JP2981371B2 - 光結合装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、入出力を光で伝達する
光結合装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、光結合装置（フォトカプラ）に対
する市場の要望は著しく、特に透光性樹脂および遮光性
樹脂により二重モールドするデュアルインラインパッケ
ージ（ＤＩＰ）型光結合装置の普及率は上昇の一途であ
るが、電子部品の小型化、薄型化が進むにつれて、面実
装（ＳＭＤ）タイプの需要も加わり、小型のＳＭＤタイ
プが開発され普及しつつある。

【０００３】しかしながら、前記の小型化、薄型化の要
望はさらに進んでいる。しかし、リードフレームを有し
ているため、その強度等を考慮すると寸法をある程度確
保しなければならず、ＳＭＤタイプの光結合装置の小型
化も限界に達している。

【０００４】この流れに対して、リードレスカプラも開
発途上にあり、薄型化をさらに進めたフィルムキャリア
方式によるパッケージが望まれる。

【０００５】このフィルムキャリア方式を採用した光結
合装置の構造の一つに、図８の如く、透光性の絶縁フィ
ルム１（テープキャリア）の同一平面上に、発光素子で
ある赤外発光ダイオード２と受光素子であるフォトトラ
ンジスタ３とを夫々搭載する方式がある。

【０００６】発光素子２は、上部電極（アノードまたは
カソード）と裏面電極（カソードまたはアノード）であ
るため面実装においてフィルムキャリアとは垂直方向に
レイアウトし、両電極共Ａｇペースト等で電気的機械的
接続を行う。受光素子３は、バンプ処理（図示せず）を
施したチップを面ボンディングする。このバンプには、
Ａｕや半田を用いる。

【０００７】また、絶縁フィルム１のテープ材には、ポ
リイミド、ポリエステル、ガラスエポキシ等の樹脂材料
を用いる。この絶縁フィルム１上に形成する導体パター
ンの銅箔または圧延銅を利用しテープの穴抜き後、これ
にラミネートしエッチング処理にてパターニングを行
う。

【０００８】そして、発光素子２及び受光素子３を搭載
した後、遮光性のモールド樹脂４によりモールドを行な
う。このモールド樹脂４は、集積回路（ＩＣ）のアッセ
ンブリ工程で使用されるエポキシ樹脂製の粒状物（Ｅペ
レット）等であり、熱で溶かしモールディングする。も
しくは、薄型における寸法精度を向上させるためにトラ
ンスファーモールド技術を用いてモールドする方法もあ
る。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】上記フィルムキャリア
方式の光結合装置において、発光素子２と受光素子３の
光パス経路（以下、光路という）にあたる絶縁フィルム
１は、前述の通りポリイミド樹脂等が使用されるため、
赤外発光ダイオードのピーク波長が９５０μｍ付近に対
して透過率が約９０％程度であり、光効率のよい設計が
可能である。しかしながら、信号取出用の電極は銅箔等
が使用され、絶縁フィルム１の一部を補強材として一体
化としているので、外乱光５がこの絶縁フィルム１の端
部の厚み方向等から受光素子３に到達し、デバイスに誤
動作を生じさせる恐れがある。

【００１０】そこで、同出願人が特願平３−３１２５０
１号（１９９１年１１月２７日出願）にて提案した光結
合装置がある。

【００１１】該光結合装置は、図９及び図１０の如く、
絶縁フィルム１の外周部に、外乱光が絶縁フィルム１の
厚み方向を伝って受発光間の光路に進入するのを防止す
るためのスリット６が穿設されている。該スリット６
は、絶縁フィルム１の光路形成領域Ｌａの周囲がパンチ
ング抜きされたものである。ただし、スリット６を穿設
した後で、絶縁フィルム１の光路形成領域Ｌａが絶縁フ
ィルム１のその他の領域Ｌｂからばらばらになって離脱
しないよう、両領域Ｌａ、Ｌｂが連結部７により連結さ
れている。なお、該連絡部７を設けることにより、該連
絡部７から光路形成領域Ｌａ内に外乱光が進入するおそ
れがある。そこで、連絡部７の外側にも切欠８を形成
し、外部からの直進光が連絡部７を伝って光路形成領域
Ｌａに進入するのを防止している。

