JP2009290009A - 反射型送受光装置 - Google Patents

Abstract

【課題】紫外線発光素子と受光素子とを近接して備えて小型化でき、かつ紫外線発光光量を大きくできる反射型送受光装置を提供する。
【解決手段】本発明は、凹状ケース６の凹状反射面２の上方中央部に先端の素子マウント部７ｆが位置するように素子マウント側リード７を設置し、また、反射面２の上方中央部に先端のワイヤ接続部８１ａ，８２ａ，８３ａが位置するように複数本のワイヤ接続側リード８１，８２，８３を設置し、素子マウント部に紫外線発光素子９１，９３と受光素子９２とをマウントし、各素子９１，９２，９３と複数のワイヤ接続部８１ｆ，８２ｆ，８３ｆとの間にワイヤ１０１，１０２，１０３をボンディングし、凹状ケースの凹部内に透明樹脂を充填して硬化させ、凹部内に位置するリード、紫外線発光素子と受光素子、ワイヤを固定した反射型送受光装置１を特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、紫外線発光素子と共に受光素子を一体に組み込んだ反射型送受光装置に関する。

自動車その他の物品の適切な箇所に蛍光性の識別標識を塗布しておけば、紫外線を発光させて蛍光性の識別標識に向けて送光し、識別標識が発光する蛍光を受光する送受光装置があれば、この送受光装置を利用してそのような識別標識の発光する蛍光を受光して識別番号を判別することができる。そしてそのような送受光装置があれば、盗難された自動車であるかどうかの識別装置として広く利用することができる。

このような送受光装置を携帯性のある小型のものにするためには、発光部と受光部を近接させる必要があるが、発光光量は大きい方が望ましい。

本発明は、上述した技術的な課題に鑑みてなされたもので、紫外線発光素子と受光素子とを近接して備えて小型化でき、かつ紫外線発光量を大きくできてノイズに強い高感度の光検出が可能な反射型送受光装置を提供することを目的とする。

本発明は、内部に凹面形状の反射面を有し、この反射面の開口部側中央に素子マウント部が位置するように素子マウント側リードを設置し、前記素子マウント部に隣接してワイヤ接続部が位置するように複数本のワイヤ接続側リードを設置し、前記素子マウント側リードの素子マウント部に紫外線発光素子と受光素子とをマウントし、前記紫外線発光素子と受光素子それぞれと前記複数本のワイヤ接続側リードのワイヤ接続部それぞれとの間にワイヤをボンディングし、前記紫外線発光素子と受光素子及びワイヤを透明樹脂にて固定して収容する凹状ケースを具備して成る反射型送受光装置を特徴とする。

本発明の反射型送受光装置によれば、１つの素子マウント側リードの素子マウント部に紫外線発光素子と受光素子とを同時にマウントし、かつ、複数本のワイヤ接続側リードそれぞれの先端部と紫外線発光素子と受光素子との間にワイヤをボンディングした構造を有するので、紫外線発光素子と受光素子とが近接し、装置の小型化が図れる。しかも、凹部に反射面を形成した凹状ケースの反射面の上方中央部に紫外線発光素子と受光素子が位置するので、紫外線発光素子からの紫外線を反射面にて反射させて前方に高輝度に照射することができ、また、照射目標の蛍光標識にて発光された蛍光を反射面にて反射し、受光素子の位置に集光させることができ、感度が高く、ノイズに強い光検出ができる。

以下、本発明の実施の形態を図に基づいて詳説する。図１、図２、図６は、本発明の１つの実施の形態の反射型送受光装置１を示している。この反射型送受光装置１は、上面部に放物曲面形状の反射面２を有し、周囲の壁部３の一辺の上部に溝４が形成され、対向辺の上部に溝５が形成された直方体の凹状ケース６と、この凹状ケース６の反射面２の上方を横切り、当該凹状ケース６の壁側面及び底面に沿うように狭幅の上片７ａ、広幅の垂直片７ｂ、広幅の下片７ｃがコの字状に折り曲げられて形成されている素子マウント側リード７と、この素子マウント側リード７と対置され、同様に狭幅の上片８１ａ，８２ａ，８３ａ、やや広幅の垂直片８１ｂ，８２ｂ，８３ｂ、このやや広幅の垂直片８１ｂ，８２ｂ，８３ｂと等幅の下片８１ｃ，８２ｃ，８３ｃがコの字状に折り曲げられて形成されている３本の平行なワイヤ接続側リード８１，８２，８３と、素子マウント側リード７の上片７ａのケース中心側先端の素子マウント部７ｆに搭載された２個の紫外線発光素子９１，９３とフォトダイオードで成る１個の受光素子９２から構成されている。

