JP2022031157A - 半導体リレーモジュール - Google Patents

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直樹 牛山
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Abstract

Figure 2022031157000001
【課題】半導体リレーをそれぞれ独立して検査可能であるとともに、出力端子間の高耐圧化が図れる半導体リレーモジュールを提供する。
【解決手段】半導体リレーモジュール1000は、第1及び第2半導体リレー100,200と、ハウジング500から露出した第1~第3入力端子310,320,330及び第1及び第2出力端子410,420と、を備えている。第1半導体リレー100は、第1光結合部110と第1スイッチング部150とを有し、第2半導体リレー200は、第2光結合部210と第2スイッチング部250とを有している。第1スイッチング部150と第2スイッチング部250とは、出力接続線450で接続され、第3入力端子330は、入力接続線350に接続され、入力接続線350と出力接続線450は、ハウジング500に被覆されている。
【選択図】図1B

Description

本開示は半導体リレーモジュールに関する。
従来、入力部にフォトカプラを用いて入出力間を絶縁しながら、入力端子に入力された入力信号に基づいて出力端子間の開閉状態を切り替える半導体リレーが知られている。
例えば、特許文献1には、1つの発光素子に対して、受光デバイスと、ゲート充放電回路とMOS型電界効果トランジスタ(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor;以下、MOSFETという)とで構成される出力回路とが2組ずつ設けられた半導体リレーモジュールが開示されている。
特許文献2には、2組の半導体リレーが1つのパッケージに集積された半導体リレーモジュールが開示されている。半導体リレーのそれぞれには、前述の発光素子と受光デバイスと出力回路とが1つずつ設けられている。また、半導体リレーモジュールは、一対の出力端子とそれぞれの出力回路の接続点からパッケージの外部に引き出された共通外部入力端子とを備えている。
特開平07-046109号公報 特開2002-185033号公報
しかし、特許文献1に開示された従来の構成では、発光素子から出力された光信号が、2つの受光デバイスにそれぞれ入力されてしまうため、例えば、2組の出力回路をそれぞれ個別に検査することは難しかった。
一方、特許文献2に開示された構成によれば、このような個別検査は可能となる。しかし、一対の出力端子の間に検査用端子として共通外部入力端子を設けているため、出力端子間の絶縁距離を確保できないという課題があった。この場合、半導体リレーモジュールが開状態の場合に出力端子間の耐圧を高めることが困難となる。
本開示はかかる点に鑑みてなされたもので、その目的は、複数の半導体リレーを備えた半導体リレーモジュールであって、半導体リレーをそれぞれ独立して検査可能であるとともに、出力端子間の高耐圧化が図れる半導体リレーモジュールを提供することにある。
上記目的を達成するため、本開示に係る半導体リレーモジュールは、第1半導体リレーと、第2半導体リレーと、前記第1半導体リレーと前記第2半導体リレーとを被覆したハウジングと、前記ハウジングから露出した第1入力端子及び第2入力端子と、第1出力端子及び第2出力端子と、を少なくとも備え、前記第1半導体リレーと前記第2半導体リレーは、それぞれ、発光素子と前記発光素子の光信号を受光する受光デバイスとを有する光結合部と、前記受光デバイスの出力信号に応じて第1出力端と第2出力端との間を開閉するMOSFETを有するスイッチング部と、を有し、前記第1入力端子は、前記第1半導体リレーの前記発光素子のアノードに接続され、前記第2入力端子は、前記第2半導体リレーの前記発光素子のカソードに接続され、前記第1半導体リレーの前記発光素子のカソードと前記第2半導体リレーの前記発光素子のアノードは、入力接続線を介して接続され、前記第1出力端子は、前記第1半導体リレーの前記第1出力端に接続され、前記第2出力端子は、前記第2半導体リレーの前記第2出力端に接続され、前記第1半導体リレーの前記第2出力端と前記第2半導体リレーの前記第1出力端は、出力接続線を介して接続され、さらに、前記入力接続線に接続され前記ハウジングから露出した第3入力端子を備え、前記入力接続線と前記出力接続線は、前記ハウジングに被覆されている。
本開示によれば、複数の半導体リレーをそれぞれ独立して検査可能であるとともに、出力端子間の高耐圧化が図れる。
