JP3824696B2

JP3824696B2 - フォトカプラ及びその製造方法

Info

Publication number: JP3824696B2
Application number: JP3692796A
Authority: JP
Inventors: 健二小川
Original assignee: Rohm Co Ltd
Current assignee: Rohm Co Ltd
Priority date: 1996-02-23
Filing date: 1996-02-23
Publication date: 2006-09-20
Anticipated expiration: 2016-02-23
Also published as: JPH09232623A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、発光素子と受光素子とを樹脂で一体封止したフォトカプラの構造及び製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
発光素子及び受光素子を使用することにより光信号を介して電気信号の伝達を行う電子部品としてフォトカプラは医療機器の分野を始めとして広く利用されている。
従来のフォトカプラは、一般的な構造として、図５に示すように、発光素子２１とこの発光素子２１から発生された光を受光するための受光素子２２がそれぞれのリード電極２３、２４に電気的に接続された状態で対向配置されると共に、これらの両素子２１、２２をリード電極２３、２４と共にシリコーン等の透明樹脂及びこの透明樹脂を更に包囲状に被覆する不透明樹脂２５を使用して一体的に封止することにより形成されている。
【０００３】
このような構造のフォトカプラは、発光素子２１として、例えば、発光ダイオード（ＬＥＤ）が使用される一方、受光素子２２としては、例えば、Ｓｉから成るフォトトランジスタが一般に用いられている。
この種のフォトカプラに用いられるＬＥＤ２１は、その表裏面に電極が対向状に設けられた分割型のベアチップ形状に形成されているために、不純物の導入により形成されたＰＮ接合面は表面または裏面に平行に、即ち外周面上に終端するように、形成されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述したタイプのフォトカプラでは、ＬＥＤチップ２１のＰＮ接合面に対して直角方向にフォトトランジスタ２２が設けられている。
しかし、ＰＮ接合面から成る半導体発光素子では、発光に際して、ＰＮ接合面及びその近傍にてより高い輝度の発光が生じることが知られており、チップ２１の上下方向よりも外周方向（表裏面に平行な方向）により強い発光がなされることが理解される。加えて、ＬＥＤチップの表面は前述したように、一般に、上面電極としての金属層が設けられるため、やはり、上方への発光が構造的にも妨げられることになる。
【０００５】
また、上記従来のフォトカプラは、ＬＥＤチップ２１とフォトトランジスタ２２とが上下に対向配置された構造のため、一定以上のパッケージの薄型化は困難になる。
従って、本発明の目的は、パッケージを薄型化しながらも光の伝達効率の向上を図ったフォトカプラ及びその製造方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、本発明のフォトカプラは側面に接合面が終端する発光素子と、上面に受光面が設けられた受光素子と、前記発光素子に電気的に接続された第１アイランドを有する第１リード電極と、前記受光素子に電気的に接続された前記第１アイランドと対向する第２アイランドを有する第２リード電極と、前記発光素子及び受光素子を共通に封止する透光性樹脂と、前記透光性樹脂を被覆するように封止する不透光性樹脂と、から成り、前記発光素子はその接合面が前記受光素子の上面より高く配置され、前記第２アイランドに向かって延びる前記発光素子における一つの対角線の延長線が、前記第１リード電極と平行になるように第１アイランドに固定して配置されていることを特徴とする。
【０００７】
このため、本発明のフォトカプラは、従来の構造に較べて、高さ方向で約３分の２程度に薄型化することが可能になる。使用に際しては、発光素子の接合面及びその近傍から放射される高輝度の光の一部は、透光性樹脂と不透光性樹脂の界面で受光素子の上面に向けて反射され、良好な効率で赤外光を介した信号伝達を行うことができる。
【０００８】
また、本発明のフォトカプラの製造方法は、側面に接合面が終端する発光素子及び上面に受光面が設けられた受光素子と並びに前記発光素子を搭載するための第１アイランドと該第１アイランドより低く、第１アイランドに対向して設けられ前記受光素子を搭載するための第２アイランドが設けられたリードフレームとを準備する工程と、前記第２アイランドに向かって延びる前記発光素子における一つの対角線の延長線が、前記第１アイランドの一辺と直交するように、前記発光素子及び前記受光素子を前記第１及び第２アイランド上にそれぞれ載置する工程と、前記発光素子と前記受光素子とを透光性樹脂で一体に封止する工程と、前記透光性樹脂を被覆するように不透光性樹脂による封止を施す工程を含むことを特徴とする。
【０００９】
このため、共通のリードフレーム上に発光素子及び受光素子を搭載し及び一体的に封止することにより簡易にフォトカプラを製造でき、従来の方法のように発光素子及び受光素子を搭載するリードフレームをそれぞれ別個に形成し金型を介して相互に位置合せし樹脂封止するような煩雑な工程を回避することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明によるフォトカプラ及びその製造方法の実施の形態について図面を参照しながら以下に詳細に説明する。本発明のフォトカプラは、図１に示すように、側面に接合面２ａが終端する発光素子２と、上面に受光面３ａが設けられた受光素子３と、前記発光素子２に電気的に接続された第１リード電極４と、前記受光素子３に電気的に接続された第２リード電極５と、前記発光素子２及び受光素子３を共通に封止する透光性樹脂６と、前記透光性樹脂６を被覆するように封止する不透光性樹脂７と、から成る。
【００１１】
