JP2006269777A - 面実装型フォトインタラプタとその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 プリント基板等に対して面実装できるようにした構成したフォトインタラプタにおいて，その検出精度の向上を図る。
【解決手段】 発光素子１０及び受光素子１５を搭載してメイン絶縁基板２の上面に，前記発光素子及び受光素子の各々が嵌まる貫通孔４，５をを備えたサブ絶縁基板を積層固着して二枚重ねの積層体に構成する一方，前記サブ絶縁基板における各貫通孔内に封止用の透明樹脂１６，１７を充填し，更に，前記サブ絶縁基板の上面に，前記発光素子と前記受光素子との間に被検出物が入るギャップ溝３１を備え且つ前記発光素子からの光を前記ギャップ溝を横切ったのち前記受光素子に到達するように構成した不透明体製のキャップ体３２を固着する。
【選択図】 図１

Description

本発明は，発光部と受光部とを備え，その間における被検出物の有無を検出するようにしたフォトインタラプタのうち，プリント基板等に対して面実装できるようにした構成したフォトインタラプタと，その製造方法とに関するものである。

従来，この種のフォトインタラプタは，金属板製のリードフレームを使用した構成であったが，最近において，プリント基板等に対して面実装できるように面実装型に構成している。

従来，この面実装型のフォトインタラプタは，例えば，特許文献１等に記載されているように，絶縁基板の上面に，発光素子と受光素子とを搭載して，発光素子及び受光素子の各々を別々の透明樹脂にて封止する一方，前記絶縁基板の下面に，前記発光素子に対する一対の端子電極及び前記受光素子に対する一対の端子電極を形成して，これらの端子電極にてプリント基板に対して半田付けできるようにし，更に，前記絶縁基板の上面には，前記発光素子と前記受光素子との間に被検出物が入るギャップ溝を備え，発光素子からの光を前記ギャップ溝を横切ったのち前記受光素子に到達するように構成した不透明体製のキャップ体を固着するという構成にしている。

また，前記面実装型のフォトインタラプタに製造に際しては，例えば，特許文献１等に記載されているように，前記絶縁基板の複数枚を縦横に並べて一体化して成る素材基板を使用して，この素材基板の状態で，前記発光素子及び受光素子の搭載，封止用の透明樹脂の形成，更には，キャップ体の固着を行い，最後に，前記素材基板を，縦方向及び横方向へのダイシング加工にて，複数個の各フォトインタラプタごとに分割するという方法を採用している。
特開平１１−２７４５５０号公報

しかし，従来における面実装型フォトインタラプタは，前記したように，絶縁基板の上面に，発光素子及び受光素子を搭載して，これら各素子を透明樹脂で封止するとともに，キャップ体を固着した構成であって，前記絶縁基板は，一枚板の構成であることにより，剛性が低くて，この絶縁基板に，外とか，或いは，前記封止用透明樹脂及び前記キャップ体との間における熱膨張差等にて歪み変形が発生するおそれが大きいと言う問題があるばかりか，発光素子における一部の光が，被検出物が入るギャップ溝を横切ることなく，絶縁基板の上面とこれに固着したキャップ体との間より直接に受光素子側に到達するおそれが大きく，その結果として，被検出物有無の検出精度が低いという問題もあった。

また，その製造に際し，前記発光素子及び受光素子に対する封止用の透明樹脂の形成を，前記素材基板の表面全体に，透明樹脂層を所定の厚さにて形成し，この透明樹脂層を，縦及び横方向の二つの方向へのダイシング加工にて，各絶縁基板における発光素子用透明樹脂及び受光素子用透明樹脂ごとに分割するようにしており，また，前記素材基板における各絶縁基板の個所の各々に，当該各絶縁基板ごとに分けて別々に製作したキャップ体を固着するようにしている。

このために，製造工程には，前記透明樹脂層を各封止用透明樹脂ごとに分割するための二つの方向へのダイシング加工を必要とすることに加えて，素材基板における各絶縁基板の各々に，当該各絶縁基板ごとに分けて別々に製作したキャップ体を供給して固着する工程を必要とすることにより，製造工程が複雑で且つ多くなるから，製造コストが大幅にアップするという問題があった。