実施形態1に係る半導体リレーモジュールの斜視図である。 半導体リレーモジュールの平面図である。 半導体リレーモジュールの側面図である。 半導体リレーモジュールの回路図である。 第1半導体リレーを検査する場合の半導体リレーモジュールの平面図である。 第2半導体リレーを検査する場合の半導体リレーモジュールの平面図である。 半導体リレーモジュールの製造工程の一部を示す図である 半導体リレーモジュールの別の製造工程の一部を示す図である。 図5に示す工程を経て製造された半導体リレーモジュールの平面図である。 比較のための半導体リレーモジュールの回路図である。 変形例1に係る半導体リレーモジュールの平面図である。 変形例2に係る半導体リレーモジュールの平面図である。 変形例3に係る半導体リレーモジュールの斜視図である。 変形例3に係る半導体リレーモジュールの平面図である。 実施形態2に係る半導体リレーモジュールの平面図である。 変形例4に係る半導体リレーモジュールの平面図である。 変形例5に係る半導体リレーモジュールの回路図である。
以下、本開示の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものでは全くない。
(実施形態)
[半導体リレーモジュールの構成及び動作]
図1Aは、本実施形態に係る半導体リレーモジュールの斜視図を、図1Bは、平面図を、図1Cは、出力端子側から見た側面図をそれぞれ示す。図2は、半導体リレーモジュールの回路図を示す。なお、説明の便宜上、図1A~1Cにおいて、ハウジング500と第1透光部521と第2透光部522のそれぞれの輪郭を破線で示している。また、図1Cにおいて、金属ワイヤ600の図示を省略している。
また、以降の説明において、第1~第4入力端子310,320,330,340の配列方向をY方向(第1方向)と呼び、第1光結合部110及び第2光結合部210と第1スイッチング部150及び第2スイッチング部250の配列方向をX方向(第2方向)と呼び、Y方向及びX方向のそれぞれと交差する方向をZ方向(第3方向)と呼ぶことがある。X方向において、第1~第4入力端子310,320,330,340が配置された側を左または左側と呼び、第1出力端子410及び第2出力端子420が配置された側を右または右側と呼ぶことがある。Z方向において、第1LED120及び第2LED220が配置された側を上または上側あるいは上方と呼び、第1受光デバイス130及び第2受光デバイス230が配置された側を下または下側あるいは下方と呼ぶことがある。
図1A~1Cに示すように、半導体リレーモジュール1000は、第1半導体リレー100と第2半導体リレー200とハウジング500と第1~第4入力端子310,320,330,340と第1出力端子410及び第2出力端子420とを備えている。
図2に示すように、第1半導体リレー100は、第1光結合部110と第1スイッチング部150で構成されている。第1光結合部110は、第1発光素子120と第1受光デバイス130と第1透光部521とをそれぞれ有している。なお、第1発光素子120は、1つまたは複数の発光ダイオード(以下、LEDという)で構成される。以降の説明において、第1発光素子120を第1LED120と呼ぶ。
第1光結合部110において、第1LED120は、図示しない銀ペースト等の導電性接着材により、カソードが第3入力端子330におけるハウジング500の内部の端部に設けられた第1ダイパッド360に接続され、アノードに金属ワイヤ600の一端が接続されている。また、金属ワイヤ600の他端は第1入力端子310に接続されている。金属ワイヤ600として、例えば、金ワイヤが用いられる。
第1受光デバイス130は、第1受光素子131(図2参照)と第1制御回路132(図2参照)とが1つの半導体基板(図示せず)に形成されるか、あるいは1つの実装基板(図示せず)に実装されるかして構成される。なお、第1受光素子131は、フォトダイオードアレイ(以下、PDAという)で構成される。以降の説明において、第1受光素子131を第1PDA131と呼ぶ。
第1受光デバイス130は、銀ペースト等の導電性接着材により第3ダイパッド140の表面に実装されている。また、第1制御回路132が第3ダイパッド140に電気的に接続されている。第1受光デバイス130のソースは、金属ワイヤ600により第3ダイパッド140に接続されている。
第1透光部521は、絶縁性の透光性樹脂からなり、第1LED120と第1受光デバイス130及びこれらの間を覆うように配置されている。第1透光部521は、第1LED120と第1受光デバイス130との光結合空間として構成されている。なお、第1透光部521は、第1スイッチング部150も覆うように形成されている。
第1スイッチング部150は、第1MOSFET161と第2MOSFET162とを有しており、第1MOSFET161及び第2MOSFET162はそれぞれ、表面にゲート(G)電極(図2参照。以下、単にゲート(G)という。)及びソース(S)電極(図2参照。以下、単にソース(S)という。)が、裏面にドレイン(D)電極(図2参照。以下、単にドレイン(D)という。)が設けられた、公知の構成の縦型NチャネルMOSFETである。
図1B及び図2に示すように、第1半導体リレー100内で、ソース(S)同士が電気的に接続され、第1MOSFET161と第2MOSFET162とは直列接続されている。具体的な接続関係をさらに述べる。
