JPH1093132A

JPH1093132A - 光結合装置

Info

Publication number: JPH1093132A
Application number: JP24147796A
Authority: JP
Inventors: Akishi Yamaguchi; 陽史山口
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1996-09-12
Filing date: 1996-09-12
Publication date: 1998-04-10

Abstract

(57)【要約】【課題】製品の信頼性を低下させることなく、小型、
薄型化を図る。【解決手段】一対の発光側メッキ配線３０ａ，３０ｂ
および一対の受光側メッキ配線３１ａ，３１ｂが形成さ
れた基板３２と、発光側メッキ配線３０ａに接続された
発光素子３３と、受光側メッキ配線３１ａに接続された
受光素子３４と、両素子３３，３４を透光性樹脂にて一
体的にモールドしてなる透光性樹脂体３５と、発光素子
３３と受光素子３４とを光学的に分離するためにこれら
の間で透光性樹脂体３５が切断されて形成される凹み３
６とを備えてなり、凹み３６に、発光素子３３から受光
素子３４へ直接光が入射することを防ぐ遮光体３７が設
けられる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、被検出物を光によ
り無接点で検出する光結合装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の反射型光結合装置を図７〜図９に
示す。第１の従来例として、図７に示すように、発光用
および受光用の一対の金メッキ等のメッキ配線１ａ，１
ｂ，２ａ，２ｂを施した基板３に発光素子４および受光
素子５をダイボンディングし、それぞれ金線６で内部結
線する。次に発光側および受光側に対応する穴７のあい
た基板８を貼り合わせ、穴７の部分へ透光性樹脂９をポ
ッティングにより流し込んで封止する。このとき、基板
８の遮光壁１０によって、発光素子４と受光素子５は光
学的に分離される。基板３，８は平面図において長破線
に示すように上下左右に多連となっており、その後ダイ
シングにより切出した１個づつが製品となる。

【０００３】第２の従来例を図８に示す。発光用および
受光用の一対の金メッキ等のメッキ配線１１ａ，１１
ｂ，１２ａ，１２ｂを施した立体基板１３に発光素子４
および受光素子５をダイボンディングし、それぞれ金線
６で内部結線し、発光素子４および受光素子５をダイボ
ンディングした空間にそれぞれ透光性樹脂１４をポッテ
ィングにより流し込んで封止する。このとき、基板１３
の遮光壁１５によって、発光素子４と受光素子５は光学
的に分離される。基板１３は平面図において長破線に示
すように上下左右に多連となっており、その後ダイシン
グにより切出した１個づつが製品となる。

【０００４】第３の従来例を図９に示す。リード端子１
６ａ，１７ａにそれぞれ発光素子４、受光素子５をボン
ディングし、それぞれのリード端子１６ａ，１７ａに対
向するリード端子１６ｂ，１７ｂへ金線６によって結線
する。なお、発光側リード端子の一方の端子１６ａと受
光側リード端子の一方の端子１７ｂとは接続用フレーム
部１８を介して連結されている。これらリード端子１６
ａ，１６ｂ，１７ａ，１７ｂはこの状態で隣接する同様
のセクションとタイバーで連結されており、多連になっ
ている。そして、各素子４，５をボンディングおよび金
線６で結線したリードフレームをトランスファ成形によ
り発光側および受光側にそれぞれ独立して透光性樹脂に
よりモールドして発光側および受光側透光性樹脂体１
９，２０を形成する。その後、両透光性樹脂体１９，２
０の相対する側面と接続用フレーム部１８に囲まれた空
間にポッティングにより遮光性樹脂２１を流し込む。さ
らにタイバーを切断し、リード端子１６ａ，１６ｂ，１
７ａ，１７ｂをフォーミングして１個づつの製品とな
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】第１，第２の従来例の
反射型光結合装置では、製品の光学的特性上、受光側お
よび発光側の間に、発光素子から受光素子へ直接光が入
射しないように遮光壁が存在すれば問題はない。しか
し、従来の反射型光結合装置では受発光素子を被覆する
ために液体状の透光性樹脂を流し込む方式をとっている
ため、遮光壁の他に透光性樹脂が流れ出さないよう枠と
なる部材が必要であり、パッケージの小型、薄型化の妨
げとなっている。

