JP3172630B2 - フィルムキャリア型光結合装置およびその製造方法 - Google Patents

フィルムキャリア型光結合装置およびその製造方法

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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
フィルムキャリア型光結合装置およびその製造方法に関
する。
【0002】更に詳しくは、絶縁フィルム上に発光素子
と受光素子とを搭載してなるフィルムキャリア型光結合
装置およびその製造方法に関する。
【0003】
【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、特にリードフレームを使用
し、透光性樹脂および遮光性樹脂により二重モールドす
るタイプの光結合装置へと移行している。しかも、その
普及率は、上昇の一途であるが電子部品の小型化、薄型
化が進むにつれ光結合装置自体の小型化、薄型化も要求
されている。
【0004】しかしながら、従来のリードフレームを使
用したトランスファーモールドタイプの光結合装置で
は、その強度および絶縁耐圧等を考慮すると寸法をある
程度確保しなければならず薄型化は、限界に達してい
る。
【0005】この流れに対して、薄型化をさらに進める
には、フィルムキャリア方式による光結合装置が望まれ
る。
【0006】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9の如く、絶縁フィルム23
の同一平面上に、発光素子20である赤外発光ダイオー
ドチップと、受光素子21であるフォトトランジスタチ
ップを搭載し、発光素子20よりの光が絶縁フィルム2
3を通過し、反射膜24によって反射し、その光を受光
素子21により受けるという方式がある。
【0007】ここで、発光素子20は、表面電極(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)であるため絶縁フィルム23とは、垂直方向にレ
イアウトし、両電極共、Agペーストで電気的機械的接
続を行う。
【0008】受光素子21の二つの電極27,27′
は、図10、図11の如く受光面25である一面にのみ
形成されており、該電極27,27′には絶縁フィルム
23上の導体パターンに接続されるAuまたは半田のバ
ンプ状半田接続部26,26′が突出形成されている。
【0009】上記のようにして、バンプ状半田接続部2
6,26′を形成した受光素子21は、熱圧着にて絶縁
フィルム23上の導体パターンに面ボンディングされ、
電気的機械的接続が行われる。
【0010】また、図9における絶縁フィルム23の材
質には、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23上に形成す
る導体パターンの材料には、銅箔または圧延銅を用い絶
縁フィルム23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ンニングを行う。
【0011】そして、発光素子20および受光素子21
を搭載した後、遮光性のモールド樹脂22によりモール
ドを行う。このモールド樹脂22は、集積回路(IC)
のアッセンブリー工程で使用されるエポキシ樹脂製の樹
脂塊(Eペレット)等であり、熱で溶かしてモールディ
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。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来のフィル
ムキャリア型光結合装置では、図9に示すように受光素
子21を絶縁フィルム23の導体パターンに搭載する方
式として、面ボンディングを採用しているため受光素子
21に、前処理として図10、図11に示すバンプ処理
を施さなければならず、また、二つの電極27,27′
を受光面25の一面より取り出す構造によりチップ面積
が大きくなりコストアップの要因となっていた。
【0013】また、発光素子20よりの光は、絶縁フィ
ルム23を通り反射膜24により反射し、受光素子21
に受光されるので、光が減衰し光効率が低下するという
欠点があった。
【0014】本発明は、上記問題点に鑑みなされたもの
で低コストで光効率の良いフィルムキャリア型光結合装
およびその製造方法を提供するものである。
【0015】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明のフィルムキャリア型光結合装置は、エッチ
ングにより形成された発光側導体パターンおよび受光側
パターンを有する絶縁フィルムと、該絶縁フィルムの導
体パターン上に対向配置される発光素子およびバンプ処
理を施さず2電極がそれぞれ表裏面に形成された受光素
子と、対向配置した発光素子と受光素子間に介在される
光透過性物質と、前記両素子および光透過性物質を封止
する遮光性樹脂とからなることを特徴とする。
【0016】また、請求項1記載のフィルムキャリア型
光結合装置において、前記受光素子は、前記受光側導体
パターンに対して垂直方向に載置されて前記表裏面の各
電極が垂直方向に導電ペーストにより接続されることを
特徴とする。また、本発明のフィルムキャリア型光結合
装置の製造方法は、フィルムキャリアテープ状の絶縁フ
ィルムに発光側導体パターンおよび受光側導体パターン
をエッチングにより形成する工程と、前記発光側導体パ
ターンに発光素子を載置して接続すると共に、前記受光
素子導体パターンにバンプ処理を施さず2電極がそれぞ
れ表裏面に形成された受光素子を垂直方向に載置して接
続し、前記発光素子および受光素子を対向配置する工程
と、前記発光素子と受光素子間に光透過性物質を介在さ
せる工程と、前記両素子および光透過性物質を遮光性樹
脂にて封止する工程とを含むことを特徴とする。
【0017】
【作用】上記構成により本発明によれば、受光素子も発
光素子と同様に絶縁フィルムに対して垂直搭載し、光軸
に対して発光素子と受光素子が直接対向する方式とした
ため、従来の反射タイプに比べて、1.5〜2.0倍の
光効率を有する光結合装置を提供できる。
【0018】また、受光素子を面ボンディング方式より
絶縁フィルムに対して垂直搭載方式としたため受光素子
へのバンプ処理が不要となり、かつ2電極を一平面上に
形成しないためチップ面積も小さくでき、従来から多用
されている表面と裏面に電極を形成する受光素子を利用
できるのでコストダウンが図れる。
【0019】
【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)は平面図、同図(b)は、
縦断面図である。図2は、本発明の一実施例を示す工程
フローを示す図、図3は、同じく絶縁フィルムに開孔が
形成された状態を示す平面図、図4は、同じく絶縁フィ
ルムに導体パターンが形成された状態を示す平面図、図
5は、同じく絶縁フィルムに受発光素子および光透過性
物質が搭載された状態を示す平面図、図6は、同じく図
5において他の光透過性物質が搭載された状態を示す平
面図、図7は、同じく絶縁フィルム上の受発光素子およ
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
す平面図および図8(a)は、バンプ処理を施さない受
光素子の構成図、(b)は、該受光素子の搭載図であ