本発明は，これらの問題を解消した面実装型のフォトインタラプタと，その製造方法とを提供することを技術的課題とするものである。

この技術的課題を達成するため本発明における面実装型フォトインタラプタは，請求項１にしたように，
「上面に発光素子及び受光素子を搭載し下面に前記発光素子に対する一対の端子電極及び前記受光素子に対する一対の端子電極を形成して成るメイン絶縁基板と，このメイン絶縁基板における発光素子及び受光素子の各々が嵌まる貫通孔を備えたサブ絶縁基板とを備え，前記メイン絶縁基板の上面に，前記サブ絶縁基板を積層固着して二枚重ねの積層体に構成する一方，前記サブ絶縁基板における各貫通孔内に封止用の透明樹脂を充填し，更に，前記サブ絶縁基板の上面に，前記発光素子と前記受光素子との間に被検出物が入るギャップ溝を備え且つ前記発光素子からの光を前記ギャップ溝を横切ったのち前記受光素子に到達するように構成した不透明体製のキャップ体を固着する。」
ことを特徴としている。

また，本発明における面実装型フォトインタラプタは，請求項２にしたように，
「前記請求項１の記載において，前記メイン絶縁基板と，前記サブ絶縁基板とが同じ材料である。」
ことを特徴としている。

次に，本発明における面実装型フォトインタラプタの製造方法は，請求項３に記載したように，
「一つのフォトインタラプタを構成するメイン絶縁基板の複数個を縦横に並べて一体化して成るメイン素材基板を製造する工程，
一つのフォトインタラプタを構成するサブ絶縁基板の複数個を縦横に並べて一体化して成るサブ素材基板を製造する工程，
前記メイン素材基板の上面のうち前記各メイン絶縁基板の各々に，発光素子及び受光素子を搭載する工程，
前記メイン素材基板の下面のうち前記各メイン絶縁基板に，前記発光素子に対する一対の端子電極及び前記受光素子に対する一対の端子電極を形成する工程，
前記メイン素材基板の上面に，前記サブ素材基板を，当該サブ素材基板のうち前記各サブ絶縁基板の個所に発光素子及び受光素子の各々を別々に収容する貫通孔を穿設した状態で積層固着する工程，
前記サブ素材基板における各貫通孔内に，封止用の透明樹脂を充填する工程，
を備え，更に，
一つのフォトインタラプタを構成する不透明製キャップ体の複数個を縦横に並べて一体化して成るキャップ体素材板を製造する工程，
このキャップ体素材板を，前記キャップ体素材板を積層固着する工程，
この工程に次いで，前記メイン素材基板，前記サブ素材基板及び前記キャップ体素材板を，縦方向の切断線に沿ってのダイシング加工及び横方向の切断線に沿ってのダイシング加工にて，前記一つのフォトインタラプタごとに分割する工程，
を備えている。」
ことを特徴としている。

また，本発明における製造方法は，請求項４に記載したように，
「前記請求項３の記載において，前記メイン素材基板の上面への発光素子及び受光素子の搭載を，当該メイン素材基板の上面にサブ素材基板を積層固着した後において行う。」
ことを特徴としている。

更にまた，本発明における製造方法は，請求項５に記載したように，
「前記請求項３又は４の記載において，前記縦方向の切断線と，前記横方向の切断線との交点に，前記メイン素材基板の上面における発光素子及び受光素子とメイン素材基板の下面における各端子電極との相互間を電気的に接続するためのスルーホールを位置する。」ことを特徴としている。

前記請求項１に記載したように，メイン絶縁基板の上面に，サブ絶縁基板を積層固着して二枚重ねの積層体に構成したことにより，この積層体における剛性を大幅に向上できるから，この積層体に，外力とか，透明樹脂及びキャップ体との間における熱膨張差によって歪み変形が発生することを，従来のように，絶縁基板が一枚である場合よりも，確実に低減できる。

また，発光素子及び受光素子を，前記サブ絶縁基板に穿設した貫通孔内に位置し，この貫通孔において透明樹脂に封止したことにより，発光素子における光が，キャップ体におけるギャップ溝を通過することなく直接に受光素子に到達することを，前記サブ絶縁基板によって確実に阻止できる。

従って，本発明によると，絶縁基板の歪み変形を低減できることと，発光素子から受光素子への直接の光の到達を阻止できることとが相俟って，検出精度を大幅に向上できる効果を有する。

この場合，請求項２に記載したように，メイン絶縁基板とサブ絶縁基板とを同じ材料製にすることにより，この間に，熱膨張による歪み変形が発生することを回避できるから，検出精度の向上をより助長できる。

一方，請求項３に記載した製造方法によると，前記発光素子及び受光素子の各々を封止する透明樹脂を，サブ絶縁基板における貫通孔内への充填によって形成することができるから，前記従来のように，この封止用の透明樹脂を形成するための縦及び横の二つの方向へのダイシング加工を必要としないのであり，しかも，前記キャップ体の固着を，このキャップ体の複数個を一体化して成るキャップ体素材板の状態で，一挙に行うことができる。