発光素子２は、例えば、ＧａＡｓの半導体基板から成り、表面電極が設けられた表面及び裏面電極が設けられた裏面に平行に拡がる接合面２ａが設けられている。この接合面２ａは基板の表面または裏面に対して直角に設けられた外周面上に終端している。
受光素子３は、例えば、Ｓｉの半導体基板から成り、チップ表裏面に平行に拡がるＰＮ接合面が表面上に終端するように設けられている。
【００１２】
他方、第１リード電極４及び第２リード電極５は、例えば、Ｆｅ合金から形成され、図２に平面を示すように、発光素子搭載用のアイランド４ａ及びこれに隣接するパッド４ｂを含む第１リード電極４と、受光素子搭載用のアイランド５ａ及びこれに隣接するパッド５ｂを含む第２リード電極５とから成っている。ここで、第１リード電極４及び第２リード電極５は透光性樹脂６または不透光性樹脂７により封止されるインナーリード部を有している。これらのインナーリード部はそれぞれのアイランド４ａ上に搭載された発光素子２の接合面２ａの方が受光素子３の上面３ａよりも高く位置するように折曲げ加工が施されている。
【００１３】
発光素子２及び受光素子３は裏面電極にて導電性接合剤を介して第１リードアイランド４ａ及び第２リードアイランド５ａにそれぞれ電気的に接続されている一方、表面電極にてＡｕワイヤを介して隣接するパッド４ｂ、５ｂにそれぞれ電気的に接続されている。
これらの発光素子２及び受光素子３は、上述のように第１及び第２リード電極４、５に電気的に接続された状態で、透光性樹脂６により一体に封止され、さらに透光性樹脂６およびこれから突出したリード電極４、５を被覆するように不透光性樹脂７により封止されている。
【００１４】
本発明のフォトカプラは、上述のように構成されているので、従来の構造で同様の発光及び受光素子等を用いた場合と比べて、高さ方向で約３分の２程度薄型化することができる。発光素子の接合面及びその近傍から放射される高輝度の光の一部は、図１に示す、透光性樹脂６と不透光性樹脂７の傾斜面７ａを含む界面で受光素子の上面３ａに向けて反射される。この場合、複数回反射して受光素子３に間接的に入射する光部分もあることも理解される。
【００１５】
次に、本発明のフォトカプラの製造方法について説明する。
本発明のフォトカプラは、図２に示すように、第１及び第２リード電極４、５を含む長尺のリードフレームを使用して製造される。このリードフレームは前述のように発光素子の接合面を受光素子の上面よりも高い位置に設けるように、発光素子側のアイランド４ａ近傍にてリード電極部に予め
、図３（ａ）に示すように、屈曲による段差４ｃが設けられている。尚、リードフレームには、リード電極部に平行して延びる連結バー８が設けられている。
【００１６】
このようなリードフレームのアイランド４ａ、５ａに、図３（ｂ）に示すように、受光素子２及び発光素子３をそれぞれの裏面電極にて図示しない接着剤、例えば銀ペースト、を用いて電気的接続状態で固定すると共に、Ａｕ線を介して隣接するパッド４ｂ、５ｂに電気的に接続する。このような発光素子２及び受光素子３の搭載により、発光素子２はその接合面が受光素子３の上面よりも高い位置になるように位置合せされる。
【００１７】
次いで、図３（ｃ）に示すように、上型及び下型からなる金型に素子２、３を搭載したリードフレームを配置した状態で、両型間のキャビティーに透光性樹脂を注入し及びこれを冷却することにより、素子２、３が透光性樹脂６により封止された１次モールド体を形成する。
次いで、形成した１次モールド体を更に別のやはり上下型から成る金型を使用して、図３（ｄ）に示すように、透光性樹脂体を覆うように不透光性樹脂７から成る封止を施すことにより、２次モールド体が得られる。このように形成された２次モールド体は、上述した、長尺のリードフレームを利用して形成することにより量産がより容易になる。
【００１８】
このように２次モールド体を形成したら、リード電極部分にプレスによる曲げ及び切断加工並びに連結バー８の切除を施すことにより図１に示した本発明のフォトカプラが製造される。
図４に本発明の他の実施形態をの部分拡大平面を示す。
この実施形態では、上述の実施形態に対してＬＥＤ素子２’を一定の角度、例えば４５度、回転させてアイランド４ａ’上の固定したことを除けば、上述した実施形態と同様に構成される。
【００１９】
このようにＬＥＤ素子２’を設けることにより、図示しないフォトトランジスタに向けて効果的に発光させることができる。尚、このように構成した場合には、発生された光はフォトカプラの側方、即ち図１中紙面に直角な方向、にも比較的強く放射されることになるが、これらの側方側にも反射面７ａと同様な反射面を設けフォトトランジスタ上面方向に反射させるように構成するのが望ましい。
【００２０】
【発明の効果】
以上に詳細に説明したように、本発明の電子素子のパッケージ実装方法によれば、表面に内部電極が形成された凹部により画成された内部空間を有するパッケージ本体と、パッケージ本体に装着可能に形成された蓋体と、第１の接続体が表面に形成された電子素子と、を準備し、電子素子をその裏面にて蓋体に貼着し、蓋体を第２の接続体を介してパッケージ本体に載置し、次いで、第１接続体を介して電子素子を内部電極に接続すると共に蓋体を第２接続体を介してパッケージ本体に固定することから成るので、より簡易な工程でより確実な電気的接続が施されたパッケージ体を得ることができる。
【００２１】
このため、本発明方法では、より簡易な工程でより確実な電気的接続が施されたパッケージ体を得ることができる。
本発明のパッケージ実装方法は、第２接続体を第１接続体と同一材料を主成分とし第１接続体を介した接続及び第２接続体を介した固定を同一の工程で行うように構成できる。
【００２２】
このように構成することにより、第１接続体による接続及び第２接続体による固定のを同時に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のフォトカプラの断面図である。
【図２】本発明のフォトカプラの製造に使用するリードフレームの平面図である。
【図３】本発明のフォトカプラの主要な製造工程を示す図である。
【図４】本発明の他の実施形態を示す平面図である。
【図５】従来のフォトカプラの断面図である。
【符号の説明】
２発光素子
２ａ接合面
３受光素子
３ａ受光面
４第１リード電極
４ａ段差部
５第２リード電極
６透光性樹脂体
７不透光性樹脂体

