JP5875848B2 - フォトカプラの製造方法及びフォトカプラ用リードフレームシート - Google Patents

フォトカプラの製造方法及びフォトカプラ用リードフレームシート Download PDF

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Description

本発明の実施形態は、フォトカプラの製造方法及びフォトカプラ用リードフレームシートに関する。
従来より、対向型フォトカプラを製造する際には、複数の発光側リードフレームが形成された発光素子側リードフレームシートと、複数の受光側リードフレームが形成された受光素子側リードフレームシートの２枚のリードフレームシートが使用されてきた。しかしながら、近年、リードフレームシートの材料の利用効率を向上させると共に、リードフレームシートの作製コストを低減するために、１枚のリードフレームシートに発光側リードフレーム及び受光側リードフレームの双方を形成する技術が提案されている。この技術においては、リードフレームシートから例えば発光側リードフレームを切り離した上で、これをリードフレームシートに残留した受光側リードフレームに対向させる必要があるが、発光側リードフレームと受光側リードフレームとを精度良く位置決めすることが困難である。
米国特許第７５４７９６０号
本発明の目的は、発光側リードフレームと受光側リードフレームとを精度良く位置決めすることができるフォトカプラの製造方法及びフォトカプラ用リードフレームシートを提供することである。
実施形態に係るフォトカプラの製造方法は、リードフレームシートを用いる。前記リードフレームシートにおいては、複数の発光側リードフレーム部が第１端部と第２端部の間で第１方向に沿って一列に配列され、前記第１端部に第１の発光側カップリングバーが設けられ、前記第２端部に第２の発光側カップリングバーが設けられ、前記第１端部と前記第２端部の間に第３の発光側カップリングバーが設けられた複数本の発光列部、及び複数の受光側リードフレーム部が第１端部と第２端部の間で前記第１方向に沿って一列に配列され、前記第１端部に第１の受光側カップリングバーが設けられ、前記第２端部に第２の受光側カップリングバーが設けられ、前記第１端部と前記第２端部の間に第３の受光側カップリングバーが設けられた複数本の受光列部が、前記第１方向に対して交差した第２方向に沿って交互に配列され、前記発光列部の第１端部及び前記受光列部の第１端部が前記第２方向に延びる第１結合部によって相互に連結され、前記発光列部及び前記受光列部のうちの一方の列部のそれぞれに第１のパイロット穴が形成され、前記一方の列部を除く部分に第２のパイロット穴が形成されている。そして、前記フォトカプラの製造方法は、前記リードフレームシートにおける前記発光側リードフレーム部に発光素子を搭載すると共に前記受光側リードフレーム部に受光素子を搭載する工程と、前記一方の列部を前記第１結合部から切り離すと共に、前記第２のパイロット穴に、金型に形成された第１のパイロットピンを挿通させることにより、前記リードフレームシートを前記金型に対して位置決めする工程と、前記第１のパイロット穴に前記金型に形成された第２のパイロットピンを挿通させると共に各前記発光側カップリングバーと各前記受光側カップリングバーとを重ねることにより、前記一方の列部を前記金型に対して位置決めし、前記発光素子と前記受光素子とを対向させる工程と、前記金型上において、各前記発光側カップリングバーと各前記受光側カップリングバーとを相互に結合させる工程と、各前記発光素子及び各前記受光素子からなる組を覆うように、樹脂体を形成する工程と、前記発光列部から前記発光側リードフレーム部を切り離すと共に前記受光列部から前記受光側リードフレーム部を切り離す工程と、を備える。
実施形態に係るフォトカプラ用リードフレームシートは、第１方向に沿って交互に配列されたそれぞれ複数本の発光列部及び受光列部と、前記複数本の発光列部及び受光列部が配置された領域の外縁に沿って設けられ、前記発光列部の第１端部及び前記受光列部の第１端部を相互に連結すると共に、前記発光列部の第２端部及び前記受光列部の第２端部を相互に連結する結合部と、を備える。前記発光列部は、前記第１方向に対して交差した第２方向に沿って、前記発光列部の前記第１端部と第２端部との間に一列に配列された複数の発光側リードフレーム部と、前記第１端部に設けられた第１の発光側カップリングバーと、前記第２端部に設けられた第２の発光側カップリングバーと、前記第１端部と前記第２端部との間に設けられた第３の発光側カップリングバーと、を有する。前記受光列部は、前記第２方向に沿って、前記受光列部の前記第１端部と第２端部との間に一列に配列された複数の受光側リードフレーム部と、前記第１端部に設けられた第１の受光側カップリングバーと、前記第２端部に設けられた第２の受光側カップリングバーと、前記第１端部と前記第２端部との間に設けられた第３の受光側カップリングバーと、を有する。前記第２方向における前記第１の発光側カップリングバーの位置と前記第１の受光側カップリングバーの位置とは相互に同じであり、前記第２方向における前記第２の発光側カップリングバーの位置と前記第２の受光側カップリングバーの位置とは相互に同じであり、前記第２方向における前記第３の発光側カップリングバーの位置と前記第３の受光側カップリングバーの位置とは相互に同じである。前記発光列部及び前記受光列部のうちの一方の列部に第１のパイロット穴が形成されており、前記結合部に第２のパイロット穴が形成されている。前記フォトカプラ用リードフレームシートは、前記発光列部又は前記受光列部は前記結合部から切り離され、前記第２のパイロット穴が第１のパイロットピンに挿通されることにより、前記結合部及び前記結合部に結合された前記受光列部又は前記発光列部が位置決めされ、前記第１のパイロット穴が第２のパイロットピンに挿通されることにより、前記結合部から切り離された前記発光列部又は前記受光列部が位置決めされるように構成されている。
