JP2005340727A - Manufacturing method of light emitting and receiving element - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、チルトセンサ、反射型インタラプタ、フォトカプラ等に利用される受光素子と発光素子とを同一基板上に搭載した受発光素子の製造方法に関する。 The present invention relates to a method of manufacturing a light receiving / emitting element in which a light receiving element and a light emitting element used for a tilt sensor, a reflective interrupter, a photocoupler, and the like are mounted on the same substrate.
従来のこの種の受発光素子の製造方法は、基板上に発光素子と受光素子を搭載して、光透過樹脂を用いて樹脂封止した後、発光素子と受光素子との間の光透過樹脂を切削して、基板に達する凹部を形成し、この凹部内に遮光体を設けることによって、発光素子と受光素子を光学的に分離する方法がとられていた(特許文献1)。 A conventional method for manufacturing a light emitting / receiving element of this type is that a light emitting element and a light receiving element are mounted on a substrate and sealed with a light transmitting resin, and then a light transmitting resin between the light emitting element and the light receiving element. The light-emitting element and the light-receiving element are optically separated by forming a recess reaching the substrate and providing a light-shielding body in the recess (Patent Document 1).
また本願出願人は、遮光部を一括して形成する方法を提案している(特許文献2)。図6は本願出願人が先に提案した受発光素子の製造方法の一例を示す説明図である。この製造方法では、図7に示すように集合基板状態のプリント配線板1(有機材料から基板)上に複数組の発光素子9と受光素子10を搭載する構成となっている。なお図6は、図7に示す複数組の受発光素子の内、1組の受発光素子について図示したものである。
In addition, the applicant of the present application has proposed a method of forming the light shielding portions in a lump (Patent Document 2). FIG. 6 is an explanatory view showing an example of a method for manufacturing a light emitting / receiving element previously proposed by the applicant of the present application. In this manufacturing method, as shown in FIG. 7, a plurality of sets of
以下図6に従い、1個の発光素子と1個の受光素子からなる受発光素子の製造方法について説明する。まず、発光素子9と受光素子10をプリント配線板1上に形成された発光素子用ダイパッド5及び受光素子用ダイパッド7上に、銀ペースト等の導電性ペーストによりそれぞれ接着、搭載する。その後、発光素子9及び受光素子10の表面電極と、プリント配線板1表面の発光素子用基板電極6と受光素子用基板電極8とをそれぞれ、金線、アルミニウム線等を用いて接続する(図6a)。
Hereinafter, a method for manufacturing a light emitting / receiving element composed of one light emitting element and one light receiving element will be described with reference to FIG. First, the
次に、ポッティング法、あるいは印刷法により、プリント配線板1表面に、エポキシ樹脂等の光透過樹脂11を形成する(図6b)。
Next, a light transmitting resin 11 such as an epoxy resin is formed on the surface of the printed
光透過樹脂を11を熱硬化させ、図7に示す集合基板状態のプリント配線板1に搭載した発光素子9と受光素子10との間を通るラインZに沿って、ダイシングブレードを走行させ、光透過樹脂11を切削除去し、発光部3と受光部4との間に、遮光領域となる凹部14を形成する(図6c)。
The light-transmitting resin 11 is heat-cured, and a dicing blade is run along a line Z passing between the light-emitting
凹部14内に、凹部14の幅より狭いノズル径のディスペンサを用いてポッティングし、遮光樹脂2を充填し、硬化させる。ここで遮光樹脂として、凹部14内に充填可能な遮光材としてシリカを含むフィラ入りエポキシ樹脂を用いる(図6d)。遮光樹脂2は、凹部14の幅より狭い幅のマスクを用いた印刷法により形成する場合もある。
The
その後、図7に示すダイシングラインX1、X2及びY1、Y2に沿ってダイシングブレードを走行させ、光透過樹脂11、凹部14内に充填した遮光樹脂2及びプリント配線板1を切断することにより、ここの受発光素子に個片化することができる。
Thereafter, a dicing blade is run along the dicing lines X1, X2 and Y1, Y2 shown in FIG. 7 to cut the light transmitting resin 11, the
