JP2006303183A - 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】 絶縁基板２の上面に，発光素子３及び受光素子４を搭載し，前記絶縁基板の上面に固着した不透明体製キャップ体５に，前記発光素子を収容する第１中空体５ａと，前記受光素子を収容する第２中空体５ｂと，その間における連結部５ｃとを一体に設け，前記両中空体のうち互いに向かい合う内側面に光の透過用スリット５ａ′，５ｂ′を開口したフォトインタラプタ１において，前記発光素子及び受光素子を簡単に透明封止体１８，１９で封止するとともに，被検出物２０が入るギャップ溝２１を，正確な寸法にする。
【解決手段】 前記第１中空体の内部の透明封止体１８及び第２中空体の内部の透明封止体１９が，液体の透明樹脂を前記連結部から前記両スリットを通して同時に注入することによって各々設けられ，更に，前記ギャップ溝を，前記キャップ体における連結部に機械加工にて設ける。
【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。

一般に，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，最近においては，プリント基板等に対して半田付けにて面実装できるように構成して成る面実装型のフォトインタラプタが開発されている。

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，これら発光素子及び受光素子の各々を別々の透明封止体にて密封する一方，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と，前記受光素子に対する一対の端子電極とを形成して，これらの端子電極にてプリント基板等に対して半田付け実装できるようにし，更に，前記絶縁基板の上面に，前記発光素子を透明封止体で封止した状態で収容する中空体と，前記受光素子を透明封止体で封止した状態で収容する中空体と，これら両中空体の間に被検出物が入るギャップ溝とを備え，更に，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て成る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。
特開平１１−２７４５５０号公報

ところで，この種のフォトインタラプタにおける前記発光素子と，受光素子とは，これらの耐久性の向上を図ること等を主な目的として，透明封止体にて封止するという構成にされる。

しかし，前記した従来の面実装型フォトインタラプタにおいては，絶縁基板の上面における発光素子及び受光素子の各々を別々の透明封止体にて封止するに際して，前記絶縁基板の上面における全体に透明樹脂層を，発光素子及び受光素子を覆う厚さにして形成し，この透明樹脂層を，縦方向及び横方向の二つの方向へのダイシング加工にて，前記発光素子に対する透明封止体と，前記受光素子に対する透明封止体とに分断するという構成にしている。

従って，前記発光素子及び受光素子を，その各々透明封止体にて別々に封止することに多大の手数を必要とするから，コストが大幅にアップするという問題があるばかりか，二つの方向にダイシング加工するときに，前記絶縁基板の上面に形成されている導体パターンを損傷するおそれが大きくて，不良品の発生率が高い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のフォトインタラプタは，請求項１に記載したように，
「絶縁基板の上面に，発光素子と受光素子とを適宜間隔を隔てて搭載し，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，更に，前記絶縁基板の上面に固着した不透明体製のキャップ体に，前記発光素子を収容する第１中空体と，前記受光素子を収容する第２中空体と，その間における連結部とを一体に設け，前記両中空体のうち互いに向かい合う内側面に光の透過用スリットを開口して成るフォトインタラプタにおいて，
前記キャップ体における第１中空体の内部に前記発光素子に対する透明封止体が，第２中空体の内部に前記受光素子に対する透明封止体が，液体の透明樹脂を前記連結部から前記両スリットを通して両中空体の内部に同時に注入することによって各々設けられ，更に，前記キャップ体における連結部に，被検出物が入るギャップ溝が，機械加工にて設けられている。」
ことを特徴としている。

次に，本発明の製造方法は，請求項２に記載したように，
「絶縁基板を，その上面に発光素子と受光素子を適宜間隔を隔てて搭載し，そ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する構成にして製作する工程，
不透明体製のキャップ体を，これに第１中空体及び第２中空体並びにこれら両中空体間における連結部を一体に設け，且つ，前記両中空体のうち互いに向かい合う内側面に光の透過用スリットを開口する構成にして製作する工程，
を備え，更に，
前記絶縁基板の上面に，前記キャップ体を，その第１中空体の内部に前記発光素子を，第２中空体の内部に前記受光素子を各々収容するように固着する工程，
前記キャップ体における第１中空体の内部及び第２中空体の内部との両方に，液体の透明樹脂を，前記連結部から前記両スリットを通して同時に注入することによって，前記第１中空体の内部に発光素子に対する透明封止体を，前記第２中空体の内部に受光素子に対する透明封止体を各々設ける工程，
前記キャップ体における連結部に，被検出物が入るギャップ溝を，機械加工にて設ける工程，
を備えている。」
ことを特徴としている。