Claims

側面に接合面が終端する発光素子と、上面に受光面が設けられた受光素子と、前記発光素子に電気的に接続された第１アイランドを有する第１リード電極と、前記受光素子に電気的に接続された前記第１アイランドと対向する第２アイランドを有する第２リード電極と、前記発光素子及び受光素子を共通に封止する透光性樹脂と、前記透光性樹脂を被覆するように封止する不透光性樹脂と、から成り、
前記発光素子はその接合面が前記受光素子の上面より高く、前記第２アイランドに向かって延びる前記発光素子における一つの対角線の延長線が、前記第１リード電極と平行になるように第１アイランドに固定して配置されていることを特徴とするフォトカプラ。
前記透光性樹脂と前記不透光性樹脂との界面は前記発光素子からその接合面に延長する方向に放射された光を直接前記受光素子の上面に反射する形状に形成された請求項１に記載のフォトカプラ。
側面に接合面が終端する発光素子及び上面に受光面が設けられた受光素子と並びに前記発光素子を搭載するための第１アイランドと該第１アイランドより低く、第１アイランドに対向して設けられ前記受光素子を搭載するための第２アイランドが設けられたリードフレームとを準備する工程と、
前記第２アイランドに向かって延びる前記発光素子における一つの対角線の延長線が、前記第１アイランドの一辺と直交するように、前記発光素子及び前記受光素子を前記第１及び第２アイランド上にそれぞれ載置する工程と、
前記発光素子と前記受光素子とを透光性樹脂で一体に封止する工程と、
前記透光性樹脂を被覆するように不透光性樹脂による封止を施す工程を含むことを特徴とするフォトカプラの製造方法。