JPH05152600A - 光結合装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 外乱光を遮る。 【構成】 外乱光が進入する絶縁フイルム１１の外周部
にスリツト１７を設け、スリツト１７に黒色の遮光性樹
脂１８を封止する。

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（フオトカプラ）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ユアルインラインパツケ
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、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イルムキヤリア
方式によるパツケージが望まれている。

【０００５】このフイルムキヤリア方式を採用した光結
合装置の構造の一つに、図１１の如く、透光性の絶縁フ
イルム１（テープキヤリア）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オトト
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イルムキヤ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
接続を行なう。受光素子３は、バンプ処理（図示せず）
を施したチツプを面ボンデイングする。このバンプに
は、Ａｕや半田を用いる。

【０００７】また、絶縁フイルム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。この絶縁フイルム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
にラミネートしエツチング処理にてパターニングを行な
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）のアツセ
ンブリ工程で使用されるエポキシ樹脂製の粒状物（Ｅペ
レツト）等であり、熱で溶かしモールデイングする。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
ンスフア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】上記フイルムキヤリア
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）にあたる絶縁フイルム
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、絶縁フイルム１の一部を補強材として一体
化としているので、外乱光９がこの絶縁フイルム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】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。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明請求項１による課
題解決手段は、図１〜１０の如く、発光素子１２と受光
素子１３とが光学的に結合するよう配置された光結合装
置であつて、透光性の絶縁フイルム１１の上面に発光側
導体パターン１４および受光側導体パターン１５が形成
され、前記発光素子１２は、その発光面が前記絶縁フイ
ルム１１の上面に対面するよう発光側導体パターン１４
に搭載され、前記受光素子１３は、その受光面が前記絶
縁フイルム１１の上面に対面するよう受光側導体パター
ン１５に搭載され、前記絶縁フイルム１１の下面に、発
光素子１２からの下方への光を受光素子１３に反射させ
る反射膜１６が形成され、前記絶縁フイルム１１の外周
部に、外乱光の進入を防止するスリツト１７が穿設され
たものである。

【００１２】本発明請求項２による課題解決手段は、請
求項１記載のスリツト１７および絶縁フイルム１１の上
面は、外乱光の光路への進入を防止するよう遮光性樹脂
１８により封止されたものである。

【００１３】本発明請求項３による課題解決手段は、請
求項１記載の遮光性樹脂１８は、光吸収性の高い黒色樹
脂からなるものである。

【００１４】

【作用】上記請求項１，２による課題解決手段におい
て、絶縁フイルム１１の厚み方向から外乱光が進入しよ
うとしても、スリツト１７内の遮光性樹脂１８に当たつ
てその進入を阻止される。

【００１５】請求項３による課題解決手段において、外
乱光が黒色の遮光性樹脂１８に当たると、その光が遮光
性樹脂１８に吸収され、その反射光が光路に進入するの
を防止できる。

【００１６】

【実施例】図１は本発明の一実施例を示す光結合装置の
絶縁フイルムの縦断面図、図２は光結合装置の平面図、
図３は光結合装置の横断面図、図４は図１の拡大図、図
５は加工前の絶縁フイルムを示す平面図、図６は絶縁フ
イルムにスリツトが形成された状態を示す平面図、図７
は絶縁フイルムに導体パターンが形成された状態を示す
平面図、図８は絶縁フイルムに受発光素子が搭載された
状態を示す平面図、図９は図８の縦断面図、図１０は絶
縁フイルムの受発光素子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。なお、図中左下がり斜線部は
導体パターンを示している。

【００１７】図１〜４の如く、本実施例の光結合装置
は、絶縁フイルム１１内に光路をとつて発光素子１２と
受光素子１３とを光学的に結合するフイルムキヤリア方
式のものである。すなわち、本実施例の光結合装置は、
絶縁フイルム１１の上面に発光側導体パターン１４およ
び受光側導体パターン１５が形成され、前記発光素子１
２は、その発光面が前記絶縁フイルム１１の上面に対面
するよう発光側導体パターン１４に搭載され、前記受光
素子１３は、その受光面が前記絶縁フイルム１１の上面
に対面するよう受光側導体パターン１５に搭載されたも
のである。

