JP2006278427A - 光結合素子およびそれに用いるリードフレームならびに光結合素子の製造方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】 フォトカプラや半導体リレーなどとして実現され、リードフレーム上に発光素子と受光素子とが相互に対向配置され、それらの素子部分を透光性の１次パッケージで覆い、その１次パッケージの外側を遮光性および非透湿性を有する２次パッケージで覆うことで作製される光結合素子において、小型化しても信頼性を確保する。
【解決手段】 １次パッケージ２３のモールド時におけるモールド樹脂の漏出を防止するリードフレームの１次タイバー２１を、１次パッケージ２３の外周縁に近接して形成する。したがって、１次成形後に１次タイバー２１をカットして２次成形を行うと、薄肉の２次パッケージ２４であっても、２次パッケージ２４は形成されていた１次タイバー２１の素子側の縁２１ｂまでの部分を確実に覆うので、１次パッケージ２３が外部に露出することはなく、１次パッケージ２３を通して水分が侵入するのを確実に防止することができる。
【選択図】 図８

Description

本発明は、フォトカプラや半導体リレー等の光結合素子およびそれに用いるリードフレームならびに光結合素子の製造方法に関する。
前記のフォトカプラや半導体リレー等の光結合素子は、図９で示すように、内部に発光素子１と受光素子２とを対向配置し、先ずそれらの間を透光性の１次パッケージ３で覆い、その１次パッケージ３の外側を遮光性および非透湿性を有する２次パッケージ４で覆うことで作製されている。この図９の構造は、特許文献１に示されるものである。
図１０〜図１６を用いて、その光結合素子の製造工程を詳しく説明する。先ず、前記発光素子１がリードフレーム５に搭載され、前記受光素子２がリードフレーム６に搭載され、それらが組合わせられる（前記図９参照）。図１０には、前記発光素子１および受光素子２の搭載前のリードフレーム１０を示す。図１１には、前記リードフレーム１０に発光素子１および受光素子２を搭載している。ただし、前述の図９では、発光素子１と受光素子２とを、それらの厚み方向に対向配置しているけれども、これらの図１０〜図１６では、分り易くするために、発光素子１と受光素子２とを面方向に対向配置して示しており、それぞれが搭載されたリードフレーム５，６を組合わせて、リードフレーム１０として示している。
その後、光結合素子の一般的な成形工程であるトランスファーモールドと呼ばれる方式で、前記パッケージ３，４の成型が行われる。同方式では、先ず前記発光素子１と受光素子２とを搭載したリードフレーム１０の１次タイバー１１を上型と下型とで挟んでモールド樹脂が漏れ出さないようにし、前記透光性のモールド樹脂を充填して、図１２で示すように前記１次パッケージ３を形成する１次成形が行われる。
次に、図１３で示すように、１次タイバー１１および樹脂バリ１５のカットが行われ、続いて２次タイバー１２を上型と下型とで挟んでモールド樹脂が漏れ出さないようにし、前記遮光性のモールド樹脂を充填して、図１４で示すように前記２次パッケージ４を形成する２次成形が行われる。その後、図１５で示すように、２次タイバー１２および樹脂バリ１６のカットが行われ、図１６で示すように、個別の光結合素子に分断され、リード端子１７に半田めっきを施すなどの端子加工が行われる。図１６は、分断した１個の光結合素子を拡大して示す図であり、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は側面図であり、（ｃ）は（ｂ）の切断面線Ａ−Ａから見た断面図である。
ここで、特許文献２には、従来、アウターリードの根元をタイバーまたは樹脂フィルムで覆うことで、モールド樹脂を堰き止め、漏れ出さないようにしていたのを、前記アウターリードの根元を拡張し、拡張部分の一部を切り欠くことで、その切り欠き部分をモールド樹脂の樹脂溜めとして、それよりも外方へモールド樹脂が漏れ出さないようにすることで、前記タイバーまたは樹脂フィルムを不要にした半導体装置用リードフレームが示されている。しかしながら、この従来技術は、多ピンの半導体装置を対象にしたものであるので、本発明が前提とする光結合素子のように、少ないピン数の半導体装置では、アウターリード間の間隔が広く、同技術は適用できない。
