JP2021150534A - 光結合装置 - Google Patents
光結合装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2021150534A JP2021150534A JP2020049998A JP2020049998A JP2021150534A JP 2021150534 A JP2021150534 A JP 2021150534A JP 2020049998 A JP2020049998 A JP 2020049998A JP 2020049998 A JP2020049998 A JP 2020049998A JP 2021150534 A JP2021150534 A JP 2021150534A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light emitting
- lead frame
- emitting element
- light
- optical coupling
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 title claims abstract description 71
- 230000008878 coupling Effects 0.000 title claims abstract description 70
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 title claims abstract description 70
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 title claims abstract description 70
- 239000011347 resin Substances 0.000 claims abstract description 74
- 229920005989 resin Polymers 0.000 claims abstract description 74
- 229920001721 polyimide Polymers 0.000 claims abstract description 72
- 239000009719 polyimide resin Substances 0.000 claims abstract description 61
- 239000004642 Polyimide Substances 0.000 claims description 11
- 239000004962 Polyamide-imide Substances 0.000 claims description 3
- 229920002312 polyamide-imide Polymers 0.000 claims description 3
- 229920001296 polysiloxane Polymers 0.000 claims description 3
- 239000012790 adhesive layer Substances 0.000 description 14
- 238000004382 potting Methods 0.000 description 9
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 6
- 229920002050 silicone resin Polymers 0.000 description 5
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 4
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 4
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 4
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 239000011256 inorganic filler Substances 0.000 description 4
- 229910003475 inorganic filler Inorganic materials 0.000 description 4
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 4
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 4
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 3
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 3
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 3
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 2
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 description 2
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 2
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 2
- 238000007747 plating Methods 0.000 description 2
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 description 2
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000002845 discoloration Methods 0.000 description 1
