができる。
規制ユニット７へプリモールド形成体３２を挿入する方法は、ロックピン１４を引き上げ、規制爪１７をロック位置まで手前に引きロックし、その後、規制ステージ１６の凹部と規制爪１７との間に、リードフレーム面を上にしてプリモールド形成体３２を置き、プリモールド形成体３２をスライドさせることにより挿入することができる。
ここで、下向きに挿入されたプリモールド形成体３２のモールド形成リブ２上面と規制ステージ１６の底面に整列しているガラス板５とは、わずかな隙間が確保され接着剤２３がガラス板５に触れないように、搬送ヘッド８の高さをわずかに高い位置に保持し、プリモールド形成体３２を吸着しておく。ポケット１１の深さは、ガラス板５の板厚より浅くし、プリモールド形成体３２のモールド形成リブ２上面の接着剤２３が、ポケット１１のプレートに接着しない構造としている。
図４はプリモールド形成体にガラス板を貼り合わせる工程の説明図であって、プリモールド形成体３２で規制ユニット７を位置規制した後、プリモールド形成体３２のモールド形成リブ２の上面とガラス板５の接着剤２３とを密着させる。
このとき、プリモールド形成体３２を真空吸着により高さ方向の位置を維持したまま、搬送ヘッド８の下降点で規制ユニット７下に設置されているＵＶ照射装置１０から、ＵＶ光２７を照射することにより、接着剤２３を硬化させプリモールド形成体３２のモールド形成リブ２の上面とガラス板５を高精度で接着することができる。
図５（ａ）はプリモールド形成体にガラス板を貼り合わせる工程の詳細の説明図であって、プリモールド形成体３２のモールド形成リブ２の上面にガラス板５を貼り合わせるために、接着剤２３をモールド形成リブ２上面に塗布もしくは貼り付ける。接着剤２３は、ガラス板５を透過する形で前記のようにＵＶ光２７を照射することにより硬化する。
図５（ｂ１）に示すように、受け板１２（透明板）の上面または下面に、ＵＶ光２７を遮断するマスク２６（シート）を貼ることにより、マスク２６の無い部分のみＵＶ光２７が通り硬化し、部分的に接着剤２３を硬化させることができる。
例えば光学デバイスがＣＣＤセンサーの場合、デバイス表面に色フィルターを積層し、その上にオンチップレンズを形成する。特に前記色フィルターが、ＵＶ光２７の照射を受けると、変質（褪色）する場合がある。このような品質劣化を防ぐため、ＵＶ光２７を必要な部分に照射することで防止する。
受け板１２（透明板）の上面にＵＶ光２７を遮断するマスク２６（シート）を貼る方が、より光源を当てたくない部分の遮断が可能となる。しかしながら、取り替えなどの扱い安さを考慮すると、受け板１２（透明板）の下面にＵＶ光２７を遮断するマスク２６（シート）を貼る方がよい。マスク２６（シート）を受け板１２（透明板）の上面に貼るか、下面に貼るかは、現実に製品に影響があるか否かを確認した上で選択するとよい。また、マスク２６（シート）の作り方は、例えば受け板１２（透明板）にレジストなどを直接貼り付けて選択エッチングして作る。
図５（ｂ２）は他の構成例の図５（ａ）のＡ部拡大図であって、樹脂やガラスなどの半透明な素材で凸形成した半透明の受け板１２’を、ポケット１１に貼り合わせて使用することにより、簡便にポケット深さを調節でき、薄いガラス板５に対応することができる。ポケット深さは、ガラス板５より常に浅めになるように調整することで、接着剤２３をポケット１１部周辺に付けることなく、ガラス板５に確実に付加することができる。
光学デバイス装置のガラス板５は、厚みが４００〜２０００μｍのように多種の仕様のものがある。当然ながら、光学デバイス装置の薄型化には、ガラス板５の厚みは直接的に寄与する。
図６はプリモールド形成体にガラス板を貼り合わせた工程の説明図であって、図５までの工程でＵＶ光２７を照射し、プリモールド形成体３２のモールド形成リブ２の上面にガラス板５を接着した後、プリモールド形成体３２への吸着と押圧を解除し、プリモールド形成体３２から搬送ヘッド８を離す。ついで規制ユニット７からプリモールド形成体３２を取り出す。
図７は本実施形態の製造過程の光学デバイス装置の説明図であって、図７に示すように、リードフレーム１の上に格子状のモールド形成リブ２を形成したものがプリモールド形成体３２となる。格子状のモールド形成リブ２の内側には、複数の中空部３１が形成される。リードフレームの厚みは０．１〜０．２ｍｍ程度、モールド形成リブ２の高さは０．３〜０．６ｍｍ程度、幅は６００〜１２００μｍである。中空部の大きさは２ｍｍ×２ｍｍ〜１０ｍｍ×１０ｍｍ程度である。リードフレーム１の材質はＣｕ合金，Ｆｅ−Ｎｉなどからなり、リード表面はＮｉ−Ｐｄ−Ａｕめっき，Ａｇめっきで被覆され、外部端子となる部分はＮｉ−Ｐｄ−Ａｕめっき，Ｓｎめっき，Ｓｎ−Ｂｉめっきなどで被覆されている。図示はしていないが中空部３１の底面にはリードフレーム１の一部である複数のリードが配置されている。
