JPH11145506A - フォトインタラプタとその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来、フォトインタラプタは樹脂のインサー
ト成形を繰り返したり、金属薄板のスリット板を接合し
たりする必要があって製造に手間が掛かったが、簡単な
構造と製造方法で製品の性能を向上しコストを低減す
る。 【解決手段】 発光側基板２２と受光側基板２３に発光
素子３と受光素子４をそれぞれ実装し、段差のある透光
性の封止樹脂層３１、３２を基板上に形成して、薄い方
に素子を封入し、封止樹脂の全表面に遮光膜３３を被覆
して、遮光膜には素子に面してスリット２７を設け、封
止樹脂の厚い部分を接合面３０として発光側と受光側を
接合し、素子同士をスリットとギャップＧを挟んで対向
させた構造であって、製造方法は発光側と受光側に集合
基板を用い、それぞれ多数の素子を実装して加工を進
め、双方の封止樹脂の厚い部分を突き合わせて接合した
後、ダイシングしてフォトインタラプタを多数個取りす
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は被検出物の有無を非
接触で検出するフォトインタラプタとその製造方法に関
する。

【０００２】

【従来の技術】近年、非接触で物体の有無を検出してス
イッチング信号を得ることのできるフォトインタラプタ
が、ファクシミリ、プリンタ、フロッピディスク・ドラ
イブ等に広く使用されている。図８に一般的なフォトイ
ンタラプタの原理的な構成を示す。フォトインタラプタ
１は、Ｕ字形をしたパッケージ２の向き合った柱状部
に、発光素子３（例えば赤外線ＬＥＤ）と受光素子４
（例えばＰ−Ｔｒ）を収容してあり、発光素子３からの
光をギャップＧを介して受光素子４が感知するように構
成されている。これによってギャップＧ内に被検出物が
入って光が遮断されると受光素子４側の出力が変化し、
この出力変化を装置のスイッチング信号として使用する
ものである。

【０００３】このようなフォトインタラプタにおいて、
従来見られた具体的な製品の一つは図９のようなもので
あって、発光側１次モールド体５と受光側１次モールド
体６はいずれも透光性樹脂の成形体であり、発光側１次
モールド体５には図示してない発光素子が封入されてい
て、モールド体内でリード端子７、８の一方にダイボン
ドされるとともに他方に金属線で結線されており、同様
に受光側１次モールド体６には図示してない受光素子が
封入され、リード端子９、１０に接続されている。これ
ら両１次モールド体５、６を向き合わせ、外側に遮光性
樹脂で２次モールド体１１を成形してパッケージしたも
のである。１２は２次モールド体１１に設けた窓で、こ
の部分は発光側１次モールド体５の透光性樹脂が露出し
て光の通路となっている。図では見えないが受光側にも
同様の窓が設けてある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記のようなフォトイ
ンタラプタを製造するには、複雑な金型を使い、部品を
挿入するインサート成形を２度に亘って行うため、金型
の製作費と維持費がかさむとともに工程数が増えて製造
コストが上がり、また、光が通過する窓１２は形状と位
置が正確でなければならないが、樹脂モールドでは高い
寸法精度が得難いという問題がある。

【０００５】これらの問題に対処するため、本発明者ら
は特願平８−２８５８９４号により図１０のようなフォ
トインタラプタを提案した。これは発光側基板２２に断
面Ｌ字形の発光側モールド体２５を接合した発光側部分
と、受光側基板２３に同じく断面Ｌ字形の受光側モール
ド体２６を接合した受光側部分からなり、接着剤により
両者を接合面３０で接合して一体化した構造である。両
モールド体２５、２６がギャップＧをはさんで向き合う
部分に、金属薄板のスリット板２８、２９をそれぞれ接
着してあり、スリット板２８、２９にはスリット２７が
開けてある。図でスリット板２８を一部切り欠いて示し
たように、両側ともスリット板の下になる部分でモール
ド体２５、２６に貫通穴２４がある。発光側基板２２と
受光側基板２３はモールド体２５、２６との接合面に導
電パターンが設けてあって、図には現れてないが発光素
子と受光素子をあらかじめダイボンドおよびワイヤボン
ドして、透光性樹脂を滴下して封止してあり、封止部が
モールド体の貫通穴２４の内側に位置するようになって
いる。

