JP5069996B2 - フォトリフレクタの製造方法 - Google Patents

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Description

本発明は、発光素子と受光素子を備え、非接触で被検出物を検出するフォトリフレクタの製造方法に関するものである。
従来、この種のフォトリフレクタとしては、図９及び図１０に示すものが知られている。このフォトリフレクタ１６は、電極パターン１８が設けられた基板２０に発光素子２２と受光素子２４を取り付け、この発光素子２２と受光素子２４の周囲を囲むとともに、その素子間を仕切るようにして遮光する遮光枠体２６を基板２０上に設けたものであった（特許文献１参照）。このフォトリフレクタ１６においては、発光素子２２と受光素子２４がより接近するように片寄せ配置し、遮光枠体２６の外周壁２６ａにより外部からの光を遮光するとともに、中間壁２６ｂにより素子間における光を遮光するように構成されている。
通常、上記フォトリフレクタ１６における基板２０には、この種の回路基板に広く使用されているＦＲ４等のガラスエポキシ樹脂やＢＴレジン等からなる基板が使用されている。このような材質からなる基板２０を用いると、この基板２０が光をある程度透過させてしまうとともに、この基板２０内を光が伝わることがある。このように、基板２０を光が透過又はその内部を伝わると、その光を受光素子２４が検知して誤動作を起こすという問題があった。特に、極小サイズのフォトリフレクタの場合、上記問題はより顕著に現われることになり、わずかな光の漏れも防ぐことが必要であった。
このような基板上における光漏れを防止するため、本件出願人は図１１に示すように、基板３の表面に発光素子２と受光素子４との間に溝状の凹部３ａを設け、この凹部３ａ内に前記発光素子２及び受光素子４をそれぞれ封止する透光性の封止部材６，８との間を仕切るとともに、基板３の外周面に沿って囲われる遮光部材１０の一部を嵌め込んだ構造のフォトリフレクタ１を提案した（特許文献２参照）。
特開２００１−１５６３２５号公報 特開２００７−１３０５０号公報
しかしながら、上記特許文献２に示した構造のフォトリフレクタ１によれば、発光素子２と受光素子４との間の遮光対策として、基板３に遮光部材１０の下端部を嵌め込むための凹部３ａを形成しなければならない。このため、前記基板３にある程度の厚みを持たせる必要がある。ただし、前記基板３に厚みを持たせることになれば、前記発光素子２や受光素子４が小型化及び薄型化してもフォトリフレクタ１全体の薄型化が制限されることとなる。
また、前記基板３はエポキシ樹脂などの材質で形成されている場合は、遮光部材１０の下端部を嵌め込むための凹部３ａを比較的容易に形成できるが、フレキシブル基板のような薄型且つ柔軟性を有した基板を使用する場合は、前記凹部３ａを形成することができない。このため、薄型の基板によって形成されたフォトリフレクタにあっては、有効な光漏れ対策ができないといった問題がある。
そこで、本発明の目的は、発光素子及び受光素子が実装される基板が薄型であっても、前記基板面における発光素子から受光素子への光漏れを容易且つ確実に防止することのできる遮光部材を備えたフォトリフレクタの製造方法を提供することである。
上記課題を解決するために、本発明のフォトリフレクタの製造方法は、発光側電極パターン及び受光側電極パターンが形成され、発光側電極パターン及び受光側電極パターンにそれぞれ発光素子及び受光素子が実装された基板を用意する工程と、前記用意された基板上に発光素子及び受光素子の一部と接するように遮光層を形成する工程と、前記基板上に形成された遮光層の上に前記発光素子と受光素子を封止する封止体を形成する工程と、前記封止体の前記発光素子と受光素子との間を基板まで達しないように前記遮光層の上面にかけて切削し、前記発光素子を封止する発光側の封止部材と受光素子を封止する受光側の封止部材とに分割する工程と、前記分割された発光側の封止部材の周囲及び受光側の封止部材の周囲に遮光枠体を成形する工程とからなることを特徴とする。
本発明に係るフォトリフレクタの製造方法によれば、発光素子及び受光素子を実装した基板上に遮光性樹脂による遮光層を形成する工程の後、前記基板上に形成された遮光層の上に前記発光素子と受光素子を封止する封止体を形成する工程と、前記封止体の前記発光素子と受光素子との間を基板まで達しないように前記遮光層の上面にかけて切削し、前記発光素子を封止する発光側の封止部材と受光素子を封止する受光側の封止部材とに分割する工程とを有して製造される。このように、前記遮光層が発光素子及び受光素子の周囲を埋めるようにして形成することができるので、遮光層の形成工程が簡易となる。そして、発光側の封止部材と受光側の封止部材とに分割する際にも、先の工程によって基板上が遮光層で覆われているので、封止部材の切削を基板まで達しないような精度で簡易に行うことができ、基板上における光漏れを有効に防止することができる。また、前記遮光層及び遮光枠体は同じ遮光性樹脂で形成されているため、密着性がよく、光漏れを生じるようなことがない。
