JP2008091671A - 光結合装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】信頼性を確保しつつ小型化が可能な光結合装置を提供する。
【解決手段】開口部を有し絶縁材料からなる支持体と、前記支持体の第1の面に設けられた第1の配線層と、前記支持体の前記第1の面と反対側の第2の面に設けられた第2の配線層と、前記第1の面上に設けられ、前記第1の配線層に接続され、少なくとも一部が前記開口部に対向する発光素子と、前記第2の面上に設けられ、前記第2の配線層に接続され、前記開口部を介して前記発光素子と対向する受光素子と、前記発光素子と、前記受光素子と、を覆うように設けられた遮光性樹脂と、を備えたことを特徴とする光結合装置が提供される。
【選択図】図1

Description

本発明は、光結合装置に関する。
入力信号に応じて半導体発光素子を点灯させ、その放射光を半導体受光素子で受光して半導体スイッチング素子を導通させ、逆に半導体発光素子を消灯させた場合に半導体スイッチング素子を非導通とさせると、電源系を絶縁した状態で信号伝達ができる。
このような半導体装置を光結合装置と呼び、エアコンを含む家庭用電気機器、FAXやPBXを含む情報通信機器、その他産業用機器などへの応用が拡大している。
光結合装置は、LEDなどの発光素子と、シリコンフォトダイオード及びフォトトランジスタなどからなる受光素子とが対向するようにそれぞれの金属リード上に配置された対向型の構造が良く用いられる。発光素子及び受光素子は、例えば透光性樹脂により一次封止され、その外部及びリードが遮光性樹脂により二次封止される。
ところで、光結合装置の用途が拡大するに従い、厳しい使用環境に耐える構造が要求されるようになっている。上記の構造においては、リードと、樹脂と、半導体素子との間で熱収縮または熱膨張による応力の影響を受けやすい。厳しい使用環境においても応力による樹脂クラックや半導体素子の剥離などを抑制するには、樹脂形状及び厚みの余裕が必要である。例えば、透光性樹脂とパッケージ端面、またはリードとパッケージ端面との間を厚くすると効果があるが、光結合装置の小型化を困難にする。
開口部を設けた配線基板を含む積層配線基板を用い、信頼性に優れ、小型化可能な光結合半導体装置に関する技術開示例がある(特許文献1)。
特開2004−63764号公報
本発明は、信頼性を確保しつつ小型化が可能な光結合装置を提供する。
本発明の一態様によれば、開口部を有し絶縁材料からなる支持体と、前記支持体の第1の面に設けられた第1の配線層と、前記支持体の前記第1の面と反対側の第2の面に設けられた第2の配線層と、前記第1の面上に設けられ、前記第1の配線層に接続され、少なくとも一部が前記開口部に対向する発光素子と、前記第2の面上に設けられ、前記第2の配線層に接続され、前記開口部を介して前記発光素子と対向する受光素子と、前記発光素子と、前記受光素子と、を覆うように設けられた遮光性樹脂と、を備えたことを特徴とする光結合装置が提供される。
本発明により、信頼性を確保しつつ小型化が可能な光結合装置が提供される。
以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態につき説明する。
図1は、本発明の第1具体例にかかる光結合装置を表し、同図(a)は模式平面図、同図(b)は模式断面図、同図(c)は模式底面図、同図(d)は模式斜視図である。
絶縁性基板または絶縁性成形体からなる支持体20には、開口部22が設けられている。絶縁性基板の材料としてはセラミック及びガラスエポキシなどを用いることができる。また、絶縁性成形体の材料としては樹脂などを用いることができる。
支持体20は、第1の面200及び第2の面202を有する支持部20Aと、その周囲を取り囲むように立設された枠部20Bと、を有する。開口部22は、支持部20Aに設けられている。支持部20Aの第1の面200及び第2の面202には、それぞれ配線層24、26が形成されている。これら配線層24、26は、枠部20Bに延在し、端子24A、26Aとして露出している。そして、図1(b)のように、開口部22の下方にLEDなどの発光素子40が、バンプ28を用いて配線層24に接続されている。発光素子40は、すくなくともその一部が開口部22に対向するように設けられ、発光素子40から放出した光が開口部22を通過する。発光素子40の放射光波長は、例えば可視光乃至赤外光の範囲とする。
