JP3593323B2 - 光結合装置及びその製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被検出物を検出するための光結合装置及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の光結合装置の製造過程を図１２乃至図１５を参照しつつ説明する。まず、図１２に示す様に基板１０１上に各配線パターン１０２ａ〜１０２ｄを形成し、基板１０１の各孔１０１ａの内壁と周辺にメッキ層１０３を形成する。そして、各配線パターン１０２ａ上にそれぞれの受光素子１０４を搭載すると共に、各配線パターン１０２ｃ上にそれぞれの発光素子１０５を搭載する。更に、各受光素子１０４を各ボンディングワイヤー１０６を介してそれぞれの配線パターン１０２ｂに接続し、また各発光素子１０５を各ボンディングワイヤー１０７を介してそれぞれの配線パターン１０２ｄに接続する。
【０００３】
引き続いて、図１３に示す様にトランスファーモールドにより各透光性樹脂１１１、１１２を形成し、これらの透光性樹脂１１１、１１２内に各受光素子１０４及び各発光素子１０５を封入する。
【０００４】
更に、図１４に示す様にインジェクション成形により遮光性樹脂１１３を形成する。遮光性樹脂１１３は、各透光性樹脂１１１、１１２間に入り込むと共に、各発光素子１０５側の透光性樹脂１１２の凹部１１２ａに入り込む。これは、発光素子１０５の側面から光が出射され、この光が該光結合装置周辺に配置されている部品等によって反射され、この光が受光素子１０４に入射することを防止するためである。また、遮光性樹脂１１３と各透光性樹脂１１１、１１２の材質の違いから、遮光性樹脂１１３が各透光性樹脂１１１、１１２に接着しないので、遮光性樹脂１１３を基板１０１の各孔１０１ａに入り込ませて固体化することにより、遮光性樹脂１１３を基板１０１に固定する。
【０００５】
この後、図１４に示す破線に沿ってダイシングし、図１５に示す様な２つの光結合装置１２１を得る。
【０００６】
実際には、図１６乃至図１８に示す様により多くの光結合装置が連ねられて同時に形成され、各光結合装置をダイシングにより分割する。例えば、４６ｍｍ×１３６ｍｍの基板上に、１６列×３８列（６０８個）の各光結合装置を連ねて形成し、各光結合装置をダイシングにより分割する。
【０００７】
尚、光結合装置１２１においては、発光素子１０５から光を出射し、被検出物で反射された光を受光素子１０４に導いて入射させることにより、被検出物を検出する。あるいは、光を発光素子１０５から受光素子１０４へと導く光路を形成し、この光路が被検出物により遮られたときの受光素子１０４の出力変動に基づいて、被検出物を検出する。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、各透光性樹脂１１１、１１２の成形に際しては、図１９に示す様に上型１３１と下型１３２間に、基板１０１を配置して挟み込み。上型１３１の空間に透光性樹脂を充填して、各透光性樹脂１１１、１１２を形成する。このとき、図２０に示す様に上型１３１の突起部１３１ａを基板１０１の孔１０１ａの周辺に圧接して、孔１０１ａを塞ぎ、孔１０１ａへの透光性樹脂の浸入を防いでいる。ここでは、１つの光結合装置に相当する最小単位の基板１０１を示しているが、実際には、図１６乃至図１８に示す様な連ねられた多数の光結合装置に相当するより大きな基板を上型と下型間に挟み込む。
【０００９】
しかしながら、一般に、光結合装置を構成する基板１０１、メッキ層、レジスト層等の厚みに公差を許容しており、基板１０１等からなる積層体の厚みにバラツキがある。つまり、積層体の各個所で、その厚みが変化し、積層体の厚みが均一ではない。従って、基板１０１の多数の孔１０１ａの部位でも、その厚みにバラツキがある。一方、上型１３１や下型１３２の寸法は、積層体の厚みが均一であるという前提のもとに設定されている。このため、基板１０１の孔１０１ａの部位が比較的薄い場合は、上型１３１の突起部１３１ａが孔１０１ａの周辺に十分に圧接せず、上型１３１の突起部１３１ａと孔１０１ａの周辺間に数十μｍの隙間が生じ、透光性樹脂の一部が該隙間を通じて孔１０１ａへと浸入し、孔１０１ａが塞がれてしまった。
【００１０】
この様に基板１０１の孔１０１ａが透光性樹脂により塞がれると、遮光性樹脂１１３が基板１０１の孔１０１ａに入り込まず、遮光性樹脂１１３が基板１０１から離脱してしまう。このため、各透光性樹脂１１１、１１２の形成後に、目視検査により透光性樹脂が孔１０１ａに浸入しているか否かを確認し、浸入していれば、孔１０１ａ内の透光性樹脂を手作業により除去していた。この透光性樹脂の除去を容易にするために、先に述べた様に孔１０１ａの内壁と周辺にメッキ層１０３を形成している。
【００１１】
また、基板１０１等からなる積層体が下型１３２から僅かに突き出る様に、下型１３２の寸法を設定している。これにより、上型１３１と下型１３２を合わせたときに、上型１３１が僅かに突き出た積層体に十分に圧接する。
【００１２】
ところが、この場合は、基板１０１の厚みのバラツキが特に問題となる。製造工程においては、多数の基板を用いるので、これらの基板の厚みのバラツキにより、下型１３２からの積層体の突き出し量が変化し、上型１３１が積層体に十分に圧接しなかったり、積層体に作用する圧力が大きくなり過ぎて、積層体が破壊されてしまう。
【００１３】
このため、図２１（ａ）に示す様に相互に異なるそれぞれの厚みを有する複数のシム１４１を用意しておき、図２１（ｂ）及び（ｃ）に示す様に適宜の厚みのシムを選択して基板１０１と下型１３２間に配置することにより、基板１０１等からなる積層体を下型１３２から適宜に突き出させている。
【００１４】
実際には、多数の基板がそれらの厚みに応じて分類されて納品されるので、基板の厚みに応じてシムを選択して用いる。しかしながら、基板毎に、シムを選択して下型１３２にセットするため、作業効率が非常に悪くなった。また、基板の製造業者に対して基板の厚みの測定と測定データの添付を要求するので、基板のコストが高くなった。
