JP2005268399A - 光電変換装置およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】２次モールド部を形成する際に１次モールド部で封止された光電変換素子のずれを防止することで、確実に光信号が伝達可能な光電変換装置およびその製造方法を提供する。
【解決手段】リードフレーム９に搭載された光電変換素子が透光性樹脂により封止された発光側１次モールド部２および受光側１次モールド部４と、発光側１次モールド部２および受光側１次モールド部４を遮光性樹脂により封止された２次モールド部６とが形成され、発光側１次モールド部２および受光側１次モールド部４には、受光面または発光面と、受光面または前記発光面の背面側に位置する面とを除く少なくとも１つの面に、２次モールド用金型と嵌合する係止部１０が設けられたことを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、モールド一体形成されるフォトインタラプタなどに用いられる光電変換装置およびその製造方法に関する。

従来の光電変換装置を、二重モールドタイプのフォトインタラプタを例に図９および図１０に基づいて説明する。図９は従来の光電変換装置の一例であるフォトインタラプタの外観を示す斜視図である。図１０は従来の光電変換装置の一例であるフォトインタラプタの製造方法を説明する図である。

図９に示すように、フォトインタラプタ２０は、発光側の光電変換素子と受光側の光電変換素子がそれぞれ搭載されたリードフレーム２１が樹脂パッケージ２２から突出して形成されている。

この樹脂パッケージ２２は、発光側の光電変換素子と受光側の光電変換素子とを透光性樹脂でそれぞれ封止して１次モールド部が形成され、この１次モールド部で封止されたそれぞれの光電変換素子を、遮光性樹脂で２次モールド部を形成して一体化したものである。

樹脂パッケージ２２には、光電変換素子の発光面または受光面に位置する１次モールド部の発光面または受光面が露出するように窓部分２３が形成されている。また、この発光面または受光面と背面側となる面には凹部２４が形成されている。

この窓部分２３と凹部２４とは、図１０に示すように、２次モールド部を形成する際に、２次モールド用金型２５の突出部２６を押しつけた状態で形成されたものである。２次モールド用金型２５の突出部２６を押しつけて２次モールドを形成すると、押しつけられた箇所は、２次モールド部を形成する遮光性樹脂の層が形成されないため、そこが窓部分２３と凹部２４になる。つまり、窓部分２３は、１次モールド部が露出しているので、光電変換素子の発光面または受光面へ光を透過させるためのスリットとなる。

このように、２次モールド用金型の突出部２６で窓部分２３と凹部２４とを挟み込むように押しつけて、発光側と受光側の１次モールド部で封止された光電変換素子とを一体化して２次モールド部を形成しているので、透光性樹脂で形成された１次モールド部の光電変換素子の発光面または受光面の領域を確保しつつ、それぞれの光電変換素子同士の対向のずれを防止することができる。このような従来の光電変換装置が特許文献１に記載されている。
特開平２−４０９７０号公報

特許文献１に記載のフォトインタラプタは、２次モールド用金型が１次モールド部の発光面または受光面と、その背面側である面とを挟み込むように保持しているので、この挟み込む方向に対するずれ防止には有効である。しかし、１次モールド部の発光面または受光面とその背面側である面とを挟み込んでいるだけなので、２次モールド部を形成する際には、２次モールド用金型へ充填する遮光性樹脂の圧力で、挟み込む方向と直交する方向にも応力がかかり、１次モールド部が形成された光電変換素子が２次モールド用金型内でずれるという問題が発生する。このずれにより、光電変換素子の発光面または受光面が遮光性樹脂により遮られることになり、発光側では十分な輝度が得られなかったり、受光側では感度不良となったりする。また、発光側と受光側の光電変換素子の対向面がずれることで光信号の有効な伝達が阻害されてしまい、伝達特性が低下する。このずれは、光電変換装置の小型化が進むほど、僅かなずれでも不良品となるので重大な問題である。

そこで本発明は、２次モールド部を形成する際に１次モールド部で封止された光電変換素子のずれを防止することで、確実に光信号が伝達可能な光電変換装置およびその製造方法を提供することを目的とする。

本発明はリードフレームに搭載された光電変換素子が透光性樹脂により封止された１次モールド部と、前記１次モールド部を遮光性樹脂により封止された２次モールド部とが形成された光電変換装置において、前記１次モールド部には、受光面または発光面と、前記受光面または前記発光面の背面側に位置する面とを除く少なくとも１つの面に、２次モールド用金型と嵌合する係止部が設けられたことを特徴とする。

