JP2015029037A - 光結合半導体装置 - Google Patents

Abstract

【課題】より信頼性を高くすることが可能な光結合半導体装置を提供する。
【解決手段】発光素子１と、発光素子１に対向配置し発光素子１からの光を受光する受光素子２と、発光素子１を搭載する搭載基体３と、受光素子２を搭載する搭載基板４とを備えた光結合半導体装置１０であり、発光素子１は、発光素子１の発光面１ａａ側を受光素子２の受光面２ａａに積み重ねており、発光素子１の厚み方向において、発光面１ａａとは反対側に配置する搭載基体３側で実装している。
【選択図】図１

Description

本発明は、発光素子と受光素子とを光結合した光結合半導体装置に関する。

従来より、入力された電気信号を光に変換する発光素子と、発光素子からの光を受光して光電変換する受光素子とを備えた光結合半導体装置が種々の分野で用いられている。光結合半導体装置は、発光素子側と受光素子側との電気的な絶縁性を確保しつつ信号の伝達などを行うことができる。

この種の光結合半導体装置としては、図１６に示すように、透明絶縁層１２５を介して、受光素子たる受光チップ１２４と、発光素子たる発光チップ１２３とを厚み方向に積層した受発光装置が知られている（たとえば、特許文献１を参照）。

特許文献１の受発光装置は、絶縁ケース基板１１１の凹部１１３に受光チップ１２４を搭載している。受発光装置は、絶縁ケース基板１１１の凹部１１３から裏面にかけて、内部電極部１１６、配線部１１９、裏面電極部１２１，１２２を形成している。受光チップ１２４は、内部電極部１１５にダイボンドされている。また、受光チップ１２４は、ボンデイングワイヤ１２７により、内部電極部１１６と結線している。受発光装置は、透明絶縁層１２５を介して、発光チップ１２３を受光チップ１２４に積層している。発光チップ１２３は、ボンデイングワイヤ１２７により、内部電極部１１６と結線している。受発光装置は、絶縁ケース基板１１１の凹部１１３を透光性樹脂１２８で封止している。受発光装置は、遮光性樹脂１２９で透光性樹脂１２８を封止している。

特許文献１の受発光装置は、受光チップ１２４上に発光チップ１２３を積層して集積化しており、発光チップ１２３からの光を受光チップ１２４に伝達する光の伝達効率が向上する、としている。

特開平６−４５６３６号公報

ところで、発光素子は、一般に、発光素子の駆動に伴って発光素子自体が発熱する。光結合半導体装置は、発光素子に生じた熱を効率よく放熱することができなければ、発光素子の発光効率が低下し光伝達の信頼性が低下する虞がある。

光結合半導体装置は、より光伝達の信頼性が高いものが求められており、特許文献１の受発光装置の構成だけでは十分ではなく、更なる改良が求められている。

本発明は、上記事由に鑑みてなされたものであり、その目的は、より光伝達の信頼性を高くすることが可能な光結合半導体装置を提供することにある。

本発明の光結合半導体装置は、発光素子と、当該発光素子に対向配置し上記発光素子からの光を受光する受光素子と、上記発光素子を搭載する搭載基体と、上記受光素子を搭載する搭載基板とを備えた光結合半導体装置であって、上記発光素子は、当該発光素子の発光面側を上記受光素子の受光面に積み重ねており、上記発光素子の厚み方向において、上記発光面とは反対側に配置する上記搭載基体側で実装していることを特徴とする。

この光結合半導体装置において、上記発光素子は、該発光素子の上記発光面側を、透光性を有する光結合部を介して、上記受光素子の上記受光面に積み重ねていることが好ましい。

この光結合半導体装置において、上記発光素子は、上記受光素子に面する上記発光面側に上記発光素子が発光する光を透過し電気絶縁性を有する透光性絶縁基体を備えており、上記光結合部は、電気絶縁性を有し、上記透光性絶縁基体と上記受光素子の上記受光面との間に設けられていることが好ましい。

この光結合半導体装置において、上記光結合部は、上記発光素子が発光する光を上記受光素子側に反射する光反射部材で囲まれていることが好ましい。

この光結合半導体装置において、上記発光素子は、当該発光素子を実装する第１のインターポーザ基板を介して、上記搭載基体に搭載していることが好ましい。

この光結合半導体装置において、上記第１のインターポーザ基板と上記発光素子との線膨張係数の差は、上記搭載基体と上記発光素子との線膨張係数の差よりも小さいことが好ましい。

この光結合半導体装置において、上記受光素子は、当該受光素子を実装する第２のインターポーザ基板を介して、上記搭載基板に搭載していることが好ましい。

この光結合半導体装置において、上記第２のインターポーザ基板と上記受光素子との線膨張係数の差は、上記搭載基板と上記受光素子との線膨張係数の差よりも小さいことが好ましい。

この光結合半導体装置において、上記搭載基体は、上記発光素子を実装する上記搭載基体の実装面側に光反射材を有することが好ましい。

この光結合半導体装置において、上記第１のインターポーザ基板は、上記発光素子を実装する上記第１のインターポーザ基板の実装面側に光反射部を有することが好ましい。

この光結合半導体装置において、上記発光素子と上記受光素子とを覆う封止部をさらに備え、上記封止部は、上記発光素子と上記受光素子とが対向する方向の少なくとも一面に開口する開口部を有し、上記搭載基体のうち上記発光素子が搭載された部位における上記発光素子とは反対側の面と、上記搭載基板のうち上記受光素子が搭載された部位における上記受光素子とは反対側の面との少なくとも一方を、上記開口部から露出させていることが好ましい。

この光結合半導体装置において、上記搭載基体および上記搭載基板のうち上記開口部から露出する部位を覆う被覆部材をさらに備え、上記被覆部材は、上記封止部に比べて熱の放射率が高いことが好ましい。

この光結合半導体装置において、上記被覆部材は電気絶縁性を有することが好ましい。

本発明の光結合半導体装置は、より光伝達の信頼性を高くすることが可能となる。

図１は、実施形態１の光結合半導体装置を示す略断面図である。 図２は、実施形態１の光結合半導体装置を用いた半導体リレーの要部を示し、（ａ）は平面説明図、（ｂ）は（ａ）のＡＡ断面を示す断面説明図である。 図３は、実施形態１の別の光結合半導体装置を示す略断面図である。 図４は、実施形態１の他の光結合半導体装置を示す略断面図である。 図５は、実施形態１の更に別の光結合半導体装置を示す略断面図である。 図６は、実施形態１の更に他の光結合半導体装置を示す略断面図である。 図７は、実施形態２の光結合半導体装置を示す略断面図である。 図８は、実施形態３の光結合半導体装置を示す略断面図である。 図９は、実施形態３の別の光結合半導体装置を示す略断面図である。 図１０は、実施形態４の光結合半導体装置を示す略断面図である。 図１１は、実施形態５の光結合半導体装置を示し、（ａ）は平面説明図、（ｂ）は（ａ）のＡＡ断面を示す断面説明図である。 図１２は、実施形態５の第１の変形例を示す断面説明図である。 図１３は、実施形態５の第２の変形例を示す断面説明図である。 図１４は、実施形態５の第３の変形例を示す断面説明図である。 図１５は、実施形態５の第４の変形例を示す断面説明図である。 図１６は、従来の受発光装置を示す断面図である。