本発明の製造方法は，請求項３に記載したように，
「素材基板を，一つのフォトインタラプタを構成する絶縁基板の複数個を縦横に並べて一体して成る構成にして製造する工程，
不透明体製のキャップ体を，これに第１中空体及び第２中空体並びにこれら両中空体間における連結部を一体に設け，且つ，前記両中空体のうち互いに向かい合う内側面に光の透過用スリットを開口する構成にして製作する工程， 前記素材基板には，その上面における各絶縁基板の箇所に発光素子及び受光素子を適宜間隔を隔てて搭載し，その下面における各絶縁基板の箇所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，
を備えて，更に，
前記素材基板の上面における各絶縁基板の箇所の各々に，前記キャップ体を，その第１中空体の内部に前記発光素子を，第２中空体の内部に前記受光素子を各々収容するように固着する工程，
前記各キャップ体における第１中空体の内部及び第２中空体の内部との両方に，液体の透明樹脂を，前記連結部から前記両スリットを通して同時に注入することによって，前記第１中空体の内部に発光素子に対する透明封止体を，前記第２中空体の内部に受光素子に対する透明封止体を各々設ける工程，
前記各キャップ体における連結部に，被検出物が入るギャップ溝を，機械加工にて設ける工程，
前記素材基板を，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，前記一つの絶縁基板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。

本発明の製造方法は，請求項４に記載したように，
「前記請求項２又は３の記載において，前記キャップ体における連結部に，液体の透明樹脂を両中空体内に流れ込ませるようにした注入用凹所を設け，この注入用凹所を，前記ギャップ溝を設けるための機械加工のときに切除する。」
ことを特徴としている。

本発明の製造方法は，請求項５に記載したように，
「前記請求項２〜４のいずれかの記載において，前記キャップ体を，隣接する複数個について一体化して，前記素材基板をダイシング加工するときに同時に各キャップ体ごとに分割する。」
ことを特徴としている。

本発明は，前記したように，キャップ体における第１中空体の内部及び第２中空体の内部との両方に，液体の透明樹脂を，その間における連結部から両スリットを通して同時に注入することで，前記第１中空体の内部に発光素子に対する透明封止体を，前記第２中空体の内部に受光素子に対する透明封止体を各々設け，次いで，前記連結部に，被検出部が入るギャップ溝を機械加工にて設けるものである。

これにより，前記従来のように，発光素子及び受光素子の各々を別々の透明封止体にて封止することのためのダイシング加工を必要としないことに加えて，両中空体の内部への透明樹脂の注入を同時に行うことで，この注入に要する手数を軽減できる一方，被検出部が入るギャップ溝を，機械加工にて正確な寸法にすることができるとともに，このギャップ溝における内面を，前記機械加工にて平滑な面にすることができる。

従って，本発明によると，正確な寸法で，且つ，平滑な内面にしたギャップ溝を有する面実装型のフォトインタラプタを，低コストで製造できるとともに，製造に際しての不良品の発生率を大幅に低減できる。

しかも，両中空体の内部への透明樹脂の注入にて設けた透明封止体が，キャップ体の絶縁基板に対する固着に寄与するので，その固着強度を向上することができる。

特に，請求項３に記載した製造方法によると，一枚の素材基板を使用して複数個を同時に製造することができるから，製造コストの一層の低減を図ることができる。

また，請求項４に記載した製造方法によると，両中空体の内部への透明樹脂の同時注入が容易にできるから，製造コストの低減に寄与できる。

更にまた，請求項５に記載した製造方法によると，キャップ体の製造及び素材基板へのキャップ体の固着が，複数個のキャップ体について同時にできて，前記キャップ体の製造及び固着に要する手数を軽減できるから，製造コストを更に低減を図ることができる。

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，ガラスエポキシ等のように耐熱絶縁体による絶縁基板２と，この絶縁基板２の上面に，左右方向に適宜距離を隔てて搭載した発光素子３及び受光素子４と，前記絶縁基板２の上面に固着した不透明合成樹脂製のキャップ体５とによって構成されている。

