JP4320148B2

JP4320148B2 - Optical coupling device and manufacturing method thereof

Info

Publication number: JP4320148B2
Application number: JP2002100344A
Authority: JP
Inventors: 穣大西
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2002-04-02
Filing date: 2002-04-02
Publication date: 2009-08-26
Anticipated expiration: 2022-04-02
Also published as: JP2003298103A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、光結合装置およびその製造方法に関するものであり、さらに詳しくは、発光素子から発せられる光を受光素子で受けることにより被検出物を感知するための光結合装置と、このような光結合装置の製造方法とに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の光結合装置としては、実開平２−４１４６１号公報に記載された光結合装置（第１従来例）が知られている。
【０００３】
この光結合装置は、「実用新案登録請求の範囲」に記載があるように、リードフレームに搭載された発光素子を被覆形成して成る発光側モールド体と、前記リードフレームとは別のリードフレームに搭載された受光素子を被覆形成して成る受光側モールド体と、前記発光側モールド体および受光側モールド体を夫々収納するケースとを備え、前記モールド体の発光面と受光面とのうちの少なくとも一方に小幅のスリットを有する遮光板が設けられ、該遮光板は、前記リードフレームと一体形成されたことを特徴とするものである。
【０００４】
すなわち、第１従来例の光結合装置では、受光素子の検出幅を制限するために、受光側モールド体の前面にスリットを具備した遮光板が配置され、この遮光板が光結合装置のケース内に収納されている。
【０００５】
また、スリットを具備したこの遮光板は、受光素子が搭載されたリードフレームと一体に形成されている。
【０００６】
このような第１従来例の光結合装置によれば、受光素子の前面に小幅のスリットを精度よく配設することができ、検出分解能の高い受光光学系部品を提供することが可能になる。
【０００７】
これとは別の従来の光結合装置を第２従来例として図５に挙げる。
図５（ａ）は第２従来例の光結合装置の平面図である。図５（ｂ）はそのＡ−Ａ縦断面図である。図５（c）はその要部である発光側光学系部品の構成を示す分解斜視図である。
【０００８】
このような第２従来例の光結合装置では、発光素子２１の照射光を制限するために、発光側モールド２２の前面にスリット２７を具備した遮蔽板２８が配置され、さらに、スリット２７で絞られた光を集める集光用レンズ５０が組み合わされた形で光結合装置のケース２６内に収納されている。
【０００９】
この第２従来例の光結合装置における発光側光学系部品を構成しているスリット２７が具備された遮蔽板２８および集光レンズ５０は、それぞれ別の金型で成形された部品が用いられている。
【００１０】
一般に、光結合装置に高精度（高分解能）が求められると、第1従来例や第2従来例のように光路を制限する構成が必要となり、小幅な絞り（スリット）またはレンズを光結合装置に組み込むことが多くなる。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、これら２つの従来例にはいくつかの問題点がある。
【００１２】
これらの光結合装置のように高い分解能を得るための構成では、光学系部品の点数が増えるため、その製品は高価なものとなっている。また、個々の要素部品（受光素子・発光素子・スリット部・レンズ部など）の相対的な位置関係にも精度が高く求められるため、組み立てにかかる費用も装置の価格を高騰させる要因となっている。
【００１３】
また、第1従来例では、受光光学系部品の分解能を上げるには安価かつ有効であるが、発光側からの照射光においては、たとえ同様にスリット部により光の射出幅を絞ってもスリット部を通過した光を集めるなどの制御をすることができないので、実質的には受光側に被検出物を近接させなければならない検出系となり、使用する際の自由度が低くなるおそれが大きい。
【００１４】
さらに、第２従来例においては、発光体の前面に絞りを配置し、その後、レンズ部で集光するなどの光学的な処置を行なっているので、発光側照射光の制御は高精度なものが可能となる。しかし、構成部品点数が増えること、同時に相対的な位置関係を得るための構造が複雑化すること、組み込み時の時間がかかること、これらにより製品価格が増大することが、デメリットとして考えられる。
【００１５】
この発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、光学系部品を構成するための受光素子・発光素子・スリット部・レンズ部などの構成部品が高い精度でかつ安価に組み込まれた光結合装置およびその製造方法を提供することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
この発明の１つの観点によれば、発光素子およびそのリード部を透光性樹脂でモールドしてなる発光側モールド体と、発光素子からの光を制限するためのスリット部およびこのスリット部により制限された光を受光素子へ導くためのレンズ部が一体化されてなるレンズ体と、受光素子およびそのリード部を透光性樹脂でモールドしてなる受光側モールド体と、発光側モールド体、レンズ体および受光側モールド体を収納し、発光素子、スリット部、レンズ部および受光素子を１つの光学ライン上に配置するためのケースとを備えてなり、発光側モールド体とレンズ体とは、発光素子とスリット部とが対向して前記光学ライン上に配置されるように略Ｕ字状に折り曲げられた１つのフレームの上に設けられていることを特徴とする光結合装置が提供される。
【００１７】
発光側モールド体および受光側モールド体はそれぞれ、発光素子および受光素子を透光性樹脂でモールドすることにより得られる。
【００１８】
発光側モールド体は、この発光側モールド体にモールドされた発光素子からの光を制限するためのスリット部および、このスリット部により制限された光を前記受光素子へ導くためのレンズ体とともに、１つのフレーム上に配設されている。また、レンズ体は通常、スリット部を被覆した状態に配設されている。
【００１９】