第1MOSFET161のゲート(G)は、金属ワイヤ600を介して第1制御回路132に接続されている。同様に、第2MOSFET162のゲート(G)は、金属ワイヤ600を介して第1制御回路132に接続されている。一方、第1MOSFET161のソース(S)及び第2MOSFET162のソース(S)は、金属ワイヤ600を介して第1受光デバイス130が実装された第3ダイパッド140にそれぞれ接続されている。つまり、第1MOSFET161のソース(S)と第2MOSFET162のソース(S)は、金属ワイヤ600と第3ダイパッド140とを介して第1制御回路132と電気的に接続されている。なお、第1MOSFET161のドレイン(D)は、銀ペースト等の導電性接着材により第5ダイパッド460の表面に接続されており、同様に、第2MOSFET162のドレイン(D)は、第6ダイパッド470の表面に接続されている。
第2半導体リレー200は、第2光結合部210と第2スイッチング部250で構成されている。第2光結合部210は、第2発光素子220と第2受光デバイス230と第2透光部522とをそれぞれ有している。なお、第2発光素子220は、1つまたは複数の発光ダイオード(以下、LEDという)で構成される。以降の説明において、第2発光素子220を第2LED220と呼ぶ。
第2光結合部210において、第2LED220は、図示しない銀ペースト等の導電性接着材により、カソードが第2入力端子320におけるハウジング500の内部の端部に設けられた第2ダイパッド370に接続され、アノードに金属ワイヤ600の一端が接続されている。また、金属ワイヤ600の他端は第4入力端子340に接続されている。
第2受光デバイス230は、第2受光素子231(図2参照)と第2制御回路232(図2参照)とが1つの半導体基板(図示せず)に形成されるか、あるいは1つの実装基板(図示せず)に実装されるかして構成される。なお、第2受光素子231は、PDAで構成される。以降の説明において、第2受光素子231を第2PDA231と呼ぶ。
第2受光デバイス230は、銀ペースト等の導電性接着材により第4ダイパッド240の表面に実装されている。また、第2制御回路232が第4ダイパッド240に電気的に接続されている。第2受光デバイス230のソースは、金属ワイヤ600により第4ダイパッド240に接続されている。
第2透光部522は、第1透光部521と同様に絶縁性の透光性樹脂からなり、第2LED220と第2受光デバイス230及びこれらの間を覆うように配置されている。第2透光部522は、第2LED220と第2受光デバイス230との光結合空間として構成されている。なお、第2透光部522は、第2スイッチング部250も覆うように形成されている。また、第1透光部521と第2透光部522は、Y方向に所定の間隔をあけて配置されている。
第2スイッチング部250は、第3MOSFET261と第4MOSFET262とを有しており、第3MOSFET261及び第4MOSFET262は、それぞれ第1MOSFET161及び第2MOSFET162と同様に、公知の構成の縦型NチャネルMOSFETである。
図1B及び図2に示すように、第2半導体リレー200内で、第3MOSFET261と第4MOSFET262とは直列接続されており、これらの接続関係は、第1半導体リレー100の第1MOSFET161及び第2MOSFET162と同様である。
つまり、第3MOSFET261のゲート(G)は、金属ワイヤ600を介して第2制御回路232に接続されている。同様に、第4MOSFET262のゲート(G)は、金属ワイヤ600を介して第2制御回路232に接続されている。一方、第4MOSFET262のソース(S)及び第4MOSFET262のソース(S)は、金属ワイヤ600を介して第2受光デバイス230が実装された第4ダイパッド240にそれぞれ接続されている。つまり、第3MOSFET261のソース(S)と第4MOSFET262のソース(S)は、金属ワイヤ600と第4ダイパッド240とを介して第2制御回路232と電気的に接続されている。なお、第3MOSFET261のドレイン(D)は、銀ペースト等の導電性接着材により第7ダイパッド480の表面に接続されており、同様に、第4MOSFET262のドレイン(D)は、第8ダイパッド490の表面に接続されている。
また、図2から明らかなように、第1スイッチング部150の第1MOSFET161と第2スイッチング部250の第3MOSFET261とは、Y方向に沿って、ソース(S)とドレイン(D)の配列方向が同じになるように配置されている。第1スイッチング部150の第2MOSFET162と第2スイッチング部250の第4MOSFET262とは、Y方向に沿って、ソース(S)とドレイン(D)の配列方向が同じになるように配置されている。
ハウジング500は、前述の第1透光部521と第2透光部522と遮光部510とを有する絶縁樹脂構造体である。また、第1半導体リレー100と第2半導体リレー200、さらに第1~第4入力端子310,320,330,340のそれぞれの一部と第1出力端子410及び第2出力端子420のそれぞれの一部がハウジング500に覆われている。