図４に詳しいように、紫外線発光素子９１，９３と受光素子９２のそれぞれにはワイヤ１０１，１０２，１０３それぞれの一端が接続され、ワイヤ１０１，１０２，１０３の他端はワイヤ接続側リード８１，８２，８３それぞれの上片８ａの先端のワイヤ接続部８１ｆ，８２ｆ，８３ｆに接続されている。

素子マウント側リード７、３本のワイヤ接続側リード８１，８２，８３それぞれの狭幅の上片７ａ，８１ａ，８２ａ，８３ａの折り曲げ基部７ａ’，８１ａ’，８２ａ’，８３ａ’が凹状ケース６の溝４，５１，５２，５３それぞれに嵌合され、凹状ケース６の溝４，５１，５２，５３の外部でリード７，８１，８２，８３それぞれの広幅の垂直片７ｂ，８１ｂ，８２ｂ，８３ｂが凹状ケース６の側面に沿い、かつリード７，８１，８２，８３それぞれの広幅の下片７ｃ，８１ｃ，８２ｃ，８３ｃが凹状ケース６の底面に接している。また、素子マウント側リード７の上片７ａに、その両側縁それぞれから側方に延出する翼片７ｄが形成されている。他方、両側位置のワイヤ接続側リード８１，８３の上片８１ａ，８３ａと折り曲げ基部８１ａ’，８３ａ’とのつなぎの部分には水平に屈曲するアングル部８１ｄ，８３ｄが形成され、中央位置のワイヤ接続側リード８２の上片８２ａと折り曲げ基部８２ａ’とのつなぎの部分にはその両側縁それぞれから側方に延出する翼片８２ｄが形成されている。

凹状ケース６の溝４，５１，５２，５３それぞれにおいて、リード７，８１，８２，８３それぞれの折り曲げ基部７ａ’，８１ａ’，８２ａ’，８３ａ’の嵌合部分の上面側から凹状ケース６の上縁面までの段差を塞ぐようにその段差部分に小さなＵＶ硬化性樹脂を詰めて硬化させて堰止め１１，１２１，１２２，１２３とし、同時にリード７，８１，８２，８３それぞれの上片７ａ，８１ａ，８２ａ，８３ａの折り曲げ基部７ａ’，８１ａ’，８２ａ’，８３ａ’を固定している。そして、凹状ケース６の凹部内に、例えば、特許第４００１３４７号公報に記載されているカチオン重合型透明エポキシ樹脂のような透明エポキシ樹脂もしくは透明シリコン樹脂のような透明樹脂１３を凹状ケース６の上縁面に達する深さに充填して硬化させることで、素子マウント側リード７、ワイヤ接続側リード８１，８２，８３の上片７ａ，８１ａ，８２ａ，８３ａ、翼片７ｄ，８２ｄ、アングル部８１ｄ，８３ｄの部分や紫外線発光素子９１，９３、受光素子９２、ワイヤ１０１，１０２，１０３を透明樹脂１３の中に埋没させた状態で固定している。

図２に示すように、上記構成の反射型送受光装置１は、図示していない基板上にこの反射型送受光装置１を載置し、底部両側のリード７，８１，８２，８３の下片７ｃ，８１ｃ，８２ｃ，８３ｃそれぞれを半田にてプラス端子、マイナス端子に接続して固定する。このマウント状態で、それらのプラス端子、マイナス端子に通電することで紫外線発光素子９１，９３に両側のリード７，８１，８３それぞれを通じて通電して発光させる。また、受光素子９２には電圧が印加された状態となり、受光量にほぼ比例した電流信号として外部に取り出される。

