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JP4286515B2 - Manufacturing method of light emitting / receiving element mounting substrate - Google Patents
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JP4286515B2 - Manufacturing method of light emitting / receiving element mounting substrate - Google Patents

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JP4286515B2 JP2002294331A JP2002294331A JP4286515B2 JP 4286515 B2 JP4286515 B2 JP 4286515B2 JP 2002294331 A JP2002294331 A JP 2002294331A JP 2002294331 A JP2002294331 A JP 2002294331A JP 4286515 B2 JP4286515 B2 JP 4286515B2
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Description

【0001】
【発明が属する技術分野】
この発明は、工場の生産ラインなどで用いられる光電スイッチに関するもので、特に、その製造の容易化および製品の省スペース化に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
(i)工場の生産ラインなどにおいては、対象物の検知や物体の位置決め等を行う光電スイッチが広く用いられている。回帰反射型光電スイッチは、検出対象物の方向に反射鏡を配置し、投光部から検出対象物に放射される光を反射鏡で反射して受光部に受光させるものであり、検出対象物が光を遮光することにより、検出物の検出を行うものであり、投光素子および受光素子は筐体内に通常組み込まれている。これらの投光素子、受光素子は、従来、半田付け等により基板に別部品として取り付けられ、さらに、位置決めのために筐体内で固定されていた(例えば、特許文献1参照)。
【0003】
(ii)一方、ICなどのベアチップを基板上に直接ワイヤボンディングする際の技術として、外気にベアチップが露出するのを防止するためにペアチップを樹脂で覆い保護する方法が知られている。例えば、スクリーン印刷により封止枠を印刷することで、封止材が外部に流出することを防止したもの(例えば、特許文献2参照)や、基板のベアチップ配置箇所に凹部を形成して封止材を充填したもの(例えば、特許文献3参照)などが知られている。
【0004】
【特許文献1】
特開平7−220590号公報(第1図、第5図)
【特許文献2】
特開平5−226517号公報(第2−3頁、第1図)
【特許文献3】
特開平10−79563号公報(第5頁、第1図)
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記(i)のような従来の光電スイッチでは、前述したように、投受光素子の位置決めが必要であったため、製造工程が複雑化するという問題があった。
【0006】
また、上記(ii)のような技術を光電スイッチに適用し、投受光素子全体を樹脂で封止すれば、基板に投受光素子を直接実装することも可能であるが、投光素子からの光の干渉(回り込み)現象が生じるという問題があった。例えば、投光素子から放射された光が樹脂表面で乱反射することにより、反射鏡を介さず受光素子まで達してしまい、装置が誤作動するおそれがあった。
【0007】
【課題を解決するための手段及び発明の効果】
(1)この発明の投受光素子実装基板は、
少なくとも投光素子および受光素子を備え、同一の基板上に、投光素子および受光素子を光学的に独立させる第1および第2の封止枠を印刷によって形成した投受光素子実装基板の製造方法であって、
第1の封止枠形成用型を用いて第1の封止枠、および第2の封止枠の下層を印刷し、さらに、第2の封止枠形成用型を用いて第2の封止枠の上層を印刷することにより、
同一の基板上に、高さの異なる前記第1および第2の封止枠を形成したこと、
を特徴とする。
【0008】
これにより、高さの異なる封止枠を、同一基板上に正確かつ確実に成形することができ、投光素子および受光素子間の位置決めが不要なため製造が容易で製造コストの低減を図ることができる。
【0009】
(2)この発明の投受光素子実装基板の製造方法は、前記第1、第2および第3の封止枠を印刷した後、前記投光素子、前記受光素子および前記表示用素子を保護するための樹脂を封止枠内に注入したこと、を特徴とする。
これにより、投光素子、受光素子および表示用素子を基板上に封止することでコンパクトな投受光素子実装装置を提供することができる。
【0010】
(3)この発明の投受光素子実装基板の製造方法は、前記投光素子の封止枠が円形であり、当該封止枠内に注入された樹脂が凸形状を有していることを特徴とする。
【0011】
これにより、投光素子から指向性のある光を放射することができる。
【0012】
(4)この発明の投受光素子実装基板の製造方法は、前記封止枠が印刷により形成されることを特徴とする。
【0013】
これにより、封止枠を正確かつ確実に成形することができる。
【0016】
【発明の実施の形態】
[回帰反射型光電スイッチの構成]
この発明を回帰反射型光電スイッチの投受光装置に用いた実施形態について、以下に図1から図8を用いて説明する。
【0017】
まず、反射型光電スイッチの構成について、図1を用いて説明する。図1は、この発明の投受光素子実装基板を備えた投受光装置2、および反射鏡4の外形を示す斜視図である。なお、回帰反射型光電スイッチは、投受光装置2と反射鏡4の組み合わせで構成される。
