(57)【要約】      （修正有）【課題】高い効率を維持しつつ、光結合素子の沿面距離及び動作電圧を大きくすることができる対面型光結合素子デバイス及びその製造方法を提供する。【解決手段】光結合素子は、強化された分離用ギャップを提供する１以上の折り曲げられたリード１０４を有する。強化された分離用ギャップは空間８２４を有し、光源と光検出器の間の光結合素子の絶縁材７０４中に遮断物８２０を含むことができる。遮断物８２０は光源から放射された光を導くための効率エンハンサー、すなわちレンズを含むことができる。【選択図】図８Ｄ
2014036228.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光結合素子デバイスであって、
１以上の出力リードから電気的に分離された１以上の入力リードを有するリードフレームと、
前記１以上の入力リードのうちの１つである第１のリードの結合面に取り付けられた光源であって、第１の露出面を介して光を放出するように構成された光源と、
前記１以上の出力リードのうちの１つである第２のリードの結合面に取り付けられた光検出器であって、第２の露出面を介して光を検出するように構成された光検出器と、
前記光源と前記光検出器の間に光学的体積を提供する強化された分離用ギャップと、
前記光源と前記光検出器のうちの少なくとも一方に隣接して設けられた第１の成形材料であって、前記強化された分離用ギャップ内に少なくとも部分的に存在する第１の成形材料と、
前記強化された分離用ギャップの少なくとも一部分の中に配置された効率エンハンサー
を備える光結合素子デバイス。
【請求項２】
前記効率エンハンサーは、前記リードフレームの前記１以上の入力リードと前記１以上の出力リードとの少なくとも一方に取り付けられる、請求項１の光結合素子デバイス。
【請求項３】
前記効率エンハンサーは、前記第１の成形材料の光結合効率よりも高い光結合効率を有する、請求項１の光結合素子デバイス。
【請求項４】
前記効率エンハンサーは、前記第１の成形材料内の遮断された体積部分として構成される、請求項１の光結合素子デバイス。
【請求項５】
前記第１の成形材料の前記遮断された体積部分内に少なくとも部分的に、動作可能に配置された光ガイド要素をさらに備える、請求項４の光結合素子デバイス。
【請求項６】
要素用ハウジングをさらに備える請求項５の光結合素子デバイスであって、
前記ハウジングは前記光ガイド要素を収容乃至保持するように構成され、及び、前記ハウジングは、前記リードフレームと前記第１の成形材料の少なくとも一方に動作可能に取り付けられる、光結合素子デバイス。
【請求項７】
第１のキャップをさらに備える請求項４の光結合素子デバイスであって、
前記第１のキャップは、前記遮断された体積部分の露出した領域を覆うように構成され、及び、前記第１のキャップは、高分子材料から構成される、光結合素子デバイス。
【請求項８】
光結合素子デバイスであって、
１以上の出力リードから電気的に分離された１以上の入力リードを有するリードフレームと、
前記１以上の入力リードから受信した電気信号にしたがって光を放出するように構成された光源であって、前記１以上の入力リードのうちの１つである第１のリードの結合面に取り付けられた光源と、
前記光源によって放出された光を検出して、該検出した光を、前記１以上の出力リードによって伝送するための電気信号に変換するように構成された光検出器であって、前記１以上の出力リードのうちの１つである第２のリードの結合面に取り付けられた光検出器と、
前記光源と前記光検出器の間に設けられた第１の成形材料であって、少なくとも一部分が半透明である第１の成形材料と、
前記第１のリードと前記第２のリードの間に設けられて、前記第１のリードと前記第２のリードの間の最短の直線距離に合致する寸法を有する強化された分離用ギャップであって、前記光源が前記光検出器に対向するように、前記第１のリードと前記第２のリードの少なくとも一方が折り曲げられることからなる、強化された分離用ギャップと、
前記光源と前記光検出器の間に配置された効率エンハンサーであって、前記強化された分離用ギャップの少なくとも一部を構成し、かつ、少なくとも一部分が透明である効率エンハンサー
を備える光結合素子デバイス。
【請求項９】
前記効率エンハンサーは、非導電性であり、前記光源から放出された光の経路にほぼ直交する向きを向くようにして前記リードフレームに取り付けられる、請求項８の光結合素子デバイス。
【請求項１０】
前記第１の成形材料は、前記効率エンハンサーを少なくとも部分的に覆う、請求項９の光結合素子デバイス。
【請求項１１】
前記効率エンハンサーはレンズから構成される、請求項９の光結合素子デバイス。
【請求項１２】
前記第１の成形材料は空隙を有し、該空隙は、前記光源と前記光検出器の間に配置された体積部である、請求項８の光結合素子デバイス。
【請求項１３】
前記空隙は、前記効率エンハンサーを含む、請求項１２の光結合素子デバイス。
【請求項１４】
前記効率エンハンサーは、少なくとも１つの気体を含む、請求項１３の光結合素子デバイス。
【請求項１５】
前記効率エンハンサーは、前記空隙に配置された少なくとも１つの光ガイド要素を備え、かつ、前記光源から放出された光の向きを変えるように構成される、請求項１３の光結合素子デバイス。
【請求項１６】
前記光ガイド要素に取り付けられたハウジングをさらに備える請求項１５の光結合素子デバイスであって、前記ハウジングは、前記第１の成形材料に取り付けられるように構成され、かつ、前記空隙内の前記光ガイド要素を所定の向きに向けるように構成されることからなる、光結合素子デバイス。
【請求項１７】
空隙用キャップをさらに備える請求項１３の光結合素子デバイスであって、前記空隙用キャップは、前記第１の成形材料に取り付けられて、前記空隙の露出した領域を少なくとも部分的に覆うように構成され、かつ、前記効率エンハンサーを保持するように構成されることからなる、光結合素子デバイス。
【請求項１８】
前記第１の成形材料を囲む第２の成形材料をさらに備える請求項１の光結合素子デバイスであって、前記第２の成形材料は光学的に実質的に不透明である、光結合素子デバイス。
【請求項１９】
光結合素子であって、
第１の分離用ギャップによって分離された入力側と出力側を有するリードフレームを受けるステップであって、前記第１の分離用ギャップは、前記入力側と前記出力側の間の第１の最短距離に合致する、ステップと、
光源を前記入力側に取り付けるステップと、
光検出器を前記出力側に取り付けるステップと、
１以上の入力側ワイヤーで前記光源を前記入力側に電気的に接続するステップと、
１以上の出力側ワイヤーで前記光検出器を前記出力側に電気的に接続するステップと、
前記光源と前記光検出器の間の前記第１の分離用ギャップ内に効率エンハンサーを少なくとも部分的に配置するステップと、
前記光源及び前記光検出器の近くに第１の成形材料を提供するステップであって、前記第１の成形材料は、前記効率エンハンサーを少なくとも部分的に囲むように配置される、ステップ
を含む方法によって製造される光結合素子。
【請求項２０】
前記効率エンハンサーは、前記第１の成形材料を提供する前に、前記リードフレームの前記入力側と前記出力側の少なくとも一方に取り付けられる、請求項１９の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に、光電子デバイス、特に、光結合デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
電子工学において、オプトアイソレーターもしくはフォトカプラーもしくはオプティカルアイソレーターとも呼ばれる光結合素子（オプトカプラともいう）は、光波を利用して入力と出力間を電気的に絶縁した状態で結合することによって電気信号を伝送するように設計された光電子デバイスである。光結合素子の１つの目的は、回路の一方の側における高い電圧もしくは急速に変化する電圧によって、他方の側にある部品が損傷しないように、もしくは、他方の側における伝送が歪まないようにすることである。
【０００３】
典型的な光結合素子は、発光ダイオード（LED）などの光源、光検出器（フォトデテクタ）、及び、絶縁材を備えている。その名が示すように、光路は、LEDと光検出器の間に絶縁材を通って形成されることが必要である。これは、伝統的には、シリコーンなどの光学的に透明な材料を用いて光路を形成することによって行われている。絶縁材は、LEDからの光が光検出器に到達できるように作用するだけでなく、回路の入力側と出力側を電気的に分離（絶縁）する。
【０００４】
いくつかの用途は、回路の高電圧側と低電圧側の間の真の距離に関する厳格な設計ルールを有している。光結合素子では、プリント回路基板（PCB）の高電圧側と低電圧側の間の真の距離は、光結合素子内の金属間の最近接距離になるように変換される。この距離は、しばしば、光結合素子の絶縁材を通しての距離（Distance Through Insulation：DTI）や沿面距離などと呼ばれる。光結合素子のDTIは重要な設計上の考慮事項／制約事項であることが理解されよう。
【０００５】