紫外線発光素子９１，９３から出た紫外線は、図２において矢印線で示すように大部分が下方に出て放物曲面の反射面２にて反射され、ほぼ平行光線となって凹状ケース６の上面からそれに垂直な方向に出光する。このため、この反射型送受光装置１では、光の向きが揃い指向性が強い紫外線、したがって紫外線が当たるところでは強度の強い紫外線を得ることができる。また、紫外線が目標の蛍光標識に照射され、蛍光が発光すると、その蛍光は図２に示した逆向き矢印のようにこの凹状ケース２内に戻り、反射面２にて素子マウント部７ｆの方向に収束するように反射され、受光素子９２に向かって集光した光にて受光される。この受光素子９２にて受光されると、光電変換されて電気信号となり、ワイヤ１０２、リード８２を通してリード７，８２間で外部の信号処理装置に出力される。

次に、上記の構造を有する反射型送受光装置１の製造方法について、図３〜図６を用いて説明する。大量生産においては、図３に示すような良導電性の材料、例えば、銅（Ｃｕ）を主成分として９８％〜９９％含み、若干の鉄（Ｆｅ）、硫黄（Ｓ）を含み、さらに２〜６μｍ厚に銀メッキが施された薄板を材料とし、これにエッチングあるいは打ち抜き加工にて一辺から素子マウント側リード７が延出し、それとは反対辺から１箇所３本のワイヤ接続側リード８１，８２，８３が延出し、両側に対向して多数横並びになるように形成されたリードフレーム２０を使用する。

素子マウント側リード７の形状は、狭幅の上片７ａ、広幅の垂直片７ｂ、広幅の下片７ｃそれぞれになる部分が形成されていて、さらに、上片７ａの垂直片７ｂに近い部位の両側縁それぞれにそこから側方に延出するように翼片７ｄが形成されている。３本のワイヤ接続側リード８１，８２，８３の形状は、そのうちの中央位置のリード８２については、狭幅の上片８２ａ、やや広幅の折り曲げ基部８２ａ’、さらに広幅の垂直片８２ｂ、同様に広幅の下片８２ｃそれぞれになる部分が形成されていて、さらに、上片８２ａと折り曲げ基部８２ａ’とのつなぎ部分の両側縁それぞれに側方に延出するように翼片８２ｄが形成されている。

尚、リードフレーム２０において、素子マウント側リード７とワイヤ接続側リード８１，８２，８３それぞれの垂直片７ｂ，８１ｂ，８２ｂ，８３ｂとなる部分と下片７ｃ，８１ｃ，８２ｃ，８３ｃとなる部分との境目に相当する部分には曲げ応力を緩和するための応力逃がし穴を形成することができる。

また、図３において、素子マウント側リード７とワイヤ接続側リード８１，８２，３３それぞれの下片７ｃ，８１ｃ，８２ｃ，８３ｃとなる部分の端部に相当する位置に形成されている扁平楕円形の穴２１，２２は、破断線２３，２４にて切断加工する時の切断抵抗を小さくするためのものである。

このようなリードフレーム２０において、素子マウント側リード７と３本１組のワイヤ接続側リード８１，８２，８３とで対を成す各対のリード７，８１〜８３に対して、素子マウント側リード７の上片先端の素子マウント部７ｆに２個の紫外線発光素子９１，９３と１個の受光素子９２をマウントし、それぞれの紫外線発光素子９１，９３、受光素子９２とワイヤ接続側リード８１，８２，８３それぞれの先端のワイヤ接続部８１ｆ，８２ｆ，８３ｆとの間にワイヤボンディングを行う。すなわち、図４に示したように素子マウント側リード７の上片７ａの先端の素子マウント部７ｆの下面側に紫外線発光素子９１，９３と受光素子９２を銀ペーストにて固着し、続いてこの固着された紫外線発光素子９１，９３と受光素子９２のそれぞれとワイヤ接続側リード８１，８２，８３の上片８１ａ，８２ａ，８３ａの先端のワイヤ接続部８１ｆ，８２ｆ，８３ｆそれどれとの間にワイヤボンディングを行って例えば金線のようなワイヤ１０１，１０２，１０３それぞれを接続する。