特開平５−１１０１２８号公報 特開平８−２０４１０１号公報
光結合素子にも、電子部品一般と同様に小型化が求められており、すなわち前記２次パッケージ４の小型化が求められている。一方、前記発光素子１や受光素子２、およびそれら以外の搭載素子等の電流容量や信頼性等を考慮すると、１次パッケージ３は、極力大きくしたいという要望がある。したがって、それらの要望に対応すると、２次パッケージ４の厚みを薄くする必要がある。
しかしながら、前記２次パッケージ４の厚みを薄くすると、前記図１６のＢ部を拡大した図１７のＣ部で示すように、１次パッケージ３が２次パッケージ４の外部に露出してしまう。これは、前記リードフレーム１０は帯状に連続して形成されており（図１８に、その連続したリードフレームを、前記図１４で示す２次成形後の状態で示す）、図１３で示す１次タイバー１１のカットの際に、次々とカッターで打ち抜いてゆくにあたって、或る程度のクリアランスを確保しているために、また前記カッターの摩耗などによって、前記１次パッケージ３において、１次タイバー１１よりも内側の部分の樹脂バリ１５を完全には除去し切れないことがあるためである。たとえば、前記２次パッケージ４の外径は４．４ｍｍ角であり、端子幅は０．４ｍｍである。
一方、前記１次パッケージ３のモールド樹脂には、光を透過させるために不純物を添加することが難しく、耐湿性に劣る。したがって、前記のように１次パッケージ３が露出していると、その部分から水分が侵入し、内部のアルミパターンを腐食させるなどの信頼性に問題が生じる。
本発明の目的は、小型化にあたって、信頼性を確保することができる光結合素子およびそれに用いるリードフレームならびに光結合素子の製造方法を提供することである。
本発明の光結合素子は、リードフレーム上に少なくとも発光素子と受光素子とが相互に対向配置され、それらの素子部分を透光性の１次パッケージで覆い、その１次パッケージの外側を少なくとも遮光性および非透湿性を有する２次パッケージで覆うことで作製される光結合素子において、前記リードフレームの１次タイバーを、前記１次パッケージの外周縁に近接して形成することを特徴とする。
上記の構成によれば、フォトカプラや半導体リレーなどとして実現され、リードフレーム上に少なくとも発光素子と受光素子とが相互に対向配置され、それらの素子部分を透光性の１次パッケージで覆い、その１次パッケージの外側を少なくとも遮光性および非透湿性を有する２次パッケージで覆うことで作製される光結合素子において、１次パッケージのモールド時におけるモールド樹脂の漏出を防止するリードフレームの１次タイバーを、前記１次パッケージの外周縁に近接して形成する。
したがって、１次成形後に該１次タイバーをカットして２次成形を行うと、薄肉の２次パッケージであっても、該２次パッケージは形成されていた１次タイバーの素子側の縁までの部分を確実に覆うので、１次パッケージが外部に露出することはなく、該１次パッケージを通して水分が侵入することを確実に防止することができる。こうして、小型化にあたって、信頼性を確保することができる。
また、本発明の光結合素子は、前記１次タイバーの素子とは反対側の縁が、１次成形用の上型および下型の接触面に少なくともかかるように、該１次タイバーを広幅に形成することを特徴とする。
上記の構成によれば、上述のようにリードフレームの１次タイバーを１次パッケージの外周縁に近接して形成すると、該１次タイバーを従来と同じ幅に形成していたのでは、該１次タイバー全体は従来よりも内側に入り込む。したがって、素子とは反対側で、上型および下型の接触面に隙間が生じ、強度が低下する虞がある。そこで上述のように１次タイバーの素子とは反対側の縁が、前記１次成形用の上型および下型の接触面に少なくともかかるように、該１次タイバーを広幅に形成することで、充分な強度を確保し、モールド樹脂の漏出を確実に防止することができる。
さらにまた、本発明の光結合素子用リードフレームは、リードフレーム上に少なくとも発光素子と受光素子とが相互に対向配置され、それらの素子部分を透光性の１次パッケージで覆い、その１次パッケージの外側を少なくとも遮光性および非透湿性を有する２次パッケージで覆うことで作製される光結合素子用のリードフレームにおいて、１次タイバーを、前記１次パッケージの外周縁に近接して形成することを特徴とする。
