JP2003124500A - 光結合素子 - Google Patents

光結合素子

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JP2003124500A
JP2003124500A JP2001317090A JP2001317090A JP2003124500A JP 2003124500 A JP2003124500 A JP 2003124500A JP 2001317090 A JP2001317090 A JP 2001317090A JP 2001317090 A JP2001317090 A JP 2001317090A JP 2003124500 A JP2003124500 A JP 2003124500A
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optical coupling
lead frame
conversion element
load driving
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Yoji Yamaguchi
洋司 山口
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 光結合素子パッケージ内においての強制的な
冷却、温度検出およびエネルギーの有効利用が可能であ
り、かつ、今まで行っていた熱設計の簡略化や、温度検
出による安全性の向上および省エネルギー化を図る。 【解決手段】 入力側リードフレーム３ｂ上に設置され
た発光素子４と、出力側リードフレーム３ａ上に配置さ
れた受光素子５と、出力側リードフレームの３ａ表面に
設置されており、かつ、この出力側リードフレーム３ａ
を介して受光素子５に接続されている負荷駆動用半導体
素子２と、これら発光素子４、受光素子５および負荷駆
動用半導体素子２を保護するパッケージとしての封止用
樹脂部６とからなる光結合素子であって、同一パッケー
ジ内に熱電変換素子１が組み込まれている。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、発光素子と受光素
子とが光学的に結合され一体化されてなる光結合素子に
関するものである。特に、同一パッケージ内に負荷駆動
用の半導体素子を含むソリッドステートリレーのような
光結合素子に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来の光結合素子として、同一パッケー
ジ内に樹脂によって封止された発光素子と受光素子と負
荷駆動用半導体素子とが含まれている、例えばソリッド
ステートリレー等といったものがある。このソリッドス
テートリレーには、例えば負荷駆動用半導体素子として
トライアックを用いたもの（以下、「トライアック出力
のソリッドステートリレー」ともいう）がある。
【０００３】このトライアック出力のソリッドステート
リレーは、図１０に示すように、電気信号を光に変換す
る発光素子（主に、ガリウムヒ素ＬＥＤ（ｌｉｇｈｔ−
ｅｍｉｔｔｉｎｇ ｄｉｏｄｅ）やガリウムアルミニウ
ムヒ素ＬＥＤ）１０１と、光を電気信号に変換する受光
素子（ここでは、フォトトライアック）１０２と、この
受光素子１０２に接続された負荷駆動用トライアック１
０３とを組み合わせた構造となっているが、自らの動作
に要する消費電力により発熱し、温度上昇により素子性
能が低下するといった欠点を有している。
【０００４】また、負荷駆動用半導体素子からの発熱
は、発光素子および受光素子にも熱的ストレスを与える
ことになり、各素子の経年変化に影響を与えている。
【０００５】このような欠点を解決するために熱設計の
工夫が必要になる。この熱設計の工夫の一例として、負
荷駆動用半導体素子より発生する熱量を短時間に多く発
散させるために、パッケージサイズを大きくする等の素
子構造の工夫、またはヒートシンクや空冷ファン等の付
加等がある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
光結合素子において実施されていた熱設計の工夫は、既
に限界に近いところまで達しており、このような光結合
素子を用いて形成された装置全体の小型化に関して大き
な妨げになっている。
【０００７】そして、光結合素子内またはその周辺部の
回路において故障が発生し、急激に素子定格以上の電流
が流れると熱設計以上に発熱し、光結合装置が破壊され
てしまうといった可能性もある。そして、安全性をます
ます高めるためには、発熱等といった異常時には光結合
素子をオフ状態にさせる機能が光結合素子に付加されて
いることが好ましい。
【０００８】また、発熱する分だけ電気エネルギーが光
結合素子内で余分に消費されていることになるため、結
