JP5172113B2

JP5172113B2 - 受発光素子の製造方法

Info

Publication number: JP5172113B2
Application number: JP2006196347A
Authority: JP
Inventors: 努富田; 光松下
Original assignee: New Japan Radio Co Ltd
Current assignee: New Japan Radio Co Ltd
Priority date: 2006-07-19
Filing date: 2006-07-19
Publication date: 2013-03-27
Anticipated expiration: 2026-07-19
Also published as: JP2008027997A

Description

本発明は、バーコードリーダー等に利用できる受光素子と発光素子とを同一基板上に搭載した受発光素子の製造方法に関する。

従来、受発光素子を用いてバーコードリーダーを形成する場合、光が透過する透明フィルム上に光が透過しないバーコードを形成し、向かい合わせに配置した受光素子と発光素子間を通過させる構成となっていた。このような構成のバーコードリーダーでは、受光素子と発光素子間をバーコードが通過する際、発光素子から放出された光は、透明フィルムを透過し、透過した光が受光素子に入射することによって、バーコードのピッチを読み取ることができ、一般的には、０．５ｍｍ程度のピッチ（透明フィルム部分の間隔）を読み取ることができた。

一方、反射型受発光素子でバーコードリーダーを構成する場合、一般的な反射型受発光素子の発光面及び受光面の大きさは０．６ｍｍ□であったため、読み取ることができるバーコードも０．６ｍｍピッチ程度が限界であり、さらに、狭ピッチのバーコードを読み取ることができるようにするには、発光面及び受光面の面積を小さくする必要がある。この種の装置は例えば、特許文献１に記載されている。また、発光面及び受光面の面積を小さくするため、スリットを備えた構造とする技術は特許文献２に記載されている。
特開２００１−２６４６６７号公報実公平４−３８３１１号公報

上記のような光透過型の受発光素子を用いる場合、バーコード以外を透明に形成するか、穴を開ける必要があり、バーコードの形成が複雑になると共に、バーコードの狭ピッチ化が難しいという問題があった。また、バーコードを挟んで発光素子及び受光素子が向かい合う構造が必要であり、装置の小型化が難しいという問題があった。

一方反射型の受発光素子を用いる場合、発光面及び受光面の面積を小さくするため、スリット構造とするのが好ましいことは知られているが、受発光素子自体を小型化し、さらにスリット構造とする受発光素子については、提案されていなかった。本発明は、小型の受発光素子において、簡単なスリット構造を備えた受発光素子の製造方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本願請求項１に係る発明は、受発光素子を構成する発光素子及び受光素子との組を基板上に複数組搭載し、該基板を光透過樹脂で封止した後、前記発光素子と前記受光素子との間、及び前記発光素子及び受光素子との組からなる受発光素子と隣接する別の受発光素子との間の前記光透過樹脂を除去して第１の凹部を形成し、該第１の凹部内に遮光樹脂を充填した後、個々の受発光素子に切断分離する受発光素子の製造方法であって、前記遮光樹脂を前記第１の凹部内に充填すると共に、露出する前記光透過樹脂表面を該遮光樹脂で被覆し、硬化させる工程と、前記受発光素子を構成する複数組の前記発光素子及び前記受光素子上の前記遮光樹脂の一部をダイシングブレードを走行させ、あるいは、レーザー光照射によりスリット状に除去し、前記発光素子の発光面及び前記受光素子の受光面となる前記光透過樹脂の一部を底部に露出する第２の凹部を形成した後、個々の受発光素子にに切断分離する工程とを含むことを特徴とする。

本発明の製造方法による受発光素子は、受光面及び発光面の幅を、幅の狭いスリット構造とすることで、非常に指向性の高い受発光素子とすることができる。具体的には、スリットの幅が０．１〜０．２ｍｍ程度の受発光素子を用いてバーコードリーダーを構成する場合、０．３ｍｍ幅ピッチ程度のバーコードを読み取ることが可能となる。さらにまた凹部内を光透過樹脂で充填し、この充填した光透過樹脂表面を発光面及び受光面とすると、凹部内に光を遮るゴミ等が入り込むことがなく好適である。

また本発明の受発光素子の製造方法は、ダイシングソーやレーザー光を照射することによって、遮光樹脂を除去してスリットを形成することで、非常に幅の狭いスリットを簡便に形成することができる。また凹部内へ光透過樹脂を充填する方法も、通常の方法により行うことができ、非常に簡便が製造方法である。

