JP2008172183A - フォトインタラプタ及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】製造工程を減らし、生産効率を向上させることのできるフォトインタラプタ及びその製造方法を提供する。
【解決手段】受信器及び信号源を取り付けるべき第１の立ち上げ部び第２の立ち上げ部の形状を切り出した金属フレーム板を形成する工程と、
前記金属フレーム板上の第１の立ち上げ部および第２の立ち上げ部の形状部分先端に受信器及び信号源を配着、封止する工程と、
前記金属フレーム板の前記受信器及び前記信号源の部分を、これらが対向するように折曲げ、第１の立ち上げ部、第２の立ち上げ部および水平部形成する工程と、
前記金属フレーム板の水平部を、その一端に設けた複数の信号伝送端部をのぞき絶縁体でハウジング成型する工程と、
前記金属フレーム板に設けられた接続部を切断して複数の部分に分離し、これらを配線とする工程と、
を含むことを特徴とするフォトインタラプタの製造方法およびこれにより製造されるフォトインタラプタ。
【選択図】図２

Description

本発明は、フォトインタラプタ及びその製造方法に関し、特に基板を使用しないフォトインタラプタ及びその製造方法に関する。

フォトインタラプタは光信号の有無を検出することにより、一つのスイッチ機構として用いることができるため、その応用範囲は広範である。現在、フォトインタラプタは、小体積、低コスト及び高精度に向かって発展している。よく見かけるフォトインタラプタの製造方法は、封止された光検出器及び光受信器を基板上に装着した後に、ハンダ槽に通して基板上に光検出器及び光受信器をハンダ付けし、最後に遮光マスクと組み合わせてフォトインタラプタを製作するものである。

従来のフォトインタラプタの製造方法は、光検出器及び光受信器の封止が完成した後でも煩雑な装着工程やハンダ槽に通す工程等を行う必要があったため、工程全体には非常に多くの時間とコストがかかる上、ハンダ槽に通す工程において素子が高温により損壊して製品の信頼性に悪影響が発生しないように、フォトインタラプタには耐熱性が必要であった。

そのため、コストを低減させて生産効率を向上させるとともに、製品の信頼性を向上させるフォトインタラプタの製造方法が求められていた。

本発明の目的は、製造工程を減らして生産効率を向上させるフォトインタラプタの製造方法を提供することにある。
本発明のもう一つの目的は、生産コストを低減させて製品の信頼性を向上させるフォトインタラプタを提供することにある。

上記課題を解決するための本願発明は、次の発明が含まれる。
（１） 受信器、信号源及び金属フレームを備えたフォトインタラプタであって、
前記信号源は、前記信号源から送信される信号を受信する前記受信器と平行かつ対向状態に形成され、
前記金属フレームは、分離された複数の部分からなり、それぞれが第１の立ち上げ部、第２の立ち上げ部及び水平部を有し、前記第１の立ち上げ部と前記第２の立ち上げ部とは、互いに平行かつ対向状態に配置され、それぞれに前記信号源及び前記受信器が装着、封止され、前記水平部は、前記第１の立ち上げ部及び前記第２の立ち上げ部に接続されると共にプラスチックでハウジング成型され、前記複数の金属フレームの分離された部分で前記受信器と前記信号源とを接続し、前記受信器及び前記信号源へ制御信号を伝送することを特徴とするフォトインタラプタ。

（２） 前記第１の立ち上げ部及び前記第２の立ち上げ部を覆い、互いに対応した孔を有し、前記孔を介して前記信号源から送信される信号を前記受信器により受信する遮光マスクをさらに備えることを特徴とする（２）に記載のフォトインタラプタ。

（３） 前記水平部、前記第１の立ち上げ部及び前記第２の立ち上げ部を覆い、互いに対応した孔を有し、前記孔を介して前記信号源から送信される信号を前記受信器により受信し、前記水平部の一端部に複数の信号伝送端部が外側に突出して設けられた遮光マスクをさらに備えることを特徴とする（１）に記載のフォトインタラプタ。

