(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基準平面上に配置された発光素子及び受光素子と、これら発光素子及び受光素子の周囲に配置されかつ前記基準平面に上面が一致するように配置された電極となる端子部とが、電気的に接続された状態で、前記発光素子及び受光素子の底面及び前記端子部の側面を除いて、透光性の低応力樹脂にて被覆されることにより一体的に保持され、前記発光素子及び受光素子の底面を含む前記低応力樹脂の下面側かつ前記端子部の側面間に第１の遮光性樹脂が配置され、さらに、前記低応力樹脂の全体が第２の遮光性樹脂にて被覆されていることを特徴とする光結合素子。
【請求項２】
前記第１の遮光性樹脂および前記端子部の上面および下面がほぼ面一に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の光結合素子。
【請求項３】
平板フレームの上面に発光素子および受光素子を搭載する搭載工程と、
搭載した発光素子および受光素子と、前記平板フレームの端子部を厚くした部分とをそれぞれ導線にて接続する接続工程と、
発光素子、受光素子および導線を含み、かつ前記平板フレームの厚くした端子部となる部分まで含むように透光性の低応力樹脂にて一体的に保持した状態で被覆する第１の被覆工程と、
前記厚くした端子部となる部分を除いて前記平板フレームの薄い部分を全て除去する除去工程と、
少なくとも前記厚くした端子部となる部分の下面を除いて、前記発光素子および受光素子の底面と前記低応力樹脂部とを遮光性樹脂にて被覆する第２の被覆工程と、を備えたことを特徴とする光結合素子の製造方法。
【請求項４】
前記除去工程は、端子部となる部分の下面をレジストにてマスキングし、このマスキングした下面側よりエッチングする請求項３に記載の光結合素子の製造方法。
【請求項５】
前記搭載工程は、平板フレームの上面に発光素子および受光素子をエポキシ樹脂にて接着するとともに、その接着の際、エポキシ樹脂が発光素子および受光素子の底面からはみ出すように広げて接着する請求項３に記載の光結合素子の製造方法。
【請求項６】
前記第２の被覆工程は、前記端子部となる部分の上面を上金型の内面に密着し、下面を下金型の内面に密着するようにして、上金型と下金型とを閉じた後、金型内に遮光性樹脂を流し込んで成形する請求項３に記載の光結合素子の製造方法。
【請求項７】
前記第２の被覆工程は、前記端子部となる部分の上面を上金型の内面に密着し、下面を下金型の内面に添設されたシート部材に密着するようにして、上金型と下金型とを閉じた後、金型内に遮光性樹脂を流し込んで成形する請求項３に記載の光結合素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光結合素子およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の光結合素子の構造の一例を、図８および図９に示す。図８は対向型、図９は反射型である。
【０００３】
すなわち、図８に示す対向型の光結合素子は、同一水平面において左右方向に延設された左右のリードフレーム８１、８２の上下に対向する対向先端部８１ａ、８２ａに、発光素子８３と受光素子８４とが対向して配置されている。そして、この対向先端部８１ａ、８２ａ間に、光路を確保するための透光性のシリコン樹脂８５が充填されており、このシリコン樹脂８５および左右のリードフレーム８１、８２を含む全体が、遮光性のエポキシ樹脂８６にて被覆された構造となっている。
【０００４】
また、図９に示す反射型の光結合素子は、先端を突き合わすようにして、同一水平面において左右方向に延設された左右のリードフレーム９１、９２の各先端部９１ａ、９２ａに、発光素子９３と受光素子９４とが上方に向けて配置され、この発光素子９３と受光素子９４とを含むリードフレーム９１、９２の先端部全体が、反射光路を確保するための表面処理された透光性のシリコン樹脂９５によって被覆されている。そして、このシリコン樹脂９５の全体が、遮光性のエポキシ樹脂９６にて被覆された構造となっている。
【０００５】