特に、光結合素子のDTIの特定の寸法は、光結合素子自体の信頼性及び安全性に影響を与えうる。たとえば、絶縁材が薄いと、通常動作中または放電／サージが生じている間、光結合素子の絶縁体にかかる静電圧力（静電応力ともいう）が大きくなりうる。伝統的には、絶縁材の厚さを厚くすることによって、絶縁体にかかる圧力を大幅に小さくすることができる。しかしながら、その結果、光結合素子の効率及び／または性能が大幅に低下する可能性がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】（追って補充）
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００７】
したがって、本開示の１側面は、上記の問題を克服し及び上記の問題に対処する改良された光結合素子構成を提供することである。具体的には、本開示の実施形態は、折り曲げられたリードフレーム構成、及び、光源と光検出器の間に配置された光導管（light conduit）もしくは光学的効率増強手段（光学的効率エンハンサー）を有する光結合素子を提供する。リードフレームを１回以上折り曲げることによって、DTIを大きくすることができる。光源と光検出器の間に効率エンハンサー（たとえば、レンズやシリコーンや空気やそれらの組み合わせなど）を含めることによって、光結合特性が改善されると共にさらに大きなDTIが提供される。いくつかの実施形態では、DTIが水平方向（たとえば、リードフレームの元の面で、光結合素子の大きい方の寸法）において大きくなる。さらに、光結合素子構成は、同一平面内に設けられたリードフレームを入力側と出力側に有することができ、リードフレームを１回以上折り曲げることによって、リードフレームが配置されている面と同じ面（たとえば水平面）におけるDTIを大きくすることができる。
【０００８】
本開示の少なくとも１つの実施形態によれば、効率エンハンサーは、非導電要素もしくは絶縁要素（たとえば、空気、シリコーン、ガラス、プラスチックなど）を備えることができる。一般に、この効率エンハンサーを、電荷の流れを妨げるように構成することができる。他の利点として、光結合素子の光源と光検出器の間に非導電性のもしくは絶縁性の効率エンハンサーを利用することによって、DTIを大幅に大きくしつつ、光結合素子の性能、安全性及び信頼性を維持することが可能になる。
【０００９】
さらに、または、代替的に、光源から光検出器に送られる光を集束させ、及び／または、該光の伝送を増強するように、効率エンハンサーを構成することができる。１実施形態では、効率エンハンサーは、光源からの光が光結合素子の光検出器に集束するように向きを定められた収束（収斂）レンズを備えることができる。別の実施形態では、効率エンハンサーは、光検出器の領域全体に向けて光を送るように構成された１以上のレンズ要素（またはレンズ素子。以下同じ）を備えることができる。いくつかの実施形態では、この効率エンハンサーは、収束部分、発散部分、及び／または、組み合わせレンズ構成を含むことができる。
【００１０】
本開示の１つの側面は、第１の成形材料内にギャップ（空隙）を形成することによって、光結合素子の光検出器と光源の間に配置された効率エンハンサーを提供することであり、この場合、該第１の成形材料は、光結合素子の内部絶縁体として使用される。換言すれば、該ギャップを、光源と光結合素子の間に設けられた特定の体積部（特定の体積を有する物質または空間）のまわりに該第１の成形材料を成形することによって、予め形成することができる。このギャップが少なくともある程度は半透明である場合には、該ギャップは、光結合素子によって提供される機能を実現できるようにする効率エンハンサーとして動作することができる。いくつかの場合には、該ギャップ自体が効率エンハンサーとして機能することができる。該特定の体積部は、（中空でない）固体構造、または中空構造、または（中空でない）固体構造と中空構造の組み合わせ構造の構成を備えることができる。１実施形態では、該特定の体積部は、内部絶縁体材料が硬化もしくは固まった後も、それの成形位置に留まることができる。この特定の体積部を、透明な要素、または、半透明の要素、及び／またはそれらの組み合わせから構成することができる。さらに、該特定の体積部を、任意の数の形状部分及び／または寸法部分を有するよう構成することができ、及び、該特定の体積部は、１以上のレンズ要素を含むことができる。たとえば、光結合素子のリードフレームは、光源と光検出器の間のある位置に、レンズすなわち効率エンハンサーを収容乃至保持するための、及び／または、レンズすなわち効率エンハンサーを位置決めするための１以上の特徴部乃至構造部を有することができる。レンズすなわち効率エンハンサーの動きを制約あるいは制限するために、これらの１以上の特徴部乃至構造部を、折り曲げ、及び／または、湾曲させ、及び／または、切断することができる。さらに、該レンズを、リードフレームの該１以上の特徴部乃至構造部に（たとえば、紫外線硬化、接着剤、感圧接着剤（または粘着剤：pressure-sensitive adhesive）、クランピング（締め金などによる締め付けや圧締）などによって）結合することによって、製造プロセス中に該第１の成形材料を光結合素子に導入している間、該レンズを収容乃至保持することができる。
【００１１】
いくつかの実施形態では、該特定の体積部を成形された絶縁体材料から除去して、光結合素子の光検出器と光源の間に間隙（空間）を形成することができる。理解されるように、この間隙を生成するために使用される該特定の体積部は、該特定の体積部を該成形された絶縁体材料から除去するのを助けるための成形用抜き勾配（molding draft angle）を有することができる。本開示のさらなる側面では、該間隙を、光源に接触している絶縁体と光検出器に接触している絶縁体の間にある、レンズを収容するための容器、光ガイド（導光）要素、光拡散要素、及び／または、空隙として使用することができる。該間隙と任意の効率エンハンサーの間に空間（たとえば、レンズと該間隙や空隙などの内壁との間の空間）が形成される場合には、該第１の成形された材料を封入するために第２の成形材料を使用する前に、該間隙を覆う（たとえば蓋をする）か密閉する（たとえば封止材などでふさぐ）必要がありうる。典型的には、この第２の成形材料の外観を不透明にして、それ自体が光の伝送を阻止するようにすることができる。理解されるように、蓋または封止材は、ポリイミド接着テープ、カプトン（商標）テープ、ポリマー（高分子材料または重合体）、セルロース、セロハン、ガラス、または、該第１の成形材料内の間隙を覆うために使用できる他の材料などの材料（ただし、これらの材料には限定されない）から構成することができる。いくつかの場合では、該間隙を覆うために、それらの蓋または封止材を、該第１の成形材料及び／または効率エンハンサーに取り付けることができる。紫外線硬化性接着剤、熱硬化性エポキシ、熱接合（熱結合）、熱かしめ(thermal heat staking)、接着剤層、クランピング（締め金などによる締め付けや圧締。以下同じ）、（留め具による）固定、溶接、超音波溶接、はんだ付け、及び／または、それらの組み合わせによって、この取り付けを行うことができる。本開示の１側面では、該第２の成形材料が、該間隙の領域に入らないようにするために、及び／または、該間隙によってもたらされる効率エンハンサー／光路を妨害しないようにするために、それらの蓋または封止材を含めることができる。
【００１２】
いくつかの実施形態では、リードフレームの入力側とリードフレームの出力側が、入力側の折り線（折り線は折り目であってもよい。以下同じ）と出力側の折り線のそれぞれの全体にわたって折り曲げられる。光結合素子のデリケートな部品（たとえば、光電子デバイス、ワイヤー（電線や金属線）など）を折り線の一方の側に設け、光結合素子の他の部品乃至部分（たとえば、リードの端部）を折り線の他方の側に設けることができる。
【００１３】
本開示の実施形態は、任意の数の折り曲げ及び折り線に対応できることが理解されよう。いくつかの実施形態では、リードフレームの入力側及び出力側を、０°〜１８０°の間のどこからでも折り曲げることができ、リードフレームのそれぞれ異なる側を同じ方向または互いに逆の方向に折り曲げることができる。より具体的には、入力側と出力側の両方を上側または下側に折り曲げることができる。代替的には、入力側を上側に折り曲げ、及び、出力側を下側に折り曲げることができ、もしくは、その逆の関係になるように折り曲げることができる。
【００１４】
本開示を、添付の図面を用いて説明するが、それらの図面は必ずしも一定の縮尺で描かれているわけではない。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１Ａ】本開示の実施形態にしたがう第１の製造ステップにおける光結合素子の上面図である。
【図１Ｂ】図１Ａに示されている光結合素子の側面図である。
【図２Ａ】本開示の実施形態にしたがう第２の製造ステップにおける光結合素子の上面図である。
【図２Ｂ】図２Ａに示されている光結合素子の側面図である。