【００１５】
一方、基板には、金型に対して該基板を位置決めするための複数の孔を形成しており、これらの孔の位置を基準にして、透光性樹脂と遮光性樹脂の成形を別々の金型で行っていた。
【００１６】
しかしながら、透光性樹脂の成形誤差と遮光性樹脂の成形誤差が悪い方向に相乗することがあり、これが原因となって、光結合装置の不良品が発生した。また、遮光性樹脂の成形前に、金型に対する基板の位置決めを作業者の判断により調整すれば、透光性樹脂と遮光性樹脂の相互間の誤差を小さくし得るが、この場合は、作業者の熟練を要し、また作業効率の低下を招いた。
【００１７】
そこで、本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなされたものであり、透光性樹脂が基板の孔に浸入せず、また基板に対して金型が常に適宜の圧力で圧接し、更に透光性樹脂と遮光性樹脂の相互間の誤差を抑制することが可能な光結合装置及びその製造方法を提供することを目的とする。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明は、発光素子及び受光素子を基板上に配置し、発光素子及び受光素子をそれぞれの透光性樹脂により別々に覆い、これらの透光性樹脂間に遮光性樹脂を介在させ、遮光性樹脂の一部を基板の孔に入り込ませることにより遮光性樹脂を基板上に固定した光結合装置において、基板表面の該孔の周辺に緩衝材を設けている。
【００１９】
この様な構成の本発明によれば、基板表面の孔の周辺に緩衝材を設けている。このため、金型を基板の孔の周辺に圧接したときには、金型が緩衝材を押し潰して、金型と緩衝材が密接し、基板の孔が確実に塞がれ、基板の孔への透光性樹脂の浸入が防止される。
【００２０】
また、本発明においては、基板の孔の径を段階的に変化させて、該孔に段差を形成し、該孔の内壁に金属メッキ処理を施している。
【００２１】
この様な段差を基板の孔に設ければ、遮光性樹脂が孔に十分に引っ掛かって、遮光性樹脂が強固に固定される。また、孔の内壁に金属メッキ処理を施せば、透光性樹脂が孔に付着しても、この透光性樹脂を容易に除去することができる。
【００２２】
次に、本発明の製造方法は、基板表面の孔の周辺に緩衝材を設けるステップと、１次モールド成形金型により該孔を塞いだ状態で、該１次モールド成形金型を用いて、基板上に配置された発光素子及び受光素子を覆うそれぞれの透光性樹脂を形成するステップと、２次モールド成形金型を用いて、各透光性樹脂間に介在し、かつ該孔に入り込む遮光性樹脂を形成するステップとを含んでいる。
【００２３】
この様な本発明の方法によれば、基板表面の孔の周辺に緩衝材を設けてから、１次モールド成形金型を用いて、各透光性樹脂を形成している。ここで、１次モールド成形金型を基板の孔の周辺に圧接すれば、金型が緩衝材を押し潰して、金型と緩衝材が密接し、基板の孔が確実に塞がれ、基板の孔への透光性樹脂の浸入が防止される。
【００２４】
また、本発明においては、緩衝材は、シルク印刷及びレジスト印刷のいずれかにより形成される。
【００２５】
シルク印刷及びレジスト印刷のいずれかを用いれば、適宜のパターンの緩衝材を容易に成形することができる。
【００２６】
更に、本発明においては、緩衝材は、１次モールド成形金型により成形可能な１次成形面に設けられている。
【００２７】
つまり、１次モールド成形金型を緩衝材に圧接することが可能である。
【００２８】
また、本発明においては、１次モールド成形金型及び２次モールド成形金型の少なくとも一方の下型と基板間に、他の緩衝材を設けている。
【００２９】
この様に下型と基板間に他の緩衝材を設ければ、上型と下型を合わせたときに、基板を通じて他の緩衝材に圧力が作用して、他の緩衝材が押し潰される。この他の緩衝材の厚みの減少分に、基板の厚みのバラツキが吸収されるので、上型が適宜の圧力で基板に圧接する。
【００３０】
更に、本発明においては、１次モールド成形金型により各透光性樹脂を成形するに際し、２次モールド成形金型の位置決め用部材を該光結合装置の部位から外れる基板上の位置に形成している。
【００３１】
この様に１次モールド成形金型により形成された位置決め用部材の位置には、１次モールド成形の誤差が含まれる。このため、位置決め用部材の位置を基準にして、２次モールド成形金型を位置決めすれば、２次モールド成形金型により形成された遮光性樹脂の位置には、１次モールド成形金型により形成された各透光性樹脂と同等の誤差が含まれる。これにより、遮光性樹脂と各透光性樹脂の相互間の誤差が減少する。
【００３２】
また、本発明においては、位置決め用部材を形成する基板の位置に、ザグリ孔及び貫通孔のいずれかを形成している。
【００３３】
この様に位置決め用部材をザグリ孔や貫通孔の箇所に形成すれば、位置決め用部材が基板上に強固に固定される。
【００３４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を添付図面を参照して詳細に説明する。
【００３５】
図１、図２、及び図３は、本発明の製造方法の一実施形態におけるそれぞれの製造過程を示している。図１は、発光素子及び受光素子等を搭載した基板を示す斜視図である。また、図２（ａ）、（ｂ）、及び（ｃ）は、基板上に各透光性樹脂を形成した状態を示す斜視図、平面図、及び断面図である。更に、図３（ａ）、（ｂ）、及び（ｃ）は、基板上に遮光性樹脂を形成した状態を示す斜視図、平面図、及び断面図である。
【００３６】
本実施形態では、まず図１に示す様に基板１１上に各配線パターン１２ａ〜１２ｄを形成し、基板１１の各孔１１ａの内壁と周辺にメッキ層１３を形成する。更に、シルク印刷及びレジスト印刷のいずれかを用いて、緩衝パターン１４を基板１１表面の各孔１１ａ周辺に形成する。そして、配線パターン１２ａ上に受光素子１５を搭載すると共に、配線パターン１２ｃ上に発光素子１６を搭載する。更に、受光素子１５をボンディングワイヤー１７を介して配線パターン１２ｂに接続し、また発光素子１６をボンディングワイヤー１８を介して配線パターン１２ｄに接続する。