【０００６】このフォトインタラプタは、図９のものと
違って、部品を挿入しておいてモールド成形することを
繰り返す必要がないから金型や工程が簡略化され、成形
品に光の窓を設けるのと異なり、スリット板２８、２９
のスリット２７はプレス抜きやエッチングで精度よく形
成できるので、性能的にも向上したフォトインタラプタ
であるが、スリット板２８、２９が新たに追加されるた
め、スリットをプレス抜きするのであれば抜き型の製作
や維持に費用が掛かり、エッチング加工するのであれば
加工工数が増え、またスリット板２８、２９をモールド
体２５、２６に接着する工程も必要であって、コスト面
の問題を残していた。本発明はこれらの問題を解決し
て、小型、高性能でしかも廉価なフォトインタラプタを
提供するものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明のフォトインタラ
プタは、平行な二つの端面がそれぞれ発光側基板と受光
側基板であり、中間部は透光性の樹脂の表面を遮光膜で
被覆したものであって、中央付近に上記の両基板に平行
なギャップを設けてあり、各基板の内側にギャップに面
して発光素子と受光素子をそれぞれ搭載してあって、両
素子は前記樹脂部内に封入されている。そしてギャップ
の両側の遮光膜には各素子の位置に合わせてそれぞれ光
通過用のスリットが設けてあり、発光素子と受光素子が
上記のスリットとギャップを介して向き合っている構造
である。この構造によれば、従来のように樹脂をインサ
ート成形したりスリット板等の部品を用いたりすること
がなく、従ってスリット板の接着工程も不要である。メ
ッキで遮光膜を形成するなら、１００〜２００μｍ程度
の幅の狭いスリットを±数十μｍの精度で設けることが
でき、スリット板を用いるのに比して遜色がない。

【０００８】上記のようなフォトインタラプタの製造
は、分割すると多数のフォトインタラプタの基板になる
大型の集合基板、例えば１００〜２００ｍｍ角の集合基
板を用いて行う。発光側と受光側の集合基板の導電パタ
ーン面に発光素子と受光素子をそれぞれ多数個、縦横に
配置して実装し、その上に透光性の樹脂層を形成して素
子群を封入する。封止樹脂は厚さに段差を設け、各素子
は薄い方の部分に封入する。次いで封止樹脂の表面に遮
光膜を被覆するが、遮光膜には各素子の位置に合わせて
一部被覆のない箇所を設けてスリットにする。それから
発光側と受光側の集合体を双方のスリットが整列するよ
う向き合わせ、封止樹脂の厚い部分同士を接着剤で接合
する。こうして一体化したものをダイシングすれば、分
割された各部分がそれぞれフォトインタラプタになる。
このように集合基板を用いて製作を進めることにより、
フォトインタラプタを多数個取りで能率よく製造でき
る。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて本発明の実
施形態を説明する。なお、前記の説明を含め、同種の部
品や部分については同じ符号を用いることにする。図１
は本発明のフォトインタラプタの斜視図である。両側に
発光側基板２２と受光側基板２３を配置してあり、この
点は図１０のものと同様であるが、中間部が遮光膜３３
で覆われている。ただしギャップＧをはさむ面に、遮光
膜を被覆してない小部分を設けてスリット２７にしてあ
る。図では見えないが、受光側の遮光膜にも同様にスリ
ットが設けてある。このフォトインタラプタは発光側と
受光側を接合面３０で接合して一体化したものである。
同図のＡ−Ａ断面およびＢ−Ｂ断面を、図２（Ａ）およ
び図２（Ｂ）に示す。

【００１０】図２に見るように、発光側基板２２、受光
側基板２３は内側が素子の実装面であって導電パターン
３４が設けられ、それぞれ発光素子３と受光素子４をダ
イボンドし金属線７でワイヤボンドしてある。３５は基
板表面に設けた端子電極で、スルーホール３６により内
側の導電パターン３４に接続されている。スルーホール
３６はこの図では切り欠きであって穴ではないが、製造
工程では穴だったのである。

【００１１】発光側基板２２と受光側基板２３には、そ
れぞれ透光性の発光側封止樹脂３１と受光側封止樹脂３
２を積層して、発光素子３と受光素子４を樹脂中に封入
してある。そして封止樹脂の全表面を遮光膜３３で覆
い、両素子の前方で遮光膜３３にスリット２７を設けて
あり、両方のスリット２７がギャップＧを間にして向き
合っている。このように本発明のフォトインタラプタは
図９のようなリード端子を持たないもので、電子機器へ
の表面実装に適する形式である。

【００１２】次に、このようなフォトインタラプタの製
造方法を説明する。本発明のフォトインタラプタは発光
側と受光側がほぼ同形状であり、それぞれ同じ工程で製
作したものを接合面３０で接合するので、便宜上発光側
について製造方法を説明するが、受光側についても同様
である。

【００１３】まず図３のように、完成時に個々のフォト
インタラプタとなる領域を多数縦横に配列し、導電パタ
ーン３４やスルーホール３６を設けた発光側集合基板４
１を用意する。そして発光素子３を導電パターン３４に
ダイボンドするとともに金属線７でワイヤボンドする。
集合基板はガラス入りエポキシ樹脂など通常の基板材料
であって、寸法が例えば１００〜２００ｍｍ角であれば
１，０００個前後の素子を搭載することができる。

