JP2003234500A - 光結合素子 - Google Patents

光結合素子

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JP2003234500A
JP2003234500A JP2002034053A JP2002034053A JP2003234500A JP 2003234500 A JP2003234500 A JP 2003234500A JP 2002034053 A JP2002034053 A JP 2002034053A JP 2002034053 A JP2002034053 A JP 2002034053A JP 2003234500 A JP2003234500 A JP 2003234500A
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Japan
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light receiving
optical coupling
light emitting
emitting element
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JP2002034053A
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Masayuki Mitsui
正之 三ツ井
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Sharp Corp
Original Assignee
Sharp Corp
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Publication date
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  • Structures Or Materials For Encapsulating Or Coating Semiconductor Devices Or Solid State Devices (AREA)
  • Photo Coupler, Interrupter, Optical-To-Optical Conversion Devices (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】その厚みを薄くし、かつ発光素子と受光素子間
の光伝達効率を向上させることが可能な光結合素子を提
供する。 【解決手段】発光素子１２を搭載したフレキシブル基板
１３の厚みは、３０μm程度である。これに対して従来
の光結合素子では、発光素子をリードフレームに搭載し
ており、リードフレームの厚みは、２５０μm 以上に設
定される。従って、光結合素子１１では、従来のものと
比較すると、２２０μm 以上、その厚みを薄くすること
ができる。また、発光素子１２を覆う様に透光性樹脂１
５をモールド成形し、透光性樹脂１５を受光素子１６の
受光面に直接接着して、発光素子１２と受光素子１６を
対向配置している。これによっても、光結合素子１１の
厚みを薄くすることができる。また、発光素子１２と受
光素子１６間の光伝達効率を大幅に向上させることがで
きる。

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
子を対向配置した光結合素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】周知の様に、この種の光結合素子では、
発光素子と受光素子を対向配置しており、電気信号を発
光素子により光信号に変換して、この光信号を発光素子
から受光素子へと送受し、この光信号を受光素子により
電気信号に変換し、これにより入力側と出力側を電気的
に絶縁している。
【０００３】図７は、従来の光結合素子の一例を示して
いる。この光結合素子においては、発光素子１０３及び
受光素子１０４を各リードフレーム１０１，１０２のヘ
ッダー１０１ａ，１０２ａに搭載して、これらの素子１
０３，１０４をそれぞれのワイヤー１０５，１０６を介