（４） 受信器及び信号源を取り付けるべき第１の立ち上げ部び第２の立ち上げ部の形状を切り出した金属フレーム板を形成する工程と、
前記金属フレーム板上の第１の立ち上げ部および第２の立ち上げ部の形状部分先端に受信器及び信号源を配着、封止する工程と、
前記金属フレーム板の前記受信器及び前記信号源の部分を、これらが対向するように折曲げ、第１の立ち上げ部、第２の立ち上げ部および水平部形成する工程と、
前記金属フレーム板の水平部を、その一端に設けた複数の信号伝送端部をのぞき絶縁体でハウジング成型する工程と、
前記金属フレーム板に設けられた接続部を切断して複数の部分に分離し、これらを配線とする工程と、
を含むことを特徴とするフォトインタラプタの製造方法。

（５） 一枚の金属フレーム板上に複数の金属フレームを形成する（４）に記載のフォトインタラプタの製造方法。

（６） 前記金属フレームに設けられた接続部の切断を、ハウジングの前記接続点に対応した箇所に形成された少なくとも一つの開口において行うことを特徴とする（４）または（５）に記載のフォトインタラプタの製造方法。

（７）前記接続点の切断工程は、前記金属フレームと前記金属フレーム板とをプレス切断した後に行う、（５）または（６）に記載のフォトインタラプタの製造方法。

（８） 前記接続点の切断工程を行った後、前記金属フレームの各々を遮光マスクと組み合わせる工程をさらに含むことを特徴とする（４）ないし（７）の何れかに記載のフォトインタラプタの製造方法。

（９） 前記接続点の切断工程を行った後、前記金属フレーム上にそれぞれ遮光マスクを射出成形して形成する工程をさらに含むことを特徴とする（４）ないし（７）の何れかに記載のフォトインタラプタの製造方法。

（１０） 前記遮光マスクは、前記接続点に対応した箇所に形成された少なくとも一つの開口を有することを特徴とする（９）に記載のフォトインタラプタの製造方法。

（１１） 前記遮光マスクを射出成形して形成する工程を行った後、前記接続点をプレス切断する工程をさらに含むことを特徴とする（９）または（１０）に記載のフォトインタラプタの製造方法。

（１２） 前記折曲工程を行った後、前記接続点をプレス切断する工程をさらに含むことを特徴とする（４）に記載のフォトインタラプタの製造方法。

本発明のフォトインタラプタ及びその製造方法において、信号源及び検出器は、金属フレーム上に直接配置、封止された後に金属フレームが折曲されるため、信号源と検出器とが互いに平行かつ対向状態に形成される。そしてその後、絶縁体でハウジングを成形して強度を高めた後、金属フレームを切り離し、これを配線として利用するため、基板への装着工程やハンダ槽に通す工程が必要ない。これにより、生産効率が大幅に向上し、基板にかかるコストを節減することができる。また、ハンダ槽での高温による影響を受けないため、製品の信頼性を向上させることができる。

本発明の実施形態は、金属フレーム上に信号源及び検出器が封止された後に折曲されるため、互いに平行かつ対向状態に形成されるが、当業者であれば分かるように、金属フレームの材質、形状又はその他パラメータは、製品の規格やコストの必要に応じて変えてもよい。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１を参照する。図１は、本発明の好ましい一実施形態によるフォトインタラプタを示す分解斜視図である。図１に示すように、フォトインタラプタは、信号源１０２、受信器１０４、ハウジング１０６及び遮光マスク１０８を含む。信号源１０２と受信器１０４とは互いに平行かつ対向状態に形成されているため、受信器１０４は、信号源１０２から送信される信号を受信することができる。遮光マスク１０８上には、信号源１０２及び受信器１０４に対応した箇所に二つの孔１１０が穿設され、信号源１０２及び受信器１０４が遮光マスク１０８により覆われると、信号源１０２が送信する信号と受信器１０４が受信する信号との範囲が限定されるため、フォトインタラプタ全体の精度が向上する。

本実施形態において、信号源１０２及び受信器１０４は、一つの金属フレーム上に直接封止されている。以下、図１及び図２により金属フレームの構造を説明する。図２は、本発明の実施形態による金属フレーム２０２を示す斜視図である。信号源１０２と受信器１０４とは、金属フレーム２０２により接続されているため、信号源１０２及び受信器１０４のそれぞれに信号を同時に伝送する配線ともなりうるものである。