【図３Ａ】本開示の実施形態にしたがう第３の製造ステップにおける光結合素子の上面図である。
【図３Ｂ】図３Ａに示されている光結合素子の側面図である。
【図４Ａ】本開示の実施形態にしたがう第４の製造ステップにおける光結合素子の上面図である。
【図４Ｂ】図４Ａに示されている光結合素子の側面図である。
【図５Ａ】本開示の実施形態にしたがう第５の製造ステップにおける光結合素子の上面図である。
【図５Ｂ】図５Ａに示されている光結合素子の側面図である。
【図６Ａ】本開示の実施形態にしたがう第６の製造ステップにおける光結合素子の上面図である。
【図６Ｂ】図６Ａに示されている光結合素子の側面図である。
【図７Ａ】本開示の実施形態にしたがう第７の製造ステップにおける光結合素子の上面図である。
【図７Ｂ】図７Ａに示されている光結合素子の側面断面図である。
【図８Ａ】本開示の実施形態にしたがう第８の製造ステップにおける光結合素子の上面図である。
【図８Ｂ】図８Ａに示されている光結合素子の側面断面図である。
【図８Ｃ】図８Ａに示されている光結合素子の第１の実施形態の側面断面図である。
【図８Ｄ】図８Ａに示されている光結合素子の第２の実施形態の側面断面図である。
【図８Ｅ】図８Ａに示されている光結合素子の第３の実施形態の側面断面図である。
【図９Ａ】本開示の実施形態にしたがう第９の製造ステップにおける光結合素子の上面図である。
【図９Ｂ】図９Ａに示されている光結合素子の側面図である。
【図１０Ａ】本開示の実施形態にしたがう第１０の製造ステップにおける光結合素子の上面図である。
【図１０Ｂ】図１０Ａに示されている光結合素子の側面図である。
【図１１】本開示の実施形態にしたがう、光結合素子を製造する方法を示すフローチャートである。
【図１２Ａ】本開示の実施形態にしたがう第５の製造ステップにおけるレンズ一体型光結合素子の上面図である。
【図１２Ｂ】図１２Ａに示されている光結合素子の側面図である。
【図１３Ａ】本開示の実施形態にしたがう第６の製造ステップにおけるレンズ一体型光結合素子の上面図である。
【図１３Ｂ】図１３Ａに示されている光結合素子の側面図である。
【図１３Ｃ】本開示の実施形態にしたがう、レンズ要素が取り付けられた図１３Ａに示す光結合素子の側面図である。
【図１４Ａ】本開示の実施形態にしたがう第７の製造ステップにおけるレンズ一体型光結合素子の上面図である。
【図１４Ｂ】図１４Ａに示されている光結合素子の側面断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下の記述は、実施形態だけを説明しているが、特許請求の範囲に記載されている発明の範囲、または適用範囲、または構成を限定することを意図してはいない。以下の記述は、記述されている実施形態を実施できるようにする説明を当業者に提供するだろう。特許請求の範囲に記載されている発明の思想及び範囲を逸脱することなく構成要素の機能及び構成（乃至配置）をさまざまに変更できることが理解されよう。
【００１７】
図１〜図１０及び図１２〜図１４からわかるように、光電子デバイス、光結合素子、及び、介在する光結合素子の種々の構成が図示され及び説明されている。図示されている光結合素子の多くは、製造プロセスの中間段階における光結合素子に対応するが、当業者には、本明細書に記載されている任意の中間生成物を光結合素子とみなせることが理解されよう。すなわち、１以上の光電子デバイスを、光結合素子として、または、結合システム内の構成要素（コンポーネント）として利用することができる。いくつかの実施形態では、本明細書に記載されている光結合素子デバイス（オプトカプラデバイス）を、電流監視及び／または電圧監視を必要とするが、過渡現象（または過度電流）に敏感な任意のシステムに組み込むことができる。いくつかの実施形態では、本明細書に記載されている光結合素子デバイスを含む結合システムは、約５ｋＶ、または、約１０ｋＶ、または、それら以上で動作するようになっている（あるいは、該結合システムの定格動作電圧が約５ｋＶ、または、約１０ｋＶ、または、それら以上である）。つまり、光結合素子デバイスの入力側（たとえば、高電圧側）を、光結合素子デバイスまたは光結合素子デバイスの出力側（たとえば、低電圧側）に取り付けられている任意の電子デバイスに損傷を与えることなく、５ｋＶ、または、１０ｋＶ、または、１５ｋＶ、または、それら以上の電圧源に直接接続することができる。したがって、本明細書で開示されている光結合素子デバイスを利用する結合システムを、高電圧システムもしくは高電流システムにおいて動作するように構成することができ、また、低電圧システムもしくは低電流システムから高電圧システムもしくは高電流システムを分離するように構成することもできる。
【００１８】
先ず、図１〜図１１を参照して、第１の可能な構成にしたがう光結合素子を製造するプロセスを、本開示の実施形態にしたがって説明する。本明細書に記載されている方法のステップ（たとえば図１１のステップ）を任意の順番で実施することができること、及び、それらのステップは、本明細書に記載されている例に限定されないことが理解されよう。さらに、本明細書に記載されている方法を用いて、介在する光結合素子構成もしくは代替の光結合素子構成（たとえば、図１〜図１０の光結合素子、または、図１２〜図１４の光結合素子）の任意のものを含む、本明細書に記載されている任意のタイプの光結合素子デバイスを製造することができる。
【００１９】
最初のステップにおいて、光結合素子用のリードフレーム１０４を含む一枚のシート（シートとは薄板状のものをいう。以下同じ）１００を受け取る（ステップ１１０４）。いくつかの実施形態では、シート１００を一枚の金属板とすることができる。受け取ったリードフレーム１０４は、単一の光結合素子デバイスまたは複数乃至多数の光結合素子デバイスを生成するための特徴部乃至構造部を有することができる。いくつかの実施形態では、リードフレーム１０４は、複数の光結合素子デバイスを同時に生成するための特徴部乃至構造部を有することができる。具体的には、該一枚の金属板１００は作業領域の二次元配列を含むことができ、この場合、作業領域の各々は、図１Ａ及び図１Ｂに示す該単一の光結合素子の特徴部乃至構造部を含んでいる。したがって、本開示の実施形態は、単一の光結合素子デバイスを製造するためのプロセスを表しているが、そのようなステップを同時にまたは並列に重複化して、所与の時刻における所与のプロセスによって製造される光結合素子の数を多くすることができることが理解されよう。さらに、本明細書に記載されているいくつかの製造ステップを、記載されている順番以外の順番で実行することができ、または、２つ以上のステップを、１つの製造ステップに結合することができる。
【００２０】
図１Ａ及び図１Ｂを参照すると、リードフレーム１０４は、光結合素子の種々の部品を作成するように形成されている複数の特徴部乃至構造部を有することができる。それらの特徴部乃至構造部を、スタンピング、カッティング（切削や切断などの機械加工）、エッチングなどの任意の適切なプロセスによってリードフレーム１０４内に形成しておくことができる。具体的には、一枚の導電材料からなるシートのいくつかの部分を、別々の導電要素を作成するために、該シートから除去することができる。リードフレーム１０４の導電要素を、金属（たとえば、銅、銀、金、アルミニウム、鋼鉄、鉛など）、及び／または、グラファイト、及び／または、導電性ポリマー（導電性重合体または導電性高分子材料）から構成することができる。
【００２１】
いくつかの実施形態では、受け取られたリードフレーム１０４は、分離用ギャップ（空隙）１１６によって分離された第１の側１０８と第２の側１１２を備えている。図１Ｂからわかるように、リードフレーム１０４を、最初に、平面形態の状態で（たとえば、一枚のシートとして）受け取ることができる。したがって、分離用ギャップ１１６は、初めは、第１の側１０８のリードと第２の側１１２のリード間の一番短い距離に相当乃至一致する第１の長さを有している。分離用ギャップ１１６の第１の長さは、ほぼ完全に、リードフレーム１０４の元の平面内にある。説明しやすくするために、リードフレーム１０４の元の主要な平面をｘ方向またはｘ平面と呼ぶ場合があり、リードフレーム１０４の厚さは、ｙ平面またはｙ方向にあると考えることができる。したがって、分離用ギャップ１１６は、初めは、ｘ平面またはｘ方向の寸法しか有していない。
【００２２】
リードフレーム１０４の第１の側１０８を、光結合素子の入力側に対応乃至合致させ、リードフレーム１０４の第２の側１１２を、光結合素子の出力側に対応乃至合致させることができる。入力側１０８をある回路（この回路の電流及び／または電圧を測定中である）に接続するように構成することができ、及び、出力側１１２を、測定回路及び／または制御回路に接続するように構成することができる。
【００２３】