【００３７】
引き続いて、図２に示す様に１次モールド成形により各透光性樹脂２１、２２を形成し、これらの透光性樹脂２１、２２内に受光素子１５及び発光素子１６を封入する。
【００３８】
１次モールド成形に際しては、図４に示す様に上型３１と下型３２間に、基板１１を配置して挟み込み。上型３１の空間に透光性樹脂を充填して、各透光性樹脂２１、２２を形成する。このとき、図５に示す様に上型３１の突起部３１ａを基板１１表面（一次成形面）の孔１１ａ周辺の緩衝パターン１４に圧接する。これにより、緩衝パターン１４が押し潰されて、孔１１ａ周辺に緩衝パターン１４の土手が形成され、上型３１の突起部３１ａが緩衝パターン１４に密接する。このため、基板１１、配線パターン、レジスト層（図示せず）等からなる積層体の厚みが不均一であっても、緩衝パターン１４を十分に厚くしておけば、上型３１の突起部３１ａが緩衝パターン１４を確実に押し潰して、孔１１ａが塞がれ、孔１１ａへの透光性樹脂の浸入が防止される。
【００３９】
また、図４に示す様に基板１１と下型３２間に緩衝シート３３を挟み込み、基板１１等からなる積層体を下型３２から十分に突き出している。このため、上型３１と下型３２を合わせたときには、基板１１を通じて緩衝シート３３に圧力が作用して、緩衝シート３３が押し潰される。この緩衝シート３３の厚みの減少分に、基板１１の厚みのバラツキが吸収されるので、上型３１が適宜の圧力で基板１１に圧接する。
【００４０】
更に、図３に示す様に２次モールド成形により遮光性樹脂２３を形成する。遮光性樹脂２３は、各透光性樹脂２１、２２間に入り込むと共に、発光素子１６側の透光性樹脂２２の凹部２２ａに入り込む。これは、発光素子１６の側面から光が出射され、この光が該光結合装置周辺に配置されている部品等によって反射され、この光が受光素子１５に入射することを防止するためである。また、遮光性樹脂２３と各透光性樹脂２１、２２の材質の違いから、遮光性樹脂２３が各透光性樹脂２１、２２に接着しないので、遮光性樹脂２３を基板１１の各孔１１ａに入り込ませて固体化することにより、遮光性樹脂２３を基板１１に固定する。各孔１１ａの径を段階的に変化させて、各孔１１ａに段差を形成しているので、遮光性樹脂２３が基板１１の各孔１１ａに引っ掛かり、遮光性樹脂２３が強固に固定される。
【００４１】
実際には、図６、図７、及び図８に示す様により多くの光結合装置が連ねられて同時に形成される。すなわち、図６に示す様に基板１１Ａ上に多数の受光素子１５及び発光素子１６を搭載し、図７に示す様に１次モールド成形により各透光性樹脂２１、２２を形成して、これらの透光性樹脂２１、２２内に各受光素子１５及び各発光素子１６を封入し、図８に示す様に２次モールド成形により各遮光性樹脂２３を形成する。１次モールド成形及び２次モールド成形に際しては、基板１１Ａの各孔２４を金型の各凸部に嵌合させて、金型に対する基板１１Ａの位置決めを行なう。そして、最後に各光結合装置をダイシングにより分割する。例えば、４６ｍｍ×１３６ｍｍの基板１１Ａ上に、１６列×３８列（６０８個）の各光結合装置を連ねて形成し、各光結合装置をダイシングにより分割する。
【００４２】
尚、本実施形態に係わる光結合装置においては、発光素子１６から光を出射し、被検出物で反射された光を受光素子１５に導いて入射させることにより、被検出物を検出する。あるいは、光を発光素子１６から受光素子１５へと導く光路を形成し、この光路が被検出物により遮られたときの受光素子１５の出力変動に基づいて、被検出物を検出する。
【００４３】
この様に本実施形態では、緩衝パターン１４を基板１１表面の各孔１１ａ周辺に形成しておき、１次モールド成形に際しては、上型３１の突起部３１ａを基板１１の孔１１ａ周辺の緩衝パターン１４に確実に密接させ、孔１１ａを塞いで、孔１１ａへの透光性樹脂の浸入を防止している。仮に、孔１１ａが透光性樹脂により塞がれても、孔１１ａの内壁と周辺にメッキ層１３を形成しているので、孔１１ａ内の透光性樹脂を容易に除去することができる。また、上型３１と下型３２を合わせたときに、緩衝シート３３が押し潰され、この緩衝シート３３の厚みの減少分に、基板１１の厚みのバラツキが吸収され、上型３１が適宜の圧力で基板１１に圧接する。このため、従来の様に基板の厚みに応じて、複数のシムのいずれかを適宜に選択して基板と下型間に配置する必要がなく、作業効率を向上させることができる。また、基板の厚みの測定を必要とせず、基板のコストを低減することができる。
【００４４】
ところで、図９に示す様に各光結合装置の部位から外れる基板１１Ａ上の複数の箇所にそれぞれのザグリ孔４１を形成しておき、１次モールド成形に際しては、各透光性樹脂２１、２２だけでなく、図１０に示す様に各位置決め用凸部４２をそれぞれのザグリ孔４１の箇所に形成し、２次モールド成形に際しては、基板１１Ａ上の各位置決め用凸部４２の位置を基準にして、図１１に示す様に各遮光性樹脂２３を形成する。あるいは、各位置決め用凸部４２を基板１１Ａの下面や両面に設けたり、ザグリ孔の代わりに、貫通孔を形成しても構わない。
【００４５】
つまり、１次モールド成形に際しては、基板１１Ａの各孔２４を金型の各凸部に嵌合させて、金型に対する基板１１Ａの位置決めを行なう。また、２次モールド成形に際しては、基板１１Ａ上の各位置決め用凸部４２を金型の各凹部に嵌合させて、基板１１Ａの位置決めを行なう。基板１１Ａ上の各位置決め用凸部４２は、１次モールド成形により形成されたものであるから、各透光性樹脂２１、２２と同等の誤差を含む。そして、各遮光性樹脂２３は、各位置決め用凸部４２を基準にして形成されたものであるから、各透光性樹脂２１、２２と同等の誤差を含む。これにより、各透光性樹脂２１、２２と各遮光性樹脂２３の相互間の誤差が減少し、光結合装置の不良率が減少する。
