JP2013089864A - 光結合装置およびそれを備えた電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】高温側で従来よりも大きな実効電流を流すことができる。
【解決手段】電力素子チップ１３が搭載された素子搭載パッド１７に、タイバーで接続された放熱部材１８を設け、放熱部材１８をタイバーで折り曲げて素子搭載パッド１７に重ね合わせる。こうして、放熱部材１８と素子搭載パッド１７とでなる放熱部の熱容量を増加し、放熱面積を拡張している。したがって、本光結合装置を基板に実装した際の実装基板への熱伝達性を高めることができ、従来よりも放熱効果を高めることができる。これにより、高温側で従来よりも大きな実効電流を流すことができる。
【選択図】図１

Description

この発明は、光結合装置およびそれを備えた電子機器に関する。

従来、発光素子と受光素子とを対向させて透光性樹脂で封入した光結合装置として、特開平６‐２５２２９７号公報(特許文献１)に開示されたソリッドステートリレーがある。

図１６は、従来のソリッドステートリレーの内部構造を示す。但し、図１６(a)は平面透視図であり、図１６(b)は縦断面図である。

図１６に示すように、ソリッドステートリレーは、図１６(b)において上側に位置する入力側に発光ダイオード１を配置する一方、下側に位置して上記入力側に対向する受光側には、受光素子２と、この受光素子２によって制御される電力素子であるトライアック素子３とを配置した内部構造を有している。尚、図１６(a)では上記受光側のみが現れている。そして、トライアック素子３の電極Ｔ１,Ｔ２間に受光素子２からの受光信号に応じた電流を流して、外部のモータ等の負荷を駆動するようになっている。

その場合、上記トライアック素子３を流れる電流は、トライアック素子３を発熱させ、そのジャンクション温度(接合部温度)を上昇させるため、そのまま放置しておくとトライアック素子３における特性の悪化や信頼性の低下を招くことになる。

そこで、上記特許文献１に開示された従来のソリッドステートリレーにおいては、リレー本体の外側面に放熱端子を設け、上記放熱端子を介してトライアック素子の熱を外部に放熱することにより、トライアック素子の温度上昇を抑えるように構成している。

その場合に、上記放熱端子は外部リード線によって構成され、リレー本体内の何れかの素子と繋がるため、上記各素子に繋がれた上記放熱端子の各々が互いに分離・独立した状態に配置されている。

また、リードフレームの一部にも放熱効果を持たせるために、上記リードフレームの広さを拡張したり、上記リードフレームをパッケージ上面(または下面に)露出させて、放熱効果を上げているものもある。

複数のＬＳＩチップを単一のパッケージ内に封止してなるＳＩＰ型の半導体装置の場合には、上記パッケージに予め開けてある貫通穴に放熱板をねじ止めして放熱効果を上げるようにしている。

しかしながら、上記従来のソリッドステートリレーには、以下のような問題がある。すなわち、上記のようなソリッドステートリレーにおいては、一般に、トライアック素子３に流すことができる実効電流が大きい程その利用分野が広がるため、できるだけ大きな実効電流を流せるようにするのが望ましい。

一方、上記実効電流と周囲温度との間には、図８に破線で示すような関係がある。すなわち、トライアック素子３の動作温度範囲において流せる実効電流値は、リレー本体パッケージの熱抵抗によって、上記破線で示すようなディレーティング特性を示す。これによれば、周囲温度がある一定の温度Ｔを越えると実効電流値が低下するので、高温側では大きな実効電流を流せないことになる。

したがって、周囲温度の高温側で大きな実効オン電流を流せるようにするためには、パッケージの熱抵抗を小さくすることにより、つまり放熱性を高めることによって、実効電流値が低下し始める温度Ｔを高温側にシフトさせる必要がある。

ところが、特許文献１に開示されたソリッドステートリレーのごとく、リレー本体のパッケージ外周に放熱端子を、繋がっている各素子別に一定間隔を空けて各々分離・独立した状態で配置した場合にはあまり高い放熱性が望めず、パッケージの熱抵抗を小さくすることができない。そのため、図８に破線で示すようなディレーティング特性しか得られず、高温側では大きな実効オン電流を流せないのが実情である。