第１の側１０８は、個々のリード１２０ａ〜１２０ｄからなる複数のリードを有することができ、第２の側１１２は、個々のリード１２４ａ〜１２４ｄからなる複数のリードを有することができる。最初の製造段階において、リードフレームのシート１００の接続部分を介して、個々のリード１２０ａ〜１２０ｄ、１２４ａ〜１２４ｄを互いに接続することができる。最後に、それらの接続部分を切断またな除去し、それによって、第１の側１０８を第２の側１１２から電気的に分離する。接続部分が除去される（たとえば、光結合素子が分離乃至切り取られる）と、分離用ギャップ１１６（の大きさ乃至幅）は、第１の側１０８と第２の側１１２の間の分離（または絶縁）用縁媒体を横断する最短距離に一致乃至相当する。したがって、分離用ギャップ１１６（の大きさ乃至幅）はまた、光結合素子の沿面距離に一致乃至相当する。
【００２４】
図１Ａからわかるように、第１の側１０８上のリードの１つ（第２のリード１２０ｂ）は、他のリードよりも大きな領域を有することができる。このより大きな領域を、光結合素子の光学部品用の（結果として生じる）結合面もしくは取り付け面に対応付けることができる（もしくは、該結合面もしくは取り付け面として使用することができる）。同様に、第２の側１１２も、光結合素子の１以上の光学部品を受け入れて支持するように構成されたより大きな領域を有する１以上のリード（たとえば、第１のリード１２４ａ）を有することができる。
【００２５】
本明細書に記載されている例示的なリードフレーム１０４は、第１の側１０８上に４つのリード１２０ａ〜１２０ｄを有し、第２の側１１２上に４つのリード１２４ａ〜１２４ｄを有しているが、本開示の実施形態はそれらには限定されるものではなく、リードフレーム１０４の第１の側１０８上及び／または第２の側１１２上に、より多くの数のもしくはより少ない数のリードを設けることができる。具体的には、第１の側１０８は、１個、２個、３個、４個、５個、６個、７個、８個のいずれか、または、それより多くの数のリードを有することができる。第２の側１１２は、第１の側１０８と同じ数のリードを有することができ、または、第１の側１０８よりも多くの数のもしくは少ない数のリードを有することができる。第１の側１０８及び第２の側１１２上のリードの特定の構成（配置、形状、構造など）は、本明細書に記載されている例には限定されない。
【００２６】
続いて、製造プロセスは、光源及び光検出器をリードフレーム１０４に取り付ける処理（ステップ１１０８）に進む。この取り付け処理を２つのステップで実行することができ、該取り付け処理は、図２Ａ、図２Ｂ、図３Ａ、図３Ｂに概略的に示されている。図２Ａ及び図２Ｂには、光学部品を取り付ける第１（乃至最初）のステップが示されており、該ステップでは、第１の接着剤２０４が、第１の側１０８のリード１２０ｂの結合領域に塗布される。さらに、第２の接着剤２０８が、第２の側１１２のリード１２４ａの結合領域に塗布される。第１の接着剤２０４と第２の接着剤２０８を同時に塗布することができ、または、順番に塗布することもできる。いくつかの実施形態では、接着剤２０４、２０８を、光デバイスを金属に貼りつけまたは取り付けるために使用される既知の任意のタイプの接着剤もしくは合成物とすることができる。溶接、または、はんだ付け、または、非導電性の接着材料ではなく導電性の材料を利用する類似の結合技術（ボンディング技術）を利用することもできる。接着剤２０４、２０８に使用することができるタイプの接着剤もしくは接着材料の例として、熱硬化性エポキシ、紫外線硬化性エポキシ（UV硬化エポキシ）、接着テープ、はんだなどがあるが、これらには限定されない。
【００２７】
いくつかの実施形態では、第１の接着剤２０４は、分離用ギャップ１１６と第１の折り線２１２の間のリード１２０ｂの結合領域に塗布される。同様に、第２の接着剤２０８は、分離用ギャップ１１６と第２の折り線２１６の間のリード１２４ａの結合領域に塗布される。このことは、接着剤２０４、２０８の両方が、折り線２１２と２１６の間に配置されることを意味する。
【００２８】
図３Ａ及び図３Ｂに示されているように、光源３０４を、第１の接着剤２０４によって第１の側１０８に接続することができ、光検出器３０８を、第２の接着剤２０８によって第２の側１１２に接続することができる。
【００２９】
光源３０４及び光検出器３０８を用いて、信号を光信号の形態で分離用ギャップ１１６を横断して送ることができる。分離用ギャップ１１６を横断して送られる信号を、光源３０４によって光信号に変換される電気信号に対応付けることができる。次に、光検出器３０８は、第２の側１１２のリード１２４ａ〜１２４ｄのうちの１以上を横断して送信するために、光信号を電気信号に変換する。
【００３０】
いくつかの実施形態では、光源３０４を、単一の光源または複数の光源とすることができる。同様に、光検出器３０８を、単一の検出器（もしくは単一の検出器構成要素）または複数の検出器（もしくは複数の検出器構成要素）とすることができる。
【００３１】
いくつかの実施形態では、光源３０４は、表面実装LED、伝統的なLED（たとえば、スルーホール実装用のピンを有するLED）、LEDのアレイ、レーザーダイオード（半導体レーザー）、または、それらの組み合わせである。光源３０４は、リード１２０ａ〜１２０ｄの１以上からの電気信号（たとえば、電流及び／または電圧）を光に変換するように構成されている。光源３０４によって放出される光の波長を任意の波長（たとえば、可視光スペクトル内の波長または該スペクトル外の波長）とすることができる。
【００３２】
いくつかの実施形態では、光検出器３０８は、光またはその他の電磁エネルギーを電気信号（たとえば、電流及び／または電圧）に変換するように構成されたデバイスもしくはデバイスの集合である。好適な光検出器３０８の例には、フォトダイオード、フォトレジスター（光導電セル）、光電池、フォトトランジスター、１以上の光検出器構成要素からなる集積回路（IC）チップ、または、それらの組み合わせなどがあるが、それらには限定されない。光源３０４と同様に、光検出器３０８を、表面実装、スルーホール実装などの実装用に構成することができる。
【００３３】
いくつかの実施形態では、光源３０４の一方の表面はアノード（陽極）であり、光源３０４の他方の表面はカソード（陰極）である。アノードとカソードの一方を、リード１２０ａ〜１２０ｄのうちの１つに電気的に接続し、アノードとカソードの他方を、リード１２０ａ〜１２０ｄのうちの該１つとは異なる１つに電気的に接続することができる。光源３０４のアノードとカソード間に電位（または電気差）を生成することによって、所定の波長の光を放出するように光源３０４を構成することができる。すべてのリード１２０ａ〜１２０ｄを、光源３０４に物理的にまたは電気的に接続する必要があるわけではないことに留意されたい。
【００３４】
光源３０４と同様に、光検出器３０８を、第２の側１１２のリード１２４ａ〜１２４ｄのうちの１つに取り付けることができ、及び、第２の側１１２のリード１２４ａ〜１２４ｄのうちの１以上に電気的に接続することができる。いくつかの実施形態では、続いて、製造プロセスは、光学部品とリードフレーム１０４のリードとの間に電気的接続を確立し、これにより、それらの光学部品によってそれらのリードにおける電圧及び／または電流を光エネルギーに変換することができるようにし、または、その逆の変換ができるようにする。したがって、光源３０４及び光検出器３０８を、１以上のワイヤー（電線）４０４、４０８で、リードフレーム１０４の１以上のリードに接続することができる。
【００３５】
入力側のワイヤー４０４を用いて、第１の側１０８上のリードから光源３０４に電流を送ることができる。出力側のワイヤー４０８を用いて、リード１２４ａ〜１２４ｄのうちの１以上を介して、光検出器３０８から出力回路へと電流を送ることができる。光源３０４及び光検出器３０８が、すべてのリード１２０ａ〜１２０ｄ、１２４ａ〜１２４ｄに電気的または物理的に接続されるわけではない（そのように接続する構成は可能であるが）ことに留意されたい。
【００３６】
図４Ａは、どのようにして、入力側のワイヤー４０４と出力側のワイヤー４０８の両方を、折り線２１２、２１６の間に設けるかを示している。すなわち、それらのワイヤーが折り線２１２、２１６と交差しないようにするのが有利でありうる。これは、（そのようにしなければ）リードが折り線２１２、２１６で折り曲げられるときに、最終的に、過度の圧力もしくは張力がそれらのワイヤーに加えられる可能性があるからである。
【００３７】
図４Ｂは、出力側のワイヤー４０８の略図である。具体的には、図４Ａに示されているように、３つの出力側ワイヤー４０８があるが、図４Ｂでは、１つの出力側ワイヤー４０８だけが示されている。これは、本開示の実施形態を限定することを意図したものではなく、本開示の理解を容易にするために、実施形態の図示を単純にすることを意図したものである。
【００３８】
