JP3176496B2 - 光結合装置およびその製造方法 - Google Patents
光結合装置およびその製造方法Info
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Description
で、発光素子と受光素子とを対向配置し、物体の通過を
検知する光結合装置(フォトインタラプタ)に関するも
のである。
している。この光結合装置の構成を製造手順とともに説
明する。
レーム上に発光素子がマウント,ボンディングされた
後、透光性の樹脂材料でモールドされたものである。同
様に、受光側透光樹脂体61は、受光素子用のフレーム
上に受光素子がマウント,ボンディングされた後、透光
性の樹脂材料でモールドされたものである。発光側透光
樹脂体60のリード部60a、および受光側透光樹脂体
61のリード部61a,61bは、基板62上に、物体
の通過路63を開けた状態で半田付けされる。前記発光
素子および受光素子を外部と電気的に接続するためのコ
ネクタ64は、基板62との半田付け(半田65)によ
って接続・固定される。そして、半田付け検査を行った
後、基板62を外装ホルダ66に挿入する。外装ホルダ
66は、下端部にフック66a,66bを有しており、
このフック66a,66bによって基板62と外装ホル
ダ66自身とを固定する。
光結合装置は、部品点数が多く、この構成の場合では発
光側透光樹脂体60、受光側透光樹脂体61、基板6
2、コネクタ64、外装ホルダ66の部品が必要であっ
た。このため、組み立てに手間が掛かる問題があった。
また、半田付けの箇所が多く、信頼性および品質維持を
図るために半田付け検査を必要としていた。特に、基板
62とコネクタ64との接続では、両者間の強度が半田
付けによって確保される構成であるため、強固で確実な
半田付けを行う必要があった。
雑な構成の留め具を用いて固定を行うために、固定作業
に手間が掛かる問題、破損し易い問題があった。
立ての簡素化を行うことによりコストダウンを可能に
し、また、部品としての信頼性を向上することのできる
光結合装置を提供することにある。
装置は、発光素子、および受光素子と、前記発光素子、
受光素子の両方が搭載されるとともに、発光素子の外部
への入出力端子、および受光素子の外部への入出力端子
が発光素子と受光素子とを結ぶ方向の一端に延設された
コネクタ接続部に収束されたリードフレームと、該リー
ドフレームの前記コネクタ接続部に接続されるコネクタ
と、前記発光素子、受光素子およびリードフレームを被
覆する外装ホルダと、を備えたことを特徴とする。
に記載のものにおいて、前記外装ホルダに、該外装ホル
ダを前記コネクタと接合する接合部を設けたことを特徴
とする。
または2のいずれかに記載のものにおいて、前記外装ホ
ルダの、前記リードフレーム、前記コネクタ等の他の部
品に近接する位置に熱可塑性樹脂からなる接合部を設
け、外装ホルダと前記他の部品との接合時に、該接合部
の熱かしめによって接合を行うことを特徴とする。
は、請求項1〜3のいずれかに記載のものにおいて、前
記リードフレームが防錆性を有する導電性材料からな
り、かつ、該リードフレームと前記コネクタとが溶接接
続されたことを特徴とする。
は、発光素子および受光素子が搭載され、これらの素子
の外部への入出力端子が一端に収束されたリードフレー
ムを使用し、該リードフレーム上に発光素子および受光
素子の両方を搭載した後、これらの素子を透光性の樹脂
でモールドし、さらにその後発光素子および受光素子を
対向させるべくリードフレームの折り曲げを行うと共
に、発光素子と受光素子とを結ぶ方向の一端にコネクタ
接続部を形成する工程と、前記リードフレームのコネク
タ接続部に、溶接によってコネクタを接続する工程と、
コネクタが接続されたリードフレームを外装ホルダに収
容する工程と、リードフレームと外装ホルダとを熱かし
めによって接合する工程と、を含むことを特徴とする。
ム上に発光素子,受光素子の両方が搭載される。このリ
ードフレームは、発光素子の外部への入出力端子、およ
び受光素子の外部への入出力端子を一つのコネクタ接続
部に収束して備えているため、電気的には、リードフレ
ーム上に発光素子,受光素子を載置して接続するととも
に、リードフレームのコネクタ接続部にコネクタを接続