本発明の光電変換装置は、リードフレームに搭載された光電変換素子が透光性樹脂により封止された１次モールド部と、１次モールド部を遮光性樹脂により封止された２次モールド部とが形成され、１次モールド部に、受光面または発光面と、受光面または発光面の背面側に位置する面とを除く少なくとも１つの面に、２次モールド用金型と嵌合する係止部が形成されたことにより、２次モールド用金型と１次モールド部に設けられた係止部とを嵌合させることで、２次モールド部を形成する際のずれを防止することができる。よって、確実に光信号が伝達可能な光電変換装置とすることができる。

本願の第１の発明は、リードフレームに搭載された光電変換素子が透光性樹脂により封止された１次モールド部と、１次モールド部を遮光性樹脂により封止された２次モールド部とが形成された光電変換装置において、１次モールド部には、受光面または発光面と、受光面または発光面の背面側に位置する面とを除く少なくとも１つの面に、２次モールド用金型と嵌合する係止部が設けられたことを特徴としたものであり、２次モールド用金型と１次モールド部に設けられた係止部とを嵌合させることで、２次モールド用金型へ遮光性樹脂を充填しても、１次モールド部の発光面または受光面と、その反対面に位置する面とを保持していれば、３箇所を固定した状態で、２次モールド部を形成することができるので、１次モールドを形成した光電変換素子のずれを防止することができる。従って、確実に光信号が伝達可能な光電変換装置とすることができる。

本願の第２の発明は、係止部は、リードフレームが突出した面に設けたことを特徴としたものであり、係止部を基板などに実装するリードフレームが突出した面に設けることにより、１次モールド部を形成する透光性樹脂が露出しても、実装される基板が外光を遮蔽する役目をするため、光電変換装置の性能低下を防止できる。

本願の第３の発明は、係止部は、凸形状に形成されたことを特徴としたものであり、係止部を凸形状とすることにより、２次モールド用金型に係止部と嵌合する凹部を形成すれば、１次モールド部で封止した光電変換素子の位置合わせを確実にすることができる。

本願の第４の発明は、リードフレームに搭載された光電変換素子が透光性樹脂により封止された１次モールド部と、１次モールド部を遮光性樹脂により封止された２次モールド部とが形成された光電変換装置の製造方法において、光電変換素子の受光面または発光面と、光電変換素子の受光面または発光面の背面側に位置する面とを除く少なくとも１つの面に第１の２次モールド用金型と嵌合する係止部を設けて前記１次モールド部を形成する工程と、１次モールド部の受光面または発光面と、１次モールド部の受光面または発光面の背面側に位置する面とを第２の２次モールド用金型で保持するとともに、係止部を第１の２次モールド用金型に嵌合させて保持して封止することで２次モールド部を形成する工程とを含むことを特徴としたものであり、２次モールド用金型と１次モールド部に設けられた係止部とを嵌合させ、１次モールド部の発光面または受光面と、その反対面に位置する面とを保持することで、３箇所を固定した状態で、２次モールド部を形成することができるので、２次モールド用金型へ遮光性樹脂を充填しても、１次モールドを形成した光電変換素子のずれを防止することができる。従って、確実に光信号が伝達可能な光電変換装置とすることができる。

本願の第５の発明は、係止部は、リードフレームが突出した面に凸形状に形成され、第１の２次モールド用金型に形成された凹部に嵌合させて２次モールド部を形成することを特徴としたものであり、係止部を基板などに実装するリードフレームが突出した面に設けることにより、係止部を形成する透光性樹脂が露出しても基板が外光を遮蔽する役目をするため、光電変換装置の性能低下を防止できる。また、係止部を凸形状とすることにより、２次モールド用金型に係止部と嵌合する凹部を形成すれば、１次モールド部で封止した光電変換素子の位置合わせを確実にすることができる。