他方、図５に示すように、凹状ケース６は、その上面側に放物凹曲面状の凹部が形成されていて、この凹部底面にアルミニウム若しくは銀蒸着することで反射面２が形成されている。また凹状ケース６の周囲の壁部３の一辺の上縁部に溝４が形成され、対向辺の上縁部に溝５１，５２，５３が形成されている。

リードフレーム２０の対を成す素子マウント側リード７と１組３本のワイヤ接続側リード８１，８２，８３とを凹状ケース６それぞれに取り付ける手順は、図６に示してある。すなわち、図６（ａ）に示すように、２個の紫外線発光素子９１，９３と１個の受光素子９２を搭載し、ワイヤボンディングにてワイヤ１０１，１０２，１０３が接続された対を成す素子マウント側リード７とワイヤ接続側リード８１，８２，８３とは、上下を逆さまにして狭幅の上片７ａ，８１ａ，８２ａ，８３ａに相当する部分それぞれを凹状ケース６の溝４，５１，５２，５３に嵌合させる。これにより、凹状ケース６の内部においては狭幅の上片７ａ，８１ａ，８２ａ，８３ａに相当する部分が反射面２の上方に位置し、凹状ケース６の外部に広幅の垂直片７ｂ，８１ｂ，８２ｂ，８３ｂ、下片７ｃ，８１ｃ，８２ｃ，８３ｃそれぞれに相当する部分が位置することになる。そして、凹状ケース６の溝４，５１，５２，５３それぞれには、対を成す素子マウント側リード７と３本のワイヤ接続側リード８１，８２，８３それぞれの折り曲げ基部７ａ’，８１ａ’８２ａ’，８３ａ’が嵌合する。

次に、図６（ｂ）に示すように、凹状ケース６の溝４，５１，５２，５３それぞれにおいて、対を成す素子マウント側リード７と３本のワイヤ接続側リード８１，８２，８３それぞれの折り曲げ基部７ａ’，８１ａ’８２ａ’，８３ａ’の嵌合部分の上面側から凹状ケース６の上面までの段差を塞ぐようにその段差部分に小さなＵＶ硬化性樹脂を詰めて硬化させて堰止め１１，１２１，１２２，１２３を形成する。

続いて、図６（ｃ）に示すように、硬化触媒を含む高粘度の透明エポキシ樹脂や透明シリコン樹脂のような透明樹脂１３を凹状ケース６の凹部にその上縁面まで充填し、８０〜１３０℃での雰囲気炉で硬化させて狭幅の上片７ａ，８１ａ，８２ａ，８３ａに相当する部分と紫外線発光素子９１，９３及び受光素子９２、ワイヤ１０１，１０２，１０３を凹状ケース６と一体化する。

このようにして多数の凹状ケース６とリードフレーム２０の各対を成す素子マウント側リード７と３本のワイヤ接続側リード８１，８２，８３の上片７ａ，８１ａ，８２ａ，８３ａに相当する部分を透明樹脂１３にて固定した後、リードフレーム２０に対して、図３において、素子マウント側リード７とワイヤ接続側リード８それぞれの下片７ｃ，８１ｃ，８２ｃ，８３ｃとなる部分の端部に相当する位置に形成されている扁平楕円形の穴２１，２２を通る破断線２３，２４の部分にて切断加工し、各対を成す素子マウント側リード７と３本のワイヤ接続側リード８１，８２，８３を他の対を成す素子マウント側リード７と３本のワイヤ接続側リード８１，８２，８３からばらばらにする。

そして、この後に、図６（ｄ）に示すように、対を成す素子マウント側リード７と３本のワイヤ接続側リード８１，８２，８３の凹状ケース６より外側に出ている部分に曲げ加工を施す。この曲げ加工では、広幅の垂直片７ｂ，８１ｂ，８２ｂ，８３ｂに相当する部分を、それに繋がる折り曲げ基部７ａ’，８１ａ’，８２ａ’，８３ａ’を凹状ケース６の側面に沿うように図において下側に折り曲げることで垂直にし、さらに、凹状ケース６の底面に下片７ｃ，８１ｃ，８２ｃ，８３ｃに相当する部分が接するように内側に折り曲げる。こうして、各対を成す素子マウント側リード７と３本のワイヤ接続側リード８１，８２，８３それぞれが狭幅の上片７ａ，８１ａ，８２ａ，８３ａと広幅の垂直片７ｂ，８１ｂ，８２ｂ，８３ｂと広幅の下片７ｃ，８１ｃ，８２ｃ，８３ｃとでコの字状をなすように折り曲げられて曲げ加工が完了する。この曲げ加工が完了すると、図１、図２に示した反射型送受光装置１が完成する。尚、この後、必要に応じて、対を成す素子マウント側リード７、ワイヤ接続側リード８１，８２，８３それぞれの下片７ｃ，８１ｃ，８２ｃ，８３ｃは凹状ケース６の底面に対して半田にて固定することがある。

