JPH0927635A - 表面実装型フォトリフレクタ及びフォトインタラプタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 小型、薄型化が可能であると共に生産効率が
良く、信頼性の高い表面実装型フォトリフレクタ及びフ
ォトインタラプタを提供することにある。 【構成】 本発明においては、基板４０に第１及び第２
取付部４０ａ、４０ｂを設けており、この第１及び第２
取付部内にＬＥＤ５４とフォトトランジスタ５６を取り
付けて収納している。このため、薄型、小型化が可能に
なり、製造工程も削減することができる。また、本発明
においては、基板４０の第１及び第２取付部４０ａ、４
０ｂの底部４０ｃ、４０ｄを介して発光又は受光するよ
うに構成しており、光結合特性を向上させることが可能
である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、非接触で物体の通過や
接近等を検出するフォトリフレクタとフォトインタラプ
タに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の表面実装型フォトリフレクタ及び
フォトインタラプタとしては、それぞれ図１２及び図１
３に示すものがあった。即ち、フォトリフレクタは、図
１２に示すように、線状に並ぶ各一対の電極パターン２
ａ、２ｂ、４ａ、４ｂからなる第１及び第２電極パター
ン２、４が表面に形成されたガラスエポキシからなる基
板６と、電極パターン２ａ、４ａにそれぞれダイボンド
されると共に電極パターン２ｂ、４ｂにそれぞれワイヤ
ーボンドされた発光ダイオード（以下「ＬＥＤ」と略称
する）８及びフォトトランジスタ１０と、図中上下面が
開口しＬＥＤ８とフォトトランジスタ１０をそれぞれ囲
んで必要な方向を除いて遮光するモールド枠１２と、こ
のモールド枠１２内に充填されてＬＥＤ８とフォトトラ
ンジスタ１０を封止するエポキシ又はシリコン等の透光
性樹脂１４と、から構成されていた。

【０００３】また、フォトインタラプタは、図１３に示
すように、各一対のリードフレーム１６〜２２と、その
一方のリードフレーム１６、２０にそれぞれダイボンド
され他方のリードフレーム１８、２２にそれぞれワイヤ
ーボンドされたフォトトランジスタ２４及びＬＥＤ２６
と、それらを封止するエポキシ樹脂２８、３０と、封止
されたフォトトランジスタ２４とＬＥＤ２６が対向する
ようにそれらを封止・固定するプラスチックからなる筐
体３２と、から構成されていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記従来のフォトリフ
レクタやフォトインタラプタにおいては、遮光のために
モールド枠１２を基板６上に取り付けたり、位置決め等
のためにリードフレーム１６〜２２や筐体３２を用いて
いたので、小型化及び薄型化が困難であるという課題が
あった。

【０００５】また、従来のフォトリフレクタやフォトイ
ンタラプタにおいては、ＬＥＤ８、２６やフォトトラン
ジスタ１０、２４を基板６やリードフレーム１６〜２２
に実装した後、モールド枠１２に取り付けたり筐体３２
に挿入・固定することが必要であったため、製造・組立
の工程が多くなるという課題もあった。

【０００６】更に、ＬＥＤ８、２６とフォトトランジス
タ１０、２４は、電極パターン２ｂ、４ｂやリードフレ
ーム１８、２２にワイヤーボンドされていたので、透光
性樹脂１４やエポキシ樹脂２８、３０で封止する際にワ
イヤーが断線することがあった。また、フォトリフレク
タやフォトインタラプタをリフロー半田付する時の熱に
より、透光性樹脂１４やエポキシ樹脂２８、３０が膨張
し、その応力ストレスによりワイヤーが断線することも
あった。

【０００７】また、従来のフォトリフレクタやフォトイ
ンタラプタにおいては、透光性樹脂１４やエポキシ樹脂
２８、３０を介して発光又は受光する構造となってい
る。この透光性樹脂１４やエポキシ樹脂２８、３０は、
ゴミやホコリが付着し易いものであるため、光結合特性
を阻害することがあった。更に、この透光性樹脂１４や
エポキシ樹脂２８、３０は、ＬＥＤ８、２６やフォトト
ランジスタ１０、２４の上部電極に取り付けられるワイ
ヤーを保護するため比較的厚く形成されている。このた
め、発光及び受光の効率が低下するという課題もあっ
た。