このような光結合装置によれば、発光側モールド体とレンズ体とが１つのフレーム上に設けられているので、光学系部品を構成するための発光素子・スリット部・レンズ部などの構成部品が高い精度でかつ安価に組み込まれた光結合装置を得ることが可能になる。
【００２０】
この光結合装置は、さらに、受光側モールド体が、前記リードフレームに配設されているのがいっそう好ましい。このように構成されている場合には、リードフレームを２つ用意する必要がなくなるので、より安価な光結合装置をより簡単に得ることができる。
【００２１】
この光結合装置は、フレームが、発光素子のリード部を兼ねるリードフレームであるのが好ましい。フレームがこのようなリードフレームである場合には、発光素子のリード部を別に設ける必要がなくなる。
【００２２】
この光結合装置は、スリット部が、レンズ体の内部に埋設されているのがいっそう好ましい。このように構成されている場合には、スリット部とレンズ体との位置関係をより高精度に維持することが可能になる。
【００２３】
この光結合装置は、発光側モールド体およびレンズ体が、互いに嵌合されて対向状に保持し合うための嵌合部をそれぞれ具備しているのがいっそう好ましい。これらの嵌合部は例えば、一方が凸状のもので他方が凹状のもの、あるいはその逆のものとして形成される。
【００２４】
このような嵌合部が形成されている場合には、光結合装置を製造する際にこれらの嵌合部どうしを嵌合させることで、発光側モールド体およびレンズ体を簡単かつ確実に一体化することができる。
【００２５】
これらの嵌合部は、発光側モールド体にモールドされた発光素子の視野角の範囲外に形成されているのがいっそう好ましい。
【００２６】
嵌合部がこのように構成されている場合には、発光素子からの光がこれらの嵌合部によって一部遮断されるおそれを有効に防止することができる。
【００２７】
この光結合装置は、レンズ体の前面周縁部に、レンズ部よりも前方へ突出し、他の部品との係合時に同部品とレンズ部との係合を防止する凸部が形成されているのがいっそう好ましい。
【００２８】
このような凸部が形成されている場合には、例えばレンズ体が他の構成部品とともにケースに収納されたときなどに、この凸部によってレンズ部とケース内面などとの係合を防止することができ、レンズ部の保護を確実に行なうことが可能になる。
【００２９】
この発明の別の観点によれば、この発明の１つの観点に係る前記光結合装置の製造方法であって、１つのフレーム上に、発光素子とこの発光素子からの光を制限するためのスリット部とを配し、次いで、発光素子を透光性樹脂でモールドして発光側モールド体を形成するとともに、スリット部を透光性樹脂でモールドしてレンズ部を併せ含むレンズ体を形成するステップ、前記フレームとは別のフレーム上に受光素子を配し、次いで、受光素子を透光性樹脂でモールドして受光側モールド体を形成するステップ、前記１つのフレーム上に形成されている発光側モールド体とレンズ体とが対向するようにそのフレームを略Ｕ字状に折り曲げ加工するステップ、発光側モールド体とレンズ体とを対向するように嵌合させるステップ、および、互いに嵌合された発光側モールド体およびレンズ体と受光側モールド体とを所定の隙間を介して対向するようにケースに収納し、発光素子、スリット部、レンズ部および受光素子を１つの光学ライン上に配置するステップを備えてなることを特徴とする光結合装置の製造方法が提供される。
【００３０】
これらの必須ステップにより、１つのフレーム上には、発光素子をモールドした発光側モールド体と、スリット部をモールドしたレンズ体とが形成され、別のフレーム上には、受光素子をモールドした受光側モールド体が形成される。そして、これらの２つのフレーム、発光側モールド体、レンズ体および受光側モールド体から、光結合装置が製造される。
【００３１】
フレームを折り曲げ加工するステップにより、発光側モールド体とレンズ体とは、これらが互いに対向するような位置関係に置かれる。このステップでは、フレームは通常、２箇所でそれぞれほぼ直角に折り曲げられる。
【００３２】
次いで、発光側モールド体とレンズ体とが互いに嵌合させられる。このとき、前記嵌合部が形成されていると、発光側モールド体とレンズ体とは簡単かつ確実に一体化することができる。
【００３３】
その後、互いに嵌合された発光側モールド体およびレンズ体と受光側モールド体とを所定の隙間を介して対向するようにケースに収納して、発光素子、スリット部、レンズ部および受光素子を１つの光学ライン上に配置する。ここで、所定の隙間とは、被検出物を通すことのできる隙間である。また、ケースに収納して配置する方法としては、例えばケースへの圧入やケースとのモールド化などの方法がある。
【００３４】
このような光結合装置用の製造方法によれば、高精度で低コストの光結合装置を簡単に製造することが可能になるとともに、スリット部がレンズ体の内部にモールドされていることで、スリット部とレンズ体との位置関係をより高精度に維持することが可能になる。
【００３５】
この発明のさらに別の観点によれば、この発明の１つの観点に係る前記光結合装置の製造方法であって、１つのフレーム上に、発光素子とこの発光素子からの光を制限するためのスリット部と受光素子とを配し、次いで、発光素子および受光素子を透光性樹脂でモールドして発光側モールド体および受光側モールド体をそれぞれ形成するとともに、スリット部を透光性樹脂でモールドしてレンズ部を併せ含むレンズ体を形成するステップ、１つのフレーム上に形成されている発光側モールド体、レンズ体および受光側モールド体のうち受光側モールド体を他から切り離すステップ、切り離された残りのフレーム部分に形成されている発光側モールド体とレンズ体とが対向するようにそのフレーム部分を略Ｕ字状に折り曲げ加工するステップ、発光側モールド体とレンズ体とを互いに対向するように嵌合させるステップ、および、互いに嵌合された発光側モールド体およびレンズ体と切り離された受光側モールド体とを所定の隙間を介して対向するようにケースに収納し、発光素子、スリット部、レンズ部および受光素子を１つの光学ライン上に配置するステップを備えてなることを特徴とする光結合装置の製造方法製造方法が提供される。
【００３６】
これらの必須ステップにより、１つのフレーム上に、発光素子をモールドした発光側モールド体と、スリット部をモールドしたレンズ体と、受光素子をモールドした受光側モールド体とが形成される。そして、これらの１つのフレーム、発光側モールド体、レンズ体および受光側モールド体から、光結合装置が製造される。
【００３７】
この光結合装置の製造方法は、フレームを折り曲げ加工するステップの前に、１つのフレームに形成されている発光側モールド体、スリットを埋設したレンズ体および受光側モールド体のうち受光側モールド体を他から切り離すステップを備えている。