【0018】
投受光装置2は、図1に示すように、投光窓6、受光窓8、電源用表示部10、検出用表示部12を備えている。投光窓6は、対象物を検出するために光が放射される部分である。受光窓8は、投光窓6から放射された光を、反射鏡4で反射された後で受ける部分である。電源用表示部10は、投受光装置2の電源オン時に点灯し、オフ時に消灯する部分である(電源用表示部10にかえて、検出状態が安定している状態を表示する安定表示部としてもよい。)。検出用表示部12は、対象物が検知された時に点灯する部分である。また、受光窓8で受けた光の信号を外部に出力するために、投受光装置2からはケーブル14が延びており、例えば、生産ラインの管理コンピュータに接続される。反射鏡4は、投光部6から受けた光が受光部8に達するように光を反射するための反射面4aを有しており、投受光装置2に対向して配置される。
【0019】
図1に示す投受光装置2の内部に組み込まれる基板30の構成について、図2を用いて説明する。基板30は、図2に示すように、その上面に、投光部26、受光部28、検出表示用ランプ20、電源表示用ランプ22、保護回路部24を備えている。
【0020】
投光部26には、図2に示すように、基板30上に実装された投光素子(例えば、発光ダイオード)L1を中心にして、これを保護するように、透明または投光性の凸形の樹脂E4(斜線部)が成形されている。また、この凸形の樹脂E4を取り囲むように、丸形の封止枠S3が所定の高さに成形されている。なお、投光素子L1が点灯することによって、図1に示す投光窓6から光が放射される。
【0021】
受光部28には、受光素子(例えば、フォトICチップ)Fが組み込まれており、これを保護するように四角形の樹脂E3(斜線部)が成形されている。また、この四角形の樹脂E3を取り囲むように、四角形の封止枠S2が所定の高さに成形されている。なお、受光素子Fは、図1に示す受光窓8を通った光を受けて、検出信号の出力を行う。
【0022】
封止枠S3および封止枠S2は、図2に示すように、所定間隔を空けて設けられ、それぞれが光学的に独立したものとなっている。なお、封止枠S2およびS3は、光学的に独立しているものであれば、後述する検出表示用ランプ20および電源表示用ランプ22の封止枠S1(図2参照)のように、連続した封止枠として設けてもよい。これにより、投光素子L1から反射鏡4(図1参照)を介さず、受光素子Fに直接的に到達する検出光の量を低減することが可能である。
【0023】
また、検出表示用ランプ20および電源表示用ランプ22には、それぞれ検出表示用素子(例えば、発光ダイオード)L2および電源表示用素子(例えば、発光ダイオード)L3が実装されており、これらは仕切を設けた封止枠S1内の樹脂E2および樹脂E1で覆い保護されている。また、保護回路部24の長方形の封止枠S4内には、樹脂E5で覆い保護された保護回路用素子G1およびG2が実装されている。
【0024】
以上のように、基板30の上面(基板面のうち、少なくとも投光素子および受光素子を実装した方)には、封止枠で位置決めを行い、かつ、樹脂で保護するという実装方法に適した例えばベアチップなどの素子が実装されている。一方、その他の素子(図示せず)は基板30の下面に実装されている。これにより、基板30の製造が効率的に行えるという利点がある。
【0025】
[投受光素子実装基板の製造方法]
つぎに、図2に示す基板30の製造方法について、図3aから図7を用いて以下に説明する。なお、図3aから図7では、図面の理解容易のため、図2に示す基板30の製造後における封止枠(S1〜S4)の輪郭を点線で表示している。
【0026】
基板が完成するまでの製造工程は、(i)配線パターンの形成、(ii)プリント基板のプレス加工、(iii)封止枠の印刷(1回目)、(iv)封止枠の印刷(2回目)、(v)各素子の配置・配線および封止樹脂の注入、の順に行われる。
【0027】
(i)まず、図4Aの斜線部で示す、主な部分を示す配線パターンが基板30上に加工されている。なお、配線パターンの膜厚は薄いため、基板30のA−A断面図である図7Bでは配線パターンを特に図示していない。
【0028】
円形の封止枠S3の内側のほぼ全体にわたって、以下のように配線を形成し、光を反射し易いようにしている。
【0029】
投光部26には、図4に示すように、一部が矩形に切り取られたほぼ円形の配線パターンP1を形成するとともに金メッキを施し、これに絶縁するよう所定間隔を置いて設けられるほぼ矩形の配線パターンP2が形成されている。この配線パターンP1およびP2により、封止枠S3(点線)内の全体に、反射面を有する配線パターンPが形成される。金メッキを行うこととしたのは、光の反射率を高めるためである。
【0030】
(ii)図3aに示すように、プレス加工により、一枚のプリント基板32に、基板30(図2参照)の外形を形成するための孔が空けられる。なお、このプリント基板32からは、全部で20個の投受光素子実装基板が製造できる。
【0031】
なお、図4Aから図7Aは、図3aのα部を拡大したものである。また、図4Bから図7Bは、それぞれ図4Aから図7AのA−A断面を表したものである。
【0032】
(iii)配線パターンの形成後、1回目の封止枠の印刷が行われる。これにより、基板30上には、図5AおよびBの斜線部で示す封止枠S1、S2a、S3、S4が成形される。
【0033】
配線パターンの印刷方法としては、孔版を利用した印刷方法であるスクリーン印刷(シルク印刷)が用いられる。これらの方法を用いたのは、印刷の正確性および確実性を考慮したためである。
【0034】
具体的には、図3bに示すような、封止枠S1、S2a、S3、S4(図5Aの斜線部)と同じ形状の孔を空けた版34(第1の封止枠形成用型)を用いて、印刷を行う。これにより、図5Bに示すような膜厚t1の層(第1の封止枠であるS1、S3、S4および第2の封止枠の下層であるS2a)が印刷される。