【０００８】本発明は、上記従来例の課題に鑑みなされ
たもので、その目的は、小型、薄型化が可能であると共
に生産効率が良く、信頼性の高い表面実装型フォトリフ
レクタ及びフォトインタラプタを提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の表面実装型フォ
トリフレクタは、それぞれ表面側が凸状に突出し裏面側
が凹状になると共にその底部が透光性を有する第１及び
第２取付部が並設され、該第１及び第２取付部にそれぞ
れ対応するように裏面上に第１及び第２電極パターンが
形成された基板と、前記第１取付部の底部に取り付けら
れ、前記第１電極パターンに電気的に接続された発光素
子と、前記第２取付部の底部に取り付けられ、前記第２
電極パターンに電気的に接続された受光素子と、前記発
光素子及び受光素子をそれぞれ覆う合成樹脂と、からな
るものである。

【００１０】また、本発明の表面実装型フォトインタラ
プタは、それぞれ表面側が凸状に突出し裏面側が凹状に
なると共にその底部が透光性を有する第１及び第２取付
部が所定間隔で設けられ、該第１及び第２取付部にそれ
ぞれ対応するように裏面上に第１及び第２電極パターン
が形成された基板と、前記第１取付部の底部に取り付け
られ、前記第１電極パターンに電気的に接続された発光
素子と、前記第２取付部の底部に取り付けられ、前記第
２電極パターンに電気的に接続された受光素子と、前記
発光素子及び受光素子をそれぞれ覆う合成樹脂と、前記
発光素子と受光素子が対向するように前記基板を屈曲さ
せて支持する支持部材と、からなるものである。

【００１１】

【作用】本発明の表面実装型フォトリフレクタ及びフォ
トインタラプタにおいては、基板に第１及び第２取付部
を設けており、この第１及び第２取付部内にＬＥＤとフ
ォトトランジスタを取り付けて収納している。このた
め、従来例におけるモールド枠、リードフレーム、筐体
等を使用する必要がなくなり、薄型、小型化が可能にな
り、製造工程も削減することができる。

【００１２】また、本発明の表面実装型フォトリフレク
タ及びフォトインタラプタにおいては、基板の第１及び
第２取付部の底部を介して発光又は受光するように構成
しており、光結合特性を向上させることが可能である。

【００１３】

【実施例】図１は本発明の一実施例に係る表面実装型フ
ォトリフレクタを示す斜視図である。４０は透光性及び
耐熱性を有する絶縁材料からなる基板である。本実施例
における基板４０は、熱可塑性ポリイミドフィルムで構
成されており、０．１〜数ｍｍの厚さを有する。この基
板４０には、それぞれ表面側が凸状に突出し裏面側が凹
状になる第１及び第２取付部４０ａ、４０ｂが並設され
ている。また、この基板４０の裏面側には、第１及び第
２電極パターン４２、４４が設けられている。この第１
及び第２電極パターン４２、４４は、各一対の電極パタ
ーン４２ａ、４２ｂ、４４ａ、４４ｂからなり、それぞ
れ基板４０の四隅に設けられているスルーホール電極部
４６〜５２から第１及び第２取付部４０ａ、４０ｂの底
部４０ｃ、４０ｄにかけて形成されている。

【００１４】５４はその裏面５４ａが基板４０の第１取
付部４０ａの底部４０ｃの裏面側に固着されているＬＥ
Ｄからなる発光素子である。図２にも示すように、本実
施例における発光素子５４は、立方体又は直方体をなす
ものであり、その側面５４ｂ、５４ｃ上の裏面５４ａ寄
りの部分にそれぞれ電極５４ｄ、５４ｅを有するもので
ある。この電極５４ｄ、５４ｅは、それぞれ第１電極パ
ターン４２の電極パターン４２ａ、４２ｂに電気的に接
続されている。この発光素子５４は、裏面５４ａ側に光
を発するように、図１２に示すフォトリフレクタに使用
されているような表裏面に電極を有する従来のＬＥＤ８
を横に倒したときの構造と同じ構造をなすように構成さ
れている。

【００１５】５６は裏面５６ａが基板４０の第２取付部
４０ｂの底部４０ｄの裏面側に固着されているフォトト
ランジスタからなる受光素子である。図１２に示すフォ
トリフレクタに使用されているような従来のフォトトラ
ンジスタ１０は表裏面に電極を有するものであった。本
実施例における受光素子５６は、図３に示すように、そ
の裏面５６ａにエミッタ電極５６ｂとコレクタ電極５６
ｃが設けられている。このエミッタ電極５６ｂとコレク
タ電極５６ｃは、裏面５６ａが第２取付部４０ｂの底部
４０ｄに固着されると第２の電極パターン４４の電極パ
ターン４４ａ、４４ｂにそれぞれ電気的に接続される。