特開平６‐２５２２９７号公報

そこで、この発明の課題は、高温側で従来よりも大きな実効電流を流すことができる安価な光結合装置、および、それを備えた電子機器を提供することにある。

上記課題を解決するため、この発明の光結合装置は、
電気信号を光信号に変換する発光素子チップと、
上記発光素子チップからの光信号を受けて電気信号に変換する受光素子チップと、
上記受光素子チップからの電気信号に基づいて電力制御を行う電力素子チップと、
上記発光素子チップと上記受光素子チップと上記電力素子チップとを、上記発光素子チップと上記受光素子チップとが光学的に結合するように封止する透光性の第１パッケージ樹脂と、
上記第１パッケージ樹脂を封止する遮光性の第２パッケージ樹脂と
を備え、
上記電力素子チップは、電力素子搭載パッド上に搭載されており、
上記電力素子搭載パッドに接続部材によって接続されると共に、上記電力素子搭載パッドに重ね合わされた板状の放熱部材を有し、
上記放熱部材は、上記電力素子搭載パッドおよび上記接続部材と共に、リードフレームに一体成型されている
ことを特徴としている。

上記構成によれば、板状の放熱部材を電力素子搭載パッドに重ね合わせることによって、上記放熱部材を上記電力素子搭載パッドの近傍に配置することができる。したがって、上記放熱部材は、上記電力素子搭載パッドと共に電力素子チップの放熱部を構成することができ、上記放熱部の熱容量を上記放熱部材の分だけ増加させ、上記放熱部の放熱面積を上記放熱部材の分だけ拡張することができる。

また、上記発光素子チップと上記受光素子チップと上記電力素子チップとを透光性の第１パッケージ樹脂および遮光性の第２パッケージ樹脂で封止されたパッケージの厚みを、従来の光結合素子のパッケージの厚みと同じにした場合には、パッケージ樹脂の厚みを上記放熱部材の分だけ薄くできる。したがって、上記電力素子搭載パッドからの放熱効果が上がり、全体の放熱性を向上させることができる。

以上の結果、本光結合装置を基板に実装した際に、実装後における本光結合装置の実装基板への熱伝達性を高めることができ、従来よりも放熱効果を高めることができる。したがって、本光結合装置の熱抵抗を小さくできる。

すなわち、本光結合装置によれば、図８に示すように、実効電流値が低下し始める温度Ｔを従来のソリッドステートリレーよりも高温側にシフトさせたディレーティング特性を得ることができ、高温側で従来よりも大きな実効電流を流すことが可能になる。

さらに、上記放熱部材は上記リードフレームのパターンを変更するだけで形成でき、本光結合装置の形成時には上記放熱部材を折り曲げる工程を追加するだけでよい。したがって、本光結合装置を、安価に形成することができる。

また、１実施の形態の光結合装置では、
上記放熱部材は、上記接続部材の箇所で折り曲げられることによって、上記電力素子搭載パッドに重ね合わされている。

この実施の形態によれば、上記放熱部材は、接続部材によって上記電力素子搭載パッドに接続されており、リードフレームに上記電力素子搭載パッドと共に一体成型されている。したがって、上記放熱部材は、上記電力素子搭載パッドと同一素材で構成されており、電力素子チップからの熱に対する放熱性を有している。そのため、上記放熱性を有する上記放熱部材を、上記接続部材の箇所で折り曲げて上記電力素子搭載パッドに重ね合わせることによって、上記放熱部材を上記電力素子チップの近傍に位置させて、上記電力素子チップの放熱性を向上させることができる。

また、１実施の形態の光結合装置では、
上記放熱部材は、上記電力素子搭載パッドに対して密着して重ね合わされており、
上記放熱部材は、上記電力素子搭載パッドに対して高熱伝導性の接着部材で接着されている。

この実施の形態によれば、上記放熱部材を、上記電力素子搭載パッドに対して密着して重ね合わせ、高熱伝導性の接着部材で接着することによって、上記電力素子チップの放熱性をさらに向上させることができる。

また、１実施の形態の光結合装置では、
上記電力素子搭載パッドに対して重ね合わされ、且つ上記高熱伝導性の接着部材で接着された上記放熱部材は、上記第１パッケージ樹脂によって封止されている。

この実施の形態によれば、上記放熱部材を上記第１パッケージ樹脂によって封止することによって、上記放熱部材に対する絶縁性を確保することができる。

また、１実施の形態の光結合装置では、
上記放熱部材には、上記電力素子搭載パッドに重ね合わされた際に上記電力素子搭載パッド上の上記電力素子チップが当接する位置に、上記電力素子チップを挿通させる穴あるいは切欠きが設けられている。