図２に示すように、金属フレーム２０２は、第１の立ち上げ部２０４、第２の立ち上げ部２０６及び水平部２０８に大きく分けられる。この金属フレーム上の第１の立ち上げ部２０４、第２の立ち上げ部２０６及び水平部２０８の形状は、プレス、レーザー加工等により切り出すことにより形成可能である。この第１の立ち上げ部２０４上に信号源１０２を配置、封止し、また、第２の立ち上げ部２０６上に受信器１０４が配置、封止し、第１の立ち上げ部２０４と第２の立ち上げ部２０６とを互いに平行かつ対向状態に形成すると、信号源１０２と受信器１０４とは平行かつ対向状態に形成される。水平部２０８は、第１の立ち上げ部２０４及び第２の立ち上げ部２０６に接続され、それぞれ第１の立ち上げ部２０４及び第２の立ち上げ部２０６と垂直な状態に形成されている。また水平部２０８の一端部には、複数の信号伝送端部２１０が形成され、信号伝送端部２１０を介して第２の水平部２０８に信号が伝送されてから信号源１０２及び受信器１０４に伝送され、信号源１０２及び受信器１０４の出力を制御する。

本実施形態の信号伝送端部２１０は、将来、接続点４１４を切断することにより、三つのピンとなる部分であるが、他の実施形態では、信号源１０２及び受信器１０４の必要に応じて他の態様にしてもよい。また、本実施形態の水平部２０８は中空の長方形であるが、信号伝送端部２１０が水平部を介して信号源１０２及び受信器１０４に接続されて正常な動作が達成できれば、他の形態にしてもよい。

図１及び図２を同時に参照する。図１及び図２に示すように、金属フレーム２０２の水平部２０８は、ハウジング１０６により覆われているが、信号伝送端部２１０は、ハウジング１０６により覆われていない（即ち、信号伝送端部２１０の部分がハウジング１０６から外側へ突出している。）。本実施形態のハウジング１０６は、絶縁性であると共に水平部２０８全体の構造強度を高める必要があるため、プラスチック材料からなる。また、本実施形態のフォトインタラプタは、受信器１０４が光受信器であり、信号源１０２が発光素子である。

遮光マスク１０８及びハウジング１０６は別の態様にしてもよい。図３を参照する。図３に示すように、もう一つの実施形態では、ハウジング１０６の部分が省略され、水平部２０８、第１の立ち上げ部２０４及び第２の立ち上げ部２０６上に遮光マスク３０２が直接射出成形されて形成されているため、材料にかかるコストを減らすことができる。当然、水平部２０８の一端部には、信号を伝送する複数の信号伝送端部２１０が設けられ、この信号伝送端部２１０は、遮光マスク３０２から外側へ突出している。

以下、好適な一実施形態によりフォトインタラプタの製造方法を説明する。以下、図４Ａから図１０を順次参照する。図４Ａ、図５Ａ、図６Ａ、図７Ａ及び図８Ａは、本発明の一実施形態による製造工程を正面図で示したものであり、図４Ｂ、図５Ｂ、図６Ｂ、図７Ｂ及び図８Ｂは、その製造工程を側面図で示したものである。本発明の特徴の一つである金属フレームの変化は、これら正面図及び側面図を見るとよく理解される。図９は、本発明の一実施形態によるフォトインタラプタを示す分解斜視図である。図１０は、本発明の一実施形態によるフォトインタラプタを示す斜視図である。

まず図４Ａ及び図４Ｂを参照する。図４Ａ及び図４Ｂに示すように、全体の製造工程において、まず金属フレーム板４０６に少なくとも一つの金属フレーム４０８を形成する工程を行う。この各金属フレーム４０８の形成は、前記した第１の立ち上げ部２０４、第２の立ち上げ部２０６及び水平部２０８の形状の形成と同時に、プレス、レーザー加工等により行うことが好ましい。続いて、金属フレーム４０８上へ受信器４０４及び信号源４０２をそれぞれ配置、封止する工程を行う。図４Ａは、これら二つの工程が完了した後の金属フレーム４０８を示す正面図である。信号源４０２及び受信器４０４の封止工程及び金属フレーム４０８の形成工程は従来技術であるため、ここでは述べない。信号源４０２及び受信器４０４の近接した箇所には、それぞれ固定線４１０が配置されている。封止工程における金属フレーム４０８は、この固定線４１０の配置により強度が強化され、封止工程においてプラスチックが外に漏れることを防ぐことができる。また、製造工程全体における金属フレーム４０８の強度を強化するために、金属フレーム４０８には少なくとも一つの接続点４１４が設けられている。