【0035】
なお、図5Bに示す投光部26の封止枠S3の高さ、つまりスクリーン印刷の1回分の膜厚t1は、図2に示す投光素子L1の高さよりも大きくなるように設計されている。
【0036】
(iv)次に、上記(iii)と同じ要領で2回目の封止枠の印刷が行われる。ただし、1回目に用いた孔版(図3b参照)とは異なる孔版(図3c参照)に示すを用いる点で異なる。
【0037】
具体的には、図3cに示すように、受光部28の封止枠S2b(図6Aに示す斜線部)の形状の孔だけが空いた版36(第2の封止枠形成用型)を用いて印刷が行われる。これは、受光素子の厚さ等の設計上の理由により、受光部28の封止枠だけを高くする必要があったためである。
【0038】
2回目の印刷により、基板30上には、図6AおよびBの斜線部に示すように、受光部28の封止枠S2b(第2の封止枠の上層)だけが形成される。これにより、図6Bに示す受光部26の封止枠全体の高さt2は、図5Bに示す1回目のシルク印刷の膜厚t1の2倍になり、同一の基板上に高さの異なる封止枠が形成される。
【0039】
(v)封止枠の完成した後、図2に示す投光素子L1、受光素子Fなどの各素子が配置され、図4Aに示す配線パターンとのワイヤボンディング(配線)が行われる。なお、投光素子である発光ダイオードL1(図2参照)は、円形の配線パターンの中心に実装され、そのアノードおよびカソードの一方が円状配線パターンP1に接続され、他方が矩形パターン部P2に配線される。
【0040】
配線パターンに各素子がワイヤボンディングされた後、図7AおよびBに示すように、樹脂E1からE5(図7AおよびBの斜線部)が、各素子を保護するために封止枠S1からS4(図7AおよびBの点線部)内に充填される。
【0041】
なお、樹脂の充填は、エポキシ樹脂を封止枠に流し込むことにより行われる。また、図7Bに示すように、投光部26以外の部分については、封止枠の高さと樹脂の上面が同程度となるような量が充填される。投光部26については所望の凸状レンズを成形できる程度の量が充填される。これらの樹脂が固まった後、受光部28をシールドで覆えば、基板30の上面の製造工程は終了する。
【0042】
さらに、その他の部品が半田付けなどで取り付けられ、基板30の下面の製造工程を終了すると、プレス加工にて打ち抜きを行い基板30が完成する。以上のように、投受光装置2に組み込まれる基板30の製造が効率的に行われる。
【0043】
[投光部の動作および機能]
次に、投光部26の動作および機能について、図8を用いて説明する。図8は、図2に示す投光部26の断面(図7中のβ部に相当)を拡大したものである。
【0044】
図4Aに示すように、投光部26の封止枠S3内の全体には、反射面を有する配線パターンPが形成されている。これにより、投光素子L1からの光量を高めることができる。その原理を以下に説明する。
【0045】
図8に示すように、投光部26の発光ダイオードL1が点灯すると、基板面から上方向に検出光が放射され、その光の多くはそのまま樹脂E4内を通過して反射鏡へ向かっていく(図8中のR1参照)。一方、中には樹脂表面で反射し、下方向(つまり、配線パターンP1の方)に向かう光(図8中のR2参照)も存在する。
【0046】
しかしながら、樹脂表面で反射して下方向に向かった光は、ほぼ全てが図8に示す配線パターンP1で上方向に反射され、樹脂E4内を通過する上方向の光となる(図8中のR3参照)。これにより、基板30を通過して下面へ漏れる、あるいは吸収される光が極めて小さくなり、結果として、上方向に放射される検出光の光量が増すことになる。
【0047】
また、投光部26の樹脂E4は、図8に示すように、高く盛り上げて凸形に成形し、レンズとして利用するようにしている。これにより、投光素子から放射された光に指向性を持たせることができる。凸形のレンズを容易に成形するために、投光部26の封止枠S3は、図7Aに示すように、円形に成型している。なお、レンズの径(封止枠S3の径)および曲率(樹脂E4表面の曲率)は、所望の光の強度および指向性を得ることができるように設計される。
【0048】
なお、投光部26の封止枠S3の色は、上方の明るさを増す必要があるときには光の反射率が高い白色を用いることがよい。受光素子への光の回り込みを防止する必要があるときには、光の吸収率が高い黒色を用いることがよい。
【0049】
[その他の実施形態]
なお、上記実施形態においては、基板30の上面に、検出表示用ランプ20、電源表示用ランプ22および保護回路部24を設けたるようにしたが、これらを設けないようにしてもよい。
【0050】
なお、上記実施形態においては、配線パターン上に金メッキするようにしたが、反射面を有する配線パターンを形成することができればよく、その他の材質を用いることもできる。また、配線パターンをメッキしないで、単一の材料のみで配線パターンを形成するようにしてもよい。
【0051】
なお、上記実施形態においては、封止枠を印刷により形成したが、これに限定されず、同様の封止枠を成型できるその他の方法を用いることもできる。
【0052】
なお、上記実施形態においては、投光部26の封止枠S3の形状を円形としたが、樹脂E4の成形が容易であれば、その他の形状を用いることもできる。
【0053】
なお、上記実施形態においては、受光部28の封止枠S2の形状を四角形としたが、これに限定されず、5角形などの他の形状を用いることもできる。
【0054】
なお、上記実施形態においては、回帰反射型の光電スイッチについて説明したが、偏光回帰反射型充電スイッチ、反射型光電スイッチにも適用でき、さらに、上記投受光装置2を2つの対向配置すれば透過型光電スイッチとして用いることもできる。このような透過型光電スイッチとして利用すれば、位置調整が不要であるという利点を生かし、かつ、対象物検出の信頼性が高い装置を簡易に提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の投受光素子実装基板を備えた投受光装置2および反射鏡4の外形を示す図である。