【００１６】５８、６０は第１及び第２取付部４０ａ、
４０ｂ内に満たされ、発光素子５４と受光素子５６をそ
れぞれ覆って封止するエポキシ樹脂等からなる合成樹脂
である。本実施例における合成樹脂５８、６０は発光又
は受光の方向を制限すると共に外部光の影響を防ぐた
め、黒色等、光を遮断又は吸収する色に着色されてい
る。尚、第１及び第２取付部４０ａ、４０ｂの底部４０
ｃ、４０ｄのみが透光性を有するように着色又は遮光さ
れた基板４０を用いた場合には、合成樹脂５８、６０と
して透明な合成樹脂を用いることもできる。

【００１７】上記構成からなる表面実装型フォトリフレ
クタは、マザーボード上に載せ、スルーホール電極４６
〜５２をマザーボード上の電極パターンに半田等により
固着することにより実装される。このフォトリフレクタ
においては、第１電極パターン４２に電力が供給される
ことにより発光素子５４が発光し、その光が第１取付部
４０ａの底部４０ｃを介して図中上方に照射される。そ
して、その照射された光が物体により反射されて、第２
取付部４０ｂの底部４０ｄを介してその反射光が受光素
子５６に達すると、この受光素子５６が導通し、第２電
極パターン４４から信号を出力するように動作する。

【００１８】次に上記表面実装型フォトリフレクタの製
造工程を説明する。はじめに、図４及び図５に示すよう
な数百個〜千個程度のフォトリフレクタを同時に製造す
ることが可能な熱可塑性ポリイミドフィルム等からなる
集合基板６２の裏面に銅の印刷又はエッチングにより形
成したパターンあるいはこのように形成された銅箔のパ
ターン上に金、ニッケル又は半田のメッキを施すことに
より図１に示す第１及び第２電極パターン４２、４４を
各フォトリフレクタを形成する領域内に形成する。

【００１９】その後、加熱プレス又はインジェクション
成形等により集合基板６２上に図１に示す第１及び第２
取付部４０ａ、４０ｂを各フォトリフレクタを形成する
領域内に形成する。

【００２０】次に、図６及び図７に示すように、発光素
子５４と受光素子５６を、集合基板６２の各第１及び第
２取付部４０ａ、４０ｂ内にそれぞれダイボンドし、発
光素子５４の電極５４ｄ、５４ｅと受光素子５６のエミ
ッタ電極５６ｂ、コレクタ電極５６ｃを高温半田又は銀
エポキシ樹脂等で固着する。

【００２１】更に、第１及び第２取付部４０ａ、４０ｂ
内に合成樹脂５８、６０を充填し、発光素子５４と受光
素子５６を封止する。

【００２２】尚、前述したように、設定した方向にのみ
発光及び受光するようにするため、合成樹脂５８、６０
で封止する際に赤外カットエポキシ樹脂又は光遮断用絶
縁体で更に封止しても良い。また、併せて予め集合基板
６２の表面又は裏面に光遮断用レジストや銅箔パターン
を施すことにより、光を透過させる部分以外を確実に遮
光することができる。

【００２３】最後に、集合基板６２のスルーホール電極
部分の中央を通るＸ・Ｙ軸方向のラインをスライシング
等により切断して、個々のフォトリフレクタに分離す
る。

【００２４】図８は本発明の一実施例に係る表面実装型
フォトインタラプタを示す斜視図、図９は図８に示すフ
ォトインタラプタの支持部材を取り付ける前の状態を示
す斜視図である。このフォトインタラプタは、図１に示
すフォトリフレクタと同一の基本構造を有し、また各部
の材質も同じものとなっている。このため、前述したフ
ォトリフレクタと異なる部分を中心として以下にその構
成と製造工程を説明する。このフォトインタラプにおけ
る基板１４０は、細長矩形状をなすもので、左・右及び
中央の３つの領域１４０ｅ〜１４０ｇからなる。この基
板１４０の左右端の領域１４０ｅ、１４０ｇにフォトリ
フレクタのものと同様の第１及び第２取付部１４０ａ、
１４０ｂがそれぞれ形成されている。また、この基板１
４０の裏面側に形成され且つ各一対の電極パターン１４
２ａ、１４２ｂ、１４４ａ、１４４ｂからなる第１及び
第２電極パターン１４２、１４４は、左右端の領域１４
０ｅ、１４０ｇと中央の領域１４０ｆとの間の後に屈曲
される部分の裏面に設けられた電極１４６〜１５２から
第１及び第２取付部１４０ａ、１４０ｂの底部１４０
ｃ、１４０ｄにかけて形成されている。尚、このフォト
インタラプタにおける基板１４０の各領域１４０ｅ〜１
４０ｇの境目付近の側面には、屈曲させ易くするための
凹部１４０ｈ〜１４０ｋが設けられている。