【０００６】第３の従来例の光結合装置では、パッケー
ジ本体には光学的特性上必要である受光側と発光側の間
にのみ遮光性樹脂があり、小型化を達成できているが、
パッケージ外部へリード端子が突出しており、実装面積
が大きくなってしまう。また、これらリード端子は透光
性樹脂内にインサート成形され固定されているが、透光
性樹脂には通常透光性のエポキシ樹脂を用いている。こ
の樹脂の熱による軟化点は１００〜１５０℃程度である
ため、製品を半田付けする際半田の熱によりパッケージ
温度が上昇し、リード端子にわずかの力が加わった場合
でもリード端子がパッケージに対して相対的に変位し、
内部の金線が断線したり、リード端子がパッケージより
抜ける問題があり、製品の信頼性が低下する。

【０００７】また、透過型光結合装置においても、発光
素子および受光素子がそれぞれ別々のリード端子に搭載
されて透光性樹脂によりモールドされているため、半田
付けの際の熱あるいはリード端子の突出によって上記の
小型、薄型化および信頼性について問題が生じる。

【０００８】本発明は、上記に鑑み、製品の信頼性を高
め、小型、薄型化を図った光結合装置の提供を目的とす
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明による課題解決手
段は、発光側配線および受光側配線が形成された基板
と、前記発光側配線に接続された発光素子と、前記受光
側配線に接続された受光素子と、両素子を透光性樹脂に
てモールドしてなる透光性樹脂体と、前記発光素子と受
光素子とを分離するためにこれらの間で前記透光性樹脂
体が切断されて形成される凹みとを備えてなるものであ
る。

【００１０】これを反射型光結合装置とした場合、凹み
には、発光素子から受光素子へ直接光が入射することを
防ぐ遮光体が設けられる。さらに、遮光体は透光性樹脂
体よりも高くされ、発光側の透光性樹脂体から凹みを通
過して受光側の透光性樹脂体に入射する光を完全になく
している。

【００１１】また、透過型光結合装置とした場合、発光
側および受光側の透光性樹脂体にそれぞれ反射壁が設け
られ、発光素子から発した光が凹みを通過して受光素子
に達するように光路が形成される。

【００１２】さらに、発光側から受光側へ透光性樹脂体
を介して光が伝わるのを防ぐために、凹みは基板の一部
まで達するように形成されている。これによって、発光
側と受光側とは完全に分離される。

【００１３】そして、上記構造の光結合装置によれば、
配線付の基板を用い、透光性樹脂体をモールド成形し
て、その発光側と受光側の間に凹みを設けた構造のた
め、リード端子が廃止され、基板を直接実装することに
なり、半田耐熱性が得られ、製品の信頼性が低下しな
い。また、基板上にモールドして透光性樹脂体が形成さ
れるため、透光性樹脂体の周囲からは枠となる部材やリ
ード端子がなくなり、小型、薄型化を図ることができ
る。

【００１４】

【発明の実施の形態】本発明の一実施形態の反射型光結
合装置を図１〜図３に基づいて説明する。この反射型光
結合装置は、一対の発光側メッキ配線３０ａ，３０ｂお
よび一対の受光側メッキ配線３１ａ，３１ｂが形成され
た基板３２と、発光側メッキ配線３０ａに接続された発
光素子３３と、受光側メッキ配線３１ａに接続された受
光素子３４と、両素子３３，３４を透光性樹脂にて一体
的にモールドしてなる透光性樹脂体３５と、発光素子３
３と受光素子３４とを光学的に分離するためにこれらの
間で透光性樹脂体３５が切断されて形成される凹み３６
とを備えてなり、凹み３６に、発光素子３３から受光素
子３４へ直接光が入射することを防ぐ遮光体３７が設け
られている。