【００４６】
尚、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、多様に変形することができる。例えば、基板１１の孔１１ａ周辺の緩衝パターン１４の厚み、大きさ、形状等を任意に変更することができる。また、緩衝シートは、１次モールド成形の金型だけではなく、２次モールド成形の金型にも適用し得る。
【００４７】
【発明の効果】
以上説明した様に本発明によれば、基板表面の孔の周辺に緩衝材を設けている。このため、金型を基板の孔の周辺に圧接したときには、金型が緩衝材を押し潰して、金型と緩衝材が密接し、基板の孔が確実に塞がれ、基板の孔への透光性樹脂の浸入が防止される。
【００４８】
また、本発明によれば、段差を基板の孔に設けているので、遮光性樹脂が孔に十分に引っ掛かって、遮光性樹脂が強固に固定される。また、孔の内壁に金属メッキ処理を施しているので、透光性樹脂が孔に付着しても、この透光性樹脂を容易に除去することができる。
【００４９】
更に、本発明によれば、シルク印刷及びレジスト印刷のいずれかを用いて、適宜のパターンの緩衝材を容易に成形している。
【００５０】
また、本発明によれば、緩衝材は、１次モールド成形金型により成形可能な１次成形面に設けられている。つまり、１次モールド成形金型を緩衝材に圧接することが可能である。
【００５１】
また、本発明によれば、下型と基板間に他の緩衝材を設けているので、上型と下型を合わせたときに、基板を通じて他の緩衝材に圧力が作用して、他の緩衝材が押し潰される。この他の緩衝材の厚みの減少分に、基板の厚みのバラツキが吸収されるので、上型が適宜の圧力で基板に圧接する。
【００５２】
更に、本発明によれば、１次モールド成形金型により各透光性樹脂を成形するに際し、２次モールド成形金型の位置決め用部材を形成している。この位置決め用部材の位置を基準にして、２次モールド成形金型を位置決めすれば、２次モールド成形金型により形成された遮光性樹脂の位置には、１次モールド成形金型により形成された各透光性樹脂と同等の誤差が含まれる。これにより、遮光性樹脂と各透光性樹脂の相互間の誤差が減少する。
【００５３】
また、本発明によれば、位置決め用部材をザグリ孔や貫通孔の箇所に形成するので、位置決め用部材が基板上に強固に固定される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の製造方法の一実施形態における光結合装置の一製造過程を示しており、発光素子及び受光素子等を搭載した基板を示す斜視図である。
【図２】（ａ）、（ｂ）、及び（ｃ）は、本実施形態における光結合装置の他の製造過程を示しており、基板上に各透光性樹脂を形成した状態を示す斜視図、平面図、及び断面図である。
【図３】（ａ）、（ｂ）、及び（ｃ）は、本実施形態における光結合装置の別の製造過程を示しており、基板上に遮光性樹脂を形成した状態を示す斜視図、平面図、及び断面図である。
【図４】（ａ）及び（ｂ）は、本実施形態における１次モールド成形の金型を概略的に示す図である。
【図５】図４（ｂ）の一部を拡大して示す図である。
【図６】本実施形態における多数の光結合装置の一製造過程を示す斜視図である。
【図７】本実施形態における多数の光結合装置の他の製造過程を示す斜視図である。
【図８】本実施形態における多数の光結合装置の別の製造過程を示す斜視図である。
【図９】本実施形態の変形例における多数の光結合装置の一製造過程を示す斜視図である。
【図１０】本実施形態の変形例における多数の光結合装置の他の製造過程を示す斜視図である。
【図１１】本実施形態の変形例における多数の光結合装置の別の製造過程を示す斜視図である。
【図１２】従来の光結合装置の一製造過程を示しており、発光素子及び受光素子等を搭載した基板を示す斜視図である。
【図１３】従来の光結合装置の他の製造過程を示しており、基板上に各透光性樹脂を形成した状態を示す斜視図である。
【図１４】従来の光結合装置の別の製造過程を示しており、基板上に遮光性樹脂を形成した状態を示す斜視図である。
【図１５】従来の光結合装置の更に他の製造過程を示しており、分割された２つの光結合装置を示す斜視図である。
【図１６】従来の多数の光結合装置の一製造過程を示す斜視図である。
【図１７】従来の多数の光結合装置の他の製造過程を示す斜視図である。
【図１８】従来の多数の光結合装置の別の製造過程を示す斜視図である。
【図１９】従来の１次モールド成形の金型を概略的に示す図である。
【図２０】図１９の一部を拡大して示す図である。
【図２１】（ａ）は複数のシムを示す側面図であり、（ｂ）及び（ｃ）は従来の１次モールド成形の金型及びシムを概略的に示す図である。
【符号の説明】
１１ 基板
１２ａ〜１２ｄ 配線パターン
１３ メッキ層
１４ 緩衝パターン
１５ 受光素子
１６ 発光素子
１７、１８ ボンディングワイヤー
２１、２２ 透光性樹脂
２３ 遮光性樹脂
３１ 上型
３２ 下型
３３ 緩衝シート
４１ ザグリ孔
４２ 位置決め用凸部
【発明の属する技術分野】
本発明は、被検出物を検出するための光結合装置及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の光結合装置の製造過程を図１２乃至図１５を参照しつつ説明する。まず、図１２に示す様に基板１０１上に各配線パターン１０２ａ〜１０２ｄを形成し、基板１０１の各孔１０１ａの内壁と周辺にメッキ層１０３を形成する。そして、各配線パターン１０２ａ上にそれぞれの受光素子１０４を搭載すると共に、各配線パターン１０２ｃ上にそれぞれの発光素子１０５を搭載する。更に、各受光素子１０４を各ボンディングワイヤー１０６を介してそれぞれの配線パターン１０２ｂに接続し、また各発光素子１０５を各ボンディングワイヤー１０７を介してそれぞれの配線パターン１０２ｄに接続する。
【０００３】
引き続いて、図１３に示す様にトランスファーモールドにより各透光性樹脂１１１、１１２を形成し、これらの透光性樹脂１１１、１１２内に各受光素子１０４及び各発光素子１０５を封入する。