以下本発明の受発光素子の製造方法について、製造工程に従い、詳細に説明する。

図１は本発明の製造方法による受発光素子の実施例の説明図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は図１（ａ）のｂ−ｂ線の断面図、（ｃ）は図１（ａ）のｃ−ｃ線の断面図である。また図２は、図１に示す受発光素子の製造工程の説明図である。なお本発明の製造方法は、複数の受発光素子を同時に形成するものであるが、図２では１組の受発光素子について説明しており、さらに周辺の一部の図示を省略している。以下、製造工程に従い、説明する。

図２（ａ）に示すように、ＧａＰ、ＧａＡｓあるいはＧａＡｓＰで形成したＬＥＤ等の発光素子１を基板２（集合基板）上の発光素子用ダイパッド３に銀ペースト等により実装搭載する。同様に、シリコンで形成したフォトトランジスタ等の受光素子４を基板２上の受光素子用ダイパッド５に実装搭載する。その後、発光素子１の表面電極（図示せず）と発光素子用基板電極６を金線７で接続する。また受光素子４の表面電極（図示せず）と受光素子用基板電極８も同様に金線７で接続する。

次に光透過樹脂９を塗布し、熱硬化することにより、発光素子１及び受光素子４表面を光透過樹脂９で封止する（図２ｂ）。ここで、光透過樹脂９は、ポッティング法あるいは印刷法により基板２表面全体に塗布する。

その後、発光素子１と受光素子４との間、隣接する受発光素子の間（図３に示すラインＸ１、Ｘ２、Ｘ３、Ｙ１、Ｙ３）に沿ってダイシングブレードを走行させ、光透過樹脂９を切削除去し、遮光壁と受発光素子の側面の遮光樹脂部を形成するための第１の凹部１０を形成する（図２ｃ）。なお、受発光素子の側面に形成される第１の凹部（ラインＸ１、Ｘ３、Ｙ１、Ｙ３に沿って形成される凹部）は図示を省略している。第１の凹部１０の幅は、使用するダイシングブレードの幅により変えることができる。ここで、発光素子１と受光素子４間の光の漏れを防止するため、光透過樹脂９を除去する際、基板２の表面の一部をダイシングブレードで除去するとよい。また金型を用いて、発光素子１及び受光素子４をそれぞれ封封止することも可能である。

次にディスペンサ１１を用いて遮光樹脂１２を第１の凹部１０内及び光透過樹脂９上に塗布し（図２ｄ）、基板２表面全体を遮光樹脂１２で覆い、その後熱硬化させる（図２ｅ）。

次に図３に示す発光素子１と受光素子４の表面を通るラインＹ２に沿って、ダイシングブレードを走行させ、光透過樹脂９に達する深さまで遮蔽樹脂１２を除去し、第２の凹部１３を形成する（図２ｆ）。この第２の凹部１３の底面に露出する光透過樹脂９表面が、発光素子１の発光面及び受光素子４の受光面となる。

さらに、第２の凹部１３内に別の光透過樹脂を充填、硬化させることで、受発光素子表面を平坦化することも可能である。その場合、充填された別の光透過樹脂の表面が発光素子１の発光面及び受光素子４の受光面となる。このように表面を平坦化しておくと、凹部内に付着したゴミが光を遮り、受発光感度を低下させる等の問題が無くなり、好適である。なお、ここで充填される別の光透過樹脂表面は、完全に平坦である必要はない。

その後、図３に示すダイシングラインＸ１、Ｘ３、Ｙ１、Ｙ３に沿ってダイシングブレードを走行させ、先に形成した第１の凹部１０内に充填した遮光樹脂１２が受発光素子の側面両端に残るように、基板２と共に切断することで、図１に示すような受発光素子を形成することができる。

図１に示すように本発明の製造方法による受発光素子は、表面が遮光樹脂１２で覆われ、発光素子１及び受光素子４上の遮光樹脂１２が、スリット状に除去された第２の凹部１３（請求項１の凹部に相当）の底面に発光面及び受光面が形成され、指向性の良い、受発光素子となる。

このように形成した受発光素子を用いて、バーコードを読み取る場合について図４を用いて説明する。図４に示すように、第２の凹部１３の延出方向とバーコードの延出方向が同一となるように配置し、矢印Ａの方向にバーコード１４を相対的に移動させる。発光素子１から第２の凹部１３からバーコードに向け放射した光は、バーコードの白色の部分で反射し、受光面を通過して受光素子４に到達する。一方バーコードの黒色の部分では、殆どの光が吸収され、受光素子４に到達しない。このようにしてバーコードを読み取ることができる。