【００１８】前記絶縁フイルム１１は、図５の如く、透
光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つた状態で製造工
程に給せられる。該絶縁フイルム１１の下面には、発光
素子１２からの下方への光を受光素子１３に反射させる
反射膜１６が形成されている。該反射膜１６は、前記両
導体パターン１４，１５と同一材料である銅箔が使用さ
れ、図１，４の如く、少なくとも受発光間の光路形成領
域Ｌａの全面に配されている。

【００１９】また、該絶縁フイルム１１の外周部には、
外乱光が絶縁フイルム１１の厚み方向を伝つて受発光間
の光路に進入するのを防止するためのスリツト１７が穿
設されている。該スリツト１７は、図５，６の如く、絶
縁フイルム１１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、スリツト１７を穿設し
た後で、絶縁フイルム１１の光路形成領域Ｌａが絶縁フ
イルム１１のその他の領域Ｌｂからばらばらになつて離
脱しないよう、両領域Ｌａ、Ｌｂが連結部２５により連
結されている。なお、該連結部２５を設けることによ
り、該連結部２５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、連結部２５の外側にも切
欠２６を形成し、外部からの直進光が連結部２５を伝つ
て光路形成領域Ｌａに進入するのを防止している。

【００２０】前記発光素子１２は、赤外発光ダイオード
等が使用され、前記受光素子１３は、フオトトランジス
タ等が使用されている。これらは、絶縁フイルム１１の
上面にのみ搭載される。なお、図７中、１２ａ，１３ａ
は各素子の搭載領域を示しており、図８中、２２はＡｇ
ペーストを示している。

【００２１】前記発光側導体パターン１４および受光側
導体パターン１５は、図７の如く、夫々銅箔等の導電性
材料を用いて、前記絶縁フイルム１１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
１４，１５の先端部は、各素子１２，１３の各電極に接
続するよう略Ｌ字形に形成されている。

【００２２】前記遮光樹脂体１８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１０のよう
に、前記スリツト１７および絶縁フイルム１１の上面に
流し込まれて硬化され、外乱光の絶縁フイルム１１内へ
の進入を防止する。

【００２３】図５〜８中、２８は外層としての遮光性樹
脂１８の形成領域を示している。

【００２４】上記構成の光結合装置の製造方法を説明す
る。

【００２５】まず、図５のように一枚のフイルムキヤリ
アテープ状の絶縁フイルム１１について、パンチング金
型にてスリツト１７および切欠２６の抜きを行ない、図
６の形状にする。

【００２６】その後、銅箔をこの絶縁フイルム１１上に
一様にラミネートした後、図７の如く、エツチングによ
り必要な銅箔を残す。

【００２７】その後、銅箔には半田メツキを施す。これ
は面実装を行なう受光素子１３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。

【００２８】このようにして製作された絶縁フイルム１
１に、図８、９の如く、発光素子１２である赤外発光ダ
イオードチツプをダイボンドする。発光素子１２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
た状態で絶縁フイルム１１に載置し、Ａｇペースト２２
で電気的に接続し、Ａｇペースト２２硬化のために高温
放置を行なう。

【００２９】次に、受光素子１３であるフオトトランジ
スタチツプについてフエイスダウンボンデイングを行な
う。受光素子１３の電極は半田バンプ処理を施してあ
り、絶縁フイルム１１の裏面からヒーターヘツドで熱を
加え、半田同士を接続するのである。

【００３０】このようにして発光素子１２および受光素
子１３を絶縁フイルム１１上に組立てたのち、遮光性樹
脂１８を用いて樹脂モールドを行なう。ここで、遮光性
樹脂１８は、薄型を目的として寸法精度を高めるためト
ランスフアーモールドを行なう。このモールド後の形状
を図１，１０に示す。