してそれぞれのリードフレーム１０１，１０２に接続
し、発光素子１０３をシリコーン樹脂１０７によりプリ
コートし、各リードフレーム１０１，１０２の位置決め
により発光素子１０３及び受光素子１０４を対向配置し
た状態で、発光素子１０３と受光素子１０４間の光路と
なる透光性樹脂１０８を１次モールド成形により形成
し、外乱光の侵入や内部からの光漏れを防ぐ遮光性樹脂
１０９を２次モールド成形により形成している。ここで
は、発光素子１０３からの光が直線的に受光素子１０４
に至る。
【０００４】図８は、従来の光結合素子の他の例を示し
ている。この光結合素子においては、発光素子１０３を
プリコートせずに、発光素子１０３を覆う透光性樹脂１
０８ａをモールド成形により形成すると共に、受光素子
１０４を覆う透光性樹脂１０８ｂをモールド成形により
形成し、各透光性樹脂１０８ａ，１０８ｂを重ね合わせ
た状態で、各透光性樹脂１０８ａ，１０８ｂを覆う遮光
性樹脂１０９を２次モールド成形により形成している。
ここでも、発光素子１０３からの光が直線的に受光素子
１０４に至る。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した従
来の光結合素子の厚みは、発光素子１０３及び受光素子
１０４の高さ、発光素子１０３及び受光素子１０４間の
絶縁距離、各リードフレーム１０１，１０２の厚み、透
光性樹脂や遮光性樹脂の厚み等により決定される。従っ
て、光結合素子の厚みを薄くするには、それらの高さ、
絶縁距離、厚み等を変更する必要がある。
【０００６】しかしながら、各素子１０３，１０４の高
さは、該各素子の特性に係わるので、これらを変更する
ことができない。また、各ワイヤー１０５，１０６の位
置のバラツキや各リードフレーム１０１，１０２の位置
のバラツキを考慮すると、各素子１０３，１０４間の絶
縁距離を短くすることができない。更に、各リードフレ
ーム１０１，１０２の厚みを薄くすると、各リードフレ
ーム１０１，１０２の強度が劣化してしまうため、各リ
ードフレーム１０１，１０２を十分に薄くすることがで
きない。また、透光性樹脂や遮光性樹脂の厚みのバラツ
キを考慮すると、これらを薄くすることができない。従
って、従来の光結合素子の構成を維持した上で、その厚
みを薄くすることは極めて困難であった。
【０００７】また、発光素子１０３から側面方向に出射
された光は、受光素子１０４に到達せずに、透光性樹脂
や遮光性樹脂により吸収されてしまい、各素子１０３，
１０４間の光伝達効率が低下した。更に、各素子１０
３，１０４間の絶縁性を確保するために、両者間を十分
に離間させていることから、各素子１０３，１０４間の
光の伝達距離が長くなっており、発光素子１０３から前
方に出射された光であっても、光が透光性樹脂により吸
収され、各素子１０３，１０４間の光伝達効率が低下し
た。
【０００８】そこで、本発明は、上記従来の問題点に鑑
みてなされたものであり、その厚みを薄くし、かつ発光
素子と受光素子間の光伝達効率を向上させることが可能
な光結合素子を提供することを目的とする。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】上記課題を解決するた
めに、本発明は、発光素子と受光素子を対向配置した光
結合素子において、発光素子をフレキシブル基板上に搭
載し、発光素子を覆う様に透光性樹脂をモールド成形
し、受光素子を該透光性樹脂に直接接着して、発光素子
から受光素子に至る光路を形成している。
【００１０】この様な構成の本発明によれば、発光素子
をフレキシブル基板上に搭載している。フレキシブル基
板は、その厚みが３０μm 程度である。これに対してリ
ードフレームは、実用的な強度を確保するならば、その
厚みを２５０μm 以上に設定する必要がある。従って、
該光結合素子では、発光素子を搭載するフレキシブル基
板を採用していることから、従来のものと比較すると、
フレキシブル基板とリードフレームの厚みの差だけ、つ
まり２２０μm 以上、その厚みを薄くすることができ
る。また、発光素子を覆う様に透光性樹脂をモールド成
形し、受光素子を該透光性樹脂に直接接着している。こ
のため、受光素子を透光性樹脂で覆う必要がなく、透光
性樹脂の厚みのバラツキを考慮しても、発光素子と受光
