JP6450569B2

JP6450569B2 - フォトリフレクタ及びその製造方法

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Publication number: JP6450569B2
Application number: JP2014236043A
Authority: JP
Inventors: 文昭大野; 小池　誠二; 誠二小池
Original assignee: New Japan Radio Co Ltd
Current assignee: New Japan Radio Co Ltd
Priority date: 2014-11-20
Filing date: 2014-11-20
Publication date: 2019-01-09
Anticipated expiration: 2034-11-20
Also published as: JP2016100448A

Description

本発明はフォトリフレクタ及びその製造方法に関し、特に表面実装されかつワイヤボンディングされた発光素子及び受光素子が遮光壁を伴って樹脂封止されるフォトリフレクタの構造に関する。

図６に、従来の表面実装型フォトリフレクタの一例（下記特許文献１）が示され、図７に、このフォトリフレクタの製造方法が示されており、このフォトリフレクタは、まず図７（ａ）に示されるように、インターポーザ（プリント配線基板）である基板１の上に、発光素子（ＬＥＤ）２と受光素子（フォトトランジスタ）３を実装した後、図７（ｂ）のように透光性樹脂４で一括封止する。次いで、ダイシングブレードにより発光素子−受光素子間に基板１にまで至る溝５を形成し、この溝５に遮光性樹脂をポッテイング又は印刷により注入し、高温恒温槽にて加熱硬化させ、遮光壁６を形成することで製作される。この遮光壁６は、発光素子からの光が受光素子に直接入射することを防止し、出力のノイズを低減させるものである。

特開２００４−７１７３４号公報特開２００４−４７７９０号公報

ところで、スマートフォンに代表される携帯端末等においては、市場からの高機能化の要求があるため、新しく搭載する部品のスペースの確保が課題となるが、搭載する部品のために製品サイズを大きくすることはデザイン上の制約等から難しく、個々のモジュールやデバイスのダウンサイジングが必要になる。
このような要求に応えて小型薄型化を実現するため、フォトリフレクタにおいては、非常に薄いプリント配線板を基板（インターポーザ）とし、その上に発光・受光素子をフリップチップボンディング等で実装することが行われている。

しかし、上記プリント配線板が非常に薄いため撓み易く、発光素子、受光素子表面に形成されたバンプ電極と基板上の配線とを確実に接続させる平面度が得られ難いという問題があることから、従来では、図７の例のように、フリップチップボンディングではなく、ワイヤボンディングを採用し、平面度の低い基板でも信頼性の高い接続が得られるようにすることが行われる。

しかしながら、実装にワイヤボンディングを採用すると、図７（ａ）に示されるように、発光素子２側のワイヤボンディング部と受光素子３側のワイヤボンディング部との間に、遮光壁６のための領域５０を設けなければならず、フリップチップボンディングに比べると実装面積が広くなるという問題がある。即ち、発光素子２と受光素子３との間に、基板１までの溝５を形成して遮光壁６を設けるため、発光素子２と受光素子３との間の領域５０には電極等の機能的な要素を配置することができず、この領域５０がデッドスペースとなって小型化が促進できないという問題がある。

本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、実装にワイヤボンディングを採用した場合でも、小型化に好適な構造を持つフォトリフレクタとその製造方法を提供することにある。

上記目的を達成するために、請求項１の発明に係るフォトリフレクタは、基板上の各電極を発光素子−受光素子間を結ぶ線に垂直な方向に並べ、これら基板上の各電極にそれぞれの電極がワイヤボンディングにて接続されて上記基板上に実装された発光素子及び受光素子と、この発光素子及び受光素子の側面の少なくとも相互に対向する面の一部が覆われる状態とし、かつ上記基板上の電極及びこの電極とボンディングワイヤとの接続部が埋没するように上記基板上に形成された遮光性樹脂層と、上記基板上の電極が埋没する領域の上記遮光性樹脂層の上部であって、上記基板上の電極及び上記接続部の上部に形成され、上記発光素子と受光素子との間の光を遮る遮光壁と、この遮光壁の側面部及び上記遮光性樹脂層の上部に形成され、上記発光素子及び受光素子を封止する透光性樹脂層と、を備えてなることを特徴とする。

請求項２の発明に係るフォトリフレクタの製造方法は、発光素子及び受光素子のそれぞれの電極が接続される基板上の各電極を、発光素子−受光素子間を結ぶ線に垂直な方向に並べ、この基板上の各電極に上記発光素子及び受光素子のそれぞれの電極がワイヤボンディングにて接続されて、集合基板上に上記発光素子及び受光素子の組を複数組実装し、この各組の発光素子及び受光素子の側面の少なくとも相互に対向する面の一部が覆われる状態とし、かつ上記基板上の電極及びこの電極とボンディングワイヤとの接続部が埋没するように上記基板上に遮光性樹脂層を形成し、この遮光性樹脂層の上に上記発光素子及び受光素子を封止する透光性樹脂層を形成し、この透光性樹脂層の上記発光素子と受光素子との間の上記基板上の電極が埋没する領域の遮光性樹脂層の上部であって、上記基板上の電極及び上記接続部の上部に上記遮光性樹脂層に達する溝を形成し、この溝に遮光性樹脂を流し込むことにより上記発光素子と受光素子との間の光を遮る遮光壁を形成し、上記工程の後、上記発光素子及び受光素子を１組毎に個片化することを特徴とする。
請求項３の発明に係るフォトリフレクタの製造方法は、発光素子及び受光素子のそれぞれの電極が接続される基板上の各電極を、発光素子−受光素子間を結ぶ線に垂直な方向に並べ、この基板上の各電極に上記発光素子及び受光素子のそれぞれの電極がワイヤボンディングにて接続されて、集合基板上に上記発光素子及び受光素子の組を複数組実装し、この各組の発光素子及び受光素子の側面の少なくとも相互に対向する面の一部が覆われる状態とし、かつ上記基板上の電極及びこの電極とボンディングワイヤとの接続部が埋没するように上記基板上に遮光性樹脂層を形成し、上記発光素子と受光素子との間の上記基板上の電極が埋没する領域の上記遮光性樹脂層の上部であって、上記基板上の電極及び上記接続部の上部に遮光性樹脂を積層することにより上記発光素子と受光素子との間の光を遮る遮光壁を形成し、この遮光壁の側面部及び上記遮光性樹脂層の上に、上記発光素子及び受光素子を封止する透光性樹脂層を形成し、上記工程の後、上記発光素子及び受光素子を１組毎に個片化することを特徴とする。

上記の構成によれば、集合基板（インターポーザ）上に発光素子及び受光素子の複数組が実装された後、この発光・受光素子（各組毎）の対向する側面の一部が覆われる状態で基板上に遮光性樹脂層が形成され、その後、遮光壁形成と封止が行われる。この遮光壁形成の１つの方法は、透光性樹脂で封止をした後に遮光壁を形成する方法であり、上記遮光性樹脂層の上に、発光・受光素子を封止するための透光性樹脂層が形成され、この透光性樹脂層に、先に形成した遮光性樹脂層に達する溝を形成し、この溝に遮光性樹脂を流し込むことで、発光素子−受光素子間の光を遮る遮光壁が形成される。

また、他の方法は、遮光壁を形成した後に透光性樹脂による封止をする方法であり、上記遮光性樹脂層の上の発光素子−受光素子間に、遮光性樹脂を積層することにより遮光壁が形成され、この遮光壁の側面部及び遮光性樹脂の上に、発光・受光素子を封止するための透光性樹脂層が形成される。そして、最後に、集合基板体の切削により発光素子及び受光素子を１組毎に個片化することで、フォトリフレクタが製作される。

本発明のフォトリフレクタ及びその製造方法によれば、発光素子−受光素子間の遮光壁の下方に電極やボンディングワイヤ等を配置することが可能となり、実装にワイヤボンディングを採用した場合でも、従来ではデッドスペースとなっていた領域を有効に活用することができ、小型化が可能になるという効果がある。即ち、従来では、発光素子−受光素子間の光の授受を避けるために、遮光壁を基板表面から立ち上がる形にしていたことから、この遮光壁の下には何ら機能的な要素を配置することができなかったが、本発明では、基板上に遮光性樹脂層を形成し、その中、特に遮光壁直下の部分に電極やワイヤ等の機能的な要素を封じ込めることで、スペースの有効利用を図るようにしたものである。

本発明に係る第１実施例のフォトリフレクタの構成を示し、図（ａ）は上面図、図（ｂ）は側面図である。第１実施例のフォトリフレクタの他の例の構成を示し、図（ａ）は上面図、図（ｂ）は側面図である。第１実施例のフォトリフレクタの製造方法を示す図である。第２実施例のフォトリフレクタの構成を示し、図（ａ）は上面図、図（ｂ）は側面図である。本発明のフォトリフレクタの製造方法の他の例である第３実施例を示す図である。従来のフォトリフレクタの構成を示す斜視図である。図６のフォトリフレクタの製造工程を示す図である。

図１に、第１実施例のフォトリフレクタの構成が示され、図３に、このフォトリフレクタの製造工程が示されており、第１実施例のフォトリフレクタ８は、図１（ａ），（ｂ）に示されるように、基板１０の上下面にバイアホール１２を介して接続される上面の電極（パッド）１３と下面の電極１４が複数形成され、上面の所定の電極１３に発光素子２と受光素子３のそれぞれが接続される。また、この発光素子２と受光素子３は、それぞれ対応する電極１３ａ，１３ｂにワイヤ１５（ワイヤボンディング）で接続されている。

そして、上記電極１３ａ，１３ｂとワイヤ１５の電極１３ａ，１３ｂ側の一部を埋設し、発光素子２と受光素子３の対向する側面の一部を覆うように（所定の高さまで）、遮光性樹脂層１６が形成されると共に、発光素子２と受光素子３の間には遮光壁１７が設けられ、この遮光壁１７の側面から発光素子２及び受光素子３の上部の全体に、封止材として透光性樹脂層１８が形成される。

図３には、第１実施例の製造工程が示されており、まず図３（ａ）では、上述した上面の電極１３と下面の電極１４等が形成されたインターポーザ（プリント配線した集合基板）２０が用意され、このインターポーザ２０の所定の電極１３上に、発光素子２と受光素子３をダイボンドし、この発光素子２の上面に形成されている電極を電極１３ａに、受光素子３の上面に形成されている電極を電極１３ｂにそれぞれワイヤ１５によりワイヤボンドすることで、発光・受光素子２，３がインターポーザ２０に表面実装される。なお、図３では、１組の発光素子２及び受光素子３と、隣接する別の組の一部が図示されている。

次に、図３（ｂ）では、インターポーザ２０上に、液状の遮光性樹脂をポッテイングにより流し込み、硬化させることにより、遮光性樹脂層１６が発光素子２と受光素子３の側面高さの半分以上を埋没させる状態で形成される。なお、図示していないが、インターポーザ２０の外周には、遮光樹脂液が流れ出さないようダムが形成される。

図３（ｃ）では、遮光性樹脂層１６の上に重ねるようにして液状の透光性樹脂をポッテイングにより流し込み、硬化させることにより、透光性樹脂層１８が形成される。

図３（ｄ）では、発光素子２と受光素子３の間の透光性樹脂層１８をその表面から遮光性樹脂層１６に至るまでダイシングブレードにより切削し、溝１８Ｆを形成する。この工程では、溝１８Ｆにおいて、遮光性樹脂層１６を露出させ、溝底部に透光性樹脂層１８が残らないようにする。

その後、図３（ｅ）では、遮光性樹脂層１６の上に液状の遮光性樹脂をポッテイングにより滴下し、溝１８Ｆの中に遮光性樹脂を充填させ、硬化させることにより、遮光壁１７が形成される。この工程では、遮光壁１７を形成した後、その表面を研磨することで、透光性樹脂層１８上に付着した遮光性樹脂を除去することも可能である。
最後に、図３（ｅ）の集合基板体をダイシングテープに貼り付け、ダイシングブレードを用いて個片化すれば、図１のフォトリフレクタ８が得られる。

図２には、第１実施例の他の例が示されており、この例は、図２（ａ），（ｂ）に示されるように、フォトリフレクタ２２の外周を囲むように遮光壁２３を設けたものである。この遮光壁２３は、図３（ｄ）の工程で、溝１８Ｆと共にフォトリフレクタの外周位置（隣接する別の組の発光素子２或いは受光素子３との間）に溝を切削し、図３（ｅ）の工程で、遮光壁１７の場合と同様にして遮光性樹脂を充填することにより形成することができる。

以上の第１実施例によれば、電極１３ａ，１３ｂとワイヤ１５の一部（基板上の電極との接続部）を遮光樹脂層１６内に埋没させ、その遮光樹脂層１６の上に遮光壁１７を設ける（ダイシングブレードによる溝１８Ｆの切込みは遮光性脂層１６の表面までとなる）ので、図７で説明したデッドスペースの領域５０が発生せず、発光素子−受光素子間の距離を縮めることができ、フォトリフレクタの小型化が実現できる。

図４には、第２実施例の構成が示されており、この第２実施例のフォトリフレクタ２４では、図４に示されるように、電極１３ａ，１３ｂを発光素子−受光素子間を結ぶ線に垂直な方向に並べ、この電極１３ａ，１３ｂのそれぞれにワイヤ１５にてボンディングが行われる。そして、これら電極１３ａ，１３ｂとワイヤ１５の一部を埋めるように、遮光性樹脂層１６が形成される。
このような配置・構成によれば、図１の構成に比べて発光素子−受光素子間の距離を縮めることができ、より小型化することが可能となる。