この実施の形態によれば、上記放熱部材を上記電力素子搭載パッドに対して重ね合わせる際に、上記放熱部材の穴あるいは切欠きに上記電力素子チップを挿通させることによって、上記放熱部材が上記電力素子チップに当接しないようにでき、且つ上記放熱部材をより上記電力素子チップの近傍に配置でき、上記電力素子チップの放熱性をさらに向上させることができる。

さらに、上記放熱部材における長手方向の上記接続部材とは反対側を矩形に切欠いて上記切欠きを設けた場合には、上記放熱部材の熱膨張による長さの変位量が大きい場合であっても、上記電力素子チップとは異なる他の近接する素子チップ等への上記放熱部材の接触を防止できる。

また、１実施の形態の光結合装置では、
上記放熱部材は、上記第１パッケージ樹脂を介して上記電力素子搭載パッドに重ね合わされている。

この実施の形態によれば、上記放熱部材を上記第１パッケージ樹脂を介して上記電力素子搭載パッドに重ね合わせることによって、上記第１パッケージ樹脂と上記第２パッケージ樹脂との間に樹脂よりも放熱性が良い金属板を介在させることができる。したがって、上記電力素子チップのチップサイズや上記電力素子搭載パッドのサイズの制約によって、上記放熱部材を上記電力素子搭載パッドに対して密着して重ね合わせることができない場合でも、上記電力素子チップの放熱性を高めることができる。

また、１実施の形態の光結合装置では、
上記第１パッケージ樹脂を介して上記電力素子搭載パッドに重ね合わされた上記放熱部材は、上記第２パッケージ樹脂によって封止されている。

この実施の形態によれば、上記放熱部材を上記第２パッケージ樹脂によって封止することによって、上記放熱部材に対する絶縁性を確保することができる。

また、この発明の電子機器は、
上記この発明の光結合装置を備えたことを特徴としている。

上記構成によれば、従来よりも放熱効果が高く熱抵抗が小さいこの発明の光結合装置を備えている。したがって、高温側で従来よりも大きな実効電流を流すことができ、且つ省エネルギー化および長寿命化を図ることができる。

以上より明らかなように、この発明の光結合装置は、接続部材によって電力素子搭載パッドに接続された板状の放熱部材を電力素子搭載パッドに重ね合わせるので、上記放熱部材を上記電力素子搭載パッドの近傍に配置することができる。したがって、上記放熱部材は、上記電力素子搭載パッドと共に電力素子チップの放熱部を構成することができ、上記放熱部の熱容量を上記放熱部材の分だけ増加させ、上記放熱部の放熱面積を上記放熱部材の分だけ拡張することができる。

また、本光結合装置のパッケージの厚みを、従来の光結合素子のパッケージの厚みと同じにした場合には、パッケージ樹脂の厚みを上記放熱部材の分だけ薄くできる。したがって、上記電力素子搭載パッドからの放熱効果が上がり、全体の放熱性が向上する。

以上の結果、本光結合装置を基板に実装した際に、実装後における本光結合装置の実装基板への熱伝達性を高めることができ、従来よりも放熱効果を高めることができる。したがって、本光結合装置の熱抵抗を小さくできる。

すなわち、本光結合装置によれば、実効電流値が低下し始める温度を従来のソリッドステートリレーよりも高温側にシフトさせたディレーティング特性を得ることができ、高温側で従来よりも大きな実効電流を流すことが可能になる。

また、この発明の電子機器は、従来よりも放熱効果が高く熱抵抗が小さいこの発明の光結合装置を備えているので、高温側で従来よりも大きな実効電流を流すことができ、且つ省エネルギー化および長寿命化を図ることができる。

