JP2012248742A - 光結合装置、光結合装置の製造方法および光結合装置を備える産業機器 - Google Patents

Abstract

【課題】透光性樹脂の表面の望まない膨らみや凹凸をなくして光学特性のばらつきを抑えて、設計どおりの光結合装置を提供する。
【解決手段】リードフレーム２の一部が露出する発光チップ用凹部７および受光チップ用凹部８を遮光性樹脂体１に設け、この発光チップ用凹部７および受光チップ用凹部８内に発光チップ３および受光チップ４を封止する透光性樹脂１１，１２を注入する。この透光性樹脂１１，１２の表面は、発光チップ用凹部７および受光チップ用凹部８の側壁面の開口側の端よりも下に位置すると共に、少なくとも一部が平坦な面を有する。
【選択図】図２

Description

この発明は、光結合装置および光結合装置を備える産業機器に関する。

従来、光結合装置としては、特開２０００−３４０８３２号公報（特許文献１）に記載されたものがある。この光結合装置では、遮光性樹脂体に発光用凹部および受光用凹部を設け、この発光用凹部と受光用凹部のそれぞれにリードフレームが露出している。そして、このリードフレームに発光素子と受光素子を搭載し、上記発光用凹部および受光用凹部内に透光性樹脂を一定高さになるように一定量注入することにより発光素子と受光素子を封止している。

特開２０００−３４０８３２号公報

しかしながら、上記従来の光結合装置では、発光用凹部および受光用凹部内が透光性樹脂を一定高さになるように一定量注入して発光素子と受光素子を封止しているため、少しでも透光性樹脂を注入しすぎた場合、透光性樹脂の表面が表面張力によって膨んで光学特性が変動すると共に、透光性樹脂の表面が膨らむことによって、外乱光が発光用凹部および受光用凹部内に進入してしまうという問題があった。

また、上記発光用凹部および受光用凹部内に注入した透光性樹脂の表面は、何の処理もされずにそのまま硬化されていたため、その表面が凹凸になる場合があった。そのため、上記透光性樹脂の光学特性が設計したものとは異なってしまい、発光素子の照射強度と受光素子の受光感度が設計したものと懸け離れ、予定した光結合装置が得られないという問題があった。

そこで、この発明の課題は、透光性樹脂の表面の望まない膨らみや凹凸による光学特性のばらつきを抑えて、設計どおりの光結合装置を提供することにある。

上記課題を解決するため、この発明の光結合装置は、
リードフレームと、
発光素子用凹部と受光素子用凹部とを有すると共に、上記リードフレームの一部が上記発光素子用凹部と上記受光素子用凹部とに露出するように上記リードフレームを封止する遮光性樹脂体と、
上記発光素子用凹部内の上記リードフレームに搭載された発光素子と、
上記受光素子用凹部内の上記リードフレームに搭載された受光素子と、
上記発光素子用凹部および受光素子用凹部内に注入されると共に、上記発光素子および受光素子を封止する透光性樹脂と
を備え、
上記透光性樹脂の表面は、上記発光素子用凹部および上記受光素子用凹部の側壁面の開口側の端よりも下に位置すると共に、少なくとも一部が平坦な面であることを特徴とする。

上記構成によれば、上記透光性樹脂の表面は、発光素子用凹部および受光素子用凹部の側壁面の開口側の端よりも下に位置し、かつ、少なくとも一部が平坦な面であるので、この透光性樹脂の表面の形状による光学特性のばらつきを低減することができる。

また、一実施形態の光結合装置は、
上記透光性樹脂の表面に、レンズ形状の突起を有する。

上記実施形態によれば、透光性樹脂の表面にレンズ形状の突起を有するので、発光素子からの光および受光素子への光をこのレンズ形状の突起により集光することができ、高出力で高精度な光の検知が可能になる。

また、一実施形態の光結合装置では、
上記透光性樹脂の表面に、プリズム形状の突起を有する。

上記実施形態によれば、透光性樹脂の表面にプリズム形状の突起を有するので、光の入射方向、出射方向を変えることができ、また、検知に不必要な外乱光を抑制することができる。

また、一実施形態の光結合装置では、
上記透光性樹脂の表面の上記平坦な面が露出していて、上記透光性樹脂表面の上記平坦な面を除いた部分が、遮光性樹脂により覆われている。

上記実施形態によれば、透光性樹脂の表面の平坦な面を除いた部分が、遮光性樹脂により覆われているので、上記透光性樹脂の表面に入射する外乱光をさらに防いで、外乱光から受ける影響を低減することができる。