【０００４】
更に、図１４に示す様にインジェクション成形により遮光性樹脂１１３を形成する。遮光性樹脂１１３は、各透光性樹脂１１１、１１２間に入り込むと共に、各発光素子１０５側の透光性樹脂１１２の凹部１１２ａに入り込む。これは、発光素子１０５の側面から光が出射され、この光が該光結合装置周辺に配置されている部品等によって反射され、この光が受光素子１０４に入射することを防止するためである。また、遮光性樹脂１１３と各透光性樹脂１１１、１１２の材質の違いから、遮光性樹脂１１３が各透光性樹脂１１１、１１２に接着しないので、遮光性樹脂１１３を基板１０１の各孔１０１ａに入り込ませて固体化することにより、遮光性樹脂１１３を基板１０１に固定する。
【０００５】
この後、図１４に示す破線に沿ってダイシングし、図１５に示す様な２つの光結合装置１２１を得る。
【０００６】
実際には、図１６乃至図１８に示す様により多くの光結合装置が連ねられて同時に形成され、各光結合装置をダイシングにより分割する。例えば、４６ｍｍ×１３６ｍｍの基板上に、１６列×３８列（６０８個）の各光結合装置を連ねて形成し、各光結合装置をダイシングにより分割する。
【０００７】
尚、光結合装置１２１においては、発光素子１０５から光を出射し、被検出物で反射された光を受光素子１０４に導いて入射させることにより、被検出物を検出する。あるいは、光を発光素子１０５から受光素子１０４へと導く光路を形成し、この光路が被検出物により遮られたときの受光素子１０４の出力変動に基づいて、被検出物を検出する。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、各透光性樹脂１１１、１１２の成形に際しては、図１９に示す様に上型１３１と下型１３２間に、基板１０１を配置して挟み込み。上型１３１の空間に透光性樹脂を充填して、各透光性樹脂１１１、１１２を形成する。このとき、図２０に示す様に上型１３１の突起部１３１ａを基板１０１の孔１０１ａの周辺に圧接して、孔１０１ａを塞ぎ、孔１０１ａへの透光性樹脂の浸入を防いでいる。ここでは、１つの光結合装置に相当する最小単位の基板１０１を示しているが、実際には、図１６乃至図１８に示す様な連ねられた多数の光結合装置に相当するより大きな基板を上型と下型間に挟み込む。
【０００９】
しかしながら、一般に、光結合装置を構成する基板１０１、メッキ層、レジスト層等の厚みに公差を許容しており、基板１０１等からなる積層体の厚みにバラツキがある。つまり、積層体の各個所で、その厚みが変化し、積層体の厚みが均一ではない。従って、基板１０１の多数の孔１０１ａの部位でも、その厚みにバラツキがある。一方、上型１３１や下型１３２の寸法は、積層体の厚みが均一であるという前提のもとに設定されている。このため、基板１０１の孔１０１ａの部位が比較的薄い場合は、上型１３１の突起部１３１ａが孔１０１ａの周辺に十分に圧接せず、上型１３１の突起部１３１ａと孔１０１ａの周辺間に数十μｍの隙間が生じ、透光性樹脂の一部が該隙間を通じて孔１０１ａへと浸入し、孔１０１ａが塞がれてしまった。
【００１０】
この様に基板１０１の孔１０１ａが透光性樹脂により塞がれると、遮光性樹脂１１３が基板１０１の孔１０１ａに入り込まず、遮光性樹脂１１３が基板１０１から離脱してしまう。このため、各透光性樹脂１１１、１１２の形成後に、目視検査により透光性樹脂が孔１０１ａに浸入しているか否かを確認し、浸入していれば、孔１０１ａ内の透光性樹脂を手作業により除去していた。この透光性樹脂の除去を容易にするために、先に述べた様に孔１０１ａの内壁と周辺にメッキ層１０３を形成している。
【００１１】
また、基板１０１等からなる積層体が下型１３２から僅かに突き出る様に、下型１３２の寸法を設定している。これにより、上型１３１と下型１３２を合わせたときに、上型１３１が僅かに突き出た積層体に十分に圧接する。
【００１２】
ところが、この場合は、基板１０１の厚みのバラツキが特に問題となる。製造工程においては、多数の基板を用いるので、これらの基板の厚みのバラツキにより、下型１３２からの積層体の突き出し量が変化し、上型１３１が積層体に十分に圧接しなかったり、積層体に作用する圧力が大きくなり過ぎて、積層体が破壊されてしまう。
【００１３】
このため、図２１（ａ）に示す様に相互に異なるそれぞれの厚みを有する複数のシム１４１を用意しておき、図２１（ｂ）及び（ｃ）に示す様に適宜の厚みのシムを選択して基板１０１と下型１３２間に配置することにより、基板１０１等からなる積層体を下型１３２から適宜に突き出させている。
【００１４】
実際には、多数の基板がそれらの厚みに応じて分類されて納品されるので、基板の厚みに応じてシムを選択して用いる。しかしながら、基板毎に、シムを選択して下型１３２にセットするため、作業効率が非常に悪くなった。また、基板の製造業者に対して基板の厚みの測定と測定データの添付を要求するので、基板のコストが高くなった。
【００１５】
一方、基板には、金型に対して該基板を位置決めするための複数の孔を形成しており、これらの孔の位置を基準にして、透光性樹脂と遮光性樹脂の成形を別々の金型で行っていた。
【００１６】
しかしながら、透光性樹脂の成形誤差と遮光性樹脂の成形誤差が悪い方向に相乗することがあり、これが原因となって、光結合装置の不良品が発生した。また、遮光性樹脂の成形前に、金型に対する基板の位置決めを作業者の判断により調整すれば、透光性樹脂と遮光性樹脂の相互間の誤差を小さくし得るが、この場合は、作業者の熟練を要し、また作業効率の低下を招いた。
【００１７】