するだけで光結合装置としての電気配線が終了する。こ
のように、発光素子,受光素子を搭載したリードフレー
ムがコネクタへのリード部を全て備えているために、こ
のリードフレームに直接コネクタを接続することがで
き、配線箇所が少なくなる。また、リードフレームにお
いて発光素子と受光素子とを結ぶ方向の一端にコネクタ
接続部が延設されているために、その製造において高密
度に複数の装置を配列できることになり、リードフレー
ムの不要部分を低減し、かつ量産性に優れたものとな
る。
コネクタが外装ホルダと接合される。すなわち、コネク
タが外装ホルダによって保持されるようになり、保持ポ
イントが増えるので、保持状態が強固になる。
接合部が熱可塑性樹脂で構成されているため、熱かしめ
によって簡単に熱可塑性樹脂と他の部品(リードフレー
ム,コネクタ)との接合を行うこうとができる。
リードフレームが防錆性を有する導電性材料で構成され
ているため、このリードフレームには防錆性のためのメ
ッキを施す必要がない。また、このリードフレームとコ
ネクタとの接続は溶接によって行われるため、半田付け
の場合には必要となるメッキを行う必要もない。すなわ
ち、リードフレームを防錆性の材料で構成し、かつ、リ
ードフレームとコネクタとを溶接接続した構成であるた
め、メッキを全く行う必要がない。なお、従来のように
基板を必要とする光結合装置の場合には、表面に絶縁層
を有しているため、コネクタとの接続を溶接にすること
はできない。つまり、リードフレームにしたことにより
溶接接続が可能となり、リードフレームのメッキを無く
すことができるようになる。
おいては、一つのリードフレーム上に発光素子,受光素
子の両方が搭載されて、樹脂モールド、リードフレーム
の折り曲げ、リードフレームへのコネクタの接続、外装
ホルダへの収容の各工程が行われるが、このとき、発光
素子,受光素子の両方が一つのリードフレーム上に搭載
されて処理されるため、モールド、配線等の作業点数が
少なくなる。また、ここで使用されるリードフレームは
一端に発光素子,受光素子の入出力端子が収束されたも
のであるため、コネクタの接続に際しては、リードフレ
ームの一端側でまとめて接続処理することができる。ま
た、リードフレームを折り曲げるときに発光素子と受光
素子とを結ぶ方向の一端にコネクタ接続部を形成するこ
とにより、その製造において高密度に複数の装置を配列
できることになり、リードフレームの不要部分を低減
し、かつ量産性に優れたものとなる。
説明する。
装置を示す図であり、(A)は平面図、(B)は正面
図、(C)は底面図、(D)は右側面図、(E)は外観
斜視図である。また、図2〜図9は該光結合装置の部品
形状、製造途中の状態を示す図である。
外装ホルダ5内に収容されており、物体の通過部6を挟
んで配置されている。コネクタ4は、発光部2の側方に
突出して設けられている。以下、この光結合装置の構成
を製造手順とともに説明する。
ードフレームを示している。リードフレーム1は、防錆
性,高強度を有するニッケル系合金(例えば、42アロ
イ)で構成されている。このようにニッケル系合金材料
を用いることによって、リードフレームの表面にメッキ
処理をすることなく、錆に対する耐候性が得られる。一
つ(1個分)のリードフレーム1上には、発光素子2
1,受光素子31が搭載・固定され、ワイヤボンディン
グされる。なお、リードフレーム1のリード部の構成に
ついては後述する。
のボンディングを行った後、次に、これらの素子21,
31を透光性の樹脂でモールドする(モールド樹脂2
2,32)。このとき、この構成が、従来の発光素子,
受光素子を別々のフレームに搭載していた構成と異な
り、両素子21,31を一つのフレームに搭載する構成
であるために1回の工程で発光素子,受光素子の両方の
モールドを行うことができ、工程数が削減されるととも
に、材料費,加工費が低減される利点がある。この後、
リードフレーム1を打ち抜き(タイバーカット)、図4
に示すように不要部を除去し、部品の特性検査を行う。
図5を参照して説明する。なお、図5(A)は発光素
子,受光素子が搭載されたリードフレームの平面図、図
5(B)は同正面図、図5(C)はこの光結合装置の等
価回路図である。
ルド樹脂部22、および受光素子のモールド樹脂部23
を立設させて対向させるときの折り曲げ線を示してい