オプションの製造ステップが図５Ａ及び図５Ｂに示されている。具体的には、光源３０４及び／または光検出器３０８を、保護材料５０４で部分的にまたは完全に覆うことができる（ステップ１１１６）。いくつかの実施形態では、特に、保護材料５０４が、光源３０４などの光学部品を完全に覆う場合には、光学的に透明な材料もしくは光学的に半透明の材料を保護材料５０４として使用することができる。保護材料５０４はまた、非導電性または絶縁性を有するのが好ましい場合がある。保護材料５０４として使用できる好適なタイプの材料には、エポキシ（エポキシ樹脂）、シリコーン、シリコーンとエポキシ（エポキシ樹脂）の合成物、リン光体、リン光体とシリコーンの合成物、非晶質ポリアミド樹脂（amorphous polyamide resin。アモルファスポリアミド樹脂ともいう）またはフッ化炭化水素（fluorocarbon）、ガラス、プラスチック、または、これらの組み合わせが含まれるが、それらには限定されない。いくつかの実施形態では、保護材料５０４は、光学部品（たとえば光源３０４）を物理的に保護すると共に、ワイヤー４０４と光学部品を接続する役目を果たす。しかしながら、保護材料５０４は、光学部品を覆うことに加えて、必ずしもワイヤー全体を覆う必要はない。したがって、ワイヤー４０４は、保護材料５０４から突き出して（乃至はみ出して）、異なるリード（たとえばリード１２０ｃ）まで延在することができる。
【００３９】
次の製造プロセスのステップは、１以上の折り曲げステップを含むことができ、それらの折り曲げステップにおいて、リードフレーム１０４、または、リードフレーム１０４のリード１２０、１２４が、折り線２１２、２１６で、または、それらの折り線の近くで折り曲げられる（ステップ１１２０）。図６Ａ及び図６Ｂは、リード１２０、１２４の両方が折り線２１２、２１６で、または、それらの折り線の近くで折り曲げられた後の光結合素子を示している。いくつかの実施形態では、リード１２０、１２４は、光源３０４と光検出器３０８の両方が、ｙ方向にあるリードフレーム１０４の元の面から離れる方向に移動し、かつ、リードフレーム１０４の元の面によって分離されないように、同じ方向（たとえば、両方とも上向き、または、両方とも下向き）に折り曲げられる。いくつかの実施形態では、第１の側１０８の１以上のリードを１つの方向（たとえば上向き）に折り曲げることができ、第２の側１１２の１以上のリードをそれとは逆の方向（たとえば下向き）に折り曲げることができる。この互いに逆方向への折り曲げの結果、リードフレーム１０４の元の面によって光源３０４を光検出器３０８から分離することができる。そのような構成の例を図１２に示す。さらに他の可能性のある折り曲げ構成は、一方の側の１以上のリードを折り曲げ（たとえば、リード１２０ａ〜１２０ｄのうちの１以上を折り曲げ）、他方の側のどのリードも折り曲げない（たとえば、リード１２４ａ〜１２４ｄのいずれも折り曲げない）ことを含むことができる。
【００４０】
図６Ａ及び図６Ｂは、同じ方向に折り曲げられ、かつ、リードフレーム１０４の元の面に対してほぼ直角の角度をなすように（たとえば、ｙ平面に平行になるように）折り曲げられたリード１２０、１２４を示しているが、本開示の実施形態はこれには限定されないことに留意されたい。リード１２０、１２４の一方または両方を、１°〜１７９°の間の任意の角度だけ折り曲げることができる。このステップで実施される折り曲げの量を、リードフレーム１０４の材料特性、及び、該材料を、壊したり不注意によって変形させることなく、相当程度折り曲げることができるか否かによって、決めることができる。
【００４１】
図６Ａ及び図６Ｂの９０°折り曲げ構成は、リード１２０、１２４がいずれも同じ方向に折り曲げられるときに有利でありうる。なぜなら、そのような折り曲げ構成によって、光源３０４を光検出器３０８に正対させることができるからである。光学部品をこのように正対させることは、光源３０４によって送られる光を光検出器３０８で検出する効率を高めるのを促進することができ、したがって、光結合素子の動作を改善するのに役立ちうる。
【００４２】
図６Ａからわかるように、リード１２０、１２４の折り曲げによって、強化された分離用ギャップ６１２を形成することができる。具体的には、強化された分離用ギャップ６１２は、ｘ方向すなわちｘ平面において、元の分離用ギャップ１１６よりも大きい。図６Ａ及び図６Ｂに示されている例では、強化された分離用ギャップ６１２は、ｙ方向すなわちｙ平面において格別大きな寸法を有していないが、これは、リード１２０、１２４が同じ方向に折り曲げられているからである。そのような構成は必須ではないことに留意されたい。
【００４３】
強化された分離用ギャップ６１２は、第１の側１０８のリード１２０と第２の側１１２のリード１２４の間の沿面距離を大きくするのに役立つ。より具体的には、大きくなった分離用ギャップ６１２は、第１の側６０４の折り曲げられた部分の結合面６１６と第２の側６０８の折り曲げられた部分の結合面６２４の間の直線距離に相当乃至一致する寸法乃至幅を有することができる。これらの結合面を、初めはｘ面内にあったリード１２０、１２４の元の結合面に対応付けることができるが、それらの結合面は、リード１２０、１２４の折り曲げによって、今やｘ平面外にある。強化された分離用ギャップ６１２は、光結合素子の電圧処理能力を高めることができる。いくつかの実施形態では、リード１２０、１２４の一方または両方を単に折り曲げることによって、電圧容量を２倍にすることができる。強化された分離用ギャップ６１２は、約２ｍｍと約７ｍｍの間の寸法乃至幅を有することができるが、寸法乃至幅の大きさはその範囲内には限定されない。
【００４４】
強化された分離用ギャップ６１２は、ｘ平面内（たとえば、リードフレーム１０４の元の面内で、光結合素子の主軸方向）にその主たる寸法を有しているので、光結合素子自体のサイズを大きく変えることなく、または、光結合素子の製造プロセスを大幅に複雑にすることなく、沿面距離を大幅に伸ばすことが可能である。
【００４５】
第１の側６０４の折り曲げられた部分はまた、結合面６１６の反対側にある第１の反対面６２０を有することができる。同様に、第２の側６０８の折り曲げられた部分は、結合面６２４の反対側にある第２の反対面６２８を有することができる。第１の反対面６２０を第１の折り線２１２と一致させることができ、第２の反対面６２８を第２の折り線２１６と一致させることができる。
【００４６】
製造プロセスは、リード１２０、１２４の一方または両方を折り曲げて、強化された分離用ギャップ６１２を適切な大きさにした後、続いて、第１の成形材料７０４を光結合素子に加える（ステップ１１２４）ことができる。具体的には、図７Ａ及び図７Ｂからわかるように、光学的に半透明かまたは光学的に透明な第１の成形材料７０４を、リード１２０、１２４の両方のまわりに加えて、リード１２０、１２４の相対的な位置を本質的に定め、それらのリードに取り付けられた光学部品を本質的に固定し、及び、強化された分離用ギャップ６１２のサイズを本質的に定めることができる。
【００４７】
いくつかの実施形態では、押し出し成形、機械加工、マイクロマシニング（微細機械加工）、成型、射出成形、または、それらの製造技術の組み合わせを用いて、第１の成形材料７０４を、光学的に半透明かまたは光学的に透明なポリマー（高分子材料または重合体）またはポリマーの組み合わせから構成することができる。さらに、第１の成形材料７０４は、絶縁性を有することができ、これによって、電流が、強化された分離用ギャップ６１２を横断して、第１の側１０８から第２の側１１２へと流れるのを防ぐことができる。本開示のいくつかの側面によれば、第１の成形材料７０４は、光結合素子の光源３０４と光検出器３０８の間に配置されている絶縁体内にギャップ７１２を含むことができる。ギャップ７１２は、効率エンハンサー（効率増強手段）として機能することができ、及び／または、該ギャップ７１２を、１以上の光学素子を収容するように構成することができる。いくつかの実施形態では、ギャップ７１２自体を効率エンハンサーまたは光学素子とすることができる。効率エンハンサー素子のいくつかの例として、レンズ、光パイプ（ライトパイプ）、半透明の気体、半透明の流体、光学的に透明な熱硬化性エポキシ、光学的に透明な紫外線硬化性エポキシ、及び／または、それらの組み合わせがあるが、それらには限定されない。理解されるように、ギャップ７１２すなわち効率エンハンサーを、１以上の非導電要素または絶縁要素から構成することができる。これらの要素を、電荷の流れを妨げるように構成することができる。
【００４８】
本開示のいくつかの実施形態によれば、中に含まれているギャップ７１２による結合損失を最小限にし、及び／または、なくすように、効率エンハンサーを設計することができる。光学的に透明な光ガイド（導光）要素／光ガイドレンズ、及び／または、集束要素／集束レンズを用いることによって、（光学的な）透明度がより低いかもしくは（光）拡散性のギャップ（７１２）要素を使用する場合よりも結合効率を高めることができる。理解されるように、この構成によれば、従来の方法で製造された光結合素子よりもDTIを大きくすることができる。たとえば、光結合素子は、DTIを、該光結合素子内の高電圧側の一番近い金属と低電圧側の一番近い金属との間の距離として測る（乃至評価する）。典型的には、光結合素子の絶縁体は、この金属間の領域に配置される。残念ながら、従来の絶縁方式（または第１の成形材料７０４）は、光結合素子の効率を低下させる場合がある。なぜなら、光が絶縁材料自体によってフィルタリングされる（すなわち、少なくとも部分的に遮られる）場合があるからである。本開示の１側面は、ある絶縁材料のフィルタリング効果とギャップ７１２内の効率エンハンサー材料の透明性（透光性）とをバランスさせて、とりわけ、光結合素子の達成可能なDTIを大きくする。たとえば、本開示は、第１の成形材料７０４はギャップ７１２を含み、その場合、フィルタリング作用のある絶縁体を第１の絶縁領域７１６及び第２の絶縁領域７２０まで小さくできることを明らかにしている。従来の光結合素子では、DTIは、第１の絶縁領域７１６と第２の絶縁領域７２０だけを横断する距離の和であった。これとは対照的に、本開示は、キャップ７１２によって分離される領域を考慮する（すなわち計算に含める）ことによってこの距離を大きくする。