第１の実施形態に係るフォトカプラ用リードフレームシートを例示する平面図である。 図１の拡大図である。 （ａ）は図２に示すＡ−Ａ’線による断面図であり、（ｂ）は図２に示すＢ−Ｂ’線による断面図である。 第１の実施形態に係るフォトカプラの製造方法を例示するフローチャート図である。 （ａ）は、第１の実施形態に係るフォトカプラの製造方法を例示する平面図であり、（ｂ）はその部分断面図である。 （ａ）は、第１の実施形態に係るフォトカプラの製造方法を例示する平面図であり、（ｂ）はその部分断面図である。 第１の実施形態に係るフォトカプラの製造方法を例示する平面図である。 （ａ）は、第１の実施形態に係るフォトカプラの製造方法を例示する平面図であり、（ｂ）はその部分断面図である。 （ａ）及び（ｂ）は、第１の実施形態に係るフォトカプラの製造方法を例示する図であり、（ａ）は発光列部の回転前の状態を示し、（ｂ）は発光列部の回転後の状態を示す。 （ａ）は、第１の実施形態に係るフォトカプラの製造方法を例示する平面図であり、（ｂ）はその部分断面図である。 （ａ）は、第１の実施形態に係るフォトカプラの製造方法を例示する平面図であり、（ｂ）はその部分断面図である。 （ａ）は、第１の実施形態に係るフォトカプラの製造方法を例示する平面図であり、（ｂ）はその部分断面図である。 （ａ）は、第１の実施形態に係るフォトカプラの製造方法を例示する平面図であり、（ｂ）はその部分断面図である。 （ａ）は、第１の実施形態に係るフォトカプラの製造方法を例示する平面図であり、（ｂ）はその部分断面図である。 （ａ）及び（ｂ）は、横軸にＸ方向における位置をとり、縦軸にＹ方向における位置をとって、受光素子に対する発光素子の相対的な位置のバラツキを例示するグラフ図であり、（ａ）はパイロット穴を使用しない場合を示し、（ｂ）はパイロット穴を使用した場合を示す。 （ａ）及び（ｂ）は、横軸にシートの厚さをとり、縦軸にギャップ寸法をとって、発光素子と受光素子との間の距離のばらつき例示するグラフ図であり、（ａ）は各列部にカップリングバーが２本設けられている場合を示し、（ｂ）は各列部にカップリングバーが３本設けられている場合を示す。 第２の実施形態に係るフォトカプラ用リードフレームシートを例示する平面図である。 図１７の拡大図である。
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施形態について説明する。
先ず、第１の実施形態について説明する。
以下、本実施形態に係るフォトカプラ用リードフレームシートについて説明する。
図１は、本実施形態に係るフォトカプラ用リードフレームシートを例示する平面図であり、
図２は、図１の拡大図であり、
図３（ａ）は図２に示すＡ−Ａ’線による断面図であり、（ｂ）は図２に示すＢ−Ｂ’線による断面図である。
図１に示すフォトカプラ用リードフレームシート１（以下、単に「シート１」ともいう）においては、それぞれ複数本、例えばそれぞれ１０本の発光列部１１及び受光列部１２が交互に配列されている。全ての発光列部１１の一端及び全ての受光列部１２の一端は、結合部１３によって相互に連結されており、全ての発光列部１１の他端及び全ての受光列部１２の他端は、結合部１４によって相互に連結されている。なお、結合部１３及び１４は、枠状の部材の一部であってもよい。
以下、説明の便宜上、発光列部１１及び受光列部１２の配列方向を「Ｘ方向」とし、発光列部１１及び受光列部１２が延びる方向を「Ｙ方向」とする。従って、結合部１３及び１４はＸ方向に延びることになる。また、シート１のＸ方向両端部のうち、発光列部１１が最外部に配置されている側に向かう方向を「−Ｘ方向」とし、受光列部１２が最外部に配置されている側に向かう方向を「＋Ｘ方向」とする。更に、結合部１３側を「＋Ｙ方向」とし、結合部１４側を「−Ｙ方向」とする。更にまた、Ｘ方向及びＹ方向の双方に対して直交する方向を「Ｚ方向」とし、後述する発光素子及び受光素子が搭載される側を「＋Ｚ方向」とし、その反対側を「−Ｚ方向」とする。
シート１において、全ての発光列部１１、全ての受光列部１２、結合部１３及び結合部１４は、一体的に形成されている。例えば、シート１は、１枚の金属板が加工されることによって作製されたものであり、例えば、金属板がパンチ加工によって選択的に除去されると共に、局所的に板厚方向に折り曲げられて作製されたものである。シート１は、例えば、銅板の表面に、ニッケル層、パラジウム層及び金層がこの順に積層されためっき層が被覆されたＮｉ／Ｐｄ／Ａｕ−ＰＰＦ（Palladium Pre Plated Lead Frame）構造である。また、シート１の厚さは、例えば、０．０７ｍｍ以上０．２５ｍｍ以下である。
各発光列部１１においては、複数、例えば１０個の発光側リードフレーム部２１が設けられており、Ｙ方向に沿って一列に配列されている。また、各受光列部１２においては、複数、例えば１０個の受光側リードフレーム部２２が設けられており、Ｙ方向に沿って一列に配列されている。各発光列部１１における発光側リードフレーム部２１の配列周期及び位相は、各受光列部１２における受光側リードフレーム部２２の配列周期及び位相とそれぞれ同一である。発光側リードフレーム部２１の相互間及び受光側リードフレーム部２２の相互間は、シート１の一部によって連結されている。
各発光列部１１においては、３枚の発光側カップリングバー２３ａ、２３ｂ、２３ｃが設けられている。各発光側カップリングバーの形状は短冊状であり、発光列部１１から−Ｘ方向に延出している。発光側カップリングバー２３ａは発光列部１１の＋Ｙ方向側の端部に配置されており、発光側カップリングバー２３ｂは発光列部１１のＹ方向中央部に配置されており、発光側カップリングバー２３ｃは発光列部１１の−Ｙ方向側の端部に配置されている。
同様に、各受光列部１２においては、３枚の受光側カップリングバー２４ａ、２４ｂ、２４ｃが設けられている。各受光側カップリングバーの形状は短冊状であり、受光列部１２から＋Ｘ方向に延出している。受光側カップリングバー２４ａは受光列部１２の＋Ｙ方向側の端部に配置されており、受光側カップリングバー２４ｂは受光列部１２のＹ方向中央部に配置されており、受光側カップリングバー２４ｃは受光列部１２の−Ｙ方向側の端部に配置されている。受光側カップリングバー２４ａ、２４ｂ、２４ｃのＹ方向における位置は、発光側カップリングバー２３ａ、２３ｂ、２３ｃのＹ方向における位置とそれぞれ同一である。