【図2】投受光装置2の内部に組み込まれる基板30の構成を示す図である。
【図3a】プリント基板のプレス加工処理を示す図である。
【図3b】第1の封止枠形成用形を示す図である。
【図3c】第2の封止枠形成用形を示す図である。
【図4】配線パターンの印刷処理を示す図である。
【図5】封止枠の印刷処理(1回目)を示す図である。
【図6】封止枠の印刷処理(2回目)を示す図である。
【図7】封止枠内に樹脂を注入する処理を示す図である。
【図8】投光部26の動作および機能を示す図である。
【符号の説明】
2・・・・投受光装置
4・・・・反射鏡
6・・・・投光窓
8・・・・受光窓
10・・・電源用表示部
12・・・検出用表示部
14・・・配線
20・・・検出表示用ランプ
22・・・電源表示用ランプ
24・・・保護回路部
26・・・投光部
28・・・受光部
30・・・基板
L1・・・投光素子
L2・・・電源表示用素子
L3・・・検出表示用素子
F・・・・受光素子
G1、G2・・・保護回路素子
H・・・・シールド嵌込孔
P1、P2・・・配線パターン
S1〜S5・・・封止枠
E1〜E5・・・樹脂
[0001]
[Technical field to which the invention belongs]
The present invention relates to a photoelectric switch used in a production line of a factory, and particularly relates to facilitation of manufacturing and space saving of a product.
[0002]
[Prior art]
(I) Photoelectric switches for detecting an object, positioning an object, and the like are widely used in factory production lines. The retro-reflective photoelectric switch is a device in which a reflecting mirror is arranged in the direction of the detection target, and the light emitted from the light projecting unit to the detection target is reflected by the reflecting mirror and received by the light receiving unit. Detects the detected object by blocking light, and the light projecting element and the light receiving element are usually incorporated in the housing. Conventionally, these light projecting elements and light receiving elements are attached as separate parts to a substrate by soldering or the like, and are further fixed in a casing for positioning (for example, see Patent Document 1).
[0003]
(Ii) On the other hand, as a technique for directly bonding a bare chip such as an IC on a substrate, a method of covering and protecting a pair chip with a resin is known in order to prevent the bare chip from being exposed to the outside air. For example, a sealing frame is printed by screen printing to prevent the sealing material from flowing out (for example, refer to Patent Document 2), or a recess is formed at the bare chip placement location of the substrate. A material filled with a material (for example, see Patent Document 3) is known.
[0004]
[Patent Document 1]
JP-A-7-220590 (FIGS. 1 and 5)
[Patent Document 2]
JP-A-5-226517 (page 2-3, Fig. 1)
[Patent Document 3]
Japanese Patent Laid-Open No. 10-79563 (page 5, FIG. 1)
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, the conventional photoelectric switch as described above (i) has a problem that the manufacturing process is complicated because the light emitting / receiving element needs to be positioned as described above.