（実施形態１）
本実施形態の光結合半導体装置１０を図１ないし図６に基づいて説明する。なお、図中において同じ部材に対しては、同じ番号を付している。

本実施形態の光結合半導体装置１０は、図１に示すように、発光素子１と、発光素子１に対向配置し発光素子１からの光を受光する受光素子２と、発光素子１を搭載する搭載基体３と、受光素子２を搭載する搭載基板４とを備えている。光結合半導体装置１０では、発光素子１は、発光素子１の発光面１ａａ側を受光素子２の受光面２ａａに積み重ねている。発光素子１は、発光素子１の厚み方向において、発光面１ａａとは反対側に配置する搭載基体３側で実装している。

言い換えれば、光結合半導体装置１０は、発光素子１と、発光素子１に対向するように配置される受光素子２と、発光素子１が搭載される搭載基体３と、受光素子２が搭載される搭載基板４とを備えている。そして、発光素子１は、発光面１ａａを受光素子２の受光面２ａａ側に向けた（対向させた）状態で、受光素子２の受光面２ａａ上に積み重ねられている。ここで、発光面１ａａは、発光素子１のうち光が取り出される一の面であって、図１の例では透光性絶縁基体１ａにおける発光部（ｎ型窒化物半導体層１ｂおよびｐ型窒化物半導体層１ｃ）とは反対側の面（下面）である。受光面２ａａは、受光素子２のうち光を受ける一の面であって、図１の例ではｎ型シリコン基板２ａのｐ型領域２ｂにおける搭載基板４とは反対側の面（上面）である。発光素子１は、発光素子１の厚み方向、つまり発光面１ａａに直交する方向（図１では上下方向）において、発光面１ａａとは反対側で搭載基体３に実装されている。

これにより本実施形態の光結合半導体装置１０は、より光伝達の信頼性を高くすることが可能となる。

まず最初に、図２を用いて、本実施形態の光結合半導体装置１０を用いた半導体リレー２０について簡単に説明する。半導体リレー２０は、メカニカルリレーの可動接点の部分がない無接点リレーであり、たとえば、セキュリティ機器、アミューズメント機器、医療機器や蓄電池システム、ヒータ、ＤＣモータの各種の制御などに利用することができる。

半導体リレー２０は、たとえば、ＭＯＳＦＥＴ（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor）などのスイッチング素子２４を用いて構成することができる。半導体リレー２０では、スイッチング素子２４が、メカニカルリレーにおける可動接点および固定接点の機能を果たす。半導体リレー２０では、光結合半導体装置１０は、スイッチング素子２４の駆動を制御するために用いることができる。

半導体リレー２０は、発光素子１と受光素子２とを対向配置している。また、半導体リレー２０は、スイッチング素子２４を備えている。半導体リレー２０では、一対のリード２５，２５のうち、一方のリード（以下、リード２５ａともいう）と、他方のリード２５（以下、リード２５ｂともいう）とは、各別に発光素子１と電気的に接続している。リード２５ａ、２５ｂは、発光素子１を搭載している。また、半導体リレー２０は、一対のリード２６，２６のうち、一方のリード２６（以下、リード２６ｂともいう）に受光素子２を搭載している。半導体リレー２０は、一対のリード２６，２６のうち、他方のリード２６（以下、リード２６ａともいう）にスイッチング素子２４を搭載している。半導体リレー２０は、発光素子１の発光面１ａａを受光素子２の受光面２ａａに積み重ねている。半導体リレー２０は、ワイヤ９ｃを介して、受光素子２とＭＯＳＦＥＴたるスイッチング素子２４のゲート端子（図示していない）とを電気的に接続している。半導体リレー２０は、発光素子１、受光素子２、スイッチング素子２４やリード２５，２６の一部を、封止部（封止樹脂部）１２で封止した構造としている。

封止部１２は、発光素子１および受光素子２を覆うことにより、発光素子１や受光素子２を外部から機械的に保護することが可能となる。封止部１２は、封止部１２の材料として、たとえば、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂やポリイミド樹脂を用いることができる。封止部１２は、封止部１２中に熱伝導性フィラを含有させてもよい。熱伝導性フィラは、熱伝導性フィラの材料として、たとえば、窒化アルミニウムや酸化マグネシウムを用いることができる。また、封止部１２は、封止部１２中に光反射性フィラを含有させてもよい。光反射性フィラは、光反射性フィラの材料として、たとえば、酸化ケイ素や酸化チタンを用いることができる。また、封止部１２は、封止部１２の材料として、たとえば、黒色の顔料を混合したシリコーン樹脂を利用することができる。

半導体リレー２０は、発光素子１と電気的に接続されたリード２５が、半導体リレー２０の入力端子２０ａを構成している。また、半導体リレー２０は、スイッチング素子２４のソース端子やドレイン端子と各別に電気的に接続される一対のリードを、半導体リレー２０の出力端子２０ｂとして構成している。出力端子２０ｂは、図２中において、一つしか図示していないが、半導体リレー２０は、一対の出力端子２０ｂを備えている。半導体リレー２０は、半導体リレー２０の入力端子２０ａを介して、発光素子１に給電することで、発光素子１を発光させることができる。

半導体リレー２０は、発光素子１からの光を受光した受光素子２の光起電力の電圧を、スイッチング素子２４のゲート電圧としてスイッチング素子２４のゲート端子に印加する。半導体リレー２０は、スイッチング素子２４にゲート電圧が印加されると、スイッチング素子２４をオン状態にさせる。半導体リレー２０は、スイッチング素子２４がオン状態になると、スイッチング素子２４のソース端子とドレイン端子との間に印加されている電力を半導体リレー２０の出力端子２０ｂから負荷（図示していない）側に供給することができる。また、半導体リレー２０は、半導体リレー２０の入力端子２０ａへの電流が所定値よりも小さければ、スイッチング素子２４がオフ状態となる。半導体リレー２０は、半導体リレー２０の入力端子２０ａへの電流により、スイッチング素子２４のオン状態とオフ状態とを制御することができる。すなわち、半導体リレー２０は、発光素子１と受光素子２との間で授受される光によって、受光素子２がスイッチング素子２４に流れる電流をオン／オフ制御することができるように構成している。

半導体リレー２０では、発光素子１側の電圧と、受光素子２側の電圧が大きく異なる場合でも、発光素子１側と、受光素子２側との間の絶縁を確保しつつ、信号を伝達することが可能であり、信頼性を向上させることが可能となる。

本実施形態の光結合半導体装置１０は、上述した半導体リレー２０の構成部品のうち、少なくとも発光素子１、受光素子２、リード２５，２６を含んでいる。すなわち、光結合半導体装置１０は、一対のリード２５，２５が、発光素子１を搭載する搭載基体３を構成している。また、光結合半導体装置１０は、一対のリード２６，２６が、受光素子２を搭載する搭載基板４を構成している。