る。また、ハッチングで示した部分41a〜43aは後
述するコネクタ4のピン41b〜43bを接続するため
の接続部であり、この実施例では、発光部2側に収束さ
れている。なお、コネクタ接続部41a〜43aの収束
側は、受光部側であっても、また他の部分であってもよ
く、要するに一つのコネクタ4を1箇所で接続できるよ
うにまとめられていればよい。また、この実施例では発
光素子としてLED、受光素子としてフォトトランジス
タを用いた構成を示しているが、他の素子を用いてもよ
く、例えば受光素子としてフォトダイオードを用いるこ
ともできる。その場合にも、発光素子,受光素子の入出
力端子が一つのコネクタ接続部に収束されるようにすれ
ばよい。
クタの検出用端子接続部41aに接続されている。ま
た、エミッタ端子部34はコネクタのアース端子接続部
42aに接続されるとともに、発光素子21のカソード
端子部23にワイヤ接続されている。なお、この例で
は、エミッタ端子部34とカソード端子部23とをワイ
ヤで接続しているが、リードフレーム自体で接続しても
よい。発光素子21のアノード端子部24は、コネクタ
の入力端子接続部43aに接続されている。受光素子3
1のベース端子部35は開放されている。
示した一点鎖線部分で必要な部分を折り曲げて、図6に
示すように発光素子21と受光素子31とを立設させて
対向させる。このとき、折り曲げを行わない部分は、一
番外側のリード部、およびアース端子接続部42aであ
る。以上の工程で発受光体が形成される。
1a〜43aにコネクタ4をセットし、リードフレーム
1とコネクタ4のピン41b〜43bとを接続する。こ
のとき、スポット溶接で接続を行うことにより、リード
フレーム1に半田付けのためのメッキを施す必要がな
く、また半田量の調整等の必要がないため、接続が容易
になる。
21,受光素子31の両方を搭載し、コネクタとの接続
部を有するリードフレーム1を用いたことによって、従
来の基板(図11中、52)が不要になり、発光側透光
樹脂体(同、50)、受光側透光樹脂体(同、51)を
基板52にセット,半田付けする必要も無くなった。ま
た、リードフレームを用いたことにより、コネクタ4の
ピン41b〜43bとの接続を溶接で行うことができる
ようになって作業が簡単になるとともに、強度的,熱的
な耐性を向上させることができた。
ダ5に収容する。図9は外装ホルダ5の断面構成を示し
ている。外装ホルダ5は光を透過しないように着色され
た熱可塑性樹脂により成型されている。外装ホルダ5に
は、樹脂モールドされた発光素子の収容部5aおよび受
光素子の収容部5bが設けられている。発光素子,受光
素子の収容部5a,5bには、発光素子21,受光素子
31間で光を透過させるための窓53,54が形成され
ている。外装ホルダ5の下側の中央部には、2本のピン
状の溶着ピン51が設けられている。この溶着ピン51
は、リードフレーム1の孔部(図5(A)中、11)に
挿入されたのち、熱を加えられてかしめられる。これに
よって、外装ホルダ5と、リードフレーム1とが固定さ
れる。また、外装ホルダ5のコネクタ4接続側の端部に
も溶着ピン52が設けられている。この溶着ピン52も
前記溶着ピン51と同様に、リードフレーム1のコネク
タ接続部41a,42a,43aの隙間に挿入されたの
ち、熱を加えてかしめられ、これによって、リードフレ
ーム1と、コネクタ4と、外装ホルダ5との接続を強固
にする。なお、この実施例では、外装ホルダの全体を熱
可塑性樹脂で形成しているが、熱可塑性樹脂であること
が必要な部分は、溶着ピン51,52のみであり、他の
部分は他の樹脂で構成してもよい。例えば、他の部分は
耐熱性を有する樹脂で構成し、溶着ピンのみを熱可塑性
樹脂で構成してもよい。
れる。図11は組み立て終了時の光結合装置の断面構成
を示している。図中、51′,52′は熱かしめ後の溶
着ピンである。
リードフレーム1との固定、および外装ホルダ5とリー
ドフレーム1とコネクタ4との固定を行う場合に、熱可
塑性樹脂による熱かしめ方法を用いているが、外装ホル
ダを熱可塑性樹脂にしない場合には、接着剤を用いて接
着してもよい。また、外装ホルダの本体部分は熱可塑性
を有しない樹脂で構成し、溶着ピンの部分だけを熱可塑
性樹脂で形成して熱かしめしてもよい。
子,受光素子が一つのリードフレーム上に搭載され、し