（実施の形態）
本発明の実施の形態に係る光電変換装置を、フォトインタラプタを例に図１から図８に基づいて説明する。

図１は本発明の実施の形態に係る光電変換装置の一例であるフォトインタラプタの斜視図である。図２は、発光側１次モールド部で封止された光電変換素子の斜視図である。図３から図５は、本発明の実施の形態に係る光電変換装置の一例であるフォトインタラプタの製造方法を説明する図である。図６は、他のフォトインタラプタを説明する図であり、（ａ）は３本のリードフレームを有する受光側１次モールド素子の斜視図、（ｂ）は（ａ）を用いたフォトインタラプタの斜視図である。図７は、係止部の形状を説明する図であり、（ａ）は２本のリードフレームを有する受光側１次モールド素子の斜視図、（ｂ）は３本のリードフレームを有する受光側１次モールド素子の斜視図である。図８は、係止部の形状を説明する図であり、（ａ）は図７（ａ）を用いたフォトインタラプタの斜視図、（ｂ）は図７（ｂ）を用いたフォトインタラプタの斜視図である。

フォトインタラプタ１は、発光側の光電変換素子を発光側１次モールド部２で封止した発光側１次モールド素子３と、受光側の光電変換素子を受光側１次モールド部４で封止した受光側１次モールド素子５とを対向させた状態で、２次モールド部６が形成されている。

発光側１次モールド部２と受光側１次モールド部４は、光を透過させる透光性樹脂で形成されている。この樹脂はフィラーの添加を抑えたエポキシ樹脂などが使用できる。

２次モールド部６は、光を透過させない遮光性樹脂で形成されている。この樹脂は、ポリフェニレンスルファイド（ＰＰＳ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリカーボネート（ＰＣ）などが使用できる。

２次モールド部６は、凹形状に形成され、対向する発光側１次モールド部２の発光面と、受光側１次モールド部４の受光面が露出するようにスリット７が形成されている。このスリット７は、発光側の光電変換素子の発光面と、受光側の光電変換素子の受光面とに位置するように形成されている。

このように、発光側の光電変換素子と、受光側の光電変換素子とを対向させて配置することで、この間に遮光性検出物の有無の検出を行うことができる。つまり、遮光性検出物が、この間に無い場合には、発光側の光電変換素子からの光信号が受光側の光電変換素子へ到達するが、この間を遮光性検出物が光信号を遮ることで、発光側の光電変換素子からの光信号が受光側の光電変換素子へ到達しなくなるので、受光側の光電変換素子により、その検出が可能となる。

受光側１次モールド部４の受光面の背面側となる面に凹部８が形成されている。また同様に、発光側１次モールド部２の発光面の背面側となる面に図示しない凹部が形成されている。凹部８は、後述する第１の２次モールド用金型の押圧部により形成される。

次に、発光側１次モールド素子３と、受光側１次モールド素子５とを図２に基づいて説明する。なお、発光側１次モールド素子３と、受光側１次モールド素子５とは同様な形状をしているため、図２では発光側１次モールド素子３のみを図示して説明する。

発光側１次モールド素子３は、発光側１次モールド部２から２本のリードフレーム９が突出している。このリードフレーム９の一方に発光側の光電変換素子が搭載され、他方のリードフレーム９とは光電変換素子とワイヤにて接続されている。

発光側１次モールド部２は、略立直方体状に形成され、リードフレーム９が突出した面に２次モールド部を形成する際に使用される第２の２次モールド用金型と嵌合する係止部１０が設けられている。

以上のように構成される本発明の実施の形態に係る光電変換装置の一例であるフォトインタラプタの製造方法を図３から図５に基づいて説明する。

まず、リードフレーム９に発光側の光電変換素子を搭載してワイヤボンディングしたものを透光性樹脂で封止した発光側１次モールド素子３と、同様にリードフレーム９に受光側の光電変換素子を搭載してワイヤボンディングしたものを透光性樹脂で封止した受光側１次モールド素子５とを準備する。

その際に、発光側１次モールド部２と受光側１次モールド部４とを形成するそれぞれの金型に、リードフレーム９が突出する面に対面する位置に凹部を設けることで、係止部１０が形成された発光側１次モールド部２または受光側１次モールド部４とすることができる。

そして、図３（ａ）および同図（ｂ）に示すように、２次モールド部６を形成するように凹部が形成された第１の２次モールド用金型１１へ、発光側１次モールド素子３と受光側１次モールド素子５とを挿入する。

第１の２次モールド用金型１１は、発光側１次モールド部２の発光面の背面側となる面と、受光側１次モールド部４の受光面の背面側となる面とを押圧する押圧部１１ａが設けられている。