また、一実施形態の光結合装置では、
上記発光素子用凹部および上記受光素子用凹部の側壁面の開口部側に環状段部を有する。

上記実施形態によれば、発光素子用凹部および受光素子用凹部の側壁面の開口部側に環状段部を有するので、発光素子用凹部および受光素子用凹部に注入する透光性樹脂の注入量を目視で確認することができ、透光性樹脂の高さを常に一定にすることができる。また、多少、発光素子用凹部および受光素子用凹部に透光性樹脂を注入しすぎても、上記環状段部に流入して、発光素子用凹部および受光素子用凹部から溢れることがなく、透光性樹脂の高さを常に発光素子用凹部および受光素子用凹部の側壁面の開口側の端よりも下にすることができる。

また、一実施形態の光結合装置では、
上記透光性樹脂の表面を覆い、レンズを有するレンズケースを有する。

上記実施形態によれば、透光性樹脂の表面を覆い、レンズを有するレンズケースを有するので、発光素子からの光および受光素子への光をこのレンズケースのレンズにより集光することができ、より高出力で高精度な光の検知が可能になると共に、より長い焦点での光の検知が可能になる。

また、一実施形態の光結合装置では、
上記レンズケースが、上記リードフレームの出力端子側にコネクタ部を有する。

上記実施形態によれば、レンズケースが、リードフレームの出力端子側にコネクタ部を有するので、別部品としてのコネクタ部が必要なくなり、製品コストを低減することができる。

また、この発明の光結合装置の製造方法は、
リードフレームが露出する発光素子用凹部および受光素子用凹部を有する遮光性樹脂体を、上記リードフレームと一体にモールド成型する工程と、
上記発光素子用凹部および上記受光素子用凹部内の上記リードフレームに発光素子および受光素子を搭載する工程と、
上記発光素子用凹部および上記受光素子用凹部内に透光性樹脂を注入して、上記発光素子および上記受光素子を封止する工程と、
少なくとも一部に平坦面を有する成形部材を上記発光素子用凹部および上記受光素子用凹部内にそれぞれ挿入して、上記発光素子用凹部および上記受光素子用凹部内に注入した上記透光性樹脂の表面を上記平坦面で押圧し、かつ、上記発光素子用凹部および上記受光素子用凹部の側壁面の開口側の端よりも下に位置させる工程と、
上記透光性樹脂を硬化させる工程と
を順次行うことを特徴とする。

上記構成によれば、少なくとも一部に平坦面を有する成形部材を発光素子用凹部および受光素子用凹部内にそれぞれ挿入して、発光素子用凹部および受光素子用凹部内に注入した透光性樹脂の表面を上記平坦面で押圧し、かつ、発光素子用凹部および受光素子用凹部の側壁面の開口側の端よりも下に位置させる工程を有するので、透光性樹脂の表面が形成部材の平坦面により十分に押圧されて、より均一に平坦な面を透光性樹脂の表面に形成することができる。

また、上記平坦面を発光素子用凹部および受光素子用凹部の側壁面の開口側の端よりも下に形成するので、透光性樹脂の注入量に関わらず、発光素子用凹部および受光素子用凹部の側壁面の開口側の端よりも下に常に位置するように透光性樹脂の表面を形成することができる。したがって、透光性樹脂の表面の光学特性のばらつきを抑えて、設計どおりの発光素子の照射強度と受光素子の受光感度を有する光結合装置を製造することができる。

また、一実施形態の光結合装置の製造方法では、
上記成形部材の表面が、フッ素系コーティングまたはシリコン系コーティングされている。

上記実施形態によれば、成形部材の表面に、フッ素系コーティングまたはシリコン系コーティングを設けているので、硬化後の透光性樹脂と成形部材の表面とが粘着せず、離れ易くすることができる。そのため、硬化後に成形部材を取り外すとき、透光性樹脂の表面の平坦な面を傷つけることがなくなる。

また、この発明の産業機器では、
請求項１から７のいずれか１つに記載の光結合装置を備える。

上記構成によれば、透光性樹脂の表面の光学特性のばらつきを抑えて、設計どおりの発光素子の照射強度と受光素子の受光感度を有する光結合装置を備える産業機器を実現することができる。

以上より明らかなように、この発明の光結合装置によれば、透光性樹脂の表面の望まない膨らみや凹凸をなくして光学特性のばらつきを抑え、設計どおりの光結合装置を実現することができる。