[0006]
Moreover, if the technology as described in (ii) above is applied to a photoelectric switch and the entire light emitting / receiving element is sealed with resin, it is possible to mount the light emitting / receiving element directly on the substrate. There has been a problem that an optical interference (wraparound) phenomenon occurs. For example, the light radiated from the light projecting element is irregularly reflected on the resin surface, so that the light reaches the light receiving element without passing through the reflecting mirror, and the apparatus may malfunction.
[0007]
[Means for Solving the Problems and Effects of the Invention]
(1) The light emitting / receiving element mounting substrate of the present invention is:
A method for manufacturing a light projecting / receiving element mounting substrate, comprising at least a light projecting element and a light receiving element, wherein first and second sealing frames for optically separating the light projecting element and the light receiving element are formed on the same substrate by printing. Because
The first sealing frame and the lower layer of the second sealing frame are printed using the first sealing frame forming mold, and further, the second sealing frame is formed using the second sealing frame forming mold. By printing the upper layer of the stop frame,
Forming the first and second sealing frames having different heights on the same substrate;
It is characterized by.
[0008]
As a result, sealing frames having different heights can be accurately and reliably formed on the same substrate, and positioning between the light projecting element and the light receiving element is unnecessary, so that the manufacturing is easy and the manufacturing cost is reduced. Can do.
[0009]
(2) In the manufacturing method of the light emitting / receiving element mounting substrate according to the present invention, the first light emitting element, the light receiving element, and the display element are protected after the first, second, and third sealing frames are printed. The resin for injection | pouring was injected in the sealing frame.
Thereby, a compact light projecting / receiving element mounting apparatus can be provided by sealing the light projecting element, the light receiving element, and the display element on the substrate.
[0010]
(3) In the manufacturing method of the light emitting / receiving element mounting substrate according to the present invention, the sealing frame of the light projecting element is circular, and the resin injected into the sealing frame has a convex shape. And
[0011]
Thereby, directional light can be emitted from the light projecting element.
[0012]
(4) The method for manufacturing a light emitting / receiving element mounting substrate according to the present invention is characterized in that the sealing frame is formed by printing.
[0013]
Thereby, a sealing frame can be shape | molded correctly and reliably.
[0016]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
[Configuration of retroreflective photoelectric switch]
An embodiment in which the present invention is used in a light projecting / receiving device of a retroreflective photoelectric switch will be described below with reference to FIGS.
[0017]
First, the structure of the reflective photoelectric switch will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a perspective view showing an outer shape of a light projecting / receiving device 2 provided with a light projecting / receiving device mounting substrate and a reflecting mirror 4 according to the present invention. The regressive reflection type photoelectric switch is configured by a combination of the light projecting / receiving device 2 and the reflecting mirror 4.
[0018]
As shown in FIG. 1, the light projecting / receiving device 2 includes a light projecting window 6, a light receiving window 8, a power source display unit 10, and a detection display unit 12. The light projection window 6 is a portion from which light is emitted in order to detect an object. The light receiving window 8 is a part that receives the light emitted from the light projecting window 6 after being reflected by the reflecting mirror 4. The power supply display unit 10 is a portion that is turned on when the light emitting / receiving device 2 is turned on and is turned off when the power supply is turned off (as a stable display unit that displays a stable detection state instead of the power supply display unit 10). It is good.) The detection display unit 12 is a portion that lights up when an object is detected. Further, in order to output the light signal received by the light receiving window 8 to the outside, a cable 14 extends from the light projecting / receiving device 2 and is connected to a production line management computer, for example. The reflecting mirror 4 has a reflecting surface 4 a for reflecting light so that the light received from the light projecting unit 6 reaches the light receiving unit 8, and is disposed to face the light projecting and receiving device 2.
[0019]
The structure of the board | substrate 30 integrated in the inside of the light projection / reception apparatus 2 shown in FIG. 1 is demonstrated using FIG. As shown in FIG. 2, the substrate 30 includes a light projecting unit 26, a light receiving unit 28, a detection display lamp 20, a power display lamp 22, and a protection circuit unit 24 on the upper surface.
[0020]
As shown in FIG. 2, the light projecting unit 26 has a light projecting element (for example, a light emitting diode) L1 mounted on the substrate 30 as a center, and a transparent or light projecting convex so as to protect it. Shaped resin E4 (shaded portion) is molded. Further, a round sealing frame S3 is formed at a predetermined height so as to surround the convex resin E4. When the light projecting element L1 is turned on, light is emitted from the light projecting window 6 shown in FIG.
[0021]
A light receiving element (for example, a photo IC chip) F is incorporated in the light receiving portion 28, and a square resin E3 (shaded portion) is molded so as to protect it. In addition, a rectangular sealing frame S2 is formed at a predetermined height so as to surround the rectangular resin E3. The light receiving element F receives the light passing through the light receiving window 8 shown in FIG. 1 and outputs a detection signal.
