(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
略矩形形状をした透光性の絶縁部材よりなる多数個取りする第１の集合基板に、フォトカプラ複数個分の上面及び下面電極パターンを形成すると共に、前記上面電極パターンに第１の集合基板の下面に通ずるスルーホール電極を形成する電極パターン形成工程と、前記第１の集合基板と略同一の矩形形状をした絶縁部材よりなる多数個取りする第２の集合基板に、各列毎に平行する複数個の長穴スルーホールと、前記長穴スルーホール間に長穴スルーホールと平行して複数個の小穴スルーホールを形成するスルーホール加工工程と、前記第２の集合基板に上面、下面電極パターン及びその両電極パターンと連なるスルーホール電極を形成する電極パターン形成工程と、前記第１の集合基板と第２の集合基板とを位置合わせし、第２の集合基板に形成した長穴スルーホールの列間で、小穴スルーホール列上面に導電性部材で２つの集合基板を熱圧着する集合基板接着工程と、前記第１の集合基板の上面電極パターンに電気的に接続する発光素子又は受光素子のいずれか一方の素子を実装し、前記第１の集合基板を挟んで前記一方の素子に対向するように第１の集合基板の下面電極パターンに電気的に接続する前記一方の素子と異なる他方の素子を実装する素子実装工程と、前記発光素子及び受光素子を遮光性樹脂で樹脂封止してフォトカプラ集合体を形成する樹脂封止工程と、前記フォトカプラ集合体を表面実装型フォトカプラ単体に分割するダイシング工程とからなることを特徴とする表面実装型フォトカプラの製造方法。
【請求項２】
前記第１の集合基板の上面電極パターンに発光素子を実装し、第１の集合基板を挟んで前記発光素子に対向するように第１の集合基板の下面電極パターンに受光素子を実装したことを特徴とする請求項１記載の表面実装型フォトカプラの製造方法。
【請求項３】
前記導電性部材は、異方性導電接着剤又は異方性導電フィルムであることを特徴とする請求項１記載の表面実装型フォトカプラの製造方法。
【請求項４】
前記第１の集合基板は、ポリイミドフィルムであることを特徴とする請求項１記載の表面実装型フォトカプラの製造方法。
【請求項５】
前記第２の集合基板は、ガラスエポキシ樹脂であることを特徴とする請求項１記載の表面実装型フォトカプラの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、入出力側からの信号に応答して非接触で出力側から信号を得ることができるフォトカプラに係わり、特に表面実装型フォトカプラの製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図８は、従来のフォトカプラの断面図である。図８において、フォトカプラ１Ａは、各一対の、リードフレーム２Ａにダイボンド及びワイヤーボンドを施した、発光素子としてＬＥＤ３と、受光素子としてフォトトランジスタ４を上下に対向するように配置し、ＬＥＤ３及びフォトトランジスタ４をシリコン樹脂５等の透光性部材で樹脂封止した後、耐熱性エポキシ樹脂６でトランスファーモールドにて成形する。
【０００３】
前記フォトカプラ１Ａは、ＬＥＤ３とフォトトランジスタ４との距離を離すことより絶縁耐圧を高めることができるが、フォトカプラ１Ａの外形が大きくなってしまう。また、両者の距離を離すと、光変換効率が低下する。更に、シリコン樹脂５の樹脂封止工程を要し生産性が低下する。また、トランスファーモールド成形のため、金型等のコストがかかり、また、多数個取りも困難である。この問題を解決するために、特開平８−１８６２８４号公報にその技術が開示されている。図９によりその概要を説明する。
【０００４】
図９は、従来の他のフォトカプラの断面図である。図９において、フォトカプラ１Ｂは、発光素子としてＬＥＤ３と、受光素子としてフォトトランジスタ４を透光性を有する基板２Ｂを挟んで対向するように基板２Ｂ上に取り付けられている。前記ＬＥＤ３及びフォトトランジスタ４を覆うように、エポキシ樹脂よりなる遮光性の封止樹脂６で樹脂封止する。このため、ＬＥＤ３からの光は、基板２Ｂを介してフォトトランジスタ４に達する。このように、ＬＥＤ３とフォトトランジスタ４との間の距離が極めて短くなるので、光変換効率は大幅に向上する。また、ＬＥＤ３とフォトトランジスタ４との間に基板２Ｂが介在しているので、基板２Ｂを構成する素材の絶縁破壊電圧内で完全に絶縁される。