この発明の光結合装置の第１実施の形態における平面透視図および縦断面図である。 素子搭載パッドに接続されている放熱部材を示す図である。 図２に示す放熱部材を素子搭載パッドに重ね合わせた状態を示す図である。 受光素子チップおよび電力素子チップに対して電気接続を行った状態を示す図である。 第１パッケージ樹脂によって封止した状態を示す図である。 第２パッケージ樹脂によって完全に覆った状態を示す図である。 沿面距離および空間距離の説明図である。 実効電流と周囲温度との関係を示す図である。 第２実施の形態における放熱部材を示す図である。 図９に示す放熱部材を、素子搭載パッドに重ね合わせた状態を示す図である。 第３実施の形態における放熱部材を示す図である。 各素子チップを第１パッケージ樹脂で封止した状態を示す図である。 図１２に示す放熱部材を第１パッケージ樹脂の表面上に重ね合わせた状態を示す図である。 第２パッケージ樹脂によって完全に覆った状態を示す図である。 第２パッケージ樹脂の側面から折り曲げ部を突出させた状態を示す図である。 従来のソリッドステートリレーの内部構造を示す図である。

以下、この発明を図示の実施の形態により詳細に説明する。

・第１実施の形態
図１は、本実施の形態の光結合装置の一例としてのソリッドステートリレーの内部構造を示す図である。但し、図１(a)は平面透視図であり、図１(b)は縦断面図である。

本光結合装置は、例えば電力半導体装置を構成しており、図１に示すように、互いに対向する一次側リードフレーム１５と二次側リードフレーム１９とを有している。そして、一次側リードフレーム１５の素子搭載パッド１４には、電気信号を光信号に変換する発光ダイオードチップ等の発光素子チップ１１が搭載されている。

上記二次側リードフレーム１９は、略同一平面上に配置された複数の素子搭載パッド１６,１７を含み、素子搭載パッド１６には、発光素子チップ１１からの光信号を受光して電気信号に変換するフォトトライアックチップ等の受光素子チップ１２が搭載され、素子搭載パッド１７には、受光素子チップ１２と接続されるトライアック素子チップやサイリスタ素子チップ等でなる電力制御用の半導体素子チップ(以下、電力素子チップと言う)１３が、受光素子チップ１２とは個別に搭載されている。さらに、二次側リードフレーム１９は、後に詳述する放熱部材１８を含んでいる。

上記二次側リードフレーム１９における上記電力素子搭載パッドである素子搭載パッド１７には、上記トライアック素子チップやサイリスタ素子チップ等でなる電力素子チップ１３の底面の電極が接続されており、電力素子チップ１３の上面の電極が出力側端子２０に接続されている。また、各素子チップ１１,１２,１３や各パッド１４,１６,１７等を含む全体が透光性の第１パッケージ樹脂によって封止され、更に全体が遮光性の第２パッケージ樹脂２１によって封止されている。但し、図１においては、第１パッケージ樹脂の輪郭を省略している。

図２は、上記二次側リードフレーム１９に含まれると共に、二次側リードフレーム１９形成時には素子搭載パッド１７と略同一平面上に形成されている放熱部材１８を示す。放熱部材１８は矩形の板状体でなり、矩形の穴２２が設けられている。そして、放熱部材１８は、素子搭載パッド１７と上記接続部材としてのタイバー２３で接続されており、素子搭載パッド１７と同様にリード２４によって保持されている。

図１に示す光結合装置は、以下のようにして形成される。

先ず、上記一次側リードフレーム１５の素子搭載パッド１４に発光素子チップ１１を搭載し、電気接続を行う。次に、図２に示すような構造を有する二次側リードフレーム１９の各素子搭載パッド１６,１７の夫々に受光素子チップ１２および電力素子チップ１３を搭載する。そして、各素子チップ１２,１３の搭載が終了すると、素子搭載パッド１７における電力素子チップ１３の搭載箇所の周囲４箇所にスポット状に高熱伝導性の接続用ペースト２５を垂らし、リード２４における放熱部材１８との接続箇所Ｂを切断し、放熱部材１８と素子搭載パッド１７とを連結するタイバー２３の中間部Ａで折り曲げて、図３に示すように、放熱部材１８を素子搭載パッド１７に密着させて重ね合わせて接続用ペースト２５で接着する。その際に、放熱部材１８には矩形の穴２２が設けられている。したがって、放熱部材１８を素子搭載パッド１７に重ね合わせる際に、素子搭載パッド１７上に突出して搭載された電力素子チップ１３が放熱部材１８の穴２２に挿通されて、電力素子チップ１３と放熱部材１８とが互いに干渉する(当接する)ことなく放熱部材１８を素子搭載パッド１７に密着して重ね合わせることができるのである。