遮光部510は、絶縁性の遮光性樹脂からなり、第1透光部521を含む第1光結合部110と第1スイッチング部150と第2透光部522を含む第2光結合部210と第2スイッチング部250とをそれぞれ覆うように設けられている。また、遮光部510は、第1透光部521と第2透光部522との間を埋めるように配置されている。
第1透光部521と第2透光部522との間に遮光部510を設けることにより、図1Cに示すように、第1半導体リレー100に設けられた第1LED120の光信号が第2半導体リレー200に設けられた第2PDA231に入射されるのを防止することができる。同様に、第2半導体リレー200に設けられた第2LED220の光信号が第1半導体リレー100に設けられた第1PDA131に入射されるのを防止することができる。また、第1LED120及び第2LED220のそれぞれの光信号が、ハウジング500の外部に漏れ出すのを防止することができる。
図1Aに示すように、第1~第4入力端子310,320,330,340は、それぞれ、ハウジング500における上下方向の中間部分からハウジング500の外部に引き出され、折り曲げられて、ハウジング500の側面に沿って下方に延び、さらに折り曲げられて、ハウジング500の下面に沿って、当該下面と略平行に延びている。また、第1~第4入力端子310,320,330,340は、ハウジング500の内部で折り曲げられて上方に延び、さらに折り曲げられて、ハウジング500の上面と略平行に延びている。なお、第2入力端子320と第3入力端子330は、ハウジング500の上面と略平行に延びた部分が、Y方向にさらに折り曲げられている。第2入力端子320と第3入力端子330のそれぞれにおけるハウジング500の内部の端部には、第1ダイパッド360と第2ダイパッド370がそれぞれ設けられている。
第1入力端子310は、金属ワイヤ600を介して第1LED120のアノードに接続され、第3入力端子330は、ハウジング500の内部の端部に設けられた第1ダイパッド360を介して第1LED120のカソードに電気的に接続されている。
第4入力端子340は、金属ワイヤ600を介して第2LED220のアノードに接続され、第2入力端子320は、ハウジング500の内部の端部に設けられた第2ダイパッド370を介して第2LED220のカソードに電気的に接続されている。
一方、図1A~1Cに示すように、第3入力端子330と第4入力端子340は、入力接続線350により互いに接続されている。入力接続線350は、Y方向に沿って延びており、その表面は、ハウジング500の遮光部510に覆われている。また、入力接続線350は、第3入力端子330及び第4入力端子340のうち、ハウジング500の内部で上方に折り曲げられる前の部分のそれぞれに接続されている。また、出力接続線450は、ハウジング500の下面からZ方向に沿って入力接続線350と同じ高さに位置するようにそれぞれ設けられている。
なお、本願明細書において、「平行」、または「同じ」とは、半導体リレーモジュール1000を構成する各部品の製造公差や各部品間の組立公差を含んで、平行、または同じという意味であり、比較対象間で厳密な意味で平行、または同じであることまでを意味するものではない。
図1Aに示すように、第1出力端子410及び第2出力端子420は、それぞれ、ハウジング500における上下方向の中間部分からハウジング500の外部に引き出され、折り曲げられて、ハウジング500の側面に沿って下方に延び、さらに折り曲げられて、ハウジング500の下面に沿って、当該下面と略平行に延びている。また、第1出力端子410及び第2出力端子420は、ハウジング500の内部で折り曲げられて下方に延び、さらに折り曲げられて、ハウジング500の下面と略平行に延びている。なお、第1出力端子410及び第2出力端子420におけるハウジング500内部の端部には、第5ダイパッド460と第8ダイパッド490がそれぞれ設けられている。
第1~第4入力端子310,320,330,340と第1出力端子410及び第2出力端子420が、それぞれ前述した形状を有しており、半導体リレーモジュール1000は、SOP(Small Outline Package)パッケージを構成している。第1~第4入力端子310,320,330,340と第1出力端子410及び第2出力端子420のそれぞれにおいて、ハウジング500の下面と略平行に延びる部分が、図示しない実装基板との接続部となる。半導体リレーモジュール1000をSOPパッケージとすることにより、実装基板の表面に半導体リレーモジュール1000を容易に実装できる。また、第1~第4入力端子310,320,330,340と第1出力端子410及び第2出力端子420のそれぞれにおけるハウジング500の外部の端部をハウジング500に近づけることができ、実装基板に対する半導体リレーモジュール1000の実装面積を小さくできる。