図１は、この発明の第１実施形態の平面図である。 図２は、上記光結合装置のＩＩ−ＩＩ線からみた縦断面図である。 図３は、上記光結合装置の透光性樹脂の表面を成形部材で押圧した状態を示す縦断面図である。 図４は、上記光結合装置の透光性樹脂の表面の一部を形成する成形部材の四角錐台形状の平坦面を示す斜視図である。 図５は、上記光結合装置の透光性樹脂を紫外線により硬化している状態を示す斜視図である。 図６は、この発明の第２実施形態の光結合装置の縦断面図である。 図７は、上記光結合装置の透光性樹脂の表面を成形部材で押圧した状態を示す縦断面図である。 図８は、この発明の第３実施形態の光結合装置の縦断面図である。 図９は、上記光結合装置の透光性樹脂の表面を成形部材で押圧した状態を示す縦断面図である。 図１０は、この発明の第４実施形態の光結合装置の縦断面図である。 図１１は、上記光結合装置の透光性樹脂の表面を成形部材で押圧した状態を示す縦断面図である。 図１２は、この発明の第５実施形態の光結合装置の縦断面図である。 図１３は、この発明の第６実施形態の光結合装置の縦断面図である。 図１４は、この発明の第７実施形態の光結合装置の縦断面図である。 図１５は、上記光結合装置の透光性樹脂の表面の一部を形成する成形部材の長円錐台形状の平坦面を示す斜視図である。 図１６は、上記光結合装置の透光性樹脂の表面の一部を形成する成形部材の楕円錐台形状の平坦面を示す斜視図である。 図１７は、上記光結合装置の透光性樹脂の表面の一部を形成する成形部材の円錐台形状の平坦面を示す斜視図である。

以下、この発明の光結合装置を図示の実施形態により詳細に説明する。

（第１実施形態）
この第１実施形態の光結合装置は、図１，図２に示すように、遮光性樹脂体１とリードフレーム２とを備えている。この遮光性樹脂体１には、発光素子用凹部としての発光チップ用凹部７および受光素子用凹部としての受光チップ用凹部８とを設けている。上記発光チップ用凹部７および受光チップ用凹部８の底部には、リードフレーム２が露出している。そして、このリードフレーム２上に発光素子としての発光チップ３および受光素子としての受光チップ４とを搭載している。

上記遮光性樹脂体１は、平面視矩形状で、インサート成形により、上記リードフレーム２と一体に形成している。このとき、リードフレーム２の全てのリードが同一平面上にあるように形成している。また、上記発光チップ用凹部７および受光チップ用凹部８は、遮光性樹脂体１の上面に開口するように設けていて、それぞれの底部には、リードフレーム２の上面が上記底部の上面と同一高さになるように露出している。

上記リードフレーム２は、第１リード９１，第２リード９２，第３リード９３から成り、例えば、防錆性および高強度を有するニッケル系合金で形成している。また、リードフレーム２のアウターリード部分は、コネクタ端子６になっている。

上記発光チップ用凹部７内のリードフレーム２の第１リード９1には、発光チップ３を搭載しており、また、上記受光チップ用凹部８内のリードフレーム２の第２リード９２には、受光チップ４を搭載している。上記発光チップ３は、例えば、発光ダイオードからなり、上記受光チップ４は、例えば、フォトトランジスタからなる。

上記発光チップ３は、リードフレーム２の第１リード９１にダイボンディングすることにより固定して電気接続すると共に、リードフレーム２の第３リード９３に金線９によりワイヤボンディングしている。また、上記受光チップ４は、リードフレーム２の第２リード９２にダイボンディングすることにより固定して電気接続すると共に、リードフレーム２の第１リード９１に、金線９によりワイヤボンディングしている。なお、発光チップ用凹部７内のリードフレーム２の第３リード９３には、発光チップ３の他に、集積回路等の電気部品５を搭載している。

また、上記発光チップ３および上記受光チップ４は、それぞれ透光性樹脂１１，１２により封止している。発光チップ３側の透光性樹脂１１の表面と受光チップ４側の透光性樹脂１２の表面とが同一面にあるように、発光チップ用凹部７および受光チップ用凹部８内に上記透光性樹脂１１，１２を注入している。なお、透光性樹脂１１，１２は、同じものを用いてもよいし、異なるものを用いてもよい。

上記透光性樹脂１１の表面の一部は光出射面１３となり、上記透光性樹脂１２の表面の一部は光入射面１４となる。この光出射面１３および光入射面１４は、同一平面上に位置している。さらに、この光出射面１３および光入射面１４は、遮光性樹脂体１の側壁面の上端よりも下側に位置していて、リードフレーム２と略平行であり、かつ、平坦な面である。また、透光性樹脂１１，１２の表面は、光出射面１３と光入射面１４の端部から遮光性樹脂体１の側壁面の上端に向かって上昇して、遮光性樹脂体１の側壁面の上端と繋がっている。

上記構成の光結合装置において、発光チップ３から照射された光は、透光性樹脂１１内を通って光出射面１３から出射される。そして、出射された光は、一定の距離に位置する反射試料により反射されて、光入射面１４から透光性樹脂１２内を通って受光チップ４によって受光される。このとき受光チップ４は、受光した光量に応じて電流を流す。