前記絶縁基板２の上面における前記発光素子３は，一対の導体パターン３ａ，３ｂと，この両導体パターン３ａ，３ｂのうち一方の導体パターン３ａにダイボンディングした発光ダイオードチップ３ｃと，この発光ダイオードチップ３ｃと他方の導体パターン３ｂとの間をワイヤボンディングした金属線３ｄとによって構成されている。

また，前記絶縁基板２の上面における前記受光素子４は，一対の導体パターン４ａ，４ｂと，この両導体パターン４ａ，４ｂのうち一方の導体パターン４ａにダイボンディングしたフォトトランジスター等の受光チップ４ｃと，この受光チップ４ｃと他方の導体パターン４ｂとの間をワイヤボンディングした金属線４ｄとによって構成されている。

前記絶縁基板２における下面のうち前記発光素子３の側の部分には，前記発光素子３における一方の導体パターン３ａにスルーホール６内の導体７を介して電気的に導通する端子電極８と，前記発光素子３における他方の導体パターン３ｂにスルーホール９内の導体１０を介して電気的に導通する端子電極１１とが形成されている。

また，前記絶縁基板２における下面のうち前記受光素子４の側の部分には，前記受光素子４における一方の導体パターン４ａにスルーホール１２内の導体１３を介して電気的に導通する端子電極１４と，前記前記受光素子４における他方の導体パターン４ｂにスルーホール１５内の導体１６を介して電気的に導通する端子電極１７とが形成されている。

一方，前記キャップ体５は，内部に前記発光素子３を収容する第１中空体５ａ，内部に前記受光素子４を収容する第２中空体５ｂ，及び，これら両中空体５ａ，５ｂの間における連結部５ｃとが一体に設けられている。

また，前記両中空体５ａ，５ｂのうち互いに向かい合う内側面には，光の透過用スリット５ａ′，５ｂ′が穿設され，前記第１中空体５ａ内には，前記発光素子３からの光を前記両スリット５ａ′，５ｂ′の方向に屈折するための反射面５ａ″が，前記第２中空体５ｂ内には，前記両スリット５ａ′，５ｂ′からの光を前記受光素子４の方向に屈折するための反射面５ｂ″が各々設けられている。

そして，前記キャップ体５における第１中空体５ａの内部には前記発光素子３に対する透明封止体１８が，第２中空体５ｂの内部には前記受光素子４に対する透明封止体１９が，詳しくは後述するように，液体の透明樹脂を前記連結部５ｃから前記両スリット５ａ′，５ｂ′を通して同時に注入することによって各々設けられている。

更に，前記キャップ体５における連結部５ｃに，被検出物２０を受け入れるためのギャップ溝２１が，詳しくは後述するように，所定の内幅寸法Ｗで，所定の深さ寸法Ｓにして，ダイシング加工等の機械加工によって設けている。

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等に対して，その絶縁基板２の下面における各端子電極８，１１，１４，１７を半田付けすることによって実装される。

この実装した状態において，前記ギャップ溝２１内に被検出物２０が存在しないときには，前記発光素子３における光は，前記ギャップ溝２１を横切って前記受光素子４に到達することになるが，前記ギャップ溝２１内に被検出物２０が存在するときには，前記受光素子４への光の到達が前記被検出物２０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２１内における被検出物２０の有無を検出することができる。

この場合において，前記キャップ体５における第１中空体５ａの内部の発光素子３及び第２中空体５ｂの内部の受光素子４の各々に対する透明封止体１８，１９を，前記両中空体５ａ，５ｂの内部に，液体の透明樹脂を前記連結部５ｃから前記両スリット５ａ′，５ｂ′を通して同時に注入することによって設けるものであることにより，前記従来のように，発光素子３及び受光素子４の各々を別々の透明封止体にて封止することのためのダイシング加工を必要としないから，前記両透明封止体１９，２０を簡単に形成することができる。

次に，前記した構成の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８に示すように，前記絶縁基板２の複数個を縦及び横に並べて一体化して成る素材基板Ａを，例えば，ガラスエポキシ等の耐熱絶縁体板に製作する。