- 230000009977 dual effect Effects 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 125000005462 imide group Chemical group 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 238000003780 insertion Methods 0.000 description 1
- 230000037431 insertion Effects 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 230000009545 invasion Effects 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 239000011342 resin composition Substances 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/24—Coupling light guides
- G02B6/42—Coupling light guides with opto-electronic elements
- G02B6/4201—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details
- G02B6/4204—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details the coupling comprising intermediate optical elements, e.g. lenses, holograms
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/12—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof structurally associated with, e.g. formed in or on a common substrate with, one or more electric light sources, e.g. electroluminescent light sources, and electrically or optically coupled thereto
- H01L31/16—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof structurally associated with, e.g. formed in or on a common substrate with, one or more electric light sources, e.g. electroluminescent light sources, and electrically or optically coupled thereto the semiconductor device sensitive to radiation being controlled by the light source or sources
- H01L31/167—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof structurally associated with, e.g. formed in or on a common substrate with, one or more electric light sources, e.g. electroluminescent light sources, and electrically or optically coupled thereto the semiconductor device sensitive to radiation being controlled by the light source or sources the light sources and the devices sensitive to radiation all being semiconductor devices characterised by at least one potential or surface barrier
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/24—Coupling light guides
- G02B6/42—Coupling light guides with opto-electronic elements
- G02B6/4201—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details
- G02B6/4251—Sealed packages
- G02B6/4253—Sealed packages by embedding housing components in an adhesive or a polymer material
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L25/00—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof
- H01L25/16—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof the devices being of types provided for in two or more different main groups of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. forming hybrid circuits