素子間に介在する透光性樹脂を十分に薄くすることがで
き、これによっても該光結合素子の厚みを薄くすること
ができる。その上、発光素子と受光素子間の光路が短く
なって、両者間の光伝達効率が大幅に向上する。
【００１１】また、本発明においては、受光素子をリー
ドフレーム上に搭載している。
【００１２】この様に受光素子をリードフレームに搭載
しても、発光素子をフレキシブル基板上に搭載している
ことから、該光結合素子の厚みが薄くなることに変わり
はない。
【００１３】更に、本発明においては、フレキシブル基
板をリードフレームに接続し、このリードフレームをア
ウターリード部として用いている。
【００１４】この様にフレキシブル基板をリードフレー
ムに接続しても構わない。ただし、フレキシブル基板に
接続されたリードフレーム及び受光素子を搭載したリー
ドフレームが相互に重ならない様に配置して、該光結合
素子の厚みを薄く保つ。
【００１５】また、本発明においては、受光素子をプリ
ント基板上に搭載している。
【００１６】この様に受光素子をプリント基板に搭載し
ても、発光素子をフレキシブル基板上に搭載しているこ
とから、該光結合素子の厚みが薄くなることに変わりは
ない。
【００１７】更に、本発明においては、フレキシブル基
板をプリント基板に接続し、このプリント基板をアウタ
ーリード部として用いている。
【００１８】この様にフレキシブル基板をプリント基板
に接続しても構わない。ただし、フレキシブル基板に接
続されたプリント基板及び受光素子を搭載したプリント
基板が相互に重ならない様に配置して、該光結合素子の
厚みを薄く保つ。
【００１９】また、本発明においては、受光素子に直接
接着される透光性樹脂の接着面を球面状にしている。
【００２０】この様に受光素子に直接接着される透光性
樹脂の接着面を球面状にすれば、発光素子と受光素子間
にレンズが形成され、発光素子からの光を受光素子の受
光面に集光させることができ、光伝達効率が向上する。
【００２１】更に、本発明においては、透光性樹脂の内
壁面は、発光素子から入射した光を受光素子へと反射す
る反射面である。
【００２２】この様に透光性樹脂の内壁面により発光素
子からの光を受光素子へと反射すれば、発光素子からの
光を受光素子の受光面に集光させることができ、光伝達
効率が向上する。
【００２３】また、本発明においては、光を反射する外
装樹脂により、透光性樹脂及び受光素子を覆っている。
【００２４】この様に光を反射する外装樹脂により透光
性樹脂及び受光素子を覆えば、発光素子からの光を透光
性樹脂の内壁面により反射して受光素子の受光面に入射
させることができ、光伝達効率が向上する。
【００２５】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を添付図
面を参照して詳細に説明する。
【００２６】図１は、本発明の光結合素子の第１実施形
態を示す断面図である。本実施形態の光結合素子１１で
は、発光素子１２をフレキシブル基板１３に搭載して、
発光素子１２をワイヤー１４ａによりフレキシブル基板
１３の配線に接続し、この後に発光素子１２を覆う様に
透光性樹脂１５をモールド成形する。また、受光素子１
６をリードフレーム１７のヘッダー１７ａに搭載して、
受光素子１６をワイヤー１４ｂによりリードフレーム１
７に接続する。そして、透光性樹脂１５の下面をシリコ
ーン樹脂やエポキシ樹脂等の透光性接着剤１８により受
光素子１６の受光面に接着し、発光素子１２と受光素子
１６を対向配置して、発光側と受光側を結合する。更
に、透光性樹脂１５、フレキシブル基板１３の一部、受
光素子１６、及びリードフレーム１７の一部を覆う様に
遮光性樹脂１９をモールド成形し、この遮光性樹脂１９
により外乱光の侵入や内部からの光漏れを防ぐ。
【００２７】この様な構成の光結合素子１１において
は、電気信号がフレキシブル基板１３の配線及びワイヤ
ー１４ａを通じて発光素子１２に入力され、この電気信
号が発光素子１２により光信号に変換され、この光信号
が透光性樹脂１５を通じて受光素子１６の受光面に入射
し、この光信号が受光素子１６により電気信号に変換さ
れ、この電気信号がワイヤー１４ｂ及びリードフレーム
１７を通じて出力される。これにより、入力側と出力側