【００１５】基板３２は、１枚の絶縁体の長板とされ、
発光側メッキ配線３０ａ，３０ｂおよび受光側メッキ配
線３１ａ，３１ｂの一対の各配線は互いに対向され、基
板３２の上面から側面を経て下面に至る電極を兼ねた金
メッキが施されている。また、発光側メッキ配線３０
ａ，３０ｂと受光側メッキ配線３１ａ，３１ｂとは長手
方向に隣り合って１つのセクションを成しており、これ
が一定間隔をおいて配置され、多連になっている。な
お、基板３２の幅方向の側面のうちメッキが施された領
域は少し窪んでおり、この光結合装置を回路基板等に半
田付けにより実装したとき、半田が装置よりも外に広が
らないようにしている。

【００１６】透光性樹脂体３５は、発光素子３３および
発光側メッキ配線３０ａ，３０ｂを覆う発光側透光性樹
脂体３５ａと受光素子３４および受光側メッキ配線３１
ａ，３１ｂを覆う受光側透光性樹脂体３５ｂとからな
り、これらの中間に形成された凹み３６によって分離さ
れている。

【００１７】凹み３６は、ダイシングソーによって透光
性樹脂体３５を幅方向にわたって切断して凹状に形成し
ており、基板３２に対して深さＬ（≒０．０５ｍｍ）だ
け食い込んでいる。これによって、透光性樹脂体３５は
分断され、発光側と受光側とは完全に分離されることに
なり、発光素子３３からの光が透光性樹脂体３５の内部
を伝わって受光素子３４に達することがなくなる。

【００１８】遮光体３７は、例えば熱硬化性エポキシ樹
脂といった遮光性樹脂を凹み３６に充填して形成された
遮光壁で、発光側透光性樹脂体３５ａおよび受光側透光
性樹脂体３５ｂの相対する両側面および基板３２に囲ま
れている。上面は各透光性樹脂体３５よりもわずかにｄ
（≒０．１ｍｍ）だけ高くなっている。さらに幅方向の
側面は、テーパ状になって、透光性樹脂体３５よりも外
側に突出している。このように遮光体３７を透光性樹脂
体３５よりも一回り大きくしておくことによって、発光
側透光性樹脂体３５ａから凹み３６を通過して受光側透
光性樹脂体３５ｂに直接向かう光が遮られる。

【００１９】上記構成の光結合装置の製造方法を説明す
る。まず各メッキ配線３０ａ，３０ｂ，３１ａ，３１ｂ
が施された基板３２の一方のメッキ配線３０ａ，３１ａ
に発光素子３３および受光素子３４をそれぞれダイボン
ディングして搭載し、他方のメッキ配線３０ｂ，３１ｂ
に金線３８で発光素子３３および受光素子３４をそれぞ
れワイヤボンディングして結線する。

【００２０】これをトランスファ成形により透光性のエ
ポキシ樹脂で一体モールドする。この状態では発光側透
光性樹脂体３５ａと受光側透光性樹脂体３５ｂとはまだ
分離されていない。次に、透光性樹脂体３５の発光側と
受光側との中間部分をダイシングにより取り除いて凹み
３６を形成し、発光側透光性樹脂体３５ａと受光側透光
性樹脂体３５ｂとに分離する。このとき、両樹脂体３５
ａ，３５ｂを完全に分離するため、基板３２もダイシン
グにより深さＬだけ取り除く。

【００２１】続いて、遮光性樹脂を用いてインジェクシ
ョン成形により、凹み３６に遮光体３７を透光性樹脂体
３５よりもはみ出すように形成する。最後に基板３２ご
とダイシングすることにより、隣接する同様のセクショ
ンを切り離し、１個づつの製品となり、外観検査、特性
検査が行われて出荷される。

【００２２】そして、この光結合装置はＯＡ機器等の小
型機器の回路基板に半田リフロー装置により表面実装さ
れ、発光素子３３から発した光は遮光体３７に遮られて
直接受光素子３４に向かうことはなく、前方にある被検
出物に反射された光を受光素子３４により検出すること
により、被検出物の有無を無接点で識別する反射型フォ
トインタラプタとして使用される。