その際に、上記接続用ペースト２５による接着箇所は、図３に示すように、放熱部材１８における矩形の穴２２の角部付近の４箇所となる。ここで、接続用ペースト２５としては、素子搭載パッド１７に電力素子チップ１３を搭載する際に使用した半田等の接続用ペーストよりもわずかに低い融点を有する接続用ペーストを用いる。そうすることにより、接続用ペースト２５の熱で、素子搭載パッド１７に搭載されている電力素子チップ１３が位置ずれを起こしたり外れたりすることを防止することができる。

その後に、図４に示すように、上記素子搭載パッド１６に搭載された受光素子チップ１２および素子搭載パッド１７に搭載された電力素子チップ１３に対して、出力側端子２０,２６等へのワイヤー２７による電気接続を行う。ここで、放熱部材１８のワイヤー２７への接触が懸念される場合には、電力素子チップ１３の上面の電極や出力側端子２０等のワイヤー２７を接続する箇所の高さを変えることによって解消する。

その後、上記発光素子チップ１１と受光素子チップ１２とが略同一光軸となるように二次側リードフレーム１９に一次側リードフレーム１５を対向させ、図５に示すように、各素子チップ１１,１２,１３と素子搭載パッド１４,１６,１７とその周辺とを透光性の第１パッケージ樹脂２８によって封止する。さらに、図５に「Ｃ」で示すように第１パッケージ樹脂２８から突出しているタイバー２３の折り曲げ部２３aを、切断して除去することによって、図６に示すように、全体を遮光性の第２パッケージ樹脂２１によって完全に覆うことができる。

このように、上記タイバー２３の折り曲げ部２３aを上記第２パッケージ樹脂２１によって完全に覆うので、入力側端子および出力側端子以外の外部へのリードの導出を無くすことが可能である。そのために、電子部品の安全規格(例えば、ドイツのＶＤＥ(Verband Deutscher Elecktrotechniker)や英国のＢＳＩ(British Standards Institution)等)で定められている図７に示すような沿面距離および空間距離の確保等への対応も、容易に可能となる。

以上のごとく、本実施の形態によれば、上記電力素子チップ１３が搭載された素子搭載パッド１７には、この素子搭載パッド１７と同一の二次側リードフレーム１９を構成する放熱部材１８が、タイバー２３によって接続されている。そして、放熱部材１８はタイバー２３の中間部Ａで折り曲げられて素子搭載パッド１７に重ね合わされている。したがって、放熱部材１８は素子搭載パッド１７と共に電力素子チップ１３の放熱部を構成することができ、上記放熱部の熱容量が放熱部材１８の分だけ増加する。さらに、上記放熱部の放熱面積が放熱部材１８の分だけ拡張される。

また、上記第２パッケージ樹脂２１によって封止されたパッケージの厚みを、従来の光結合装置のパッケージの厚みと同じにした場合には、上記放熱部の厚みが放熱部材１８の分だけ厚くなり、その分だけパッケージ樹脂の厚みが薄くなる。したがって、電力素子チップ１３用の素子搭載パッド１７からの放熱効果が上がり、全体の放熱性が向上する。

以上の結果、本光結合装置を基板に実装した際に、実装後における本光結合装置の実装基板への熱伝達性を高めることができ、従来よりも放熱効果を高めることができる。したがって、本光結合装置の熱抵抗を小さくできる。

これにより、図８に示すように、上記従来のソリッドステートリレーでは、破線で示すように、周囲温度がある一定の温度Ｔを越えると実効電流値が低下するようなディレーティング特性を、本光結合装置においては、同図に実線で示すように、実効電流値が低下し始める温度Ｔを高温側にシフトさせたディレーティング特性を得ることができる。したがって、本光結合装置によれば、高温側でも従来よりも大きな実効電流を流すことが可能になるのである。

さらに、上記放熱部材１８は、素子搭載パッド１７と同一の二次側リードフレーム１９として形成される。つまり、放熱部材１８は、素子搭載パッド１７と同一の素材で形成されている。したがって、放熱部材１８は、素子搭載パッド１７と同等の放熱性を有している。そのため、放熱部材１８を素子搭載パッド１７に重ね合わせて電力素子チップ１３の周囲に配置することによって、電力素子チップ１３の放熱性を向上させることができる。