上記光結合装置は、透光性樹脂１１，１２の表面が、発光チップ用凹部７および受光チップ用凹部８の側壁面の開口側の端よりも下に位置し、かつ、光出射面１３と光入射面１４とが平坦な面であるので、透光性樹脂１１，１２の表面の形状による光学特性のばらつきを低減することができる。

次に、上記光結合装置の製造方法について説明する。

まず、図１，２に示すように、リードフレーム２をインサート成形することで、遮光性樹脂体１をリードフレーム２と一体にモールド成型する。このとき、遮光性樹脂体１には、発光チップ用凹部７および受光チップ用凹部８を、それぞれの底部にリードフレーム２が露出するように形成する。

そして、図１に示すように、発光チップ３を発光チップ用凹部７内のリードフレーム２の第１リード９１にダイボンディングすることにより固定し、また、受光チップ４を受光チップ用凹部８内のリードフレーム２の第２リード９２にダイボンディングすることにより固定して、それぞれ電気接続する。その後、発光チップ３はリードフレーム２の第３リード９３に、受光チップ４はリードフレーム２の第１リード９１に金線９によりワイヤボンディングする。このとき、集積回路等の電気部品５も発光チップ用凹部７内のリードフレーム２の第３フレーム９３に固定する。

次に、図２に示すように、発光チップ用凹部７および受光チップ用凹部８内に透光性樹脂１１，１２を注入して封止する。このとき、透光性樹脂１１，１２は、発光チップ用凹部７および受光チップ用凹部８の側壁面の上端よりも少し下の位置まで注入する。なお、発光チップ用凹部７内と受光チップ用凹部８内に注入する透光性樹脂１１，１２の注入量は同じである。

透光性樹脂１１，１２を注入した後、図３に示すように、成形部材１５を発光チップ用凹部７内に、成形部材１６を受光チップ用凹部８内にそれぞれ挿入する。

図４に示すように、上記成形部材１５は、直方体部分と、直方体の長さ方向の一方の面を底面とする四角錐台部分とを合わせた形状で、四角錐台部分の他方の面に平坦面１７を設けている。この平坦面１７は、直方体部分の底面よりもやや小さい矩形状で、全面が単一の平坦な面であるように形成している。図４においては、成形部材１５を示しているが、成形部材１５と成形部材１６とは、同じ形状で、平坦面１７と平坦面１８の表面の大きさが異なっている。

上記成形部材１５，１６は、注入した透光性樹脂１１，１２の表面よりも下の位置であり、かつ、発光チップ用凹部７および受光チップ用凹部８の側壁面の上端よりも下側の既定の位置まで挿入して固定する。この既定の位置は、発光チップ用凹部７および受光チップ用凹部８とも同じ位置であり、光出射面１３および光入射面１４が同一平面上に位置するように設定している。上記成形部材１５，１６を挿入することで、成形部材１５，１６の平坦面１７，１８が透光性樹脂１１，１２の表面の一部を押圧して、平坦な面を形成する。なお、上記成形部材１５，１６の挿入位置が設計によって変更可能であるのは勿論である。

そして、図５に示すように、成形部材１５，１６を固定したまま、紫外線照射装置１９により透光性樹脂１１，１２に紫外線を照射する。このとき紫外線は、成形部材１５，１６と遮光性樹脂体１との間の隙間から照射する。紫外線を照射することで透光性樹脂１１，１２を硬化して、上記光出射面１３および上記光入射面１４を形成する。成形部材１５，１６は、透光性樹脂１１，１２が完全に硬化した後に取り外す。

このように、注入した透光性樹脂１１，１２の表面よりも下の位置であり、かつ、発光チップ用凹部７および受光チップ用凹部８の側壁面の上端よりも下の位置まで成形部材１５，１６を挿入することで、透光性樹脂１１，１２の表面が成形部材１５，１６の平坦面１７，１８により十分に押圧されて、より均一な光出射面１３および光入射面１４を透光性樹脂１１，１２の表面に形成することができる。また、透光性樹脂１１，１２の注入量に関わらず、常に発光チップ用凹部７および受光チップ用凹部８の側壁面の上端よりも下に位置するように透光性樹脂１１，１２の表面を形成することができる。

また、上記成形部材１５，１６の表面には、フッ素系コーティングまたはシリコン系コーティングを設けているのが望ましい。成形部材１５，１６の表面に上記のようなコーティングがなされていることで、硬化後の透光性樹脂１１，１２の表面と成形部材１５，１６の表面とが粘着せず、離れ易くすることができる。そのため、硬化後に成形部材１５，１６を取り外すとき、透光性樹脂の表面１１，１２の光出射面１３および光入射面１４を傷つけることがなくなる。