果として、光結合素子を駆動するよりも大きなエネルギ
ーを要してしまうことになる。従って、あらゆる分野で
省エネルギー化が進められている現状を考慮した場合に
おいても、発熱により無駄に消費されてしまうエネルギ
ーを有効利用する必要がある。
【０００９】本発明はこのような問題を解決すべく創案
されたものであり、光結合素子パッケージ内においての
強制的な冷却、温度検出およびエネルギーの有効利用が
可能であり、かつ、今まで行っていた熱設計の簡略化
や、温度検出による安全性の向上および省エネルギー化
を図ることを可能にする光結合素子を提供することを目
的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明の光結合素子は、
入力側リードフレーム上に設置された発光素子と、出力
側リードフレーム上に配置された受光素子と、出力側リ
ードフレームの表面に設置されており、かつ、この出力
側リードフレームを介して受光素子に接続されている負
荷駆動用半導体素子と、これら発光素子、受光素子およ
び負荷駆動用半導体素子を保護するパッケージとしての
封止用樹脂部とからなる光結合素子であって、同一パッ
ケージ内に熱電変換素子が組み込まれているといったも
のである。
【００１１】この発明によれば、パッケージ外に熱電変
換素子を設置した場合よりもパッケージ内の温度制御に
よる熱設計の簡略化および温度検出による安全性の向上
が可能となり、さらに発電による省エネルギー化を熱源
部分で直接的に実施することができるようになるため、
より大きな効果が得られるようになる。
【００１２】また、前記熱電変換素子が、出力側リード
フレームのうち、負荷駆動用半導体素子が設置されてい
る位置の裏面に設置されているものであってもよい。
【００１３】この場合には、発光素子、受光素子および
負荷駆動用半導体素子のうち最も大量の電流が流れ温度
が高くなる負荷駆動用半導体素子の裏面に出力側リード
フレームを介して熱電変換素子を設置することができ、
熱電変換素子での発電をより効率良く行なうことができ
る。
【００１４】また、前記熱電変換素子が、出力側リード
フレームとは電気的に絶縁されたリードフレーム上に配
置されているものであってもよい。
【００１５】この場合には、発光素子、受光素子および
負荷駆動用半導体素子のうち最も大量の電流が流れ温度
が高くなる負荷駆動用半導体素子に対向する位置に熱電
変換素子を設置しているので、熱電変換素子での発電を
より効率良く行なうことができる。
【００１６】また、前記熱電変換素子に電圧を印加する
手段が設けられているものであってもよい。
【００１７】この場合には、熱電変換素子に強制的に電
圧を印加することができるので、その結果、熱電変換素
子の一方の面が冷却されもう一方の面からは放熱が起こ
り、放熱する面をパッケージの外側方向に配置すること
により熱放散を強制的に行なうことができる。
【００１８】また、前記負荷駆動用半導体素子からの熱
を熱電変換素子において電圧に変換することにより得ら
れた電流を、入力電流として発光素子の入力部に導く手
段が設けられているものであってもよい。
【００１９】この場合には、熱電変換素子における発電
の電位が光結合素子への印加電圧よりも大きくなったと
きに、前記手段により、熱電変換素子から出力された電
流を熱電変換素子から発光素子へ供給することができる
ので、省エネルギー化が可能となる。
【００２０】また、前記熱電変換素子から電圧を抽出す
るかまたは熱電変換素子に電圧を印加するかを選択して
切り替える手段が設けられているものであってもよい。
【００２１】この場合には、必要に応じて熱電変換素子
の発電・冷却双方の機能を切り替えることができる。
【００２２】また、前記負荷駆動用半導体素子からの熱
を熱電変換素子において電圧に変換することにより得ら
れた起電力に基づきパッケージ内の温度を検出し、異常
加熱時に入力電流または出力電流を遮断する手段を備え
ているものであってもよい。
【００２３】この場合には、パッケージ内の温度を検出
して、異常加熱時には入力電流を遮断することにより、
高温時の異常動作を防ぐことができる。
【００２４】また、前記熱電変換素子表面のうち、リー
ドフレームに接していない少なくとも１つの面が封止用
樹脂部で覆われずに露出されている、または封止用樹脂
部のうちこの面を覆う部分が薄く形成されているもので
あってよい。
【００２５】この場合には、熱電変換素子の一方の面と
他方の面との間の温度差を大きくすることができる。
【００２６】
【発明の実施の形態】次に、本発明の光結合素子の一実
施の形態について説明する。
【００２７】この光結合素子は、例えばソリッドステー
トリレーであり、同一パッケージ内に熱電変換素子が組
み込まれていることを特徴とするものである。
【００２８】なお、ここでいう熱電変換素子とは、２種
類の金属または半導体が組み合わされたものであり、一