以下、本実施形態の光結合半導体装置１０について、より詳細に説明する。

本実施形態の光結合半導体装置１０では、発光素子１は、発光ダイオードを用いている。発光素子１は、図１で示すように、たとえば、透光性絶縁基体１ａであるサファイア基板上に、発光部を有する構成とすることができる。発光部は、ｎ型窒化物半導体層１ｂと、ｐ型窒化物半導体層１ｃとを備えた構成とすることができる。発光素子１は、ｐ型窒化物半導体層１ｃの一部を除去して、ｎ型窒化物半導体層１ｂを露出させている。発光素子１は、ｐ型窒化物半導体層１ｃと電気的に接続するｐ型電極１ｄを有している。発光素子１は、露出したｎ型窒化物半導体層１ｂと電気的に接続するｎ型電極１ｅを有している。発光素子１は、ｐ型電極１ｄとｎ型電極１ｅとを発光素子１の同一面側に形成している。発光素子１は、ｐ型電極１ｄとｎ型電極１ｅとに給電することで発光する。

発光素子１は、搭載基体３に搭載されている。搭載基体３は、上述したように一対のリード２５，２５で構成されている。リード２５は、たとえば、金属材を用いて構成することができる。リード２５は、たとえば、リード２５の材料として、アルミニウム、銅、鉄や各種の合金を用いることができる。発光素子１は、半田９ａを用いて、ｐ型電極１ｄと、一対のリード２５，２５の一方のリード２５とを電気的に接続している。同様に、発光素子１は、半田９ａを用いて、ｎ型電極１ｅと、一対のリード２５，２５の他方のリード２５とを電気的に接続している。すなわち、半田９ａは、発光素子１と搭載基体３とを電気的に接続する接続部を構成している。なお、搭載基体３は、リード２５を用いて構成する場合だけに限られない。搭載基体３は、たとえば、セラミック基板やガラスエポキシ基板などにより構成することもできる。

本実施形態の光結合半導体装置１０では、受光素子２は、フォトダイオードを用いている。受光素子２は、たとえば、ｎ型シリコン基板２ａにｐ型不純物を打ち込んで形成したｐ型領域２ｂを備えた構成とすることができる。受光素子２は、ｎ型シリコン基板２ａと電気的に接続するｎ電極２ｃと、ｐ型領域２ｂと電気的に接続するｐ電極２ｄとを備えている。受光素子２は、受光素子２が受光した光に対応する電流をｎ電極２ｃおよびｐ型領域２ｂから出力することができる。

受光素子２は、搭載基板４に搭載されている。受光素子２は、図示していないが、たとえば、エポキシ樹脂やシリコーン樹脂を用いて、搭載基板４上に固着することができる。搭載基板４は、上述したように一対のリード２６，２６で構成されている。リード２６は、たとえば、金属材を用いて構成することができる。リード２６は、たとえば、リード２６の材料として、アルミニウム、銅、鉄や各種の合金を用いることができる。受光素子２は、ワイヤ９ｃを用いて、ｐ電極２ｄと、一対のリード２６，２６のうち、一方のリード２６とを電気的に接続している。受光素子２は、ワイヤ９ｃを用いて、ｎ電極２ｃと、一対のリード２６，２６のうち、他方のリード２６とを電気的に接続している。搭載基板４は、リード２６を用いて構成する場合だけに限られない。搭載基板４は、たとえば、ガラスエポキシ基板やセラミック基板などにより構成することもできる。

搭載基板４は、受光素子２のほか、スイッチング素子２４、ダイオード、抵抗、コンデンサ、トランジスタ、バリスタやＩＣなどの複数個の電子部品を搭載していてもよい。光結合半導体装置１０では、たとえば、搭載基板４に搭載した複数個の電子部品を適宜に組み合わせて、半導体リレー２０のスイッチング素子２４の駆動を制御する制御回路部を構成することもできる。

なお、本実施形態の光結合半導体装置１０では、発光素子１は、発光素子１の発光面１ａａ側を、透光性を有する光結合部７を介して、受光素子２の受光面２ａａに積み重ねている。また、発光素子１は、受光素子２に面する発光面１ａａ側に、発光素子１が発光する光を透過し電気絶縁性を有する透光性絶縁基体１ａを好適に備えている。光結合部７は、電気絶縁性を有し、透光性絶縁基体１ａと受光素子２の受光面２ａａとの間に設けられている。

本実施形態の光結合半導体装置１０は、発光素子１と受光素子２との間に光結合部７を設けることにより、発光素子１側で多重反射により吸収される光を抑制し発光素子１から取り出すことができる光を増やすことが可能となる。また、本実施形態の光結合半導体装置１０は、発光素子１が透光性絶縁基体１ａを備えていることにより、発光素子１と受光素子２との間の光結合部７を薄く、且つ面積を小さくすることが可能となる。したがって、光結合半導体装置１０は、発光素子１と受光素子２との間の光結合効率を、さらに向上させることが可能となる。

光結合部７は、光結合部７の材料として、たとえば、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、ポリメタクリル酸メチル樹脂やガラスなどを用いることができる。また、光結合部７は、発光素子１と受光素子２との接合材としての機能を兼ねていても良い。

なお、光結合半導体装置１０は、発光素子１が光結合部７を介して受光素子２の受光面２ａａ上に積み重ねられる構成に限らない。つまり、光結合半導体装置１０は、光結合部７が省略され、発光素子１が受光素子２の受光面２ａａ上に直接積み重ねられていてもよい。

本実施形態の光結合半導体装置１０は、受光素子２上に発光素子１を積み重ねているが、発光素子１は搭載基体３に搭載され、受光素子２は搭載基板４に搭載されている。光結合半導体装置１０は、発光素子１の発光面１ａａ側を受光素子２の受光面２ａａに積み重ねることにより、発光素子１と受光素子２との距離を、より近づけることができる。光結合半導体装置１０は、発光素子１と受光素子２との距離を、より近づけることにより、受光素子２において、発光素子１からの光の照射面積を、より小さくすることができる。光結合半導体装置１０は、受光素子２側で所望の光電流を発生させるため、発光素子１の消費電力の増加を抑制することが可能となる。

光結合半導体装置では、発光素子１と受光素子２との間の距離が長くなると、受光素子２の受光面積が増大し、受光素子２の受光感度を上げる必要がある。本実施形態の光結合半導体装置１０は、発光素子１と受光素子２との間の距離を比較的短くすることができ、発光素子１の光出力が弱くとも受光素子２側で発光素子１からの光を検出することができ、光結合半導体装置１０の消費電力を抑制することが可能となる。

本実施形態の光結合半導体装置１０は、受光素子２上に発光素子１を積み重ねることで、光結合半導体装置１０全体の低背化を図ることが可能となる。また、光結合半導体装置１０は、受光素子２への照射面積が絞られるため、光結合効率が向上、あるいは、受光素子２の受光面２ａａの面積を縮小することが可能となる。