従って，本発明による製造方法によると，製造工程を従来の場合よりも少なくできるとともに，キャップ体を固着することに要する手数を少なくできるから，前記した効果を有するフォトインタラプタを低いコストが製造できる効果を有する。

この製造方法においては，請求項４に記載したように，前記メイン素材基板の上面への発光素子及び受光素子の搭載を，当該メイン素材基板の上面にサブ素材基板を積層固着した後において行うことにより，前記発光素子及び受光素子の搭載に際してのチップのダイボンディング及びワイヤボンディングを，メイン絶縁基板における歪み変形が小さい状態で，容易に的確に行うことができる利点がある。

また，前記した製造方法においては，請求項５に記載したように，前記縦方向の切断線と，前記横方向の切断線との交点に，前記メイン素材基板の上面における発光素子及び受光素子と，メイン素材基板の下面における各端子電極とを電気的に接続するスールホールを位置することにより，前記メイン素材基板に設けるスルーホールの数を少なくできるから，製造コストをより低減できる利点がある。

以下，本発明の実施の形態を図面について説明する。

図１〜図４は，本発明の実施の形態による面実装型フォトインタラプタ１を示す。

この面実装型フォトインタラプタ１は，例えば，カラスエポキシ等の絶縁体によるメイン絶縁基板２と，前記メイン絶縁基板２と同じ絶縁材料，つまり，カラスエポキシ等によるサブ絶縁基板３とを備え，前記メイン絶縁基板２の上面に，前記サブ絶縁基板３が重ねて積層固着されている。

前記サブ絶縁基板３には，平面視において長溝孔に構成した左右一対の貫通孔４，５が穿設されている。

前記メイン絶縁基板２における上面のうち前記一方の貫通孔４内の個所には，一対の電極パターン６，７と，この両電極パターン６，７のうち一方の電極パターン６にダイボンディングした発光ダイオードチップ８と，この発光ダイオードチップ８と他方の電極パターン７との間をワイヤボンディングした金属線９とによって構成して成る発光素子１０が設けられている。

前記メイン絶縁基板２における上面のうち前記他方の貫通孔５内の個所には，一対の電極パターン１１，１２と，この両電極パターン１１，１２のうち一方の電極パターン１１にダイボンディングした受光チップ１３と，この受光チップ１３と他方の電極パターン１２との間をワイヤボンディングした金属線１４とによって構成して成る受光素子１５が設けられている。

前記サブ絶縁基板３における両貫通孔４，５内には，エポキシ樹脂等の封止用透明樹脂１６，１７が充填されている。

前記メイン絶縁基板２における下面のうち前記発光素子１０の側の部分には，前記発光素子９における一方の電極パターン６にスルーホール１８内の導体１９を介して電気的に導通する端子電極２０と，前記発光素子１０における他方の電極パターン７にスルーホール２１内の導体２２を介して電気的に導通する端子電極２３とが各々形成されている。

更に，前記メイン絶縁基板２における下面のうち前記受光素子１５の側の部分には，前記受光素子１５における一方の電極パターン１１にスルーホール２４内の導体２５を介して電気的に導通する端子電極２６と，前記受光素子１５における他方の電極パターン１２にスルーホール２７内の導体２８を介して電気的に導通する端子電極２９が各々形成されている。

そして，前記サブ絶縁基板３の上面には，前記発光素子１０と前記受光素子１５との間に被検出物３０が入るギャップ溝３１を備えて成る不透明体製のキャップ体３２を固着している。

このキャップ体３２は，当該キャップ体３２のうち前記発光素子１０の部分を，天井に光反射面３３ａを有する第１中空部３３ｂに形成する一方，当該キャップ体３２のうち前記受光素子１５の部分を，天井に光反射面３４ａを有する第２中空部３４ｂに形成することにより，前記発光素子１０において発光した光を，前記第１中空部３３ｂにおける光反射面３３ａで反射して，前記ギャップ溝３１を横切ったのち，第２中空部３４ｂにおける光反射面３４ａで反射して前記受光素子１５に到達するように構成しており，前記ギャップ溝３１の左右両内側面には，光が通過するスリット孔３３ｃ，３４ｃが穿設されている。

この構成のフォトインタラプタ１は，各種電気機器におけるプリント基板に対して，そのメイン絶縁基板２の下面における各端子電極２０，２３，２６，２９を半田付けすることによって実装される。