【００３１】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２に示す。

【００３２】以上のように完成したフオトカプラは、従
来の２ｍｍの厚みを有していたフオトカプラを、厚み１
ｍｍ前後にまで大きく薄型化できた。

【００３３】ここで、図３の如く、絶縁フイルム１１の
厚み方向により外乱光の進入が考えられる。しかし３，
４に示す如く、光路形成領域Ｌａの内部にまで直進光が
直接侵入しない構造となつており、しかも、スリツト１
７および切欠２６には光吸収性を有する黒色の遮光性樹
脂１８で覆われているため、反射光はほとんどなく、外
乱光の影響を受けることのない構造となつている。

【００３４】このように、発光素子１２からの光の光路
を絶縁フイルム１１内にとることにより、従来用いられ
ていた遮光性のモールド樹脂およびボンデイングワイヤ
を省略でき、その分薄型化が可能となる。

【００３５】また、製造時にプリコート工程およびワイ
ヤボンド工程を省略でき、不良発生率の高いボンデイン
グワイヤについての故障原因を消滅させることができる
と同時に、組立てプロセスを簡素化できる。

【００３６】さらに、発光素子１２からの光を絶縁フイ
ルム１１を介して受光素子１３に入射させるので、透光
性のモールド樹脂体内を光路とする従来に比べて受発光
間の距離を大幅に短縮でき、受光感度が向上する。

【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】

【発明の効果】以上の説明から明らかな通り、本発明請
求項１によると、透光性の絶縁フイルムの上面に受発光
面を対向させて両素子を搭載し、下面に反射膜を形成し
ているので、受発光間の光路を絶縁フイルム内にとるこ
とができ、従来用いていたボンデイングワイヤおよび透
光性のモールド樹脂を省略して、光結合装置を薄型化で
きる。

【００３９】また、絶縁フイルムの各デバイスの外周部
にスリツトを形成し、該スリツトに遮光性樹脂を封止し
ているので、絶縁フイルムの厚み方向からの外乱光の進
入を防止でき、光結合装置の誤作動を防止できる。

【００４０】本発明請求項２によると、遮光性樹脂とし
て光吸収性の高い黒色樹脂を使用しているので、遮光性
樹脂による光の反射を防止でき、外乱光がスリツトの隙
間から反射して光路内に進入するのを防止できるといつ
た優れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明の一実施例を示す光結合装置の絶
縁フイルムの縦断面図である。

【図２】図２は光結合装置の平面図である。

【図３】図３は光結合装置の横断面図である。

【図４】図４は図１の拡大図である。

【図５】図５は加工前の絶縁フイルムを示す平面図であ
る。

【図６】図６は絶縁フイルムがパンチングによりスリツ
トが形成された状態を示す平面図である。

【図７】図７は絶縁フイ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８】図８は絶縁フイルムに受発光素子が搭載された
状態を示す平面図である。

【図９】図９は図８の縦断面図である。

【図１０】図１０は絶縁フイルムの受発光素子が遮光性
樹脂により封止された状態を示す平面図である。

【図１１】図１１は従来の光結合装置の縦断面図であ
る。

【符号の説明】

１１ 絶縁フイルム １２ 発光素子 １３ 受光素子 １４ 発光側導体パターン １５ 受光側導体パターン １６ 反射膜 １７ スリツト １８ 遮光性樹脂

Claims (3)

【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
   るよう配置された光結合装置であつて、透光性の絶縁フ
   イルムの上面に発光側導体パターンおよび受光側導体パ
   ターンが形成され、前記発光素子は、その発光面が前記
   絶縁フイルムの上面に対面するよう発光側導体パターン
   に搭載され、前記受光素子は、その受光面が前記絶縁フ
   イルムの上面に対面するよう受光側導体パターンに搭載
   され、前記絶縁フイルムの下面に、発光素子からの下方
   への光を受光素子に反射させる反射膜が形成され、前記
   絶縁フイルムの外周部に、外乱光の進入を防止するスリ
   ツトが穿設されたことを特徴とする光結合装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載のスリツトおよび絶縁フイ
   ルムの上面は、外乱光の光路への進入を防止するよう遮
   光性樹脂により封止されたことを特徴とする光結合装
   置。
3. 【請求項３】 請求項１記載の遮光性樹脂は、光吸収性
   の高い黒色樹脂からなることを特徴とする光結合装置。