【００１２】尚、図中、２は発光素子であり、３は受光
素子であり、４は遮光性樹脂であり、９は発光側導体パ
ターンであり、１０は受光側導体パターンであり、１１
は反射膜である。

【００１３】上記従来例によれば、図１１の如く、外部
からの直進光が直接光路形成領域Ｌａに進入することは
防止される。ところが、非光路形成領域Ｌｂおよび連絡
部７において、前記直進光が遮光性樹脂４等にて反射・
吸収を繰り返すことにより、若干ながら前記光路形成領
域Ｌａに外乱光が進入し、デバイスに誤動作を生じさせ
る恐れがある。

【００１４】本発明は、上記課題に鑑み、外乱光による
デバイスの誤動作を防止し得る光結合装置の提供を目的
とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明の光結合装置は、
発光素子と受光素子とが光学的に結合するよう配置さ
れ、前記発光素子および受光素子をそれぞれ、絶縁フィ
ルムの上面に形成された発光側導体パターンおよび受光
側導体パターンに搭載してなる光結合装置において、前
記絶縁フィルムにおける少なくとも前記発光素子および
受光素子のそれぞれの搭載部に開孔を設け、前記発光素
子および受光素子はそれぞれ、前記開孔部にオーバーハ
ングしてなる前記発光側導体パターンおよび受光側導体
パターンに搭載され、前記発光素子および受光素子間に
光透過性物質を設け、該光透過性物質、発光素子および
受光素子を遮光性樹脂にて封止してなることを特徴とす
るものである。

【００１６】

【作用】上記構成によれば、本発明の光結合装置は、光
透過性物質を光路とし、発光素子と受光素子とをそれぞ
れ、光透過性物質と相対向する部分以外を完全に遮光性
樹脂にて封止しているので、絶縁フィルムの厚み方向か
ら外乱光が進入しても、発光素子が非動作時に外乱光に
より照射され、光を発した状態と同じ状態となることを
防止でき、また、受光素子が外乱光を受光することがな
くなる。従って、外乱光によるデバイスの誤動作を防止
できる。

【００１７】

【実施例】図１は本発明の一実施例を示す光結合装置の
構成図であり、同図（ａ）は横断面図であり、同図
（ｂ）は縦断面図である。図２は加工前の絶縁フィルム
を示す平面図であり、図３は絶縁フィルムに開孔が形成
された状態を示す平面図であり、図４は絶縁フィルムに
導体パターンが形成された状態を示す平面図であり、図
５は図４のＡ部拡大断面図であり、図６は絶縁フィルム
に受発光素子及び光透過性物質が搭載された状態を示す
平面図であり、図７は絶縁フィルム上の受発光素子及び
光透過性物質が遮光性樹脂により封止された状態を示す
平面図である。

【００１８】図１の如く、本実施例の光結合装置は、絶
縁フィルム１の上面に発光側導体パターン９および受光
側導体パターン１０が形成され、前記発光側導体パター
ン９および受光側導体パターン１０にそれぞれ、発光素
子２および受光素子３を搭載してなるものであって、前
記絶縁フィルム１における受発光素子２，３のそれぞれ
の搭載部全域およびその近域に開孔１２を設け、前記発
光素子２および受光素子３はそれぞれ、前記開孔部１２
にオーバーハングしてなる前記発光側導体パターン９お
よび受光側導体パターン１０に搭載され、前記受発光素
子２，３間に、前記発光素子２および受光素子３に隣接
して絶縁フィルム、ガラス等からなる光透過性物質１３
を設け、該光透過性物質１３、発光素子２および受光素
子３を遮光性樹脂４にて封止してなるものである。尚、
図中、８は切欠である。