図１及び図２に示すように、各発光列部１１には、２個のパイロット穴２５が形成されている。パイロット穴２５は、例えば、発光列部１１におけるリード２３ａの根本部分及びリード２３ｃの根本部分に形成されている。また、シート１における発光列部１１を除く部分には、複数個、例えば２０個のパイロット穴２６が形成されている。パイロット穴２６は、例えば、結合部１３及び結合部１４における各受光列部１２から見てＹ方向に位置する領域に配置されている。パイロット穴２５及び２６はシート１を貫通している。また、シート１の厚さ方向から見て、各パイロット穴２５及び２６の形状は例えば円形である。
図２に示すように、各発光側リードフレーム部２１においては、一対のリード３１ａ及び３１ｂ、発光素子搭載部３２、一対のリード３３ａ及び３３ｂが設けられている。これらの部材は一体的に形成されている。リード３１ａ及び３１ｂは−Ｘ方向側に引き出されている。リード３１ａはリード３１ｂよりも＋Ｙ方向側に配置されており、相互に離隔している。発光素子搭載部３２は矩形の板状の部材であり、リード３１ａの先端に取り付けられている。発光素子搭載部３２は、発光素子４１（図３（ａ）参照）が搭載される部分であり、発光素子４１を支持し、発光素子４１の一方の端子が半田等を介して接続される。一方、リード３１ｂには、発光素子４１の他方の端子がワイヤを介して接続される。また、リード３３ａ及び３３ｂは＋Ｘ方向側に引き出されている。リード３３ａはリード３３ｂよりも＋Ｙ方向側に配置されており、相互に離隔している。
同様に、各受光側リードフレーム部２２においては、３本のリード３４ａ〜３４ｃ、受光素子搭載部３５、３本のリード３６ａ〜３６ｃが設けられている。これらの部材は一体的に形成されている。リード３４ａ〜３３ｃは＋Ｘ方向側に引き出されている。リード３４ａ〜３４ｃは、−Ｙ方向側から順に配置されており、相互に離隔している。受光素子搭載部３５は矩形の板状の部材であり、リード３４ａの先端に取り付けられている。受光素子搭載部３５は、受光素子４２（図３（ａ）参照）が搭載される部分であり、受光素子４２を支持し、受光素子４２の１本の端子が半田等を介して接続される。一方、リード３４ｂ及び３４ｃには、受光素子４２の他の端子がワイヤを介して接続される。また、リード３６ａ〜３６ｃは−Ｘ方向側に引き出されている。リード３６ａ〜３６ｃは、−Ｙ方向側から順に配置されており、相互に離隔している。
発光側リードフレーム部２１のリード３３ａ及び３３ｃと、受光側リードフレーム部２２のリード３６ａ及び３６ｃとは、Ｙ方向における位置がそれぞれ同一である。リード３３ａ及び３３ｃの先端部とリード３６ａ及び３６ｃの先端部とは、対向しつつ相互に離隔している。また、発光側リードフレーム部２１の発光素子搭載部３２の先端部と、受光側リードフレーム部２２の受光素子搭載部３５の先端部とも、対向しつつ相互に離隔している。従って、発光列部１１と受光列部１２とは、結合部１３及び１４を介して連結されているものの、相互に接してはいない。
図３（ａ）に示すように、発光側リードフレーム部２１のリード３３ａ及び３３ｂと、受光側リードフレーム部２２のリード３６ａ〜３６ｃとは、同一平面上に配置されている。発光素子搭載部３２は、リード３３ａ及び３３ｂに対して、下方に変位している。同様に、受光素子搭載部３５は、リード３６ａ〜３６ｃに対して、下方に変位している。
図３（ｂ）に示すように、発光側カップリングバー２３ａ〜２３ｃ及び受光側カップリングバー２４ａ〜２４ｃは、リード３３ａ及び３３ｂ並びにリード３６ａ〜３６ｃに対して、シート１の厚さｔの半分の距離（ｔ／２）だけ、下方に変位している。
次に、本実施形態に係るフォトカプラ用リードフレームシート１の使用方法、すなわち、本実施形態に係るフォトカプラの製造方法について説明する。
図４は、本実施形態に係るフォトカプラの製造方法を例示するフローチャート図であり、
図５（ａ）は、本実施形態に係るフォトカプラの製造方法を例示する平面図であり、（ｂ）はその部分断面図であり、
図６（ａ）は、本実施形態に係るフォトカプラの製造方法を例示する平面図であり、（ｂ）はその部分断面図であり、
図７は、本実施形態に係るフォトカプラの製造方法を例示する平面図であり、
図８（ａ）は、本実施形態に係るフォトカプラの製造方法を例示する平面図であり、（ｂ）はその部分断面図であり、
図９（ａ）及び（ｂ）は、本実施形態に係るフォトカプラの製造方法を例示する図であり、（ａ）は発光列部の回転前の状態を示し、（ｂ）は発光列部の回転後の状態を示し、
図１０（ａ）は、本実施形態に係るフォトカプラの製造方法を例示する平面図であり、（ｂ）及び（ｃ）はその部分断面図であり、
図１１（ａ）は、本実施形態に係るフォトカプラの製造方法を例示する平面図であり、（ｂ）はその部分断面図であり、
図１２（ａ）は、本実施形態に係るフォトカプラの製造方法を例示する平面図であり、（ｂ）はその部分断面図であり、
図１３（ａ）は、本実施形態に係るフォトカプラの製造方法を例示する平面図であり、（ｂ）はその部分断面図であり、
図１４（ａ）は、本実施形態に係るフォトカプラの製造方法を例示する平面図であり、（ｂ）はその部分断面図である。
先ず、図４のステップＳ１並びに図５（ａ）及び（ｂ）に示すように、上述のフォトカプラ用リードフレームシート１を用意する。なお、図５〜図１４において、フォトカプラ用リードフレームシート１は簡略化して図示している。シート１の詳細な構成は、図１〜図３に示すとおりである。