- H01L25/167—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof the devices being of types provided for in two or more different main groups of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. forming hybrid circuits comprising optoelectronic devices, e.g. LED, photodiodes
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/02—Details
- H01L31/0203—Containers; Encapsulations, e.g. encapsulation of photodiodes
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L33/48—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
- H01L33/62—Arrangements for conducting electric current to or from the semiconductor body, e.g. lead-frames, wire-bonds or solder balls
Abstract
【課題】信頼性が向上した光結合装置を提供する。【解決手段】光結合装置１００は、第１リードフレーム３ａ、３ｂと、第１リードフレーム３ｂ上に設けられた発光素子２と、第２リードフレーム７ａ、７ｂと、第２リードフレーム７ｂ上に設けられ、発光素子２と対向する受光素子６と、発光素子２の発光面を被覆したポリイミド系樹脂１１と、発光素子２と受光素子６間に設けられた透明性樹脂部１０と、発光素子２及び受光素子６を収容する遮光性樹脂成形体１とを有する。【選択図】図１
Description
本発明の実施形態は、光結合装置に関する。
光結合装置は、フォトカプラとも呼ばれており、発光素子および受光素子と、これらチップを実装するリードフレームと、これらを収容するアウター樹脂とを備え、その内部は、インナー樹脂で充填されている。発光素子と受光素子はインナー樹脂で覆われている。
本実施形態は、信頼性が向上した光結合装置を提供するものである。
実施形態の光結合装置は、第１リードフレームと、第１リードフレーム上に設けられた発光素子と、第２リードフレームと、第２リードフレーム上に設けられ、発光素子と対向する受光素子と、発光素子の発光面を被覆したポリイミド系樹脂と、発光素子と受光素子間に設けられた透明性樹脂部と、発光素子及び受光素子を収容する遮光性樹脂成形体とを有する。
以下、図面を参照して本開示の一実施の形態について説明する。なお、本件明細書に添付する図面においては、図示と理解のしやすさの便宜上、適宜縮尺および縦横の寸法比等を、実物のそれらから変更し誇張してある。
以下、図面を用いて実施形態を説明する。なお、図面中、同一又は類似の箇所には、同一又は類似の符号を付している。
本明細書中、同一又は類似する部材については、同一の符号を付し、重複する説明を省略する場合がある。
本明細書中、部品等の位置関係を示すために、図面の上方向を「上」、図面の下方向を「下」と記述する。本明細書中、「上」、「下」の概念は、必ずしも重力の向きとの関係を示す用語ではない。
さらに、本明細書において用いる、形状や幾何学的条件並びにそれらの程度を特定する、例えば、「平行」、「直交」、「同一」等の用語や長さや角度の値等については、厳密な意味に縛られることなく、同様の機能を期待し得る程度の範囲を含めて解釈することとする。
図１は光結合装置１００の断面概念図である。図１の光結合装置１は、遮光性樹脂成形体（アウター樹脂）１、発光素子２、第１リードフレーム３、第１接着層４、第１ボンディングワイヤ５、受光素子６、第２リードフレーム７、第２接着層８、第２ボンディングワイヤ９、透明性樹脂部１０及びポリイミド系樹脂１１を備えている。
遮光性樹脂成形体１は不透明（例えば、黒色または白色）な樹脂組成物である。遮光性樹脂成形体１は、いわゆるアウター樹脂である。遮光性樹脂成形体１は、例えば、エポキシ樹脂と無機のフィラーで構成されている。遮光性樹脂成形体１は、光結合素子１００の外装材でもあり、発光素子２、第１リードフレーム３、第１接着層４、第１ボンディングワイヤ５、受光素子６、第２リードフレーム７、第２接着層８、第２ボンディングワイヤ９、透明性樹脂部１０及びポリイミド系樹脂１１は、遮光性樹脂成形体１の内部に収容されている。遮光性樹脂成形体１は、光結合装置１００の外側からの外光を遮光し、受光素子６が外光を受光することを防止する。この場合の遮光性とは、発光素子２の発光波長に対する透過性が無いことを意味する。
発光素子２は、外部からの電気信号により発光する半導体素子である。発光素子２は、例えば、発光ダイオードである。発光素子２は、発光素子２が実装された基板と、発光素子周辺の回路が実装された基板とを一つのパッケージに収納したチップでもよい。発光素子２が発光した光は、発光素子２と対向するように配置された受光素子６で受光される。発光素子２は、第１リードフレーム３に接着層４を介して固定されている。発光素子２の発光面は、発光素子２が受光素子６と対向する面に含まれる。
第１リードフレーム３は、発光素子２の支持体であり、光結合装置１００のスイッチの制御側端子である。第１リードフレーム３は、光結合装置１００の外部に一部露出しており、光結合装置１００の端子である。第１リードフレーム３は、例えば、例えば、銅などの金属や銅又は鉄を含む合金で構成されている。第１リードフレーム３にＮｉ中間バリヤー層を形成し、中間バリヤー層上にＰｄメッキを施してもよい。第１リードフレーム３は、発光素子２の端子側３ａと支持体側３ｂとに分割された構成とすることができる。第１リードフレーム３の端子側３ａと第２リードフレーム７の端子側７ａは、対称に配置されている。第１リードフレーム３の支持体側３ｂと第２リードフレーム７の支持体側７ｂは、対向するように配置されている。