開口部22を通過した放射光または反射光が入射する受光素子42は、バンプ28により配線層26に接続されている。受光素子42としては、フォトダイオード及びフォトトランジスタなどを用いる。受光素子42の材料としては、可視光乃至赤外光の波長範囲で受光感度が高いシリコンとする。発光素子40と受光素子42との間の光経路には、シリコーンのような透光性樹脂52が設けられている。さらに、発光素子40、受光素子42、透光性樹脂52、などを覆うように、エポキシなどの遮光性樹脂54が設けられている。このような構造を、「対向型」と呼ぶ。
発光素子端子24Aに入力信号が加わり、発光素子40が点灯すると光経路である透光性樹脂52を通って、受光素子42に放射光が入射し、受光素子42が導通する。
一方、発光素子40が消灯すると、受光素子42は非導通となる。このようにして、受光素子42が導通及び非導通状態と切り替えられ、出力端子となる受光素子端子26Aからの信号がオン−オフ状態と切り替えられる。この結果、電源系が絶縁された状態で信号の送受信ができる。
図2は、本具体例の製造工程を表す模式図である。図2(a)及び(b)は、発光素子バンプ28が形成される工程を表し、同図(a)は模式断面図、同図(b)は模式平面図である。
支持体20の第1の面200に、発光素子40の2つの電極に接続される配線層24が設けられている。開口部22に隣接した配線層24は発光素子バンプ領域とされ、この領域上に、導電性ワイヤ(金材など)・ボール(半田材)を用いボール状のバンプ28が2個形成される。
図2(c)及び(d)は、受光素子用のバンプ28が形成される工程を表し、同図(c)は模式断面図、同図(d)は模式底面図であり同図(b)の反対側である。支持体20の第2の面202に、受光素子42の2つの電極に接続される配線層26が設けられており、その受光素子バンプ領域にバンプ28が2個設けられる。
図2(e)及び(f)は、発光素子40がフリップチップボンディング(FCB)により接着される工程を表し、同図(e)は模式断面図、同図(f)は模式平面図である。
図2(g)及び(h)は、受光素子42がFCBにより接着される工程を表し、同図(g)は模式断面図、同図(h)は模式底面図であり同図(f)の反対側である。発光素子40及び受光素子42は、加圧、加熱、超音波印加により支持体20の上の配線層24、26と接着される。また、発光素子40と、受光素子42とは開口部22を介して対向する様に配置される。
続いて、図2(i)及び(j)は、発光素子40と受光素子42との間が透光性樹脂52により一次封止される工程を表す模式断面図である。図2(i)のように、発光素子40と受光素子42との間に、シリコーンのような液状の透光性樹脂52がポッティング法によりディスペンサ50から支持体20の内部に注入され、同図(j)のように光経路ができる。この場合、発光素子40は側面からも光を放射する場合があるので発光素子40側から透光性樹脂52を注入し、発光素子40を埋め込むように注入することが好ましい。一方、受光素子42は受光面が覆われるように注入される。透光性樹脂52は、このあと熱硬化またはUV硬化される。
続いて、図2(k)及び(l)は、エポキシのような液状の遮光性樹脂54が、ポッティング法によりディスペンサ50から支持体20の内部に注入される工程を表す模式断面図である。さらに、図2(m)及び(n)は、受光素子42側の支持体20の内部に遮光性樹脂54が注入される工程を表す模式断面図である。遮光性樹脂54の熱硬化後、図2(n)のようになる。
図2(a)乃至(n)の工程は、支持体20が連結された多数個取りの工程でなされる。図2(p)は連結された状態を表し、破線の部分がカッティングにより分割される。図3(a)は、製造工程中において図2(c)及び(d)の状態の多数個取りの模式平面図である。16×16=256個の支持体20が一体となった状態を表し、図2の工程をこの状態で一貫して行うことができる。なお、図3(b)のように2つを連結してカッティングすることにより2チャンネル光結合装置、図3(c)のように4つを連結してカッティングすることにより4チャンネル光結合装置とできる。
本具体例に用いる支持体20は、発光素子40及び受光素子42の接着前に成形または加工できるので薄くて強度に優れた材料を選択でき、さらにFCBを用いることによりパッケージの小型化がより容易となる。
図4は、第1具体例の変形例を表し、同図(a)は模式平面図、同図(b)は模式断面図、同図(c)は模式底面図、同図(d)は模式斜視図である。
この変形例においては、発光素子端子24Aは支持体20の底面側に、出力端子でもある受光素子端子26Aは支持体20の上面側にそれぞれ設けられる。他の構造は第1具体例と同様であるので、詳細の説明を省略する。