上記の構成によれば、フォトカプラや半導体リレーなどとして実現され、リードフレーム上に少なくとも発光素子と受光素子とが相互に対向配置され、それらの素子部分を透光性の１次パッケージで覆い、その１次パッケージの外側を少なくとも遮光性および非透湿性を有する２次パッケージで覆うことで作製される光結合素子用のリードフレームにおいて、１次パッケージのモールド時におけるモールド樹脂の漏出を防止する１次タイバーを、前記１次パッケージの外周縁に近接して形成する。
したがって、１次成形後に該１次タイバーをカットして２次成形を行うと、薄肉の２次パッケージであっても、該２次パッケージは形成されていた１次タイバーの素子側の縁までの部分を確実に覆うので、１次パッケージが外部に露出することはなく、該１次パッケージを通して水分が侵入することを確実に防止することができる。こうして、小型化にあたって、信頼性を確保することができる。
また、本発明の光結合素子の製造方法は、リードフレーム上に少なくとも発光素子と受光素子とが相互に対向配置され、それらの素子部分を透光性の１次パッケージで覆い、その１次パッケージの外側を少なくとも遮光性および非透湿性を有する２次パッケージで覆うことで作製される光結合素子の製造方法において、１次タイバーが前記１次パッケージの外周縁に近接するように、２次タイバー、素子搭載部分およびリード端子部分と共に、前記リードフレームを金属板から打ち抜く工程と、前記リードフレーム上に少なくとも発光素子および受光素子を搭載する工程と、前記発光素子および受光素子が搭載されたリードフレームの１次タイバーを上型と下型とで挟んでモールド樹脂を充填する１次成形工程と、前記１次成形されたリードフレームの１次タイバーをカットする工程と、前記タイバーカットされたリードフレームの２次タイバーを上型と下型とで挟んでモールド樹脂を充填する２次成形工程と、前記２次成形されたリードフレームの２次タイバーをカットする工程と、各光結合素子を前記リードフレームから個別に分断し、端子加工する工程とを含むことを特徴とする。
上記の構成によれば、フォトカプラや半導体リレーなどとして実現され、リードフレーム上に少なくとも発光素子と受光素子とが相互に対向配置され、それらの素子部分を透光性の１次パッケージで覆い、その１次パッケージの外側を少なくとも遮光性および非透湿性を有する２次パッケージで覆うことで作製される光結合素子において、１次パッケージのモールド時におけるモールド樹脂の漏出を防止するリードフレームの１次タイバーを、前記１次パッケージの外周縁に近接して形成する。
したがって、１次成形後に１次タイバーをカットして２次成形を行うと、薄肉の２次パッケージであっても、該２次パッケージは形成されていた１次タイバーの素子側の縁までの部分を確実に覆うので、１次パッケージが外部に露出することはなく、該１次パッケージを通して水分が侵入することを確実に防止することができる。こうして、小型化にあたって、信頼性を確保することができる。
本発明の光結合素子およびそれに用いるリードフレームならびに光結合素子の製造方法は、以上のように、フォトカプラや半導体リレーなどとして実現され、リードフレーム上に少なくとも発光素子と受光素子とが相互に対向配置され、それらの素子部分を透光性の１次パッケージで覆い、その１次パッケージの外側を少なくとも遮光性および非透湿性を有する２次パッケージで覆うことで作製される光結合素子およびその製造方法において、１次パッケージのモールド時におけるモールド樹脂の漏出を防止するリードフレームの１次タイバーを、前記１次パッケージの外周縁に近接して形成する。
それゆえ、１次成形後に該１次タイバーをカットして２次成形を行うと、薄肉の２次パッケージであっても、該２次パッケージは形成されていた１次タイバーの素子側の縁までの部分を確実に覆うので、１次パッケージが外部に露出することはなく、該１次パッケージを通して水分が侵入することを確実に防止することができる。こうして、小型化にあたって、信頼性を確保することができる。
［実施の形態１］