さらに、上記素子搭載パッド１７に重ね合わされた放熱部材１８は、高熱伝導性の接続用ペースト２５によって素子搭載パッド１７に接着されている。したがって、さらなる放熱効果の向上を図ることができる。

さらに、上記素子搭載パッド１７に重ね合わされ、高熱伝導性の接続用ペースト２５によって素子搭載パッド１７に接着された放熱部材１８は、第１パッケージ樹脂２８および第２パッケージ樹脂２１によって封止されている。したがって、放熱部材１８に対する絶縁性を確保することができる。

・第２実施の形態
上記第１実施の形態においては、上記タイバー２３の中間部Ａで折り曲げて放熱部材１８を素子搭載パッド１７に重ね合わせることによって、電力素子チップ１３からの発熱の放熱性を高めると共に、放熱部の面積拡大の抑制を図っている。また、放熱部材１８に矩形の穴２２を設けることによって、電力素子チップ１３と放熱部材１８とを互いに干渉することなく密着できるようにしている。

ところが、上記放熱部材１８の長手方向の長さが長い場合には、放熱部材１８の熱膨張による長さの変位量が大きくなるため、電力素子チップ１３とは異なる他の近接する素子チップ等への接触や素子搭載パッド１７の変形等が懸念される。

そこで、本実施の形態においては、上述のような懸念がある場合に対処するために、図９に示すように、上記第１実施の形態における穴２２を有する放熱部材１８に換えて、切欠き３０を有する放熱部材２９を備えている。すなわち、放熱部材２９における長手方向のタイバー２３とは反対側を矩形に切欠いて、略逆向きの「コ」の字型の切欠き３０を設けている。但し、その他の構成は、上記第１実施の形態と同様であるので、上記第１実施の形態と同じ番号を付して、詳細な説明は省略する。

こうすることにより、上記リード２４における放熱部材２９との接続箇所Ｂを切断し、放熱部材２９と素子搭載パッド１７とを連結するタイバー２３の中間部Ａで折り曲げて、図１０に示すように、放熱部材２９を素子搭載パッド１７に密着させて重ね合わせて接続用ペースト２５で接着する際に、素子搭載パッド１７上の電力素子チップ１３が放熱部材２９の切欠き３０に挿通されて、電力素子チップ１３と放熱部材２９とが互いに干渉することなく放熱部材２９を素子搭載パッド１７に密着して重ね合わせることができる。

さらに、上記折り曲げられた放熱部材２９におけるタイバー２３とは反対側(受光素子チップ１２側)の先端中央部には、放熱部材２９が存在しない。したがって、放熱部材２９の長手方向の長さが長く、放熱部材２９の熱膨張による長さの変位量が大きい場合であっても、放熱部材２９の電力素子チップ１３とは異なる他の近接する素子チップ等への接触を、解消したり緩和したりすることが可能になる。また、放熱部材２９を素子搭載パッド１７に接続用ペースト２５で接着する際に、放熱部材２９が高温に曝されるため熱膨張によって放熱部材２９が変形を起こす場合がある。そのような場合でも、放熱部材２９の一部が切り取られているため膨張する力を逃がすことができ、素子搭載パッド１７の変形を緩和することが可能になる。

尚、上記切欠き３０の向きは、受光素子チップ１２側に限定されるものではなく、熱膨張による放熱部材２９への接触が懸念される素子チップの位置に応じて適宜決定すればよい。

・第３実施の形態
本実施の形態は、上記第１実施の形態および上記第２実施の形態の場合のように、放熱部材１８,２９を素子搭載パッド１７に密着させて重ね合わせることができない場合の実施の形態である。

上記第１実施の形態および上記第２実施の形態の場合には、タイバー２３を折り曲げて放熱部材１８,２９を素子搭載パッド１７に密着させて重ね合わせて、放熱部材１８,２９を電力素子チップ１３の周囲に配置するようにしている。しかしながら、電力素子チップ１３のチップサイズや素子搭載パッド１７のサイズの制約によって、放熱部材を素子搭載パッド１７に密着させて重ね合わせて電力素子チップ１３の周囲に配置できない場合がある。本実施の形態は、そのような場合でも、放熱性の向上を図るものである。