従来の光結合素子は、図８および図９に示すように、リードフレーム８１、８２、９1 、９２の下部にも遮光性のエポキシ樹脂８６、９６があるため、全体の厚みを２ｍｍ以下にするためには、図８に示す対向型では、発光素子８３と受光素子８４との距離を短くする必要がある。また、図９に示す反射型では、透光性のシリコン樹脂９５の高さを低くするか、若しくは遮光性のエポキシ樹脂９６を薄くする必要がある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、対向型において、発光素子８３と受光素子８４との距離を短くすると、絶縁耐圧が低くなるといった問題を生じる。また、反射型において、透光性のシリコン樹脂９５の高さを低くすると、ＣＴＲ（電流伝達比）が低くなり、遮光性のエポキシ樹脂を薄くすると、外乱光を通し誤作動するといった問題を生じる。また、対向型および反射型のいずれにおいても、リードフレーム８１、８２、９1 、９２が、光結合素子本体（すなわち、エポキシ樹脂８６、９６）の側面から左右に延設する形で設けられているので、このリードフレーム８１、８２、９1 、９２を下方に屈曲して図示しない回路基板に実際するときの実装面積が大きくなるといった問題もある。
【０００７】
本発明はかかる問題点を解決すべく創案されたもので、その目的は、光結合素子をＰＣカードに搭載可能な２ｍｍ以下の厚みにできる構造にするとともに、回路基板への実装面積の縮小化を図った光結合素子およびその製造方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明の光結合素子は、基準平面上に配置された発光素子及び受光素子と、これら発光素子及び受光素子の周囲に配置されかつ前記基準平面に上面が一致するように配置された電極となる端子部とが、電気的に接続された状態で、前記発光素子及び受光素子の底面及び前記端子部の側面を除いて、透光性の低応力樹脂にて被覆されることにより一体的に保持され、前記発光素子及び受光素子の底面を含む前記低応力樹脂の下面側かつ前記端子部の側面間に第１の遮光性樹脂が配置され、さらに、前記低応力樹脂の全体が第２の遮光性樹脂にて被覆されていることを特徴とする。また、前記第１の遮光性樹脂および前記端子部の上面および下面がほぼ面一に形成されている。
【０００９】
すなわち、従来は端子部の下側まであった遮光性樹脂が、本発明では端子部の下側にはなく、面一の構造となっている。従って、その分、全体の厚みを薄くすることができる。また、端子部の下側に遮光性樹脂がないので、端子部の下面を回路基板に直接接触させて実装することができる。つまり、端子部を左右に延設する必要がないので、その分実装面積を小さくすることができる。
【００１０】
また、本発明の光結合素子の製造方法は、平板フレームの上面に発光素子および受光素子を搭載する搭載工程と、搭載した発光素子および受光素子と、前記平板フレームの端子部を厚くした部分とをそれぞれ導線にて接続する接続工程と、発光素子、受光素子および導線を含み、かつ前記平板フレームの厚くした端子部となる部分まで含むように透光性の低応力樹脂にて一体的に保持した状態で被覆する第１の被覆工程と、前記厚くした端子部となる部分を除いて前記平板フレームの薄い部分を全て除去する除去工程と、少なくとも前記厚くした端子部となる部分の下面を除いて、前記発光素子および受光素子の底面と前記低応力樹脂部とを遮光性樹脂にて被覆する第２の被覆工程と、を備えたことを特徴とする。このような製造方法によって、ＰＣカードに搭載可能な２ｍｍ以下の厚みの光結合素子を製造することができる。また、回路基板への実装面積の少ない光結合素子を製造することができる。
【００１１】
また、本発明の光結合素子の製造方法では、端子部となる部分が厚く、その他の部分が薄く形成されている平板フレームを用いて光結合素子を製造する。これにより、端子部となる部分を除いて平板フレームを除去する除去工程では、不要なフレーム部分を確実にかつ短時間に除去することができる。
【００１２】
また、本発明の光結合素子の製造方法では、除去工程は、端子部となる部分の下面をレジストにてマスキングし、このマスキングした下面側よりエッチングする。これにより、不要なフレーム部分を確実に除去することができる。