図４Ｂを参照する。図４Ｂは、信号源４０２及び受信器４０４が配置された金属フレーム４０８を示す側面図である。信号源４０２及び受信器４０４の封止を行った後、レンズ４１２が互いに反対方向に向けて配置されるため、信号源４０２と受信器４０４とは、後続工程において互いに平行かつ対向状態に形成され、信号源４０２は、受信器４０４へ信号を送信することができる。封止工程を行った後、金属フレーム４０８上の固定線４１０を除去する工程を行う。

図５Ａ及び図５Ｂを参照する。図５Ａ及び図５Ｂは、固定線４１０が除去された後の金属フレーム４０８を示す正面図及び側面図である。続いて、金属フレーム４０８上の受信器４０４及び信号源４０２の部分を折曲する。

図６Ａ及び図６Ｂを参照する。図６Ａ及び図６Ｂは、折曲工程を行った後の金属フレーム板４０６を示す正面図及び側面図である。受信器４０４及び信号源４０２は、折曲された後に金属フレーム板４０６に対して垂直の状態となるため、金属フレーム板４０６の正面図からは受信器４０４及び信号源４０２の位置を識別することができないが、図６Ｂを見ると、受信器４０４と信号源４０２とは互いに平行かつ対向状態に形成されていることが分かる。この際、元々平面であった金属フレーム４０８は、第１の立ち上げ部６０２、第２の立ち上げ部６０４及び水平部６０６に分けられる。第１の立ち上げ部６０２と第２の立ち上げ部６０４とは、平行かつ対向状態に形成されている。そのため、信号源４０２と受信器４０４とは互いに平行かつ対向状態に形成され、水平部６０６は、第１の立ち上げ部６０２及び第２の立ち上げ部６０４の各々に対して垂直となっている。折曲工程を行った後、射出成形によりハウジングを形成する。

図７Ａ及び図７Ｂを参照する。図７Ａ及び図７Ｂに示すように、水平部６０６をハウジング７０２により覆うことにより金属フレーム４０８の外観を形成し、金属フレーム４０８全体の強度を向上させる。ここまでは、金属フレーム４０８は一体となっており、分離されていない。

このハウジング７０２を射出成形する際には、金属フレーム４０８上にある接続点４１４に対応する開口７０４を予め形成しておくことが、後続の工程において接続点４１４を容易に切断できるため好ましい。続いて、金属フレームと金属フレーム板とを分離する工程を行う。

図８Ａ及び図８Ｂを参照する。図８Ａ及び図８Ｂは、金属フレームと金属フレーム板とを分離する工程を行った後の金属フレーム４０８を示す正面図及び側面図である。本実施形態において、金属フレーム４０８は、金属フレーム板４０６とプレス切断され、金属フレーム４０８と金属フレーム板４０６とを分離する。金属フレーム４０８と金属フレーム板４０６とが分離されると、元々接続されていた金属フレーム４０８と金属フレーム板４０６との部分は、受信器４０４及び信号源４０２へ外部の制御信号を伝送する信号伝送端部８０２となる。

次いで、ハウジング７０２から金属フレーム４０８上の接続点４１４がプレス切断される。この接続点は、製造工程中においては、金属フレーム４０８の構造強度を強化するために設けられているが、実際にフォトインタラプラタとして使用するときにその接続点４１４が存在すると、信号源４０２及び受信器４０４中の異なる極性を有する信号によりショートが発生するため、ハウジング７０２が射出成形された後において接続点を切断して信号源４０２及び受信器４０４中の異なる極性の信号の伝送経路を分離し、信号源４０２及び受信器４０４を正常に動作させる必要がある。すなわち、最初は構造強度の向上のため使用されている金属フレームを、ハウジングが形成され構造強度を高める必要がなくなった後に、接続点４１４で切り離し、配線として使用するのである。そしてこのようにするため、回路が形成した基板へ信号源等を装着したり、後から回路形成のためのハンダ等の工程が必要なくなるのである

