JP3401128B2 - 多チャンネル型光結合装置の製造方法 - Google Patents

多チャンネル型光結合装置の製造方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、複数の受発光素子
を一体化した多チャンネル型光結合装置の製造方法に関
する。
【0002】
【従来の技術】従来の光結合装置は大別して2種類あ
り、(1)図5に示すようにリードフレーム1,2に搭
載された発光素子3と受光素子4の間を透明シリコーン
樹脂5で封止し、その周囲を遮光用の不透明エポキシ樹
脂6でトランスファモールド成型する構造、(2)図6
に示すように透明シリコーン樹脂5に覆われた発光素子
3と受光素子4を半透明のエポキシ樹脂7にてトランス
ファモールド成型し、さらに遮光用の不透明エポキシ樹
脂6でトランスファモールド成型する構造がある。
【0003】この光結合装置の製造方法としては、
(1)の場合、発光素子(GaAs発光ダイオード等)
3と受光素子(Siフォトトランンジスタ等)4をそれ
ぞれAgペーストにて金属製のリードフレーム1,2に
接続し、各素子3,4の電極部とリードフレーム1,2
とはAuワイヤ8にて接続する。発光素子3と受光素子
4が対向して配置されるように、素子3,4が接続され
る部分はリードフレーム1,2にオフセット折り曲げを
行っている。発光側リードフレーム1と受光側リードフ
レーム2を素子同士の光軸が合うよう組み合わせ、この
状態で透明シリコーン樹脂5を両素子間の空間に注入し
て硬化させ、光結合部9を形成する。その後、金型によ
るトランスファモールドによりエポキシ樹脂封止を行っ
た後に、外部リードフレームの形状加工を行い、図7に
示すような製品が完成する。
【0004】(2)の場合は、(1)のものと同様に発
光側リードフレーム1と受光側リードフレーム2を素子
同士の光軸が合うよう組み合わせた時点で、半透明のエ
ポキシ樹脂7にてトランスファモールド成型を行い、さ
らに不透明エポキシ樹脂6にてトランスファモールド成
型を行う。以降の工程は(1)のものと同じである。
【0005】上記の光結合装置は、図7の如く、単チャ
ンネル型であるが、複数の入出力端子を有するプログラ
マブルコントローラ等では、複数の入出力間絶縁が必要
となるので、図8に示すような多チャンネル型の光結合
装置が搭載される。
【0006】この光結合装置の製造方法は、図9の如
く、発光素子3および受光素子4に対応した複数のリー
ド端子10を備えた発光側リードフレーム1および受光
側リードフレーム2に各素子3,4を搭載し、各素子
3,4の電極部とリード端子10とをAuワイヤ8にて
接続する。そして、発光側リードフレーム1と受光側リ
ードフレーム2を素子同士の光軸が合うよう組み合わ
せ、図10の如く半透明のエポキシ樹脂7にてトランス
ファモールド成型を行い、光結合部9を形成する。その
後、金型によるトランスファモールド成型によりエポキ
シ樹脂封止を行う。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】ところで、機器の小型
化に伴い、基板上の高密度実装化が進み、基板に搭載さ
れる部品にも小型化が要求され、多チャンネル型光結合
装置においては、パッケージサイズの縮小、そしてリー
ドピッチの縮小が要求されつつある。この小型化の要求
に対応した光結合装置を図11に示す。現状では、リー
ドピッチ1.27mmの製品がある。
【0008】多チャンネル型光結合装置においては、チ
ャンネル間の相互干渉(以後、クロストークと称する)
を動作上問題のないレベルに抑える必要がある。例え
ば、1チャンネルの発光素子の発光により、2チャンネ
ルの受光素子が誤動作を起こすようなチャンネル間の光
の漏れがないような構造が必要である。
【0009】上記(1)および(2)の光結合装置の構
造においては、各チャンネル間のクロストークの防止
は、遮光用の不透明エポキシ樹脂が隣り合う光結合部の
間に壁を作るようにしているが、光結合装置の小型化が
進むと、各光結合部の間の距離が狭くなってくるため、
以下の問題が出てくる。
【0010】(1)においては、シリコーン樹脂を注入
する際にチャンネル間の距離が狭すぎて、シリコーン樹
脂がつながってしまい、チャンネル間の遮光性が保てな
くなってしまう。
【0011】(2)においては、図12に示す半透明エ
ポキシ樹脂によるトランスファーモールド成型を行うと
きの上,下金型12,13によって遮光部が形成され、
各光結合部間の距離によりチャンネル間の遮光部の厚み
Aが決定されるが、金型の強度上200μm程度は必要
であり、この制約があるためパッケージの小型化には限
界がある。
【0012】本発明は、上記に鑑み、隣接したチャンネ
ル間のクロストークを防止しながらチャンネル間の距離
を狭くした多チャンネル型光結合装置を製造することを
目的とする。