第１リードフレーム３は、図１に示すように光結合装置１００の端子側３ａと発光素子２の支持体側３ｂに分かれていることが好ましい。第１リードフレーム３が分かれていると、第１リードフレーム３を介して光結合装置１００内に侵入した空気が第１リードフレーム３を伝って発光素子２に到達し難くなり、発光素子２周りの樹脂の酸化等を抑制することができる。
接着層４は、発光素子２と第１リードフレーム３の間に設けられ、発光素子２と第１リードフレーム３を接着している。接着層４は、例えば、接着剤が塗布された塗布膜又はフィルム状接着剤である。
第１ボンディングワイヤ５は、発光素子２と第１リードフレーム３を電気的に接続する配線である。第１ボンディングワイヤ５は、例えばＡｕのワイヤである。
受光素子６は、発光素子２が発光した光を受光する素子である。受光素子６が受光した光量によって、受光素子６と接続した回路のオン−オフが変化する。受光素子６は、ＭＯＳＦＥＴなどの周辺回路と接続している。受光素子６には、フォトダイオード、フォトトランジスタ、受光ＩＣ等が用いられる。受光素子６は、第２リードフレーム７に接着層８を介して接続される。受光素子６の受光面は、受光素子６が発光素子２と対向する面に含まれる。
第２リードフレーム７は、受光素子６の支持体である。第２リードフレーム７の光結合装置１００の外部に露出している部分は、スイッチ制御される回路側の端子である。第２リードフレーム７は、光結合装置１００の外部に一部露出しており、光結合装置１００の端子である。第２リードフレーム７は、例えば、銅などの金属や銅又は鉄を含む合金で構成されている。第２リードフレーム７にＮｉ中間バリヤー層を形成し、中間バリヤー層上にＰｄメッキを施してもよい。第２リードフレーム７は、受光素子６の端子側７ａと支持体側７ｂとに分割された構成とすることができる。
第２リードフレーム７は、図１に示すように光結合装置１００の端子側７ａと受光素子６の支持体側７ｂに分かれていることが好ましい。第２リードフレーム７が分かれていると、第２リードフレーム７を介して光結合装置１００内に侵入した空気が第２リードフレーム７を伝って受光素子６に到達し難くなり、受光素子６周りの樹脂の酸化等を抑制することができる。
接着層８は、受光素子６と第２リードフレーム７の間に設けられ、受光素子６と第２リードフレーム７を接着している。接着層８は、例えば、接着剤が塗布された塗布膜又はフィルム状接着剤である。
第２ボンディングワイヤ９は、受光素子６と第２リードフレーム７を電気的に接続する配線である。第２ボンディングワイヤ９は、例えばＡｕのワイヤである。受光素子６に周辺回路が含まれる場合、第２ボンディングワイヤ９によって、受光素子６、周辺回路及び第２リードフレーム７が電気的に接続する。
透明性樹脂部１０は、発光素子２と受光素子６の間に設けられている。透明性樹脂部１０は、いわゆるインナー樹脂である。透明性樹脂部１０の透明性とは、発光素子２から放出される光を透過することを表している。透明性樹脂部１０は、例えば、エポキシ樹脂及び無機フィラーで構成されている。透明性樹脂部１０は光結合装置１００の内部に設けられ、光結合装置の内部に充填されていることが好ましい。
ポリイミド系樹脂１１は、発光素子２の発光面を被覆している。発光素子２の発光面がポリイミド系樹脂１１で被覆されていると、発光面を保護し、透明性樹脂部１０との密着力を高めている。ポリイミド系樹脂１１は、透明樹脂部１０からの応力を抑制し、発光素子２を保護する。ポリイミド系樹脂１１は発光素子２及び透明性樹脂部１０と密着しており、発光素子２とポリイミド系樹脂１１の間にも、受光素子６とポリイミド系樹脂１１の間にも空隙が存在していない。
透明性樹脂部１０中の無機フィラーの比率が低いと弾性率が低くなるが、透明性樹脂部１０が膨張し易いため、光結合装置１００内の密着性の観点から好ましくない。透明性樹脂部１０の７０ｗｔ％以上９０ｗｔ％以下が無機フィラーであることが好ましい。透明性樹脂部１０中には、ポリイミド系樹脂１１が含まれないことが好ましい。具体的には、透明性樹脂部１０のポリイミド系樹脂の濃度は１ｗｔ％以下であることが好ましい。
発光素子２は物理的に破壊されやすいためポッティング樹脂と呼ばれる柔らかいシリコーン樹脂（イミド基を含まない）で直接被覆して保護することが知られている。しかし、シリコーン樹脂は熱膨張し易いため透明性樹脂部１０とシリコーン樹脂との間に隙間が生じるため、発光素子２から受光素子６に届く光量が低下してしまう。また、光結合装置１００の外部から侵入した空気がシリコーン樹脂と透明性樹脂部１０の間に溜り易く、透明性樹脂部１０が酸化変色することで発光素子２から受光素子６に届く光量が低下してしまう。ポリイミド系樹脂１１は、一般的に黄色又は褐色であるため、発光素子２が発光した光を吸収しやすい。発光面と受光面の距離が短い低耐圧型の光結合装置では光量減少の影響が小さい。発光面と受光面の距離が長い高耐圧型の光結合装置では、発光素子２の発光面から受光素子６の受光面までが全てポリイミド系樹脂１１で満たされていると、光量減少が顕著になってしまい光結合装置の特性が低くなってしまう。ポリイミド系樹脂１１を発光素子２の発光面に設けることで、光結合装置１００の特性低下が抑制され、信頼性が向上する。
ポリイミド系樹脂１１は、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂及びポリイミドシリコーンからなる群より選ばれる１種以上を含むことが好ましい。ポリイミド系樹脂１１に含まれるポリイミド系材料の比率が低いとポリイミド系樹脂１１の利点が減少することから、ポリイミド系樹脂１１の９０ｗｔ％以上は、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂及びポリイミドシリコーンからなる群より選ばれる１種以上であることが好ましい。
発光素子２の側面少なくとも発光層にもポリイミド系樹脂１１が設けられていると、発光素子２の発光層の応力を緩和し、発光素子２の破壊を防ぐことができる。