【００３８】
受光側モールド体を他から切り離すことで、１つのフレームが２つに分離される。その後の製造手順は前記と同様である。
【００３９】
このような光結合装置の製造方法によれば、高精度で低コストの光結合装置を簡単に製造することが可能になるとともに、スリット部がレンズ体の内部にモールドされていることで、スリット部とレンズ体との位置関係をより高精度に維持することが可能になる。
【００４０】
【発明の実施の形態】
以下、この発明におけるいくつかの実施の形態を図面に基づいて詳しく説明する。なお、これらによってこの発明が限定されるものではない。
【００４１】
図１（ａ）〜図１（ｄ）は、この発明に係る光結合装置の主要構成要素である発光側光学系部品の製造工程を説明する概略図である。
【００４２】
図１（ａ）は、光結合装置の発光側フレーム（発光素子のリード部を兼ねるリードフレーム）３を示す概略図である。図１（ｂ）は、リードフレーム３に透光性樹脂で発光素子モールド体（発光素子樹脂体）２およびレンズ体１０を形成した状態を示す概略図である。
【００４３】
図１（ａ）および図１（ｂ）において、光結合装置の要部となる発光素子（発光チップ）１とレンズ体１０に埋設されるスリット部７を備えた遮光板８とが、１つのリードフレーム３の上に配設されている。
【００４４】
スリット部７が設けられた遮光板８は、透光性樹脂による発光素子１のモールド工程時に、レンズ体１０の内部に同一金型で埋設される。このため、スリット部７とレンズ体１０との相対的な位置関係は、モールド金型位置決めピンと、リードフレーム３におけるクレードル３ａ，３ｂの位置決め穴３ｄ，３ｄとによって、高い精度で配置されることになる。
【００４５】
図１（ｃ）は、前記モールド工程後に、図１（ｂ）におけるリードフレーム３の片側のクレードル３ａをカットして取り除いた状態を表している。図１（ｄ）は、リードフレーム３の継手３ｃ部分を折り曲げ加工し、その後、発光素子モールド体２の投光面側にレンズ体１０を嵌合配置した状態を表している。
【００４６】
図１（ｃ）および図１（ｄ）において、発光素子モールド体２とレンズ体１０との相互嵌合における位置関係は、発光素子１の視野角の範囲外に設けられた発光素子モールド体２の凸部２ａと、この凸部２ａが嵌合するレンズ体１０の凹部１０bとにより決定されることとなる。
【００４７】
図２は、この発明の実施の形態１に係る光結合装置の断面図である。この光結合装置の発光側光学系部品は、発光素子モールド体２とレンズ体１０とを相互嵌合状に重ね合わせたもので構成されている。
【００４８】
この発光側光学系部品は、受光素子４およびそのリード部を透光性樹脂でモールドしてなる受光側モールド体５とともに、光結合装置のケース６に収納されるが、その際、レンズ体１０の外周部（視野角の範囲外）に設けられた凸部１０ａにより、レンズ体１０の本体部分が保護されることになり、また、ケース６の内面との突き合せが行われて固定されることになる。
【００４９】
図３（ａ）および図（ｂ）は、この発明の実施の形態２に係る光結合装置の製造工程の概略図と製品の断面図とをそれぞれ表わしている。
【００５０】
図３（ａ）によれば、この光結合装置の１製造工程において、発光素子モールド体２とレンズ体１０とを重ね合わせてなる発光側光学系部品が、透光性樹脂で形成された受光素子モールド体５とともに、光結合装置の外郭を形成する遮光性モールド体１１を形成するための遮光性樹脂封入用金型１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄの内部空間に配置されている。
【００５１】
金型１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ内での発光側光学系部品および受光素子モールド体５の固定は、２つの金型１２ｂ，１２ｄの突き当てピン１２ｅ，１２ｅによるブロック金型１２ａへの「突き当て操作」により行われる。この操作により、発光側光学系部品は、レンズ体１０の凸部１０ａが金型ブロック１２ａに当たり、固定されることになる。
【００５２】
そして、図３（ａ）に示された金型１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ内に遮光性樹脂が注入されて、図３（ｂ）に示すような製品としての光結合装置が作られる。
【００５３】
図３（ａ）および図３（ｂ）に示すように、発光側光学系部品の一部であるレンズ体１０の光照射路（レンズ）部には、レンズ体１０の凸部により樹脂注入時に遮光性樹脂が回り込まないので、この光照射路（レンズ）部に光路が確保されている。そして、遮光性モールド体１１には、「突き当て操作」に用いた突き当てピン１２ｅ，１２ｅの跡である穴１１ａ，１１ａが、受光面の裏面側および発光面の裏面側に形成されている。
【００５４】
図４（ａ）〜図４（ｄ）は、この発明の実施の形態３に係る光結合装置の主要部品である受光側光学系部品および発光側光学系部品の製造工程の概略図である。
【００５５】
図４（ａ）に示すように、この発明の要部となる発光チップ（発光素子）１と受光チップ（受光素子）４とレンズ体１０に埋設されるスリット部７を備えた遮光板８とが、１つのリードフレーム３の上に配設されている。
【００５６】
図４（ｂ）に示すように、このリードフレーム３には、透光性樹脂で、発光素子モールド体２、受光素子モールド体５、レンズ体１０がそれぞれ形成される。
【００５７】
スリット部７が設けられた遮光板８は、発光素子１および受光素子４のモールド工程時に、レンズ体１０の内部に同一金型で埋設される。
【００５８】
このため、スリット部７とレンズ体１０との相対的な位置関係は、モールド金型位置決めピンと、リードフレーム３におけるクレードル３ａ，３ｂの位置決め穴３ｄ，３ｄとによって、高い精度で配置されることになる。
【００５９】
図４（ｃ）は、前記モールド工程後に、発光側光学系部品（発光素子モールド体２およびレンズ体１０）と受光素子モールド体５とをリードフレーム３からカットして分割した状態を表している。図４（ｄ）は、発光側においてリードフレーム３の継手３ｃ部分を折り曲げ加工することにより、発光素子モールド体２の投光面側にレンズ体１０を嵌合配置した状態を表している。
【００６０】
図４（ｃ）および図４（ｄ）において、発光素子モールド体２とレンズ体１０との相互嵌合における位置関係は、発光素子の視野角の範囲外に設けられた発光素子モールド体２の凸部２ａと、この凸部２ａが嵌合するレンズ体１０の凹部１０bとにより決定されることとなる。
【００６１】
この実施の形態３で作成された発光光学系部品と受光素子モールドとは、実施の形態１および実施の形態２の場合と同様にして構成されることは言うまでもない。
【００６２】
【発明の効果】