一方、金型１００（図８（ａ）及び（ｂ）参照）も準備する。金型１００の上面１００ａは、シート１よりも広い面となっている。また、上面１００ａには、シート１のパイロット穴２５に対応した配置でパイロットピン１０１が設けられており、パイロット穴２６に対応した配置でパイロットピン１０２が設けられている。パイロットピン１０１及び１０２は上面１００ａから垂直に起立している。また、パイロットピン１０１の直径はパイロット穴２５の内径よりもやや小さく、パイロットピン１０２の直径はパイロット穴２６の内径よりもやや小さい。
次に、図４のステップＳ２並びに図６（ａ）及び（ｂ）に示すように、発光側リードフレーム部２１に発光素子４１を搭載（マウント）する。発光素子４１の搭載には、発光素子４１を発光側リードフレーム部２１に対して機械的に固定すること、及び、発光素子４１の両端子を発光素子搭載部３２及びリード３１ｂに電気的に接続することが含まれる。具体的には、発光素子４１を発光素子搭載部３２の上面に銀ペースト等を用いて接合することにより、発光素子搭載部３２に対して固定すると共に、発光素子４１の一方の端子を発光素子搭載部３２に接続する。また、発光素子４１の他方の端子をワイヤを介してリード３１ｂ（図２参照）に接続する。その後、ポッティング法等により、発光素子４１をシリコーン樹脂等の透明樹脂により被覆する。発光素子４１としては、例えば、ＬＥＤ（Light Emitting Diode：発光ダイオード）を用いる。
一方、受光側リードフレーム部２２に、受光素子４２を搭載（マウント）する。具体的には、受光素子４２を受光素子搭載部３５の上面に銀ペースト等を用いて接合することにより、受光素子搭載部３５に対して固定すると共に、受光素子４２の一方の端子を受光素子搭載部３５に接続する。また、受光素子４２の他の端子をワイヤを介してリード３３ｂ及び３３ｃ（図２参照）に接続する。受光素子４２としては、例えば、Ｐｈｏｔｏ ＩＣを用いる。この段階では、発光素子４１及び受光素子４２は、それぞれ発光素子搭載部３２及び受光素子搭載部３５の上側に配置されている。
次に、図４のステップＳ３及び図７に示すように、発光列部１１を結合部１３及び１４から切り離す。これにより、発光列部１１がシート１から分離される。以下、シート１から全ての発光列部１１が切り離された残部を、シート１ａという。
次に、図４のステップＳ４並びに図８（ａ）及び（ｂ）に示すように、金型１００の上面１００ａ上に、シート１ａを載置する。このとき、シート１ａのパイロット穴２６のうち少なくとも一部、例えば複数ヶ所、例えば４ヶ所に、金型１００の各パイロットピン１０２を挿通させることにより、シート１ａを金型１００に対して、Ｘ方向及びＹ方向について位置決めする。また、シート１ａの下面の一部を金型１００の上面１００ａに当接させることにより、シート１ａを金型１００に対して、Ｚ方向について位置決めする。
次に、図４のステップＳ５並びに図９（ａ）及び（ｂ）に示すように、各発光列部１１を、発光列部１１の長手方向（Ｙ方向）中央部を通過しＸ方向に延びる中心軸Ｃを中心として１８０度回転させる。これにより、各発光列部１１において、Ｘ方向における位置関係は変わらずに、Ｙ方向及びＺ方向における位置関係が反転する。すなわち、Ｘ方向については、発光側カップリングバー２３ａ〜２３ｃ及び発光素子搭載部３２が−Ｘ方向に延出し、リード３３ａ及び３３ｂが＋Ｘ方向に延出した状態が維持される。一方、Ｙ方向については、発光側カップリングバー２３ａが−Ｙ方向側に配置され、発光側カップリングバー２３ｃが＋Ｙ方向側に配置される。Ｚ方向については、発光素子搭載部３２がリード３３ａ及び３３ｃよりも上方に位置し、発光素子４１が発光素子搭載部３２の下側に位置する。また、発光側カップリングバー２３ａ〜２３ｃがリード３３ａ〜３３ｃに対して、シート１の厚さｔの半分の距離（ｔ／２）だけ上方に位置する。
次に、図４のステップＳ６及び図１０（ａ）〜（ｃ）に示すように、金型１００上に発光列部１１を載置する。なお、図１０（ａ）〜（ｃ）は、縮尺が相互に異なっている。このとき、各発光列部１１のパイロット穴２５に、金型１００の各パイロットピン１０１を挿通させることにより、各発光列部１１を金型１００に対して、Ｘ方向及びＹ方向について位置決めする。また、各発光列部１１の発光側カップリングバー２３ａ、２３ｂ、２３ｃを、シート１ａの受光側カップリングバー２４ｃ、２４ｂ、２４ａにそれぞれ当接させることにより、発光列部１１をシート１ａに対して、Ｚ方向について位置決めする。
これにより、図１０（ａ）に示すように、発光列部１１が、シート１ａにおける発光列部１１が切り離されたあとの空間に、Ｚ方向及びＹ方向が反転した状態で再び配置される。このとき、図１０（ｂ）に示すように、発光列部１１に搭載され下方を向いた各発光素子４１と、受光列部１２に搭載され上方を向いた各受光素子４２とが、一定のギャップ寸法Ｇを隔てて対向する。これにより、発光素子４１及び受光素子４２が一対一でカップリングされる。
また、図１０（ｃ）に示すように、各発光列部１１の発光側カップリングバー２３ａが各受光列部１２の受光側カップリングバー２４ｃに当接して重なり、各発光列部１１の発光側カップリングバー２３ｂが各受光列部１２の受光側カップリングバー２４ｂに当接して重なり、各発光列部１１の発光側カップリングバー２３ｃが各受光列部１２の受光側カップリングバー２４ａに当接して重なる。このとき、受光側カップリングバー２４ａ〜２４ｃはリード３６ａ〜３６ｃに対して下方に距離（ｔ／２）だけ変位しており、発光側カップリングバー２３ａ〜２３ｃはリード３３ａ及び３３ｂに対して上方に距離（ｔ／２）だけ変位しているため、Ｚ方向におけるリード３３ａ及び３３ｂの位置とリード３６ａ〜３６ｃの位置とが相互に等しくなり、同一平面上に配置される。
次に、図４のステップＳ７並びに図１１（ａ）及び（ｂ）に示すように、重なり合った発光側カップリングバー２３ａ及び受光側カップリングバー２４ｃを、例えば抵抗溶接によって相互に結合する。同様にして、発光側カップリングバー２３ｂと受光側カップリングバー２４ｂとを相互に結合させ、発光側カップリングバー２３ｃと受光側カップリングバー２４ａとを相互に結合させる。このようにして、各発光列部１１をシート１ａに対して仮止めする。