なお，この素材基板Ａは，詳しくは後述するように，縦方向の切断線Ｂ１及び横方向の切断線Ｂ２に沿ってのダイシング加工によって，前記各絶縁基板２ごとに分割される。

前記素材基板Ａのうち前記各絶縁基板２の箇所ごとに，その上面における導体パターン３ａ，３ｂ，４ａ，４ｂの形成，及び，その下面における各端子電極８，１１，１４，１７の形成，並びに，スルーホール６，９，１２，１５の穿設とその内部の導体７，１０，１３，１６の形成を行う。

次いで，前記素材基板Ａにおける上面のうち前記各絶縁基板２の箇所に，図９に示すように，発光素子３及び受光素子４の搭載，つまり，チップ３ｃ，４ｃのダイボンディング及び金属線３ｄ，４ｄによるワイヤボンディングを行う。

一方，図１０〜図１２に示すように，前記キャップ体５を，前記した構成にして，不透明の合成樹脂にて成形する。

すなわち，このキャップ体５は，内部に前記発光素子３を収容する第１中空体５ａと，内部に前記受光素子４を収容する第２中空体５ｂとを，その間における連結部５ｃとを一体に備え，前記両中空体５ａ，５ｂのうち互いに向かい合う内側面に光の透過用スリット５ａ′，５ｂ′を開口し，更に，前記連結部５ｃの上面に，注入用凹所５ｄと，この凹所５ｄから前記両スリット５ａ′，５ｂ′に向かって延びる注入溝５ｅ，５ｆとを設けた構成である。

次いで，このキャップ体５を，図１３及び図１４に示すように，前記素材基板Ａにおける上面のうち前記各絶縁基板２の箇所ごとに，その第１中空体５ａの内部に前記発光素子３を，第２中空体５ｂの内部に前記受光素子４を各々収容するように供給して，図示しない接着剤等にて固着する。

次いで，前記キャップ体５における連結部５ｃの上面の注入用凹所５ｄに，液体の透明樹脂を，図示しないノズルから供給することにより，この液体の透明樹脂を，前記キャップ体５における両中空体５ａ，５ｂの内部に，その各々におけるスリット５ａ′，５ｂ′を通して一杯になるまで同時に注入できるから，その後において前記液体の透明樹脂を乾燥又は硬化することによって，図１５及び図１６に示すように，第１中空体５ａの内部に発光素子３に対する透明封止体１８を，第２中空体５ｂの内部に受光素子４に対する透明封止体１９を各々同時に形成する。

次いで，前記キャップ体５における連結部５ｃの部分を，図１７に示すように，ダイシング加工工具等の機械加工工具Ｃにて，当該連結部５ｃの一部を残し，前記注入用凹所５ｄ及び両注入溝５ｅ，５ｆの全てを切除するように溝型に切削するという機械加工を行うことにより，被検出物２０を受け入れるためのギャップ溝２１を，所定の内幅寸法Ｗで，所定の深さ寸法Ｓにして形成する。

次いで，前記素材基板Ａを，図１８及び図１９に示すように，縦方向の切断線Ｂ１に沿ってのダイシング加工にて切断するとともに，横方向の切断線Ｂ２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の複数個を同時に得ることができる。

また，別の製造方法においては，図２０及び図２１に示すように，各キャップ体５を，縦方向に隣接する複数個，又は横方向に隣接する複数個，或いは縦及び横方向に隣接する複数個を一体化して，この一体化した状態で，合成樹脂による成形，及び，素材基板Ａへの固着を行い，そして，縦方向の切断線Ｂ１に沿ってのダイシング加工による切断と，横方向の切断線Ｂ２に沿ってのダイシング加工による切断とによって，個々の面実装型フォトインタラプタ１に分割するようにすることができる。

この方法によると，キャップ体の合成樹脂による成形及び素材基板Ａへの固着が，複数個のキャップ体について行うことができることにより，これらに要する手数を低減できる利点がある。

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視平断面図である。 前記フォトインタラプタを製造する素材基板を示す斜視図である。 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。 図５のVIII−VIII視拡大断面図である。 前記素材基板に発光素子と受光素子を搭載した状態を示す断面図である。 キャップ体を示す斜視図である。 図１０のXI−XI視断面図である。 図１０のXII −XII 視断面図である。 前記素材基板にキャップ体を固着した状態を示す断面図である。 図１３のXIV −XIV 視断面図である。 前記キャップ体に透明封止体を設けた状態を示す断面図である。 図１５のXVI −XVI 視断面図である。 前記キャップ体にギャップ溝を設けた状態を示す断面図である。 複数個のフォトインタラプタに分割した状態を示す断面図である。 図１８のXIX −XIX 視断面図である。 別の製造方法を示す断面図である。 図２０のXXI −XXI 視断面図である。

