JPH11145508A - 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、厚さに段差のあ
る遮光性のモールド体３１、３２を基板に接合して素子
をモールド体の窓３７に収め、透光性の封止樹脂３８を
窓に充填してその表面に遮光膜３３を被覆し、遮光膜３
３にはスリット２７を設け、モールド体の厚い部分の接
合面３０で発光、受光側を接合し、素子同士をスリット
とギャップＧを挟んで向き合わせた構造であって、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、双方のモールド体の厚い
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１０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１１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１２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１１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、２
９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、中間は遮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るとともに、
ギャップに面する両側の樹脂部にいずれも両基板に達す
る貫通穴の窓があり、各窓内で両基板に発光素子と受光
素子をそれぞれ実装してある。発光側と受光側の各窓に
は透光性の封止樹脂を充填して各素子を樹脂中に封入し
てある。窓内の各封止樹脂の表面を遮光膜で被覆し、遮
光膜には素子の位置に合わせてそれぞれスリットが設け
てあり、発光素子と受光素子が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μ
ｍ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、発光側集合基板の素子実装面に遮光性
樹脂の発光側モールド体を接合し、受光側集合基板の素
子実装面に同じく遮光性樹脂の受光側モールド体を接合
する。これらのモールド体は厚さに段差があって、薄い
方の部分に貫通穴である窓を多く設けてあり、基板上の
各素子がそれぞれ窓の中に位置するようにしている。そ
して透光性の封止樹脂をモールド体の窓内に充填して各
素子を樹脂中に封入する。次いで封止樹脂の表面に遮光
膜を被覆し、この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、双方のモールド体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１２のものと同様であるが、ギャップＧをはさむ
面の一部に遮光膜３３を被覆し、遮光膜３３に被覆のな
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、受光側のギャップ面にも同様に遮光膜とスリッ
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
れぞれ遮光性樹脂の発光側モールド体３１と受光側モー
ルド体３２を接合し、発光素子３と受光素子４は両モー
ルド体の窓３７中に位置するようにしてある。そして窓
３７には透光性の封止樹脂３８を充填して、各素子を樹
脂中に封入してある。そして封止樹脂３８の表面に遮光
膜３３を被覆し、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１１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】別に、図４のような発光側モールド体３１
を遮光性樹脂、例えばポリフェニレンサルファイドの射
出成形で製作する。図示のごとく発光側モールド体３１
は厚さに段差があり、薄い方の部分に貫通した複数の窓
３７を設けてある。

【００１５】次に、図５のごとく、実装されている素子
数に応じた数の上記発光側モールド体３１を、発光側集
合基板４１に接着剤で接合する。これは基板上の素子が
発光側モールド体３１の窓３７に収まるように位置合わ
せして行う。

【００１６】そして、図６のように、発光側モールド体
３１の各窓３７にエポキシ樹脂等の透光性の封止樹脂３
８を充填する。こうして集合基板上に実装された発光素
子群を、発光側モールド体３１の各窓３７の内側で透光
性樹脂中に封入する。

【００１７】本実施形態では、図４のように発光側モー
ルド体３１が短冊形で窓３７が１列に並んでいるものを
用い、これを図５のように発光側集合基板４１に平行に
接合しているが、発光側モールド体３１の形状は短冊形
に限らず任意であり、図４のものを何個かまとめて一体
に作って窓が縦横にあるものをいくつか用いてよいし、
発光側集合基板４１と同じ大きさのもの１枚を用いるこ
ともできる。また、発光側モールド体３１を段差のない
平面に成形して窓を設け、発光側集合基板４１に接合し
て窓に封止樹脂３８を充填してからカッターで段差を削
り出す方法もあり、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。

【００１８】発光側モールド体３１の窓３７に封止樹脂
３８を充填した後、図７に示すように、窓３７内の封止
樹脂３８の表面に遮光膜３３を被覆する。ただし、封止
樹脂３８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、スリット２７にする。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の箇所や発光側モールド
体３１の表面にメッキしないためには、印刷やフォトリ
ソでこれらの部分にメッキレジストを設けておいてメッ
キする。あるいはスリット２７については、封止樹脂３
８の表面に全部メッキしてから、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７
のような発光側の集合体を作る。

【００１９】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て遮光性のモ
ールド体を接合し、モールド体の窓に透光性の封止樹脂
を充填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。ある
いはどちらか一方に、遮光膜を全く設けない構成にする
場合もある。

【００２０】そして図８に示すように、発光側と受光側
の集合体を、発光側モールド体３１と受光側モールド体
３２の厚い部分同士を突き合わせ、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９である。このように一体化したものを図８の分割
線４５、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。

【００２１】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８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。

【００２２】

【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．遮光性樹脂のモールド体は成形品を基板に接合する
だけであって、インサート成形などは不要であり、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】本発明に用いる発光側モールド体３１の斜視図
である。

【図５】発光側集合基板４１の素子実装面に発光側モー
ルド体３１を接合した状態の斜視図である。

【図６】発光側集合基板４１に接合した発光側モールド
体３１の窓３７に封止樹脂３８を充填した状態の斜視図
である。

【図７】発光側集合基板４１に接合した発光側モールド
体３１の窓に充填した封止樹脂の表面に遮光膜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８】発光側と受光側の集合体を双方のモールド体の
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９】図８の集合体のＣ−Ｃ断面図である。

【図１０】フォトインタラプタの原理的構成図である。

【図１１】従来のフォトインタラプタの斜視図である。

【図１２】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 発光側モールド体 ３２ 受光側モールド体 ３３ 遮光膜 ３４ 導電パターン ３５ 端子電極 ３６ スルーホール ３７ 窓 ３８ 封止樹脂 ４１ 発光側集合基板 ４２ 受光側集合基板

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、 中間は遮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るとともに、ギャップに面す
   る両側の樹脂部に前記両基板に達する貫通穴の窓があ
   り、 前記樹脂部の各窓内で前記両基板に発光素子と受光素子
   をそれぞれ実装してあり、前記各窓には透光性の封止樹
   脂を充填して前記各素子を該封止樹脂中に封入するとと
   もに、該各封止樹脂の表面を遮光膜で被覆し、 該各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、 一方の側の遮光膜を省い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。
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、 遮光性の樹脂で作られて厚さに段差があり薄い方の部分
   に貫通した複数の窓を設けた発光側モールド体を、各窓
   に前記各発光素子が収まるよう前記発光側集合基板に接
   合し、各窓に透光性の封止樹脂を充填して前記各発光素
   子を該封止樹脂中に封入し、 同様に遮光性の樹脂で作られて厚さに段差があり薄い方
   の部分に貫通した複数の窓を設けた受光側モールド体
   を、各窓に前記各受光素子が収まるよう前記受光側集合
   基板に接合し、各窓に透光性の封止樹脂を充填して前記
   各受光素子を該封止樹脂中に封入し、 前記双方の各封止樹脂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、 前記発光側モールド体と前記受光側モールド体の厚い部
   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、および前記両モールド体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。