次に、図４のステップＳ８並びに図１２（ａ）及び（ｂ）に示すように、カップリングされた各１個の発光素子４１及び受光素子４２からなる組を覆うように、光透過性の樹脂、例えば透明樹脂を成形し、インナーモールド４６を形成する。これにより、カップリングされた発光素子４１及び受光素子４２が光学的に結合されると共に、これらを支持する発光側リードフレーム部２１及び受光側リードフレーム部２２が機械的に結合される。
次に、図４のステップＳ９並びに図１３（ａ）及び（ｂ）に示すように、インナーモールド４６を覆うように、光遮断性の樹脂、例えば黒色樹脂を成形し、アウターモールド４７を形成する。これにより、インナーモールド４６内における発光素子４１から受光素子４２に至る光路が光学的に独立し、受光素子４２に外乱光が入射することを防止できる。このとき、発光側リードフレーム部２１におけるリード３１ａ及び３１ｂの先端部並びに発光素子搭載部３２は、インナーモールド４６及びアウターモールド４７からなる樹脂体４８の内部に埋め込まれ、リード３３ａ及び３３ｂは樹脂体４８の外部に引き出される。同様に、受光側リードフレーム部２２におけるリード３４ａ〜３４ｃの先端部並びに受光素子搭載部３５は樹脂体４８の内部に埋め込まれ、リード３６ａ〜３６ｃは樹脂体４８の外部に引き出される。
次に、図４のステップＳ１０並びに図１４（ａ）及び（ｂ）に示すように、発光側リードフレーム部２１を発光列部１１から切り離すと共に、受光側リードフレーム部２２を受光列部１２から切り離す。これにより、発光側リードフレーム部２１、受光側リードフレーム部２２、発光素子４１、受光素子４２及び樹脂体４８をそれぞれ１つずつ含むユニットが個片化される。次に、各ユニットのリード３３ａ及び３３ｂ並びにリード３６ａ〜３６ｃに対してトリム及びフォーミング処理を行うことにより、リード３３ａ及びリード３３ｂを相互に分離し、リード３６ａ〜３６ｃを相互に分離すると共に、これらのリードを所定の形状に折り曲げる。このようにして、フォトカプラ５０が製造される。
次に、本実施形態の作用効果について説明する。
本実施形態においては、シート１ａ、すなわち、シート１における発光列部１１を除く部分にパイロット穴２６が形成されており、図８（ａ）及び（ｂ）に示す工程において、シート１ａを金型１００上に載置する際に、金型１００のパイロットピン１０２をパイロット穴２６に挿通させている。これにより、Ｘ方向及びＹ方向について、シート１ａを金型１００に対して精度よく位置決めすることができる。
また、各発光列部１１にパイロット穴２５が形成されており、図１０（ａ）〜（ｃ）に示す工程において、発光列部１１を金型１００上に載置する際に、金型１００のパイロットピン１０１をパイロット穴２５に挿通させている。これにより、Ｘ方向及びＹ方向について、発光列部１１を金型１００に対して精度よく位置決めすることができる。この結果、Ｘ方向及びＹ方向について、発光列部１１をシート１ａに対して精度よく位置決めすることができ、発光素子４１と受光素子４２との位置関係のバラツキを低減することができる。
以下、この効果を試験例によって示す。
本試験例においては、いくつかのフォトカプラ５０をパイロット穴を使用して製造し、いくつかのフォトカプラをパイロット穴を使用せずに製造した。そして、受光素子に対する発光素子の相対的な位置を測定し、その測定値の標準偏差σ及び工程能力指数Ｃｐｋを算出した。その結果を表１並びに図１５（ａ）及び（ｂ）に示す。
図１５（ａ）及び（ｂ）は、横軸にＸ方向における位置をとり、縦軸にＹ方向における位置をとって、受光素子に対する発光素子の相対的な位置のバラツキを例示するグラフ図であり、（ａ）はパイロット穴を使用しない場合を示し、（ｂ）はパイロット穴を使用した場合を示す。
Figure 0005875848
表１及び図１５（ａ）に示すように、パイロット穴を使用しない場合は、受光素子に対する発光素子の相対的な位置の標準偏差σは１５μｍ程度であった。これに対して、表１及び図１５（ｂ）に示すように、パイロット穴を使用した場合は、標準偏差σは８μｍ程度であった。従って、パイロット穴を使用すると、パイロット穴を使用しない場合と比較して、位置決めの精度が向上した。
また、本実施形態によれば、各発光列部１１に発光側カップリングバー２３ａ〜２３ｃを設け、受光列部１２に受光側カップリングバー２６ａ〜２６ｃを設け、これらを相互に当接させて結合している。これにより、Ｚ方向について、発光列部１１をシート１ａに対して精度よく位置決めすることができる。そして、発光列部１１及び受光列部１２にそれぞれ３ヶ所のカップリングバーを設けることにより、シート１の板厚が薄い場合であっても、発光列部１１の撓みを抑制し、発光素子４１と受光素子４２との間のギャップ寸法を高精度に制御することができる。この結果、フォトカプラ５０において、発光素子４１と受光素子４２との間の絶縁性を確保しつつ、信号の伝達効率を高めることができる。
以下、この効果を試験例によって示す。
本試験例においては、厚さが相互に異なる複数種類のシートを用いてフォトカプラ５０を製造した。そして、ギャップ寸法、すなわち、発光素子と受光素子との間の距離を測定し、その測定値の標準偏差σ及び工程能力指数Ｃｐｋを算出した。その結果を表２並びに図１６（ａ）及び（ｂ）に示す。
図１６（ａ）及び（ｂ）は、横軸にシートの厚さをとり、縦軸にギャップ寸法をとって、発光素子と受光素子との間の距離のばらつき例示するグラフ図であり、（ａ）は各列部にカップリングバーが２本設けられている場合を示し、（ｂ）は各列部にカップリングバーが３本設けられている場合を示す。
Figure 0005875848
表２並びに図１６（ａ）及び（ｂ）に示すように、各発光列部１１において３ヶ所にカップリングバーを設けると、２ヶ所にカップリングバーを設けた場合と比較して、ギャップ寸法のバラツキを抑えることができた。特に、シート１の厚さが０．０７ｍｍと薄い場合には、カップリングバーを２ヶ所にしか設けないとギャップ寸法のバラツキが大きくなるが、カップリングバーを３ヶ所に設けるとバラツキを効果的に抑えることができた。