【０００５】
前記フォトカプラ１Ｂを図示しないマザーボードに半田付けして、端子強度試験における耐基板折り曲げ試験を行う際、マザーボードに所定の曲げモーメントを加えると、半田付け部には基板２Ｂを垂直方向にマザーボードから引き離す力が作用し、基板２Ｂを封止樹脂６から剥離させ易く、信頼性に問題があった。また、製造方法においても、上下の封止樹脂６の成形や、基板２Ｂの折り曲げ成形等製造工程が複雑となり生産性に問題があった。
【０００６】
そこで、上記問題を改良した表面実装型フォトカプラが、先に本出願人が出願した特願平８−２９９８３１号（出願日、平成８年１０月２５日）に開示されている。以下、図面に基づいてその概要を説明する。
【０００７】
図１０は、フォトカプラの断面図である。フォトカプラ１Ｃは、透光性を有し表裏面上にそれぞれ電極パターンを形成した基板２Ｃと、基板２Ｃの一方の面上に形成した電極パターンに取り付け電気的に接続した発光素子（ＬＥＤ）３と、基板２Ｃを挟んでＬＥＤ３に対向するように基板２Ｃの他方の面上に形成した電極パターンに電気的に接続した受光素子（フォトトランジスタ）４と、前記ＬＥＤ３とフォトトランジスタ４を覆うように、遮光性の封止樹脂６で樹脂封止する。基板２Ｃの外側部に前記電極パターンと導通する半田電極端子７が設けられ、マザーボード８にはその表面に、前記半田電極端子７に対応する位置にそれぞれ接続用電極９が取り付けられている。これら接続用電極９はマザーボード８の表面に形成され半田１２にて電気的に接続されている。
【０００８】
図１１は、基板２Ｃを多数個取りする製造工程を示す基板シートの断面図である。基板２Ｃは熱可塑性ポリイミドフィルム等からなる基板シートの表裏面にそれぞれ銅の印刷又はエッチングにより形成されたパターン上にニッケル、金又は半田のメッキを施すことにより電極パターンが形成される。その後、加圧成形又はインジェクション成形等により連続したＷ字形状に成形される。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述した表面実装型フォトカプラには次のような問題点がある。即ち、封止樹脂の熱膨張及び収縮に対して、表面実装型フォトカプラとマザーボードとの半田接続部に応力ストレスがかかり、クラックが生じ易く、半田接続不良等の致命的な問題があった。また、製造方法においても、多数個取りする熱可塑性ポリイミドフィルムからなる基板シートに基板のＷ字形状を連続して成形するため、成形金型が複雑になる等の問題があった。
【００１０】
本発明は上記従来の課題に鑑みなされたものであり、その目的は、多数個取りする第１の集合基板と第２の集合基板を導電性部材で熱圧着し、発光素子、受光素子を実装した後、遮光性樹脂で樹脂封止し、単個の表面実装型フォトカプラに分割することにより、表面実装型フォトカプラとマザーボードとの半田接続部の信頼性に優れた、小型、薄型で生産性の良い、安価な表面実装型フォトカプラの製造方法を提供するものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明における表面実装型フォトカプラの製造方法は、略矩形形状をした透光性の絶縁部材よりなる多数個取りする第１の集合基板に、フォトカプラ複数個分の上面及び下面電極パターンを形成すると共に、前記上面電極パターンに第１の集合基板の下面に通ずるスルーホール電極を形成する電極パターン形成工程と、前記第１の集合基板と略同一の矩形形状をした絶縁部材よりなる多数個取りする第２の集合基板に、各列毎に平行する複数個の長穴スルーホールと、前記長穴スルーホール間に長穴スルーホールと平行して複数個の小穴スルーホールを形成するスルーホール加工工程と、前記第２の集合基板に上面、下面電極パターン及びその両電極パターンと連なるスルーホール電極を形成する電極パターン形成工程と、前記第１の集合基板と第２の集合基板とを位置合わせし、第２の集合基板に形成した長穴スルーホールの列間で、小穴スルーホール列上面に導電性部材で２つの集合基板を熱圧着する集合基板接着工程と、前記第１の集合基板の上面電極パターンに電気的に接続する発光素子又は受光素子のいずれか一方の素子を実装し、前記第１の集合基板を挟んで前記一方の素子に対向するように第１の集合基板の下面電極パターンに電気的に接続する前記一方の素子と異なる他方の素子を実装する素子実装工程と、前記発光素子及び受光素子を遮光性樹脂で樹脂封止してフォトカプラ集合体を形成する樹脂封止工程と、前記フォトカプラ集合体を表面実装型フォトカプラ単体に分割するダイシング工程とからなることを特徴とするものである。