方の面に温度の高いものを接触させ、かつ、他方の面に
温度の低いものを接触させることにより起電力が生じる
ゼーベック効果を有するとともに、外部電圧を印加する
ことにより、一方の面で吸熱が起こり、かつ、他方の面
で放熱が起こるペルチェ効果を有しているものを指す。
【００２９】同一パッケージ内に熱電変換素子を組み込
むことにより、パッケージ外に熱電変換素子を設置した
場合よりもパッケージ内の温度制御による熱設計の簡略
化および温度検出による安全性の向上が可能となる。さ
らに、発電による省エネルギー化を熱源部分で直接的に
実施することができるようになるため、より大きな効果
が得られる。特に、熱電変換素子の一方の面を最も温度
の高くなる負荷駆動用半導体素子の近傍に設置し、か
つ、熱電変換素子の他方の面を光結合素子の周囲温度に
より近い箇所に設置することにより、一方の面と他方の
面との間でより大きな温度差が生じるため、ゼーベック
効果およびペルチェ効果をより効果的に利用することが
できる。
【００３０】また、光結合素子を電子回路基板等に実装
する際にも部品点数を削減することができる。
【００３１】［実施例１］次に、本発明の光結合素子の
実施例１について図面を参照しつつ説明する。
【００３２】図１は、本発明の光結合素子の実施例１を
示す説明図である。
【００３３】この光結合素子は、出力側の負荷駆動用半
導体素子（例えばトライアック）２が設置されている出
力側リードフレーム３ａの裏面（図１においては下面）
に熱電変換素子１が設置されていることを特徴とするも
のである。
【００３４】即ち、光結合素子は、入力側リードフレー
ム３ｂの表面（図１においては下面）に設置された発光
素子４と、出力側リードフレーム３ａの表面（図１にお
いては上面）のうち、発光素子４に対向する位置に設置
された受光素子５と、出力側リードフレーム３ａの表面
に設置されており、この出力側リードフレーム３ａを介
して受光素子５に接続されている負荷駆動用半導体素子
２と、出力側リードフレーム３ａのうち、負荷駆動用半
導体素子２が設置されている位置の裏面に設置された熱
電変換素子１と、発光素子４、受光素子５、負荷駆動用
半導体素子２および熱電変換素子１を覆い保護する封止
用樹脂部６とから構成されている。
【００３５】このような構成を有しているので、発光素
子４、受光素子５および負荷駆動用半導体素子２のうち
最も大量の電流が流れ温度が高くなる負荷駆動用半導体
素子２の裏面に、出力側リードフレーム３ａを介して熱
電変換素子１を設置することができ、熱電変換素子１で
の発電をより効率良く行なうことができる。
【００３６】なお、出力側リードフレーム３ａと熱電変
換素子１との間で電流が流れる場合には、出力側リード
フレーム３ａ表面に熱電変換素子１を設置する際に、絶
縁ペースト１３を用いればよい。
【００３７】［実施例２］次に、本発明の光結合素子の
実施例２について図面を参照しつつ説明する。
【００３８】図２は、本発明の光結合素子の実施例２を
示す説明図である。
【００３９】この光結合素子は、実施例１の光結合素子
とほぼ同様の構成を有しているが、熱電変換素子１が、
負荷駆動用半導体素子２が設置されている出力側リード
フレーム３ａとは電気的に絶縁された熱電変換素子用リ
ードフレーム３ｃ上に設置されている点が異なってい
る。この熱電変換素子１は、熱電変換素子用リードフレ
ーム３ｃの上面のうち、負荷駆動用半導体素子２に対向
する位置に設置されている。
【００４０】このように、発光素子４、受光素子５およ
び負荷駆動用半導体素子２のうち最も大量の電流が流れ
温度が高くなる負荷駆動用半導体素子２に対向する位置
に熱電変換素子１を設置しているので、熱電変換素子１
での発電をより効率良く行なうことができる。
【００４１】また、熱電変換素子１を出力側リードフレ
ーム３ａとは別のリードフレーム上に設置することによ
り、熱電変換素子１と負荷駆動用半導体素子２との間の
電気的絶縁を容易に得ることができる。
【００４２】［実施例３］次に、本発明の光結合素子の
実施例３について図面を参照しつつ説明する。
【００４３】図３は、本発明の光結合素子の実施例３を
示す説明図である。
【００４４】この光結合素子は、実施例１および実施例
２の光結合素子において、熱電変換素子１に電圧を印加
する手段（即ち、熱電変換素子１の入力部に接続された
入力端子７ａおよび出力部に接続された出力端子７ｂ）
を設けることにより、ペルチェ効果を用いてパッケージ
内の温度を強制的に冷却することを特徴とするものであ
る。
【００４５】例えば、図３に示すように、従来の光結合
素子のパッケージ内に、入力端子７ａと出力端子７ｂと
に接続された熱電変換素子１を設けることにより、熱電
変換素子１に強制的に電圧を印加することができる。こ
の電圧の印加により熱電変換素子１の一方の面が冷却さ