【0013】
【課題を解決するための手段】本発明による課題解決手
段は、1つずつあるいは2つ以上の間隔をおいた発光素
子および受光素子同士を対向させた1次体を複数形成
し、各1次体を組み合わせて遮光性樹脂によりモールド
成型することにより、複数個の発光素子と複数個の受光
素子とが対向配置されて光学的に結合され、これらが多
連式に並べられて一体化された多チャンネル型光結合装
置を製造するものである。
【0014】具体的には、発光側リードフレームに1つ
ずつ間隔をおいて発光素子を搭載するリード端子が形成
され、受光側リードフレームに1つずつ間隔をおいて受
光素子を搭載するリード端子が形成され、各受発光素子
を対向させて透明シリコーン樹脂あるいは透光性エポキ
シ樹脂といった透光性樹脂により光学的に結合した光結
合部が並んだ1次体を2組形成し、一方の1次体の各光
結合部の間に他方の1次体の光結合部が入るように互い
のリードフレームを重ね合わせて遮光性樹脂により2次
モールド成型して、多チャンネル型光結合装置が完成さ
れる。
【0015】したがって、光結合部を形成するときには
各光結合部間の距離が十分にとれて、完成時には狭いピ
ッチで光結合部が並ぶようできる。これによって、光結
合部形成時において、チャンネル間のシリコーン樹脂の
接触の問題を解決できたり、またトランスファーモール
ド成形用金型の光結合部間の遮光部分の厚みが十分とれ
る利点があり、リードピッチの狭小化が可能となる。
【0016】
【発明の実施の形態】本発明の多チャンネル型光結合装
置は、図11の如く、複数個の発光素子3と複数個の受
光素子4とが対向配置されて透光性樹脂により光学的に
結合された光結合部9を有し、複数の光結合部9が電気
的に絶縁され多連式に一列に並べられて遮光性樹脂によ
り一体化された面実装型のものである。
【0017】発光素子3は、図1の如く、発光側リード
フレーム1Aのクレードル20に形成された一対のリー
ド端子21,22のうち一方のリード端子21の載置部
23にダイボンドされ、他方のリード端子22にAuワ
イヤ8により接続されている。そして、このリード端子
21の間隔は、光結合装置の1つおきに並んだ発光素子
3の間隔に一致しており、奇数チャンネルに対応して形
成されている。また、同様に偶数チャンネルに対応した
発光側リードフレーム1Bも形成される。
【0018】受光素子4に対しても同様に奇数チャンネ
ル、偶数チャンネルに対応した2種類の受光側リードフ
レーム2A,2Bが形成され、発光素子3と同様に各リ
ード端子21に搭載されている。なお、図中、24は各
リード端子を連結するタイバーである。
【0019】そして、奇数チャンネルに対応する発光側
リードフレーム1Aおよび受光側リードフレーム2Aが
光軸を合わせて対向して位置決め固定された後、図2に
示すチャンネル間遮光部厚みが広いトランスファーモー
ルド用金型25,26を用いて、光結合部9が半透明エ
ポキシ樹脂7によりトランスファーモールド成型され
る。これによって、図3の如く1つの1次体27が形成
される。また、偶数チャンネルに対応する発光側リード
フレーム1Bおよび受光側リードフレーム2Bも同様に
成形することによって、他の1次体28を形成する。
【0020】それぞれの1次体27,28において隣り
合うリード端子21,22を連結するタイバー24を切
断してから、2組の1次体27,28は、互いの光結合
部9が交互に等間隔で並ぶように位置決めして組み合わ
せる。すなわち、図4の如く、各1次体27,28の両
側のクレードル20を重ね合わせる。そして、遮光用の
不透明エポキシ樹脂6によりトランスファーモールド成
型し、クレードル20を除去した上でリード端子21,
22のフォーミングを行って、多チャンネル型光結合装
置が完成する。なお、1次体27,28を重ね合わせた
とき、各リード端子21,22の高さがずれるが、その
差はわずかであるので、製品としては問題ない。
【0021】このように、リードフレームを偶数チャン
ネルと奇数チャンネルに対応するように分離して、あら
かじめ光結合部の距離の大きい1次体を形成してから、
狭いピッチで光結合部が並ぶように各1次体を組み合わ
せることにより、光結合部を形成するためのトランスフ
ァーモールド成形の金型の光結合部間の厚みを十分確保
することができる。そのため、隣接する光結合部の距離
を最大限狭くすることができるようになり、光結合装置
のリードピッチを2.54mmから1.27mmに、さ
らに0.8mmへと小さくすることができ、高密度実装
が可能となって光結合装置の小型化を図ることができ
る。しかも、光結合装置の小型化が進んでも各光結合部
の間には不透明エポキシ樹脂による遮光用の壁が確実に
形成されているので、各チャンネル間のクロストークも
防止されている。
【0022】上記の製造方法は、1次モールドおよび2
次モールド成形される構造の光結合装置に対するもので