そこで、本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなされたものであり、透光性樹脂が基板の孔に浸入せず、また基板に対して金型が常に適宜の圧力で圧接し、更に透光性樹脂と遮光性樹脂の相互間の誤差を抑制することが可能な光結合装置及びその製造方法を提供することを目的とする。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明は、発光素子及び受光素子を基板上に配置し、発光素子及び受光素子をそれぞれの透光性樹脂により別々に覆い、これらの透光性樹脂間に遮光性樹脂を介在させ、遮光性樹脂の一部を基板の孔に入り込ませることにより遮光性樹脂を基板上に固定した光結合装置において、基板表面の該孔の周辺に緩衝材を設けている。
【００１９】
この様な構成の本発明によれば、基板表面の孔の周辺に緩衝材を設けている。このため、金型を基板の孔の周辺に圧接したときには、金型が緩衝材を押し潰して、金型と緩衝材が密接し、基板の孔が確実に塞がれ、基板の孔への透光性樹脂の浸入が防止される。
【００２０】
また、本発明においては、基板の孔の径を段階的に変化させて、該孔に段差を形成し、該孔の内壁に金属メッキ処理を施している。
【００２１】
この様な段差を基板の孔に設ければ、遮光性樹脂が孔に十分に引っ掛かって、遮光性樹脂が強固に固定される。また、孔の内壁に金属メッキ処理を施せば、透光性樹脂が孔に付着しても、この透光性樹脂を容易に除去することができる。
【００２２】
次に、本発明の製造方法は、基板表面の孔の周辺に緩衝材を設けるステップと、１次モールド成形金型により該孔を塞いだ状態で、該１次モールド成形金型を用いて、基板上に配置された発光素子及び受光素子を覆うそれぞれの透光性樹脂を形成するステップと、２次モールド成形金型を用いて、各透光性樹脂間に介在し、かつ該孔に入り込む遮光性樹脂を形成するステップとを含んでいる。
【００２３】
この様な本発明の方法によれば、基板表面の孔の周辺に緩衝材を設けてから、１次モールド成形金型を用いて、各透光性樹脂を形成している。ここで、１次モールド成形金型を基板の孔の周辺に圧接すれば、金型が緩衝材を押し潰して、金型と緩衝材が密接し、基板の孔が確実に塞がれ、基板の孔への透光性樹脂の浸入が防止される。
【００２４】
また、本発明においては、緩衝材は、シルク印刷及びレジスト印刷のいずれかにより形成される。
【００２５】
シルク印刷及びレジスト印刷のいずれかを用いれば、適宜のパターンの緩衝材を容易に成形することができる。
【００２６】
更に、本発明においては、緩衝材は、１次モールド成形金型により成形可能な１次成形面に設けられている。
【００２７】
つまり、１次モールド成形金型を緩衝材に圧接することが可能である。
【００２８】
また、本発明においては、１次モールド成形金型及び２次モールド成形金型の少なくとも一方の下型と基板間に、他の緩衝材を設けている。
【００２９】
この様に下型と基板間に他の緩衝材を設ければ、上型と下型を合わせたときに、基板を通じて他の緩衝材に圧力が作用して、他の緩衝材が押し潰される。この他の緩衝材の厚みの減少分に、基板の厚みのバラツキが吸収されるので、上型が適宜の圧力で基板に圧接する。
【００３０】
更に、本発明においては、１次モールド成形金型により各透光性樹脂を成形するに際し、２次モールド成形金型の位置決め用部材を該光結合装置の部位から外れる基板上の位置に形成している。
【００３１】
この様に１次モールド成形金型により形成された位置決め用部材の位置には、１次モールド成形の誤差が含まれる。このため、位置決め用部材の位置を基準にして、２次モールド成形金型を位置決めすれば、２次モールド成形金型により形成された遮光性樹脂の位置には、１次モールド成形金型により形成された各透光性樹脂と同等の誤差が含まれる。これにより、遮光性樹脂と各透光性樹脂の相互間の誤差が減少する。
【００３２】
また、本発明においては、位置決め用部材を形成する基板の位置に、ザグリ孔及び貫通孔のいずれかを形成している。
【００３３】
この様に位置決め用部材をザグリ孔や貫通孔の箇所に形成すれば、位置決め用部材が基板上に強固に固定される。
【００３４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を添付図面を参照して詳細に説明する。
【００３５】
図１、図２、及び図３は、本発明の製造方法の一実施形態におけるそれぞれの製造過程を示している。図１は、発光素子及び受光素子等を搭載した基板を示す斜視図である。また、図２（ａ）、（ｂ）、及び（ｃ）は、基板上に各透光性樹脂を形成した状態を示す斜視図、平面図、及び断面図である。更に、図３（ａ）、（ｂ）、及び（ｃ）は、基板上に遮光性樹脂を形成した状態を示す斜視図、平面図、及び断面図である。
【００３６】
本実施形態では、まず図１に示す様に基板１１上に各配線パターン１２ａ〜１２ｄを形成し、基板１１の各孔１１ａの内壁と周辺にメッキ層１３を形成する。更に、シルク印刷及びレジスト印刷のいずれかを用いて、緩衝パターン１４を基板１１表面の各孔１１ａ周辺に形成する。そして、配線パターン１２ａ上に受光素子１５を搭載すると共に、配線パターン１２ｃ上に発光素子１６を搭載する。更に、受光素子１５をボンディングワイヤー１７を介して配線パターン１２ｂに接続し、また発光素子１６をボンディングワイヤー１８を介して配線パターン１２ｄに接続する。
【００３７】
引き続いて、図２に示す様に１次モールド成形により各透光性樹脂２１、２２を形成し、これらの透光性樹脂２１、２２内に受光素子１５及び発光素子１６を封入する。
【００３８】
１次モールド成形に際しては、図４に示す様に上型３１と下型３２間に、基板１１を配置して挟み込み。上型３１の空間に透光性樹脂を充填して、各透光性樹脂２１、２２を形成する。このとき、図５に示す様に上型３１の突起部３１ａを基板１１表面（一次成形面）の孔１１ａ周辺の緩衝パターン１４に圧接する。これにより、緩衝パターン１４が押し潰されて、孔１１ａ周辺に緩衝パターン１４の土手が形成され、上型３１の突起部３１ａが緩衝パターン１４に密接する。このため、基板１１、配線パターン、レジスト層（図示せず）等からなる積層体の厚みが不均一であっても、緩衝パターン１４を十分に厚くしておけば、上型３１の突起部３１ａが緩衝パターン１４を確実に押し潰して、孔１１ａが塞がれ、孔１１ａへの透光性樹脂の浸入が防止される。