光結合半導体装置１０は、発光素子１を搭載基体３に実装することにより、搭載基体３を介して、発光素子１の熱を外部へ放熱させることが可能となる。

この点について説明すると、光結合半導体装置は、受光素子２と発光素子１とを積み重ねる構成により、発光素子１から受光素子２への光の光伝達効率を向上させることができる。しかしながら、単に受光素子２と発光素子１とを積み重ねるだけの光結合半導体装置の構成では、発光素子１の駆動に伴う発光素子１の熱が放熱する経路が限られる。つまり、単に受光素子２と発光素子１とを積み重ねるだけの構成では、発光素子１の熱は、発光素子１から受光素子２およびリード２６を介して放熱されるか、封止部１２を介して放熱されることになる。そのため、光結合半導体装置は、単に受光素子２と発光素子１とを積み重ねるだけの構成では、発光素子１の発光効率が低下する可能性がある。

これに対して、本実施形態の光結合半導体装置１０は、発光素子１の熱が、上記の経路に加えて、搭載基体３を介しても放熱されることになる。したがって、光結合半導体装置１０は、発光素子１が発生した熱の熱拡散経路を搭載基体３で確保することにより、単に受光素子２と発光素子１とを積み重ねるだけの構成よりも放熱効率がよくなり、発光効率の低下を抑制することが可能となる。

なお、本実施形態の光結合半導体装置１０は、図３に示すように、バンプ９ｂを用いて、発光素子１のｐ型電極１ｄと、一対のリード２５，２５の一方のリード２５とを電気的に接続するものでもよい。図３に示す光結合半導体装置１０では、発光素子１は、バンプ９ｂを用いて、ｎ型電極１ｅと、一対のリード２５，２５の他方のリード２５とを電気的に接続している。ここで、バンプ９ｂは、発光素子１と搭載基体３とを電気的に接続する接続部を構成している。

また、光結合半導体装置１０は、図４に示すように、発光素子１のｐ型電極１ｄを半田９ａを用いて、電気的に接続させつつ、発光素子１を搭載基体３に固定するものでもよい。図４に示す光結合半導体装置１０では、発光素子１は、半田９ａやワイヤ９ｃを用いて、ｎ型電極１ｅと、一対のリード２５，２５の他方のリード２５とを電気的に接続している。ここで、ワイヤ９ｃは、発光素子１と搭載基体３とを電気的に接続する接続部を構成している。ワイヤ９ｃは、ワイヤ９ｃの材料として、たとえば、金、アルミニウムなどの金属材料を用いることができる。

さらに、光結合半導体装置１０は、図５に示すように、接着材９ｄを用いて、発光素子１を搭載基体３に固定するものでもよい。図５に示す光結合半導体装置１０では、発光素子１は、ワイヤ９ｃを用いて、ｐ型電極１ｄと、一対のリード２５，２５の一方のリード２５とを電気的に接続している。図５に示す光結合半導体装置１０では、発光素子１は、ワイヤ９ｃを用いて、ｎ型電極１ｅと、一対のリード２５，２５の他方のリード２５とを電気的に接続している。

また、光結合半導体装置１０は、図６に示すように、バンプ９ｂを用いて、受光素子２を搭載基板４に固定するものでもよい。図６に示す光結合半導体装置１０では、受光素子２は、受光素子２の厚み方向に沿って、ｎ型シリコン基板２ａを貫通する貫通電極２ｅを備えている。貫通電極２ｅは、ｎ型シリコン基板２ａの厚み方向に貫通する貫通孔に絶縁層を介して、導電体を設けている。受光素子２は、貫通電極２ｅを用いて、ｐ型領域２ｂとバンプ９ｂとを電気的に接続させている。図６に示す光結合半導体装置１０では、受光素子２のｐ型領域２ｂは、貫通電極２ｅおよびバンプ９ｂを介して、一対のリード２６，２６の一方のリード２６を電気的に接続している。図６に示す光結合半導体装置１０では、受光素子２は、バンプ９ｂを用いて、ｎ型シリコン基板２ａと、一対のリード２６，２６の他方のリード２６とを電気的に接続している。

本実施形態の光結合半導体装置１０は、何れも、発光素子１は搭載基体３に搭載され、受光素子２は搭載基板４に搭載されている。また、本実施形態の光結合半導体装置１０は、何れも、発光素子１の発光面１ａａ側を受光素子２の受光面２ａａに積み重ねている。これにより、本実施形態の光結合半導体装置１０は、何れも、より光伝達の信頼性を高くすることが可能となる。

以下、光結合半導体装置１０に用いられる各構成について詳述する。

発光素子１は、給電により、受光素子２が受光する光を発光面１ａａから出射可能なものである。発光素子１は、発光素子１が出力した光の信号を受光素子２側に伝送することができる。発光素子１は、たとえば、ＬＥＤ(Light Emitting Diode)やＬＤ(Laser Diode)などを用いることができる。発光素子１は、発光素子１が発光する波長に応じて適宜の半導体材料を用いて構成すればよい。発光素子１は、紫外光や可視光の短波長側では、たとえば、窒化物半導体を好適に用いることができる。発光素子１は、可視光の長波長側や赤外光では、たとえば、アルミニウム・インジウム・ガリウム・リンの半導体を好適に用いることができる。

発光素子１は、半田９ａを用いて、搭載基体３に実装することができる。半田９ａは、半田９ａの材料として、たとえば、Ｓｎ系のＰｂフリー半田、Ｓｎ−Ｐｂ系共晶半田、Ａｕ−ＳｎやＡｕ−Ｓｉなどのその他の共晶半田を用いることができる。発光素子１は、搭載基体３に半田９ａを用いて実装するものだけに限られない。発光素子１は、たとえば、導電性ペースト（たとえば、Ａｇ粉末が含有されたエポキシ樹脂など）などを用いて、搭載基体３に実装してもよい。また、発光素子１は、ワイヤ９ｃのボンディング接続を用いてもよい。

さらに、発光素子１は、ワイヤ９ｃのボンディング接続を用いることなく、突起状の端子たるバンプ９ｂを用いて電気的かつ機械的に接続するフリップチップ実装を行うものでもよい。すなわち、発光素子１は、バンプ９ｂを用いて、搭載基体３にフリップチップ実装することができる。フリップチップ実装は、発光素子１をワイヤ９ｃによるボンディング接続するものと比較して、搭載基体３と搭載基板４とを対向配置させても、ワイヤ９ｃの変形や断線などに起因する損傷を生じる虞がない。また、光結合半導体装置１０は、発光素子１で発熱した熱を搭載基体３に熱伝導することが容易となる。

さらに、発光素子１は、搭載基体３に実装する際、フリップチップ実装することで、発光素子１の発光部側を搭載基体３側に近くすることができる。そのため、発光素子１は、発光素子１からの熱を搭載基体３側に放熱することが容易となる。また、発光素子１は、搭載基体３にフリップチップ実装することで、受光素子２側に発光素子１のｐ型電極１ｄとｎ型電極１ｅとを設けることなく構成することができる。発光素子１は、フリップチップ実装により、発光素子１のｐ型電極１ｄやｎ型電極１ｅにより発光素子１からの光が遮蔽されることを抑制し、光利用効率を向上させることが可能となる。光結合半導体装置１０は、発光素子１において、受光素子２側にｐ型電極１ｄとｎ型電極１ｅを設けていないことにより、受光素子２へ到達する光の光量を増加させて、光結合効率を向上させることが可能となる。また、光結合半導体装置１０は、形成不要になったワイヤ９ｃの高さ分、光結合半導体装置１０全体を低背化することが可能となる。