【００１９】前記絶縁フィルム1は、図２の如く、透過
性でかつ耐熱性に優れたポリイミド樹脂が使用され、複
数のデバイス用のものが帯状に連なった状態で製造工程
に給せられる。該絶縁フィルム１の下面には、発光素子
２側方からの斜め下方向への光を受光素子３に反射させ
る反射膜１１が形成されている。該反射膜１１は、前記
両導体パターン９，１０と同一材料である銅箔が使用さ
れ、図１の如く、少なくとも受発光素子２，３間の光路
全域に配されている。

【００２０】前記開孔部１２はそれぞれ、受発光素子
２，３に比べ同等以上の大きさとし、遮光性樹脂４の封
止時に樹脂が注入される。

【００２１】前記発光素子２は、赤外発光ダイオード等
が使用され、前記受光素子３は、フォトトランジスタ等
が使用されている。

【００２２】前記発光側導体パターン９および受光側導
体パターン１０は、図４の如く、夫々銅箔等の導電性材
料を用いて、前記絶縁フィルム１の上面にのみ所望の回
路設計に基づき形成されている。該両導体パターン９，
１０の先端部は、各素子２，３の各電極に接続するよう
略Ｌ字形に形成され、さらにその先端が、図５の如く、
各素子２，３を搭載できるよう前記絶縁フィルム１の開
孔部１２に突出するオーバーハングがなされている。

【００２３】前記光透過性物質１３は、透過率が良く絶
縁性のものであれば良く、形状についても、受発光素子
２，３が光学的に結合する形状であれば何でも良い。
尚、ガラスを用いる例としては方硅酸ガラス等を使用す
る。

【００２４】前記遮光性樹脂４は、光吸収性を有する一
般的な黒色エポキシ樹脂等が用いられ、図７のように、
絶縁フィルム１の上面及び開孔部１２に流し込まれて硬
化され、外乱光が受発光素子２，３に到達することを防
止する。

【００２５】ここで、図１の如く、絶縁フィルム１の厚
み方向より外乱光５の進入が考えられる。しかしなが
ら、上記構成の光結合装置によれば、受発光素子２，３
間に光透過性物質１３を設けて光路を形成し、受発光素
子２，３のそれぞれは、光透過性物質１３と隣接する部
分以外を遮光性樹脂４にて覆われているため外乱光５の
影響をうけることがない。すなわち、発光素子２の非動
作時に、外乱光５により前記発光素子２が照射され、光
を発する状態と同様となることを防止できる。また、受
光素子３については、前記光透過性物質１３方向からの
光のみを受光するため、外乱光５を受光することはほと
んどない。従って、外乱光によるデバイスの誤動作を防
止できる。

【００２６】上記構成の光結合装置の製造方法を説明す
る。

【００２７】まず、図２のように一枚のフィルムキャリ
アテープ状の絶縁フィルム１について、パンチング金型
にて開孔１２および切欠８の抜きを行い、図３の形状に
する。尚、図中、１５は絶縁フィルム１の外周を封止す
るための抜きであり、１６は樹脂封止領域である。

【００２８】その後、銅箔をこの絶縁フィルム１上に一
様にラミネートした後、図４の如く、エッチングにより
必要な銅箔を残す。

【００２９】その後、銅箔には半田メッキを施す。これ
は面実装を行なう受光素子３上に半田バンプを形成して
いるのでこの半田同士で電気的機械的接続を行なうため
のものである。

【００３０】このようにして製作された絶縁フィルム１
に、図６の如く、発光素子２である赤外発光ダイオード
チップをダイボンドする。発光素子２は上面と裏面に電
極が有り、これを電極に対して垂直方向にした状態で絶
縁フィルム１に載置し、Ａｇペースト１４で電気的に接
続し、Ａｇペースト１４硬化のために高温放置を行な
う。

【００３１】次に、受光素子３であるフォトトランジス
タチップについてフェイスダウンボンディングを行な
う。受光素子３の電極は半田バンプ処理を施してあり、
絶縁フィルム１の裏面からヒーターヘッドで熱を加え、
半田同士を接続する。