（第２実施形態）
図６は、この発明の第２実施形態の光結合装置の縦断面図である。この第２実施形態の光結合装置は、遮光性樹脂体１と、リードフレーム２とを備え、遮光性樹脂体１に発光チップ用凹部７および受光チップ用凹部８を設けている。そして、上記発光チップ用凹部７および受光チップ用凹部８の底部には、リードフレーム２が露出していて、このリードフレーム２上に発光チップ３および受光チップ４を搭載している。本実施形態の光結合装置は、基本的には、第１実施形態と同様の構成である。なお、上記第１実施形態と同一の構成部には同一番号を付しており、第１実施形態の説明を援用する。

図６に示すように、上記光結合装置は、上記透光性樹脂１１，１２の表面にレンズ形状の突起２１，２２を有している点で第１実施形態と異なっている。

発光チップ３側のレンズ形状の突起２１は、発光チップ３の直上の透光性樹脂１１の表面に設けていて、受光チップ４側のレンズ形状の突起２２は、受光チップ４の直上の透光性樹脂１２の表面に設けている。また、上記発光チップ３側のレンズ形状の突起２１は光出射面２３と、上記受光チップ４側のレンズ形状の突起２２は光入射面２４と一体に形成している。

本実施形態の製造方法は、上記第１実施形態と同様であるが、図７に示すように、本実施形態では、発光側の成形部材２５の平坦面２７に発光側レンズ用凹部２９を、そして、受光側の成形部材２６の平坦面２８に受光側レンズ用凹部３０をそれぞれ設けている。上記成形部材２５，２６を発光チップ用凹部７および受光チップ用凹部８に挿入することで、平坦面２７，２８により上記透光性樹脂１１，１２の表面が押圧され、発光側レンズ用凹部２９と受光側レンズ用凹部３０内が透光性樹脂１１，１２により満たされる。そして、透光性樹脂１１，１２を硬化することで、レンズ形状の突起２１、２２を光出射面２３および光入射面２４と一体に形成することができる。

上記発光チップ３から照射された光は、透光性樹脂１１を通過して、発光チップ３側のレンズ形状の突起２１により集光され、外部に出射する。そして、出射された光は一定の距離に位置する反射試料により反射され、受光チップ４側のレンズ形状の突起２２により再び集光されて、透光性樹脂１２内を通過し受光チップ４によって受光される。

したがって、発光チップ３からの光および受光チップ４への光をこのレンズ形状の突起２１，２２により集光することができるので、高出力で高精度な検知が可能になる。

（第３実施形態）
図８は、この発明の第３実施形態の光結合装置の縦断面図である。この第３実施形態の光結合装置は、遮光性樹脂体１と、リードフレーム２とを備え、遮光性樹脂体１に発光チップ用凹部７および受光チップ用凹部８を設けている。そして、上記発光チップ用凹部７および受光チップ用凹部８の底部には、リードフレーム２が露出していて、このリードフレーム２上に発光チップ３および受光チップ４を搭載している。本実施形態の光結合装置は、基本的には、第１実施形態と同様の構成である。なお、上記第１実施形態と同一の構成部には同一番号を付しており、第１実施形態の説明を援用する。

図８に示すように、上記光結合装置は、上記透光性樹脂１１，１２の表面にプリズム形状の突起３１，３２を有している点で第１実施形態と異なっている。

発光チップ３側のプリズム形状の突起３１は、発光チップ３の直上の透光性樹脂１１の表面に設けていて、受光チップ４側のプリズム形状の突起３２は、受光チップ４の直上の透光性樹脂１２の表面に設けている。また、上記発光チップ３側のプリズム形状の突起３１は光出射面３２と、上記受光チップ４側のプリズム形状の突起３２は光入射面３３と一体に形成している。

本実施形態の製造方法は、上記第１実施形態と同様であるが、図９に示すように、本実施形態では、発光側の成形部材３５の平坦面３７に発光側プリズム用凹部３９を、そして、受光側の成形部材３６の平坦面３８に受光側プリズム用凹部４０を設けている。上記成形部材３５，３６を発光チップ用凹部７および受光チップ用凹部８に挿入することで、平坦面３７，３８により上記透光性樹脂１１，１２の表面が押圧され、発光側プリズム用凹部３９と受光側プリズム用凹部４０内が透光性樹脂１１，１２により満たされる。そして、透光性樹脂１１，１２を硬化することで、プリズム形状の突起３１、３２を光出射面３３および光入射面３４と一体に形成することができる。

上記プリズム形状の突起３１，３１は、発光チップ３から照射される光および受光チップ４が受光する光の入射方向、出射方向を変えることができ、また、検知に不必要な外乱光を抑制することができる。したがって、発光チップ３から照射された光量および受光チップ４が受光する光量が外乱光の影響を受けることが少なくなり、精度の高い光の検知が可能になる。