さらに本願出願人は、遮光樹脂2を硬化させた後、その表面を研磨し、光透過樹脂11及び遮光樹脂2の表面を同一平面で、ほぼ平坦した受発光素子や、凹部14を隣接する別の受発光素子との間に形成し、受発光素子の周囲を遮光樹脂2で取り囲んだ構造の受発光素子の製造方法についても提案している(特願2003−346884号)
本願出願人が特許文献2で開示した製造方法では、光透過樹脂及び遮光樹脂として同種のエポキシ樹脂を使用していたが、使用する樹脂の線膨張率、弾性率、ガラス転移温度等の物性が異なる場合、光透過樹脂と遮光樹脂との間にストレスが生じてしまう。特に光透過樹脂の周りを遮光樹脂で取り囲む構造の受発光素子では、樹脂にクラックや剥離が生じてしまうという問題があった。
In the manufacturing method disclosed in
また樹脂のストレスを緩和するため、受光素子あるいは発光素子の周囲にシリコーン樹脂やポリイミド樹脂を塗布する方法もあるが、材料費や製造コストが嵩んでしまうという問題があった。本発明はこれらの問題を解消し、ストレスの発生の少ない受発光素子の製造方法を提供することを目的とする。 In addition, there is a method of applying a silicone resin or a polyimide resin around the light receiving element or the light emitting element in order to relieve the stress of the resin, but there is a problem that the material cost and the manufacturing cost increase. An object of the present invention is to solve these problems and to provide a method of manufacturing a light receiving and emitting element with less stress.
本発明は上記目的を達成するため、請求項1に係る発明は、受発光素子を構成する発光素子及び受光素子との組を基板上に複数組搭載し、該基板を光透過樹脂で封止した後、前記発光素子と前記受光素子との間の前記光透過樹脂を除去して凹部を形成し、該凹部内に遮光樹脂を充填した後、個々の受発光素子に切断分離する受発光素子の製造方法において、光透過樹脂と、該光透過樹脂に顔料系吸収色素を混練した遮光樹脂を用意する工程と、前記発光素子及び前記受光素子を前記基板上に搭載し、該基板を前記光透過樹脂で封止した後、前記凹部を形成する工程と、該凹部内に、前記顔料系吸収色素を混練して用意した前記遮光樹脂を充填し、硬化させる工程とを含むことを特徴とする。
In order to achieve the above object, the invention according to
請求項2に係る発明は、請求項1記載の受発光素子の製造方法において、エポキシ樹脂からなる前記光透過樹脂と、該エポキシ樹脂にカーボンブラックを混練した前記遮光樹脂を用意する工程を含むことを特徴とする。
The invention according to
本発明は、使用する光透過樹脂に顔料系吸収色素を混練して用意した遮光樹脂を用いることにより、光透過樹脂と遮光樹脂の線膨張率、弾性率、ガラス転移温度が近い樹脂の組合せとなり、光透過樹脂と遮光樹脂との間に発生するストレスを小さくすることができる。そのため、信頼性の高い受発光素子を製造することが可能となる。 In the present invention, by using a light-shielding resin prepared by kneading a pigment-based absorbing dye in the light-transmitting resin to be used, the light-transmitting resin and the resin having a linear expansion coefficient, elastic modulus, and glass transition temperature are close to each other. The stress generated between the light transmitting resin and the light shielding resin can be reduced. Therefore, a highly reliable light emitting / receiving element can be manufactured.
本発明によれば、光透過樹脂に顔料系吸収色素を混練するのみで遮光樹脂を用意することができるので、簡便に遮光樹脂を用意することができる。 According to the present invention, since the light shielding resin can be prepared simply by kneading the pigment-based absorbing dye in the light transmitting resin, the light shielding resin can be easily prepared.
また、光透過樹脂と遮光樹脂との間のストレスを緩和するため、受光素子や発光素子の周囲にシリコーン樹脂等を塗布する必要がないので、材料費や製造コストを嵩むこともない。 Further, since the stress between the light transmitting resin and the light shielding resin is relieved, it is not necessary to apply a silicone resin or the like around the light receiving element or the light emitting element, so that the material cost and the manufacturing cost are not increased.
本発明は、使用する光透過樹脂に顔料系吸収色素を混練して用意した遮光樹脂を用いて受発光素子を形成するものである。 In the present invention, a light receiving / emitting element is formed using a light shielding resin prepared by kneading a pigment-based absorbing dye into a light transmitting resin to be used.