図８（ａ）〜（ｄ）は本実施形態の光学デバイス装置の製造方法の説明図である。図８（ａ）はプリモ−ルド形成体３２にガラス板５を貼り付ける工程であって、プリモールド形成体３２における中空部３１の底面に、光学デバイス３０、例えばＣＣＤやＣＭＯＳセンサーなどの受光素子、あるいはレーザーやフォトダイオードなどの発光素子などを載置する。
後述する図８（ｄ）に示すように、中空部３１の底面にはリードフレーム１の複数のリード（内部端子）が露出し、その反対面は外部（底面）にも露出して外部端子１３となる構造である。
金属細線２９によって、光学デバイス３０とリードフレーム１の一部であるリードとを電気的に接続しておく。金属細線２９は、一般的にＡｌやＡｕを使用し、Ａｌで構成された金属細線で接続する場合、ウェッジボンディング方法である超音波と荷重を加えて接続する。Ａｕで構成された金属細線で接続する場合、ボールボンディング方法である超音波と荷重と熱を与えて接続する。
モールド形成リブ２の上面に接着剤２３を塗布または貼付し、プリモールド形成体３２の中空部３１を覆うようにガラス板を接着する。ここで重要な点は、複数のガラス板５を固定した状態で、プリモールド形成体３２を位置合わせしながら下降し、接着する点である。
図８（ｂ）はガラス板５を貼り付けたプリモールド形成体３２をブレード２４で分割する工程の説明であって、ガラス板５を貼り付けたプリモールド形成体３２のガラス板５の間をブレード２４で切断する。
前工程でプリモールド形成体３２に貼り付けたガラス板５を、位置精度よく貼り合わせていないと、ブレード２４がガラス板５に接触しガラスが欠けてしまうが、前工程の方法によれば、ガラス板５がプリモ−ルド形成体３２に精度よく、等間隔で貼り付けられているため、ブレード２４がガラス板５に接触することなく切断可能である。
本実施形態では、ブレード幅２４が３００μｍあり、ブレードカットの位置精度を考慮すると、ガラス板とガラス板との間を４００μｍ確保する必要がある。この条件で切断するには、ガラス板５のズレを５０μｍ以下にすることにより、問題なく切断することが可能である。
図８（ｃ）は個々の光学デバイス装置に分割した状態を表す説明図であって、プリモールド形成体３２を分割した後の様子を示している。モールド形成リブ２がブレード２４の厚み分切削されているため薄肉になっている。個々の光学デバイス装置に分割されることによってモールド形成リブ２が中空部３１を形成する壁となる。接着剤２３も同様にガラス板５とモールド形成リブ２の接着部分のみが残される。
本実施形態の製造方法を用いることにより、接着剤２３がガラス板５とモールド形成リブ２のみに存在し、他の部分にはみ出すことがない光学デバイス装置が形成される。
図８（ｄ）は一つの光学デバイス装置の斜視図（左側が底面状態、右側が平面状態）であって、完成された光学デバイス装置は、装置本体の下面に外部端子が配置されているノンリードタイプのパッケージである。
なお、図示しているパッケージはＳＯＮ（Small Outline Package）と呼称される。また窓（window）付きのＳＯＮを、ＪＥＩＴＡ（Japan Electronics and Information Technology Industries Association：日本電子情報技術産業協会）で取り決められた規定ではＤＳＯＮと呼称する。
なお、本実施形態では、ガラス板５を貼り付ける構成を例に挙げて説明したが、ガラス板５に限るものではなく、レンズ，フィルター，ホログラムなどの光学部材にも適用することができる。
本発明は、光学デバイス装置の製造方法および製造装置はガラス板の一括貼り合わせ装置を具備する光学デバイス装置の製造方法および製造装置において適用され、光学デバイス装置などへガラス板を一度に貼り合わせる用途に有用であり、受光素子，発光素子など、外部から光の受発光を行う光学デバイス装置に用いて有効である。
本発明の実施形態である光学デバイス装置の製造方法および製造装置を説明する図 本実施形態における光学デバイス装置の規制ユニットを説明する図 本実施形態における光学デバイス装置の製造方法の主要な工程を説明する図 本実施形態におけるプリモールド形成体にガラス板を貼り合わせる工程を説明する図 本実施形態におけるプリモールド形成体にガラス板を貼り合わせる工程の詳細を説明する図 本実施形態におけるプリモールド形成体にガラス板を貼り合わせた工程を説明する図 本実施形態における光学デバイス装置を説明する図 本実施形態における光学デバイス装置の製造方法を説明する図 従来の貼り合わせ方法の説明図 従来の貼り合わせ方法の工程図