ポリイミド系樹脂１１が厚すぎると発光素子２から発光される光の多くが吸収されてしまうため、ポリイミド系樹脂１１の厚さは、５０μｍ以下が好ましい。ポリイミド系樹脂１１は、塗布膜やスプレー法で形成した膜でもよい。また、ポリイミド系樹脂１１は、フィルムを貼り付けて形成してもよい。ポリイミド系樹脂１１を形成するための溶液の粘性が高いため塗布し難い。ポリイミド系樹脂１１の厚さが１μｍ未満であると形成不良で穴が開いた膜になり易いため好ましくない。そこで、ポリイミド系樹脂１１の厚さは、１μｍ以上５０μｍ以下が好ましい。
実施形態の光結合装置１００は、高耐圧型であり、発光素子２側と受光素子６側の距離である第１ボンディングワイヤ５と第２ボンディングワイヤ９の距離は、３００μｍ以上であることが好ましい。また、同観点から、発光素子２と受光素子６の間の透明性樹脂部１０の厚さは、３００μｍ以上であることが好ましい。これらの距離が短すぎるとき、耐圧が低くなり、距離が長すぎるとパッケージサイズが大きくなり過ぎてしまう。そこで、第１ボンディングワイヤ５と第２ボンディングワイヤ９の距離及び発光素子２と受光素子６の間の透明性樹脂部１０の厚さは１０００μｍ以下であることが好ましい。
密着性の観点からポリイミド系樹脂１１は、発光素子２の発光面を除く非発光面、第１リードフレーム３の表面、第２リードフレーム７の表面、受光素子６の表面及び遮光性樹脂成形体１の内壁面からなる群より選ばれる１以上にも形成されていることが好ましい。
密着性を考慮すると、ポリイミド系樹脂１１と発光素子２は直接的に接していることが好ましい。
ポリイミド系樹脂１１を発光素子２の発光面に設けることで、高温でも光結合装置１００の特性が劣化し難くなる。光結合装置は高温で透明性樹脂部１０が変色するなどして劣化することがある。実施形態の構造を採用することで、光結合装置１００を長期間高温に保ったとしても、入力側の閾値電流の上昇が抑えられており、特性劣化がし難い。
なお、光結合装置１００に設けるリードフレームの本数や配置は、パッケージに合わせて適宜選択される。また、光結合装置１００の形状は、ＳＯＰ（Small Outline Package）等の表面実装型でもよいし、ＤＩＰ（Dual Inline Package）等の挿入実装型でもよい。また、一つの光結合装置１００内に複数の発光素子２および受光素子６を内蔵したマルチチャンネル構成にしてもよい。実施形態の構成をマルチチャンネル型の光結合装置に採用すると、チャネル間の特性差を抑えることができ、信頼性向上に寄与する。
（第２実施形態）
第２実施形態は、光結合装置に関する。第２実施形態の光結合装置は、第１実施形態の光結合装置１００の変形例である。第２実施形態と第１実施形態で共通する内容についてはその説明を省略する。図２に第２実施形態の光結合装置１０１の断面概念図を示す。
第２実施形態は、光結合装置に関する。第２実施形態の光結合装置は、第１実施形態の光結合装置１００の変形例である。第２実施形態と第１実施形態で共通する内容についてはその説明を省略する。図２に第２実施形態の光結合装置１０１の断面概念図を示す。
図２の光結合装置１０１において、発光素子２の発光面及び非発光面と接着層４の側面にポリイミド系樹脂１１ａが設けられ、第１ボンディングワイヤ５の表面にポリイミド系樹脂１１ｂが設けられ、第１リードフレーム３の表面にポリイミド系樹脂１１ｃが設けられ、第２リードフレーム７の表面にポリイミド樹脂１１ｄが設けられている。
ポリイミド系樹脂１１は結着性が高いため、発光素子２と受光素子６の光路以外の部分にポリイミド系樹脂１１が設けられることで、光結合装置１０１の内部において、部材間の密着性が高まり、光結合装置１０１内への大気の侵入を防ぎ、また、樹脂の劣化を防ぐことができる。発光素子２、第１リードフレーム３、第１ボンディングワイヤ５、受光素子６、第２リードフレーム７及び第２ボンディングワイヤ９のそれぞれの表面にポリイミド系樹脂１１が設けられていると、部材間の絶縁性を高め耐圧や特性の向上にも寄与する。
遮光性樹脂成形体１と第１リードフレーム３の間は空気の侵入経路になり易い。ポリイミド系樹脂１１は遮光性樹脂成形体１よりも吸湿性が高いため、空気侵入を防ぐ観点から遮光性樹脂成形体１と第１リードフレーム３の間にはポリイミド系樹脂１１が設けられていないことが好ましい。同観点から、遮光性樹脂成形体１と第２リードフレーム７の間にもポリイミド系樹脂１１が設けられていないことが好ましい。
第１リードフレーム３及び第２リードフレーム７などの面積の大きな部材の表面にポリイミド系樹脂１１が設けられていると部材間の密着性を高め、空気の侵入を防ぐ効果が高まる。面積の大きな第１リードフレーム３及び第２リードフレーム７では、表面の一部、例えば図２のように片面などにポリイミド系樹脂１１が設けられていることでも十分な密着性向上の効果がある。第１ボンディングワイヤ５がポリイミド系樹脂１１ｂで被覆されていると、部材間の密着性が高まり、空気が発光素子２の発光面側に侵入することを効果的に防ぐことができる。
（第３実施形態）
第３実施形態は、光結合装置に関する。第３実施形態の光結合装置は、第１実施形態及び第２実施形態の光結合装置１００、１０１の変形例である。第３実施形態と第１実施形態又は第２実施形態で共通する内容についてはその説明を省略する。図３に第３実施形態の光結合装置１０２の断面概念図を示す。
第３実施形態は、光結合装置に関する。第３実施形態の光結合装置は、第１実施形態及び第２実施形態の光結合装置１００、１０１の変形例である。第３実施形態と第１実施形態又は第２実施形態で共通する内容についてはその説明を省略する。図３に第３実施形態の光結合装置１０２の断面概念図を示す。
図３の光結合装置１０２において、発光素子２の発光面及び非発光面と接着層４の側面にポリイミド系樹脂１１ａが設けられ、第１ボンディングワイヤ５の表面にポリイミド系樹脂１１ｂが設けられ、第１リードフレーム３の表面にポリイミド系樹脂１１ｃが設けられ、第２リードフレーム７の表面にポリイミド系樹脂１１ｄが設けられ、受光素子６の表面にポリイミド系樹脂１１ｅが設けられ、第２ボンディングワイヤ９の表面にポリイミド系樹脂１１ｆが設けられ、遮光性樹脂成形体１の内壁にポリイミド系樹脂１１ｇが設けられている。光結合装置１０２の内部の部材の表面を全体的にポリイミド系樹脂１１で覆うことで光結合装置１０２の内部の部材の密着性を向上させることができる。