[0022]
As shown in FIG. 2, the sealing frame S3 and the sealing frame S2 are provided at a predetermined interval, and are optically independent from each other. As long as the sealing frames S2 and S3 are optically independent, they are continuous like a sealing frame S1 (see FIG. 2) of the detection display lamp 20 and the power display lamp 22 described later. You may provide as a sealed frame. Accordingly, it is possible to reduce the amount of detection light that reaches the light receiving element F directly from the light projecting element L1 without passing through the reflecting mirror 4 (see FIG. 1).
[0023]
The detection display lamp 20 and the power display lamp 22 are mounted with a detection display element (for example, a light emitting diode) L2 and a power display element (for example, a light emitting diode) L3, respectively. It is covered and protected by the resin E2 and the resin E1 in the provided sealing frame S1. Further, protection circuit elements G1 and G2 covered and protected by a resin E5 are mounted in a rectangular sealing frame S4 of the protection circuit section 24.
[0024]
As described above, the upper surface of the substrate 30 (one of the substrate surfaces on which at least the light projecting element and the light receiving element are mounted) is suitable for a mounting method in which positioning is performed with a sealing frame and protection is performed with resin. For example, an element such as a bare chip is mounted. On the other hand, other elements (not shown) are mounted on the lower surface of the substrate 30. Thereby, there exists an advantage that manufacture of the board | substrate 30 can be performed efficiently.
[0025]
[Method of manufacturing light emitting / receiving element mounting substrate]
Next, a method for manufacturing the substrate 30 shown in FIG. 2 will be described below with reference to FIGS. In FIGS. 3a to 7, the outline of the sealing frame (S1 to S4) after the manufacture of the substrate 30 shown in FIG. 2 is indicated by dotted lines for easy understanding of the drawings.
[0026]
The manufacturing process until the substrate is completed includes (i) formation of a wiring pattern, (ii) press processing of the printed board, (iii) printing of the sealing frame (first time), and (iv) printing of the sealing frame (2 (V), (v) placement / wiring of each element and injection of sealing resin.
[0027]
(I) First, a wiring pattern indicating a main portion, which is indicated by a hatched portion in FIG. 4A, is processed on the substrate 30. In addition, since the film thickness of a wiring pattern is thin, FIG. 7B which is AA sectional drawing of the board | substrate 30 does not specifically show a wiring pattern.
[0028]
Wiring is formed as follows over almost the entire inner side of the circular sealing frame S3 so that light is easily reflected.
[0029]
As shown in FIG. 4, the light projecting portion 26 is formed with a substantially circular wiring pattern P <b> 1 partially cut into a rectangle and is plated with gold, and is provided with a predetermined interval so as to insulate it. The wiring pattern P2 is formed. With the wiring patterns P1 and P2, a wiring pattern P having a reflective surface is formed in the entire sealing frame S3 (dotted line). The reason for performing the gold plating is to increase the reflectance of light.
[0030]
(Ii) As shown in FIG. 3a, a hole for forming the outer shape of the substrate 30 (see FIG. 2) is formed in one printed circuit board 32 by pressing. In addition, from this printed circuit board 32, a total of 20 light emitting / receiving element mounting boards can be manufactured.
[0031]
4A to 7A are enlarged views of the part α in FIG. 3a. 4B to 7B show cross sections taken along line AA in FIGS. 4A to 7A, respectively.
[0032]
(Iii) After forming the wiring pattern, the first sealing frame is printed. Thereby, the sealing frames S1, S2a, S3, and S4 indicated by the hatched portions in FIGS. 5A and 5B are formed on the substrate 30.
[0033]
As a wiring pattern printing method, screen printing (silk printing) which is a printing method using a stencil is used. These methods were used because of consideration of printing accuracy and certainty.
[0034]
Specifically, as shown in FIG. 3b, a plate 34 having a hole having the same shape as the sealing frames S1, S2a, S3, and S4 (shaded portions in FIG. 5A) (first sealing frame forming mold) Use this to print. As a result, a layer having a film thickness t1 as shown in FIG. 5B (S1, S3, S4 which is the first sealing frame and S2a which is the lower layer of the second sealing frame) is printed.
[0035]
Note that the height of the sealing frame S3 of the light projecting unit 26 shown in FIG. 5B, that is, the film thickness t1 for one screen printing is designed to be larger than the height of the light projecting element L1 shown in FIG. Yes.
[0036]
(Iv) Next, the second printing of the sealing frame is performed in the same manner as in the above (iii). However, it is different from the stencil used for the first time (see FIG. 3b) in that the stencil (see FIG. 3c) shown in FIG. 3 is used.