が電気的に絶縁される。
【００２８】さて、本実施形態の光結合素子１１では、
発光素子１２をフレキシブル基板１３に搭載しており、
フレキシブル基板１３の厚みは３０μm 程度である。こ
れに対して図７及び図８に示す従来の光結合素子では、
発光素子をリードフレームに搭載しており、リードフレ
ームの厚みは実用的な強度を確保するために２５０μm
以上に設定される。従って、本実施形態の光結合素子１
１では、従来のものと比較すると、フレキシブル基板と
リードフレームの厚みの差だけ、つまり２２０μm 以
上、その厚みを薄くすることができる。
【００２９】また、発光素子１２を覆う様に透光性樹脂
１５をモールド成形し、透光性樹脂１５を受光素子１６
の受光面に直接接着して、発光素子１２と受光素子１６
を対向配置している。このため、受光素子１６を透光性
樹脂で覆う必要がなく、発光素子１２と受光素子１６間
に介在する透光性樹脂を十分に薄くすることができる。
これによっても、光結合素子１１の厚みを薄くすること
ができる。その上、発光素子１２と受光素子１６間の光
路が短くなって、両者間の光伝達効率が大幅に向上す
る。
【００３０】図２は、本発明の光結合素子の第２実施形
態を示す断面図である。本実施形態の光結合素子２１で
は、図１のフレキシブル基板１３の代わりに、フレキシ
ブル基板１３Ａを適用し、リードフレーム２２を付加し
ている。フレキシブル基板１３Ａの配線は、半田付け等
によりリードフレーム２２に接続される。そして、透光
性樹脂１５、フレキシブル基板１３Ａ、リードフレーム
２２の一部、受光素子１６、及びリードフレーム１７の
一部を覆う様に遮光性樹脂１９をモールド成形してい
る。
【００３１】ここでは、リードフレーム２２を発光側の
アウターリード部として用いており、電気信号を該アウ
ターリード部からフレキシブル基板１３Ａの配線及びワ
イヤー１４ａを通じて発光素子１２に入力させている。
【００３２】図３は、本発明の光結合素子の第３実施形
態を示す断面図である。本実施形態の光結合素子３１で
は、発光素子１２をフレキシブル基板１３に搭載して、
発光素子１２をワイヤー１４ａによりフレキシブル基板
１３の配線に接続し、この後に発光素子１２を覆う様に
透光性樹脂１５をモールド成形する。また、受光素子１
６をプリント基板３２に搭載して、受光素子１６をワイ
ヤー１４ｂによりプリント基板３２の配線に接続する。
そして、透光性樹脂１５の下面を透光性接着剤１８によ
り受光素子１６の受光面に接着し、発光側と受光側を結
合する。更に、透光性樹脂１５、フレキシブル基板１３
の一部、及び受光素子１６を覆う様に遮光性樹脂１９を
モールド成形する。
【００３３】この様な本実施形態の光結合素子３１で
も、発光素子１２をフレキシブル基板１３に搭載してい
るため、図７及び図８に示す従来の光結合素子と比較す
ると、フレキシブル基板とリードフレームの厚みの差だ
け、その厚みを薄くすることができる。また、透光性樹
脂１５を受光素子１６の受光面に直接接着しているた
め、発光素子１２と受光素子１６間に介在する透光性樹
脂を十分に薄くして、光結合素子３１の厚みを薄くする
ことができ、かつ発光素子１２と受光素子１６間の光伝
達効率を大幅に向上させることができる。
【００３４】図４は、本発明の光結合素子の第４実施形
態を示す断面図である。本実施形態の光結合素子４１で
は、図３のフレキシブル基板１３の代わりに、フレキシ
ブル基板１３Ｂを適用し、フレキシブル基板１３Ｂの配
線を半田付け等によりプリント基板３２の配線に接続し
ている。そして、透光性樹脂１５、フレキシブル基板１
３Ｂ、及び受光素子１６を覆う様に遮光性樹脂１９をモ
ールド成形している。
【００３５】ここでは、発光素子１２をフレキシブル基
板１３Ｂの配線を通じてプリント基板３２の配線に接続
し、このプリント基板３２の配線を発光側のアウターリ
ード部として用いており、電気信号を該アウターリード
部からフレキシブル基板１３Ｂの配線及びワイヤー１４
ａを通じて発光素子１２に入力させている。
【００３６】図５は、本発明の光結合素子の第５実施形
態を示す断面図である。本実施形態の光結合素子５１で
は、図１の透光性樹脂１５の代わりに、透光性樹脂１５
Ａを適用している。発光素子１２を覆う様に透光性樹脂