この発明の１つの観点に係る光結合装置によれば、発光側モールド体とスリット部とレンズ体とが１つのフレーム上に形成されているので、光学系部品を構成するための発光素子・スリット部・レンズ部などの構成部品が高い精度でかつ安価に組み込まれた光結合装置を得ることが可能になる。
【００６３】
この発明の別の観点に係る光結合装置の製造方法によれば、１つのフレーム上には、発光素子をモールドした発光側モールド体と、スリット部をモールドしたレンズ体とが形成され、別のフレーム上には、受光素子をモールドした受光側モールド体が形成され、これらの２つのフレーム、発光側モールド体、レンズ体および受光側モールド体から光結合装置が製造されるので、高精度で低コストの光結合装置を簡単に製造することが可能になるとともに、スリット部がレンズ体の内部にモールドされていることで、スリット部とレンズ体との位置関係をより高精度に維持することが可能になる。
【００６４】
この発明のさらに別の観点に係る光結合装置の製造方法によれば、１つのフレーム上に、発光素子をモールドした発光側モールド体と、スリット部をモールドしたレンズ体と、受光素子をモールドした受光側モールド体とが形成され、これらの１つのフレーム、発光側モールド体、レンズ体および受光側モールド体から光結合装置が製造されるので、高精度で低コストの光結合装置を簡単に製造することが可能になるとともに、スリット部がレンズ体の内部に埋設されていることで、スリット部とレンズ体との位置関係をより高精度に維持することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、この発明に係る光結合装置の主要部品である発光側光学系部品の製造工程を示す概略図である。
図１（ａ）は、発光側フレーム（発光素子のリード部を兼ねるリードフレーム）の形態を示す図である。
図１（ｂ）は、同フレームにモールドが行なわれた状態を示す図である。
図１（ｃ）は、同フレームの一方側クレードルをカットした状態を示す図である。
図１（ｄ）は、同フレームの折り曲げ加工の後に、発光側モールド体と、スリット部を埋設したレンズ体とを互いに嵌合した状態を示す図である。
【図２】図２は、この発明による実施の形態１に係る光結合装置の断面図である。
【図３】図３は、この発明による実施の形態２に係る光結合装置の断面図である。
図３（ａ）は、この光結合装置を形成するための金型内に構成部品を配置した状態を示す断面図である。
図３（ｂ）は、前記金型により形成されたこの光結合装置の断面図である。
【図４】図４は、この発明の実施の形態３に係る光結合装置の主要部品である発光・受光光学系部品の製造工程を示す概略図である。
図４（ａ）は、発光側フレーム（発光素子のリード部を兼ねるリードフレーム）の形態を示す図である。
図４（ｂ）は、同フレームにモールドが行なわれた状態を示す図である。
図４（ｃ）は、同フレームを２つにカットした状態を示す図である。
図４（ｄ）は、カットした残りのフレーム部分の折り曲げ加工の後に、発光側モールド体と、スリット部を埋設したレンズ体とを互いに嵌合した状態を示す図である。
【図５】図５は、従来の光結合装置を示す図である。
図５（ａ）は、その光結合装置の平面図である。
図５（ｂ）は、図５（ａ）のＡ−Ａ縦断面図である。
図５（ｃ）は、その光結合装置の要部である発光側光学系部品の構成を示す分解斜視図である。
【符号の説明】
１発光素子（チップ）
２発光側モールド体
２ａ嵌合部
３リードフレーム（フレーム）
３ａクレードル部
３ｂクレードル部
３ｃ継手部
３ｄ位置決め穴
４受光素子（チップ）
５受光側モールド体
６ケース
７スリット部
８遮光板
１０レンズ体（モールド体）
１０ａ凸部
１０ｂ嵌合部
１１遮光性樹脂体
１１ａ穴[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an optical coupling device and a method of manufacturing the same, and more specifically, an optical coupling device for sensing an object to be detected by receiving light emitted from a light emitting element by a light receiving element, and such light. The present invention relates to a method for manufacturing a coupling device.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, an optical coupling device (first conventional example) described in Japanese Utility Model Laid-Open No. 2-41461 is known as this type of optical coupling device.
[0003]
The optical coupling device includes a light emitting side mold body formed by coating a light emitting element mounted on a lead frame, and a lead frame different from the lead frame, as described in “Claims for Utility Model Registration”. A light receiving side mold body formed by coating a light receiving element mounted on the light emitting element, and a case for storing the light emitting side mold body and the light receiving side mold body, respectively, of the light emitting surface and the light receiving surface of the mold body A light shielding plate having a narrow slit is provided on at least one side, and the light shielding plate is integrally formed with the lead frame.