（第４実施形態）
図１０は、この発明の第４実施形態の光結合装置の縦断面図である。この第４実施形態の光結合装置は、遮光性樹脂体１と、リードフレーム２とを備え、遮光性樹脂体１に発光チップ用凹部７および受光チップ用凹部８を設けている。そして、上記発光チップ用凹部７および受光チップ用凹部８の底部には、リードフレーム２が露出していて、このリードフレーム２上に発光チップ３および受光チップ４を搭載している。本実施形態の光結合装置は、基本的には、第１実施形態と同様の構成である。なお、上記第１実施形態と同一の構成部には同一番号を付しており、第１実施形態の説明を援用する。

図１０に示すように、上記光結合装置は、上記透光性樹脂１１，１２の表面に遮光部４１，４２を有していて、光出射面４３および光入射面４４が小さくなっている点で第１実施形態と異なっている。

上記遮光部４１，４２は、透光性樹脂１１，１２の表面の光出射面４３および光入射面４４を除いた部分を覆っている。遮光部４１，４２の遮光性樹脂は、遮光性樹脂体１と同じ素材を用いているが、異なる遮光性樹脂を用いてもよい。

本実施形態の製造方法は、上記第１実施形態と同様であるが、図１１に示すように、本実施形態では、発光側の成形部材４５と受光側の成形部材４６は、第１実施形態の成形部材１５，１６と同じ形状であるが、成形部材１５，１６と比べて、平坦面４７，４８を小さく、四角錐台部分を高くしている。

上記遮光部４１，４２は、光出射面４３および光入射面４４が遮光性樹脂により覆われないように、透光性樹脂１１，１２の硬化後、成形部材４５，４６を取り外さずに透光性樹脂１１，１２の表面に遮光性樹脂を塗布して形成する。このとき、上記成形部材４５，４６は、平坦面４７，４８が小さく、四角錐台部分が高いので、透光性樹脂１１，１２の表面に遮光性樹脂を簡単に塗布することができる。

また、光出射面４３および光入射面４４を必要最小限に形成すると共に、透光性樹脂１１，１２の表面の光出射面４３および光入射面４４以外の部分を遮光部４１，４２で覆っているため、透光性樹脂１１，１２の表面に入射する検知に不必要な外乱光をさらに抑制することができる。

（第５実施形態）
図１２は、この発明の第５実施形態の光結合装置の縦断面図である。この第５実施形態の光結合装置は、遮光性樹脂体１と、リードフレーム２とを備え、遮光性樹脂体１に発光チップ用凹部７および受光チップ用凹部８を設けている。そして、上記発光チップ用凹部７および受光チップ用凹部８の底部には、リードフレーム２が露出していて、このリードフレーム２上に発光チップ３および受光チップ４を搭載している。本実施形態の光結合装置は、基本的には、第１実施形態と同様の構成である。なお、上記第１実施形態と同一の構成部には同一番号を付しており、第１実施形態の説明を援用する。

図１２に示すように、上記光結合装置は、発光チップ用凹部７および受光チップ用凹部８に環状段部５１，５２を有している点で第１実施形態と異なる。

上記発光チップ用凹部７の開口側の上端に発光側の環状段部５１、上記受光チップ用凹部８の開口側の上端に受光側の環状段部５２を設けていて、発光チップ用凹部７および受光チップ用凹部８の開口を取り囲んでいる。発光側の環状段部５１と受光側の環状段部５２の段は同じ大きさに形成している。

本実施形態の製造方法は、上記第１実施形態と同様であるが、遮光性樹脂体１に発光チップ用凹部７および受光チップ用凹部８を形成する際に、環状段部５１，５２も同時に形成する。

上記環状段部５１，５２は、発光チップ用凹部７および受光チップ用凹部８内に注入する透光性樹脂１１，１２の注入量に合わせて形成している。そのため、上記発光チップ用凹部７および受光チップ用凹部８に透光性樹脂１１，１２を注入するときに、環状段部５１，５２の位置を目視で確認しながら透光性樹脂１１，１２を注入することができる。

また、発光チップ用凹部７および受光チップ用凹部８内に透光性樹脂を多少注入しすぎても、環状段部５１，５２に流入して、発光チップ用凹部７および受光チップ用凹部８から溢れることがない。したがって、透光性樹脂の高さを発光チップ用凹部７および受光チップ用凹部８の側壁面の開口側の端よりも常に下にすることができる。