受光素子２は、発光素子１からの光を受光面２ａａで受けて光電変換することが可能なものである。受光素子２は、たとえば、フォトダイオード、フォトトランジスタや太陽電池などを用いることができる。受光素子２は、発光素子１が出力する光に対して、効率よく光電変換できればよく、可視光の長波長側や赤外光を吸収させる場合、シリコン半導体を用いて形成すればよい。また、受光素子２は、可視光の短波長側や紫外光を吸収させる場合、窒化物半導体を用いて形成してもよい。受光素子２は、発光素子１との温度特性を合わせるため、発光素子１と受光素子２とを同じ材料によって形成してもよい。

光結合半導体装置１０は、エポキシ系樹脂で形成された導電性ペーストやＳｎ系のＰｂフリー半田、Ｓｎ−Ｐｂ系共晶半田、Ａｕ−ＳｎやＡｕ−Ｓｉなどのその他の共晶半田を用いて、搭載基板４上に受光素子２を実装することができる。

搭載基体３は、発光素子１を実装可能なものである。搭載基体３は、たとえば、一対のリード２５，２５により構成することができる。搭載基体３は、リード２５だけに限られない。搭載基体３は、セラミック基板やガラスエポキシ基板などを利用してもよい。搭載基体３は、単層基板だけに限られず多層基板を用いて形成してもよい。搭載基体３は、発光素子１が実装された実装面３ａａ側において、搭載基体３における回路パターンを構成する配線と間隔を空けて、発光素子１と対向する面側の略全面に光反射材（図示していない）を形成してもよい。光反射材は、回路パターンを構成する配線と同じ材料を用いて形成してもよいし、別体の材料を用いて形成してもよい。搭載基体３は、光反射材と配線とを同じ材料を用いて形成する場合、光反射材と配線とを同時に形成することができる。搭載基体３は、リード２５の表面にめっき処理を施すことにより、光反射材を形成することができる。光反射材は、光反射材の材料として、たとえば、アルミニウム、銅、銀や金などを用いることができる。

搭載基板４は、受光素子２を少なくとも一表面側に搭載可能なものである。搭載基板４は、一対のリード２６，２６を用いることができる。搭載基板４は、リード２６の表面に、たとえば、アルミニウム、銅、銀や金などにより、めっき処理を施していてもよい。搭載基板４は、一対のリード２６，２６をだけに限られない。搭載基板４は、ガラスエポキシ基板やセラミック基板などを利用してもよい。搭載基板４は、単層基板だけに限られず多層基板を用いて形成してもよい。搭載基板４は、一表面および他表面側に回路パターンを構成する配線を備えていることが好ましい。搭載基板４は、一表面および他表面側の回路パターンを構成する配線を利用して、スイッチング素子２４の駆動を制御する上記制御回路部を構成することもできる。

（実施形態２）
図７に示す本実施形態の光結合半導体装置１０は、第１のインターポーザ基板５を介して、発光素子１を搭載基体３に搭載する点が、図１の実施形態１の構成と主として相違する。なお、実施形態１と同様の構成には、同一の符号を付して説明は省略する。

本実施形態の光結合半導体装置１０では、図７に示すように、発光素子１は、発光素子１を実装する第１のインターポーザ基板５を介して、搭載基体３に搭載している。

本実施形態の光結合半導体装置１０は、第１のインターポーザ基板５を介して、発光素子１を搭載基体３に搭載することで、搭載基体３の加工精度よりも、より加工精度の高い発光素子１を、より精度よく搭載することが容易可能となる。

また、本実施形態の光結合半導体装置１０では、第１のインターポーザ基板５と発光素子１との線膨張係数の差は、搭載基体３と発光素子１との線膨張係数の差よりも小さくしている。

これにより光結合半導体装置１０は、発光素子１の発熱に起因して、発光素子１、搭載基体３や第１のインターポーザ基板５に、熱膨張や熱収縮が生じても、発光素子１の電気的な接続部にかかる応力を低減することが可能となる。

本実施形態の光結合半導体装置１０では、発光素子１は、搭載基体３や第１のインターポーザ基板５上にフリップチップ実装により搭載することができる。発光素子１は、第１のインターポーザ基板５上の配線（図示していない）と電気的に接続するに際し、ワイヤ９ｃのボンディング接続を用いることなく、突起状の端子たるバンプ９ｂを用いて電気的かつ機械的に接続するフリップチップ実装を行うことができる。フリップチップ実装は、発光素子１をワイヤ９ｃによるボンディング接続するものと比較して、搭載基体３と搭載基板４とを対向配置させても、ワイヤ９ｃに損傷を生じる虞を低減することができる。また、光結合半導体装置１０は、発光素子１で発熱した熱を第１のインターポーザ基板５を介して搭載基体３側に熱伝導することができる。

なお、本実施形態の光結合半導体装置１０では、図示していないが、搭載基体３は、発光素子１を実装する搭載基体３の実装面側に光反射材を有する構成とすることができる。これにより光結合半導体装置１０は、受光素子２側とは反対に出射した発光素子１からの光を、受光素子２側に反射させて発光素子１と受光素子２との光結合効率を、より高めることが可能となる。

本実施形態の光結合半導体装置１０に用いられる第１のインターポーザ基板５は、発光素子１と搭載基体３との間に配置することが可能なものである。第１のインターポーザ基板５は、第１のインターポーザ基板５の実装面５ａａに発光素子１を実装可能なものである。第１のインターポーザ基板５は、搭載基体３に固着することができる。第１のインターポーザ基板５は、発光素子１と電気的に接続する配線（図示していない）を備えることができる。第１のインターポーザ基板５は、発光素子１と電気的に接続させた配線を搭載基体３側と電気的に接続させることができる。第１のインターポーザ基板５は、たとえば、ガラスエポキシ樹脂基板やシリコン半導体基板などにより構成することができる。

また、第１のインターポーザ基板５は、第１のインターポーザ基板５の実装面５ａａ側に光反射部（図示していない）を形成していてもよい。光反射部は、第１のインターポーザ基板５にガラスエポキシ基板やセラミック基板を利用する場合、第１のインターポーザ基板５の実装面５ａａ側に形成する回路パターンの一部を利用して形成することができる。光反射部は、半田やその他金属により、めっき処理が施され表面が金属光沢を有していることが好ましい。

第１のインターポーザ基板５は、発光素子１を実装する実装面５ａａ側において、発光素子１に電力を給電する回路パターンを構成する配線と間隔を空けて、実装面５ａａ側の略全面に発光素子１からの光を反射する光反射部を形成することができる。光反射部は、たとえば、銅箔により形成することができる。光反射部は、回路パターンを構成する配線と同じ材料を用いて形成してもよいし、別体の材料を用いて形成してもよい。第１のインターポーザ基板５は、光反射部と配線とを同じ材料を用いて形成する場合、光反射部と配線とを同時に形成することができる。