第1出力端子410は、ハウジング500の内部の端部に設けられた第5ダイパッド460を介して、第1スイッチング部150の第1MOSFET161のドレイン(D)に電気的に接続され、第2出力端子420は、ハウジング500の内部の端部に設けられた第8ダイパッド490を介して、第2スイッチング部250の第4MOSFET262のドレイン(D)に電気的に接続されている。第1スイッチング部150の第2MOSFET162は、第6ダイパッド470に、第2スイッチング部250の第3MOSFET261は、第7ダイパッド480にそれぞれ実装されている。
なお、第1光結合部110及び第2光結合部210にそれぞれ配置された第3ダイパッド140及び第4ダイパッド240と第1スイッチング部150及び第2スイッチング部250にそれぞれ配置された第5~第8ダイパッド460,470,480,490とは、ハウジング500の下面からZ方向に沿って同じ高さに位置するようにそれぞれ設けられている。
一方、図1A~1Cに示すように、第1スイッチング部150の第2MOSFET162が設けられた第6ダイパッド470と第2スイッチング部250の第3MOSFET261が設けられた第7ダイパッド480とは、出力接続線450により互いに接続されている。つまり、第1スイッチング部150の第2MOSFET162のドレイン(D)と第2スイッチング部250の第3MOSFET261のドレイン(D)とが電気的に接続されている。
出力接続線450は、Y方向に沿って延びる第1部分450aを有し、その表面は、ハウジング500の遮光部510に覆われている。また、出力接続線450は、第1部分450aの両端でそれぞれX方向左側に折り曲げられ、第6ダイパッド470及び第7ダイパッド480にそれぞれ接続されている。
次に、半導体リレーモジュール1000の動作について、図1A~1C及び図2を参照しながら説明する。なお、以降の説明において、第1MOSFET161のドレイン(D)、またはこれと同電位の第5ダイパッド460を第1半導体リレー100の第1出力端と呼ぶことがある。第2MOSFET162のドレイン(D)、またはこれと同電位の第6ダイパッド470を第1半導体リレー100の第2出力端と呼ぶことがある。
また、第3MOSFET261のドレイン(D)、またはこれと同電位の第7ダイパッド480を第2半導体リレー200の第1出力端と呼ぶことがある。第4MOSFET262のドレイン(D)または、これと同電位の第8ダイパッド490を第2半導体リレー200の第2出力端と呼ぶことがある。
第1入力端子310と第2入力端子320との間に所定の電圧を印加することで、第1LED120及び第2LED220がそれぞれ発光して、光信号を出力する。
第1半導体リレー100において、第1LED120から光信号が出力されると、第1受光デバイス130の第1PDA131がこの光信号を受けて、光信号の強度に応じた信号を出力する。第1制御回路132は、第1PDA131から出力された信号に応じた電圧信号を第1スイッチング部150の第1MOSFET161及び第2MOSFET162のそれぞれのゲート(G)に印加し、第1MOSFET161及び第2MOSFET162のそれぞれのゲートを充電する。
第1MOSFET161及び第2MOSFET162のそれぞれのゲート(G)の電位が所定値以上になると、第1MOSFET161のドレイン(D)とソース(S)との間に電流が流れ、第2MOSFET162のドレイン(D)とソース(S)との間に電流が流れる。その結果、第1MOSFET161のドレイン(D)と第2MOSFET162のドレイン(D)が導通状態となり、第1半導体リレー100は、閉状態となる。
同様に、第2半導体リレー200において、第2LED220から光信号が出力されると、第2受光デバイス230の第2PDA231がこの光信号を受けて、光信号の強度に応じた信号を出力する。第2制御回路232は、第2PDA231から出力された信号に応じた電圧信号を第2スイッチング部250の第3MOSFET261及び第4MOSFET262のそれぞれのゲート(G)に印加し、第3MOSFET261及び第4MOSFET262のそれぞれのゲート(G)を充電する。
第3MOSFET261及び第4MOSFET262のそれぞれのゲート(G)の電位が所定値以上になると、第3MOSFET261のドレイン(D)とソース(S)との間に電流が流れ、第4MOSFET262のドレイン(D)とソース(S)との間に電流が流れる。その結果、第3MOSFET261のドレイン(D)と第4MOSFET262のドレイン(D)が導通状態となり、第2半導体リレー200は、閉状態となる。
一方、第1入力端子310と第2入力端子320との間に電圧を印加しない場合は、第1LED120及び第2LED220はそれぞれ発光せず、第1PDA131及び第2PDA231は信号を出力しない。この場合、第1制御回路132を介して、第1スイッチング部150の第1MOSFET161及び第2MOSFET162のそれぞれのゲート(G)に蓄積された電荷が放電され、第1MOSFET161及び第2MOSFET162のそれぞれのゲート(G)の電位が低下する。また、第2制御回路232を介して、第2スイッチング部250の第3MOSFET261及び第4MOSFET262のそれぞれのゲート(G)に蓄積された電荷が放電され、第3MOSFET261及び第4MOSFET262のそれぞれのゲート(G)の電位が低下する。