図１は、本発明の実施の一形態に係る光結合素子に用いられるリードフレーム２０の正面図である。本発明の光結合素子も、フォトカプラや半導体リレーなどとして実現され、たとえば前述の図９で示すように構成される。前述の図１０で示す従来のリードフレーム１０に比べて、本実施の形態のリードフレーム２０で注目すべきは、１次タイバー２１を、１次パッケージ２３の外周縁に近接して形成するとともに、広幅に形成することである。２次タイバー２２の形状は、従来の２次タイバー１２と同一である。
図２〜図７は、本発明の実施の一形態に係る光結合素子の製造工程を詳しく説明する図である。これらの図２〜図７の各工程は、前述の図１１〜図１６の各工程にそれぞれ対応しており、各工程における作業内容は同一であるが、前記の１次タイバー２１の形状の変更に伴い、１次タイバー２１のタイバーカットのカッター刃の位置は異なる。
図２で示すように、リードフレーム２０に発光素子１および受光素子２などのチップ実装を終了すると、二重トランスファーモールドの工程に移り、先ずリードフレーム２０の１次タイバー２１を上型と下型とで挟んでモールド樹脂が漏れ出さないようにし、透光性のモールド樹脂を充填して、図３で示すように１次パッケージ２３を形成する１次成形を行う。
次に、図４で示すように、１次タイバー２１および樹脂バリ２５のカットを行い、続いて２次タイバー２２を上型と下型とで挟んでモールド樹脂が漏れ出さないようにし、遮光性のモールド樹脂を充填して、図５で示すように２次パッケージ２４を形成する２次成形を行う。その後、図６で示すように、２次タイバー２２および樹脂バリ２６のカットを行い、図７で示すように、個別の光結合素子に分断し、リード端子２７に半田めっきを施すなどの端子加工を行う。図７は、分断した１個の光結合素子を拡大して示す図であり、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は側面図であり、（ｃ）は（ｂ）の切断面線Ｄ−Ｄから見た断面図である。
上述のように製造される本発明の光結合素子では、１次タイバー２１を１次パッケージ２３の外周縁に近接して形成することで、前記図７のＥ部を拡大した図８のＦ部で示すように、カッター刃で１次タイバー２１を完全に除去し切れなくても、薄肉の２次パッケージ２４は形成されていた１次タイバー２１の素子側の縁２１ｂまでの部分を確実に覆うので、耐湿性に劣る１次パッケージ２３が外部に露出してしまうことを防止することができる。これによって、小型化にあたって、信頼性を確保することができる。
また、前記１次タイバー２１を従来の１次タイバー１１と同じ幅に形成していたのでは、該１次タイバー２１の全体は、従来よりも内側に入り込み、該１次タイバー２１において、前記発光素子１や受光素子２などの実装される素子とは反対側の縁２１ａ（図１で示す）で、参照符号３０で示す前記１次成形用の上型および下型の接触面の最外周部分よりも内側に入り込み、前記上型と下型との間に隙間が生じ、強度が低下する虞がある。そこで、前記縁２１ａを参照符号３０で示す上型および下型の接触面の最外周部分に少なくともかかるように、該１次タイバー２１を広幅に形成することで、充分な強度を確保し、モールド樹脂の漏出を確実に防止することができる。
ここで、実開平３−６５２５５号公報には、上述のような二重トランスファーモールドを行うにあたって、モールド樹脂との接触面に凹凸を設けることで、水分の侵入を防止したリードフレームが示されている。しかしながら、この従来技術でも、前述のような１次パッケージの外部への露出は依然として生じる。本発明でも、前記１次パッケージ２３および２次パッケージ２４とリードフレーム２０との接触面に、この従来技術による手法が採用されて、密着性を高めるようにしてもよい。