前記ギャップ溝３１内に，被検出物３０が存在しないときには，前記発光素子１０における光は，前記ギャップ溝３１を横切って前記受光素子１５に到達することになるが，前記ギャップ溝３１内に被検出物３０が存在するときには，前記受光素子１５への光の到達が前記被検出物３０にて遮られることになるから，これによって，前記ギャップ溝３１内における被検出物３０の有無を検出することができる。

この場合において，メイン絶縁基板２の上面に，サブ絶縁基板３を積層固着して二枚重ねの積層体に構成したことにより，この積層体に，外力及び熱膨張差等による歪み変形が発生することを，従来のように，絶縁基板が一枚である場合よりも，確実に低減できる。

この場合，メイン絶縁基板２とサブ絶縁基板３とが同じ材料であることにより，その間における熱膨張差による歪み変形が発生することを回避できる。

また，発光素子１０及び受光素子１５を，前記サブ絶縁基板３に穿設した貫通孔４，５内に位置し，この貫通孔４，５において透明樹脂１６，１７にて封止したことにより，発光素子１０における光が，キャップ体３２におけるギャップ溝３１を横切るように通過することなく直接に受光素子１５に到達することを，前記サブ絶縁基板３によって確実に阻止できる。

次に，前記した構成による面実装型フォトインタラプタ１の製造方法について説明する。

先ず，図５，図６及び図７に示すように，前記メイン絶縁基板２の複数枚を縦及び横に並べて一体化して成るメイン素材基板Ａと，同じく，前記サブ絶縁基板３の複数枚を縦及び横に並べて一体化して成るサブ素材基板Ｂとを，ガラスエポキシ板より製作する。

なお，これらメイン素材基板Ａ及びサブ素材基板Ｂは，詳しくは後述するように，縦方向の切断線Ｃ１及び横方向の切断線Ｃ２に沿ってのダイシング加工によって，各メイン絶縁基板２及びサブ絶縁基板３ごとに分割される。

前記メイン素材基板Ａのうち前記各メイン絶縁基板２の個所ごとに，上面における電極パターン６，７，１１，１２の形成，及び，下面における端子電極２０，２３，２６，２９の形成，並びに，スルーホールの穿設とその内部における導体の形成を行う。

一方，前記サブ素材基板Ｂには，その各サブ絶縁基板２の個所ごとに貫通孔４，５を穿設する。

次いで，図８，図９及び図１０に示すように，前記メイン素材基板Ａの上面に，前記サブ素材基板Ｂを重ねて，積層固着したのち，前記サブ素材基板Ｂにおける各貫通孔４，５内の各々に，発光ダイオードチップ８及び受光チップ１３のダイボンディングと，金属線９，１４によるワイヤボンディングとを行う。

なお，この発光ダイオードチップ８及び受光チップ１３のダイボンディングと，金属線９，１４によるワイヤボンディングとは，前記サブ素材基板Ｂを積層固着する前の段階において行うようにしても良いが，前記したように，前記サブ素材基板Ｂを積層固着した後の段階において行うようにした場合には，これらのダイボンディング及びワイヤボンディングを，素材基板Ａ，Ｂにおける剛性が高くてその歪み変形が小さい状態で的確に行うことができる利点がある。

次いで，図１１〜図１４に示すように，前記サブ素材基板Ｂにおける各貫通孔４，５内の各々に，透明なエポキシ樹脂等を液体の状態で充填したのち，乾燥又は硬化することにより，封止用透明樹脂１６，１７を形成する。

次いで，前記サブ素材基板Ｂの上面に，予め，前記キャップ体３２の複数個を，縦及び横方向に並べて一体化するようにして製作して成るキャップ体素材板Ｄを重ねて積層固着する。

次いで，前記した三者，つまり，メイン素材基板Ａ，サブ素材基板Ｂ及びキャップ体素材板Ｄとからなる積層物を，前記縦方向の切断線Ｃ１に沿ってのタイシング加工にて切断するとともに，前記横方向の切断線Ｃ２に沿ってのダイシング加工にて切断することにより，前記図１〜図４に示す構成通りの面実装型フォトインタラプタ１を得ることができる。

また，別の製造方法においては，前記メイン素材基板Ａにおける各スルーホールを，図２０に示すように，縦方向の切断線Ｃ１と，横方向の切断線Ｃ２との交点に位置することができる。

このようにすることにより，スルーホールは，隅部に位置することになるから，前記メイン素材基板Ａに設けるスルーホールの数を，前記した実施の形態の場合よりも少なくできる。