【００２５】上記基板１４０の第１及び第２取付部１４
０ａ、１４０ｂ内には、前述したフォトリフレクタの発
光素子５４及び受光素子５６と同一の構造からなる発光
素子１５４及び受光素子１５６が取り付けられており、
また、フォトリフレクタと同様に合成樹脂１５８、１６
０で封止されている。

【００２６】図８に示す支持部材１７０は、図９に示す
ように発光素子１５４と受光素子１５６が固着・封止さ
れた基板１４０を、その発光素子１５４と受光素子１５
６が対向するように屈曲させて支持するためのものであ
る。本実施例における支持部材１７０は、基板１４０と
同じ大きさの板状部材を図中上方が開口したコの字形を
なすように折り曲げてなるものであり、その左右端の腕
部１７０ａ、１７０ｂには第１及び第２取付部１４０
ａ、１４０ｂに適合する切欠部１７０ｃ、１７０ｄが形
成されている。基板１４０は、この支持部材１７０の外
側面に沿って折り曲げられて固定される。尚、本実施例
においては、支持部材１７０の腕部１７０ａ、１７０ｂ
の外側面に小突起１７０ｅを複数設け、この小突起１７
０ｅを基板１４０に設けた小穴に圧入することにより支
持部材１７０に基板１４０を取り付けている。この他、
接着、圧着等により基板１４０を支持部材１７０に取り
付けることもできる。

【００２７】上記構成からなるフォトインタラプタは、
マザーボード上に載せ、屈曲された部分の裏面に設けら
れた電極１４６〜１５２をマザーボード上の電極パター
ンに半田等により固着することにより実装される。この
フォトインタラプタにおいては、第１電極パターン１４
２に電力が供給されることにより発光素子１５４が発光
し、その光が第１取付部１４０ａの底部１４０ｃを介し
て対向する受光素子１５６の方向に照射される。そし
て、その照射された光が物体により遮断され、第２取付
部１４０ｂの底部１４０ｄを介して受光素子１５６に達
しなくなると、この受光素子１５６が非導通状態にな
り、このときに第２電極パターン１４４から出力される
信号から物体の通過等を検出する。

【００２８】また、上記構成からなるフォトインタラプ
タの製造工程は、前述したフォトリフレクタとほぼ同一
であり、図１０及び図１１に示すように、大型基板１６
２にフォトリフレクタと同様にして第１及び第２電極パ
ターン１４２、１４４、第１及び第２取付部１４０ａ、
１４０ｂが形成され、更に、同様に発光素子１５４と受
光素子１５６が取り付けられて合成樹脂１５８、１６０
で封止され、そして、個々のフォトインタラプタに分離
されて図９に示す状態のものが製造される。その後、支
持部材１７０に基板１４０が取り付けられてフォトイン
タラプタは完成する。

【００２９】

【発明の効果】本発明によれば、モールド枠、リードフ
レームあるいは筐体を使用しておらず、板状あるいはフ
ィルム状の基板又はその基板と板状の支持部材で外形が
形成されているので、小型・薄型化することができる。

【００３０】また、本発明においては、ワイヤーボンド
工程を用いていないので、ワイヤーボンディングの不良
等による品質の低下を防ぐことができ、信頼性の高いフ
ォトリフレクタ及びフォトインタラプタを提供すること
ができる。

【００３１】更に、大型基板を用いて大量に生産するこ
とが可能であり、量産性を向上させることができる。

【００３２】また、ゴミ、ホコリ等が付着し易い合成樹
脂を介して発光・受光するのではなく、ゴミ、ホコリ等
が付着しにくく且つ除去し易い基板を介して発光・受光
するので、光結合特性を阻害する要因を軽減することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る表面実装型フォトリフ
レクタを示す斜視図である。