以下、本発明の第1の実施例について説明する。まず、光透過樹脂としてエポキシ樹脂を用意する。このエポキシ樹脂は、線膨張率87ppm(α1:ガラス転移温度前の線膨張率)、弾性率3.3MPa(24.4℃)、ガラス転移温度54℃のものを用いた。このエポキシ樹脂に遮光材として顔料系吸収色素を混練する。ここでは以下に示す2種類の遮光樹脂を用意することとする。顔料系吸収色素としてカーボンブラックを用い、1wt%の割合で混練した遮光樹脂Aと、同様にカーボンブラックを5wt%の割合で混練した遮光樹脂Bを用意する。遮光樹脂A、Bの線膨張率、弾性率、ガラス転移温度はそれぞれ、90ppm(α1)、3.3MPa(24.9℃)、52℃と、95ppm(α1)、3.4MPa(24.9℃)、50.8℃である。 The first embodiment of the present invention will be described below. First, an epoxy resin is prepared as a light transmitting resin. The epoxy resin used had a linear expansion coefficient of 87 ppm (α1: linear expansion coefficient before the glass transition temperature), an elastic modulus of 3.3 MPa (24.4 ° C.), and a glass transition temperature of 54 ° C. This epoxy resin is kneaded with a pigment-based absorbing dye as a light shielding material. Here, the following two types of light shielding resins are prepared. A light shielding resin A kneaded at a rate of 1 wt% using carbon black as a pigment-based absorbing dye and a light shielding resin B similarly kneaded at a rate of 5 wt% are prepared. The linear expansion coefficient, elastic modulus, and glass transition temperature of the light shielding resins A and B were 90 ppm (α1), 3.3 MPa (24.9 ° C.), 52 ° C., 95 ppm (α1), 3.4 MPa (24.9), respectively. ° C) and 50.8 ° C.
受発光素子の製造工程は、従来の製造工程と同様である。プリント配線板1の発光素子ダイパッド5にLEDなどの発光素子9を銀ペースト等により実装搭載する。一方受光素子ダイパッド7にフォトトランジスタなどの受光素子10を同様に実装搭載する。その後、発光素子9の表面電極と発光素子用基板電極6を、金線、アルミニウム線等により接続する。また受光素子10の表面電極と受光素子用基板電極8を同様に接続する(図1a)。
The manufacturing process of the light emitting / receiving element is the same as the conventional manufacturing process. A
プリント配線板1表面の発光素子9及び受光素子10搭載面を、先に用意したエポキシ樹脂からなる光透過樹脂11を用いて封止する(図1b)。ここでは、ポッティング法あるいは印刷法により塗布する。
The light-emitting
塗布した光透過樹脂11を熱硬化した後、図7に示す発光素子9と受光素子10との間を通るラインZに沿ってダイシングブレードを走行させ、光透過樹脂11を除去し、遮光領域形成のための溝状の凹部14を形成する(図1c)。凹部14の幅は、使用するダイシングブレードの幅により変えることができる。ここで、発光素子9と受光素子10間の光の漏れを防止するため、光透過樹脂11を除去する際、プリント配線板1の表面の一部をダイシングブレードで除去する工程とすることもできる。
After the applied light transmissive resin 11 is thermally cured, a dicing blade is run along the line Z passing between the
次に凹部14内に、ディスペンサ15を用いて先に用意した遮光樹脂2をポッティングする(図1d)。遮光樹脂2は、光透過樹脂11にカーボンブラックを添加して用意した遮光樹脂A、遮光樹脂Bのいずれかを用いる。ポッティングした遮光樹脂2を硬化させた後、図7に示すダイシングラインX1、X2及びY1、Y2に沿ってダイシングブレードを走行させ、光透過樹脂11、遮光樹脂2及びプリント配線板1を切断することで、図2に示すような、発光部3と受光部4の間に、遮光樹脂2で形成された遮光壁を備えた受発光素子を形成することができる。凹部14の形成や個々の受発光素子に切断する工程は、ダイシングブレードを走行させて切断する代わりに、レーザ光を照射して凹部14の形成や切断分離を行っても良い。