このように本実施の形態の反射型送受光装置１では、素子マウント側リード７の先端の素子マウント部７ｆに２個の紫外線発光素子９１，９３と１個の受光素子９２をマウントし、３本のワイヤ接続側リード８１，８２，８３の先端のワイヤ接続部８１ｆ，８２ｆ，８３ｆと紫外線発光素子９１，９３及び受光素子９２にワイヤ１０１，１０２，１０３それぞれをボンディングした構造であるので、１個の凹状ケース６内の２個の紫外線発光素子９１，９３を同時に発光させ、また検出対象の蛍光標識にて紫外線照射により発光された蛍光を同じ反射型送受光装置１の受光素子９２にて受光することができる。実験によれば、受光素子９２に入射する光は、反射面２に入射する光をすべて受光素子９２に集光させるので、単に受光素子で光を受ける場合に比べて光の受光感度を少なくとも２０倍以上に向上させることが可能となった。

しかも、本実施の形態の反射型送受光装置１では、対を成す素子マウント側リード７と３本１組のワイヤ接続側リード８１，８２，８３それぞれの狭幅の上片７ａ，８１ａ，８２ａ，８３ａに繋がるケース外部の垂直片７ｂ，８１ｂ，８２ｂ，８３ｂ、下片７ｃ，８１ｃ，８２ｃ，８３ｃを広幅にしているので放熱性が高く、それだけ熱抵抗を小さくできて大きな電流を通電することができ、紫外線発光素子９１，９３に対して大きな電流を給電できて強い紫外線を発光させることができる。

尚、本実施の形態の反射型送受光装置１では、対を成す素子マウント側リード７と３本１組のワイヤ接続側リード８１，８２，８３それぞれの狭幅の上片７ａ，８１ａ，８２ａ，８３ａに繋がる折り曲げ基部７ａ’，８１ａ’，８２ａ’，８３ａ’に側方に延出する翼片７ｄ，８２ｄやアングル部８１ｄ，８３ｄを設けたことによりこの狭幅の上片７ａ，８１ａ，８２ａ，８３ａの表面積が拡大し、従来よりも上片７ａ，８１ａ，８２ａ，８３ａの部分での放熱性能も高まり、それだけ熱抵抗を小さくでき、それだけ大電流を紫外線発光素子９１，９３や受光素子９２に通電することができてノイズに強い高感度の送受光装置を構成できる。

同時に、折り曲げ基部７ａ’，８１ａ’，８２ａ’，８３ａ’に側方に延出する翼片７ｄ，８２ｄやアングル部８１ｄ，８３ｄを設けたことにより、本実施の形態の反射型送受光装置１の製造において透明樹脂１３を硬化させて対を成す素子マウント側リード７とワイヤ接続側リード８１，８２，８３それぞれの狭幅の上片７ａ，８１ａ，８２ａ，８３ａを凹状ケース６の凹部内に固定した後に、凹状ケース６の外側にて折り曲げ基部７ａ’，８１ａ’，８２ａ’，８３ａ’それぞれを折り曲げ、さらに垂直片７ｂ，８１ｂ，８２ｂ，８３ｂから下片７ｃ，８１ｃ，８２ｃ，８３ｃに相当する部分を折り曲げる加工をする際に発生する応力に対してこれらの翼片７ｄ，８２ｄやアングル部８１ｄ，８３ｄが大きな抵抗として働き、硬化している透明樹脂１３の中で上片７ａ，８１ａ，８２ａ，８３ａがずれ動くのを抑止することができ、この結果として、リード７，８１，８２，８３をコの字状に曲げ加工する時に発生しがちな透明樹脂１３のひび割れやワイヤ１０１，１０２，１０３の断線を効果的に防止でき、製品の製造歩留まりが向上する。