第1スイッチング部150の第1MOSFET161及び第2MOSFET162のそれぞれのゲート(G)の電位が所定のしきい値以下になると、第1MOSFET161及び第2MOSFET162のそれぞれで、ドレイン(D)とソース(S)との間に電流が流れなくなる。その結果、第1MOSFET161のドレイン(D)と第2MOSFET162のドレイン(D)が非導通状態となり、第1半導体リレー100は、開状態となる。
同様に、第2スイッチング部250の第3MOSFET261及び第4MOSFET262のそれぞれのゲート(G)の電位が所定のしきい値以下になると、第3MOSFET261及び第4MOSFET262のそれぞれで、ドレイン(D)とソース(S)との間に電流が流れなくなる。その結果、第3MOSFET261のドレイン(D)と第4MOSFET262のドレイン(D)が非導通状態となり、第2半導体リレー200は、開状態となる。
つまり、第1スイッチング部150は、第1受光デバイス130の出力信号に応じて第1半導体リレー100の第1出力端と第2出力端との間を開閉するように構成されている。第2スイッチング部250は、第2受光デバイス230の出力信号に応じて第2半導体リレー200の第1出力端と第2出力端との間を開閉するように構成されている。
なお、第3及び第4入力端子330,340は、後述するように検査用の入力端子として用いるため、通常使用時において、第1入力端子310と第2入力端子320との間に所定の電圧を印加するとき、第3及び第4入力端子330,340に外部電圧を印加する必要はない。
以上説明したように、第1半導体リレー100と第2半導体リレー200がそれぞれ閉状態になると、第1出力端子410と第2出力端子420との間が導通状態となり、半導体リレーモジュール1000が閉状態となる。第1半導体リレー100と第2半導体リレー200がそれぞれ開状態になると、第1出力端子410と第2出力端子420との間が非導通状態となり、半導体リレーモジュール1000が開状態となる。
[半導体リレーモジュールの検査手順]
図3Aは、第1半導体リレーを検査する場合の半導体リレーモジュールの平面図を、図3Bは、第2半導体リレーを検査する場合の半導体リレーモジュールの平面図をそれぞれ示す。
半導体リレーモジュール1000を構成する部品のいずれかに何らかの故障が生じている場合、半導体リレーモジュール1000は、前述したようには動作しなくなる。例えば、第1入力端子310と第2入力端子320との間に所定の電圧を印加しても、半導体リレーモジュール1000が開状態のままで閉状態とならないことがある。また、第1入力端子310と第2入力端子320との間で電圧の印加を終了しても、半導体リレーモジュール1000が閉状態のままで開状態とならないことがある。
この場合、図3Aに示すように、第4入力端子340と第2入力端子320との間に電源2200を接続し、常時、第2LED220が発光している状態(常時ON状態)にする。この状態で、第1入力端子310と第3入力端子330との間に電圧を印加すると、半導体リレーモジュール1000が閉状態となる場合は、第1半導体リレー100は正常に動作していると言える。また、別のタイミングで電圧の印加を停止すると、半導体リレーモジュール1000が開状態となる場合は、第1半導体リレー100は正常に動作していると言える。
一方、第1入力端子310と第3入力端子330との間に電圧を印加した場合に、半導体リレーモジュール1000が閉状態とならないか、または、電圧の印加停止時に、半導体リレーモジュール1000が開状態とならない場合、第1半導体リレー100の内部で異常が生じている可能性がある。
また、図3Bに示すように、第1入力端子310と第3入力端子330との間に電源2100を接続し、常時、第1LED120が点灯している状態(常時ON状態)にする。この状態で、第4入力端子340と第2入力端子320との間に電圧を印加すると、半導体リレーモジュール1000が閉状態となる場合は、第2半導体リレー200は正常に動作していると言える。また、別のタイミングで電圧の印加を停止すると、半導体リレーモジュール1000が開状態となる場合は、第2半導体リレー200は正常に動作していると言える。
一方、電圧印加時に、半導体リレーモジュール1000が閉状態とならないか、または、電圧の印加停止時に、半導体リレーモジュール1000が開状態とならない場合、第2半導体リレー200の内部で異常が生じている可能性がある。