【００１２】
また、前記第１の集合基板の上面電極パターンに発光素子を実装し、第１の集合基板を挟んで前記発光素子に対向するように第１の集合基板の下面電極パターンに受光素子を実装したことを特徴とするものである。
【００１３】
また、前記導電性部材は、異方性導電接着剤又は異方性導電フィルムであることを特徴とするものである。
【００１４】
また、前記第１の集合基板は、ポリイミドフィルムであることを特徴とするものである。
【００１５】
また、前記第２の集合基板は、ガラスエポキシ樹脂であることを特徴とするものである。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下図面に基づいて本発明における表面実装型フォトカプラの製造方法について説明する。図１〜図７は、本発明の実施の形態である表面実装型フォトカプラの製造方法に係わり、図１は、表面実装型フォトカプラの断面図、図２は、第１の集合基板の部分斜視図、図３は、第２の集合基板の部分平面図、図４は、図３の斜視図、図５は図３のＡ−Ａ線断面図、図６は、第１の集合基板と第２の集合基板を導電性部材で接着する前の状態を示す展開斜視図、図７は、製造工程を示し、図７（ａ）は基板接着、（ｂ）は素子実装、（ｃ）は樹脂封止、（ｄ）は分割工程を示す断面図、図７（ｅ）は、分割したフォトカプラの斜視図である。図において、従来技術と同一部材は同一符号で示す。
【００１７】
図１において、１１は、熱可塑性ポリイミドフィルム等で構成されており、厚さは略０．１〜数ｍｍよりなる絶縁材料で、透光性及び耐熱性を有する第１の基板であり、この第１の基板１１の上面側には、発光素子（以下、ＬＥＤと略称する）と接続する上面電極パターン１１ａと、下面側には、受光素子（以下、フォトトランジスタと略称する）と接続する下面電極パターン１１ｂがそれぞれ並列して形成されている。前記上面電極パターン１１ａには、前記第１の基板１１の下面に通じるスルーホール電極１１ｃが形成されている。
【００１８】
前記第１の基板１１の下面に異方性導電フィルム１４等の導電性部材を接着することにより、第１の基板１１の上面電極パターン１１ａは、スルーホール電極１１ｃを介して導電性部材に導通し、下面電極パターン１１ｂは直接導電性部材に導通し、導電性部材を介してそれぞれ第２の基板１３の上面電極パターン１３ａに導通する。
【００１９】
前記第１の基板１１の上面電極パターン１１ａ上には、ＬＥＤ３の電極が半田により半田付けされて電気的に接続し、裏面側に光が発することができるように実装されている。
【００２０】
前記第１の基板１１の下面電極パターン１１ｂには、前記ＬＥＤ３に対向するように、裏面にフォトトランジスタ４が、半田により半田付けされて電気的に接続している。
【００２１】
１３は、ガラスエポキシ樹脂よりなる第２の基板で、この第２の基板１３の上面側には、前記導電性部材と導通する上面電極パターン１３ａと、下面側には、ガラスエポキシ樹脂等よりなるマザーボードと導通する下面電極パターン１３ｂがそれぞれ並列して形成されている。また、第２の基板１３の側面には、前記上面電極パターン１３ａと下面電極パターン１３ｂとを接続する側面電極であるスルーホール電極１３ｃが形成されている。
【００２２】
図１において、前記第２の基板１３の一対を、それぞれスルーホール電極１３ｃが外側を向くように所定の間隔で対向して、前記第１の基板１１の下面側に導電性部材として、高密度電極の接続材料である、例えば、異方性導電フィルム１４で接着し、前記フォトトランジスタ４の樹脂封止空間１５を形成する。
【００２３】
前記第１の基板１１の両面に実装したＬＥＤ３とフォトトランジスタ４を保護するために、第１の基板１１の上面及び、下面側の一対の第２の基板１３間の樹脂封止空間１５を埋めるように、遮光性のエポキシ等の封止樹脂６で封止することにより、表面実装型フォトカプラ１０が完成される。この封止樹脂６は、外部光の影響を防ぐため黒色等、外部光を遮断又は吸収する色に着色されている。
【００２４】