れ、もう一方の面からは放熱が起こるが、放熱する面を
パッケージの外側方向に配置することにより熱放散を強
制的に行なうことができる。
【００４６】［実施例４］次に、本発明の光結合素子の
実施例４について図面を参照しつつ説明する。
【００４７】図４は、本発明の光結合素子の実施例４を
示す説明図である。
【００４８】この光結合素子は、実施例１および実施例
２の光結合素子において、負荷駆動用半導体素子２から
の熱をゼーベック効果を用いて熱電変換素子１で電圧に
変換し、発光素子４への入力電流として用いる手段（第
１整流用ダイオード８ａおよび第２整流用ダイオード８
ｂ）を備えていることを特徴とする。
【００４９】例えば、この光結合素子では、図４に示す
ように、発光素子４の入力部に第１整流用ダイオード８
ａが接続されており、この第１整流用ダイオード８ａと
発光素子４の入力部とを接続する配線部分に第２整流用
ダイオード８ｂを介して熱電変換素子１の出力部が接続
されている。
【００５０】続いて、このような構成を有する光結合素
子を、ソリッドステートリレー１０として用いて、外部
回路である入力電流駆動回路２０に接続した場合につい
て、図面を参照しつつ説明する。
【００５１】図５は、図４に示す光結合素子を外部回路
に結合させた状態の一例を示す回路図である。
【００５２】外部回路である入力電流駆動回路２０は、
ＣＭＯＳ ＩＣ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔ
ａｌ−Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ、Ｎ−
ｃｈａｎｎｅｌ Ｍｅｔａｌ−Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃ
ｏｎｄｕｃｔｏｒ（ＮＭＯＳ）とＰ−ｃｈａｎｎｅｌ
Ｍｅｔａｌ−Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ
（ＰＭＯＳ）とを組み合わせた半導体集積回路）２１
と、ベースが第１抵抗２２を介してＣＯＭＳ ＩＣ２１
に接続されており、エミッタが接地されている入力ドラ
イバー用トランジスタ２３と、一端部が入力ドライバー
用トランジスタ２３のベースに接続されており、他端部
が接地されている第２抵抗２４とから構成されている。
【００５３】そして、光結合素子であるソリッドステー
トリレー１０は制限抵抗３１を介して入力電流駆動回路
２０に接続されており、制限抵抗３１の一端部は入力ド
ライバー用トランジスタ２３のコレクタに接続されてお
り、他端部は発光素子４の出力部に接続されている。
【００５４】さらに、第１整流用ダイオード８ａの入力
部には電圧＋Ｖｃｃが印加されており、熱電変換素子１
の出力部は接地されている。
【００５５】このようにソリッドステートリレー１０と
入力電流駆動回路２０とを結合させた状態において、ま
ず、発光素子４を駆動させるために電圧＋Ｖｃｃを印加
してソリッドステートリレー１０を駆動させると、負荷
駆動用半導体素子２（ここではトライアックを用いてい
る）に電流が流れるにつれパッケージ内の温度が上昇
し、熱電変換素子１においてゼーベック効果による発電
が行なわれる。そして、熱電変換素子１における発電の
電位が電圧＋Ｖｃｃよりも大きくなったときに、第１整
流用ダイオード８ａおよび第２整流用ダイオード８ｂに
より電流方向を制限することで、電流が熱電変換素子１
から発光素子４へ供給される。これにより、省エネルギ
ー化が可能となる。
【００５６】［実施例５］次に、本発明の光結合素子の
実施例５について図面を参照しつつ説明する。
【００５７】図６は、本発明の光結合素子の実施例５を
示す説明図である。
【００５８】この光結合素子は、実施例１および実施例
２の光結合素子において、熱電変換素子１から電圧を抽
出するか、または熱電変換素子１に電圧を印加するかを
選択して切り替える手段（スイッチング素子９）を設け
たことを特徴とするものである。
【００５９】例えば、この光結合素子では、図６に示す
ように、熱電変換素子１と第２整流用ダイオード８ｂと
の間にスイッチング素子９が直列に接続されており、熱
電変換素子１とスイッチング素子９とを接続する配線部
分に第３整流用ダイオード８ｃの一端部（カソード）が
接続されている。
【００６０】このスイッチング素子９は、ノーマリーオ
ンのスイッチング素子であり、通常駆動時には、負荷駆
動用半導体素子２で発生した熱から熱電変換素子１にお
いてゼーベック効果による発電が行なわれ、発光素子４
に電流が供給される。そして、パッケージ内の温度が異
常に上昇した時には、スイッチング素子９がオフ状態に
なり、熱電変換素子１に電圧が印加され、ペルチェ効果
によるパッケージ内の強制冷却が行なわれる。
【００６１】このような構成を有しているので、必要に
応じて熱電変換素子１の発電・冷却双方の機能を切り替