【００２３】このように、リード端子を廃止し、発光側
と受光側の透光性樹脂体３５ａ，３５ｂの間だけに遮光
体３７が存在した構造のため、半田付け時の熱による悪
影響がなくなり、製品の信頼性を低下させることがな
い。しかも、モールド成形された透光性樹脂体３５の側
方には、リード端子がなく、また透光性樹脂を流し込む
ときに枠となる基板等も必要なく、パッケージの小型、
薄型化を実現できる。さらに、この小型、薄型化によ
り、樹脂等の使用材料を削減できたり、金型からの取数
増大となって生産効率の向上を図ることができ、コスト
ダウンにもつながる。

【００２４】また、凹み３６は透光性樹脂をモールドす
るときに形成しているのではなく、ダイシング等によっ
て透光性樹脂体３５を切断して形成しているので、金型
の構造が簡単となり、金型の加工に要する費用や時間を
短縮でき、コストダウンを図ることができる。

【００２５】ここで、第１の従来例の光結合装置のパッ
ケージの縦、横、高さの外形寸法は、３．４×３．７×
１．３ｍｍ、第２の従来例の光結合装置のパッケージの
外形寸法は、２．４×３．２×１．１ｍｍ、第３の従来
例の光結合装置のパッケージの外形寸法は、３．６×
２．４×１．３ｍｍであるが、本発明の光結合装置の外
形寸法は、２．１×２．２×１．０ｍｍとなり、大幅に
小型、薄型化を達成できる。

【００２６】以上は反射型光結合装置としての実施形態
を説明したが、応用実施形態として透過型光結合装置に
ついて説明する。この光結合装置では、図４に示すよう
に、一対の発光側メッキ配線３０ａ，３０ｂおよび一対
の受光側メッキ配線３１ａ，３１ｂが形成された基板３
２と、発光側メッキ配線３０ａに接続された発光素子３
３と、受光側メッキ配線３１ａに接続された受光素子３
４と、両素子３３，３４を透光性樹脂にて一体的にモー
ルドしてなる透光性樹脂体３５と、発光素子３３と受光
素子３４を分離するためにこれらの間で透光性樹脂体３
５が切断されて形成される凹み３６とを備えてなる。こ
こでは、反射型の場合と比べ厚い基板３２が用いられ、
発光側および受光側の透光性樹脂体３５ａ，３５ｂにそ
れぞれ反射壁４０，４１が設けられ、発光素子３３から
発した光が発光側の反射壁４０で反射して凹み３６を通
過し、受光側の反射壁４１で反射して受光素子３４に達
するように光路Ｐが形成されている。

【００２７】発光側および受光側の透光性樹脂体３５
ａ，３５ｂは、上面の一部が角度θのテーパーをつけた
形状にトランスファ成形時に同時に成形されており、こ
れが反射壁４０，４１とされる。なお、光が反射しやす
いように、反射壁４０，４１の外面を遮光性の樹脂やア
ルミニウム等の金属膜で覆っておくとよい。また、反射
壁４０，４１は、トランスファ成形によらずに成形後に
切断、研削等によって成形してもよい。

【００２８】上記構成の光結合装置の製造方法は、図５
に示すように、発光素子３３および受光素子３４をダイ
ボンドしてからダイシングにより凹み３６を形成して発
光側と受光側に分離するまでの工程は反射型光結合装置
の場合と同じである。

【００２９】ただし、発光側と受光側との間をダイシン
グにより分離する際、基板３２をＬ′（≧０．５ｍｍ）
だけ取り除く。このように、厚い基板３２を用いて深く
取り除くことにより、パッケージの高さ方向の外形寸法
を大きくすることなく被検出物の通過路を確保すること
ができる。

【００３０】最後に反射型の場合と同様に隣接するセク
ションを切り離し、１個づつの製品となる。したがっ
て、本実施形態の光結合装置においても、上記実施形態
と同じ効果を達成できる。