光反射部は、第１のインターポーザ基板５の実装面５ａａ側にコーティングしたソルダレジストを用いて形成することもできる。第１のインターポーザ基板５は、液状のソルダレジストをガラスエポキシ基板に塗布して形成する場合、スクリーン印刷法、スプレー法やカーテンコート法を用いることができる。本実施形態の光結合半導体装置１０では、第１のインターポーザ基板５は、配線の銅箔が露出した部分に半田のめっき処理を施して光反射部を形成している。なお、第１のインターポーザ基板５は、表面側に金属光沢を備えた光反射部を形成させるため、銅箔に半田のめっき処理を施すものだけに限られず、銀めっきや金めっきなどを施してもよい。

光結合半導体装置１０は、第１のインターポーザ基板５と搭載基体３とを別体として形成し、搭載基体３上に接着材（図示していない）などにより、第１のインターポーザ基板５と搭載基体３とを固着するものだけに限られない。したがって、光結合半導体装置１０は、第１のインターポーザ基板５と搭載基体３とを一体として形成するものを用いてもよい。

本実施形態の光結合半導体装置１０は、発光素子１が第１のインターポーザ基板５を介して搭載基体３に搭載していればよく、図７に示す光結合半導体装置１０の構成だけに限られない。したがって、本実施形態の光結合半導体装置１０は、実施形態１で説明した構成を適宜に適用することができる。

（実施形態３）
図８に示す本実施形態の光結合半導体装置１０は、第２のインターポーザ基板６を介して、受光素子２を搭載基板４に搭載している点が、図１の実施形態１の構成と主として相違する。なお、実施形態１と同様の構成には、同一の符号を付して説明は省略する。

本実施形態の光結合半導体装置１０では、図８に示すように、受光素子２は、受光素子２を実装する第２のインターポーザ基板６を介して、搭載基板４に搭載している。

本実施形態の光結合半導体装置１０は、第２のインターポーザ基板６を介して、受光素子２を搭載基板４に搭載することで、搭載基板４の加工精度よりも、より加工精度の高い受光素子２を、より精度よく搭載することが容易可能となる。

また、本実施形態の光結合半導体装置１０では、第２のインターポーザ基板６と受光素子２との線膨張係数の差は、搭載基板４と受光素子２との線膨張係数の差よりも小さくしている。

これにより光結合半導体装置１０は、発光素子１の発熱に起因して、発光素子１、受光素子２、搭載基板４や第２のインターポーザ基板６に熱膨張や熱収縮が生じても、受光素子２の電気的な接続部にかかる応力を低減することが可能となる。

本実施形態の光結合半導体装置１０に用いられる第２のインターポーザ基板６は、受光素子２と搭載基板４との間に配置することが可能なものである。第２のインターポーザ基板６は、受光素子２を第２のインターポーザ基板６上に実装可能なものである。第２のインターポーザ基板６は、搭載基板４に固着することができる。第２のインターポーザ基板６は、受光素子２と電気的に接続する回路パターンを構成する配線（図示していない）を備えた構成とすることができる。第２のインターポーザ基板６は、受光素子２と電気的に接続させた配線を搭載基板４側と電気的に接続させることができる。第２のインターポーザ基板６は、たとえば、ガラスエポキシ樹脂基板やシリコン半導体基板などにより構成することができる。

本実施形態の光結合半導体装置１０は、受光素子２が第２のインターポーザ基板６を介して搭載基板４に搭載していればよく、図８に示す光結合半導体装置１０の構成だけに限られない。本実施形態の光結合半導体装置１０は、実施形態１ないし実施形態２の構成を適宜に適用することができる。したがって、本実施形態の光結合半導体装置１０は、受光素子２が第２のインターポーザ基板６を介して搭載基板４に搭載する構成に加え、図９に示す、発光素子１が第１のインターポーザ基板５を介して搭載基体３に搭載する構成としていてもよい。

（実施形態４）
図１０に示す本実施形態の光結合半導体装置１０は、図１の実施形態１の構成と、光結合部７が光反射部材８を構成する封止部１２で囲まれている点が主として相違する。なお、実施形態１と同様の構成には、同一の符号を付して説明は省略する。

本実施形態の光結合半導体装置１０では、図１０に示すように、光結合部７は、発光素子１が発光する光を受光素子２側に反射する光反射部材８で囲まれている。

これにより本実施形態の光結合半導体装置１０は、受光素子２で吸収されない発光素子１からの光を抑制し、発光素子１と受光素子２との間の光結合効率を向上させることが可能となる。

また、本実施形態の光結合半導体装置１０では、光結合部７を囲むように、透光性樹脂部１１を好適に備えている。光結合半導体装置１０は、透光性樹脂部１１の外面に光反射部材８を有している。透光性樹脂部１１は、たとえば、透光性のシリコーン樹脂で構成することができる。光結合半導体装置１０は、透光性樹脂部１１を形成しない場合、光結合部７の外周に直接的に光反射部材８が接していてもよい。

光反射部材８は、たとえば、シリコーン樹脂からなる封止部１２に、酸化珪素や酸化チタンの粒子を含有して構成することができる。光結合半導体装置１０は、透光性樹脂部１１と光反射部材８とを同じ樹脂材料を用いて形成しているが、異なる樹脂材料を用いて形成してもよい。また、光反射部材８は、封止部１２を用いて形成してもよいし、封止部１２と別体に形成してもよい。

本実施形態の光結合半導体装置１０は、発光素子１が発光する光を受光素子２側に反射する光反射部材８で光結合部７を囲んでいるので、発光素子１から外部に漏れる光の損失を抑制し、発光素子１と受光素子２との間の光結合効率を向上させることが可能となる。したがって、光結合半導体装置１０は、発光素子１の光出力がより小さくても、受光素子２側に発光素子１からの光を伝達することができ、発光素子１の消費電力を下げることが可能となる。

（実施形態５）
図１１に示す本実施形態の光結合半導体装置１０は、封止部１２が開口部１３を有し搭載基体３と搭載基板４との少なくとも一方を開口部１３から露出させている点が、図１の実施形態１の構成と主として相違する。なお、実施形態１と同様の構成には、同一の符号を付して説明は省略する。

本実施形態の光結合半導体装置１０は、図１１に示すように、発光素子１と受光素子２とを覆う封止部１２を備えている。封止部１２は、発光素子１と受光素子２とが対向する方向の少なくとも一面に開口する開口部１３を有している。封止部１２は、搭載基体３のうち発光素子１が搭載された部位における発光素子１とは反対側の面と、搭載基板４のうち受光素子２が搭載された部位における受光素子２とは反対側の面との少なくとも一方を、開口部１３から露出させている。

すなわち、封止部１２は、発光素子１や受光素子２を保護するモールド樹脂であり、少なくとも発光素子１および受光素子２を覆っていればよく、搭載基体３と搭載基板４との少なくとも一方については開口部１３から露出させるように構成されている。具体的には、封止部１２は、図１１（ｂ）に示すように、発光素子１と受光素子２とが対向する方向、つまり発光素子１の厚み方向（図１１（ｂ）では上下方向）の少なくとも一面に、開口部１３が形成されている。