図２〜図７において、表面実装型フォトカプラ１０の製造方法について説明する。図２に示すように、第１の集合基板１１Ａは、熱可塑性ポリイミドフィルム等で構成されており、前述したように、厚さは略０．１〜数ｍｍよりなる絶縁材料シートで、透光性及び耐熱性を有する。
【００２５】
電極パターン形成工程について説明する。第１の集合基板１１Ａは、多数個取りするために、フォトカプラ複数個分の上面及び下面電極パターン１１ａ、１１ｂを形成すると共に、前記上面電極パターン１１ａに第１の集合基板１１Ａの下面に通ずるスルーホール電極１１ｃを形成する。電極パターンの形成は、エッチング法で銅をエッチング処理して形成されたパターンあるいは、メッキ法で無電解メッキにより形成された銅箔のバターン上に、ニッケル、金又は半田メッキを施して形成する。
【００２６】
図３〜図５において、第２の集合基板１３Ａは、前記第１の集合基板１１Ａと略同一の矩形形状をしたガラスエボキシ樹脂よりなる多数個取りする絶縁部材である。
【００２７】
スルーホール加工工程は、第２の集合基板１３Ａに、各列毎に平行する複数個の長穴スルーホール１６と、この長穴スルーホール１６間に長穴スルーホール１６と平行して複数個の小穴スルーホール１７を、ＮＣ穴明け加工等により形成する。
【００２８】
電極パターン形成工程は、小穴スルーホール１７の内面を含む基板面を洗浄した後、電解メッキ及び無電解メッキにより銅メッキ層を、前記長穴スルーホール１６をマスクして、小穴スルーホール１７内まで施す。エッチング処理により、メッキレジストをラミネートし、露光現像後バターンマスクを形成し、パターンエッチングを行い、前記第２の集合基板１３Ａの上面、下面電極パターン１３ａ、１３ｂ及び両電極パターン１３ａ、１３ｂとを電気的に導通するスルーホール電極１３ｃ（縦パターン）が形成される。
【００２９】
図６に示すように、基板接続工程は、前記第１の集合基板１１Ａと第２の集合基板１３Ａとを位置合わせし、第２の集合基板１３Ａに形成した長穴スルーホール１６の列間で、小穴スルーホール１７列上面に沿って短冊状の導電性部材である、例えば、異方性導電フィルム１４で２つの集合基板を熱圧着する。
【００３０】
図７（ａ）において、高密度電極の接続材料である異方性導電フィルム１４で両基板を接着することにより、前記長穴スルーホール１６と第１の集合基板１１Ａの下面とで、フォトトランジスタ４の樹脂封止空間１５が形成される。
【００３１】
前記異方性導電フィルム１４は、微小な導電粒子を接着剤に分散した高密度、かつ、多数の電極の一括接続材料で、導電粒子で第１の集合基板１１Ａと第２の集合基板１３Ａの相対する電極間の電気的接続を行い、接着剤によって両電極間の固定と電気的接続を保持している。即ち、接続時の加熱加圧により接着剤が溶融し、分散されている導電粒子が電極間で保持されることで導電性が得られ、電極間で保持されない導電粒子は互いに接触しない程度に分散されており高い絶縁性が得られる。
【００３２】
図７（ｂ）において、素子実装工程は、前記第１の集合基板１１Ａの上面電極パターン１１ａにＬＥＤ３を半田付けして接続する。第１の集合基板１１Ａを挟んでＬＥＤ３に対向するように、第１の集合基板１１Ａの下面電極パターン１１ｂにフォトトランジスタ４を半田付けして接続する。
【００３３】
上述した第１の集合基板１１Ａと第２の集合基板１３Ａを異方性導電フィルム１４で接着する前に、前記第１の集合基板１１Ａの上下面の所定位置に、ＬＥＤ３及びフォトトランジスタ４を半田付けしても良いことは言うまでもない。
【００３４】
以上により、第１の集合基板１１Ａの上面電極パターン１１ａは、スルーホール電極１１ｃを介して異方性導電フィルム１４に、下面電極パターン１１ｂは、直接異方性導電フィルム１４に導通し、前記異方性導電フィルム１４を介して、それぞれ第２の集合基板１３Ａの上面電極パターン１３ａに導通する。
【００３５】
図７（ｃ）において、樹脂封止工程は、前記第１の集合基板１１Ａの両面に相対する位置に実装したＬＥＤ３とフォトトランジスタ４とを保護するために、遮光性のエポキシ等の封止樹脂６で樹脂封止する。この封止樹脂６は、外部光の影響を防ぐために黒色等、外部光を遮断又は吸収する色に着色されている。以上でフォトカプラ集合体１０Ａが形成される。
【００３６】