[0037]
Specifically, as shown in FIG. 3c, a plate 36 (second sealing frame forming mold) in which only a hole having a shape of the sealing frame S2b (shaded portion shown in FIG. 6A) of the light receiving unit 28 is opened. Printing. This is because it is necessary to increase only the sealing frame of the light receiving unit 28 for design reasons such as the thickness of the light receiving element.
[0038]
By the second printing, only the sealing frame S2b (upper layer of the second sealing frame) of the light receiving unit 28 is formed on the substrate 30 as shown by the hatched portion in FIGS. 6A and 6B. As a result, the height t2 of the entire sealing frame of the light receiving unit 26 shown in FIG. 6B is twice the film thickness t1 of the first silk printing shown in FIG. 5B, and seals having different heights are formed on the same substrate. A stop frame is formed.
[0039]
(V) After the sealing frame is completed, elements such as the light projecting element L1 and the light receiving element F shown in FIG. 2 are arranged, and wire bonding (wiring) with the wiring pattern shown in FIG. 4A is performed. The light emitting diode L1 (see FIG. 2) as a light projecting element is mounted at the center of a circular wiring pattern, and one of its anode and cathode is connected to the circular wiring pattern P1, and the other is connected to the rectangular pattern portion P2. Wired.
[0040]
After the respective elements are wire-bonded to the wiring pattern, as shown in FIGS. 7A and 7B, the resins E1 to E5 (shaded portions in FIGS. 7A and B) are sealed by the sealing frames S1 to S4 (in order to protect each element). 7A and 7B).
[0041]
The resin is filled by pouring an epoxy resin into the sealing frame. Moreover, as shown to FIG. 7B, about parts other than the light projection part 26, the quantity that the height of a sealing frame and the upper surface of resin become comparable is filled. About the light projection part 26, the quantity which is a grade which can shape | mold a desired convex lens is filled. After these resins are solidified, the manufacturing process of the upper surface of the substrate 30 is completed if the light receiving unit 28 is covered with a shield.
[0042]
Further, other components are attached by soldering or the like, and when the manufacturing process of the lower surface of the substrate 30 is completed, the substrate 30 is completed by stamping by pressing. As described above, the manufacture of the substrate 30 incorporated in the light projecting / receiving device 2 is efficiently performed.
[0043]
[Operation and function of the projector]
Next, the operation and function of the light projecting unit 26 will be described with reference to FIG. FIG. 8 is an enlarged view of the cross section (corresponding to the β portion in FIG. 7) of the light projecting portion 26 shown in FIG.
[0044]
As shown in FIG. 4A, a wiring pattern P having a reflective surface is formed on the entire inside of the sealing frame S3 of the light projecting unit 26. Thereby, the light quantity from the light projection element L1 can be raised. The principle will be described below.
[0045]
As shown in FIG. 8, when the light emitting diode L1 of the light projecting unit 26 is turned on, detection light is emitted upward from the substrate surface, and most of the light passes through the resin E4 as it is toward the reflecting mirror. (See R1 in FIG. 8). On the other hand, there is also light (see R2 in FIG. 8) that reflects on the resin surface and travels downward (that is, toward the wiring pattern P1).
[0046]
However, almost all of the light reflected downward from the resin surface is reflected upward by the wiring pattern P1 shown in FIG. 8 and becomes upward light passing through the resin E4 (in FIG. 8). R3). As a result, light that passes through the substrate 30 and leaks to the lower surface or is absorbed becomes extremely small, and as a result, the amount of detection light emitted upward is increased.
[0047]
Further, as shown in FIG. 8, the resin E4 of the light projecting portion 26 is raised and shaped into a convex shape and used as a lens. Thereby, directivity can be given to the light emitted from the light projecting element. In order to easily mold the convex lens, the sealing frame S3 of the light projecting unit 26 is molded in a circular shape as shown in FIG. 7A. The diameter of the lens (diameter of the sealing frame S3) and the curvature (curvature of the surface of the resin E4) are designed so that desired light intensity and directivity can be obtained.
[0048]
In addition, as the color of the sealing frame S3 of the light projecting unit 26, it is preferable to use white having a high light reflectance when it is necessary to increase the upper brightness. When it is necessary to prevent light from entering the light receiving element, it is preferable to use black having a high light absorption rate.
[0049]
[Other embodiments]
In the above-described embodiment, the detection display lamp 20, the power display lamp 22, and the protection circuit unit 24 are provided on the upper surface of the substrate 30, but these may not be provided.
[0050]
In the above embodiment, gold plating is performed on the wiring pattern. However, it is only necessary to form a wiring pattern having a reflective surface, and other materials can be used. Further, the wiring pattern may be formed of only a single material without plating the wiring pattern.
[0051]
In addition, in the said embodiment, although the sealing frame was formed by printing, it is not limited to this, The other method which can shape | mold the same sealing frame can also be used.