[0004]
That is, in the optical coupling device of the first conventional example, in order to limit the detection width of the light receiving element, a light shielding plate having a slit is disposed on the front surface of the light receiving side mold body, and this light shielding plate is disposed in the case of the optical coupling device. It is stored in.
[0005]
The light shielding plate having the slits is formed integrally with a lead frame on which the light receiving element is mounted.
[0006]
According to such an optical coupling device of the first conventional example, a narrow slit can be accurately arranged on the front surface of the light receiving element, and it becomes possible to provide a light receiving optical system component with high detection resolution.
[0007]
Another conventional optical coupling device is shown in FIG. 5 as a second conventional example.
FIG. 5A is a plan view of a second conventional optical coupling device. FIG. 5B is a longitudinal sectional view taken along the line AA. FIG. 5 (c) is an exploded perspective view showing the configuration of the light-emitting side optical system component which is the main part.
[0008]
In such an optical coupling device of the second conventional example, in order to limit the irradiation light of the light emitting element 21, a shielding plate 28 having a slit 27 is disposed on the front surface of the light emitting side mold 22. The condensing lens 50 for collecting the collected light is housed in the case 26 of the optical coupling device in a combined form.
[0009]
The shielding plate 28 provided with the slit 27 and the condensing lens 50 constituting the light-emitting side optical system component in the optical coupling device of the second conventional example are made of components molded with different molds. Yes.
[0010]
In general, when high accuracy (high resolution) is required for an optical coupling device, a configuration that restricts the optical path as in the first conventional example and the second conventional example is required, and a narrow aperture (slit) or lens is used as the optical coupling device. It is often incorporated into.
[0011]
[Problems to be solved by the invention]
However, these two conventional examples have some problems.
[0012]
In the configuration for obtaining a high resolution like these optical coupling devices, the number of optical system parts increases, so that the product is expensive. In addition, since the relative positional relationship between the individual component parts (light receiving element, light emitting element, slit part, lens part, etc.) is also required to be highly accurate, the cost of assembly becomes a factor that increases the price of the device. Yes.
[0013]
Further, in the first conventional example, it is inexpensive and effective to increase the resolution of the light receiving optical system component. However, in the irradiation light from the light emitting side, even if the light emission width is narrowed by the slit portion, the slit portion Since it is impossible to perform control such as collecting light that has passed through the sensor, a detection system in which an object to be detected has to be brought close to the light receiving side is substantially provided, and the degree of freedom in use is likely to be low.
[0014]
Further, in the second conventional example, since an aperture is disposed on the front surface of the light emitter and then optical treatment is performed such as focusing on the lens portion, the emission side irradiation light is controlled with high accuracy. Is possible. However, it is considered that the number of components increases, the structure for obtaining a relative positional relationship becomes complicated at the same time, the time required for assembly takes, and the product price increases due to these.
[0015]
The present invention has been made in view of such circumstances, and its purpose is to provide high-accuracy and inexpensive components such as a light-receiving element, a light-emitting element, a slit part, and a lens part for constituting an optical system component. It is to provide an optical coupling device and a method for manufacturing the same.
[0016]
[Means for Solving the Problems]
According to one aspect of the present invention, a light emitting side molded body obtained by molding a light emitting element and its lead part with a translucent resin, a slit part for restricting light from the light emitting element, and the slit part A lens body in which a lens part for guiding the emitted light to the light receiving element is integrated, a light receiving side molded body in which the light receiving element and its lead part are molded with a translucent resin, a light emitting side molded body, and a lens And a case for arranging the light emitting element, the slit part, the lens part and the light receiving element on one optical line. The light emitting side mold body and the lens body emit light. An optical coupling device, wherein the optical coupling device is provided on one frame bent in a substantially U shape so that the element and the slit portion are arranged on the optical line so as to face each other. It is subjected.
[0017]
The light emitting side mold body and the light receiving side mold body are obtained by molding the light emitting element and the light receiving element with a translucent resin, respectively.
[0018]
The light emitting side mold body includes a slit portion for restricting light from the light emitting element molded in the light emitting side mold body, and a lens body for guiding light restricted by the slit portion to the light receiving element. It is arranged on one frame. Further, the lens body is usually arranged in a state of covering the slit portion.
[0019]
According to such an optical coupling device, since the light emitting side mold body and the lens body are provided on one frame, components such as a light emitting element, a slit part, and a lens part for constituting an optical system part However, it is possible to obtain an optical coupling device incorporated with high accuracy and at low cost.
[0020]
In this optical coupling device, it is more preferable that the light receiving side mold body is disposed on the lead frame. In the case of such a configuration, it is not necessary to prepare two lead frames, so that a cheaper optical coupling device can be obtained more easily.
[0021]
In this optical coupling device, the frame is preferably a lead frame that also serves as a lead portion of the light emitting element. When the frame is such a lead frame, it is not necessary to separately provide a lead portion of the light emitting element.
[0022]
In this optical coupling device, the slit portion is more preferably embedded in the lens body. When configured in this manner, the positional relationship between the slit portion and the lens body can be maintained with higher accuracy.
[0023]
In this optical coupling device, it is more preferable that the light emitting side mold body and the lens body are each provided with a fitting portion that is fitted to each other and held opposite to each other. For example, one of these fitting portions is convex and the other is concave, or vice versa.
[0024]
When such a fitting portion is formed, the light emitting side mold body and the lens body are integrated easily and reliably by fitting these fitting portions when manufacturing the optical coupling device. can do.
[0025]
It is more preferable that these fitting portions are formed outside the range of the viewing angle of the light emitting element molded in the light emitting side mold body.
[0026]
When the fitting part is configured in this way, it is possible to effectively prevent the light from the light emitting element from being partially blocked by the fitting part.