図７（ｄ）において、ダイシング工程は、前記フォトカプラ集合体１０Ａを個々のフォトカプラ単体に、Ｘ、Ｙ軸方向のスライシングラインに沿ってフォトカプラ単体に切断、分割することにより、表面実装型フォトカプラ１０が完成される。
【００３７】
上記した実施の形態では、第１の基板１１の上面側にＬＥＤ３を、下面側にフォトトランジスタ４を実装したが、逆に、第１の基板１１の上面側にフォトトランジスタ４を、下面側にＬＥＤ素子３を実装しても良いことは言うまでもない。
【００３８】
以上により、表面実装型フォトカプラ１０の第２の基板１３のスルーホール電極１３ｃの半田付け面積が拡大されるので、表面実装型フォトカプラ１０は、マザーボード８（図１参照）に半田１２で確実に半田付けされ、半田固定力が著しく向上される。更に、第２の基板１３の部材をガラスエポキシ樹脂とし、マザーボード８の部材の部材についても、例えば、ガラスエポキシ樹脂を採用すると、共に、線膨張係数が同一のため、半田付けにより、半田接続部のストレスが減少して半田付け不良が発生し難く、また、外部から予期せぬ衝撃力が加わった時に、固着面が剥がれることもない。
【００３９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、表面実装型フォトカプラの製造方法るおいて、多数個取りする第１の集合基板と第２の集合基板を、高密度電極の接続材料である異方性導電フィルムで接着する、極めて簡略化された製造方法で、量産に適し、製造コストを低減させることができる。
【００４０】
また、フィルム状の透光性の第１の基板を使用することにより、発光素子、受光素子の絶縁性を保持した状態で、至近距離に配置することができ、高い絶縁性を保持しながら光変換効率を向上させ、且つ、表面実装型フォトカプラの薄型化、小型化を図ることができる。
【００４１】
また、マザーボードの部材を第１の基板と同一の材料の、例えば、ガラスエポキシ樹脂にすると、線膨張係数が同一のため、半田付けにより、半田接続部のストレスが減少して半田付け不良が発生し難く、また、外部から予期せぬ衝撃力が加わった時に、固着面が剥がれることもない。また、プリント基板等のマザーボードに固着する際に、マザーボードと固着する側面電極は、スルーホール電極により、半田付け面積が拡大され確実に固着され、半田固定力は著しく向上し、信頼性の優れた表面実装型フォトカプラを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係わる表面実装型フォトカプラの断面図である。
【図２】本発明の実施の形態に係わる表面実装型フォトカプラの製造方法に係わる第１の集合基板の電極形成工程を示す部分斜視図である。
【図３】本発明の実施の形態に係わる表面実装型フォトカプラの製造方法に係わる第２の集合基板のスルーホール加工工程を示す部分平面図である。
【図４】図３の斜視図である。
【図５】図３のＡ−Ａ線断面図である。
【図６】第１の集合基板と第２の集合基板を導電性部材で接着する前の状態を示す展開斜視図である。
【図７】本発明の実施の形態に係わる表面実装型フォトカプラの製造工程を示し、図７（ａ）は基板接着、（ｂ）は素子実装、（ｃ）は樹脂封止（ｄ）は分割の各工程を示す断面図、（ｅ）は分割されたフォトカプラ単体の斜視図である。
【図８】従来の表面実装型フォトカプラの断面図である。
【図９】従来の他の表面実装型フォトカプラの断面図である。
【図１０】従来の更に他の表面実装型フォトカプラの断面図である。．
【図１１】図１０の基板を多数個取りする製造工程を示す基板シートの断面図である。
【符号の説明】
３  発光素子（ＬＥＤ）
４  受光素子（フォトトランジスタ）
６  封止樹脂
８  マザーボード
１０  表面実装型フォトカプラ
１０Ａ  フォトカプラ集合体
１１  第１の基板
１１ａ、１３ａ    上面電極パターン
１１ｂ、１３ｂ    下面電極パターン
１１ｃ、１３ｃ  スルーホール電極
１１Ａ  第１の集合基板
１３  第２の基板
１３Ａ  第２の集合基板
１４  異方性導電フィルム
１５  樹脂封止空間
１６  長穴スルーホール
１７  小穴スルーホール
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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