【００１４】次に、図４のように、集合基板上にエポキ
シ樹脂等の透光性の発光側封止樹脂３１を積層し、実装
された発光素子群をこの中に封入する。これは発光側集
合基板４１に封止用の枠を当てて樹脂を注入して行うの
であるが、封止樹脂３１の厚さに段差を設けて、発光素
子は薄い方の部分に封入する。封止樹脂３１は直交する
溝４３、４４で各素子領域に分割し、後述の遮光膜はこ
れらの溝の内側にも被覆する。溝４３、４４は内側に仕
切りのある封止枠を用いて形成できるが、別法として封
止枠では一方向だけ溝を作って直交方向には溝を作らな
いことにするか、あるいは封止枠では溝を全く作らない
ことにして、封止樹脂が固化した後にカッターでハーフ
・ダイシングして、ほぼ発光側集合基板４１の表面に達
する切り込みを入れることにより溝４３、４４を形成し
てもよい。

【００１５】また、封止樹脂の上面の段差についても、
内側に段差を設けた封止枠を用いて１度の注入で形成す
ることができるが、注入を２度に分けて行うことにより
封止樹脂を段差形状にすることもできる。これには集合
基板全面に封止樹脂層を薄く形成して素子を封入し、そ
の上に厚い部分の封止樹脂を２階建てに注入する方法
や、薄い部分と厚い部分を平面的に分けて別々に注入す
る方法などがある。これらは注入を２度行うことになる
が、それぞれ封止樹脂を平坦に形成すればよく封止枠の
形状が簡単になる。あるいは、注入では封止樹脂に段差
を設けず、全体を厚い部分として平坦に成形し、後から
カッターで低い部分を削り出すこともできる。これらの
加工方法は製造の実情に応じて選択すればよい。

【００１６】次に図５に示すように、発光側集合基板４
１に形成した発光側封止樹脂３１の全表面に遮光膜３３
を被覆する。ただし、発光側封止樹脂３１内部の各発光
素子の位置に合わせて被覆のない箇所を設けてスリット
２７とする。被覆の方法には集合基板をメッキ液に浸漬
してニッケル被膜を作る無電解メッキなどがある。スリ
ット２７の箇所にメッキしないためには、印刷やフォト
リソでスリット２７の箇所にメッキレジストを設けてお
いてメッキするか、あるいは全面にメッキしてから、エ
ッチングでスリット２７の部分のメッキを除去するなど
する。こうして図５のような発光側の集合体を作る。

【００１７】受光側についても上記と同様の加工を行っ
て、受光側集合基板に受光素子群を実装し、透光性の封
止樹脂層を形成して受光素子群を封止し、封止樹脂の表
面に遮光膜を被覆するとともに、受光素子の位置に合わ
せて遮光膜にスリットを設けた受光側の集合体を作る。
なお、発光側と受光側のスリットは同一形状でなければ
ならないということはなく、性能要求の許す範囲で一方
の面積を大きくすることができ、面積の大きい方は小さ
い方より加工精度を緩めることができて製造が容易にな
る。

【００１８】そして図６に示すように、発光側と受光側
の集合体を、発光側封止樹脂３１と受光側封止樹脂３２
の厚い部分同士で突き合わせ、接合面３０で接着剤によ
り接合して一体化する。接合した状態のＣ−Ｃ断面が図
７である。このように一体化したものを図６の分割線４
５、４６に沿ってダイシングすれば、切り離された各部
分が図１、図２に示すフォトインタラプタになる。

【００１９】なお、図５ではスリット２７の箇所を除く
発光側封止樹脂３１の全表面を遮光膜３３で被覆してあ
り、これは受光側でも同様であるが、封止樹脂の最上
面、すなわち図６、図７で接合面３０となる面は、接着
剤との親和力を増して接合を強固にするよう、金属の遮
光膜で被覆せずに封止樹脂を露出させておくのが好まし
い場合がある。それには封止樹脂の接合面もスリット２
７の箇所と同様にレジストで覆ってメッキするか、ある
いはメッキした後にエッチングで遮光膜を除去するなど
する。

【００２０】また、上記の実施形態は一対の発光素子と
受光素子からなる１個のフォトインタラプタを一つのパ
ッケージにするものであるが、位相検出用フォトインタ
ラプタのように、一つのパッケージ内に複数の素子対を
配置するものについても本発明が有用であることはいう
までもない。例えば図６の集合体の分割線４５を適宜に
間引いてダイシングすれば、複数組の素子対を含むマル
チ・フォトインタラプタが容易に得られるのであり、素
子の位置精度と素子間の寸法精度の優れたものを廉価に
製造することができる。