受光素子６の側面にもポリイミド系樹脂１１ｅが設けられていると受光素子６の側面への応力を緩和し、受光素子６の破壊を防ぐことができる。
図３の光結合装置１０２において、ポリイミド系樹脂１１ａで被覆された発光素子２がポッティング樹脂１２でさらに被覆されている。ポッティング樹脂１２を設けることで、透明性樹脂部１０の体積変化による発光素子２への応力を緩和することができる。ポリイミド系樹脂１１ａが発光素子２の発光面２に設けられているため、ポッティング樹脂１２を用いても発光素子２への膨張応力が緩和されているため、ポッティング樹脂１２の膨張を考慮した空隙を設ける必要がなくなり（空隙が減少し）、発光素子２から受光素子６への光が効率よく届くようになり、ポリイミド系樹脂１１ａを用いることによる光結合装置１０２の特性の低下はポッティング樹脂１２を直接発光面に設ける場合よりも少なくなる。実施形態において、ポッティング樹脂１２を用いる場合は、ポッティング樹脂１２が発光素子２の発光面と直接的に接しないように、発光素子２の発光面とポッティング樹脂１２の間には、ポリイミド系樹脂１１が設けられていることが好ましい。ポッティング樹脂１２は、例えばシリコーン樹脂である。
（第４実施形態）
第４実施形態は、光結合装置に関する。第４実施形態の光結合装置は、第１実施形態、第２実施形態及び第３実施形態の光結合装置１００、１０１、１０２の変形例である。第４実施形態と第１実施形態、第２実施形態又は第３実施形態で共通する内容についてはその説明を省略する。図４に第４実施形態の光結合装置１０３の断面概念図を示す。
第４実施形態は、光結合装置に関する。第４実施形態の光結合装置は、第１実施形態、第２実施形態及び第３実施形態の光結合装置１００、１０１、１０２の変形例である。第４実施形態と第１実施形態、第２実施形態又は第３実施形態で共通する内容についてはその説明を省略する。図４に第４実施形態の光結合装置１０３の断面概念図を示す。
第４実施形態の光結合装置１０３は、発光素子２の発光面などにポリイミド系樹脂１１を設けずに遮光性樹脂成形体１の内壁にポリイミド系樹脂１１ｇを設けている。光結合装置１０３は大気侵入しやすいリードフレーム部分の気密性が向上しており、光結合装置１０３の内部の部材の劣化を抑制することができる。第４実施形態の光結合装置１０３においても、発光素子２、受光素子６やリードフレームなどにポリイミド系樹脂１１を設けることができる。
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
１００、１０１、１０２、１０３…光結合装置、
１…遮光性樹脂成形体
２…発光素子
３…第１リードフレーム
４…接着層
５…第１ボンディングワイヤ
６…受光素子
７…第２リードフレーム
８…接着層
９…第２ボンディングワイヤ
１０…透明性樹脂部
１１…ポリイミド系樹脂
１２…ポッティング樹脂
１…遮光性樹脂成形体
２…発光素子
３…第１リードフレーム
４…接着層
５…第１ボンディングワイヤ
６…受光素子
７…第２リードフレーム
８…接着層
９…第２ボンディングワイヤ
１０…透明性樹脂部
１１…ポリイミド系樹脂
１２…ポッティング樹脂
Claims (5)
- 第１リードフレームと、
前記第１リードフレーム上に設けられた発光素子と、
第２リードフレームと、
前記第２リードフレーム上に設けられ、前記発光素子と対向する受光素子と、
前記発光素子の発光面を被覆したポリイミド系樹脂と、
前記発光素子と前記受光素子間に設けられた透明性樹脂部と、
前記発光素子及び前記受光素子を収容する遮光性樹脂成形体と、
を有する光結合装置。 - 前記発光素子の非発光面、前記第１リードフレームの表面、前記第２リードフレームの表面、前記受光素子の表面及び前記遮光性樹脂成形体の内壁面からなる群より選ばれる１以上に前記ポリイミド系樹脂が設けられている請求項１に記載の光結合装置。
- 前記ポリイミド系樹脂は、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂及びポリイミドシリコーンからなる群より選ばれる１種以上を含む請求項１又は２に記載の光結合装置。
- 前記ポリイミド系樹脂の厚さは１μｍ以上５０μｍ以下である請求項１ないし３のいずれか１項に記載の光結合装置。
- 前記発光素子と前記第１リードフレームは第１ボンディングワイヤで接続され、
前記受光素子と前記第２リードフレームは第２ボンディングワイヤで接続され、
前記第１ボンディングワイヤの表面には、前記ポリイミド系樹脂が設けられていて、
前記第２ボンディングワイヤの表面には、前記ポリイミド系樹脂が設けられていて、
前記第１ボンディングワイヤと前記第２ボンディングワイヤの距離は、３００μｍ以上である請求項１ないし３のいずれか１項に記載の光結合装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2020049998A JP7354034B2 (ja) | 2020-03-19 | 2020-03-19 | 光結合装置 |
| US17/201,195 US11402591B2 (en) | 2020-03-19 | 2021-03-15 | Optical coupling device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2020049998A JP7354034B2 (ja) | 2020-03-19 | 2020-03-19 | 光結合装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2021150534A true JP2021150534A (ja) | 2021-09-27 |
| JP7354034B2 JP7354034B2 (ja) | 2023-10-02 |
Family
ID=77747988