図９を参照する。図９に示すように、分離工程が完了した後、金属フレームをハウジングで覆い、フォトインタラプタ本体９０６と遮光マスク９０２とを組み合わせる。つまり、信号源４０２及び受信器４０４は、遮光マスク９０２により覆われた状態となる。遮光マスク９０２上には、信号源４０２及び受信器４０４に対応した箇所に二つの孔９０４が穿設されているため、信号源４０２及び受信器４０４が遮光マスク９０２により覆われた後、信号源４０２が送信する信号と、受信器４０４が受信する信号は、孔９０４により範囲が限定されるため、フォトインタラプタの精度を向上させることができる。

図１０を参照する。図１０に示すように、フォトインタラプタは、孔９０４内にある信号源及び受信器と、信号伝送端部８０２とを介し、フォトインタラプタの機能を得る。

また、本実施形態の製造方法は、他の態様で行ってもよい。例えば、図６Ａに示す折曲工程が完了した後、金属フレーム４０８及び金属フレーム板４０６を直接切断してから、図１１に示すように、金属フレーム板４０６上に遮光マスクを射出成形し、フォトインタラプタの外観を形成してもよい。しかし、金属フレーム４０８上には接続点が依然設けられているため、この接続点に対応した開口９２２を遮光マスク９２０上に穿設し、金属フレーム４０８に遮光マスク９２０を射出成形により形成した後、接続点をプレス切断する必要がある。或いは、折曲工程が終了した後、まず接続点を切断して金属フレームと金属フレーム板とを分離してから、金属フレーム上に遮光マスクを射出成形により形成してもよい。

上述の実施形態において、フォトインタラプタの製造方法及び装置は、受信器が光受信器であり、信号源が発光素子である。当然、信号伝送端子の数は、光受信器及び発光素子の種類に応じて変えることができる。

上述したことから分かるように、本発明のフォトインタラプタ及びその製造方法は、金属フレーム上に信号源及び受信器を直接配置、封止し、折曲工程、ハウジング成型工程及び切断工程を行い、一度に多くの複数のフォトインタラプタ本体を製作した後に遮光マスクと組み立ててフォトインタラプタを製造することができる。また、装着工程やハンダ槽に通す工程等、繁雑な工程や高温に晒される工程を行う必要がないため、生産効率及び信頼性を向上させることができる。さらに、基板が金属フレームで代替されているため、コスト全体を減らすことができる。

当該分野の技術を熟知するものが理解できるように、本発明の好適な実施形態を前述の通り開示したが、これらは決して本発明を限定するものではない。本発明の主旨と範囲を脱しない範囲内で各種の変更や修正を加えることができる。従って、本出願による特許請求の範囲は、このような変更や修正を含めて広く解釈されるべきである。

本発明の一実施形態によるフォトインタラプタを示す分解斜視図である。 本発明の一実施形態による金属フレームを示す斜視図である。 本発明のもう一つの実施形態によるフォトインタラプタを示す斜視図である。 本発明の一実施形態による製造工程を示す正面図である。 本発明の一実施形態による製造工程を示す側面図である。 本発明の一実施形態による製造工程を示す正面図である。 本発明の一実施形態による製造工程を示す側面図である。 本発明の一実施形態による製造工程を示す正面図である。 本発明の一実施形態による製造工程を示す側面図である。 本発明の一実施形態による製造工程を示す正面図である。 本発明の一実施形態による製造工程を示す側面図である。 本発明の一実施形態による製造工程を示す正面図である。 本発明の一実施形態による製造工程を示す側面図である。 本発明の一実施形態によるフォトインタラプタを示す分解斜視図である。 本発明の一実施形態によるフォトインタラプタを示す斜視図である。 本発明のもう一つの実施形態によるフォトインタラプタを示す斜視図である。

符号の説明

１０２ 信号源
１０４ 受信器
１０６ ハウジング
１０８ 遮光マスク
１１０ 孔
２０２ 金属フレーム
２０４ 第１の立ち上げ部
２０６ 第２の立ち上げ部
２０８ 水平部
２１０ 信号伝送端部
３０２ 遮光マスク
４０２ 信号源
４０４ 受信器
４０６ 金属フレーム板
４０８ 金属フレーム
４１０ 固定線
４１２ レンズ
４１４ 接続点
６０２ 第１の立ち上げ部
６０４ 第２の立ち上げ部
６０６ 水平部
７０２ ハウジング
７０４ 開口
８０２ 信号伝送端部
９０２ 遮光マスク
９０４ 孔
９０６ フォトインタラプタ本体
９２０ 遮光マスク
９２２ 開口