えることができる。
【００６２】［実施例６］次に、本発明の光結合素子の
実施例６について図面を参照しつつ説明する。
【００６３】図７および図８は、本発明の光結合素子の
実施例６を示す説明図である。
【００６４】この光結合素子は、実施例１および実施例
２の光結合素子において、負荷駆動用半導体素子２から
の熱を熱電変換素子１で電圧に変換することにより得ら
れた起電力を測定することにより、パッケージ内の温度
を検出し、異常加熱時には入力電流または出力電流を遮
断する手段（電流遮断機能付電位差検出回路１１）を備
えていることを特徴とするものである。
【００６５】例えば、この光結合素子では、図７に示す
ように、熱電変換素子１の入力部と出力部とがそれぞれ
電流遮断機能付電位差検出回路１１の一入力部と一出力
部とに接続されており、電流遮断機能付電位差検出回路
１１の他入力部が光結合素子の入力端子に接続されてお
り、電流遮断機能付電位差検出回路１１の他出力部が発
光素子４の入力部に接続されている。
【００６６】このような構成を有しているので、パッケ
ージ内の温度を電流遮断機能付電位差検出回路１１にて
検出し、異常加熱時には入力電流を遮断することが可能
になる。従って、高温時の異常動作を防ぐことができ
る。
【００６７】また、図８に示すように、熱電変換素子１
が並列に接続された電流遮断機能付電位差検出回路１１
を、負荷駆動用半導体素子２と光結合素子の出力端子１
２との間に直列に接続して、異常加熱時には出力電流を
遮断することにより、高温時の異常動作を防ぐような構
成にしてもよい。
【００６８】［実施例７］次に、本発明の光結合素子の
実施例７について図面を参照しつつ説明する。
【００６９】図９は、本発明の光結合素子の実施例７を
示す説明図である。
【００７０】この光結合素子は、実施例３および実施例
４の光結合素子において、熱電変換素子１と光結合素子
の他の構成要素との間に温度差をもたせることを目的と
して、熱電変換素子用リードフレーム３ｃ上に設置され
た熱電変換素子１の、熱電変換素子用リードフレーム３
ｃに接していない面Ｓを、封止用樹脂部６で覆わずに露
出しておくこと特徴とするものである。
【００７１】このような構成を有しているので、熱電変
換素子１の一方の面Ｓを直接周囲温度に接触させること
ができ、熱電変換素子１の一方の面Ｓと熱電変換素子用
リードフレーム３ｃに接している面との温度平衡状態を
防ぐことができる。そのため、実施例３に示す光結合素
子では冷却効果を高めることができ、実施例４に示す光
結合素子では発電効率を高めることができる。
【００７２】また、熱電変換素子１の一方の面Ｓを露出
する代わりに、封止用樹脂部６のうちのこの面Ｓ上を覆
う部分を非常に薄くしてもよい。この場合も、熱電変換
素子１の一方の面Ｓを露出した場合と同様の効果が得ら
れる。
【００７３】
【発明の効果】本発明の光結合素子は、入力側リードフ
レーム上に設置された発光素子と、出力側リードフレー
ム上に配置された受光素子と、出力側リードフレームの
表面に設置されており、かつ、この出力側リードフレー
ムを介して受光素子に接続されている負荷駆動用半導体
素子と、これら発光素子、受光素子および負荷駆動用半
導体素子を保護するパッケージとしての封止用樹脂部と
からなる光結合素子であって、同一パッケージ内に熱電
変換素子が組み込まれているといったものであり、この
発明によれば、光結合素子パッケージ内においての強制
的な冷却、温度検出およびエネルギーの有効利用が可能
であり、かつ、今まで行っていた熱設計の簡略化や、温
度検出による安全性の向上および省エネルギー化を図る
ことができる。
【００７４】また、前記熱電変換素子が、出力側リード
フレームのうち、負荷駆動用半導体素子が設置されてい
る位置の裏面に設置されているものであってもよく、こ
の場合には、熱電変換素子での発電をより効率良く行な
うことができる。
【００７５】また、前記熱電変換素子が、出力側リード
フレームとは電気的に絶縁されたリードフレーム上に配
置されているものであってもよく、この場合には、熱電
変換素子での発電をより効率良く行なうことができる。
【００７６】また、前記熱電変換素子に電圧を印加する
手段が設けられているものであってもよく、この場合に
は、熱電変換素子の一方の面が冷却されもう一方の面か
らは放熱が起こり、放熱する面をパッケージの外側方向
に配置することにより熱放散を強制的に行なうことがで
きる。
【００７７】また、前記負荷駆動用半導体素子からの熱
を熱電変換素子において電圧に変換することにより得ら
れた電流を、入力電流として発光素子の入力部に導く手
段が設けられているものであってもよく、この場合に
は、省エネルギー化が可能となる。
【００７８】また、前記熱電変換素子から電圧を抽出す
るかまたは熱電変換素子に電圧を印加するかを選択して