図５は、本発明の製造方法による受発光素子を用い、第２の凹部１３の幅（スリット幅）を０．２２ｍｍとしたときのエッジ特性を示している。図５において発光素子として赤外線ＬＥＤを用い、凹部内を光透過樹脂で封止した場合を（■）で、発光素子として赤外線ＬＥＤを用い、凹部内を光透過樹脂で封止しない場合を（□）で、発光素子として赤色ＬＥＤを用い、凹部内を光透過樹脂で封止した場合を（▲）で、発光素子として赤色ＬＥＤを用い、凹部内を光透過樹脂で封止しない場合を（△）でそれぞれ表している。横軸はバーコードの相対的な移動長さ、縦軸は受光素子の相対出力を示している。図５に示すように、黒色から白色に変わるバーコードを読み取らせる場合、いずれの場合であっても０．２０ｍｍ幅程度あれば、相対出力が得られることがわかる。このエッジ特性は、従来の半分程度の移動長さで相対出力が得られる結果であり、非常に優れた特性を示している。

また図６は、発光素子として赤色ＬＥＤを用い、第２の凹部の幅（スリット幅）を０．１ｍｍとした受発光素子を用い、赤色のバーコードを読み取らせた場合の、受光素子の出力電流を示している。読み取りに用いたバーコードは、バーコードの幅が０．３ｍｍ、バーコード間の間隔が０．６ｍｍ、０．３ｍｍである。図６に示すように、０．３ｍｍという非常に狭い幅のバーコードを十分に読み取ることができており、本発明の製造方法による受発光素子を用いると、従来に比べて非常に特性の優れたバーコードリーダーが形成できることがわかる。なお、ゲーム機用のバーコードとして、従来の受発光素子では読み取り難い黒色以外の赤色のバーコードがついても、本発明の製造方法による受発光素子によって読み取りが可能であることが確認された。

図７は、発光素子として赤色ＬＥＤを用い、第２の凹部の幅（スリット幅）を０．１ｍｍとすると共に、凹部内に光透過樹脂を充填させた受発光素子を用いて、上述のバーコードを読み取らせた場合の受光素子の出力電流を示している。凹部内に光透過樹脂を充填させた結果、出力電流値は小さくなっているものの、バーコードを十分に読み取ることができていることがわかる。

以上本発明の実施例について説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものでないことは言うまでもない。例えば、凹部の形成や個片化を行う場合、ダイシングブレードを用いる代わりに、レーザー光を照射することができる。また、遮光樹脂として、黒色の遮光樹脂の他、白色系の遮光樹脂を用いると、受発光効率を高めることができる。

また本発明の製造方法による受発光素子は、バーコードリーダーに用いる場合に限定されるものではなく、非常に指向角度の狭い特性が要求される装置に用いることができる。例えば、微少な移動を検知する必要がある時計針の検出に用いることが可能である。

本発明の受発光素子の製造方法による受発光素子の説明図である。本発明の受発光素子の製造方法の説明図である。本発明の受発光素子の製造方法の別の説明図である。本発明の受発光素子の製造方法による受発光素子を用いてバーコードリーダーを構成する場合の説明図である。本発明の受発光素子の製造方法による受発光素子を用いたバーコードリーダーのエッジ特性の説明図である。本発明の受発光素子の製造方法による受発光素子を用いたバーコードリーダーの特性の説明図である。本発明の受発光素子の製造方法による別の受発光素子を用いたバーコードリーダーの特性の説明図である。

１：発光素子、２：基板、３：発光素子用ダイパッド、４：受光素子、５：受光素子用ダイパッド、６：発光素子用基板電極、７：金線、８：受光素子用基板電極、９：光透過樹脂、１０：第１の凹部、１１：ディスペンサ、１２：遮光樹脂、１３：第２の凹部、１４：バーコード

Claims

受発光素子を構成する発光素子及び受光素子との組を基板上に複数組搭載し、該基板を光透過樹脂で封止した後、前記発光素子と前記受光素子との間、及び前記発光素子及び受光素子との組からなる受発光素子と隣接する別の受発光素子との間の前記光透過樹脂を除去して第１の凹部を形成し、該第１の凹部内に遮光樹脂を充填した後、個々の受発光素子に切断分離する受発光素子の製造方法であって、
前記遮光樹脂を前記第１の凹部内に充填すると共に、露出する前記光透過樹脂表面を該遮光樹脂で被覆し、硬化させる工程と、
前記受発光素子を構成する複数組の前記発光素子及び前記受光素子上の前記遮光樹脂の一部をダイシングブレードを走行させ、あるいは、レーザー光照射によりスリット状に除去し、前記発光素子の発光面及び前記受光素子の受光面となる前記光透過樹脂の一部を底部に露出する第２の凹部を形成した後、個々の受発光素子にに切断分離する工程とを含むことを特徴とする受発光素子の製造方法。