更に、本実施形態においては、各発光列部１１に設けられた３枚の発光側カップリングバーのうち、発光側カップリングバー２３ａ及び２３ｃを発光列部１１の長手方向両端部に配置し、発光側カップリングバー２３ｂを発光列部１１の長手方向中央部に配置している。これにより、発光列部１１の撓みを効果的に抑制し、ギャップ寸法の精度を高めることができる。
更にまた、本実施形態においては、発光列部１１が切り離される前のシート１において、発光側カップリングバー２３ａ〜２３ｃ及び受光側カップリングバー２６ａ〜２６ｃは、リード３３ａ及び３３ｂ並びにリード３６ａ〜３６ｃに対して、シート１の厚さの半分の距離（ｔ／２）だけ、シート１の厚さ方向における同じ側、例えば下方に変位している。これにより、図９（ａ）及び（ｂ）に示す工程において、発光列部１１を中心軸Ｃを回転軸として１８０度回転させると、発光側カップリングバー２３ａ〜２３ｃはリード３３ａ及び３３ｂに対して上方に変位する。この結果、図１０（ａ）〜（ｃ）に示す工程において、発光側カップリングバー２３ａ〜２３ｃを受光側カップリングバー２６ａ〜２６ｃに重ね合わせると、リード３３ａ及び３３ｂ並びにリード３６ａ〜３６ｃが同一平面上に配置される。これにより、完成後のフォトカプラ５０において、発光側及び受光側のリードを同一平面上に延在させることができる。
次に、第２の実施形態について説明する。
図１７は、本実施形態に係るフォトカプラ用リードフレームシートを例示する平面図であり、
図１８は、図１７の拡大図である。
図１７及び図１８に示すように、本実施形態に係るフォトカプラ用リードフレームシート２においては、全ての発光列部１１におけるＹ方向に沿った発光側リードフレーム部２１の配列周期と、全ての受光列部１２におけるＹ方向に沿った受光側リードフレーム部２２の配列周期とは相互に同一であるが、発光列部１１における発光側リードフレーム部２１の配列の位相と、受光列部１２における受光側リードフレーム部２２の配列の位相とが、相互に異なっている。一方、異なる発光列部１１間における発光側リードフレーム部２１の位相は相互に同一であり、異なる受光列部１２間における受光側リードフレーム部２２の位相は相互に同一である。これにより、発光側リードフレーム部２１及び受光側リードフレーム部２２は、千鳥状に配列されている。
また、シート２においては、受光側リードフレーム部２２には２本のリード３６ａ及び３６ｂのみが設けられている。そして、発光側リードフレーム部２１のリード３３ａ及び３３ｂと、受光側リードフレーム部２２のリード３６ａ及び３６ｂとは、入れ子状に配列されている。すなわち、リード３３ａ及び３３ｂとリード３６ａ及び３６ｂとは、Ｙ方向において離隔し、Ｘ方向において一部が重なっている。
本実施形態によれば、発光側リードフレーム部２１のリード３３ａ及び３３ｂと、受光側リードフレーム部２２のリード３６ａ及び３６ｂとを、入れ子状に配列することにより、シート２における発光列部１１及び受光列部１２の配列密度を向上させることができる。これにより、シート２における材料の利用効率を高めることができ、フォトカプラ５０の製造コストを低減することができる。本実施形態における上記以外のシートの構成、フォトカプラの製造方法及び作用効果は、前述の第１の実施形態と同様である。
なお、前述の第１及び第２の実施形態においては、発光列部１１及び受光列部１２のそれぞれに３枚のカップリングバーを設ける例を示したが、これには限定されず、３枚以上のカップリングバーが設けられていればよい。各列部に４枚以上のカップリングバーが設けられている場合においても、Ｙ方向において、２枚のカップリングバーは列部の両端部に配置されていることが好ましく、また、カップリングバーは等間隔に配列されていることが好ましい。
また、前述の第１の実施形態においては、図７（ａ）及び（ｂ）に示す工程において、シート１から発光列部１１を切り離す例を示したが、これには限定されず、シート１から受光列部１２を切り離してもよい。この場合は、発光列部１１をシート１ａに残し、これに反転させた受光列部１２を対向させる。
更に、前述の第１の実施形態においては、図７（ａ）及び（ｂ）に示す工程において、シート１から発光列部１１を切り離した後、図８（ａ）及び（ｂ）に示す工程において、シート１ａを金型１００に対して固定する例を示したが、シート１を金型１００に対して位置決めした後で、シート１から発光列部１１を切り離してもよい。
以上説明した実施形態によれば、発光側リードフレームと受光側リードフレームとを精度良く位置決めすることができるフォトカプラの製造方法及びフォトカプラ用リードフレームシートを実現することができる。
以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明及びその等価物の範囲に含まれる。また、前述の各実施形態は、相互に組み合わせて実施することができる。
１、１ａ、２：フォトカプラ用リードフレームシート、１１：発光列部、１２：受光列部、１３、１４：結合部、２１：発光側リードフレーム部、２２：受光側リードフレーム部、２３ａ、２３ｂ、２３ｃ：発光側カップリングバー、２４ａ、２４ｂ、２４ｃ：受光側カップリングバー、２５、２６：パイロット穴、３１ａ、３１ｂ：リード、３２：発光素子搭載部、３３ａ、３３ｂ：リード、３４ａ、３４ｂ、３４ｃ：リード、３５：受光素子搭載部、３６ａ、３６ｂ、３６ｃ：リード、４１：発光素子、４２：受光素子、４６：インナーモールド、４７：アウターモールド、４８：樹脂体、５０：フォトカプラ、１００：金型、１００ａ：上面、１０１、１０２：パイロットピン、Ｃ：中心軸、Ｇ：ギャップ寸法、ｔ：シートの厚さ

Claims (17)