本発明の実施の一形態に係る光結合素子に用いられるリードフレームの正面図である。 本発明の実施の一形態の光結合素子の製造工程を説明するための図であり、素子を実装した状態の正面図である。 本発明の実施の一形態の光結合素子の製造工程を説明するための図であり、１次成形した状態の正面図である。 本発明の実施の一形態の光結合素子の製造工程を説明するための図であり、１次タイバーをカットした状態の正面図である。 本発明の実施の一形態の光結合素子の製造工程を説明するための図であり、２次成形した状態の正面図である。 本発明の実施の一形態の光結合素子の製造工程を説明するための図であり、２次タイバーをカットした状態の正面図である。 本発明の実施の一形態の光結合素子の製造工程を説明するための図であり、分断した１個の光結合素子を拡大して示す図である。 本発明の実施の一形態の光結合素子の効果を説明するための図７の一部を拡大して示す断面図である。 一般的な光結合素子の構造を示す断面図である。 従来の光結合素子の製造工程を説明するための図であり、リードフレームの正面図である。 従来の光結合素子の製造工程を説明するための図であり、素子を実装した状態の正面図である。 従来の光結合素子の製造工程を説明するための図であり、１次成形した状態の正面図である。 従来の光結合素子の製造工程を説明するための図であり、１次タイバーをカットした状態の正面図である。 従来の光結合素子の製造工程を説明するための図であり、２次成形した状態の正面図である。 従来の光結合素子の製造工程を説明するための図であり、２次タイバーをカットした状態の正面図である。 従来の光結合素子の製造工程を説明するための図であり、分断した１個の光結合素子を拡大して示す図である。 従来の光結合素子の問題点を説明するための図１６の一部を拡大して示す断面図である。 ２次成形した状態の一連のリードフレームの斜視図である。
符号の説明
１ 発光素子
２ 受光素子
３ １次パッケージ
４ ２次パッケージ
２０ リードフレーム
２１ １次タイバー
２１ａ １次タイバーの素子とは反対側の縁
２１ｂ １次タイバーの素子側の縁
２２ ２次タイバー
２３ １次パッケージ
２４ ２次パッケージ
２５，２６ 樹脂バリ
２７ リード端子
３０ １次成形用の上型および下型の接触面の最外周部分

Claims (4)

  1. リードフレーム上に少なくとも発光素子と受光素子とが相互に対向配置され、それらの素子部分を透光性の１次パッケージで覆い、その１次パッケージの外側を少なくとも遮光性および非透湿性を有する２次パッケージで覆うことで作製される光結合素子において、
    前記リードフレームの１次タイバーを、前記１次パッケージの外周縁に近接して形成することを特徴とする光結合素子。
  2. 前記１次タイバーの素子とは反対側の縁が、１次成形用の上型および下型の接触面に少なくともかかるように、該１次タイバーを広幅に形成することを特徴とする請求項１記載の光結合素子。
  3. リードフレーム上に少なくとも発光素子と受光素子とが相互に対向配置され、それらの素子部分を透光性の１次パッケージで覆い、その１次パッケージの外側を少なくとも遮光性および非透湿性を有する２次パッケージで覆うことで作製される光結合素子用のリードフレームにおいて、
    １次タイバーを、前記１次パッケージの外周縁に近接して形成することを特徴とする光結合素子用リードフレーム。
  4. リードフレーム上に少なくとも発光素子と受光素子とが相互に対向配置され、それらの素子部分を透光性の１次パッケージで覆い、その１次パッケージの外側を少なくとも遮光性および非透湿性を有する２次パッケージで覆うことで作製される光結合素子の製造方法において、
    １次タイバーが前記１次パッケージの外周縁に近接するように、２次タイバー、素子搭載部分およびリード端子部分と共に、前記リードフレームを金属板から打ち抜く工程と、
    前記リードフレーム上に少なくとも発光素子および受光素子を搭載する工程と、
    前記発光素子および受光素子が搭載されたリードフレームの１次タイバーを上型と下型とで挟んでモールド樹脂を充填する１次成形工程と、
    前記１次成形されたリードフレームの１次タイバーをカットする工程と、
    前記タイバーカットされたリードフレームの２次タイバーを上型と下型とで挟んでモールド樹脂を充填する２次成形工程と、
    前記２次成形されたリードフレームの２次タイバーをカットする工程と、
    各光結合素子を前記リードフレームから個別に分断し、端子加工する工程とを含むことを特徴とする光結合素子の製造方法。
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