１５Ａをモールド成形するに際し、この透光性樹脂１５
Ａの下面に凸レンズ１５ａを形成する。そして、透光性
樹脂１５の下面の凸レンズ１５ａを透光性接着剤１８に
より受光素子１６の受光面に接着し、発光素子１２と受
光素子１６を対向配置して、発光側と受光側を結合す
る。
【００３７】この様な本実施形態の光結合素子５１で
も、発光素子１２をフレキシブル基板１３に搭載してい
るため、その厚みを薄くすることができる。また、透光
性樹脂１５Ａを受光素子１６の受光面に直接接着してい
るため、光結合素子５１の厚みを薄くすることができ、
かつ発光素子１２と受光素子１６間の光伝達効率を大幅
に向上させることができる。更に、透光性樹脂１５の下
面の凸レンズ１５ａは、発光素子１２からの光を受光素
子１６の受光面に集光させる。このため、発光素子１２
と受光素子１６間の光伝達効率をより向上させることが
できる。
【００３８】図６は、本発明の光結合素子の第６実施形
態を示す断面図である。本実施形態の光結合素子６１で
は、図１の透光性樹脂１５及び遮光性樹脂１９の代わり
に、透光性樹脂１５Ｂ及び遮光性樹脂１９Ｂを適用して
いる。発光素子１２を覆う様に透光性樹脂１５Ｂをモー
ルド成形するに際し、この透光性樹脂１５Ｂの側周に適
宜に傾斜した傾斜壁面１５ｂを形成している。そして、
透光性樹脂１５の下面を透光性接着剤１８により受光素
子１６の受光面に接着し、発光側と受光側を結合する。
更に、透光性樹脂１５、フレキシブル基板１３の一部、
及び受光素子１６を覆う様に遮光性樹脂１９Ｂをモール
ド成形する。この遮光性樹脂１９Ｂとして、その表面で
光を反射する材質のものを適用し、透光性樹脂１５Ｂの
側周の傾斜壁面１５ｂを光の反射面としている。透光性
樹脂１５Ｂの側周の傾斜壁面１５ｂは、発光素子１２か
らの光を入射すると、この光を受光素子１６の受光面へ
と反射する。
【００３９】この様な本実施形態の光結合素子６１で
も、発光素子１２をフレキシブル基板１３に搭載してい
るため、その厚みを薄くすることができる。また、透光
性樹脂１５Ｂを受光素子１６の受光面に直接接着してい
るため、光結合素子５１の厚みを薄くすることができ、
かつ発光素子１２と受光素子１６間の光伝達効率を大幅
に向上させることができる。更に、透光性樹脂１５Ｂの
側周の傾斜壁面ｂにより発光素子１２からの光を受光素
子１６の受光面へと反射している。このため、発光素子
１２と受光素子１６間の光伝達効率をより向上させるこ
とができる。
【００４０】尚、本発明は、上記各実施形態に限定され
るものではなく、多様に変形することができる。例え
ば、発光素子だけではなく、受光素子もフレキシブル基
板に搭載しても良い。また、上記各実施形態を適宜に組
み合わせても構わない。
【００４１】
【発明の効果】以上説明した様に本発明によれば、発光
素子を搭載するフレキシブル基板を採用していることか
ら、従来のものと比較すると、フレキシブル基板とリー
ドフレームの厚みの差だけ、光結合素子の厚みを薄くす
ることができる。また、発光素子を覆う様に透光性樹脂
をモールド成形し、受光素子を該透光性樹脂に直接接着
している。このため、受光素子を透光性樹脂で覆う必要
がなく、透光性樹脂の厚みのバラツキを考慮しても、発
光素子と受光素子間に介在する透光性樹脂を十分に薄く
することができ、これによっても光結合素子の厚みを薄
くすることができる。その上、発光素子と受光素子間の
光路が短くなって、両者間の光伝達効率が大幅に向上す
る。
【００４２】また、本発明によれば、受光素子をリード
フレームに搭載している。それでも、発光素子をフレキ
シブル基板上に搭載していることから、該光結合素子の
厚みが薄くなることに変わりはない。
【００４３】更に、本発明によれば、フレキシブル基板
をリードフレームに接続し、このリードフレームをアウ
ターリード部として用いている。
【００４４】また、本発明によれば、受光素子をプリン
ト基板上に搭載している。それでも、発光素子をフレキ
シブル基板上に搭載していることから、該光結合素子の
厚みが薄くなることに変わりはない。
【００４５】更に、本発明によれば、フレキシブル基板
をプリント基板に接続し、このプリント基板をアウター
リード部として用いている。
【００４６】また、本発明によれば、受光素子に直接接