符号の説明
１ リードフレーム
２ モールド形成リブ
３ 規制台
４ 位置決めピン
５ ガラス板
６ ガラス吸着ヘッド
７ 規制ユニット
８ 搬送ヘッド
９ テーパー部（規制ステージ）
１０ ＵＶ（紫外線）照射装置
１１ ポケット
１２ 受け板（透明板）
１２’ 受け板（半透明）
１３ 外部端子
１４ ロックピン
１５ バネ
１６ 規制ステージ
１７ 規制爪
１８ 上テーブル
１９ 下テーブル
２０ 規制爪
２１ 中空型樹脂パッケージ
２２ 接着面
２３ 接着剤
２４ ブレード
２５ 位置決めピン穴
２６ マスク（シート）
２７ ＵＶ光
２８ 対象物
２９ 金属細線
３０ 光学デバイス
３１ 中空部
３２ プリモールド形成体
３３ 搬送レール
３４ 外部テーパー部（プリモールド形成体）

Claims (11)

  1. 等間隔に配置された複数の凹部と、該複数の凹部を互いに仕切るリブ部とを樹脂モールドしてリードフレームに形成する工程と、
    前記複数の凹部に光学デバイスを載置する工程と、
    前記リブ部の上部に接着剤を塗布する工程と、
    複数の光学部材を前記等間隔と同一の間隔で規制ユニットに位置規制して載置する工程と、
    前記規制ユニット部に載置された前記複数の光学部材が前記複数の凹部を覆うように、前記複数の光学部材を一括して前記のリブ部に貼り合わせる工程と、
    前記光学部材により覆われない前記リブ部を切断して前記複数の凹部を個々に分離する工程と、
    を有することを特徴とする光学デバイス装置の製造方法。
  2. 前記接着剤として紫外線照射により硬化する接着剤を用い、前記貼り合わせる工程と前記分離する工程との間に、前記光学部材側より紫外線を照射する工程を有することを特徴とする請求項１記載の光学デバイス装置の製造方法。
  3. 前記リードフレームのモールド形成部の外周部はテーパー形状を有し、前記規制ユニットは前記テーパー形状と嵌合する逆テーパー形状を有しており、
    前記貼り合わせる工程は、前記規制ユニットの逆テーパー形状に対して前記モールド形成部の外周部のテーパー形状を沿わして挿入することにより位置規制することを特徴とする請求項１記載の光学デバイス装置の製造方法。
  4. 前記リードフレームのモールド形成部における前記テーパー形状のテーパー角度と前記規制ユニットの逆テーパー形状のテーパー角度とは、同等の角度であることを特徴とする請求項３記載の光学デバイス装置の製造方法。
  5. 前記規制ユニットは前記等間隔と同一の間隔で配置された複数のポケット部を有し、前記複数のポケット部に前記光学部材を配置することにより位置規制を行うことを特徴とする請求項１記載の光学デバイス装置の製造方法。
  6. 前記規制ユニットは、前記リードフレームのモールド形成部の少なくとも一辺を規制する前記規制ステージと前記一辺と対向する他の一辺を規制する規制爪とを有し、
    前記規制爪の側から前記他の一辺を押さえることにより、前記リードフレームのモールド形成部の位置規制を行うことを特徴とする請求項１記載の光学デバイス装置の製造方法。
  7. モールド形成された前記リードフレームは搬送ヘッドにより吸着して移送され、
    前記貼り合わせる工程が完了するまで、前記搬送ヘッドによる吸着および規制を持続することを特徴とする請求項１記載の光学デバイス装置の製造方法。
  8. 前記規制ユニットのポケット部の深さを、前記光学部材の厚みより浅くなるように形成することを特徴とする請求項５記載の光学デバイス装置の製造方法。
  9. 前記規制ユニットは位置決めピンを有し、前記搬送ヘッドは位置決めピン穴を有し、前記ピンと前記ピン穴を嵌め合わせることにより、モールド形成されたリードフレームと前記光学部材との相対的な位置規制を行うことを特徴とする請求項６または７記載の光学デバイス装置の製造方法。
  10. 前記規制ユニットにおいて、少なくとも前記光学部材が配置される領域は透光性を有することを特徴とする請求項２記載の光学デバイス装置の製造方法。
  11. 前記光学部材が配置される領域において、前記リブ部と対向する領域より内側の領域は紫外線光を遮るマスクを有することを特徴とする請求項１０記載の光学デバイス装置の製造方法。
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