【００２１】

【発明の効果】本発明によって得られるフォトインタラ
プタは、次のような効果を有する。 １．金属のスリット板を廃止するので部品コストが下が
り、スリット板の接着工程およびこれに伴う接着剤の管
理も不要である。 ２．スリット板を用いない代わりに、金属被膜である遮
光膜にスリットを設けるので幅のせまいスリットを高精
度に形成でき、性能の優れたものになる。 ３．封止樹脂表面に遮光膜を形成するので樹脂の成形品
を使わず、ましてインサート成形などは不要で、治工具
費と工数が軽減される。 ４．製造に集合基板を用いて工程の大部分を集合基板で
行い、最後にダイシングして一度に多数の製品を得るの
で生産性が高く、製造コストを大幅に低減できる。 このように本発明によれば表面実装に適する超小型で高
性能のフォトインタラプタを廉価に提供できるのであ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるフォトインタラプタの斜視図であ
る。

【図２】図１のフォトインタラプタの断面図で、（Ａ）
は図１のＡ−Ａ断面、（Ｂ）は図１のＢ−Ｂ断面であ
る。

【図３】発光側集合基板４１に発光素子３を実装した状
態の斜視図である。

【図４】発光側集合基板４１の素子実装面に発光側封止
樹脂３１を形成した状態の斜視図である。

【図５】発光側集合基板４１に形成した発光側封止樹脂
３１の表面に遮光膜３３を被覆してスリット２７を設け
た状態の斜視図である。

【図６】発光側と受光側の集合体を双方の封止樹脂の厚
い部分である接合面３０で接合して一体化した状態と、
ダイシングのための分割線４５、４６を示す斜視図であ
る。

【図７】図６の集合体のＣ−Ｃ断面図である。

【図８】フォトインタラプタの原理的構成図である。

【図９】従来のフォトインタラプタの斜視図である。

【図１０】別の従来のフォトインタラプタの斜視図であ
る。

【符号の説明】 ３ 発光素子 ４ 受光素子 ２２ 発光側基板 ２３ 受光側基板 ２７ スリット ３０ 接合面 ３１ 発光側封止樹脂 ３２ 受光側封止樹脂 ３３ 遮光膜 ３４ 導電パターン ３５ 端子電極 ３６ スルーホール ４１ 発光側集合基板 ４２ 受光側集合基板 ４３、４４ 溝

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 平行な二つの端面がそれぞれ発光側基板
   と受光側基板であり、 中間は表面を遮光膜で被覆した透光性の樹脂部であって
   中央付近に前記両基板に平行なギャップを設けてあり、 前記両基板の内側に前記ギャップに面して発光素子と受
   光素子をそれぞれ実装してあって、該両素子は前記樹脂
   部内に封入されており、 前記ギャップの両側の前記遮光膜に前記各素子の位置に
   合わせてそれぞれスリットが設けてあり、 前記発光素子と前記受光素子を前記スリットと前記ギャ
   ップを介して向き合わせた構造であることを特徴とする
   フォトインタラプタ。
2. 【請求項２】 請求項１に記載のフォトインタラプタに
   おいて、 発光側のスリットと受光側のスリットは寸法が異なるこ
   とを特徴とするフォトインタラプタ。
3. 【請求項３】 請求項１に記載のフォトインタラプタに
   おいて、 前記ギャップの底部の樹脂部には前記両基板に平行な接
   合面があって、この接合面で両側の樹脂部を接合したこ
   とを特徴とするフォトインタラプタ。
4. 【請求項４】 請求項３に記載のフォトインタラプタに
   おいて、 前記ギャップの底部の樹脂部の接合面は両面とも遮光膜
   を被覆してあるか、または一方のみ遮光膜を被覆してあ
   るか、または両面とも遮光膜を被覆してないかのいずれ
   かであることを特徴とするフォトインタラプタ。
5. 【請求項５】 多数の素子領域を有する発光側集合基板
   と、同じく多数の素子領域を有する受光側集合基板にそ
   れぞれ発光素子群と受光素子群を実装し、 前記各基板に透光性の樹脂で厚さに段差のある封止樹脂
   層を形成して、薄い方の部分に各素子群を封入するとと
   もに、前記封止樹脂層にほぼ集合基板表面に達する溝を
   縦横に設けて少なくとも１個の素子を含む領域に区分
   し、 前記封止樹脂層の表面に遮光膜を被覆し該遮光膜に各素
   子の位置に合わせてスリットを設け、 前記発光側封止樹脂層と前記受光側封止樹脂層の厚い部
   分同士を接合して、前記発光素子と前記受光素子が前記
   スリット、および前記封止樹脂層の薄い部分の間のギャ
   ップを介して向き合うよう両集合基板を一体化し、 これをダイシングして製品を多数個取りすることを特徴
   とするフォトインタラプタの製造方法。