図１１の例では、開口部１３は、封止部１２のうち、発光素子１と受光素子２とが対向する方向において発光素子１側（搭載基体３側）となる第１の面（図１１（ｂ）では上面）１２ａに設けられている。以下、第１の面１２ａに形成された開口部１３を第１の開口部１３ａともいう。

封止部１２は、第１の開口部１３ａから、搭載基体３のうち発光素子１が搭載された部位における発光素子１とは反対側の面、つまり発光素子１の裏側の面を露出させる。本実施形態においては、搭載基体３は、発光素子１が搭載された部位における発光素子１とは反対側の面が、封止部１２の第１の面１２ａと面一になっている。さらに、搭載基体３は、第１の面１２ａと面一である面の全域が、第１の開口部１３ａから露出している。そのため、第１の開口部１３ａの開口形状は、搭載基体３のうち第１の面１２ａと面一である面の外形に合わせて形成されている。

搭載基体３を構成する一対のリード２５，２５、および搭載基板４を構成する一対のリード２６，２６は、封止部１２内でそれぞれ厚み方向に屈曲され、発光素子１と受光素子２とが対向する方向における略同じ位置で封止部１２から側方に突出している。一対のリード２５，２５、および一対のリード２６，２６のうち、封止部１２から突出した部位は、それぞれ発光素子１と受光素子２とが対向する方向において受光素子２側に屈曲され、その先端部が図示しない回路基板等に接続される端子部を構成する。

なお、図１１では、スイッチング素子２４（図２参照）の図示を省略しているが、実施形態１で説明したように、光結合半導体装置１０が半導体リレーに用いられる場合には、スイッチング素子２４等の部品が適宜設けられることになる。図１２〜１５についても同様である。

以上説明した本実施形態の光結合半導体装置１０は、封止部１２が、搭載基体３のうち発光素子１が搭載された部位における発光素子１とは反対側の面を、開口部１３から露出させるので、発光素子１の熱を効率的に放熱可能となる。つまり、封止部１２は、搭載基体３を完全に覆ってしまうのではなく、搭載基体３のうち発光素子１が搭載された部位における発光素子１とは反対側の面を露出させるように、開口部１３が形成されている。したがって、光結合半導体装置１０は、発光素子１で発生した熱が、搭載基体３を通して開口部１３から封止部１２の外部に放熱されることになり、封止部１２内にこもりにくくなる。結果的に、光結合半導体装置１０は、封止部１２に開口部１３が設けられていない構成に比べて、放熱効率がよくなり、発光効率の向上が期待できる。

また、本実施形態の第１の変形例として、光結合半導体装置１０は、図１２に示すように、搭載基体３および搭載基板４のうち開口部１３から露出する部位を覆う被覆部材１４をさらに備えていてもよい。被覆部材１４は、封止部１２に比べて熱の放射率が高い。すなわち、光結合半導体装置１０は、熱放射性に優れた被覆部材１４によって封止部１２の開口部１３が覆われている。そのため、光結合半導体装置１０は、開口部１３がなく搭載基体３が封止部１２に覆われている場合に比べて、搭載基体３からの熱の放射率が高くなる。

さらにまた、第１の変形例において、被覆部材１４は電気絶縁性を有していることが好ましい。つまり、被覆部材１４は、導電性を有する材料ではなく、電気的な絶縁性を有する材料で形成されていることが好ましい。

具体的には、被覆部材１４は、たとえばセラミックや酸化チタン、あるいは黒色の顔料を混合したシリコーン樹脂等の黒色物などで形成される。被覆部材１４は、薄い膜状であって、封止部１２や搭載基体３の厚み寸法（図１２では上下方向の寸法）に比べて十分に薄く形成されている。

第１の変形例によれば、光結合半導体装置１０は、被覆部材１４にて搭載基体３を酸化等の環境劣化から保護しながらも、搭載基体３からの放熱性を高めることができる。したがって、第１の変形例に係る光結合半導体装置１０は、放熱効率がよくなり、発光効率の向上が期待できる。

さらに、第１の変形例において、被覆部材１４が電気絶縁性を有する場合には、光結合半導体装置１０は、導電性を有する搭載基体３を被覆部材１４が覆うことで、一対のリード２５，２５と一対のリード２６，２６との間の電気絶縁性を高めることができる。つまり、光結合半導体装置１０は、被覆部材１４がない場合に比べて、封止部１２の外表面における搭載基体３（一対のリード２５，２５）と搭載基板４（一対のリード２６，２６）との間の沿面距離が長くなるので、電気絶縁性を高くできる。

また、本実施形態の第２の変形例として、図１３に示すように、開口部１３は、封止部１２のうち、発光素子１と受光素子２とが対向する方向において受光素子２側（搭載基板４側）となる第２の面（図１３では下面）１２ｂに設けられていてもよい。以下、第２の面１２ｂに形成された開口部１３を第２の開口部１３ｂともいう。

封止部１２は、第２の開口部１３ｂから、搭載基板４のうち受光素子２が搭載された部位における受光素子２とは反対側の面、つまり受光素子２の裏側の面を露出させる。本変形例においては、搭載基板４は、受光素子２が搭載された部位における受光素子２とは反対側の面が、封止部１２の第２の面１２ｂと面一になっている。さらに、搭載基板４は、第２の面１２ｂと面一である面の全域が、第２の開口部１３ｂから露出している。そのため、第２の開口部１３ｂの開口形状は、搭載基板４のうち第２の面１２ｂと面一である面の外形に合わせて形成されている。

第２の変形例によれば、光結合半導体装置１０は、封止部１２が、搭載基板４のうち受光素子２が搭載された部位における受光素子２とは反対側の面を、開口部１３から露出させるので、受光素子２の熱を効率的に放熱可能となる。つまり、封止部１２は、搭載基板４を完全に覆ってしまうのではなく、搭載基板４のうち受光素子２が搭載された部位における受光素子２とは反対側の面を露出させるように、開口部１３が形成されている。したがって、光結合半導体装置１０は、受光素子２で発生した熱が、搭載基板４を通して開口部１３から封止部１２の外部に放熱されることになり、封止部１２内にこもりにくくなる。結果的に、光結合半導体装置１０は、封止部１２に開口部１３が設けられていない構成に比べて、放熱効率がよくなり、受光効率の向上が期待できる。

また、本実施形態の第３の変形例として、図１４に示すように、開口部１３は、封止部１２のうち、第１の面（図１４では上面）１２ａと第２の面（図１４では下面）１２ｂとの両方に設けられていてもよい。つまり、第３の変形例では、封止部１２は、第１の面１２ａに形成された第１の開口部１３ａと、第２の面１２ｂに形成された第２の開口部１３ｂとを有している。

そして、封止部１２は、搭載基体３のうち発光素子１が搭載された部位における発光素子１とは反対側の面を、第１の開口部１３ａから露出させる。また、封止部１２は、搭載基板４のうち受光素子２が搭載された部位における受光素子２とは反対側の面を、第２の開口部１３ｂから露出させる。