符号の説明

１ フォトインタラプタ
２ 絶縁基板
３ 発光素子
４ 受光素子
５ キャップ体
５ａ 第１中空体
５ｂ 第２中空体
５ｃ 連結部
５ａ′，５ｂ′ スリット
８，１１，１４，１７ 端子電極
１８，１９ 透明封止体
２１ ギャップ溝
Ａ 素材基板
Ｂ１，Ｂ２ 切断線
Ｃ 機械加工工具

Claims (5)

1. 絶縁基板の上面に，発光素子と受光素子とを適宜間隔を隔てて搭載し，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，更に，前記絶縁基板の上面に固着した不透明体製のキャップ体に，前記発光素子を収容する第１中空体と，前記受光素子を収容する第２中空体と，その間における連結部とを一体に設け，前記両中空体のうち互いに向かい合う内側面に光の透過用スリットを開口して成るフォトインタラプタにおいて，
   前記キャップ体における第１中空体の内部に前記発光素子に対する透明封止体が，第２中空体の内部に前記受光素子に対する透明封止体が，液体の透明樹脂を前記連結部から前記両スリットを通して両中空体の内部に同時に注入することによって各々設けられ，更に，前記キャップ体における連結部に，被検出物が入るギャップ溝が，機械加工にて設けられていることを特徴とする面実装型フォトインタラプタ。
2. 絶縁基板を，その上面に発光素子と受光素子を適宜間隔を隔てて搭載し，そ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する構成にして製作する工程，
   不透明体製のキャップ体を，これに第１中空体及び第２中空体並びにこれら両中空体間における連結部を一体に設け，且つ，前記両中空体のうち互いに向かい合う内側面に光の透過用スリットを開口する構成にして製作する工程，
   を備え，更に，
   前記絶縁基板の上面に，前記キャップ体を，その第１中空体の内部に前記発光素子を，第２中空体の内部に前記受光素子を各々収容するように固着する工程，
   前記キャップ体における第１中空体の内部及び第２中空体の内部との両方に，液体の透明樹脂を，前記連結部から前記両スリットを通して同時に注入することによって，前記第１中空体の内部に発光素子に対する透明封止体を，前記第２中空体の内部に受光素子に対する透明封止体を各々設ける工程，
   前記キャップ体における連結部に，被検出物が入るギャップ溝を，機械加工にて設ける工程，
   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。
3. 素材基板を，一つのフォトインタラプタを構成する絶縁基板の複数個を縦横に並べて一体して成る構成にして製造する工程，
   不透明体製のキャップ体を，これに第１中空体及び第２中空体並びにこれら両中空体間における連結部を一体に設け，且つ，前記両中空体のうち互いに向かい合う内側面に光の透過用スリットを開口する構成にして製作する工程， 前記素材基板には，その上面における各絶縁基板の箇所に発光素子及び受光素子を適宜間隔を隔てて搭載し，その下面における各絶縁基板の箇所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，
   を備えて，更に，
   前記素材基板の上面における各絶縁基板の箇所の各々に，前記キャップ体を，その第１中空体の内部に前記発光素子を，第２中空体の内部に前記受光素子を各々収容するように固着する工程，
   前記各キャップ体における第１中空体の内部及び第２中空体の内部との両方に，液体の透明樹脂を，前記連結部から前記両スリットを通して同時に注入することによって，前記第１中空体の内部に発光素子に対する透明封止体を，前記第２中空体の内部に受光素子に対する透明封止体を各々設ける工程，
   前記各キャップ体における連結部に，被検出物が入るギャップ溝を，機械加工にて設ける工程，
   前記素材基板を，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，前記一つの絶縁基板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２又は３の記載において，前記キャップ体における連結部に，液体の透明樹脂を両中空体内に流れ込ませるようにした注入用凹所を設け，この注入用凹所を，前記ギャップ溝を設けるための機械加工のときに切除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。
5. 前記請求項２〜４のいずれかの記載において，前記キャップ体を，隣接する複数個について一体化して，前記素材基板をダイシング加工するときに同時に各キャップ体ごとに分割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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