本発明の実施の形態による面実装型フォトインタラプタを示す縦断正面図である。 図１のII−II視断面図である。 図１のIII −III 視断面図である。 図１のIV−IV視断面図である。 前記フォトインタラプタの製造に使用するメイン素材基板及びサブ素材基板の斜視図である。 図５のVI−VI視拡大断面図である。 図５のVII −VII 視拡大断面図である。 第１の工程を示す斜視図である。 図８のIX−IX視拡大断面図である。 図８のＸ−Ｘ視拡大断面図である。 第２の工程を示す斜視図である。 図１１のXII −XII 視拡大断面図である。 図１１のXIII−XIII視拡大断面図である。 図１１のXIV −XIV 視拡大断面図である。 第３の工程を示す斜視図である。 図１５のXVI −XVI 視拡大断面図である。 図１５のXVII−XVII視拡大断面図である。 第４の工程を示す断面図である。 第５の工程を示す断面図である。 別のメイン素材基板を示す斜視図である。

符号の説明

１ フォトインタラプタ
２ メイン絶縁基板
３ サブ絶縁基板
４，５ 貫通孔
１０ 発光素子
１５ 受光素子
１６，１７ 封止用透明樹脂
３２ キャップ体
３１ ギャップ溝
３０ 被検出物
Ａ メイン素材基板
Ｂ サブ素材基板
Ｃ１ 縦方向の切断線
Ｃ２ 横方向の切断線
Ｄ キャップ体素材板

Claims (5)

1. 上面に発光素子及び受光素子を搭載し下面に前記発光素子に対する一対の端子電極及び前記受光素子に対する一対の端子電極を形成して成るメイン絶縁基板と，このメイン絶縁基板における発光素子及び受光素子の各々が嵌まる貫通孔を備えたサブ絶縁基板とを備え，前記メイン絶縁基板の上面に，前記サブ絶縁基板を積層固着して二枚重ねの積層体に構成する一方，前記サブ絶縁基板における各貫通孔内に封止用の透明樹脂を充填し，更に，前記サブ絶縁基板の上面に，前記発光素子と前記受光素子との間に被検出物が入るギャップ溝を備え且つ前記発光素子からの光を前記ギャップ溝を横切ったのち前記受光素子に到達するように構成した不透明体製のキャップ体を固着することを特徴とする面実装型フォトインタラプタ。
2. 前記請求項１の記載において，前記メイン絶縁基板と，前記サブ絶縁基板とが同じ材料であることを特徴とする面実装型フォトインタラプタ。
3. 一つのフォトインタラプタを構成するメイン絶縁基板の複数個を縦横に並べて一体化して成るメイン素材基板を製造する工程，
   一つのフォトインタラプタを構成するサブ絶縁基板の複数個を縦横に並べて一体化して成るサブ素材基板を製造する工程，
   前記メイン素材基板の上面のうち前記各メイン絶縁基板の各々に，発光素子及び受光素子を搭載する工程，
   前記メイン素材基板の下面のうち前記各メイン絶縁基板に，前記発光素子に対する一対の端子電極及び前記受光素子に対する一対の端子電極を形成する工程，
   前記メイン素材基板の上面に，前記サブ素材基板を，当該サブ素材基板のうち前記各サブ絶縁基板の個所に発光素子及び受光素子の各々を別々に収容する貫通孔を穿設した状態で積層固着する工程，
   前記サブ素材基板における各貫通孔内に，封止用の透明樹脂を充填する工程，
   を備え，更に，
   一つのフォトインタラプタを構成する不透明製キャップ体の複数個を縦横に並べて一体化して成るキャップ体素材板を製造する工程，
   このキャップ体素材板を，前記キャップ体素材板を積層固着する工程，
   この工程に次いで，前記メイン素材基板，前記サブ素材基板及び前記キャップ体素材板を，縦方向の切断線に沿ってのダイシング加工及び横方向の切断線に沿ってのダイシング加工にて，前記一つのフォトインタラプタごとに分割する工程，
   を備えていることを特徴とする面実装型フォトインタラプタの製造方法。
4. 前記請求項３の記載において，前記メイン素材基板の上面への発光素子及び受光素子の搭載を，当該メイン素材基板の上面にサブ素材基板を積層固着した後において行うことを特徴とする面実装型フォトインタラプタの製造方法。
5. 前記請求項３又は４の記載において，前記縦方向の切断線と，前記横方向の切断線との交点に，前記メイン素材基板の上面における発光素子及び受光素子とメイン素材基板の下面における各端子電極との相互間を電気的に接続するためのスルーホールを位置することを特徴とする面実装型フォトインタラプタの製造方法。

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