【００３２】次に、光透過性物質１３である絶縁性フィ
ルムを受発光素子２，３に隣接して絶縁フィルム１上に
透明樹脂等を用いて搭載する。

【００３３】尚、上記発光素子２、受光素子３、光透過
性物質の搭載順序は上記と異なる順序でも良い。

【００３４】このようにして発光素子２および受光素子
３を絶縁フィルム１上に組立てたのち、遮光性樹脂４を
用いて樹脂モールドを行なう。ここで、遮光性樹脂４
は、薄型を目的として寸法精度を高めるためトランスフ
ァーモールドを行なう。このモールド後の形状を図７に
示す。

【００３５】その後、テープ状に連続された光結合装置
を単品板抜きをして最終製品ができあがる。この状態を
図１に示す。

【００３６】また、上記実施例において、ごく少量なが
ら、外乱光が反射・吸収を繰り返して絶縁フィルム１上
を進行し、この光が光透過性物質１３へ上方して発光素
子２および受光素子３へ到達する恐れがあると考えられ
るが、前記光透過性物質１３の裏面に絶縁性の光反射膜
を設けることにより、発光素子２、受光素子３、光透過
性物質１３へ到達することがなくなり、完全に外乱光の
進入を防止できる。このとき、絶縁フィルム１裏面の反
射膜１１は不要となる。

【００３７】なお、本発明は、上記実施例に限定される
ものではなく、本発明の範囲内で上記実施例に多くの修
正および変更を加え得ることは勿論である。

【００３８】例えば、発光素子２又は受光素子３と光透
過性物質１３との間に隙間が生ずる場合には、透明樹脂
等により隙間をうめることとする。

【００３９】

【発明の効果】以上のように、本発明の光結合装置によ
れば、光透過性物質を光路とし、発光素子および受光素
子のそれぞれを前記光透過性物質と相対向する部分以外
を遮光性樹脂にて封止しているので、外乱光が発光素
子、受光素子に到達することを防止でき、光結合装置の
誤動作が防止される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す構成図であり、図
（ａ）は横断面図であり、図（ｂ）は縦断面図である。

【図２】加工前の絶縁フィルムを示す平面図である。

【図３】絶縁フィルムに開孔が形成された状態を示す平
面図である。

【図４】絶縁フィルムに導体パターンが形成された状態
を示す平面図である。

【図５】図４のＡ部拡大断面図である。

【図６】絶縁フィルムに受発光素子及び光透過性物質が
搭載されけた状態を示す平面図である。

【図７】絶縁フィルム上の受発光素子及び光透過性物質
が遮光性樹脂により封止された状態を示す平面図であ
る。

【図８】従来例を示す縦断面図である。

【図９】他の従来例を示す縦断面図である。

【図１０】図９に示す光結合装置の平面図である。

【図１１】図９に示す光結合装置の横断面図である。

【符号の説明】

１ 絶縁フィルム ２ 発光素子 ３ 受光素子 ４ 遮光性樹脂 ９ 発光側導体パターン １０ 受光側導体パターン １２ 開孔（部） １３ 光透過性物質

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 発光素子と受光素子とが光学的に結合す
   るよう配置され、前記発光素子および受光素子をそれぞ
   れ、絶縁フィルムの上面に形成された発光側導体パター
   ンおよび受光側導体パターンに搭載してなる光結合装置
   において、前記絶縁フィルムにおける少なくとも前記発
   光素子および受光素子のそれぞれの搭載部に開孔を設
   け、前記発光素子および受光素子はそれぞれ、前記開孔
   部にオーバーハングしてなる前記発光側導体パターンお
   よび受光側導体パターンに搭載され、前記発光素子およ
   び受光素子間に光透過性物質を設け、該光透過性物質、
   発光素子および受光素子を遮光性樹脂にて封止してなる
   ことを特徴とする光結合装置。