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2020049998A Active JP7354034B2 (ja) | 2020-03-19 | 2020-03-19 | 光結合装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US11402591B2 (ja) |
| JP (1) | JP7354034B2 (ja) |
Citations (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61241986A (ja) * | 1985-04-18 | 1986-10-28 | Toshiba Corp | 半導体装置 |
| JPS6254974A (ja) * | 1985-09-04 | 1987-03-10 | Mitsubishi Electric Corp | 光結合半導体装置 |
| JPH04349652A (ja) * | 1991-05-28 | 1992-12-04 | Hitachi Cable Ltd | リードフレームにポリイミド樹脂被膜を形成する方法 |
| JPH0641160U (ja) * | 1992-10-27 | 1994-05-31 | シャープ株式会社 | 光結合装置 |
| JPH11150291A (ja) * | 1997-11-19 | 1999-06-02 | Sharp Corp | 光結合装置 |
| JPH11177126A (ja) * | 1997-12-15 | 1999-07-02 | Sharp Corp | 光半導体素子およびこれを使用した光結合装置 |
| JP2003163380A (ja) * | 2001-09-12 | 2003-06-06 | Toshiba Corp | 光半導体装置及びその製造方法 |
| JP2014041865A (ja) * | 2012-08-21 | 2014-03-06 | Toshiba Corp | 半導体装置 |
| JP2014135473A (ja) * | 2012-12-11 | 2014-07-24 | Renesas Electronics Corp | 光結合素子 |
| US20160276327A1 (en) * | 2015-03-20 | 2016-09-22 | Lextar Electronics Corporation | Photocoupler package |
| JP2017135214A (ja) * | 2016-01-26 | 2017-08-03 | 株式会社東芝 | 半導体装置 |
Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005259876A (ja) | 2004-03-10 | 2005-09-22 | Sharp Corp | 光結合装置、及びそれを用いた電子機器 |
| JP5692971B2 (ja) | 2009-05-28 | 2015-04-01 | 京セラ株式会社 | 受発光素子及びその製造方法、並びに受発光素子を備えた光センサ装置 |
| JP2013093504A (ja) * | 2011-10-27 | 2013-05-16 | Toshiba Corp | 半導体装置の製造方法および冶具 |
| JP2014220275A (ja) | 2013-05-01 | 2014-11-20 | ルネサスエレクトロニクス株式会社 | フォトカプラ |
| JP2014220339A (ja) | 2013-05-07 | 2014-11-20 | ルネサスエレクトロニクス株式会社 | 光結合素子 |
| JP6345532B2 (ja) * | 2014-08-07 | 2018-06-20 | ルネサスエレクトロニクス株式会社 | 光結合装置の製造方法、光結合装置、および電力変換システム |
| JP2016201450A (ja) | 2015-04-09 | 2016-12-01 | シャープ株式会社 | 光結合装置 |
| JP2015195401A (ja) | 2015-07-14 | 2015-11-05 | 株式会社東芝 | 光結合装置 |
| TWI635139B (zh) * | 2017-03-02 | 2018-09-11 | 律勝科技股份有限公司 | 感光性透明樹脂 |
-
2020
- 2020-03-19 JP JP2020049998A patent/JP7354034B2/ja active Active
-
2021
- 2021-03-15 US US17/201,195 patent/US11402591B2/en active Active
Patent Citations (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61241986A (ja) * | 1985-04-18 | 1986-10-28 | Toshiba Corp | 半導体装置 |
| JPS6254974A (ja) * | 1985-09-04 | 1987-03-10 | Mitsubishi Electric Corp | 光結合半導体装置 |
| JPH04349652A (ja) * | 1991-05-28 | 1992-12-04 | Hitachi Cable Ltd | リードフレームにポリイミド樹脂被膜を形成する方法 |
| JPH0641160U (ja) * | 1992-10-27 | 1994-05-31 | シャープ株式会社 | 光結合装置 |
| JPH11150291A (ja) * | 1997-11-19 | 1999-06-02 | Sharp Corp | 光結合装置 |
| JPH11177126A (ja) * | 1997-12-15 | 1999-07-02 | Sharp Corp | 光半導体素子およびこれを使用した光結合装置 |
| JP2003163380A (ja) * | 2001-09-12 | 2003-06-06 | Toshiba Corp | 光半導体装置及びその製造方法 |