【００３９】
また、図４に示す様に基板１１と下型３２間に緩衝シート３３を挟み込み、基板１１等からなる積層体を下型３２から十分に突き出している。このため、上型３１と下型３２を合わせたときには、基板１１を通じて緩衝シート３３に圧力が作用して、緩衝シート３３が押し潰される。この緩衝シート３３の厚みの減少分に、基板１１の厚みのバラツキが吸収されるので、上型３１が適宜の圧力で基板１１に圧接する。
【００４０】
更に、図３に示す様に２次モールド成形により遮光性樹脂２３を形成する。遮光性樹脂２３は、各透光性樹脂２１、２２間に入り込むと共に、発光素子１６側の透光性樹脂２２の凹部２２ａに入り込む。これは、発光素子１６の側面から光が出射され、この光が該光結合装置周辺に配置されている部品等によって反射され、この光が受光素子１５に入射することを防止するためである。また、遮光性樹脂２３と各透光性樹脂２１、２２の材質の違いから、遮光性樹脂２３が各透光性樹脂２１、２２に接着しないので、遮光性樹脂２３を基板１１の各孔１１ａに入り込ませて固体化することにより、遮光性樹脂２３を基板１１に固定する。各孔１１ａの径を段階的に変化させて、各孔１１ａに段差を形成しているので、遮光性樹脂２３が基板１１の各孔１１ａに引っ掛かり、遮光性樹脂２３が強固に固定される。
【００４１】
実際には、図６、図７、及び図８に示す様により多くの光結合装置が連ねられて同時に形成される。すなわち、図６に示す様に基板１１Ａ上に多数の受光素子１５及び発光素子１６を搭載し、図７に示す様に１次モールド成形により各透光性樹脂２１、２２を形成して、これらの透光性樹脂２１、２２内に各受光素子１５及び各発光素子１６を封入し、図８に示す様に２次モールド成形により各遮光性樹脂２３を形成する。１次モールド成形及び２次モールド成形に際しては、基板１１Ａの各孔２４を金型の各凸部に嵌合させて、金型に対する基板１１Ａの位置決めを行なう。そして、最後に各光結合装置をダイシングにより分割する。例えば、４６ｍｍ×１３６ｍｍの基板１１Ａ上に、１６列×３８列（６０８個）の各光結合装置を連ねて形成し、各光結合装置をダイシングにより分割する。
【００４２】
尚、本実施形態に係わる光結合装置においては、発光素子１６から光を出射し、被検出物で反射された光を受光素子１５に導いて入射させることにより、被検出物を検出する。あるいは、光を発光素子１６から受光素子１５へと導く光路を形成し、この光路が被検出物により遮られたときの受光素子１５の出力変動に基づいて、被検出物を検出する。
【００４３】
この様に本実施形態では、緩衝パターン１４を基板１１表面の各孔１１ａ周辺に形成しておき、１次モールド成形に際しては、上型３１の突起部３１ａを基板１１の孔１１ａ周辺の緩衝パターン１４に確実に密接させ、孔１１ａを塞いで、孔１１ａへの透光性樹脂の浸入を防止している。仮に、孔１１ａが透光性樹脂により塞がれても、孔１１ａの内壁と周辺にメッキ層１３を形成しているので、孔１１ａ内の透光性樹脂を容易に除去することができる。また、上型３１と下型３２を合わせたときに、緩衝シート３３が押し潰され、この緩衝シート３３の厚みの減少分に、基板１１の厚みのバラツキが吸収され、上型３１が適宜の圧力で基板１１に圧接する。このため、従来の様に基板の厚みに応じて、複数のシムのいずれかを適宜に選択して基板と下型間に配置する必要がなく、作業効率を向上させることができる。また、基板の厚みの測定を必要とせず、基板のコストを低減することができる。
【００４４】
ところで、図９に示す様に各光結合装置の部位から外れる基板１１Ａ上の複数の箇所にそれぞれのザグリ孔４１を形成しておき、１次モールド成形に際しては、各透光性樹脂２１、２２だけでなく、図１０に示す様に各位置決め用凸部４２をそれぞれのザグリ孔４１の箇所に形成し、２次モールド成形に際しては、基板１１Ａ上の各位置決め用凸部４２の位置を基準にして、図１１に示す様に各遮光性樹脂２３を形成する。あるいは、各位置決め用凸部４２を基板１１Ａの下面や両面に設けたり、ザグリ孔の代わりに、貫通孔を形成しても構わない。
【００４５】
つまり、１次モールド成形に際しては、基板１１Ａの各孔２４を金型の各凸部に嵌合させて、金型に対する基板１１Ａの位置決めを行なう。また、２次モールド成形に際しては、基板１１Ａ上の各位置決め用凸部４２を金型の各凹部に嵌合させて、基板１１Ａの位置決めを行なう。基板１１Ａ上の各位置決め用凸部４２は、１次モールド成形により形成されたものであるから、各透光性樹脂２１、２２と同等の誤差を含む。そして、各遮光性樹脂２３は、各位置決め用凸部４２を基準にして形成されたものであるから、各透光性樹脂２１、２２と同等の誤差を含む。これにより、各透光性樹脂２１、２２と各遮光性樹脂２３の相互間の誤差が減少し、光結合装置の不良率が減少する。
【００４６】
尚、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、多様に変形することができる。例えば、基板１１の孔１１ａ周辺の緩衝パターン１４の厚み、大きさ、形状等を任意に変更することができる。また、緩衝シートは、１次モールド成形の金型だけではなく、２次モールド成形の金型にも適用し得る。
【００４７】
【発明の効果】
以上説明した様に本発明によれば、基板表面の孔の周辺に緩衝材を設けている。このため、金型を基板の孔の周辺に圧接したときには、金型が緩衝材を押し潰して、金型と緩衝材が密接し、基板の孔が確実に塞がれ、基板の孔への透光性樹脂の浸入が防止される。
【００４８】
また、本発明によれば、段差を基板の孔に設けているので、遮光性樹脂が孔に十分に引っ掛かって、遮光性樹脂が強固に固定される。また、孔の内壁に金属メッキ処理を施しているので、透光性樹脂が孔に付着しても、この透光性樹脂を容易に除去することができる。
【００４９】