着される透光性樹脂の接着面を球面状にしているので、
発光素子と受光素子間にレンズが形成され、発光素子か
らの光を受光素子の受光面に集光させることができ、光
伝達効率が向上する。
【００４７】更に、本発明によれば、透光性樹脂の内壁
面により発光素子からの光を受光素子へと反射している
ので、発光素子からの光を受光素子の受光面に集光させ
ることができ、光伝達効率が向上する。
【００４８】また、本発明によれば、光を反射する外装
樹脂により透光性樹脂及び受光素子を覆っているので、
発光素子からの光を透光性樹脂の内壁面により反射して
受光素子の受光面に入射させることができ、光伝達効率
が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の光結合素子の第１実施形態を示す断面
図である。
【図２】本発明の光結合素子の第２実施形態を示す断面
図である。
【図３】本発明の光結合素子の第３実施形態を示す断面
図である。
【図４】本発明の光結合素子の第４実施形態を示す断面
図である。
【図５】本発明の光結合素子の第５実施形態を示す断面
図である。
【図６】本発明の光結合素子の第６実施形態を示す断面
図である。
【図７】従来の光結合素子の一例を示す断面図である。
【図８】従来の光結合素子の他の例を示す断面図であ
る。
【符号の説明】
１１，２１，３１，４１，５１，６１ 光結合素子 １２ 発光素子 １３，１３Ａ，１３Ｂ フレキシブル基板 １４ａ，ｂ ワイヤー １５，１５Ａ，１５Ｂ 透光性樹脂 １５ａ 凸レンズ １５ｂ 傾斜面 １６ 受光素子 １７，２２ リードフレーム １８ 透光性接着剤 １９，１９Ｂ 遮光性樹脂 ３２ プリント基板

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 発光素子と受光素子を対向配置した光結
    合素子において、 発光素子をフレキシブル基板上に搭載し、発光素子を覆
    う様に透光性樹脂をモールド成形し、受光素子を該透光
    性樹脂に直接接着して、発光素子から受光素子に至る光
    路を形成したことを特徴とする光結合素子。
  2. 【請求項２】 受光素子をリードフレーム上に搭載した
    ことを特徴とする請求項１に記載の光結合素子。
  3. 【請求項３】 フレキシブル基板をリードフレームに接
    続し、このリードフレームをアウターリード部として用
    いたことを特徴とする請求項２に記載の光結合素子。
  4. 【請求項４】 受光素子をプリント基板上に搭載したこ
    とを特徴とする請求項１に記載の光結合素子。
  5. 【請求項５】 フレキシブル基板をプリント基板に接続
    し、このプリント基板をアウターリード部として用いた
    ことを特徴とする請求項４に記載の光結合素子。
  6. 【請求項６】 受光素子に直接接着される透光性樹脂の
    接着面を球面状にしたことを特徴とする請求項１に記載
    の光結合素子。
  7. 【請求項７】 透光性樹脂の内壁面は、発光素子から入
    射した光を受光素子へと反射する反射面であることを特
    徴とする請求項１に記載の光結合素子。
  8. 【請求項８】 光を反射する外装樹脂により、透光性樹
    脂及び受光素子を覆ったことを特徴とする請求項１に記
    載の光結合素子。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2006030578A1 (ja) * 2004-09-14 2006-03-23 Nec Corporation 集積光部品とその製造方法、及び光通信装置
JP2016086098A (ja) * 2014-10-27 2016-05-19 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 光結合装置
JP2017050510A (ja) * 2015-09-04 2017-03-09 株式会社東芝 半導体装置および光結合装置
WO2021171753A1 (ja) * 2020-02-28 2021-09-02 株式会社ジャパンディスプレイ 電子機器

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