あるが、発光素子と受光素子との間を透明シリコーン樹
脂で封止する構造の光結合装置にも適用できる。すなわ
ち、奇数チャンネルに対応する発光側リードフレームお
よび受光側リードフレームが対向配置された後、受発光
素子間に透明シリコーン樹脂を注入し、熱硬化を行うこ
とによって、1つの1次体が形成される。また、偶数チ
ャンネルに対応する発光側リードフレームおよび受光側
リードフレームも同様に成形することによって、他の1
次体を形成する。以後は上記の方法と同じである。
【0023】この場合、シリコーン樹脂を注入すると
き、チャンネル間の距離が十分あるので、シリコーン樹
脂が接触してしまうといったことがなくなり、リードピ
ッチの狭い光結合装置を製造する際でも、チャンネル間
の遮光性を確保することができ、光結合装置の小型化を
図ることができる。
【0024】なお、本発明は、上記実施形態に限定され
るものではなく、本発明の範囲内で上記実施形態に多く
の修正および変更を加え得ることは勿論である。発光素
子および受光素子が1つおきに並ぶようにリードフレー
ムを形成したが、2つおきに並ぶようにリードフレーム
を形成して、3組のリードフレームを組み合わせてもよ
い。
【0025】
【発明の効果】以上の説明から明らかな通り、本発明に
よると、光結合部を形成するときは各光結合部間の距離
を十分にとれて、完成時には狭いピッチで光結合部が並
ぶように光結合装置を製造できるので、隣接したチャン
ネル間のクロストークを防止しながら、かつ高密度実装
が可能となり、光結合装置の小型化を達成できる。この
ように多チャンネル型光結合装置の小型化が進めば、プ
ログラマブルコントローラなどの多数の入出力をもつ機
器の小型化にも寄与することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の偶数チャンネル、奇数チャンネルに分
けられたリードフレームを示す図
【図2】トランスファモールド成型用の金型の構造図
【図3】半透明エポキシ樹脂により光結合部を形成した
ときのリードフレームを示す図
【図4】リードフレームを重ね合わせてモールドしたと
きを示す図
【図5】透明シリコーン樹脂で光結合部を形成した光結
合装置の断面図
【図6】半透明エポキシ樹脂で光結合部を形成した光結
合装置の断面図
【図7】単チャンネル型光結合装置を示し、(a)は平
面図、(b)は内部結線図、(c)は正面図、(d)は
側面図
【図8】多チャンネル型光結合装置を示し、(a)は平
面図、(b)は内部結線図、(c)は正面図、(d)は
側面図
【図9】従来の多チャンネル型光結合装置の製造方法に
おける素子を搭載したリードフレームを示す図
【図10】半透明エポキシ樹脂にて光結合部を形成した
ときのリードフレームを示す図
【図11】多チャンネル型小型光結合装置を示し、
(a)は平面図、(b)は内部結線図、(c)は正面
図、(d)は側面図
【図12】従来のトランスファモールド成型用の金型の
構造図
【符号の説明】
1A,1B 発光側リードフレーム 2A,2B 受光側リードフレーム 3 発光素子 4 受光素子 5 透明シリコーン樹脂 6 不透明エポキシ樹脂 7 半透明エポキシ樹脂 9 光結合部 21 リード端子 27,28 1次体

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 複数個の発光素子と複数個の受光素子と
    それぞれ異なるリードフレームに搭載され、発光素子
    と受光素子とが対向配置されて光学的に結合され、これ
    の光結合部が多連式に並べられて一体化された多チャ
    ンネル型光結合装置において、少なくとも1つ以上の間
    隔をおいて光結合部が並んだ1次体を複数形成し、各1
    次体の光結合部が多連式に一列に並ぶように各1次体の
    リードフレームを重ね合わせて、遮光性樹脂によりモー
    ルド成型したことを特徴とする光結合装置の製造方法。
  2. 【請求項2】 複数個の発光素子と複数個の受光素子と
    が対向配置されて光学的に結合され、これらの光結合部
    が多連式に並べられて一体化された多チャンネル型光結
    合装置において、発光側リードフレームに1つずつ間隔
    をおいて発光素子を搭載するリード端子が形成され、受
    光側リードフレームに1つずつ間隔をおいて受光素子を
    搭載するリード端子が形成され、各受発光素子を対向さ
    せて透光性樹脂によりモールド成型して光結合部を形成
    した1次体を2組形成し、一方の1次体の光結合部の間
    に他方の1次体の光結合部が入るように互いのリードフ
    レームを重ね合わせて遮光性樹脂により2次モールド成
    型したことを特徴とする光結合装置の製造方法。
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