[0027]
In this optical coupling device, a convex portion is formed on the front peripheral edge portion of the lens body so as to protrude forward from the lens portion and prevent engagement between the component and the lens portion when engaged with other components. Is more preferable.
[0028]
When such a convex portion is formed, for example, when the lens body is housed in a case together with other components, the convex portion prevents engagement between the lens portion and the inner surface of the case. Thus, the lens portion can be reliably protected.
[0029]
According to another aspect of the present invention, there is provided a method for manufacturing the optical coupling device according to one aspect of the present invention, wherein a light emitting element and a slit for limiting light from the light emitting element are provided on one frame. Forming a light emitting side mold body by molding the light emitting element with a translucent resin, and forming a lens body including the lens section by molding the slit part with the translucent resin. , A step of arranging a light receiving element on a frame different from the frame, and then molding the light receiving element with a translucent resin to form a light receiving side molded body, a light emitting side formed on the one frame Bending the frame into a substantially U shape so that the mold body and the lens body face each other, fitting the light emitting side mold body and the lens body so as to face each other, and The fitted light emitting side mold body and lens body and the light receiving side mold body are stored in a case so as to face each other with a predetermined gap, and the light emitting element, the slit part, the lens part, and the light receiving element are placed on one optical line. A method for manufacturing an optical coupling device is provided.
[0030]
By these essential steps, a light emitting side mold body molded with a light emitting element and a lens body molded with a slit portion are formed on one frame, and a light receiving side molded with a light receiving element on another frame. A mold body is formed. Then, the optical coupling device is manufactured from these two frames, the light emitting side mold body, the lens body, and the light receiving side mold body.
[0031]
By the step of bending the frame, the light emitting side mold body and the lens body are placed in a positional relationship such that they face each other. In this step, the frame is usually folded at approximately two right angles at two locations.
[0032]
Next, the light emitting side mold body and the lens body are fitted to each other. At this time, if the fitting portion is formed, the light emitting side mold body and the lens body can be easily and reliably integrated.
[0033]
Thereafter, the light emitting side mold body and the lens body and the light receiving side mold body fitted to each other are housed in a case so as to face each other with a predetermined gap therebetween, and the light emitting element, slit part, lens part and light receiving element are 1 Place on one optical line. Here, the predetermined gap is a gap through which an object to be detected can pass. Moreover, as a method of storing and arranging in the case, for example, there are methods such as press-fitting into the case and molding with the case.
[0034]
According to such a manufacturing method for an optical coupling device, it is possible to easily manufacture an optical coupling device with high accuracy and low cost, and the slit portion is molded inside the lens body. It becomes possible to maintain the positional relationship between the slit portion and the lens body with higher accuracy.
[0035]
According to still another aspect of the present invention, there is provided a method for manufacturing the optical coupling device according to one aspect of the present invention, wherein a light emitting element and light from the light emitting element are limited on one frame. The slit part and the light receiving element are arranged, and then the light emitting element and the light receiving element are molded with a translucent resin to form the light emitting side mold body and the light receiving side mold body, respectively, and the slit part is molded with the translucent resin. Forming a lens body including the lens portion, a light emitting side mold body formed on one frame, a step of separating the light receiving side mold body from the other of the lens body and the light receiving side mold body, Bending the frame portion into a substantially U shape so that the light emitting side mold body and the lens body formed in the remaining frame portion face each other; The step of fitting the light-side mold body and the lens body so as to face each other, and the light-emitting side mold body fitted to each other and the light-receiving side mold body separated from the lens body face each other through a predetermined gap A method for manufacturing an optical coupling device is provided, which includes a step of placing the light emitting element, the slit part, the lens part, and the light receiving element on one optical line. .
[0036]
By these essential steps, a light emitting side mold body in which a light emitting element is molded, a lens body in which a slit portion is molded, and a light receiving side mold body in which a light receiving element is molded are formed on one frame. Then, the optical coupling device is manufactured from the one frame, the light emitting side mold body, the lens body, and the light receiving side mold body.
[0037]
In this method of manufacturing an optical coupling device, before the step of bending the frame, the light emitting side mold body is formed among the light emitting side mold body formed in one frame, the lens body in which the slit is embedded, and the light receiving side mold body. It has a step of separating from others.
[0038]
By separating the light receiving side mold body from the other, one frame is separated into two. The subsequent manufacturing procedure is the same as described above.
[0039]
According to such a method for manufacturing an optical coupling device, it is possible to easily manufacture a high-precision and low-cost optical coupling device, and the slit portion is molded inside the lens body. It becomes possible to maintain the positional relationship between the portion and the lens body with higher accuracy.
[0040]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, several embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited by these.
[0041]
FIG. 1A to FIG. 1D are schematic views for explaining a manufacturing process of a light-emitting side optical system component that is a main component of the optical coupling device according to the present invention.
[0042]
FIG. 1A is a schematic view showing a light emitting side frame (lead frame also serving as a lead portion of a light emitting element) 3 of the optical coupling device. FIG. 1B is a schematic view showing a state in which the light emitting element mold body (light emitting element resin body) 2 and the lens body 10 are formed on the lead frame 3 with a translucent resin.
[0043]
1 (a) and 1 (b), there is one light-emitting element (light-emitting chip) 1 that is a main part of the optical coupling device and one light-shielding plate 8 that includes a slit portion 7 embedded in the lens body 10. It is disposed on the lead frame 3.
[0044]
The light shielding plate 8 provided with the slit portion 7 is embedded in the lens body 10 with the same mold during the molding process of the light emitting element 1 with a translucent resin. For this reason, the relative positional relationship between the slit portion 7 and the lens body 10 is determined by the mold positioning pins and the positioning holes 3d and 3d of the cradle 3a and 3b in the lead frame 3 with high accuracy. Become.