かも、このリードフレームにはコネクタ接続部までの全
ての配線パターンが含まれているために部品点数が大幅
に低減され、組み立て工程数が削減される。例えば、発
光側透光樹脂体,受光側透光樹脂体の基板へのセット,
半田付け工程が不要になる利点や、半田付け箇所が減少
するため特性検査が簡単になる利点がある。また、リー
ドフレームにおいて発光素子と受光素子とを結ぶ方向の
一端にコネクタ接続部が延設されているために、その製
造において高密度に複数の装置を配列できることにな
り、リードフレームの不要部分を低減し、かつ量産性に
優れたものとなる。
が外装ホルダと接続されるため、従来のようにコネクタ
がリードフレームによってのみ保持されていた構成に比
べてコネクタ保持が強固になり、リードフレームとコネ
クタとの接続部の曲がり,折れ等を防止することができ
る。
ダと、リードフレーム,コネクタ等の他の部品との接合
が、熱可塑性樹脂の熱かしめによって行われるため、フ
ック等の複雑な形状の接合部を設ける必要がなく、接合
部の形状が簡単になる。また、接合時にもフック等の嵌
合ではなく、簡単な熱かしめの方法を用いることがで
き、接合処理が簡単になる。
理を施さなくてもコネクタとの接続を行うことができ、
また防錆性を得ることができるため、製造時のメッキ処
理を省略することができる。
ードフレーム上に発光素子,受光素子の両方の素子が搭
載されてモールド,配線等の作業が行われるため、モー
ルド,配線等の作業を纏めて行うことができ作業効率が
向上するとともに、作業用の工程装置を削減することが
できる。また、コネクタ接続に際しては、リードフレー
ムの一端側でまとめて接続処理できるために、作業性が
良い利点がある。また、リードフレームを折り曲げると
きに発光素子と受光素子とを結ぶ方向の一端にコネクタ
接続部を形成することにより、その製造において高密度
に複数の装置を配列できることになり、リードフレーム
の不要部分を低減し、かつ量産性に優れたものとなる。
示す図であり、(A)平面図、(B)正面図、(C)右
側面図、(D)底面図、(E)外観斜視図である。
の平面図である。
平面図である。
を示す平面図である。
(A)平面図、(B)正面図である。
させた状態を示す図でる。
る。
Claims (5)
- 【請求項1】発光素子、および受光素子と、 前記発光素子、受光素子の両方が搭載されるとともに、
発光素子の外部への入出力端子、および受光素子の外部
への入出力端子が発光素子と受光素子とを結ぶ方向の一
端に延設されたコネクタ接続部に収束されたリードフレ
ームと、 該リードフレームの前記コネクタ接続部に接続されるコ
ネクタと、 前記発光素子、受光素子およびリードフレームを被覆す
る外装ホルダと、 を備えてなる光結合装置。 - 【請求項2】前記外装ホルダに、該外装ホルダを前記コ
ネクタと接合する接合部を備えたことを特徴とする、請
求項1に記載の光結合装置。 - 【請求項3】前記外装ホルダの、前記リードフレーム、
前記コネクタ等の他の部品に近接する位置に熱可塑性樹
脂からなる接合部を備え、外装ホルダと前記他の部品と
の接合時に、該前記接合部の熱かしめによって接合され
ることを特徴とする、請求項1または2のいずれかに記
載の光結合装置。 - 【請求項4】前記リードフレームが防錆性を有する導電
性材料からなり、かつ、該リードフレームと前記コネク
タとが溶接接続されてなる請求項1〜3のいずれかに記
載の光結合装置。 - 【請求項5】発光素子および受光素子が搭載され、これ
らの素子の外部への入出力端子が一端に収束されたリー
ドフレームを使用し、該リードフレーム上に発光素子お
よび受光素子の両方を搭載した後、これらの素子を透光
性の樹脂でモールドし、さらにその後発光素子および受
光素子を対向させるべくリードフレームの折り曲げを行
うと共に、発光素子と受光素子とを結ぶ方向の一端にコ
ネクタ接続部を形成する工程と、 前記リードフレームのコネクタ接続部に、溶接によって
コネクタを接続する工程と、 コネクタが接続されたリードフレームを外装ホルダに収
容する工程と、 リードフレームと外装ホルダとを熱かしめによって接合
する工程と、 を含むことを特徴とする光結合装置の製造方法。
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