【図２】図１に示す発光素子を示す斜視図である。

【図３】図１に示す受光素子を示す斜視図である。

【図４】図１に示す表面実装型フォトリフレクタを製造
するための大型基板を示す平面図である。

【図５】図４に示す大型基板の断面図である。

【図６】図４に示す大型基板に発光素子と受光素子を取
り付けた状態を示す部分拡大平面図である。

【図７】図６に示す大型基板に合成樹脂を充填した状態
を示す断面図である。

【図８】本発明の一実施例に係る表面実装型フォトイン
タラプタを示す斜視図である。

【図９】図８に示すフォトインタラプタの支持部材を取
り付ける前の状態を示す斜視図である。

【図１０】図８に示す表面実装型フォトインタラプタを
製造するための大型基板に発光素子と受光素子を取り付
けた状態を示す部分拡大平面図である。

【図１１】図１０に示す大型基板に合成樹脂を充填した
状態を示す断面図である。

【図１２】従来のフォトリフレクタを示す斜視図であ
る。

【図１３】従来のフォトインタラプタを示す斜視図であ
る。

【符号の説明】

４０、１４０ 基板 ４０ａ、１４０ａ 第１取付部 ４０ｂ、１４０ｂ 第２取付部 ４２、１４２ 第１電極パターン ４４、１４４ 第２電極パターン ５４、１５４ 発光素子 ５６、１５６ 受光素子 ５８、６０、１５８、１６０ 合成樹脂 １７０ 支持部材

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 それぞれ表面側が凸状に突出し裏面側が
   凹状になると共にその底部が透光性を有する第１及び第
   ２取付部が並設され、該第１及び第２取付部にそれぞれ
   対応するように裏面上に第１及び第２電極パターンが形
   成された基板と、 前記第１取付部の底部に取り付けられ、前記第１電極パ
   ターンに電気的に接続された発光素子と、 前記第２取付部の底部に取り付けられ、前記第２電極パ
   ターンに電気的に接続された受光素子と、 前記発光素子及び受光素子をそれぞれ覆う合成樹脂と、 からなることを特徴とする表面実装型フォトリフレク
   タ。
2. 【請求項２】 透光性を有する集合基板の裏面に第１及
   び第２電極パターンを複数形成する工程と、 前記集合基板に凹形成形を施してそれぞれ表面側が凸状
   に突出し裏面側が凹状になる第１及び第２取付部を複数
   並設する工程と、 前記第１及び第２取付部の底部に発光素子と受光素子を
   それぞれ取り付けて前記第１及び第２電極パターンにそ
   れぞれ電気的に接続する工程と、 合成樹脂により前記発光素子と受光素子を封止する工程
   と、 前記集合基板をカットして各フォトリフレクタに分離す
   る工程と、 からなることを特徴とする表面実装型フォトリフレクタ
   の製造方法。
3. 【請求項３】 それぞれ表面側が凸状に突出し裏面側が
   凹状になると共にその底部が透光性を有する第１及び第
   ２取付部が所定間隔で設けられ、該第１及び第２取付部
   にそれぞれ対応するように裏面上に第１及び第２電極パ
   ターンが形成された基板と、 前記第１取付部の底部に取り付けられ、前記第１電極パ
   ターンに電気的に接続された発光素子と、 前記第２取付部の底部に取り付けられ、前記第２電極パ
   ターンに電気的に接続された受光素子と、 前記発光素子及び受光素子をそれぞれ覆う合成樹脂と、 前記発光素子と受光素子が対向するように前記基板を屈
   曲させて支持する支持部材と、 からなることを特徴とする表面実装型フォトインタラプ
   タ。
4. 【請求項４】 透光性を有する集合基板の裏面に第１及
   び第２電極パターンを複数形成する工程と、 前記集合基板に凹形成形を施してそれぞれ表面側が凸状
   に突出し裏面側が凹状になる第１及び第２取付部を所定
   間隔で且つ複数設ける工程と、 前記第１及び第２取付部の底部に発光素子と受光素子を
   それぞれ取り付けて前記第１及び第２電極パターンにそ
   れぞれ電気的に接続する工程と、 合成樹脂により前記発光素子と受光素子を封止する工程
   と、 前記発光素子と受光素子がそれぞれ対になるように前記
   集合基板をカットする工程と、 カットした基板を屈曲させて支持部材に固定する工程
   と、 からなることを特徴とする表面実装型フォトインタラプ
   タの製造方法。