Next, the prepared
次に第2の実施例について説明する。第1の実施例で説明した受発光素子は、図2に示すように、遮光樹脂2が発光部3及び受光部4表面を覆っていない。しかし、遮光樹脂2が発光部3や受光部4表面を覆ってしまう場合、遮光樹脂2を除去する必要がある。そこで、発光部3や受光部4表面に遮光樹脂2が形成された場合、遮光樹脂2を除去する方法について説明する。
Next, a second embodiment will be described. In the light emitting / receiving element described in the first embodiment, the
実施例1で説明した遮光樹脂2を硬化させた後、少なくとも発光部3、受光部4の表面と遮光樹脂2表面がほぼ同じ高さとなるように研磨する。図3は研磨方法の一例を示している。図3に示すように、ローラ13の回転に伴い、回転する研磨紙12(研磨ベルト)の下のプリント配線板1を往復させることにより、遮光樹脂2が研磨され、光透過樹脂11の表面とほぼ同じ高さとすることができる。使用する研磨紙12の粒度等は、研磨量や研磨条件に応じて適宜選択されるが、研磨された光透過樹脂11の表面の凹凸が10μm程度であれば、受発光素子として十分な特性を得ることができる。
After the
以下、前述の説明同様、図7に示すダイシングラインX1、X2及びY1、Y2に沿ってダイシングブレードを走行させ、光透過樹脂11、遮光樹脂2及びプリント配線板1を切断することで、図3(b)に示すような、発光部3と受光部4の間に、遮光樹脂2で形成された遮光壁を備えた受発光素子を形成することができる。
Hereinafter, as described above, the dicing blade is run along the dicing lines X1, X2 and Y1, Y2 shown in FIG. 7, and the light transmitting resin 11, the
また、本発明は別の実施例に適用することもできる。実施例1で説明した凹部14を形成する際(図1c工程に相当)、図7のラインZに加えて、ラインX1、X2及びY1、Y2の沿ってブレード幅Aのダイシングブレードを走行させ、凹部14を形成した後、凹部14内にディスペンサを用いて先に用意した遮光樹脂2をポッティングする。以下、実施例1及び実施例2で説明したように、少なくとも発光部3、受光部4の表面と遮光樹脂2表面がほぼ同じ高さとなるように研磨した後、図7に示すダイシングラインX1、X2及びY1、Y2に沿ってダイシングブレードを走行させ、光透過樹脂11、遮光樹脂2及びプリント配線板1を切断する。このときブレード幅を先に用いたダイシングブレードのブレード幅Aより狭いブレード幅のダイシングブレードを用いる。その結果、図4(a)に斜視図及び断面図を示すように、発光部3と受光部4の間及び周囲に、遮光樹脂2で形成された遮光壁を備えた受発光素子を形成することができる。
The present invention can also be applied to other embodiments. When forming the
図4(a)に示す構造の受発光素子は、光透過樹脂11の周囲を遮光樹脂2で取り囲む構造となっているため、光透過樹脂と遮光樹脂との間に発生するストレスの影響を受けやすい構造となる。この構造においてストレスの影響を比較した。図5では、図4(a)に示す構造で、本発明の遮光樹脂A、遮光樹脂B、従来の遮光樹脂の3種類を用いた場合について、比較している。従来の遮光樹脂は、遮光材としてシリカを添加しており、線膨張率12ppm、弾性率17GPa。ガラス転移温度170℃のものを使用した。加熱は、室温から190℃まで200秒間で昇温し、190℃で160秒間保持した後、更に260℃へ140秒間で昇温し、その後自然冷却する工程を2回繰り返した。図5に示すように、従来の遮光樹脂では不良発生率が20.8%だったのに対し、本発明の遮光樹脂A及び遮光樹脂Bを使用した場合には、不良発生率は0であり、本発明は、光透過樹脂と遮光樹脂の物性を近づけることにより、ストレスの発生を抑えていることが確認された。
The light emitting / receiving element having the structure shown in FIG. 4A has a structure in which the periphery of the light transmissive resin 11 is surrounded by the
なお、図4(a)に示す構造の他、図2、図3(b)、図4(b)について、上記条件で加熱した場合も、不良発生率は0であることを確認している。 In addition to the structure shown in FIG. 4A, it is confirmed that the defect occurrence rate is 0 even when heating is performed under the above conditions for FIGS. 2, 3B, and 4B. .