【００３１】そして、この光結合装置はＯＡ機器等の小
型機器の回路基板に半田リフロー装置により表面実装さ
れて、透過型フォトインタラプタとして使用される。す
なわち、発光素子３３から発した光は反射壁４０により
反射して凹み３６を通過する。このとき、凹み３６に被
検出物があれば光は遮られて受光素子３４に達せず、被
検出物がなければ光は凹み３６を通過して、反射壁４１
に反射されて受光素子３４に向かい、受光素子３４によ
り検出され、被検出物の通過の有無を無接点で識別でき
る。

【００３２】なお、本発明は、上記実施形態に限定され
るものではなく、本発明の範囲内で上記実施形態に多く
の修正および変更を加え得ることは勿論である。例え
ば、反射型光結合装置において、遮光性樹脂を用いてイ
ンジェクション成形により遮光体を形成する代わりに、
図６に示すように、金属または遮光性樹脂からなる遮光
体４２を別体で成形して、凹み３６に露出している基板
３２上に接着剤を塗布して、この遮光体４２を搭載して
固定してもよい。

【００３３】また、凹みを形成するとき、ダイシングの
代わりにレーザー光や超高圧の水流を当てて、切断を行
ってもよい。

【００３４】

【発明の効果】以上の説明から明らかな通り、本発明に
よると、配線付きの基板を用いてリード端子を廃止して
いるので、基板を直接実装することになり、半田付け時
の熱による透光性樹脂の軟化といった透光性樹脂体への
悪影響がなくなり、製品の信頼性を低下させることがな
い。しかも、発光側および受光側の透光性樹脂体の間に
凹みを設け、凹みには必要に応じて遮光体のみが設けら
れているので、透光性樹脂体の側方よりも外に突出した
リード端子や基板をなくすことができ、小型、薄型化を
実現できる。さらに、この小型、薄型化により、樹脂等
の使用材料を削減できたり、金型からの取数増大となっ
て生産効率の向上を図ることができ、コストダウンにも
つながる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態の反射型光結合装置を示す
図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は
Ｄ−Ｄ断面図

【図２】同じくその製造工程図

【図３】同じくその製造工程のフロー図

【図４】透過型光結合装置を示す図であり、（ａ）は平
面図、（ｂ）は側面図

【図５】同じくその製造工程のフロー図

【図６】他の反射型光結合装置を示す図であり、（ａ）
は平面図、（ｂ）は側面図

【図７】第１の従来例の反射型光結合装置を示す図であ
り、（ａ）は平面図、（ｂ）はＡ−Ａ断面図

【図８】第２の従来例の反射型光結合装置を示す図であ
り、（ａ）は平面図、（ｂ）はＢ−Ｂ断面図

【図９】第３の従来例の反射型光結合装置を示す図であ
り、（ａ）は平面図、（ｂ）はＣ−Ｃ断面図

【符号の説明】

３０ａ，３０ｂ発光側メッキ配線３１ａ，３１ｂ受光側メッキ配線３２基板３３発光素子３４受光素子３５透光性樹脂体３６凹み３７遮光体

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】発光側配線および受光側配線が形成され
た基板と、前記発光側配線に接続された発光素子と、前
記受光側配線に接続された受光素子と、両素子を透光性
樹脂にてモールドしてなる透光性樹脂体と、前記発光素
子と受光素子とを分離するためにこれらの間で前記透光
性樹脂体が切断されて形成される凹みとを備えてなるこ
とを特徴とする光結合装置。
【請求項２】前記凹みに、発光素子から受光素子へ直
接光が入射することを防ぐ遮光体が設けられたことを特
徴とする請求項１記載の光結合装置。
【請求項３】前記遮光体が透光性樹脂体よりも高くさ
れたことを特徴とする請求項２記載の光結合装置。
【請求項４】発光側および受光側の透光性樹脂体にそ
れぞれ反射壁が設けられ、発光素子から発した光が凹み
を通過して受光素子に達するように光路が形成されたこ
とを特徴とする請求項１記載の光結合装置。
【請求項５】前記凹みが基板の一部まで達しているこ
とを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の光
結合装置。