なお、図3Aに示す結線及び図3Bに示す結線のいずれの場合でも、半導体リレーモジュール1000の開閉状態が変わらない場合は、第1半導体リレー100または第2半導体リレー200のいずれか、あるいはその両方で異常が生じている可能性がある。例えば、第1LED120の発光不良が生じていれば、図3Aに示す結線及び図3Bに示す結線のいずれの場合でも、第2半導体リレー200は、閉状態にならない。したがって、半導体リレーモジュール1000は、閉状態に遷移しない。
図3A及び図3Bに示すように、第1半導体リレー100と第2半導体リレー200のうち、いずれか一方を常時ON状態にしておくことで、出力端子と出力端子との中間位置に、別途、検査用出力端子を設けることなく、他方の半導体リレーでのON/OFF特性やOFF時の耐電圧測定等の検査を行うことが可能となる。
[半導体リレーモジュールの製造方法]
図4は、本実施形態に係る半導体リレーモジュールの製造工程の一部を示す。図5は、半導体リレーモジュールの別の製造工程の一部を示し、図6は、図5に示す工程を経て製造された半導体リレーモジュールの平面図を示す。
図4の左側に示す図は、第1光結合部110及び第2光結合部210と第1スイッチング部150及び第2スイッチング部250とを構成する各部品が実装されたリードフレーム700が第1透光部521及び第2透光部522を構成する透光性樹脂で封止された状態を示す。なお、図4では示していないが、この時点で、第1LED120及び第2LED220や第1受光デバイス130及び第2受光デバイス230は、第1透光部521及び第2透光部522の内部に配置されたリードフレーム700の一部である第1~第4ダイパッド360,370,140、240に実装され、所定の位置に金属ワイヤ600がボンディングされている。
第1透光部521及び第2透光部522の外側には、リードフレーム700の一部である一次タイバー710と第1~第4入力端子310,320,330,340と第1出力端子410及び第2出力端子420とが突出している。第1~第4入力端子310,320,330,340は、その延在方向と交差する方向に延びる一次タイバー710によって、互いに接続されている。また、第1出力端子410及び第2出力端子420は、その延在方向と交差する方向に延びる一次タイバー710によって、互いに接続されている。なお、第3入力端子330及び第4入力端子340とそれぞれ対向する位置には、出力端子は設けられておらず、図4に示す工程の前で一次タイバー710から切り離されている。
次に、図4の右側に示すように、一次タイバー710の一部を切断する。このとき、第3入力端子330と第4入力端子340との間を接続する一次タイバー710は残存させる。また、予め出力端子が切り離された部分を接続する一次タイバー710も残存させる。前者の一次タイバー710が入力接続線350に相当し、後者の一次タイバー710が出力接続線450に相当する。この後、第1透光部521及び第2透光部522と、残存した一次タイバー710とを、遮光部510を構成する遮光性樹脂(図示せず)で覆い、半導体リレーモジュール1000を得る。
本実施形態によれば、リードフレーム700を構成する一次タイバー710を入力接続線350や出力接続線450として利用することができ、別途、これらを形成する工程を省略できる。このことにより、半導体リレーモジュール1000の製造コストを低減できる。
また、本実施形態に示すリードフレーム700を用いることで、別のタイプの半導体リレーモジュール1100を簡便に製造することができる。図5,6を参照しながらこのことについて説明する。
図5に示す工程は、図4に示す工程に相当する。ただし、図5に示す例では、第2入力端子321及び第1入力端子312とそれぞれ対向する位置に設けられた第2出力端子421及び第1出力端子412は、一次タイバー710から切り離されておらず、残存している。
この状態で、入力側及び出力側とも、一次タイバー710を切り離す。この後、第1透光部521及び第2透光部522を、遮光部510を構成する遮光性樹脂で覆う。
このようにすることで、互いに独立して開閉動作する第1半導体リレー100と第2半導体リレー200とが1つのパッケージに集積された半導体リレーモジュール1100を製造することができる。
図6に示すように、第1半導体リレー100は、第1入力端子311及び第2入力端子321と第1出力端子411及び第2出力端子421とを有する。第2半導体リレー200は、第1入力端子312及び第2入力端子322と第1出力端子412及び第2出力端子422とを有する。
[効果等]
以上説明したように、本実施形態に係る半導体リレーモジュール1000は、第1半導体リレー100と、第2半導体リレー200と、第1半導体リレー100と第2半導体リレー200とを被覆したハウジング500と、ハウジング500から露出した第1~第4入力端子310,320,330,340と、ハウジング500から露出した第1出力端子410及び第2出力端子420と、を少なくとも備えている。
第1半導体リレー100は、第1LED120と第1LED120の光信号を受光する第1受光デバイス130とを有する第1光結合部110と、第1MOSFET161及び第2MOSFET162を有する第1スイッチング部150と、を有している。第1MOSFET161及び第2MOSFET162は、第1受光デバイス130の出力信号に応じて、それぞれに設けられた第1出力端と第2出力端との間を開閉する。