  1. 複数の発光側リードフレーム部が第１端部と第２端部の間で第１方向に沿って一列に配列され、前記第１端部に第１の発光側カップリングバーが設けられ、前記第２端部に第２の発光側カップリングバーが設けられ、前記第１端部と前記第２端部の間に第３の発光側カップリングバーが設けられた複数本の発光列部、及び複数の受光側リードフレーム部が第１端部と第２端部の間で前記第１方向に沿って一列に配列され、前記第１端部に第１の受光側カップリングバーが設けられ、前記第２端部に第２の受光側カップリングバーが設けられ、前記第１端部と前記第２端部の間に第３の受光側カップリングバーが設けられた複数本の受光列部が、前記第１方向に対して交差した第２方向に沿って交互に配列され、前記第１〜第３の発光側カップリングバーは、前記第１方向に沿って等間隔に配列され、各前記発光側リードフレーム部には、発光素子搭載部及び前記発光素子搭載部に接続された発光側リードが設けられ、各前記受光側リードフレーム部には、受光素子搭載部及び前記受光素子搭載部に接続された受光側リードが設けられ、前記発光側リード及び前記受光側リードが同一平面上に配置され、前記発光素子搭載部及び前記受光素子搭載部が、前記発光側リード及び前記受光側リードに対して、厚さ方向のうちの一方向側に変位しており、前記発光側カップリングバー及び前記受光側カップリングバーが、前記発光側リード及び前記受光側リードに対して、厚さの半分の距離だけ、前記一方向側に変位し、前記発光列部の第１端部及び前記受光列部の第１端部が第１結合部によって相互に連結され、前記発光列部の第２端部及び前記受光列部の第２端部が第１結合部から前記第１方向に離隔した第２結合部によって相互に連結され、前記発光列部及び前記受光列部のうちの一方の列部のそれぞれに第１のパイロット穴が形成され、前記第１結合部及び前記第２結合部にそれぞれ第２のパイロット穴が形成されたリードフレームシートにおける前記発光素子搭載部に発光素子を搭載すると共に前記受光素子搭載部に受光素子を搭載する工程と、
    前記一方の列部を前記第１結合部及び前記第２結合部から切り離すと共に、前記第２のパイロット穴に、金型に形成された第１のパイロットピンを挿通させることにより、前記リードフレームシートを前記金型に対して位置決めする工程と、
    前記第１のパイロット穴に前記金型に形成された第２のパイロットピンを挿通させると共に各前記発光側カップリングバーと各前記受光側カップリングバーとを重ねることにより、前記一方の列部を前記金型に対して位置決めし、前記発光素子と前記受光素子とを対向させる工程と、
    前記金型上において、各前記発光側カップリングバーと各前記受光側カップリングバーとを相互に結合させる工程と、
    各前記発光素子及び各前記受光素子からなる組を覆い、前記発光側リード及び前記受光側リードがその外部に引き出されるように、樹脂体を形成する工程と、
    前記発光列部から前記発光側リードフレーム部を切り離すと共に前記受光列部から前記受光側リードフレーム部を切り離す工程と、
    を備えたフォトカプラの製造方法。
  2. 複数の発光側リードフレーム部が第１端部と第２端部の間で第１方向に沿って一列に配列され、前記第１端部に第１の発光側カップリングバーが設けられ、前記第２端部に第２の発光側カップリングバーが設けられ、前記第１端部と前記第２端部の間に第３の発光側カップリングバーが設けられた複数本の発光列部、及び複数の受光側リードフレーム部が第１端部と第２端部の間で前記第１方向に沿って一列に配列され、前記第１端部に第１の受光側カップリングバーが設けられ、前記第２端部に第２の受光側カップリングバーが設けられ、前記第１端部と前記第２端部の間に第３の受光側カップリングバーが設けられた複数本の受光列部が、前記第１方向に対して交差した第２方向に沿って交互に配列され、前記発光列部の第１端部及び前記受光列部の第１端部が前記第２方向に延びる第１結合部によって相互に連結され、前記発光列部及び前記受光列部のうちの一方の列部のそれぞれに第１のパイロット穴が形成され、前記一方の列部を除く部分に第２のパイロット穴が形成されたリードフレームシートにおける前記発光側リードフレーム部に発光素子を搭載すると共に前記受光側リードフレーム部に受光素子を搭載する工程と、
    前記一方の列部を前記第１結合部から切り離すと共に、前記第２のパイロット穴に、金型に形成された第１のパイロットピンを挿通させることにより、前記リードフレームシートを前記金型に対して位置決めする工程と、
    前記第１のパイロット穴に前記金型に形成された第２のパイロットピンを挿通させると共に各前記発光側カップリングバーと各前記受光側カップリングバーとを重ねることにより、前記一方の列部を前記金型に対して位置決めし、前記発光素子と前記受光素子とを対向させる工程と、
    前記金型上において、各前記発光側カップリングバーと各前記受光側カップリングバーとを相互に結合させる工程と、
    各前記発光素子及び各前記受光素子からなる組を覆うように、樹脂体を形成する工程と、
    前記発光列部から前記発光側リードフレーム部を切り離すと共に前記受光列部から前記受光側リードフレーム部を切り離す工程と、
    を備えたフォトカプラの製造方法。
  3. 前記リードフレームシートには、前記発光列部の第１端部と第２端部との間に設けられた第４の発光側カップリングバー、及び、前記受光列部の第１端部と第２端部との間に設けられた第４の受光側カップリングバーが設けられている請求項２記載のフォトカプラの製造方法。
  4. 前記第１の発光側カップリングバーと前記第３の発光側カップリングバーとの間に設けられた前記発光側リードフレーム部の数は、前記第２の発光側カップリングバーと前記第３の発光側カップリングバーとの間に設けられた前記発光側リードフレーム部の数と等しい請求項２記載のフォトカプラの製造方法。
  5. 前記発光側カップリングバーは、前記第１方向に沿って等間隔に配列されており、
    前記受光側カップリングバーは、前記第１方向に沿って等間隔に配列されている請求項２〜４のいずれか１つに記載のフォトカプラの製造方法。
  6. 前記発光側リードフレーム部には、前記発光素子が搭載される発光素子搭載部及び前記発光素子搭載部に接続され前記樹脂体の外部に引き出される発光側リードが設けられており、
    前記受光側リードフレーム部には、前記受光素子が搭載される受光素子搭載部及び前記受光素子搭載部に接続され前記樹脂体の外部に引き出される受光側リードが設けられており、