切り替える手段が設けられているものであってもよく、
この場合には、必要に応じて熱電変換素子の発電・冷却
双方の機能を切り替えることができる。
【００７９】また、前記負荷駆動用半導体素子からの熱
を熱電変換素子において電圧に変換することにより得ら
れた起電力に基づきパッケージ内の温度を検出し、異常
加熱時に入力電流または出力電流を遮断する手段を備え
ているものであってもよく、この場合には、高温時の異
常動作を防ぐことができる。
【００８０】また、前記熱電変換素子表面のうち、リー
ドフレームに接していない少なくとも１つの面が封止用
樹脂部で覆われずに露出されている、または封止用樹脂
部のうちこの面を覆う部分が薄く形成されているもので
あってよく、この場合には、ゼーベック効果およびペル
チェ効果をより効果的に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の光結合素子の実施例１を示す説明図で
ある。
【図２】本発明の光結合素子の実施例２を示す説明図で
ある。
【図３】本発明の光結合素子の実施例３を示す説明図で
ある。
【図４】本発明の光結合素子の実施例４を示す説明図で
ある。
【図５】図４に示す光結合素子を外部回路に結合させた
状態の一例を示す回路図である。
【図６】本発明の光結合素子の実施例５を示す説明図で
ある。
【図７】本発明の光結合素子の実施例６の一例を示す説
明図である。
【図８】本発明の光結合素子の実施例６の他の例を示す
説明図である。
【図９】本発明の光結合素子の実施例７を示す説明図で
ある。
【図１０】従来のソリッドステートリレーの一例を示す
説明図である。
【符号の説明】
１ 熱電変換素子 ２ 負荷駆動用半導体素子 ３ａ 出力側リードフレーム ３ｂ 入力側リードフレーム ３ｃ 熱電変換素子用リードフレーム ４ 発光素子 ５ 受光素子 ６ 封止用樹脂部 ７ａ 入力端子 ７ｂ 出力端子 ８ａ 第１整流用ダイオード ８ｂ 第２整流用ダイオード ８ｃ 第３整流用ダイオード ９ スイッチング素子 １１ 電流遮断機能付電位差検出回路

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 入力側リードフレーム上に設置された発
    光素子と、出力側リードフレーム上に配置された受光素
    子と、出力側リードフレームの表面に設置されており、
    かつ、この出力側リードフレームを介して受光素子に接
    続されている負荷駆動用半導体素子と、これら発光素
    子、受光素子および負荷駆動用半導体素子を保護するパ
    ッケージとしての封止用樹脂部とからなる光結合素子で
    あって、同一パッケージ内に熱電変換素子が組み込まれ
    ていることを特徴とする光結合素子。
  2. 【請求項２】 前記熱電変換素子が、出力側リードフレ
    ームのうち、負荷駆動用半導体素子が設置されている位
    置の裏面に設置されている請求項１記載の光結合素子。
  3. 【請求項３】 前記熱電変換素子が、出力側リードフレ
    ームとは電気的に絶縁されたリードフレーム上に設置さ
    れている請求項１記載の光結合素子。
  4. 【請求項４】 前記熱電変換素子に電圧を印加する手段
    が設けられている請求項１、２または３記載の光結合素
    子。
  5. 【請求項５】 前記負荷駆動用半導体素子からの熱を熱
    電変換素子において電圧に変換することにより得られた
    電流を、入力電流として発光素子の入力部に導く手段が
    設けられている請求項１、２または３記載の光結合素
    子。
  6. 【請求項６】 前記熱電変換素子から電圧を抽出するか
    または熱電変換素子に電圧を印加するかを選択して切り
    替える手段が設けられている請求項１、２または３記載
    の光結合素子。
  7. 【請求項７】 前記負荷駆動用半導体素子からの熱を熱
    電変換素子において電圧に変換することにより得られた
    起電力に基づきパッケージ内の温度を検出し、異常加熱
    時に入力電流または出力電流を遮断する手段を備えてい
    る請求項１、２または３記載の光結合素子。
  8. 【請求項８】 前記熱電変換素子表面のうち、リードフ
    レームに接していない少なくとも１つの面が封止用樹脂
    部で覆われずに露出されているか、または封止用樹脂部
    のうちこの面を覆う部分が薄く形成されている請求項２
    または３記載の光結合素子。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013214640A (ja) * 2012-04-03 2013-10-17 Aisin Seiki Co Ltd 温度制御装置