【００４９】
図８Ａ及び図８Ｂは製造プロセスにおける次のステップを示しており、該ステップ（ステップ１１２８）では、リードフレーム１０４の第１のトリミングが実行される。いくつかの実施形態では、第１のトリミングステップにおいて、リードフレーム１０４から一定量の材料を除去して、第１の側１０８上に第１のトリミングされたリード８０４ａ〜８０４ｄを形成し、第２の側１１２上に第２のトリミングされたリード８０８ａ〜８０８ｄを形成する。第１のトリミングされたリード８０４、８０８は、依然としてリードフレーム１０４の元の面内にあるが、今や、プリント回路基板（PCB）などに挿入することができる大きさにされている。
【００５０】
図８Ｃ〜図８Ｅは、図８Ａに示されている光結合素子の実施形態の側面断面図である。具体的には、本開示の実施形態にしたがう、種々の要素及び／または製造技術を用いた、それぞれ異なる効率エンハンサー要素用の光結合素子のギャップ７１２が示されている。
【００５１】
図８Ｃには、本開示の少なくとも１つの実施形態にしたがう、光源３０４と光検出器３０８の間の経路に配置されたギャップ７１２を有する光結合素子の断面が示されている。前述したように、図示のギャップ７１２は、空気、シリコーン、エポキシ（エポキシ樹脂）、ガラス、プラスチック、ポリマー（高分子材料または重合体）、半透明の材料、及び／または、それらの組み合わせから構成することができるが、それらには限定されない。いくつかの例では、ギャップ７１２の領域を、キャップ（乃至蓋）、カバー（覆い）、または封止材（シール）８１６で覆うのが有益でありうる。たとえば、ギャップ７１２を、空気、及び／または流体、及び／または硬化した材料、及び／または硬化されていない材料から構成することができる。キャップ８１６は、汚染物質が、ギャップ７１２に入るのを阻止して、汚染物質が光結合素子の効率に影響を与えるのを防止することができる。尚、光結合素子において、不要な物質は、光源３０４と光検出器３０８の間の光路を少なくとも部分的に遮断する。さらに、または、代替として、キャップ８１６は、後続の製造ステップ及び／または成形ステップにおいて、第２の成形材料がギャップ７１２に入るのを阻止することができる。キャップ８１６は、該ギャップが気体（たとえば空気）から構成される実施形態において特に有用でありうる。
【００５２】
いくつかの実施形態では、ギャップ７１２は覆われていない（すなわち、カバーがない）ままであり、この場合、キャップ８１６は、製造プロセスから除かれる。たとえば、ギャップ７１２の領域及び／または効率エンハンサーを構成する材料を、汚染物質及び／または第２の成形材料がギャップ７１２の領域に入るのを阻止するのに十分な構造乃至構成のものとすることができる。換言すれば、該十分な構造を、異物が光結合素子の光路へと流れるのを本質的に阻止することができる固体材料（乃至固形物）を、ギャップ７１２内に少なくとも部分的に使用することによって達成することができる。代替的には、不要な材料が光結合素子の光路に入るのを阻止できる製造技術のおかげで、ギャップ７１２を覆う必要はないと考えることができる（該製造技術には、たとえば、第１の材料のまわりに第２の成形材料を成形するという技術があり、この場合、ギャップ７１２の開放端部（open end）を第２の成形材料に平行に正対させて、ギャップ７１２と該ギャップの外側の領域の間に圧力差を生じさせて、材料がギャップ７１２に流れないようにする。また、該製造技術には、ギャップ７１２の内部にある材料よりも密度が小さい第２の成形材料を使用するという技術もあり、それらの技術を組み合わせたものもある）。
【００５３】
図８Ｄは、本開示の実施形態にしたがう光結合素子及びギャップ７１２の断面図であり、ギャップ７１２は、さらに、光源３０４と光検出器３０８の間の通路に挿入されたレンズ要素８２０を備えている。レンズ要素８２０は、レンズ要素８２０の一方の側から他方の側へと、光を集束させ、発散させ、または、直接伝えるための１以上の光ガイド構造（導光構造）を有することができる。さらに、または、代替的に、レンズ要素８２０を、レンズ要素８２０の一方の側から他方の側に光を導くコンジット（導管）として作用するように設計された、光ファイバー設計の利点を含む光ファイバー構成要素とすることができる。光ファイバー要素を使用する少なくとも１つの利点は、レンズ要素８２０内の光の内面反射の大部分が、レンズ要素８２０の意図されていない側から外部に消散するのではなく、レンズ要素８２０を通過するように、該内部反射の大部分を導くことができることである。いくつかの実施形態では、レンズ要素８２０は、特定の光路特性を達成するために、光ガイド構造の組み合わせを備えることができる。さらに、レンズ要素８２０の光ガイド構造を、光結合素子の効率評価（efficiency rating）及び／またはDTIに基づいて選択することができる。
【００５４】
いくつかの実施形態では、レンズ要素８２０を、ギャップ７１２の側面によって所定の位置に保持することができる。１実施形態では、レンズ要素８２０を、最初に、ギャップ７１２内の第１の位置に取り付けて、レンズ要素８２０がギャップ７１２内で動かないようにすることができる。レンズ要素のこの取り付けを、キャップ８１６の取り付けに関して前述したのと同様の技術を用いて実現することができる。さらに、または、代替的に、間に置かれたレンズ要素８２０は、レンズ要素８２０とギャップ７１２の１以上の内壁との間にある空隙、空中経路（air path）、または、空間８２４を含むことができる。この空間８２４をエポキシ（エポキシ樹脂）、紫外線硬化性接着剤、シリコーンなどで充填することができる。いくつかの利点の中でも特に、レンズ要素８２０とギャップ７１２の領域との間の空間８２４を充填することによって、動作中及び／または製造中のレンズ要素８２０の望ましくない動きが阻止され、さらに、製造プロセス中または操作プロセス中に不要な物質が光路に入るのを阻止することもできる。いくつかの実施形態では、間に置かれたレンズ要素８２０及びギャップ７１２を、前述したように、キャップ８１６で覆うことができる。
【００５５】
図８Ｅは、本開示の実施形態にしたがう光結合素子及びギャップ７１２の断面図であり、レンズ要素８２０と取り付けられたハウジングもしくは成形材料８２８が、光源３０４と光検出器３０８の間の経路内に挿入されている。レンズ要素８２０を、成形、接着（adhering）、クランピング、圧力設定もしくは加圧硬化（pressure setting）、ボンディング（接着乃至接合）、溶接、（留め具による）固定などのうちの１以上の操作によってハウジング８２８に取り付けることができる。いくつかの実施形態では、ハウジング８２８は、レンズ要素８２０を（該ハウジングの内部に）完全に封入することができる。代替的には、ハウジング８２８を、レンズ要素８２０を少なくとも部分的に（該ハウジングの内部に）収容するように構成することができる。この場合は、ハウジング８２８は、レンズ要素８２０の作用面（working face）が覆われないようにするために開口のある（もしくは開いた）側部（open side）を提供することができ、及び／または、ハウジング８２８は、レンズ要素８２０の外縁を少なくとも部分的に収容することができる。
【００５６】
１実施形態では、第１の成形材料７０４を、成形されたレセプタクル領域（受け口領域）８３２を用いてハウジング８２８及びレンズ要素８２０を収容するように構成することができる。成形されたレセプタクル領域８３２は、ハウジング８２８及びレンズ要素８２０の位置及び／または向きを固定するための構造を含むことができる。さらに、ハウジング８２８は、成形されたレセプタクル領域８３２の固定構造部に少なくとも部分的に整合する構造部を備えることができる。いずれにせよ、ハウジング８２８を、成形、接着（adhering）、クランピング、圧力設定もしくは加圧硬化（pressure setting）、ボンディング（接着乃至接合）、溶接、（留め具による）固定などのうちの１以上の技術を用いて第１の成形材料７０４に適切な位置で取り付けることができる。想定される取り付け技術の中には、ハウジング８２８の少なくとも一部と成形されたレセプタクル領域８３２の少なくとも一部との間に締りばめ（interference fit）または圧力ばめ（press fit：プレスばめまたは圧入）を用いるものがある。このタイプの取り付け技術を用いて、成形されたレセプタクル領域８３２内に実質的に封止乃至密閉された部分を維持することができる。とりわけ、この実質的に封止乃至密閉された部分は、製造プロセス中に及び／または製造プロセスの後で、不要な成形材料や破片が成形されたレセプタクル領域８３２に入るのを阻止することができる。いくつかの場合には、ハウジング８２８及びレンズ要素８２０を、前述したキャップ８１６によってギャップ７１２内に保持することができる。このキャップ８１６は、締りばめや圧力ばめなどが、ハウジング８２８と成形されたレセプタクル領域８３２の間で使用されない実施形態で特に有用でありうる。たとえば、キャップ８１６を用いて、成形されたレセプタクル領域８３２と第１の成形材料７０４の外側の領域との間に存在しうる密閉されていないエアギャップ（空隙）を覆うことができる。