図5は、本発明の第2具体例にかかる光結合装置を表し、同図(a)は模式平面図、同図(b)は模式断面図、同図(c)は模式底面図、同図(d)は模式斜視図、同図(e)は等価回路図である。なお、図1と同様の構成要素には同一番号を付して詳細な説明は省略する。
本具体例にかかる光結合装置は、受光素子40としてフォトダイオードアレイを用い、その光起電力によりMOSFET64などのスイッチング素子を導通または非導通状態の間でスイッチングするフォトリレーである。図5(b)において、開口部22の下方に発光素子40及びMOSFET64が、バンプ28を用いて支持体20に接着されている。
また、開口部22を通過した放射光が入射する受光素子42は、バンプ28を用いて発光素子40と対向するように支持体20に接着されている。本具体例においては、受光素子42はフォトダイオードアレイとする。発光素子端子24Aに入力信号が加わり、発光素子40が点灯すると光経路である透光性樹脂52を通って、フォトダイオードアレイに放射光が入射する。
図5(e)は、等価回路図を表す。フォトダイオードアレイは、例えば、十数個のフォトダイオードが直列接続されており、そのアノードはペアの出力段MOSFET64の共通ゲートと接続される。また、カソードは、MOSFET64の共通ソースと接続される。MOSFET64の2つのドレインが出力端子27Aとなる。
フォトダイオードアレイで発生した光電流によりMOSFET64のゲートに電荷が蓄積され導通する。一方、発光素子40が消灯すると、MOSFET64のゲートに蓄積された電荷は放電され、MOSFET64は非導通となる。このようにして、フォトリレーがターンオン及びターンオフ状態と切り替えられ、出力端子27Aから信号が取り出され、電源系が絶縁された状態で信号の送受信ができる。
図6は、本具体例の製造工程を表す模式図である。なお、図2と同様の構成要素には同一番号を付して詳細な説明を省略する。図6(a)及び(b)は、発光素子用のバンプ28及びMOSFET用のバンプ28が形成される工程を表し、同図(a)は模式断面図、同図(b)は模式平面図である。
支持体20の第1の面200に配線層24、27が設けられている。開口部22に隣接した配線層24は、発光素子バンプ領域とされ、この領域上に、導電性ワイヤ(金材など)・ボール(半田)を用いボール状のバンプ28が2個形成される。また、同じ面の配線層27のMOSFETバンプ領域上に、同様にバンプ28が4個形成されている。
図6(c)及び(d)は、受光素子用のバンプ28が形成される工程を表し、同図(c)は模式断面図、同図(d)は模式底面図である。支持体20の第2の面に、受光素子42の2つの電極に接続される配線層及びMOSFET裏面接続部62が設けられており、その受光素子バンプ領域にバンプ28が2個形成され、MOSFET裏面接続部62にバンプ28が1個形成されている。
図6(e)及び(f)は、発光素子40及びMOSFET64がフリップチップボンディング(FCB)により接着される工程を表し、同図(e)は模式断面図、同図(f)は模式平面図である。
図6(g)及び(h)は、受光素子42がFCBにより接着される工程を表し、同図(g)は模式断面図、同図(h)は模式底面図である。発光素子40と、受光素子42と、は、開口部22を介して対向する様に配置される。
続いて、図5(i)及び(j)は、MOSFET64の裏面とMOSFET裏面接続部62とがボンディングワイヤ66により接続される工程を表し、同図(i)は模式断面図、同図(j)は模式平面図である。MOSFET64の裏面は裏面接続部62を介して、受光素子42であるフォトダイオードアレイのアノードへ接続され、MOSFET64の容量低減によりスイッチング時間を短縮している。
図6(k)及び(l)は、発光素子40と受光素子42との間が透光性樹脂52により一次封止される工程を表す模式断面図である。
続いて、図6(m)及び(n)は、発光素子40側の支持体20の内部に遮光性樹脂54が注入される工程を表す模式断面図である。さらに、図6(p)及び(q)は、受光素子42側の支持体20の内部に遮光性樹脂54が注入される工程を表す模式断面図である。遮光性樹脂の熱硬化後、図6(r)のようになる。図6(a)乃至(q)の工程は、支持体が連結された多数個取りの工程でなされる。図6(r)は連結された状態を表し、破線の位置がカッティングにより分割される。