| JP2014041865A (ja) * | 2012-08-21 | 2014-03-06 | Toshiba Corp | 半導体装置 |
| JP2014135473A (ja) * | 2012-12-11 | 2014-07-24 | Renesas Electronics Corp | 光結合素子 |
| US20160276327A1 (en) * | 2015-03-20 | 2016-09-22 | Lextar Electronics Corporation | Photocoupler package |
| JP2017135214A (ja) * | 2016-01-26 | 2017-08-03 | 株式会社東芝 | 半導体装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US11402591B2 (en) | 2022-08-02 |
| US20210294049A1 (en) | 2021-09-23 |
| JP7354034B2 (ja) | 2023-10-02 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US9722127B2 (en) | Photocoupler having light receiving element, light emitting element and MOSFET on a die pad unit of a mounting member that includes terminals with multiplied conductive regions | |
| KR100981214B1 (ko) | 발광다이오드 패키지 | |
| US9054279B2 (en) | Optoelectronic component disposed in a recess of a housing and electrical componenet disposed in the housing | |
| US8049318B2 (en) | Semiconductor light emitting device | |
| US20180182945A1 (en) | Led package | |
| US7663228B2 (en) | Electronic component and electronic component module | |
| KR20160014922A (ko) | 발광 소자 및 이를 구비한 광원 모듈 | |
| US8404501B2 (en) | Semiconductor package structure and manufacturing method thereof | |
| US6285084B1 (en) | Semiconductor device | |
| JP2010114141A (ja) | 受光・発光一体型光半導体装置および電子機器 | |
| JP2012502453A (ja) | オプトエレクトロニクス素子およびオプトエレクトロニクス素子の製造方法 | |
| US11402591B2 (en) | Optical coupling device | |
| CN111211198B (zh) | 光耦合装置 | |
| TWI809017B (zh) | 光電混合基板 | |
| KR20090027530A (ko) | Ｌｅｄ 패키지 | |
| JP2009130055A (ja) | 半導体装置 | |
| US9911721B2 (en) | Semiconductor device | |
| US20160322531A1 (en) | Semiconductor device and optical coupling device | |
| KR20150068886A (ko) | 발광 패키지 및 이를 위한 캐리어 구조물 | |
| US20230084755A1 (en) | Optical coupling device | |
| US11101419B2 (en) | Package structure of light-emitting diode and method for packaging light-emitting diode | |
| JP7292241B2 (ja) | 半導体装置およびその製造方法 | |
| KR100888815B1 (ko) | 발광다이오드 패키지 | |
| US10510931B2 (en) | Side-view light emitting diode package structure | |
| JP2016195276A (ja) | 半導体装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20211208 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20220930 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20221011 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20221212 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20230404 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20230602 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20230822 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20230920 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7354034 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |