JPH0527034A - 光結合装置 - Google Patents

光結合装置

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JPH0527034A
JPH0527034A JP3182474A JP18247491A JPH0527034A JP H0527034 A JPH0527034 A JP H0527034A JP 3182474 A JP3182474 A JP 3182474A JP 18247491 A JP18247491 A JP 18247491A JP H0527034 A JPH0527034 A JP H0527034A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
light
receiving element
light receiving
transparent substrate
electrodes
Prior art date
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Pending
Application number
JP3182474A
Other languages
English (en)
Inventor
Kenji Nishinakagawa
憲司 西中川
Shoshichi Kato
昭七 加藤
Masumi Nakamichi
眞澄 中道
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Sharp Corp
Original Assignee
Sharp Corp
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Publication date
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Publication of JPH0527034A publication Critical patent/JPH0527034A/ja
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 光結合装置の被検出物体の位置検出精度を向
上させる。 【構成】 耐熱性樹脂基板12に反射面14を設け、受
発光素子10,11と同じケース内の同一光軸上に搭載
し、照射光を集光するフレネルレンズ21と、反射光を
集光する半球レンズ22とを同心円上に形成する。 【効果】 照射光量を被検出物体の位置に対して大きく
変化させ、反射光量を上げながら受光させることができ
るから、受光素子の信号出力が強くS/N比が向上す
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、光結合装置に関し、特
に被検出物体の有無を無接点で検出するリードフレーム
レスの反射型光結合装置に係る。
【0002】
【従来の技術】図6に従来の反射型光結合装置(フォト
インタラプタ)の構造を示す。図示の如く、これは、ア
ノード端子1、エミッタ端子2、コレクタ端子3及びカ
ソード端子4を外形樹脂パッケージ5にインサート成型
しておき、発光素子と受光素子をアノード端子−カソー
ド端子間及びエミッタ端子−コレクタ端子間に搭載し、
ワイヤーボンディング等の手法で結線し、透光性樹脂を
用いて発光素子と受光素子を取り囲むようにトランスフ
ァモールドを行い光学的に結合している。なお、図中、
6,7は発光素子及び受光素子を被覆する透光樹脂体で
ある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】図6に示したフォトイ
ンタラプタでは、受発光素子が横に並んで配置されてお
り、発光素子から出射される光は指向性をもたず広が
る。そのため、測定や検知を行う対象物に照射される光
の量がその対象物(被検出物体)の位置に対してさほど
変化せず、受光素子に入射する反射光の量も微小な変化
しか得られない。その結果、位置検出等の感度が低いも
のなっている。また、信号出力が微弱であるため、高い
S/N比が得られない。
【0004】更に、受発光素子をメタルリードフレーム
に搭載してモールドしているため、モールド樹脂との熱
膨張係数の差が大きいと、リードフレームとモールド樹
脂との間に隙間が生じ種々の不具合が発生してしまい装
置自体の信頼性が低下する。そこで、リードフレームと
モールド樹脂間の膨張係数の差を極力小さくするため
に、モールド樹脂の選定、リードフレームの選定及びそ
の設計に注意を払う必要がある。
【0005】本発明は、上記に鑑み、被検出物体の位置
等の検出精度を上げると共に、信号出力を強くしてS/
N比を向上させ装置自体の信頼性を高くできる光結合装
置の提供を目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明による課題解決手
段は、図ないし図5の如く、耐熱性樹脂基板12の凹面
12aに反射面14を形成し、反射面14から立体メッ
キ配線により第一電極15,16を、反射面14と分離
して立体メッキ配線により第二電極17,18を形成
し、発光素子10を前記第一電極15,16に、受光素
子11を前記第二電極17,18に接続する透明配線2
3が形成された透明基板13に搭載し、発光素子10と
受光素子11とが前記凹面12a内で同一光軸上に位置
するよう、前記耐熱性樹脂基板12と透明基板13を接
合する。
【0007】そして、透明基板13上に、発光素子10
からの光を集光させて被検出物体に照射させるためのフ
レネルレンズ21と、被検出物体からの反射光を集光し
て受光素子11に受光させるための半球レンズ22とを
同心円上に一体化する。
【0008】
【作用】上記課題解決手段において、発光素子10から
の光は、耐熱性樹脂基板12の反射面14にて、平行光
束線(コリメート)として反射されるか、もしくは絞り
込んで反射される。さらに、反射面14にて反射された
光は、透明基板13を通過してフレネルレンズ21によ
り被検出物体に対して効率良く集光されて照射される。
そして、被検出物体からの反射光は、半球レンズ22に
集光され、発光素子10と同一光軸上にある受光素子1
1に導かれる。
【0009】このように、発光素子10からの光は、反
射面14でコリメートもしくは絞り込まれるから、指向
性を持ち広がらないで済み、さらにこの後、フレネルレ
ンズ21で光を被検出物体に対して効率良く集光するか
ら、被検出物体に対する照射光量が被検出物体の位置に
対して大きく変化するようになり、これに応じて受光素
子11に入射する反射光量も大きく変化させることがで
きる。その結果、位置検出等の感度は高くなる。
【0010】また、被検出物体からの反射光も半球レン
ズ22で集光してその光量を上げて受光素子11に受光
させることができるから、受光素子11の信号出力が強
くなり、S/N比を高くできる。よって、さらに位置検
出精度は向上する。
【0011】また、耐熱性樹脂基板12に立体メッキ配
線を施して、電極15,16,17,18として用いる
ことにより、メタルリードフレームを無くした構造とで
きる。従来のように、メタルリードフレームとの熱膨張
係数の違いによる諸問題が生じず、装置の信頼性が向上
しかつ自動化への対応が容易となる。
【0012】
【実施例】図1は本発明の一実施例に係る耐熱性樹脂基
板の平面図、図2は同じくその透明基板の底面図、図3
は同じくその完成品の底面図、図4は同じく完成品の側
面図であって、同図(a)は図3のX矢視側面図、同図
(b)は図3のY矢視側面図、図5は同じく完成品の断
面図であって、同図(a)は図3のA−A断面図、同図
(b)は図3のB−B断面図である。
【0013】本実施例の反射型光結合装置(フォトイン
タラプタ)は、発光素子から被検出物体に対して光を照
射し、被検出物体からの反射光を受光素子にて受光し
て、被検出物体の有無を無接点で検出するものである。
【0014】図において、10は発光素子、11は受光
素子、12は発光素子10が搭載される耐熱性樹脂基
板、13は受光素子11が搭載される透明基板である。
【0015】前記耐熱性樹脂基板12は、耐熱性のある
エンジニアリング・プラスチック(耐熱性樹脂)、例え
ば液晶ポリマー等により成り、該耐熱性樹脂基板12に
は、図1の如く、発光素子10より大きな放物線(パラ
ボラ)形状の凹面12aが設けられている。該凹面12
aの壁面には、発光素子10の集光性を上げるため、光
の反射率の高い金属、例えば金あるいは銀メッキ処理を
行い反射面14が形成されている。このメッキ膜は、図
3の如く、耐熱性樹脂基板12の側面を通り基板12の
裏側まで立体的に引き回されて表面実装時の電極(半田
パッド)15,16,17,18として利用されてい
る。
【0016】表面実装用の電極は2対あるが、図1に示
すように、前記反射面14とつながっているのはそのう
ちの1対の第一電極15,16のみで、他方の1対の第
二電極17,18は、反射面14と分離したかたちで耐
熱性樹脂基板12の上面で切れている。
【0017】また、反射面14には、エッチング等の手
法により絶縁ライン19が形成されており、発光素子1
0が反射面14の中央部にダイボンドされ、さらに絶縁
ライン19を介して金線等のボディングワイヤー20で
結線されている。これにより、第一電極15,16に電
流を流せば、発光素子10は発光する。
【0018】前記透明基板13の表面には、図5の如
く、発光素子10から出射される光を集光するための照
射光集光手段(フレネルレンズ)21と、受光素子11
に被検出物体(対象物)からの反射光を集光するための
反射光集光手段(半球レンズ)22とが設けられてお
り、これらレンズ21,22は、透光性の良い材料、例
えばエポキシ樹脂やガラス樹脂などで同心円上に一体形
成されている。一方、透明基板13の裏面には、図2の
如く、透明でかつ導電性の高い膜、例えば酸化錫(Sn
2)や酸化インジウム(InO3)系の膜をスプレイ法
をはじめとする化学的製膜法や真空蒸着法・スパッタ法
などの物理的製膜法により形成して、受光素子11を実
装するための透明配線23が被着されている。
【0019】そして、発光素子10が搭載された耐熱樹
脂基板12の反射面14内に透光性の良いエポキシ樹脂
等が充填され、この樹脂が硬化する前に、受光素子11
を搭載して透明配線23を第二電極17,18に接続さ
れるように透明基板13が耐熱樹脂基板14に対して接
合されている。この接合後、反射面14内の透光性樹脂
が硬化することにより、耐熱樹脂基板14と透明基板2
0とが接着する。したがって、第二電極17,18によ
り受光素子11からの出力信号を得ることができる。
【0020】上記構成において、発光素子10からの光
は、耐熱性樹脂基板12のパラボラ状の反射面14に
て、平行光束線(コリメート)として反射されるか、も
しくは絞り込んで反射される。さらに、反射面14にて
反射されて光は、透明基板13を通過してフレネルレン
ズ21により被検出物体に対して効率良く集光されて照
射される。そして、被検出物体からの反射光は、半球レ
ンズ22で集光され、発光素子10と同一光軸上にある
受光素子11に導かれる。
【0021】このように、発光素子10からの光は、反
射面14でコリメートもしくは絞り込まれるから、指向
性を持ち広がらないで済み、さらにこの後、フレネルレ
ンズ21で光を被検出物体に対して効率良く集光するか
ら、被検出物体に対する照射光量が被検出物体の位置に
対して大きく変化するようになり、これに応じて受光素
子11に入射する反射光量も大きく変化させることがで
きる。その結果、位置検出等の感度は高くなる。
【0022】また、被検出物体からの反射光も受光用の
半球レンズ22で集光してその光量を上げて受光素子1
1に受光させることができるから、受光素子11の信号
出力が強くなり、S/N比を高くできる。よって、さら
に位置検出精度は向上する。
【0023】更に、反射面14の形状やレンズ21,2
2の形状を変えることにより、集光位置を任意に変化さ
せることができ長焦点型とすることも可能となり、数十
mm以上でのセンシングも実施できる。
【0024】また、反射面14を形成する金属メッキを
電極の配線として利用することにより、従来のメタルリ
ードフレーム構造に変わってメタルリードフレームを無
くした構造とすることができるから、メタルリードフレ
ームに起因する熱膨張係数の差による剥離やリードピン
の外力による変形が生じず、半田リフロー時の耐熱性も
向上する。さらに、製作工程では、メタルリードフレー
ムがない構造となっているため、耐熱性樹脂基板12上
で受発光素子10,11の組み上げができ、製造価格も
安価となり自動化への対応も容易となる。
【0025】なお、本発明は、上記実施例に限定される
ものではなく、本発明の範囲内で上記実施例に多くの修
正および変更を加え得ることは勿論である。
【0026】
【発明の効果】以上の説明から明らかな通り、 (1)本発明請求項1によると、従来のメタルリードフ
レーム構造に変わってメタルリードフレームを無くした
構造とすることができるから、耐半田リフロー性等が向
上し、信頼性が向上すると共に自動化への対応が容易と
なる。
【0027】(2)請求項2によると、被検出物体に対
する照射光量が被検出物体の位置に対して大きく変化す
ることから、これに応じて受光素子に入射する反射光量
も大きく変化することとなり、その結果、感度が高くな
る。
【0028】(3)請求項3によると、被検出物体から
の反射光を集光して、その光量を上げながら受光素子に
受光させることができるから、受光素子の信号出力が強
くなり、S/N比を高くできる。
【0029】(4)請求項4によると、被検出物体に対
する照射光量を被検出物体の位置に対して大きく変化す
ることができ、しかも被検出物体からの反射光を集光し
てその光量を上げながら、受光素子に受光させることが
できるので、位置検出精度等が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は本発明の一実施例に係る耐熱性樹脂基板
の平面図である。
【図2】図2は同じくその透明基板の底面図である。
【図3】図3は同じくその完成品の底面図である。
【図4】図4は同じく完成品の側面図であって、同図
(a)は図3のX矢視側面図、同図(b)は図3のY矢
視側面図である。
【図5】図5は同じく完成品の断面図であって、同図
(a)は図3のA−A断面図、同図(b)は図3のB−
B断面図である。
【図6】図6は従来の反射型光結合装置の平面図であ
る。
【符号の説明】
10 発光素子 11 受光素子 12 耐熱性樹脂基板 12a 凹面 13 透明基板 14 反射面 15〜18 電極 21 フレネルレンズ 22 半球レンズ 23 透明配線

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 耐熱性樹脂基板の凹面に反射面が形成さ
    れ、反射面から立体メッキ配線により第一電極が形成さ
    れ、反射面と分離して立体メッキ配線により第二電極が
    形成され、発光素子が前記第一電極に搭載され、受光素
    子が前記第二電極に接続する透明配線が形成された透明
    基板に搭載され、発光素子と受光素子とが前記凹面内で
    同一光軸上に位置するよう、前記耐熱性樹脂基板と透明
    基板が接合されたことを特徴とする光結合装置。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の透明基板上に、発光素子
    からの光を集光させて被検出物体に照射させるための照
    射光集光手段が設けられたことを特徴とする光結合装
    置。
  3. 【請求項3】 請求項1記載の透明基板上に、被検出物
    体からの反射光を集光して受光素子に受光させるための
    反射光集光手段が設けられたことを特徴とする光結合装
    置。
  4. 【請求項4】 請求項2記載の照射光集光手段と、請求
    項3記載の反射光集光手段とが同心円上に一体化された
    ことを特徴とする光結合装置。
JP3182474A 1991-07-23 1991-07-23 光結合装置 Pending JPH0527034A (ja)

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2005033051A (ja) * 2003-07-08 2005-02-03 Sharp Corp チルト角検出光結合装置およびそれを備えた電子機器
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