    前記発光側リード及び前記受光側リードは同一平面上に配置されており、
    前記発光素子搭載部及び前記受光素子搭載部は、前記発光側リード及び前記受光側リードに対して、前記リードフレームシートの厚さ方向のうちの一方向側に変位している請求項２〜５のいずれか１つに記載のフォトカプラの製造方法。
  7. 前記発光側カップリングバー及び前記受光側カップリングバーは、前記発光側リード及び前記受光側リードに対して、前記リードフレームシートの厚さの半分の距離だけ、前記一方向側に変位している請求項６記載のフォトカプラの製造方法。
  8. 前記発光列部における前記発光側リードフレーム部の位相と、前記受光列部における前記受光側リードフレーム部の位相とは、相互にずれている請求項１〜７のいずれか１つに記載のフォトカプラの製造方法。
  9. 前記第２のパイロット穴は、前記第１結合部に形成されている請求項２〜８のいずれか１つに記載のフォトカプラの製造方法。
  10. 前記リードフレームシートには、前記第２方向に延び、前記発光列部の第２端部及び前記受光列部の第２端部を相互に連結し、前記第１方向において前記第１結合部から離隔した第２結合部が設けられている請求項１〜９のいずれか１つに記載のフォトカプラの製造方法。
  11. 第１方向に沿って交互に配列されたそれぞれ複数本の発光列部及び受光列部と、
    前記複数本の発光列部及び受光列部が配置された領域の外縁に沿って設けられ、前記発光列部の第１端部及び前記受光列部の第１端部を相互に連結すると共に、前記発光列部の第２端部及び前記受光列部の第２端部を相互に連結する結合部と、
    を備え、
    前記発光列部は、
    前記第１方向に対して交差した第２方向に沿って、前記発光列部の前記第１端部と第２端部との間に一列に配列された複数の発光側リードフレーム部と、
    前記第１端部に設けられた第１の発光側カップリングバーと、
    前記第２端部に設けられた第２の発光側カップリングバーと、
    前記第１端部と前記第２端部との間に設けられた第３の発光側カップリングバーと、
    を有し、
    前記受光列部は、
    前記第２方向に沿って、前記受光列部の前記第１端部と第２端部との間に一列に配列された複数の受光側リードフレーム部と、
    前記第１端部に設けられた第１の受光側カップリングバーと、
    前記第２端部に設けられた第２の受光側カップリングバーと、
    前記第１端部と前記第２端部との間に設けられた第３の受光側カップリングバーと、 を有し、
    前記第２方向における前記第１の発光側カップリングバーの位置と前記第１の受光側カップリングバーの位置とは相互に同じであり、前記第２方向における前記第２の発光側カップリングバーの位置と前記第２の受光側カップリングバーの位置とは相互に同じであり、前記第２方向における前記第３の発光側カップリングバーの位置と前記第３の受光側カップリングバーの位置とは相互に同じであり、
    前記発光列部及び前記受光列部のうちの一方の列部に第１のパイロット穴が形成されており、
    前記結合部に第２のパイロット穴が形成されているフォトカプラ用リードフレームシートであって、
    前記発光列部又は前記受光列部は前記結合部から切り離され、
    前記第２のパイロット穴が第１のパイロットピンに挿通されることにより、前記結合部及び前記結合部に結合された前記受光列部又は前記発光列部が位置決めされ、
    前記第１のパイロット穴が第２のパイロットピンに挿通されることにより、前記結合部から切り離された前記発光列部又は前記受光列部が位置決めされるように構成されたフォトカプラ用リードフレームシート。
  12. 前記発光列部は、前記発光列部の第１端部と第２端部との間に設けられた第４の発光側カップリングバーをさらに有し、
    前記受光列部は、前記受光列部の第１端部と第２端部との間に設けられた第４の受光側カップリングバーをさらに有した請求項１１記載のフォトカプラ用リードフレームシート。
  13. 前記第１の発光側カップリングバーと前記第３の発光側カップリングバーとの間に設けられた前記発光側リードフレーム部の数は、前記第２の発光側カップリングバーと前記第３の発光側カップリングバーとの間に設けられた前記発光側リードフレーム部の数と等しい請求項１１記載のフォトカプラ用リードフレームシート。
  14. 前記発光側カップリングバーは、前記第２方向に沿って等間隔に配列されており、
    前記受光側カップリングバーは、前記第２方向に沿って等間隔に配列されている請求項１１〜１３のいずれか１つに記載のフォトカプラ用リードフレームシート。
  15. 前記発光側リードフレーム部は、
    発光素子が搭載される発光素子搭載部と、
    前記発光素子搭載部に接続された発光側リードと、
    を有し、
    前記受光側リードフレーム部は、
    受光素子が搭載される受光素子搭載部と、
    前記受光素子搭載部に接続された受光側リードと、
    を有し、
    前記発光側リード及び前記受光側リードは同一平面上に配置されており、
    前記発光素子搭載部及び前記受光素子搭載部は、前記発光側リード及び前記受光側リードに対して、前記リードフレームシートの厚さ方向のうちの一方向側に変位している請求項１１〜１４のいずれか１つに記載のフォトカプラ用リードフレームシート。
  16. 前記発光側カップリングバー及び前記受光側カップリングバーは、前記発光側リード及び前記受光側リードに対して、前記リードフレームシートの厚さの半分の距離だけ、前記一方向側に変位している請求項１５記載のフォトカプラ用リードフレームシート。
  17. 前記発光列部における前記発光側リードフレーム部の位相と、前記受光列部における前記受光側リードフレーム部の位相とは、相互にずれている請求項１１〜１６のいずれか１つに記載のフォトカプラ用リードフレームシート。
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