[0045]
FIG. 1C shows a state in which the cradle 3a on one side of the lead frame 3 in FIG. 1B is cut and removed after the molding step. FIG. 1D shows a state in which the joint 3 c portion of the lead frame 3 is bent, and then the lens body 10 is fitted and disposed on the light projecting surface side of the light emitting element mold body 2.
[0046]
In FIG. 1C and FIG. 1D, the positional relationship in mutual fitting between the light emitting element mold body 2 and the lens body 10 is the light emitting element mold body 2 provided outside the range of the viewing angle of the light emitting element 1. The convex portion 2a and the concave portion 10b of the lens body 10 into which the convex portion 2a is fitted are determined.
[0047]
FIG. 2 is a cross-sectional view of the optical coupling device according to Embodiment 1 of the present invention. The light-emitting side optical system component of the optical coupling device is configured by superimposing the light-emitting element mold body 2 and the lens body 10 in an interfitting manner.
[0048]
This light-emitting side optical system component is housed in the case 6 of the optical coupling device together with the light-receiving element 4 and the light-receiving side molded body 5 formed by molding the lead portion thereof with a translucent resin. The body 10 of the lens body 10 is protected by the convex portion 10a provided on the outer peripheral portion (outside the range of the viewing angle), and is fixed by being abutted against the inner surface of the case 6. It will be.
[0049]
3 (a) and 3 (b) respectively show a schematic diagram of a manufacturing process of the optical coupling device according to Embodiment 2 of the present invention and a sectional view of the product.
[0050]
According to FIG. 3A, in one manufacturing process of the optical coupling device, the light-emitting side optical system component formed by superimposing the light-emitting element mold body 2 and the lens body 10 is formed of a translucent resin. Along with the element mold body 5, the light shielding resin enclosing molds 12 a, 12 b, 12 c, and 12 d for forming the light shielding mold body 11 that forms the outline of the optical coupling device are disposed in the internal space.
[0051]
The light emitting side optical system component and the light receiving element mold body 5 are fixed in the molds 12a, 12b, 12c, and 12d by “abutment” to the block mold 12a by the abutment pins 12e and 12e of the two molds 12b and 12d. It is performed by the “contact operation”. With this operation, the light-emitting side optical system component is fixed by the convex portion 10a of the lens body 10 hitting the mold block 12a.
[0052]
Then, a light-shielding resin is injected into the molds 12a, 12b, 12c, and 12d shown in FIG. 3A, and an optical coupling device as a product as shown in FIG.
[0053]
As shown in FIG. 3A and FIG. 3B, the light irradiation path (lens) portion of the lens body 10 which is a part of the light-emitting side optical system component is formed by the convex portion of the lens body 10 during resin injection. Since the light shielding resin does not go around, an optical path is secured in this light irradiation path (lens) portion. In the light-shielding mold body 11, holes 11a and 11a which are marks of the butting pins 12e and 12e used for the “butting operation” are formed on the back surface side of the light receiving surface and the back surface side of the light emitting surface. .
[0054]
4 (a) to 4 (d) are schematic views of manufacturing steps of a light receiving side optical system component and a light emitting side optical system component, which are main components of an optical coupling device according to Embodiment 3 of the present invention.
[0055]
As shown in FIG. 4A, a light-emitting chip (light-emitting element) 1, a light-receiving chip (light-receiving element) 4, and a light-shielding plate 8 having a slit portion 7 embedded in the lens body 10 are the main parts of the present invention. Are arranged on one lead frame 3.
[0056]
As shown in FIG. 4B, a light emitting element mold body 2, a light receiving element mold body 5, and a lens body 10 are formed on the lead frame 3 with a light transmitting resin.
[0057]
The light shielding plate 8 provided with the slit portion 7 is embedded in the lens body 10 in the same mold during the molding process of the light emitting element 1 and the light receiving element 4.
[0058]
For this reason, the relative positional relationship between the slit portion 7 and the lens body 10 is determined by the mold positioning pins and the positioning holes 3d and 3d of the cradle 3a and 3b in the lead frame 3 with high accuracy. Become.
[0059]
FIG. 4C shows a state where the light-emitting side optical system components (the light-emitting element mold body 2 and the lens body 10) and the light-receiving element mold body 5 are cut from the lead frame 3 and divided after the molding step. . FIG. 4D shows a state in which the lens body 10 is fitted and disposed on the light projecting surface side of the light emitting element mold body 2 by bending the joint 3c portion of the lead frame 3 on the light emitting side.
[0060]
4 (c) and 4 (d), the positional relationship in the mutual fitting between the light emitting element mold body 2 and the lens body 10 is that of the light emitting element mold body 2 provided outside the range of the viewing angle of the light emitting element. It is determined by the convex portion 2a and the concave portion 10b of the lens body 10 into which the convex portion 2a is fitted.
[0061]
Needless to say, the light-emitting optical system component and the light-receiving element mold created in the third embodiment are configured in the same manner as in the first and second embodiments.
[0062]
【The invention's effect】
According to the optical coupling device according to one aspect of the present invention, since the light emitting side mold body, the slit portion, and the lens body are formed on one frame, the light emitting element / slit for constituting the optical system component It is possible to obtain an optical coupling device in which components such as a lens unit and a lens unit are incorporated with high accuracy and at low cost.
[0063]
According to the method for manufacturing an optical coupling device according to another aspect of the present invention, a light emitting side mold body in which a light emitting element is molded and a lens body in which a slit portion is molded are formed on one frame. On the frame, a light receiving side mold body in which a light receiving element is molded is formed, and an optical coupling device is manufactured from these two frames, the light emitting side mold body, the lens body, and the light receiving side mold body. It is possible to easily manufacture a cost optical coupling device and to maintain the positional relationship between the slit portion and the lens body with higher accuracy by molding the slit portion inside the lens body. It becomes possible.