第2具体例のフォトリレーも第1具体例と同様な構造であるので小型化が容易となる。フォトリレーは、メカニカルリレーより高信頼化が容易であるのでICテスタ、計測器、モデムなどの用途が拡大している。これらの用途においては、1システムに用いるフォトリレーの数量が多く、数千個になることもある。このような場合、パッケージの小型化によりシステム小型化が可能となる。
図7は、第2具体例の変形例であるフォトリレーを表し、同図(a)は模式平面図、同図(b)は模式断面図、同図(c)は模式底面図、同図(d)は模式斜視図である。なお、図4と同様の構成要素には同一番号を付して詳細な説明を省略する。
本変形例では、フォトダイオードアレイとMOSFET64とが成形体20の同一側に配置される点が第2具体例と異なる。
図8は、この変形例の製造工程を表す模式図である。なお、図7と同様の構成要素には同一番号を付して詳細な説明を省略する。図8(a)及び(b)は、発光素子用のバンプ28及びMOSFET用のバンプ28が形成される工程を表し、同図(a)は模式断面図、同図(b)は模式平面図である。
支持体20の第1の面200に、発光素子40の2つの電極に接続される配線層24が設けられており、その発光素子バンプ領域に発光素子用のバンプ28が2個形成されている。
図8(c)及び(d)は、受光素子用のバンプ28及びMOSFET用のバンプ28が形成される工程を表し、同図(c)は模式断面図、同図(d)は模式底面図である。支持体20の第2の面202に、受光素子42の2つの電極に接続される配線層及びMOSFET裏面接続部62が設けられており、その受光素子バンプ領域34にバンプが2個形成され、MOSFET裏面接続部62にバンプ28が1個形成されている。また、同じ主面にMOSFET64の4個の電極に接続される配線層が設けられており、MOSFETバンプ領域にMOSFET用のバンプ28が4個形成されている。
図8(e)及び(f)は、発光素子40がフリップチップボンディング(FCB)により接着される工程を表し、同図(e)は模式断面図、同図(f)は模式平面図である。
図8(g)及び(h)は、受光素子42及びMOSFET64がFCBにより接着される工程を表し、同図(g)は模式断面図、同図(h)は模式底面図である。
図8(i)及び(j)は、MOSFET64の裏面とMOSFET裏面接続部62とがボンディングワイヤ66により接続される工程を表し、同図(i)は模式断面図、同図(j)は模式平面図である。
図8(k)及び(l)は、発光素子40と受光素子42との間が透光性樹脂52により一次封止される工程を表す模式断面図である。
図8(m)及び(n)は、発光素子40側の支持体20の内部に遮光性樹脂54が注入される工程を表す模式断面図である。さらに、図8(p)及び(q)は、受光素子42側の支持体20の内部に遮光性樹脂54が注入される工程を表す模式断面図である。遮光性樹脂の熱硬化後、図8(r)のようになる。
図8(a)乃至(q)の工程は、支持体が連結された多数個取りの工程でなされる。図8(r)は連結された状態を表し、破線の位置がカッティングされ個々に分割される。
ここで、比較例について説明する。
発光素子側は、多数個取りリードフレームに発光素子がマウント及びワイヤボンディングされている。同様に受光素子側も、リードフレームに受光素子がマウント及びワイヤボンディングされている。このあと、発光素子と受光素子とが対向するように、リードフレームが重ね合わされる。
次に、発光素子と、受光素子と、を覆うように液状の透光性樹脂を用いて、その表面張力により一次封止する。さらに、透光性樹脂を覆うように遮光性樹脂により二次封止し、リードフレームを折り曲げ加工する。最後に個々の光結合装置に分離する。
この比較例において、リードフレームとパッケージ端面、透光性樹脂とパッケージ端面までの厚みが薄いと、熱応力によりリードフレームや透光性樹脂を起点にパッケージクラックを生じやすくなる。このために、樹脂厚みを片側で0.5mm以上とすることが必要となり、薄型化及び小型化を困難にしていた。例えば、この比較例において絶縁耐圧を確保するための絶縁物厚みを含めると、パッケージの厚みを1.8mm以下とすること困難であった。また、表面張力による透光性樹脂の形状の制御性は十分ではない。さらに、アウターリード形成や樹脂成形工程により、多数個取りに限界があり、生産性が十分ではない。
これに対して、本具体例では、半導体素子を接着する支持体がまず形成され、半導体素子はその上に接着される。従って、組み立て工程における熱応力が低減され、クラックの発生が抑制される様な材料を選択でき、薄層化及び小型化が可能である。また、FCBを用いるのでパッケージの薄型化が容易となる。例えば、絶縁物厚みを維持しつつパッケージ厚みを1.4mm以下とすることも可能となる。さらに、支持体に配線層を設けることができるので外装メッキ及びアウターリード形成工程が不要となり、かつ多数個取りが容易となるので製造工程の生産性が向上する。