JP2015050218A (ja) * 2013-08-30 2015-03-16 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 太陽光発電装置

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005251944A (ja) * 2004-03-03 2005-09-15 Sharp Corp ソリッドステートリレー
EP1861067A2 (en) * 2005-03-09 2007-12-05 Combe Incorporated Stable mixed emulsions comprising semisolid dispersions of at least two discrete and distinctly different particle size ranges
CA2600288A1 (en) * 2005-09-19 2007-04-12 Combe Incorporated Stable emulsion systems with high salt tolerance
US7598511B2 (en) 2007-11-23 2009-10-06 Avago Technologies Ecbu Ip (Singapore) Pte. Ltd. Energy saving driving circuit and associated method for a solid state relay
US7759753B2 (en) * 2008-02-13 2010-07-20 Freescale Semiconductor, Inc. Integrated circuit die, integrated circuit package, and packaging method
TWI516028B (zh) 2013-06-20 2016-01-01 財團法人工業技術研究院 高低壓隔離內埋功率模組
JP2015035439A (ja) * 2013-08-07 2015-02-19 ルネサスエレクトロニクス株式会社 光結合装置及び光結合装置の製造方法

Citations (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0563119A (ja) * 1991-08-30 1993-03-12 Mitsubishi Electric Corp 半導体装置
JPH05262048A (ja) * 1992-03-18 1993-10-12 Nippon Paper Ind Co Ltd 感熱記録シート
JPH06252297A (ja) * 1993-03-01 1994-09-09 Sharp Corp ソリッドステートリレー
JPH06275863A (ja) * 1993-03-24 1994-09-30 Sharp Corp 電力半導体装置
JPH06290476A (ja) * 1993-04-01 1994-10-18 Seiko Epson Corp 光半導体装置、半導体レーザーユニット、及び光メモリ装置用光ヘッド
JPH07162031A (ja) * 1993-12-13 1995-06-23 Nec Corp 光半導体装置
JPH07243782A (ja) * 1994-03-02 1995-09-19 Hitachi Ltd ヒートパイプ式放熱器
JPH08107167A (ja) * 1994-10-04 1996-04-23 Sony Corp 半導体装置
JPH08288438A (ja) * 1995-04-14 1996-11-01 Hitachi Ltd 電子機器の冷却装置
JPH10209350A (ja) * 1997-01-22 1998-08-07 Yazaki Corp 半導体装置
JPH11135692A (ja) * 1997-10-31 1999-05-21 Sony Corp 集積回路
JPH11150220A (ja) * 1997-11-14 1999-06-02 Toshiba Corp 半導体冷却装置
JPH11224922A (ja) * 1998-02-05 1999-08-17 Sony Corp 半導体装置
JP2000340846A (ja) * 1999-05-26 2000-12-08 Matsushita Electric Works Ltd 赤外線データ通信モジュール、及びその製造方法
JP2001015657A (ja) * 1999-07-02 2001-01-19 Fuji Electric Co Ltd 電力変換装置
JP2001281478A (ja) * 2000-03-28 2001-10-10 Fujitsu Ltd 光集積回路

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02143548A (ja) 1988-11-25 1990-06-01 Nec Corp 半導体装置