第３の変形例によれば、光結合半導体装置１０は、封止部１２が、搭載基体３のうち発光素子１が搭載された部位における発光素子１とは反対側の面、および搭載基板４のうち受光素子２が搭載された部位における受光素子２とは反対側の面を露出させる。そのため、光結合半導体装置１０は、発光素子１および受光素子２の熱を効率的に放熱可能となる。結果的に、光結合半導体装置１０は、封止部１２に開口部１３が設けられていない構成に比べて、放熱効率がよくなり、発光効率および受光効率の向上が期待できる。

また、本実施形態の第４の変形例として、光結合半導体装置１０は、図１５に示すように、発光素子１と受光素子２とが対向する方向において、発光素子１と受光素子２との位置関係が図１１の例とは逆であってもよい。第４の変形例においては、封止部１２は、第１の面１２ａに形成された第１の開口部１３ａから、搭載基板４のうち受光素子２が搭載された部位における受光素子２とは反対側の面を露出させることになる。

なお、第１の変形例として説明した被覆部材１４は、第２〜４の各変形例に組み合わせて適用されてもよい。第２の変形例においては、被覆部材１４は、搭載基板４のうち開口部１３から露出する部位を覆うように設けられる。第３の変形例においては、被覆部材１４は、搭載基体３と搭載基板４との両方について開口部１３から露出する部位をそれぞれ覆うように設けられる。

ところで、本実施形態（第１〜４の変形例を含む）に係る光結合半導体装置１０の製造方法は、以下に説明するように実装工程と、スタック工程と、モールド工程とを含んでいる。実装工程では、発光素子１を搭載基体３に搭載（実装）し、受光素子２を搭載基板４に搭載（実装）する。このとき、発光素子１と搭載基体３との間、受光素子２と搭載基板４との間の電気的接続も行う。その後のスタック工程では、発光素子１を受光素子２に積み重ねた状態で、両者を機械的に接合する。

その後のモールド工程では、インサート成形により、モールド樹脂にて発光素子１および受光素子２を覆うように、搭載基体３および搭載基板４と一体に封止部１２を成形する。このとき、封止部１２は、少なくとも搭載基体３のうち発光素子１が搭載された部位における発光素子１とは反対側の面と、搭載基板４のうち受光素子２が搭載された部位における受光素子２とは反対側の面との少なくとも一方が露出するように成形される。

また、第１の変形例のように、光結合半導体装置１０が、搭載基体３および搭載基板４のうち開口部１３から露出する部位を覆う被覆部材１４を備える場合、光結合半導体装置１０の製造方法は、モールド工程の後に被覆工程をさらに有することになる。被覆工程では、搭載基体３および搭載基板４のうち開口部１３から露出する部位に対し、たとえば塗布や蒸着などによって被覆部材１４を形成する。

これにより、仮に、被覆部材１４と封止部１２とが同じ材料から形成される場合であっても、インサート成形により形成される封止部１２に比べて、被覆部材１４の厚み寸法を小さくすることができる。その結果、光結合半導体装置１０は、被覆部材１４にて搭載基体３や搭載基板４を保護しながらも、搭載基体３や搭載基板４からの放熱性を高めることができる。

本実施形態（第１〜４の変形例を含む）の光結合半導体装置１０は、実施形態１ないし実施形態４の構成を適宜に組み合わせて適用することができる。

１ 発光素子
１ａ 透光性絶縁基体
１ａａ 発光面
２ 受光素子
２ａａ 受光面
３ 搭載基体
３ａａ 実装面
４ 搭載基板
５ 第１のインターポーザ基板
５ａａ 実装面
６ 第２のインターポーザ基板
７ 光結合部
８ 光反射部材
１０ 光結合半導体装置
１２ 封止部
１３ 開口部
１４ 被覆部材

Claims (13)

1. 発光素子と、該発光素子に対向配置し前記発光素子からの光を受光する受光素子と、前記発光素子を搭載する搭載基体と、前記受光素子を搭載する搭載基板とを備えた光結合半導体装置であって、前記発光素子は、該発光素子の発光面側を前記受光素子の受光面に積み重ねており、前記発光素子の厚み方向において、前記発光面とは反対側に配置する前記搭載基体側で実装していることを特徴とする光結合半導体装置。
2. 前記発光素子は、該発光素子の前記発光面側を、透光性を有する光結合部を介して、前記受光素子の前記受光面に積み重ねていることを特徴とする請求項１に記載の光結合半導体装置。
3. 前記発光素子は、前記受光素子に面する前記発光面側に前記発光素子が発光する光を透過し電気絶縁性を有する透光性絶縁基体を備えており、前記光結合部は、電気絶縁性を有し、前記透光性絶縁基体と前記受光素子の前記受光面との間に設けられていることを特徴とする請求項２に記載の光結合半導体装置。
4. 前記光結合部は、前記発光素子が発光する光を前記受光素子側に反射する光反射部材で囲まれていることを特徴とする請求項２または請求項３に記載の光結合半導体装置。
5. 前記発光素子は、該発光素子を実装する第１のインターポーザ基板を介して、前記搭載基体に搭載していることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の光結合半導体装置。
6. 前記第１のインターポーザ基板と前記発光素子との線膨張係数の差は、前記搭載基体と前記発光素子との線膨張係数の差よりも小さいことを特徴とする請求項５に記載の光結合半導体装置。
7. 前記受光素子は、該受光素子を実装する第２のインターポーザ基板を介して、前記搭載基板に搭載していることを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載の光結合半導体装置。
8. 前記第２のインターポーザ基板と前記受光素子との線膨張係数の差は、前記搭載基板と前記受光素子との線膨張係数の差よりも小さいことを特徴とする請求項７に記載の光結合半導体装置。
9. 前記搭載基体は、前記発光素子を実装する前記搭載基体の実装面側に光反射材を有することを特徴とする請求項１に記載の光結合半導体装置。
10. 前記第１のインターポーザ基板は、前記発光素子を実装する前記第１のインターポーザ基板の実装面側に光反射部を有することを特徴とする請求項５に記載の光結合半導体装置。
11. 前記発光素子と前記受光素子とを覆う封止部をさらに備え、前記封止部は、前記発光素子と前記受光素子とが対向する方向の少なくとも一面に開口する開口部を有し、前記搭載基体のうち前記発光素子が搭載された部位における前記発光素子とは反対側の面と、前記搭載基板のうち前記受光素子が搭載された部位における前記受光素子とは反対側の面との少なくとも一方を、前記開口部から露出させていることを特徴とする請求項１ないし請求項１０のいずれか１項に記載の光結合半導体装置。
12. 前記搭載基体および前記搭載基板のうち前記開口部から露出する部位を覆う被覆部材をさらに備え、前記被覆部材は、前記封止部に比べて熱の放射率が高いことを特徴とする請求項１１に記載の光結合半導体装置。
13. 前記被覆部材は電気絶縁性を有することを特徴とする請求項１２に記載の光結合半導体装置。

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