[0052]
In the above embodiment, the shape of the sealing frame S3 of the light projecting unit 26 is circular. However, other shapes can be used as long as the resin E4 can be easily molded.
[0053]
In the above embodiment, the shape of the sealing frame S2 of the light receiving unit 28 is a quadrangle. However, the shape is not limited to this, and other shapes such as a pentagon may be used.
[0054]
In the above embodiment, the retroreflective photoelectric switch has been described. However, the present invention can also be applied to a polarized retroreflective charging switch and a reflective photoelectric switch. It can also be used as a type photoelectric switch. When used as such a transmissive photoelectric switch, it is possible to easily provide a device that takes advantage of the fact that position adjustment is unnecessary and that has high reliability in object detection.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing the outer shape of a light projecting / receiving device 2 and a reflecting mirror 4 provided with a light projecting / receiving element mounting substrate according to the present invention;
FIG. 2 is a diagram showing a configuration of a substrate 30 incorporated in the light projecting / receiving device 2;
FIG. 3A is a diagram showing press processing of a printed circuit board.
FIG. 3b is a view showing a first shape for forming a sealing frame.
FIG. 3c is a view showing a second form for forming a sealing frame.
FIG. 4 is a diagram illustrating a wiring pattern printing process.
FIG. 5 is a diagram illustrating a sealing frame printing process (first time).
FIG. 6 is a diagram showing a sealing frame printing process (second time).
FIG. 7 is a diagram illustrating a process of injecting resin into the sealing frame.
FIG. 8 is a diagram illustrating an operation and a function of a light projecting unit.
[Explanation of symbols]
2... Projecting and receiving device 4... Reflecting mirror 6... Projecting window 8... Light receiving window 10. Wiring 20... Detection display lamp 22... Power supply display lamp 24... Protection circuit section 26. Light projecting section 28. Light receiving section 30 .. substrate L 1. ... Power display element L3 ... Detection display element F ... Light receiving elements G1 and G2 ... Protection circuit elements H ... Shield insertion holes P1 and P2 ... Wiring patterns S1 to S5 ... Sealing frames E1-E5 ... Resin

Claims (4)

少なくとも投光素子および受光素子を備え、同一の基板上に、投光素子および受光素子を光学的に独立させる第1および第2の封止枠を印刷によって形成した投受光素子実装基板の製造方法であって、
第1の封止枠形成用型を用いて第1の封止枠、および第2の封止枠の下層を印刷し、さらに、第2の封止枠形成用型を用いて第2の封止枠の上層を印刷することにより、
同一の基板上に、高さの異なる前記第1および第2の封止枠を形成したこと、
を特徴とする投受光素子実装基板の製造方法。
A method for manufacturing a light projecting / receiving element mounting substrate, comprising at least a light projecting element and a light receiving element, wherein first and second sealing frames for optically separating the light projecting element and the light receiving element are formed on the same substrate by printing. Because
The first sealing frame and the lower layer of the second sealing frame are printed using the first sealing frame forming mold, and further, the second sealing frame is formed using the second sealing frame forming mold. By printing the upper layer of the stop frame,
Forming the first and second sealing frames having different heights on the same substrate;
A method of manufacturing a light emitting / receiving element mounting substrate .
請求項1の投受光素子実装基板の製造方法において、
前記投受光素子実装基板は、表示用素子をさらに備え、
前記封止枠形成用型を用いて印刷することにより、前記表示用素子を光学的に独立させる第3の封止枠を形成すること、
を特徴とする投受光素子実装基板の製造方法。
In the manufacturing method of the light emitting and receiving element mounting substrate of Claim 1,
The light emitting / receiving element mounting substrate further includes a display element,
Forming a third sealing frame that makes the display element optically independent by printing using the sealing frame forming mold;
A method of manufacturing a light emitting / receiving element mounting substrate .
請求項2の投受光素子実装基板の製造方法において、  In the manufacturing method of the light emitting and receiving element mounting substrate of Claim 2,
前記第1、第2および第3の封止枠を印刷した後、前記投光素子、前記受光素子および前記表示用素子を保護するための樹脂を封止枠内に注入したこと、  After printing the first, second and third sealing frames, a resin for protecting the light projecting element, the light receiving element and the display element was injected into the sealing frame;
を特徴とする投受光素子実装基板の製造方法。  A method of manufacturing a light emitting / receiving element mounting substrate.
請求項3の投受光素子実装基板の製造方法において、  In the manufacturing method of the light emitting and receiving element mounting substrate of Claim 3,
前記投光素子の封止枠は円形であり、当該封止枠内に注入された樹脂は凸形状を有していること、  The sealing frame of the light projecting element is circular, and the resin injected into the sealing frame has a convex shape;
を特徴とする投受光素子実装基板の製造方法。  A method of manufacturing a light emitting / receiving element mounting substrate.
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