図５には、製造方法に係る他の例である第３実施例が示されており、これは、遮光壁を形成した後に透光性樹脂による封止を行う。即ち、図５に示されるように、遮光性樹脂層１６を形成した後、発光素子−受光素子間の遮光性樹脂層１６の上に、遮光性樹脂を積層することにより遮光壁２７が形成され、その後、この遮光壁２７の高さまでその側面部と遮光性樹脂層１６の上に透光性樹脂を流し込むことで、発光・受光素子が透光性樹脂層１８で封止される（特許文献２参照）。この第３実施例によれば、積層形成する遮光壁２７の高さを、インターポーザ２０上に直接積層して形成する場合と比較して、遮光性樹脂層１６の厚さ分だけ低く形成すれば良いので、遮光壁２７の幅が狭くなり、発光素子−受光素子間の距離を縮めることができ、フォトリフレクタの小型化が実現できる。

以上のように、本発明では、基板１０の上に遮光性樹脂層１６を形成し、その中に電極１３やワイヤ１５等の機能的な要素を封じ込めるので、従来ではデッドスペースとなっていた遮光壁１７，２７の直下の部分を有効に利用することができ、これによって、小型化が促進できることになる。

１，１０…基板、２…発光素子、
３…受光素子、４，１８…透光性樹脂層、
８，２２，２４…フォトリフレクタ、
１３…上面の電極、１４…下面の電極、
１５…ワイヤ、１６…遮光性樹脂層、
１７，２３，２７…遮光壁、
２０…インターポーザ。

Claims

基板上の各電極を発光素子−受光素子間を結ぶ線に垂直な方向に並べ、これら基板上の各電極にそれぞれの電極がワイヤボンディングにて接続されて上記基板上に実装された発光素子及び受光素子と、
この発光素子及び受光素子の側面の少なくとも相互に対向する面の一部が覆われる状態とし、かつ上記基板上の電極及びこの電極とボンディングワイヤとの接続部が埋没するように上記基板上に形成された遮光性樹脂層と、
上記基板上の電極が埋没する領域の上記遮光性樹脂層の上部であって、上記基板上の電極及び上記接続部の上部に形成され、上記発光素子と受光素子との間の光を遮る遮光壁と、
この遮光壁の側面部及び上記遮光性樹脂層の上部に形成され、上記発光素子及び受光素子を封止する透光性樹脂層と、を備えてなるフォトリフレクタ。
発光素子及び受光素子のそれぞれの電極が接続される基板上の各電極を、発光素子−受光素子間を結ぶ線に垂直な方向に並べ、この基板上の各電極に上記発光素子及び受光素子のそれぞれの電極がワイヤボンディングにて接続されて、集合基板上に上記発光素子及び受光素子の組を複数組実装し、
この各組の発光素子及び受光素子の側面の少なくとも相互に対向する面の一部が覆われる状態とし、かつ上記基板上の電極及びこの電極とボンディングワイヤとの接続部が埋没するように上記基板上に遮光性樹脂層を形成し、
この遮光性樹脂層の上に上記発光素子及び受光素子を封止する透光性樹脂層を形成し、
この透光性樹脂層の上記発光素子と受光素子との間の上記基板上の電極が埋没する領域の遮光性樹脂層の上部であって、上記基板上の電極及び上記接続部の上部に上記遮光性樹脂層に達する溝を形成し、この溝に遮光性樹脂を流し込むことにより上記発光素子と受光素子との間の光を遮る遮光壁を形成し、
上記工程の後、上記発光素子及び受光素子を１組毎に個片化するフォトリフレクタの製造方法。
発光素子及び受光素子のそれぞれの電極が接続される基板上の各電極を、発光素子−受光素子間を結ぶ線に垂直な方向に並べ、この基板上の各電極に上記発光素子及び受光素子のそれぞれの電極がワイヤボンディングにて接続されて、集合基板上に上記発光素子及び受光素子の組を複数組実装し、
この各組の発光素子及び受光素子の側面の少なくとも相互に対向する面の一部が覆われる状態とし、かつ上記基板上の電極及びこの電極とボンディングワイヤとの接続部が埋没するように上記基板上に遮光性樹脂層を形成し、
上記発光素子と受光素子との間の上記基板上の電極が埋没する領域の上記遮光性樹脂層の上部であって、上記基板上の電極及び上記接続部の上部に遮光性樹脂を積層することにより上記発光素子と受光素子との間の光を遮る遮光壁を形成し、
この遮光壁の側面部及び上記遮光性樹脂層の上に、上記発光素子及び受光素子を封止する透光性樹脂層を形成し、
上記工程の後、上記発光素子及び受光素子を１組毎に個片化するフォトリフレクタの製造方法。