る。
【0020】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4および受光
側導体パターン5が形成され、前記発光側導体パターン
4および受光側導体パターン5にそれぞれ発光素子2お
よびバンプ処理を施さない受光素子3を搭載してなるも
のであって、その搭載方式として発光素子2よりの光を
受光素子3が直接受光できるよう絶縁フィルム1に対し
て垂直に両素子2,3をAgペースト6にて搭載し、前
記受発光素子2,3間に光パス路となる光路用フィルム
8を設け該光路用フィルム8、発光素子2および受光素
子3を遮光性樹脂9にて封止してなるものである。
【0021】前記絶縁フィルム1は、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
状になった状態で製造工程に供せられる。
【0022】該絶縁フィルム1の下面には外乱光の侵入
を防止するため反射膜7が形成されている。該反射膜7
には、前記両導体パターン4,5と同一材料である銅箔
等が使用される。
【0023】前記発光素子2には赤外発光ダイオードチ
ップが、前記受光素子3にはフォトトランジスタチップ
が使用されている。
【0024】前記発光側導体パターン4および受光側導
体パターン5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上面に所望の回路設計に基
づき形成されている。
【0025】また、該電極パターン4,5の先端部は、
各素子2,3の各電極に搭載するよう略L字形に形成さ
れている。
【0026】前記光路用フィルム8は、透過率が良く絶
縁性に優れたポリイミド樹脂、ポリエステル樹脂等が使
用される。
【0027】また、前記遮光性樹脂9は、外乱光が受光
素子3に到達することを防止するため光吸収性を有する
黒色のエポキシ樹脂等が用いられる。
【0028】上記構成の光結合装置の製造方法を以下に
説明する。また、本実施例の工程フローを図2に示す。
【0029】まず、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10の抜きを行い図3の形状にする(a)。
【0030】尚、図中、11は、絶縁フィルム1の外周
を封止するための抜きを示し、13は、樹脂封止領域を
示す。
【0031】また、発光素子2および受光素子3の搭載
部の開孔12は、次工程でAgペーストによるパターン
間ショートを防止するためのものである。
【0032】その後、銅箔を絶縁フィルム1の全面にラ
ミネートした後、図4に示すようにエッチングにより必
要な銅箔を残し発光側導体パターン4および受光側導体
パターン5を形成する(b)。
【0033】このようにして製作された絶縁フィルム1
に図5に示すように発光素子2である赤外発光ダイオー
ドチップを、発光側導体パターン4に対して垂直方向に
載置し、Agペースト6で発光素子2の表面および裏面
電極と発光側導体パターン4の電気的機械的接続を行
う。
【0034】次に受光素子3であるフォトトランジスタ
チップを受光面を発光素子2側に向け、さらに受光側導
体パターン5に対して垂直方向に載置し、Agペースト
6で受光面電極(表面)および裏面電極と受光側導体パ
ターン5の電気的機械的接続を行う。この時のバンプ処
理を施さない受光素子3の構造図を図8(a)に示し該
受光素子3の搭載図を図8(b)に示す。
【0035】その後、Agペースト6硬化のため高温放
置を行う。この状態で発光素子2と受光素子3の受光面
とは対向型となっている。
【0036】次に、発光素子2よりの光を効率良く受光
素子3に伝達するための光パス路となる光路用フィルム
8を受発光素子2,3に隣接して搭載する(c)。
【0037】この光路用フィルム8の材質は、発光素子
2のピーク波長が約900〜950nm付近であるの
で、この光の透過率の良いポリイミド樹脂、ポリエステ
ル樹脂等を使用する。
【0038】また、図6に示すように光パス路としてド
ッキング樹脂と呼ばれるシリコーン樹脂8′を用いても
よい。
【0039】このようにして、発光素子2、受光素子3
および光路用フィルム8を絶縁フィルム1上に搭載した
のち遮光性樹脂9を用いて樹脂モールドを行う(d)。
【0040】ここで、モールド方法は、薄型化を目的と
して寸法精度の良いトランスファーモールドにて行う。
このモールド後の形状を図7に示す。
【0041】その後、テーピング状態で連結して電極取
り出しパターンにハンダメッキを施した後、金型により
単品抜きをして図1に示すような形状の光結合装置が完
成する(e)。
【0042】このようにして出来上がった光結合装置
は、従来の反射方式のフィルムキャリアタイプに比べて
1.5〜2.0倍の光効率を有するので、より低発光素
子を使用でき、低入力タイプの光結合装置にまで発展的
に利用できる。
【0043】また、受光素子3を面ボンディング方式よ
り絶縁フィルム1に対して垂直搭載方式としたため受光
素子3へのバンプ処理が不要となりコストダウンが図れ
る。尚、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修正および変更を加え
得ることは勿論である。
【0044】例えば、発光素子2または受光素子3と光
路用フィルム8との間に隙間が生じる場合には、透明樹
脂等により隙間を埋めることとする。
【0045】
【発明の効果】以上のように、本発明によればフィルム
キャリアタイプにおいて、発光素子とバンプ処理を施さ
ない受光素子を直接対向する方式とし、その両素子間を
光透過性物質にて光パス路を形成したことにより従来の
反射方式に比べて光効率の優れたフィルムキャリア型光
結合装置を提供できる。
【0046】また、受光素子を、面ボンディング方式よ
り絶縁フィルムに対して垂直搭載方式としたため受光素
子へのバンプ処理が不要となりコストダウンが図れる。
【図面の簡単な説明】
【図1】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)は平面図、同図(b)は縦断面図であ
る。
【図2】本発明の一実施例を示す工程フローを示す図で
ある。
【図3】同じく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】同じく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】同じく絶縁フィルムに受発光素子および光透過
性物質が搭載された状態を示す平面図である。
【図6】同じく図5において他の光透過性物質が搭載さ
れた状態を示す平面図である。
【図7】同じく絶縁フィルム上の受発光素子および光透
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】(a)は、バンプ処理を施さない受光素子の構
成図、(b)は、該受光素子の搭載図である。
【図9】従来の光結合装置を示す断面図である。
【図10】同じくバンプ処理を施した受光素子の斜視図
である。
【図11】同じくその電極を示す断面図である。
【符号の説明】
1 絶縁フィルム 2 発光素子 3 バンプ処理を施さない受光素子 4 発光側導体パターン 5 受光側導体パターン 8 光路用フィルム 9 遮光性樹脂
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 31/12