【００１３】
また、本発明の光結合素子の製造方法では、搭載工程は、平板フレームの上面に発光素子および受光素子をエポキシ樹脂にて接着するとともに、その接着の際、エポキシ樹脂が発光素子および受光素子の底面からはみ出すように広げて接着する。これにより、除去工程においてエッチング液が発光素子および受光素子の表面に回り込むことを防止することができる。
【００１４】
また、本発明の光結合素子の製造方法では、第２の被覆工程は、端子部となる部分の上面を上金型の内面に密着し、下面を下金型の内面に密着するようにして、上金型と下金型とを閉じた後、金型内に遮光性樹脂を流し込んで成形する。これにより、遮光性樹脂が端子部となる部分の下面に流れ込むことを防止することができる。つまり、回路基板に実装する面を確保することができる。
【００１５】
また、本発明の光結合素子の製造方法では、第２の被覆工程は、端子部となる部分の上面を上金型の内面に密着し、下面を下金型の内面に添設されたシート部材に密着するようにして、上金型と下金型とを閉じた後、金型内に遮光性樹脂を流し込んで成形する。これにより、遮光性樹脂が端子部となる部分の下面に流れ込むことを確実に防止することができる。つまり、回路基板に実装する面を確保することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
【００１７】
図１（ａ）、（ｂ）は、本発明の光結合素子の構造を、内部を透視した状態で示す正面図および平面図である。
【００１８】
本実施の形態の光結合素子は、平板状に形成された遮光性樹脂部（第１の遮光性樹脂部）１１の周側の４隅部に、電極となる端子部２１、２１、・・・がそれぞれ形成され、遮光性樹脂部１１の上面（基準平面）に、発光素子３と受光素子４とが搭載されている。そして、これら発光素子３および受光素子４のそれぞれと、対向する端子部２１、２１、・・・とがＡｕワイヤ５にてそれぞれ接続されている。このとき、平板状の遮光性樹脂部１１および各端子部２１、２１、・・・の上面および下面は、ほぼ面一となるように形成されている。
【００１９】
また、遮光性樹脂部１１の上面に搭載された発光素子３および受光素子４は、Ａｕワイヤ５も含めて、表面処理された透光性の低応力樹脂部（シリコーン樹脂含有エポキシ樹脂等）６にて被覆されており、さらに、低応力樹脂部６の全体が遮光性樹脂部（第２の遮光性樹脂部）１２にて被覆された構造となっている。
【００２０】
つまり、本実施の形態の光結合素子は、遮光性樹脂部１１および端子部２１、２１、・・・の上面および下面がほぼ面一に形成されており、端子部２１、２１、・・・の下部に遮光性樹脂部１１がない構造となっている。つまり、その分厚みが薄くなっており、ＰＣカードに搭載可能な２ｍｍ以下の厚みに形成可能な構造となっている。
【００２１】
次に、上記構造の光結合素子の製造方法について、図２ないし図７に示す各工程図を参照して説明する。ただし、図２は搭載工程を示しており、（ａ）は正面図、（ｂ）は一部拡大図、（ｃ）は同平面図である。また、図３は接続工程および第１の被覆工程を示しており、（ａ）は一部拡大した正面図、（ｂ）は同平面図である。また、図４および図５は除去工程を示しており、（ａ）は一部拡大した正面図、（ｂ）は同平面図である。また、図６および図７は第２の被覆工程を示している。ただし、図６および図７では、上金型３１および下金型３２を断面で示している。
【００２２】
搭載工程では、銅合金材質の平板フレーム２の上面（基準平面）に発光素子３および受光素子４を搭載する（図２参照）。ここで、平板フレーム２は、電極となる端子部２１、２１、・・・が厚く、その他の部分２２が薄く形成されている。つまり、発光素子３および受光素子４を搭載する部分２２が薄くなっている。これは、後述する除去工程を考慮したものである。また、発光素子３および受光素子４は、平板フレーム２の上面にエポキシ樹脂７にて接着する。その際、エポキシ樹脂７が発光素子３および受光素子４の底面からはみ出すように広げて接着する。これは、後述する除去工程を考慮したものである。つまり、除去工程において、エッチング液が発光素子３および受光素子４の表面に回り込むことを防止するためである。