[0064]
According to the method of manufacturing an optical coupling device according to still another aspect of the present invention, a light emitting side molded body in which a light emitting element is molded, a lens body in which a slit portion is molded, and a light receiving element are molded on one frame. The light receiving side mold body is formed, and the optical coupling device is manufactured from the one frame, the light emitting side mold body, the lens body, and the light receiving side mold body. Therefore, it is easy to manufacture a high accuracy and low cost optical coupling device. In addition, since the slit portion is embedded in the lens body, the positional relationship between the slit portion and the lens body can be maintained with higher accuracy.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic view showing a manufacturing process of a light-emitting side optical system component which is a main component of an optical coupling device according to the present invention.
FIG. 1A is a diagram illustrating a form of a light-emitting side frame (a lead frame that also serves as a lead portion of the light-emitting element).
FIG.1 (b) is a figure which shows the state by which the mold was performed to the same frame.
FIG.1 (c) is a figure which shows the state which cut the one side cradle of the same frame.
FIG. 1D is a view showing a state in which the light emitting side mold body and the lens body in which the slit portion is embedded are fitted to each other after the frame is bent.
FIG. 2 is a cross-sectional view of the optical coupling device according to Embodiment 1 of the present invention.
FIG. 3 is a cross-sectional view of an optical coupling device according to Embodiment 2 of the present invention.
FIG. 3A is a cross-sectional view showing a state in which components are arranged in a mold for forming the optical coupling device.
FIG. 3B is a cross-sectional view of the optical coupling device formed by the mold.
FIG. 4 is a schematic view showing a manufacturing process of light emitting / receiving optical system components which are main components of an optical coupling device according to Embodiment 3 of the present invention.
FIG. 4A is a diagram showing a form of a light emitting side frame (a lead frame that also serves as a lead portion of the light emitting element).
FIG. 4B is a diagram showing a state in which molding is performed on the frame.
FIG. 4C is a diagram showing a state where the frame is cut into two.
FIG. 4D is a view showing a state in which the light emitting side mold body and the lens body in which the slit portion is embedded are fitted to each other after the remaining cut frame portion is bent.
FIG. 5 is a diagram illustrating a conventional optical coupling device.
FIG. 5A is a plan view of the optical coupling device.
FIG.5 (b) is AA longitudinal cross-sectional view of Fig.5 (a).
FIG. 5C is an exploded perspective view showing a configuration of a light-emitting side optical system component that is a main part of the optical coupling device.
[Explanation of symbols]
1 Light emitting device (chip)
2 Light Emitting Side Mold Body 2a Fitting 3 Lead Frame (Frame)
3a Cradle part 3b Cradle part 3c Joint part 3d Positioning hole 4 Light receiving element (chip)
5 Light-receiving-side molded body 6 Case 7 Slit 8 Light-shielding plate 10 Lens body (mold body)
10a convex part 10b fitting part 11 light-shielding resin body 11a hole

Claims

A light emitting side molded body formed by molding a light emitting element and its lead part with a translucent resin, a slit part for restricting light from the light emitting element, and for guiding light restricted by the slit part to the light receiving element A lens body in which the lens part is integrated, a light receiving element and a light receiving side molded body formed by molding the lead part thereof with a translucent resin, a light emitting side molded body, a lens body, and a light receiving side molded body are housed. A light-emitting element, a slit part, a lens part, and a case for arranging the light-receiving element on one optical line, and the light-emitting side mold body and the lens body are arranged so that the light-emitting element and the slit part face each other. A method of manufacturing an optical coupling device provided on one frame bent in a substantially U shape so as to be disposed on the top ,
A light emitting element and a slit portion for restricting light from the light emitting element are arranged on one frame, and then the light emitting element is molded with a translucent resin to form a light emitting side molded body, and the slit Forming a lens body including the lens portion by molding the portion with a translucent resin;
Disposing a light receiving element on a frame different from the frame, and then molding the light receiving element with a translucent resin to form a light receiving side mold body;
Bending the frame into a substantially U shape so that the light emitting side mold body and the lens body formed on the one frame face each other;
Fitting the light emitting side mold body and the lens body so as to face each other;
and,
The light emitting side mold body and the lens body and the light receiving side mold body fitted to each other are housed in a case so as to face each other with a predetermined gap, and the light emitting element, the slit part, the lens part, and the light receiving element are arranged in one optical line. A method for manufacturing an optical coupling device, comprising the step of disposing the optical coupling device on the top.

A light emitting side molded body formed by molding a light emitting element and its lead part with a translucent resin, a slit part for restricting light from the light emitting element, and for guiding light restricted by the slit part to the light receiving element A lens body in which the lens part is integrated, a light receiving element and a light receiving side molded body formed by molding the lead part thereof with a translucent resin, a light emitting side molded body, a lens body, and a light receiving side molded body are housed. A light-emitting element, a slit part, a lens part, and a case for arranging the light-receiving element on one optical line, and the light-emitting side mold body and the lens body are arranged so that the light-emitting element and the slit part face each other. A method of manufacturing an optical coupling device provided on one frame bent in a substantially U shape so as to be disposed on the top ,
A light emitting element, a slit portion for limiting light from the light emitting element, and a light receiving element are arranged on one frame, and then the light emitting element and the light receiving element are molded with a translucent resin to form a light emitting side molded body. Forming a light receiving side mold body and molding a slit portion with a translucent resin to form a lens body including a lens portion,
Separating the light receiving side mold body from the other of the light emitting side mold body, the lens body and the light receiving side mold body formed on one frame;
Bending the frame portion into a substantially U shape so that the light emitting side mold body and the lens body formed on the remaining separated frame portion face each other;
Fitting the light emitting side mold body and the lens body so as to face each other; and
The light emitting side mold body fitted to each other and the light receiving side mold body separated from the lens body are accommodated in a case so as to face each other with a predetermined gap, and the light emitting element, slit part, lens part and light receiving element are 1 A method for manufacturing an optical coupling device comprising a step of arranging on one optical line.