また本発明は、フォトカプラの製造方法に適用することができる。フォトカプラを形成する場合、実施例1で説明した凹部14を形成する際(図1c工程に相当)、図7のラインX1、X2及びY1、Y2の沿ってダイシングブレードを走行させ、凹部14内に、ディスペンサを用いて先に用意した遮光樹脂2をポッティングする。その後、遮光樹脂2を全面に塗布し、受発光素子全面を遮光樹脂2で覆う構造とする。以下、実施例3で説明したように、図7に示すダイシングラインX1、X2及びY1、Y2に沿ってダイシングブレードを走行させ、光透過樹脂11、遮光樹脂2及びプリント配線板1を切断することで、図4(b)に示すような、遮光樹脂2で表面を覆われた受発光素子を形成することができる。
The present invention can also be applied to a photocoupler manufacturing method. When forming the photocoupler, when forming the
以上本発明の実施例について説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものでないことは言うまでもない。例えば、遮光材としてカーボンブラックを使用した場合について説明したが、光透過樹脂に含まれるフィラーの量により、添加量を適宜設定することができるし、カーボンブラックに限らず、所望の発光周波数帯における光を遮光可能な黒色以外の顔料系吸収色素を用いても良い。通常の顔料系吸収色素であれば、粒径が小さく、混練後の遮光樹脂と混練しない光透過樹脂の物性に大きな違いが生じないからである。 As mentioned above, although the Example of this invention was described, it cannot be overemphasized that this invention is not limited to the said Example. For example, although the case where carbon black is used as the light shielding material has been described, the addition amount can be appropriately set depending on the amount of filler contained in the light transmitting resin, and is not limited to carbon black, but in a desired emission frequency band. A pigment-based absorbing dye other than black capable of blocking light may be used. This is because a normal pigment-based absorbing dye has a small particle size and does not cause a great difference in physical properties between the light-shielding resin after kneading and the light-transmitting resin not kneaded.
1:プリント配線板、2:遮光樹脂、3:発光部、4:受光部、5:発光素子用ダイパッド、6:発光素子用基板電極、7:受光素子用ダイパッド、8:受光素子用基板電極、9:発光素子、10:受光素子、11:光透過樹脂、12:研磨紙、13:ローラ、14:凹部 1: printed wiring board, 2: light shielding resin, 3: light emitting part, 4: light receiving part, 5: light emitting element die pad, 6: light emitting element substrate electrode, 7: light receiving element die pad, 8: light receiving element substrate electrode , 9: light emitting element, 10: light receiving element, 11: light transmitting resin, 12: abrasive paper, 13: roller, 14: recess
Claims (2)
光透過樹脂と、該光透過樹脂に顔料系吸収色素を混練した遮光樹脂を用意する工程と、
前記発光素子及び前記受光素子を前記基板上に搭載し、該基板を前記光透過樹脂で封止した後、前記凹部を形成する工程と、
該凹部内に、前記顔料系吸収色素を混練して用意した前記遮光樹脂を充填し、硬化させる工程とを含むことを特徴とする受発光素子の製造方法。 A plurality of sets of light emitting elements and light receiving elements constituting the light receiving and emitting elements are mounted on a substrate, and the substrate is sealed with a light transmitting resin, and then the light transmitting resin between the light emitting element and the light receiving element. In the method of manufacturing a light emitting / receiving element that forms a recess, fills the light shielding resin in the recess, and then cuts and separates into individual light receiving / emitting elements,
A step of preparing a light-transmitting resin and a light-blocking resin obtained by kneading the light-transmitting resin with a pigment-based absorbing dye;
Mounting the light emitting element and the light receiving element on the substrate, sealing the substrate with the light-transmitting resin, and then forming the recess;
And a step of filling the light-shielding resin prepared by kneading the pigment-based absorbing dye into the recess and curing the light-receiving / emitting element.
2. The light emitting / receiving element manufacturing method according to claim 1, further comprising: preparing the light transmitting resin made of an epoxy resin and the light shielding resin obtained by kneading the epoxy resin with carbon black. 3. Production method.
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