尚、上記実施の形態では１対のリード７，８１，８２，８３の広幅の垂直片７ｂ，８１ｂ，８２ｂ，８３ｂと広幅の下片７ｃ，８１ｃ，８２ｃ，８３ｃとの境目相当部分に応力逃がし穴を形成することで広幅の垂直片７ｂ，８１ｂ，８２ｂ，８３ｂから下片７ｃ，８１ｃ，８２ｃ，８３ｃをさらに直角に曲げ加工する際にいっそう容易に曲げ加工できるようになる。この部分には、切り込みを入れるなどによって薄肉部を形成することでも同様の目的は達成できる。

また、上記実施の形態では素子マウント側リード７の素子マウント部７ｆに２個の紫外線発光素子９１，９３と１個の受光素子９２を搭載し、それらに通電するために３本１組のワイヤ接続側リード８１，８２，８３それぞれを設けたが、紫外線発光素子の個数は２個に限定されるものではなく、１個であってもよい。そしてその場合、ワイヤ接続側リードの本数は２本となる。

さらに、本発明の実施の形態によれば、反射面２を凹状ケースの凹部の底面に設ける例で説明したが、モールドなどの技術を用いて透明樹脂とリードフレームとを予め一体成形し、凹状ケースの凹部に対する嵌合面となる透明樹脂の底面側に反射面２を形成する構成であってもよい。

本発明の１つの実施の形態の反射型送受光装置の斜視図。 上記実施の形態の反射型送受光装置の断面図。 上記実施の形態の反射型送受光装置の製造において使用するリードフレームの一部破断した平面図。 上記実施の形態の反射型送受光装置の製造過程において対を成す素子マウント側リードと３本１組のワイヤ接続側リードに紫外線発光素子、受光素子を取り付け、ワイヤをボンディングした状態の斜視図。 上記実施の形態の反射型送受光装置の製造において使用する凹状ケースの斜視図。 上記実施の形態の反射型送受光装置の製造において対を成す素子マウント側リードと３本１組のワイヤ接続側リードの凹状ケースへの組み付け工程から透明樹脂の充填・硬化工程、リードの折り曲げ工程に至るまでの製造工程図。

符号の説明

１ 反射型送受光装置
２ 反射面
３ 壁部
４，５ 溝
６ 凹状ケース
７ 素子マウント側リード
８１，８２，８３ ワイヤ接続側リード
７ａ，８１ａ，８２ａ，８３ａ 上片
７ａ’，８１ａ’，８２ａ’，８３ａ’ 折り曲げ基部
７ｂ，８１ｂ，８２ｂ，８３ｂ 垂直片
７ｃ，８１ｃ，８２ｃ，８３ｃ 下片
７ｄ，８２ｄ 翼片
８１ｄ，８３ｄ アングル部
７ｆ 素子マウント部
８１ｆ，８２ｆ，８３ｆ ワイヤ接続部
９１，９３ 紫外線発光素子
９２ 受光素子
１０１，１０２，１０３ ワイヤ

Claims (2)

1. 内部に凹面形状の反射面を有し、この反射面の開口部側中央に素子マウント部が位置するように素子マウント側リードを設置し、
   前記素子マウント部に隣接してワイヤ接続部が位置するように複数本のワイヤ接続側リードを設置し、
   前記素子マウント側リードの素子マウント部に紫外線発光素子と受光素子とをマウントし、
   前記紫外線発光素子と受光素子それぞれと前記複数本のワイヤ接続側リードのワイヤ接続部それぞれとの間にワイヤをボンディングし、前記紫外線発光素子と受光素子及びワイヤを透明樹脂にて固定して収容する凹状ケースを具備して成ることを特徴とする反射型送受光装置。
2. 前記素子マウント側リードの素子マウント部には２個の紫外線発光素子と１個の受光素子とが搭載され、前記ワイヤ接続側リードは３本であることを特徴とする請求項１に記載の反射型送受光装置。

Images