更に、本発明によれば、シルク印刷及びレジスト印刷のいずれかを用いて、適宜のパターンの緩衝材を容易に成形している。
【００５０】
また、本発明によれば、緩衝材は、１次モールド成形金型により成形可能な１次成形面に設けられている。つまり、１次モールド成形金型を緩衝材に圧接することが可能である。
【００５１】
また、本発明によれば、下型と基板間に他の緩衝材を設けているので、上型と下型を合わせたときに、基板を通じて他の緩衝材に圧力が作用して、他の緩衝材が押し潰される。この他の緩衝材の厚みの減少分に、基板の厚みのバラツキが吸収されるので、上型が適宜の圧力で基板に圧接する。
【００５２】
更に、本発明によれば、１次モールド成形金型により各透光性樹脂を成形するに際し、２次モールド成形金型の位置決め用部材を形成している。この位置決め用部材の位置を基準にして、２次モールド成形金型を位置決めすれば、２次モールド成形金型により形成された遮光性樹脂の位置には、１次モールド成形金型により形成された各透光性樹脂と同等の誤差が含まれる。これにより、遮光性樹脂と各透光性樹脂の相互間の誤差が減少する。
【００５３】
また、本発明によれば、位置決め用部材をザグリ孔や貫通孔の箇所に形成するので、位置決め用部材が基板上に強固に固定される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の製造方法の一実施形態における光結合装置の一製造過程を示しており、発光素子及び受光素子等を搭載した基板を示す斜視図である。
【図２】（ａ）、（ｂ）、及び（ｃ）は、本実施形態における光結合装置の他の製造過程を示しており、基板上に各透光性樹脂を形成した状態を示す斜視図、平面図、及び断面図である。
【図３】（ａ）、（ｂ）、及び（ｃ）は、本実施形態における光結合装置の別の製造過程を示しており、基板上に遮光性樹脂を形成した状態を示す斜視図、平面図、及び断面図である。
【図４】（ａ）及び（ｂ）は、本実施形態における１次モールド成形の金型を概略的に示す図である。
【図５】図４（ｂ）の一部を拡大して示す図である。
【図６】本実施形態における多数の光結合装置の一製造過程を示す斜視図である。
【図７】本実施形態における多数の光結合装置の他の製造過程を示す斜視図である。
【図８】本実施形態における多数の光結合装置の別の製造過程を示す斜視図である。
【図９】本実施形態の変形例における多数の光結合装置の一製造過程を示す斜視図である。
【図１０】本実施形態の変形例における多数の光結合装置の他の製造過程を示す斜視図である。
【図１１】本実施形態の変形例における多数の光結合装置の別の製造過程を示す斜視図である。
【図１２】従来の光結合装置の一製造過程を示しており、発光素子及び受光素子等を搭載した基板を示す斜視図である。
【図１３】従来の光結合装置の他の製造過程を示しており、基板上に各透光性樹脂を形成した状態を示す斜視図である。
【図１４】従来の光結合装置の別の製造過程を示しており、基板上に遮光性樹脂を形成した状態を示す斜視図である。
【図１５】従来の光結合装置の更に他の製造過程を示しており、分割された２つの光結合装置を示す斜視図である。
【図１６】従来の多数の光結合装置の一製造過程を示す斜視図である。
【図１７】従来の多数の光結合装置の他の製造過程を示す斜視図である。
【図１８】従来の多数の光結合装置の別の製造過程を示す斜視図である。
【図１９】従来の１次モールド成形の金型を概略的に示す図である。
【図２０】図１９の一部を拡大して示す図である。
【図２１】（ａ）は複数のシムを示す側面図であり、（ｂ）及び（ｃ）は従来の１次モールド成形の金型及びシムを概略的に示す図である。
【符号の説明】
１１ 基板
１２ａ〜１２ｄ 配線パターン
１３ メッキ層
１４ 緩衝パターン
１５ 受光素子
１６ 発光素子
１７、１８ ボンディングワイヤー
２１、２２ 透光性樹脂
２３ 遮光性樹脂
３１ 上型
３２ 下型
３３ 緩衝シート
４１ ザグリ孔
４２ 位置決め用凸部
Claims (8)
- 発光素子及び受光素子を基板上に配置し、発光素子及び受光素子をそれぞれの透光性樹脂により別々に覆い、これらの透光性樹脂間に遮光性樹脂を介在させ、遮光性樹脂の一部を基板の孔に入り込ませることにより遮光性樹脂を基板上に固定した光結合装置において、
基板表面の該孔の周辺にメッキ層を設け、このメッキ層上に緩衝材を設けたことを特徴とする光結合装置。 - 基板の孔の径を段階的に変化させて、該孔に段差を形成し、該孔の内壁に金属メッキ処理を施したことを特徴とする請求項１に記載の光結合装置。
- 基板表面の孔の周辺にメッキ層を設けるステップと、
このメッキ層上に緩衝材を設けるステップと、
１次モールド成形金型により該孔を塞いだ状態で、該１次モールド成形金型を用いて、基板上に配置された発光素子及び受光素子を覆うそれぞれの透光性樹脂を形成するステップと、
２次モールド成形金型を用いて、各透光性樹脂間に介在し、かつ該孔に入り込む遮光性樹脂を形成するステップと
を含むことを特徴とする請求項１に記載の光結合装置の製造方法。 - 緩衝材は、シルク印刷及びレジスト印刷のいずれかにより形成されることを特徴とする請求項３に記載の光結合装置の製造方法。
- 緩衝材は、１次モールド成形金型により成形可能な１次成形面に設けられることを特徴とする請求項３に記載の光結合装置の製造方法。
- １次モールド成形金型及び２次モールド成形金型の少なくとも一方の下型と基板間に、他の緩衝材を設けたことを特徴とする請求項３に記載の光結合装置の製造方法。
- １次モールド成形金型により各透光性樹脂を成形するに際し、２次モールド成形金型の位置決め用部材を該光結合装置の部位から外れる基板上の位置に形成することを特徴とする請求項３に記載の光結合装置の製造方法。
- 位置決め用部材を形成する基板の位置に、ザグリ孔及び貫通孔のいずれかを形成することを特徴とする請求項７に記載の光結合装置の製造方法。
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