さらに、前記遮光層によって、発光素子及び受光素子が実装されている発光側電極パターン及び受光側電極パターンを基板上に完全に被覆されるため、経年変化等による前記発光側電極パターン及び受光側電極パターンの腐食や剥離などを防止する効果も得られる。
以下、添付図面に基づいて本発明に係るフォトリフレクタの実施形態を詳細に説明する。ここで、図１は本発明のフォトリフレクタの斜視図、図２は前記フォトリフレクタの平面図、図３は前記フォトリフレクタの断面図である。本実施形態におけるフォトリフレクタ３０は、基板３２と、この基板３２上に実装される発光素子４２及び受光素子４４と、この発光素子４２及び受光素子４４上を封止する発光側の封止部材４６及び受光側の封止部材４８と、それぞれの封止部材４６，４８の周囲から光が漏れないように遮光する遮光層６１及び遮光枠体６２からなる遮光部材６０とで構成されている。
前記基板３２は、ＦＲ４等のガラスエポキシ樹脂又はＢＴレジンによって、薄く平坦な四角形状に形成されている。この基板３２の表面には発光側電極パターン３４と受光側電極パターン３６が形成されており、また相対する側面には円筒形の内側面を縦断したような形状のスルーホールをなす外部接続端子３８が２箇所ずつ設けられ、さらに裏面には外部接続端子３８を介して発光側電極パターン３４と受光側電極パターン３６に導通する裏面側電極パターン４０が形成されている。本実施形態における発光側電極パターン３４と受光側電極パターン３６は、それぞれダイボンド用の電極部３４ａ，３６ａと、ワイヤボンド用の電極部３４ｂ，３６ｂにより構成されている。
前記発光素子４２は例えば発光ダイオードからなり、前記受光素子４４は例えばフォトダイオードからなる。それぞれがダイボンド用の電極部３４ａ，３６ａにダイボンドされるとともに、ワイヤボンド用の電極部３４ｂ，３６ｂにワイヤボンドされている。
前記発光素子４２及び受光素子４４の上方には、それぞれ透光性樹脂からなる封止部材４６，４８が設けられている。この封止部材４６，４８は、発光素子４２と受光素子４４だけでなく、それらに接続されたワイヤ、発光側電極パターン３４及び受光側電極パターン３６の全てを封止している。
本発明の特徴的なところは、遮光部材６０が前記基板３２の上面に被覆形成された遮光層６１と、この遮光層６１の上に隙間なく密着して形成される遮光枠体６２とで構成されている点にある。前記遮光層６１は、前記発光側電極パターン３４及び受光側電極パターン３６の上面から発光素子４２及び受光素子４４の外周面の下側までを覆うようにして基板３２の上面全体に形成される。そして、この遮光層６１の上に後述する発光側及び受光側の封止部材４６，４８が形成された後、この封止部材４６，４８を仕切るようにして遮光するための遮光枠体６２が形成される。
前記遮光層６１は、前記基板３２上における光漏れを防止するために設けられるものである。遮光層６１は、可視光や赤外光をカットするものであれば、その形態や材質には特に限定されず、例えばカーボン等の素材を混入した熱硬化性を有する遮光性樹脂塗料を一定の厚みになるように塗布、あるいは遮光性シートで基板３２の上面に覆うなどしてもよい。
前記遮光枠体６２は、前記遮光層６１の上で封止部材４６，４８の間を仕切るとともに、封止部材４６，４８の上面を除いた外周面を隙間が生じないように囲って形成されている。この遮光枠体６２は、前記基板３２の外周に金型を配置し、この金型内に前記遮光層６１と同じ遮光性樹脂を前記封止部材４６，４８の上面が露出する高さに充填し、熱硬化させることによって形成される。
上記構成からなるフォトリフレクタ３０においては、遮光部材６０によって、発光素子４２と受光素子４４の間及び周囲は遮光され、平面方向（図１中上方）のみに発光及び受光可能な状態となる。特に、遮光枠体６２の仕切壁部５０は、その下端が前記遮光層６１の上面に密着しているため、発光素子４２から基板３２に伝わる光を遮光して、受光素子４４に達することを効果的に防いでいる。
また、前記遮光層６１によって、発光側電極パターン３４及び受光側電極パターン３６が基板３２上に完全に被覆されているため、前述したような遮光効果以外に経年変化等による発光側電極パターン３４及び受光側電極パターン３６の腐食や剥離などを防止する効果も得られる。