また、第１の２次モールド用金型１１は、発光側１次モールド部２の発光面と、受光側１次モールド部４の受光面とに当接するスリット形成部１１ｂが設けられている。

図４（ａ）および同図（ｂ）に示すように、第１の２次モールド用金型１１の押圧部１１ａにより、発光側１次モールド部２の発光面の背面側となる面と、受光側１次モールド部４の受光面の背面側となる面を押圧することで、発光側１次モールド部２の発光面と受光側１次モールド部４の受光面とがスリット形成部１１ｂに当接する。この押圧部１１ａとスリット形成部１１ｂによる挟み込みで、発光側１次モールド素子３と受光側１次モールド素子５とが第１の２次モールド用金型１１へ固定される。また、スリット形成部１１ｂが、発光側１次モールド部２と受光側１次モールド部４とにそれぞれ当接した状態で２次モールド部６が形成されることで、それぞれの発光面または受光面を２次モールド部６から露出させることができる。

次に、第１の２次モールド用金型１１へ挿入した発光側１次モールド素子３および受光側１次モールド素子５を第２の２次モールド用金型１２で固定する。

これは、２次モールド用金型１２で、発光側１次モールド素子３および受光側１次モールド素子５のリードフレーム９を挟持することで固定される。

詳細に説明すると、図５に示すように、この第２の２次モールド用金型１２は、第１の外側金型１２ａと第２の外側金型１２ｂと、中央金型１２ｃとから構成され、第１の外側金型１２ａと第２の外側金型１２ｂとで、中央金型１２ｃを挟み込むように挟持する。

第１の外側金型１２ａと第２の外側金型１２ｂには、リードフレーム９と嵌合するような間隔で溝部１２ｄが設けられている。この溝部１２ｄにリードフレーム９を嵌合させ、中央金型１２ｃで、リードフレーム９を覆うように合わせることで、遮光性樹脂が漏れることなく発光側１次モールド素子３および受光側１次モールド素子５を固定することができる。

第２の２次モールド用金型１２の中央金型１２ｃには、発光側１次モールド部２と、受光側１次モールド部４のリードフレーム９が突出した面に形成された係止部１０に嵌合する凹部１３が形成されている。

図３（ｂ）に示すように、凹部１３は、凹形状となるように２つの突出部１３ａが形成され、この突出部１３ａ同士を接続する凹部１３の底部１３ｂが第１の２次モールド用金型１１と第２の２次モールド用金型１２との密着面１３ｃより高く形成されている。

この凹部１３に嵌合するように係止部１０を設けることで、２次モールド部６より内側に係止部１０の底面が位置するので、基板が外光を遮断して、発光側１次モールド素子３または受光側１次モールド素子５内部に光が入射することを防止できる。

次に、図４（ａ）および同図（ｂ）に示すように、第１の２次モールド用金型１１と第２の２次モールド金型１２とを型締めして、遮光性樹脂を充填する。

この充填された遮光性樹脂が固化することで、２次モールド部６が形成される。そして、図５に示すように、リードフレーム９同士を接続部９ａが接続しているので、それぞれのリードフレーム９を横断するように切断して接続部９ａを取り除く。

以上のような手順により、図１に示すフォトインタラプタ１を得ることができる。

このように、２次モールド部６を形成する際に、押圧部１１ａとスリット形成部１１ｂにより発光側１次モールド部２または受光側１次モールド部４の前後を固定し、凹部１３により発光側１次モールド部２または受光側１次モールド部４の下部が固定される。

この３箇所を固定することで、２次モールド部６を形成する遮断性樹脂の充填の際に、発光側１次モールド部２と受光側１次モールド部４とにかかる押圧部１１ａとスリット形成部１１ｂとで挟み込む方向と直交する方向の応力によるずれを防止することができる。

なお、本実施の形態では、リードフレーム９が２本である受光側１次モールド素子５としたが、図６（ａ）に示すように、リードフレーム１４が電源と、グランドと、内蔵した制御ＩＣ用の信号線との３本を有する受光側１次モールド素子１５としてもよい。このような受光側１次モールド素子１５を用いたフォトインタラプタ３０を、図６（ｂ）に示す。

また、本実施の形態では、係止部１０を凸形状とし、第２の２次モールド用金型１２に凹部１３を設け、この係止部１０と凹部１３を嵌合させて発光側１次モールド素子３または受光側１次モールド素子５のずれの防止を図っているが、この形状に限定されるものではない。図７（ａ）および同図（ｂ）に示すように、係止部１６を凹形状としてもよい。そして、この凹形状とした係止部１６と嵌合するように凹部１３の代わりに凸形状をした凸部を２次モールド用金型１２に設けるようにしてもよい。