以上、図面を参照しつつ本発明の実施の形態につき説明した。しかし、本発明はこれらに限定されない。
本発明を構成する半導体発光素子、半導体受光素子、スイッチング素子、MOSFET,支持体、配線層、バンプ、透光性樹脂、遮光性樹脂などの形状、サイズ、材質などに関して、当業者が設計変更を行ったものであっても、本発明の主旨を逸脱しない限り、本発明の範囲に包含される。
本発明の第1具体例にかかる光結合装置を表す模式図である。 第1具体例の製造工程を説明する模式図である。 本発明の多数個取り光結合装置の模式平面図である。 第1具体例の変形例にかかる光結合装置を表す模式図である。 本発明の第2具体例にかかる光結合装置を表す図である。 第2具体例の製造工程を説明する模式図である。 第2具体例の変形例にかかる光結合装置を表す模式図である。 第2具体例の変形例の製造工程を表す模式図である。
符号の説明
1 支持体、22 開口部、24A 発光素子端子、26A 受光素子端子、27A 出力端子、28 バンプ、40 半導体発光素子、42 半導体受光素子、52 透光性樹脂、54 遮光性樹脂、64 MOSFET

Claims (5)

  1. 開口部を有し絶縁材料からなる支持体と、
    前記支持体の第1の面に設けられた第1の配線層と、
    前記支持体の前記第1の面と反対側の第2の面に設けられた第2の配線層と、
    前記第1の面上に設けられ、前記第1の配線層に接続され、少なくとも一部が前記開口部に対向する発光素子と、
    前記第2の面上に設けられ、前記第2の配線層に接続され、前記開口部を介して前記発光素子と対向する受光素子と、
    前記発光素子と、前記受光素子と、を覆うように設けられた遮光性樹脂と、
    を備えたことを特徴とする光結合装置。
  2. 前記発光素子と前記第1の配線層との間、及び前記受光素子と前記第2の配線層との間にはバンプが設けられたことを特徴とする請求項1記載の光結合装置。
  3. 前記支持体は、前記第1及び第2の面と前記開口部とを有する支持部と、前記支持部の周囲に立設された枠部と、を有することを特徴とする請求項1または2に記載の光結合装置。
  4. 前記第1及び第2の配線層は、前記枠部に延在して端部が露出してなることを特徴とする請求項3記載の光結合装置。
  5. 前記第1または第2の面上に設けられたスイッチング素子と、
    前記スイッチング素子が設けられた側の面に設けられた第3の配線層と、
    をさらに備え、
    前記スイッチング素子は、前記第2及び前記第3の配線層に接続され、
    前記第1の配線層と、前記第2及び第3の配線層のうち少なくともいずれかと、は前記枠部に延在して端部が露出してなることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1つに記載の光結合装置。

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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8138027B2 (en) * 2008-03-07 2012-03-20 Stats Chippac, Ltd. Optical semiconductor device having pre-molded leadframe with window and method therefor
JP2015050281A (ja) * 2013-08-30 2015-03-16 株式会社東芝 光結合装置

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005294494A (ja) * 2004-03-31 2005-10-20 Toshiba Corp 光半導体装置及びその製造方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014187210A (ja) * 2013-03-22 2014-10-02 Toshiba Corp 光結合装置
US9450134B2 (en) 2013-03-22 2016-09-20 Kabushiki Kaisha Toshiba Photocoupler

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