【００５７】
本明細書で開示されている実施形態のいずれにおいても、ギャップ７１２は、製造中及び動作時に、レンズ要素８２０の位置、姿勢、及び／または向きを予測するための特徴乃至構造を備えることができる。具体的には、ギャップ７１２を特殊な形状として構成することができ、及び／または、ギャップ７１２は、レンズ要素８２０を収容するための固定構造（または勘合構造乃至ピン留め構造）を組み込むことができ、及び／または、ギャップ７１２を、（レンズ要素の）向きに影響されないレンズ要素（たとえば、立方体形状のレンズ、少なくとも４つの光学的に研磨された側面を有する効率エンハンサー要素など）を収容するように構成することができる。さらに、または、代替的に、ギャップ７１２が、レンズ要素８２０すなわち効率エンハンサーがある１つの向きを向いた状態でのみそれらを受け入れるようにするために、ギャップ７１２を１以上の形状をなすように構成する（たとえば、ギャップ７１２が長方形の開口を有し、レンズ要素８２０が動作方向（working orientation）以外の向きを向いていない状態でギャップ７１２に挿入されるようにレンズ要素８２０を構成する）ことができる。
【００５８】
図９Ａ及び図９Ｂは、製造プロセスの次のステップを示しており、該ステップでは、第２の成形材料９０４が第１の成形材料７０４のまわりに加えられる（ステップ１１３２）。第２の成形材料９０４は、第１の成形材料７０４を完全に包み込むことができる。いくつかの実施形態では、第２の成形材料９０４は、絶縁性で光学的に不透明である。第２の成形材料９０４は、外部からの光が光結合素子の光学的空洞（たとえば、強化された分離用ギャップ６１２及び第１の成形材料７０４）に到達しないのを確実にするのに役立つ。第２の成形材料９０４はまた、光源３０４によって放出された光が光結合素子から出ないのを確実にするのに役立ち、これによって、光源３０４と光検出器３０８の間の光結合の効率を高めることができる。
【００５９】
その後、第２のトリミングステップを実行して（ステップ１１３６）、光結合素子をリードフレームのシート１００の残りの部分から分離することができ、次に、リードを最終的に形成して形成されたリードを作ることができる（ステップ１１４０）。特に、光結合素子をPCBなどに簡単に挿入できるように、最終的に形成されたリードを曲げることができる。図１０Ａ及び図１０Ｂからわかるように、第１の側１０８は、第１の組をなす最終的に形成されたリード１００４ａ〜１００４ｄを有し、第２の側１１２は、第２の組をなす最終的に形成されたリード１００８ａ〜１００８ｄを有することができる。最終的に形成されたリード１００４、１００８を、リードフレーム１０４の元の面から離れるように（たとえば、ｙ平面内に寸法を有するように）、曲げることができ、または、折り曲げることができる。
【００６０】
図１２Ａ〜図１４Ｂには、本開示の実施形態にしたがって、第２の可能な構成による光結合素子を製造するプロセスが示されている。本明細書に記載されている方法のステップ（たとえば、図１１のステップ）を任意の順番で実行できること、及び、それらのステップは、本明細書に記載されている例に限定されないことに留意されたい。さらに、本明細書に記載されている方法を用いて、任意の中間に配置された光結合素子や代替の光結合素子構成（たとえば、図１Ａ〜図１０Ｂの光結合素子や図１２Ａ〜図１４Ｂの光結合素子）を含む、本明細書に記載されている任意のタイプの光結合素子デバイスを製造することができる。
【００６１】
図１２Ａは、本開示の実施形態にしたがう、第５（５番目）の製造ステップにおけるレンズが組み込まれた光結合素子（以下、レンズ一体型光結合素子という）の上面図である。製造プロセスの第５の製造ステップにおいて、レンズ一体型光結合素子に保護材料５０４を含めることが示されているが、これは、図５Ａ及び図５Ｂに関して上述したのと同様にオプションである。レンズ一体型光結合素子は、前述した光結合素子の第１の構成と構造が類似しているが、リードフレーム１０４の一部としてレンズ支持領域１２１６をさらに備えている。いくつかの実施形態では、レンズ支持領域１２１６を、光結合素子の入力側１０８及び／または出力側１１２に取り付けることができる。代替的には、レンズ支持領域１２１６を、光結合素子の入力側１０８及び／または出力側１１２から分離することができる（たとえば、レンズ支持領域１２１６を、入力側１０８と出力側１１２の間に中央部が延在するように設けることができる）。さらに、または、代替的に、レンズ支持領域１２１６を、リードフレーム１０４の１以上の側から片持ち梁のように突き出させることができる（または、レンズ支持領域１２１６を、リードフレーム１０４の１以上の側から突き出した片持ち梁のように作成することができる）。本開示の１側面では、レンズ支持領域は、レンズ要素８２０を収容するための１以上の構造部を有することができる。たとえば、リードフレームは、レンズ要素８２０の少なくとも一部分を受けて支持するのに使用できる第１のタブ１２０８及び第２のタブ１２１２を有することができる。１実施形態では、第１のタブ１２０８を第１のタブ折り線１２１８でまたは該第１のタブ折り線の近くで折り曲げることができ、第２のタブ１２１２を、第２のタブ折り線１２２２でまたは該第２のタブ折り線の近くで折り曲げることができる。レンズの位置決め及び取り付け技術と整合した状態で、第１のタブ１２１８と第２のタブ１２２２の面のなす角度が、レンズを一定（乃至所定）の位置に確実に配置し、さらに、レンズ要素８２０の少なくとも一部分を厳密に拘束するように、第１のタブ１２１８及び第２のタブ１２２２を折り曲げることができる。１実施形態では、第１のタブ１２１８と第２のタブ１２２２の面がなす最適な角度を４５°と１２５°の間の角度とすることができる。他の実施形態では、タブ１２１８、１２２２が使用される場合には、それらのタブの互いの面が１°〜１７９°の範囲内の任意の角度をなすように、それらのタブを配置することができる。
【００６２】
いくつかの実施形態では、レンズ支持領域１２１６は、レンズ要素８２０を収容するための切り抜き部（切り取られた部分）を備えることができる。たとえば、レンズ支持領域１２１６の一部は、光源３０４及び／または光検出器３０８に隣接する領域に穴または切り抜き部を有することができる。レンズ要素８２０を、その大きさがこの穴または切り抜き部よりも大きくなるように構成し、これによって、レンズ要素８２０がこの穴または切り抜き部に挿入されると、該穴または切り抜き部の少なくとも１つの側部によって、レンズ要素８２０がそれらの開口部を貫通するのが阻止されるようにすることができる。理解されるように、この穴または切り抜き部によって、レンズ要素８２０を光結合素子の光路内の所定の（乃至適切な）位置に確実に配置することができる。
【００６３】
製造プロセスの次のステップは１以上の折り曲げステップを含むことができ、この場合、リードフレーム１０４、または、リードフレームのリード１２０、１２４が、折り線２１２、２１６でまたはそれらの折り線の近くで折り曲げられる（ステップ１１２０）。図１３Ａ及び図１３Ｂは、リード１２０、１２４が折り線２１２、２１６でまたはそれらの折り線の近くで折り曲げられた後の光結合素子を示している。これとは対照的に、レンズ支持領域１２１６も、該領域に接続することができるどのリードも折り曲げられずに元の状態のままとすることができる。前述したように、タブ１２０８、１２１２を、折り線１２１８、１２２２でまたはそれらの折り線近くで折り曲げて、ある角度に曲げられたタブ１３１０、１３１４をｙ方向に形成することができる。いくつかの実施形態では、光源３０４と光検出器３０８の両方がリードフレーム１０４の元の面から離れてｙ方向に移動し、かつ、リードフレーム１０４の元の面によって分離されないように、リード１２０、１２４は同じ方向に（たとえば、両方とも上向きか両方とも下向きに）折り曲げられる。さらに、または、代替的に、ある角度で曲げられたタブ１３１０、１３１４をリード１２０、１２４と同じ方向（たとえば、両方とも上向きか両方とも下向き）に向けることができる。いくつかの実施形態では、第１の側１０８の１以上のリードをある１つの方向（たとえば上向き）に折り曲げ、第２の側１１２の１以上のリードをそれとは反対の方向（たとえば下向き）に折り曲げることができる。この互いに逆方向への折り曲げの結果として、光源３０４を、リードフレーム１０４の元の面によって光検出器３０８から分離することができる。この場合、レンズ要素８２０が光結合素子の光路中に保持されるような角度で、レンズ支持領域１２１６及び／または該領域への接続部分を折り曲げることができる。さらに他の可能な折り曲げ構成は、一方の側の１以上のリードを折り曲げる（たとえば、リード１２０ａ〜１２０ｄのうちの１以上を折り曲げる）が、他方の側のどのリードも折り曲げない（たとえば、リード１２４ａ〜１２４ｄのどれも折り曲げない）ようにすることを含むことができる。