【００２３】
次の接続工程では、平板フレーム２に搭載した発光素子３および受光素子４と、それぞれに対応する平板フレーム２の端子部２１、２１、・・・とを、それぞれＡｕ線（導線）５にてワイヤボンドする（図２参照）。
【００２４】
次の第１の被覆工程では、平板フレーム２に搭載された発光素子３、受光素子４およびＡｕ線５の全体を、表面処理された透光性の低応力樹脂（低応力樹脂部）６にて被覆する（図３参照）。このとき、低応力樹脂部６は、平板フレーム２の各端子部２１、２１、・・・の一部まで含むように形成する。低応力樹脂としては、シリコーン樹脂含有エポキシ樹脂等がある。
【００２５】
次の除去工程では、各端子部２１、２１、・・・の下面をレジスト８にてマスキングし（図４参照）、このマスキングした下面側よりエッチングして、各端子部２１、２１、・・・以外の平板フレーム２（すなわち、薄く形成されている部分２２）を除去した後、レジスト８を取り除く（図５参照）。すなわち、この時点では、発光素子３および受光素子４の下面側のフレーム部分２２が完全に除去され、発光素子３および受光素子４と端子部２１、２１、・・・とが、低応力樹脂部６にて一体的に保持された状態となっている。また、この除去工程では、平板フレーム２が銅合金材質によって形成されており、かつ除去する部分２２が薄く形成されているので、エッチング処理を確実かつ短時間に行うことができる。さらに、この除去工程では、エポキシ樹脂７が発光素子３および受光素子４の底面からはみ出すように広げて接着されているため、平板フレーム２２の不要部分２２を除去後に、エッチング液が発光素子３および受光素子４の表面に回り込むことがない。
【００２６】
次の第２の被覆工程では、各端子部２１、２１、・・・の上面を、上金型３１の対向する部分の内面３１ａに密着し、各端子２１、２１、・・・の下面を、下金型３２の内面に添設されたシート部材４１を介して密着するようにして、上金型３１と下金型３２とを閉じた後、金型内に遮光性樹脂１（１１、１２）を流し込み、成形する（図６参照）。このように、下金型３２の内面にシート部材４１を添設することで、このシート部材４１が各端子部２１、２１、・・・の下面に密着するので、遮光性樹脂１が各端子部２１、２１・・・、の下面に流れ込むことを防止することができる。つまり、図示しない回路基板に実装する面（各端子部２１、２１、・・・の下面）を確保することができる。
【００２７】
この後、金型を開いて光結合素子（この状態では複数個が連接されている）を取り出し、各端子部２１、２１、・・・を適当なところで切断（切断工程）すると、図１に示す構造の光結合素子が完成する。
【００２８】
なお、図７は、第２の被覆工程の他の実施の形態を示している。すなわち、上金型３１の内面および下金型３２の内面であって、各端子部２１、２１、・・・の切断部分となる箇所に楔状突起部３１ｂ、３２ｂをそれぞれ形成したものである。
【００２９】
すなわち、各端子部２１、２１、・・・の上面を、上金型３１の対向する部分の内面３１ａに密着し、各端子２１、２１・・・の下面を、下金型３２の対向する部分の内面に密着するようにして、上金型３１と下金型３２とを閉じると、上金型３１に形成された楔状突起部３１ｂが各端子部２１、２１、・・・の上面を潰し込むように押圧し、下金型３２に形成された楔状突起部３２ｂが各端子部２１、２１、・・・の下面を潰し込むように押圧する。これにより、金型内に遮光性樹脂１を流し込んだとき、遮光性樹脂１が各端子部２１、２１、・・・の下面に流れ込むことを防止することができる。つまり、図示しない回路基板に実装する面（各端子部２１、２１、・・・の下面）を確保することができる。
【００３０】
【発明の効果】
本発明の光結合素子によれば、従来は端子部の下側まであった遮光性樹脂が、本発明では端子部の下側にはなく、面一の構造となっているので、その分、全体の厚みを薄くすることができる。つまり、ＰＣカードに搭載可能な２ｍｍ以下の厚みにすることができる。また、端子部の下側に遮光性樹脂がないので、端子部の下面を回路基板に直接接触させて実装することができる。つまり、端子部を左右に延設する必要がないので、その分実装面積を小さくすることができる。