次に、図４乃至図８に基づいて前記フォトリフレクタ３０の製造方法を説明する。はじめに、図４に示すように、基板３２の表裏面及びスルーホール内にメッキ、蒸着、印刷等により発光側電極パターン３４、受光側電極パターン３６、外部接続端子３８及び裏面側電極パターン４０（図３）を形成する。次に、電極部３４ａ，３６ａ上に発光素子４２と受光素子４４がダイボンドされるとともに、ワイヤにより電極部３４ｂ，３６ｂに接続される。
次に、図５に示すように、前記基板３２の上面に遮光性樹脂を塗布した遮光層６１を形成する。この遮光層６１は、前記発光素子４２及び受光素子４４の外周面の一部にかかるように前記発光側電極パターン３４及び受光側電極パターン３６を被覆して形成される。
前記塗布による遮光性樹脂が硬化した後、図６に示すように、透光性樹脂により発光素子４２及び受光素子４４をともに封止する一体的な封止体４５を形成する。この封止体４５は、基板３２の上面を全て覆うように直方体形状に形成される。その後、図７に示すように、ダイシングにより封止体４５を分割するとともに、周囲を切削して封止部材４６，４８を形成する。このダイシングは、前記基板３２に達しないように前記遮光層６１の上面を僅かに削る程度にするのが好ましい。
最後に、図８に示すように、前記基板３２の外周面に沿って設けた金型内に遮光性樹脂を封止部材４６，４８の間及びそれらの周囲に充填することにより遮光枠体６２を形成する。この遮光枠体６２、遮光層６１及び封止部材４６，４８は、エポキシ樹脂等の同質の樹脂からなるものであるため、密着性がよい。このため、前記封止部材４６，４８を遮光枠体６２及び遮光層６１によって隙間なく密着して形成することができ、発光素子４２から受光素子４４への光漏れを略完全に防止することができる。
以上、説明したように、本発明のフォトリフレクタ及びこのフォトリフレクタの製造方法にあっては、基板の上面に形成される遮光層とこの遮光層の上に形成される遮光枠体とによって隙間のない遮光部材を形成しているため、基板上における発光素子側から受光素子側への光漏れを容易且つ有効に防止することができる。これによって、加工が難しい薄型の基板を採用したフォトリフレクタであっても、十分な光漏れによる検出感度の低下を効果的に抑えることができる。
本発明に係るフォトリフレクタの斜視図である。 上記フォトリフレクタの平面図である。 上記フォトリフレクタの断面図である。 基板に電極パターンを形成し発光素子と受光素子を実装する工程を示す斜視図である。 上記基板上に遮光層を形成する工程を示す斜視図である。 上記基板上に一体封止部材を形成する工程を示す斜視図である。 上記一体封止部材を発光側と受光側の封止部材に分割する工程を示す斜視図である。 上記遮光層の上に遮光性樹脂を充填して遮光枠体を形成する工程を示す斜視図である。 従来のフォトリフレクタの構成を示す斜視図である。 上記従来のフォトリフレクタの断面図である。 従来の他のフォトリフレクタの断面図である。
符号の説明
１ フォトリフレクタ
２ 発光素子
３ 基板
３ａ 凹部
４ 受光素子
６ 封止部材
８ 封止部材
１０ 遮光部材
１６ フォトリフレクタ
１８ 電極パターン
２０ 基板
２２ 発光素子
２４ 受光素子
２６ 遮光枠体
２６ａ 外周壁
２６ｂ 中間壁
３０ フォトリフレクタ
３２ 基板
３４ 発光側電極パターン
３４ａ，３４ｂ 電極部
３６ 受光側電極パターン
３６ａ，３６ｂ 電極部
３８ 外部接続端子
４０ 裏面側電極パターン
４２ 発光素子
４４ 受光素子
４５ 封止体
４６ 封止部材（発光側）
４８ 封止部材（受光側）
５０ 仕切壁部
６０ 遮光部材
６１ 遮光層
６２ 遮光枠体

Claims (1)

  1. 発光側電極パターン及び受光側電極パターンが形成され、発光側電極パターン及び受光側電極パターンにそれぞれ発光素子及び受光素子が実装された基板を用意する工程と、
    前記用意された基板上に発光素子及び受光素子の一部と接するように遮光層を形成する工程と、
    前記基板上に形成された遮光層の上に前記発光素子と受光素子を封止する封止体を形成する工程と、
    前記封止体の前記発光素子と受光素子との間を基板まで達しないように前記遮光層の上面にかけて切削し、前記発光素子を封止する発光側の封止部材と受光素子を封止する受光側の封止部材とに分割する工程と、
    前記分割された発光側の封止部材の周囲及び受光側の封止部材の周囲に遮光枠体を成形する工程とからなることを特徴とするフォトリフレクタの製造方法。
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