凹形状とした係止部１６を設けたフォトインタラプタ３１，３２を図８（ａ）および同図（ｂ）に示す。図８（ａ）に示されるフォトインタラプタ３１は、図７（ａ）での２本のリードフレーム９を有する発光側１次モールド素子と受光側１次モールド素子とを一体化して２次モールド部６を形成したものである。また、図８（ｂ）に示されるフォトインタラプタ３２は、図７（ｂ）に示される３本のリードフレーム１４を有する受光側１次モールド素子と２本のリードフレーム９を有する発光側１次モールド素子とを一体化して２次モールド部６を形成したものである。

本発明は、２次モールド部を形成する際のずれを防止することで、確実に光信号が伝達可能な光電変換装置とすることができるので、モールド一体形成されるフォトインタラプタなどに用いられる光電変換装置に好適である。

本発明の実施の形態に係る光電変換装置の一例であるフォトインタラプタの斜視図 発光側１次モールド部で封止された光電変換素子の斜視図 本発明の実施の形態に係る光電変換装置の一例であるフォトインタラプタの製造方法を説明する図 本発明の実施の形態に係る光電変換装置の一例であるフォトインタラプタの製造方法を説明する図 本発明の実施の形態に係る光電変換装置の一例であるフォトインタラプタの製造方法を説明する図 他のフォトインタラプタを説明する図であり、（ａ）は３本のリードフレームを有する受光側１次モールド素子の斜視図、（ｂ）は（ａ）を用いたフォトインタラプタの斜視図 係止部の形状を説明する図であり、（ａ）は２本のリードフレームを有する受光側１次モールド素子の斜視図、（ｂ）は３本のリードフレームを有する受光側１次モールド素子の斜視図 係止部の形状を説明する図であり、（ａ）は図７（ａ）を用いたフォトインタラプタの斜視図、（ｂ）は図７（ｂ）を用いたフォトインタラプタの斜視図 従来の光電変換装置の一例であるフォトインタラプタの外観を示す斜視図 従来の光電変換装置の一例であるフォトインタラプタの製造方法を説明する図

符号の説明

１，２０，３０，３１，３２ フォトインタラプタ
２ 発光側１次モールド部
３ 発光側１次モールド素子
４ 受光側１次モールド部
５，１５ 受光側１次モールド素子
６ ２次モールド部
７ スリット
８ 凹部
９，１４ リードフレーム
１０，１６ 係止部
１１ 第１の２次モールド用金型
１１ａ 押圧部
１１ｂ スリット形成部
１２ 第２の２次モールド用金型
１２ａ，１２ｂ 外側金型
１２ｃ 中央金型
１２ｄ 溝部
１３ 凹部

Claims (5)

1. リードフレームに搭載された光電変換素子が透光性樹脂により封止された１次モールド部と、前記１次モールド部が遮光性樹脂により封止された２次モールド部とが形成された光電変換装置において、
   前記１次モールド部には、受光面または発光面と、前記受光面または前記発光面の背面側に位置する面とを除く少なくとも１つの面に、２次モールド用金型と嵌合する係止部が設けられたことを特徴とする光電変換装置。
2. 前記係止部は、前記リードフレームが突出した面に設けたことを特徴とする請求項１記載の光電変換装置。
3. 前記係止部は、凸形状に形成されたことを特徴とする請求項１または２に記載の光電変換装置。
4. リードフレームに搭載された光電変換素子が透光性樹脂により封止された１次モールド部と、前記１次モールド部を遮光性樹脂により封止された２次モールド部とが形成された光電変換装置の製造方法において、
   前記光電変換素子の受光面または発光面と、前記光電変換素子の受光面または発光面の背面側に位置する面とを除く少なくとも１つの面に第１の２次モールド用金型と嵌合する係止部を設けて前記１次モールド部を形成する工程と、
   前記１次モールド部の受光面または発光面と、前記１次モールド部の受光面または発光面の背面側に位置する面とを第２の２次モールド用金型で保持するとともに、前記係止部を前記第１の２次モールド用金型に嵌合させて保持して封止することで前記２次モールド部を形成する工程とを含むことを特徴とする光電変換装置の製造方法。
5. 前記係止部は、前記リードフレームが突出した面に凸形状に形成され、前記第１の２次モールド用金型に形成された凹部に嵌合させて前記２次モールド部を形成することを特徴とする請求項４記載の光電変換装置の製造方法。

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