【００３１】
また、本発明の光結合素子の製造方法によれば、ＰＣカードに搭載可能な２ｍｍ以下の厚みの光結合素子を製造することができる。また、回路基板への実装面積の少ない光結合素子を製造することができる。
【００３２】
また、本発明の光結合素子の製造方法によれば、端子部となる部分が厚く、その他の部分が薄く形成されている平板フレームを用いて光結合素子を製造するので、端子部となる部分を除いて平板フレームを除去する除去工程では、不要なフレーム部分を確実にかつ短時間に除去することができる。
【００３３】
また、本発明の光結合素子の製造方法によれば、除去工程は、端子部となる部分の下面をレジストにてマスキングし、このマスキングした下面側よりエッチングするので、不要なフレーム部分を確実に除去することができる。
【００３４】
また、本発明の光結合素子の製造方法によれば、搭載工程は、平板フレームの上面に発光素子および受光素子をエポキシ樹脂にて接着するとともに、その接着の際、エポキシ樹脂が発光素子および受光素子の底面からはみ出すように広げて接着するので、除去工程においてエッチング液が発光素子および受光素子の表面に回り込むことを防止することができる。
【００３５】
また、本発明の光結合素子の製造方法によれば、第２の被覆工程は、端子部となる部分の上面を上金型の内面に密着し、下面を下金型の内面に密着するようにして、上金型と下金型とを閉じた後、金型内に遮光性樹脂を流し込んで成形するので、遮光性樹脂が端子部となる部分の下面に流れ込むことを防止することができる。つまり、回路基板に実装する面を確保することができる。
【００３６】
また、本発明の光結合素子の製造方法によれば、第２の被覆工程は、端子部となる部分の上面を上金型の内面に密着し、下面を下金型の内面に添設されたシート部材に密着するようにして、上金型と下金型とを閉じた後、金型内に遮光性樹脂を流し込んで成形するので、遮光性樹脂が端子部となる部分の下面に流れ込むことを確実に防止することができる。つまり、回路基板に実装する面を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  （ａ）は本発明の光結合素子の構造を示す断面図、（ｂ）は本発明の光結合素子の構造を示す平面図である。
【図２】  本発明の製造方法の搭載工程を示しており、（ａ）は正面図、（ｂ）は一部拡大図、（ｃ）は同平面図である。
【図３】  本発明の製造方法の接続工程および第１の被覆工程を示しており、（ａ）は一部拡大した正面図、（ｂ）は同平面図である。
【図４】  本発明の製造方法の除去工程（レジスト工程）を示しており、（ａ）は一部拡大した正面図、（ｂ）は同平面図である。
【図５】  本発明の製造方法の除去工程（エッチング工程）を示しており、（ａ）は一部拡大した正面図、（ｂ）は同平面図である。
【図６】  本発明の製造方法の第２の被覆工程を示しており、（ａ）は断面で示す金型を閉じる前の状態を示す正面図、（ｂ）は断面で示す金型を閉じた状態を示す正面図である。
【図７】  第２の被覆工程の他の実施の形態を示しており、（ａ）は断面で示す金型を閉じる前の状態を示す正面図、（ｂ）は断面で示す金型を閉じた状態を示す正面図である。
【図８】  従来の対向型光結合素子の構造の一例を示す正面図である。
【図９】  従来の反射型光結合素子の構造の一例を示す正面図である。
【符号の説明】
１  遮光性樹脂
２  平板フレーム
３  発光素子
４  受光素子
５  Ａｕワイヤ（導線）
６  低応力樹脂（低応力樹脂部）
７  エポキシ樹脂
８  レジスト
１１、１２  遮光性樹脂部
２１  端子部
３１  上金型
３１ｂ、３２ｂ  楔状突起部
３２  下金型
４１  シート部材
【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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