JPH03214653A (ja) 1990-01-18 1991-09-19 Mitsubishi Electric Corp 半導体装置
US5647034A (en) * 1994-10-03 1997-07-08 Matsushita Electric Works, Ltd. Operation displaying semiconductor switch
JPH10209487A (ja) * 1997-01-23 1998-08-07 Nec Corp 固体リレーおよびその製造方法
JP3191729B2 (ja) * 1997-07-03 2001-07-23 日本電気株式会社 光半導体モジュールとその製造方法
JP2001264593A (ja) * 2000-03-22 2001-09-26 Sumitomo Electric Ind Ltd 光装置
US6754407B2 (en) * 2001-06-26 2004-06-22 Intel Corporation Flip-chip package integrating optical and electrical devices and coupling to a waveguide on a board

Patent Citations (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0563119A (ja) * 1991-08-30 1993-03-12 Mitsubishi Electric Corp 半導体装置
JPH05262048A (ja) * 1992-03-18 1993-10-12 Nippon Paper Ind Co Ltd 感熱記録シート
JPH06252297A (ja) * 1993-03-01 1994-09-09 Sharp Corp ソリッドステートリレー
JPH06275863A (ja) * 1993-03-24 1994-09-30 Sharp Corp 電力半導体装置
JPH06290476A (ja) * 1993-04-01 1994-10-18 Seiko Epson Corp 光半導体装置、半導体レーザーユニット、及び光メモリ装置用光ヘッド
JPH07162031A (ja) * 1993-12-13 1995-06-23 Nec Corp 光半導体装置
JPH07243782A (ja) * 1994-03-02 1995-09-19 Hitachi Ltd ヒートパイプ式放熱器
JPH08107167A (ja) * 1994-10-04 1996-04-23 Sony Corp 半導体装置
JPH08288438A (ja) * 1995-04-14 1996-11-01 Hitachi Ltd 電子機器の冷却装置
JPH10209350A (ja) * 1997-01-22 1998-08-07 Yazaki Corp 半導体装置
JPH11135692A (ja) * 1997-10-31 1999-05-21 Sony Corp 集積回路
JPH11150220A (ja) * 1997-11-14 1999-06-02 Toshiba Corp 半導体冷却装置
JPH11224922A (ja) * 1998-02-05 1999-08-17 Sony Corp 半導体装置
JP2000340846A (ja) * 1999-05-26 2000-12-08 Matsushita Electric Works Ltd 赤外線データ通信モジュール、及びその製造方法
JP2001015657A (ja) * 1999-07-02 2001-01-19 Fuji Electric Co Ltd 電力変換装置
JP2001281478A (ja) * 2000-03-28 2001-10-10 Fujitsu Ltd 光集積回路

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013214640A (ja) * 2012-04-03 2013-10-17 Aisin Seiki Co Ltd 温度制御装置
JP2015050218A (ja) * 2013-08-30 2015-03-16 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 太陽光発電装置

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Publication number Publication date
US20030072544A1 (en) 2003-04-17
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