本実施の形態においては、図１１に示すように、上記第１実施の形態における穴２２を有する放熱部材１８および上記第２実施の形態における切欠き３０を有する放熱部材２９に換えて、矩形の板状体でなる放熱部材３１を備えている。すなわち、本放熱部材３１には、上記第１実施の形態における穴２２あるいは上記第２実施の形態における切欠き３０を備えてはいない。但し、その他の構成は、上記第１実施の形態と同様であるので、上記第１実施の形態と同じ番号を付して、詳細な説明は省略する。

本光結合装置の形成時には、先ず、上記一次側リードフレーム１５の素子搭載パッド１４に発光素子チップ１１を搭載し、電気接続を行う。次に、図１１に示すような構造を有する二次側リードフレーム１９の各素子搭載パッド１６,１７の夫々に受光素子チップ１２および電力素子チップ１３を搭載する。そして、各素子チップ１２,１３の搭載が終了すると、素子搭載パッド１６に搭載された受光素子チップ１２および素子搭載パッド１７に搭載された電力素子チップ１３に対して、ワイヤー２７によって電気接続を行う。その後、発光素子チップ１１と受光素子チップ１２とが略同一光軸となるように二次側リードフレーム１９に一次側リードフレーム１５を対向させ、図１２に示すように、各素子チップ１１,１２,１３と素子搭載パッド１４,１６,１７とその周辺とを透光性の第１パッケージ樹脂２８によって封止する。

その後に、上記リード２４における放熱部材３１との接続箇所Ｂを切断し、放熱部材３１と素子搭載パッド１７とを連結するタイバー２３の中間部Ａで折り曲げて、図１３に示すように、放熱部材３１を第１パッケージ樹脂２８を介して素子搭載パッド１７に重ね合わせる。さらに、図１３に「Ｃ’」で示すように第１パッケージ樹脂２８から突出しているタイバー２３の折り曲げ部２３aを、切断して除去することによって、図１４に示すように、全体を遮光性の第２パッケージ樹脂２１によって完全に覆うことができる。

その場合、上記タイバー２３の折り曲げ部２３aにおいては、間隔を空けて積層された素子搭載パッド１７側のタイバー２３と放熱部材３１側のタイバー２３とを互いに密着させて、折り曲げ部２３aを切断した際に素子搭載パッド１７側のタイバー２３と放熱部材３１側のタイバー２３とが切り離されないようにしておくことによって、電力素子チップ１３からの熱伝達性を高めることができる。

以上のごとく、本実施の形態においては、上記電力素子チップ１３が搭載された素子搭載パッド１７には、素子搭載パッド１７と同一の二次側リードフレーム１９を構成する放熱部材３１が、タイバー２３によって接続されている。そして、放熱部材３１はタイバー２３の中間部Ａで折り曲げられて、第１パッケージ樹脂２８の表面上で素子搭載パッド１７に重ね合わされている。したがって、放熱部材３１は素子搭載パッド１７と共に電力素子チップ１３の放熱部を構成することができ、上記放熱部の熱容量が放熱部材３１の分だけ増加する。さらに、上記放熱部の放熱面積が放熱部材３１の分だけ拡張される。

その結果、本光結合装置を基板に実装した際に、実装後における本光結合装置の実装基板への熱伝達性を高めることができ、従来よりも放熱効果を高めることができる。したがって、本光結合装置の熱抵抗を小さくできる。

すなわち、本実施の形態によれば、上記放熱部材３１を、素子搭載パッド１７に密着させて重ね合わせて電力素子チップ１３の周囲に配置できない場合であっても、電力素子チップ１３の放熱性を高めて、高温側でも従来よりも大きな実効電流を流すことができる。

さらに、上記第１パッケージ樹脂２８を介して素子搭載パッド１７に重ね合わされた放熱部材３１を、第２パッケージ樹脂２１で封止するようにしている。したがって、放熱部材３１に対する絶縁性を確保することができる。

さらに、上記タイバー２３の折り曲げ部２３aを第２パッケージ樹脂２１によって完全に覆って、入力側端子および出力側端子以外の外部へのリードの導出を無くすことができる。その場合には、電子部品の上記安全規格で定められている図７に示すような沿面距離および空間距離の確保等への対応も、容易に可能になる。