なお、この環状段部５１，５２の段は、設計された光学特性に応じて大きくしたり小さくしたりすることができるのは勿論である。

（第６実施形態）
図１３は、この発明の第６実施形態の光結合装置の縦断面図である。この第６実施形態の光結合装置は、上記第１実施形態の光結合装置とレンズケース６１とを有している。なお、上記第１実施形態と同一の構成部には同一番号を付しており、第１実施形態の説明を援用する。

図１３に示すように、上記光結合装置は、遮光性樹脂体１の上面と側面を覆うようにレンズケース６１を設けていて、コネクタ端子６側には、コネクタ部６４を取り付けている。

上記レンズケース６１は、発光チップ３から照射された光を導く発光用レンズ６２と、受光チップ４が受光する光を導く受光用レンズ６３とを有する。このレンズケース６１は、例えば、アクリル樹脂等の単色の透光性樹脂によって一体に形成している。また、発光用レンズ６２と受光用レンズ６３との間に位置決め孔６５を設け、遮光樹脂体１の発光チップ用凹部７および受光チップ用凹部８の間に位置決め部材６６を設けている。そして、位置決め孔６５に位置決め部材６６を嵌め込むことで、レンズケース６１を納める位置を決めている。

上記コネクタ部６４には、コネクタ端子６７を取り付けていて、遮光性樹脂体１側のコネクタ端子６とはんだ付け等により接続している。

遮光性樹脂体１に上記レンズケース６１を取り付けることで、発光チップ３からの光および受光チップ４への光を上記レンズケース６１の発光用レンズ６２および受光用レンズ６３により集光することができるので、より高出力で高精度な光の検知が可能になると共に、より長い焦点での光の検知が可能になる。

（第７実施形態）
図１４は、この発明の第７実施形態の光結合装置の縦断面図である。この第７実施形態の光結合装置は、上記第１実施形態の光結合装置とレンズケース７１とを有している。なお、上記第１実施形態と同一の構成部には同一番号を付しており、第１実施形態の説明を援用する。

図１４に示すように、上記光結合装置は、遮光性樹脂体１の上面と側面を覆うようにレンズケース７１を設けている。このレンズケース７１は、発光用レンズ７２と受光用レンズ７３とを有し、遮光性樹脂体１のコネクタ端子６側にコネクタ部７４を一体に形成している。

上記レンズケース７１は、例えば、アクリル樹脂等の単色の透光性樹脂によって一体に形成している。また、発光用レンズ７２と受光用レンズ７３との間に位置決め孔７５を設け、遮光樹脂体１の発光チップ用凹部７および受光チップ用凹部８の間に位置決め部材７６を設けている。そして、位置決め孔７５に位置決め部材７６を嵌め込むことで、レンズケース７１を納める位置を決めている。

上記レンズケース７１は、遮光性樹脂体１のコネクタ端子６側にコネクタ部７４を一体に成形しているので、別部品としてのコネクタ部が必要なくなり、製品コストを低減することができる。

また、遮光性樹脂体１に上記レンズケース７１を取り付けることで、発光チップ３からの光および受光チップ４への光を上記レンズケース７１の発光用レンズ７２および受光用レンズ７３により集光することができるので、より高出力で高精度な光の検知が可能になると共に、より長い焦点での光の検知が可能になる。

上記第１〜第７実施形態の光結合装置の光出射面１３，２３，３３，４３と光入射面１４，２４，３４，４４とを形成する形成部材１５，１６，２５，２６，３５，３６，４５，４６の平坦面１７，１８，２７，２８，３７，３８，４７，４８は矩形状であるが、これに限られず、例えば、図１５に示す長円錐台形状の平坦面８１であってもよいし、図１６に示す楕円錐台形状の平坦面８２であってもよいし、図１７に示す円錐台形状の平坦面８３であってもよい。また、平坦面１７，１８，２７，２８，３７，３８，４７，４８の大きさを変更してもよい。これにより、設計に応じた大きさ、形状の光出射面１３，２３，３３，４３および光入射面１４，２４，３４，４４を形成することが可能になる。

また、上記第１〜第７実施形態の光結合装置では、透光性樹脂１１、１２を硬化するために紫外線照射装置１９を用いているが、紫外線硬化に限られず、例えば熱硬化でもよい。熱で透光性樹脂１１、１２を硬化する場合は、成形部材１５，１６の表面にフッ素系コーティングまたはシリコン系コーティングを設けることで、硬化後の透光性樹脂１１、１２の表面と成形部材１５，１６の表面とが粘着せず、離れ易くすることができる。

上記第１〜第７実施形態の光結合装置は、コピーマシンやプリンター等のＯＡ機器やＡＴＭおよびアミューズメント機の硬貨検知等の産業機器に用いることができる。つまり、透光性樹脂の表面の光学特性のばらつきを抑え、設計どおりの発光素子の照射強度と受光素子の受光感度を有する光結合装置を備える産業機器を提供できる。