Claims (12)

1. 受信器、信号源及び金属フレームを備えたフォトインタラプタであって、
   前記信号源は、前記信号源から送信される信号を受信する前記受信器と平行かつ対向状態に形成され、
   前記金属フレームは、分離された複数の部分からなり、それぞれが第１の立ち上げ部、第２の立ち上げ部及び水平部を有し、前記第１の立ち上げ部と前記第２の立ち上げ部とは、互いに平行かつ対向状態に配置され、それぞれに前記信号源及び前記受信器が装着、封止され、前記水平部は、前記第１の立ち上げ部及び前記第２の立ち上げ部に接続されると共にプラスチックでハウジング成型され、前記複数の金属フレームの分離された部分で前記受信器と前記信号源とを接続し、前記受信器及び前記信号源へ制御信号を伝送することを特徴とするフォトインタラプタ。
2. 前記第１の立ち上げ部及び前記第２の立ち上げ部を覆い、互いに対応した孔を有し、前記孔を介して前記信号源から送信される信号を前記受信器により受信する遮光マスクをさらに備えることを特徴とする請求項２に記載のフォトインタラプタ。
3. 前記水平部、前記第１の立ち上げ部及び前記第２の立ち上げ部を覆い、互いに対応した孔を有し、前記孔を介して前記信号源から送信される信号を前記受信器により受信し、前記水平部の一端部に複数の信号伝送端部が外側に突出して設けられた遮光マスクをさらに備えることを特徴とする請求項１または２に記載のフォトインタラプタ。
4. 受信器及び信号源を取り付けるべき第１の立ち上げ部び第２の立ち上げ部の形状を切り出した金属フレームを形成する工程と、
   前記金属フレーム上の第１の立ち上げ部および第２の立ち上げ部の形状部分先端に受信器及び信号源を配着、封止する工程と、
   前記金属フレームの前記受信器及び前記信号源の部分を、これらが対向するように折曲げ、第１の立ち上げ部、第２の立ち上げ部および水平部形成する工程と、
   前記金属フレームの水平部を、その一端に設けた複数の信号伝送端部をのぞきプラスチックでハウジング成型する工程と、
   前記金属フレームに設けられた接続部を切断して複数の部分に分離し、これらを配線とする工程と、
   を含むことを特徴とするフォトインタラプタの製造方法。
5. 一枚の金属フレーム板上に複数の金属フレームを形成する請求項４に記載のフォトインタラプタの製造方法。
6. 前記金属フレームに設けられた接続部の切断を、ハウジングの前記接続点に対応した箇所に形成された少なくとも一つの開口において行うことを特徴とする請求項４または５に記載のフォトインタラプタの製造方法。
7. 前記接続点の切断工程は、前記金属フレームと前記金属フレーム板とをプレス切断した後に行う、請求項５または６に記載のフォトインタラプタの製造方法。
8. 前記接続点の切断工程を行った後、前記金属フレームの各々を遮光マスクと組み合わせる工程をさらに含むことを特徴とする請求項４ないし７の何れかの項に記載のフォトインタラプタの製造方法。
9. 前記接続点の切断工程を行った後、前記金属フレーム上にそれぞれ遮光マスクを射出成形して形成する工程をさらに含むことを特徴とする請求項４ないし７の何れかの項に記載のフォトインタラプタの製造方法。
10. 前記遮光マスクは、前記接続点に対応した箇所に形成された少なくとも一つの開口を有することを特徴とする請求項９に記載のフォトインタラプタの製造方法。
11. 前記遮光マスクを射出成形して形成する工程を行った後、前記接続点をプレス切断する工程をさらに含むことを特徴とする請求項９または１０に記載のフォトインタラプタの製造方法。
12. 前記折曲工程を行った後、前記接続点をプレス切断する工程をさらに含むことを特徴とする請求項４に記載のフォトインタラプタの製造方法。
    

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