尚、例えば、上述のようなパッケージについての制約および外部へのリードの導出についての制約がない場合には、図１３のごとく第１パッケージ樹脂２８から突出しているタイバー２３の折り曲げ部２３aの長さを、図１５に示すように、第２パッケージ樹脂２１の側面から突出するように調節しておくことが可能である。その場合には、パッケージ後に第２パッケージ樹脂２１の側面から突出している折り曲げ部２３aを放熱用外部リードとして使用することができ、搭載された基板上において、さらなる放熱板の取り付けや基板パターンへの半田付け等が可能になり、さらに放熱をよくすることができる。

上記各実施の形態においては、上記放熱部材１８,２９,３１は二次側リードフレーム１９のパターンを変更するだけで形成でき、上記各光結合装置の形成時には放熱部材１８,２９,３１を折り曲げる工程を追加するだけでよい。したがって、上記各光結合装置は、安価に形成することができるのである。

また、上記各実施の形態の光結合装置を備えた電子機器として、エアコン,冷蔵庫,洗濯機,炊飯器,電子レンジ等の白物家電製品、自動販売機,コーヒーベンダー,コーヒーメーカ等の自動機器、麻雀卓等のアミューズメント機器等がある。これらの電子機器は、従来よりも放熱効果が高く熱抵抗が小さい光結合装置を備えている。したがって、高温側で従来よりも大きな実効電流を流すことができ、且つ省エネルギー化および長寿命化を図ることができる。

１１…発光素子チップ、
１２…受光素子チップ、
１３…電力素子チップ、
１４,１６,１７…素子搭載パッド、
１５…一次側リードフレーム、
１８,２９,３１…放熱部材、
１９…二次側リードフレーム、
２０,２６…出力側端子、
２１…第２パッケージ樹脂、
２２…放熱部材の穴、
２３…タイバー、
２４…リード、
２５…接続用ペースト、
２７…ワイヤー、
２８…第１パッケージ樹脂、
３０…放熱部材の切欠き。

Claims (8)

1. 電気信号を光信号に変換する発光素子チップと、
   上記発光素子チップからの光信号を受けて電気信号に変換する受光素子チップと、
   上記受光素子チップからの電気信号に基づいて電力制御を行う電力素子チップと、
   上記発光素子チップと上記受光素子チップと上記電力素子チップとを、上記発光素子チップと上記受光素子チップとが光学的に結合するように封止する透光性の第１パッケージ樹脂と、
   上記第１パッケージ樹脂を封止する遮光性の第２パッケージ樹脂と
   を備え、
   上記電力素子チップは、電力素子搭載パッド上に搭載されており、
   上記電力素子搭載パッドに接続部材によって接続されると共に、上記電力素子搭載パッドに重ね合わされた板状の放熱部材を有し、
   上記放熱部材は、上記電力素子搭載パッドおよび上記接続部材と共に、リードフレームに一体成型されている
   ことを特徴とする光結合装置。
2. 請求項１に記載の光結合装置において、
   上記放熱部材は、上記接続部材の箇所で折り曲げられることによって、上記電力素子搭載パッドに重ね合わされている
   ことを特徴とする光結合装置。
3. 請求項２に記載の光結合装置において、
   上記放熱部材は、上記電力素子搭載パッドに対して密着して重ね合わされており、
   上記放熱部材は、上記電力素子搭載パッドに対して高熱伝導性の接着部材で接着されている
   ことを特徴とする光結合装置。
4. 請求項３に記載の光結合装置において、
   上記電力素子搭載パッドに対して重ね合わされ、且つ上記高熱伝導性の接着部材で接着された上記放熱部材は、上記第１パッケージ樹脂によって封止されている
   ことを特徴とする光結合装置。
5. 請求項３あるいは請求項４に記載の光結合装置において、
   上記放熱部材には、上記電力素子搭載パッドに重ね合わされた際に上記電力素子搭載パッド上の上記電力素子チップが当接する位置に、上記電力素子チップを挿通させる穴あるいは切欠きが設けられている
   ことを特徴とする光結合装置。
6. 請求項２に記載の光結合装置において、
   上記放熱部材は、上記第１パッケージ樹脂を介して上記電力素子搭載パッドに重ね合わされている
   ことを特徴とする光結合装置。
7. 請求項６に記載の光結合装置において、
   上記第１パッケージ樹脂を介して上記電力素子搭載パッドに重ね合わされた上記放熱部材は、上記第２パッケージ樹脂によって封止されている
   ことを特徴とする光結合装置。
8. 請求項１から請求項７までの何れか一つに記載の光結合装置を備えたことを特徴とする電子機器。

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