上記第１〜第７実施形態の光結合装置のリードフレーム２の形状は、これに限られず、設計に応じて変更可能であることは勿論である。

上記第１〜第７実施形態の光結合装置の各々の構成要素は、可能ならば、お互いに入れ換え、あるいは追加してもよいことは勿論である。

１ 遮光性樹脂体
２ リードフレーム
３ 発光チップ
４ 受光チップ
５ 電気部品
６，６７ コネクタ端子
７ 発光チップ用凹部
８ 受光チップ用凹部
９ 金線
１１，１２ 透光性樹脂
１３，２３，３３，４３ 光出射面
１４，２４，３４，４４ 光入射面
１５，１６，２５，２６，３５，３６，４５，４６ 形成部材
１７，１８，２７，２８，３７，３８，４７，４８ 平坦面
１９ 紫外線照射装置
２１，２２ レンズ形状の突起
２９ 発光側レンズ用凹部
３０ 受光側レンズ用凹部
３１，３２ プリズム形状の突起
３９ 発光側プリズム用凹部
４０ 受光側プリズム用凹部
４１，４２ 遮光部
５１，５２ 環状段部
６１，７１ レンズケース
６２，７２ 発光用レンズ
６３，７３ 受光用レンズ
６４，７４ コネクタ部
６５，７５ 位置決め孔
６６．７６ 位置決め部材
８１ 長円錐台形状の平坦面
８２ 楕円錐台形状の平坦面
８３ 円錐台形状の平坦面
９１ 第１リード
９２ 第２リード
９３ 第３リード

Claims (10)

1. リードフレームと、
   発光素子用凹部と受光素子用凹部とを有すると共に、上記リードフレームの一部が上記発光素子用凹部と上記受光素子用凹部とに露出するように上記リードフレームを封止する遮光性樹脂体と、
   上記発光素子用凹部内の上記リードフレームに搭載された発光素子と、
   上記受光素子用凹部内の上記リードフレームに搭載された受光素子と、
   上記発光素子用凹部および受光素子用凹部内に注入されると共に、上記発光素子および受光素子を封止する透光性樹脂と
   を備え、
   上記透光性樹脂の表面は、上記発光素子用凹部および上記受光素子用凹部の側壁面の開口側の端よりも下に位置すると共に、少なくとも一部が平坦な面であることを特徴とする光結合装置。
2. 請求項１に記載の光結合装置において、
   上記透光性樹脂の表面に、レンズ形状の突起を有することを特徴とする光結合装置。
3. 請求項１に記載の光結合装置において、
   上記透光性樹脂の表面に、プリズム形状の突起を有することを特徴とする光結合装置。
4. 請求項１から３のいずれか１つに記載の光結合装置において、
   上記透光性樹脂の表面の上記平坦な面が露出していて、上記透光性樹脂表面の上記平坦な面を除いた部分が、遮光性樹脂により覆われていることを特徴とする光結合装置。
5. 請求項１から４のいずれか１つに記載の光結合装置において、
   上記発光素子用凹部および上記受光素子用凹部の側壁面の開口部側に環状段部を有することを特徴とする光結合装置。
6. 請求項１，４，５のいずれか１つに記載の光結合装置において、
   上記透光性樹脂の表面を覆い、レンズを有するレンズケースを有することを特徴とする光結合装置。
7. 請求項６に記載の光結合装置において、
   上記レンズケースが、上記リードフレームの出力端子側にコネクタ部を有することを特徴とする光結合装置。
8. リードフレームが露出する発光素子用凹部および受光素子用凹部を有する遮光性樹脂体を、上記リードフレームと一体にモールド成型する工程と、
   上記発光素子用凹部および上記受光素子用凹部内の上記リードフレームに発光素子および受光素子を搭載する工程と、
   上記発光素子用凹部および上記受光素子用凹部内に透光性樹脂を注入して、上記発光素子および上記受光素子を封止する工程と、
   少なくとも一部に平坦面を有する成形部材を上記発光素子用凹部および上記受光素子用凹部内にそれぞれ挿入して、上記発光素子用凹部および上記受光素子用凹部内に注入した上記透光性樹脂の表面を上記平坦面で押圧し、かつ、上記発光素子用凹部および上記受光素子用凹部の側壁面の開口側の端よりも下に位置させる工程と、
   上記透光性樹脂を硬化させる工程と
   を順次行うことを特徴とする光結合装置の製造方法。
9. 請求項８に記載の光結合装置の製造方法において、
   上記成形部材の表面に、フッ素系コーティングまたはシリコン系コーティングを設けていることを特徴とする光結合装置の製造方法。
10. 請求項１から７のいずれか１つに記載の光結合装置を備える産業機器。

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