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 エッチングにより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を有する絶縁フィル
    ムと、 該絶縁フィルムの導体パターン上に対向配置される発光
    素子およびバンプ処理を施さず2電極がそれぞれ表裏面
    に形成された受光素子と、 対向配置した発光素子と受光素子間に介在される光透過
    性物質と、 前記両素子および光透過性物質を封止する遮光性樹脂
    と、 からなることを特徴とするフィルムキャリア型光結合装
    置。
  2. 【請求項2】 前記受光素子は、前記受光側導体パター
    ンに対して垂直方向に載置されて前記表裏面の各電極が
    垂直方向に導電ペーストにより接続されることを特徴と
    する請求項1記載のフィルムキャリア型光結合装置。
  3. 【請求項3】 フィルムキャリアテープ状の絶縁フィル
    ムに発光側導体パターンおよび受光側導体パターンをエ
    ッチングにより形成する工程と、 前記発光側導体パターンに発光素子を載置して接続する
    と共に、前記受光素子導体パターンにバンプ処理を施さ
    ず2電極がそれぞれ表裏面に形成された受光素子を垂直
    方向に載置して接続し、前記発光素子および受光素子を
    対向配置する工程と、 前記発光素子と受光素子間に光透過性物質を介在させる
    工程と、 前記両素子および光透過性物質を遮光性樹脂にて封止す
    る工程とを含むことを特徴とするフィルムキャリア型光
    結合装置の製造方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101587269B1 (ko) * 2009-06-05 2016-01-27 엘지이노텍 주식회사 플렉서블 테이프 캐리어 패키지 및 이의 제조 방법 및 플렉서블 테이프 캐리어

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR101587269B1 (ko) * 2009-06-05 2016-01-27 엘지이노텍 주식회사 플렉서블 테이프 캐리어 패키지 및 이의 제조 방법 및 플렉서블 테이프 캐리어

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