【００６４】
図１３Ａ及び図１３Ｂでは、リード１２０、１２４が同じ方向に、かつ、リードフレーム１０４の元の面にほぼ垂直な角度なすように（たとえば、ｙ平面に平行になるように）折り曲げられているが、本開示の実施形態はこれに限定されないことに留意されたい。リード１２０、１２４の一方または両方を、１°〜１７９°の範囲内の任意の角度だけ折り曲げることができる。このステップによって実施される折り曲げの量は、リードフレーム１０４の材料特性、及び、該材料を、壊したり不注意によって変形させることなく、相当程度折り曲げることができるか否かによって、決めることができる。これは、タブ１２０８、１２１２が実際に折り曲げられる場合には、それらのタブの折り曲げについても同様に当てはまる。図１３Ｂは、強化された分離用ギャップ６１２内にレンズ要素８２０を収容し及び／または保持するために、第１の位置に折り曲げられたリードフレームの第２のタブ１３１４を示している。
【００６５】
図１３Ａ及び図１３Ｂの９０°折り曲げ構成は、リード１２０、１２４がいずれも同じ方向に折り曲げられるときに有利でありうる。なぜなら、そのような折り曲げ構成によって、光源３０４を光検出器３０８に正対させることができるからである。光学部品をこのように正対させることは、光源３０４によって送られる光を光検出器３０８で検出する効率を高めるのを促進することができ、したがって、光結合素子の動作を改善するのに役立ちうる。とりわけ、光学部品をこのように正対させることによって、さらに、レンズ一体型光結合素子の製造プロセスを支援する（たとえば、光源３０４と光検出器３０８の間へのレンズ要素８２０の組み込みを直接的かつ完全に独立した操作で行う）ことができる。換言すれば、組み立てプロセス（アセンブリプロセス）は、部品を組み付ける際に、重力を利用する方向付け（gravity dependent orientation：重力依存配置）、及び／または、収容乃至保持、直接部品供給ライン（direct component feed line）、ピックアンドプレースシステム（pick-and-place system）、真空把持（vacuum gripping：真空グリッッパー）、自動紫外線硬化などを含む（がそれらには限定されない）周知の技術を利用することができる。
【００６６】
図１３Ｃは、本開示の実施形態にしたがう、レンズ要素８２０が取り付けられた光結合素子（すなわち、レンズ一体型光結合素子）の側面図である。少なくとも１つの実施形態において、レンズ要素８２０を、成形、接着（adhering）、クランピング、圧力設定もしくは加圧硬化（pressure setting）、ボンディング（接着乃至接合）、溶接、（留め具による）固定などを含む（がこれらには限定されない）前述の取り付け技術のうちの任意のものを用いて、リードフレーム１０４に取り付けることができる。いくつかの実施形態では、レンズ要素８２０を第１の成形材料７０４によって所定の位置に結合する前に、レンズ要素８２０をリードフレーム１０４に導入乃至配置して、タブ１３１０、１３１４によって収容乃至保持することができる。
【００６７】
図１４Ａは、本開示の実施形態にしたがう第７（７番目）の製造ステップにおけるレンズ一体型光結合素子の上面図である。具体的には、光学的に半透明もしくは透明な第１の成形材料７０４をリード１２０、１２４の両方のまわりに加えて、リード１２０、１２４、及び、それらのリードに取り付けられている（挿入されたレンズ要素８２０を含む）光学部品の相対的位置、並びに、強化された分離用ギャップ６１２のサイズを本質的に確定することができる。図１４Ｂの断面図からわかるように、同図では、レンズ要素８２０は、光結合素子の光源３０４と光検出器３０８の間の所定の位置に置かれている。また、同図では、第１の成形材料は、レンズ要素８２０を少なくとも部分的に覆っている。理解されるように、光結合素子の第１の実施形態に関して説明したレンズ要素８２０は、レンズ一体型光結合素子に関して説明したレンズ要素８２０によく似ている。たとえば、いずれの光結合素子の実施形態も、光結合素子の光源３０４と光検出器３０８の間に配置されたギャップを利用する。いずれの場合も、光結合素子の絶縁体内のギャップを用いて、とりわけ、光源３０４と光検出器３０８の間の第１の成形材料７０４の量を最小限にし、これによって、より大きなDTIを提供する光結合素子の効率を高めることができる。
【００６８】
本明細書に記載されているいくつかの実施形態は、製造プロセスに含まれる折り曲げステップに関係しており、該ステップにおいて、リードフレーム１０４、または、リードフレーム１０４のリード１２０、１２４が、折り線２１２、２１６で、または、それらの折り線の近くで折り曲げられる。これらの折り曲げステップを、光源３０４及び／または光検出器３０８を提供する前に実施できることに留意されたい。理解されるように、光源３０４、光検出器３０８、及び／または、他の任意の組み付け構造乃至部品を、予め折り曲げられているリードフレーム、または（１以上の）リードに取り付け乃至配置することができ、上記のように製造プロセスを進行させることができる。いくつかの実施形態では、リードフレーム１０４、または、１以上のリード１２０、１２４を別個の製造プロセスで折り曲げて、それらを製造プロセスに投入して、光源３０４、光検出器３０８、レンズ要素８２０、ハウジング８２８、第１の成形材料７０４、及び、第２の成形材料のうちの少なくとも１つを収容するようにすることができる。いずれにしても、製造プロセスは、本明細書に記載されている製造プロセスの第１のステップから予め折り曲げられているリードフレームを使用することができる。
【００６９】
本開示の実施形態では、リードは、特定の構成を有するものとしては示されていないが、リード、または第２の成型材料から突き出している関連する部分を、ストレートカットされたリード（真っすぐに縦状にカットされたリード）、Jリード、SOJリード、ガルウィング型（gullwing）、逆ガルウィング型（reverse gullwing）などの、任意のタイプの既知の構成、標準化されている構成、または、今後開発されるであろう構成から構成できることが理解されよう。
【００７０】
さらに、単一チャンネルの光結合素子デバイスだけが、図示され、及び、本明細書で説明されているが、本開示の実施形態はそれに限定されないことに留意されたい。具体的には、本開示の範囲を逸脱することなく、１、２、３、４、５、６、…、２０のいずれかの数のチャンネル、または、より多くのチャンネルを有する光結合素子デバイスを、強化された分離用ギャップと共に生成できることが想定されている。
【００７１】
実施形態を完全に理解できるようにするために、具体的な細部についても記載した。しかしながら、当業者には、それらの具体的な細部がなくても、それらの実施形態を実施できることが理解されよう。他の例では、周知の回路、プロセス、アルゴリズム、構造、及び技術は、実施形態が不明瞭にならないように、不必要な細部を省いて示されている場合がある。
【００７２】
本明細書において本開示の例示的な実施形態を詳細に説明したが、本発明の概念を別のやり方でさまざまに具現化でき及び利用できること、また、特許請求の範囲に記載された発明は、従来技術によって制限される場合を除いて、そのような変形形態を含むものとして解釈されるべきことが意図されていることが理解されよう。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図８Ｃ】
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【図８Ｄ】
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【図８Ｅ】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１１】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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【図１３Ｃ】
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【図１４Ａ】
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【図１４Ｂ】
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【外国語明細書】
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