第2半導体リレー200は、第2LED220と第2LED220の光信号を受光する第2受光デバイス230とを有する第2光結合部210と、第3MOSFET261及び第4MOSFET262を有する第2スイッチング部250と、を有している。第3MOSFET261及び第4MOSFET262は、第2受光デバイス230の出力信号に応じて、それぞれに設けられた第1出力端と第2出力端との間を開閉する。
第1入力端子310は、第1半導体リレー100の第1LED120のアノードに接続され、第2入力端子320は、第2半導体リレー200の第2LED220のカソードに接続されている。第1半導体リレー100の第1LED120のカソードと第2半導体リレー200の第2LED220のアノードは、入力接続線350を介して電気的に接続されている。
第1出力端子410は、第1半導体リレー100の第1出力端である第5ダイパッド460に接続され、第2出力端子420は、第2半導体リレー200の第2出力端である第8ダイパッド490に接続されている。第1半導体リレー100の第2出力端である第6ダイパッド470と第2半導体リレー200の第1出力端である第7ダイパッド480とは、出力接続線450を介して接続されている。
半導体リレーモジュール1000は、さらに、入力接続線350に接続され、ハウジング500から露出した第3入力端子330及び第4入力端子340を備えている。入力接続線350と出力接続線450は、ハウジング500に被覆されている。
本実施形態によれば、第1LED120に第1入力端子310と第3入力端子330とが接続され、第2LED220に第4入力端子340と第2入力端子320とが接続されている。
よって、図3A及び図3Bを用いて説明したように、第1半導体リレー100と第2半導体リレー200とをそれぞれ独立して動作させることができる。また、このことにより、第1半導体リレー100と第2半導体リレー200とをそれぞれ独立して検査することができる。
また、入力接続線350により、第3入力端子330と第4入力端子340とが接続されている。このことにより、第1入力端子310と第2入力端子320との間に所定の電圧を印加することで、第1半導体リレー100と第2半導体リレー200とを1つの半導体リレーとして一体的に動作させることができる。
また、本実施形態によれば、第1出力端子410と第2出力端子420との間の絶縁距離を確保でき、第1出力端子410と第2出力端子420との間の高耐圧化が図れる。このことについて、さらに説明する。
図7は、比較のための半導体リレーモジュールの回路図を示す。図7に示す回路は、特許文献2に開示された従来の回路に対応している。
図7に示す半導体リレーモジュール1200は、入力端子が3端子である。第1入力端子310と第3入力端子330との間、及び第3入力端子330と第2入力端子320との間に、図示しない電源をそれぞれ接続することにより、第1LED120と第2LED220をそれぞれ独立して駆動させることができる。このことにより、第1半導体リレー100と第2半導体リレー200とをそれぞれ独立して動作させ、また、独立して検査することができる。また、第1半導体リレー100と第2半導体リレー200とを1つの半導体リレーとして一体的に動作させることができる。
一方、図7に示す半導体リレーモジュール1200は、出力端子も3端子であり、第1出力端子410と第2出力端子420との間に検査用出力端子として中間端子430が設けられている。このため、第1半導体リレー100と第2半導体リレー200とを1つの半導体リレーとして一体的に動作させた場合、半導体リレーモジュール1200における出力端子間の絶縁距離が、第1出力端子410と中間端子430との距離、または、中間端子430と第2出力端子420間の距離に縮められてしまう。よって、半導体リレーモジュール1200が開状態の場合の第1出力端子410と第2出力端子420との間の高耐圧化が図れないという問題があった。
一方、本実施形態によれば、出力接続線450により、第1スイッチング部150と第2スイッチング部250とが直列接続されており、また、図7に示すような中間端子430を設けていない。このことにより、第1出力端子410と第2出力端子420との間の絶縁距離を確保でき、また、第1出力端子410と第2出力端子420との間の高耐圧化が図れる。
特に、本実施形態の半導体リレーモジュール1000は、第1LED120と第1PDA131とが、また、第2LED220と第2PDA231とが、それぞれ電気的に絶縁分離されている。つまり、半導体リレーモジュール1000は、入出力間が絶縁されたリレースイッチである。よって、入力側回路、つまり、第1光結合部110及び第2光結合部210を、出力側の影響を受けることなく動作させることができる。
本実施形態によれば、第1出力端子410と第2出力端子420との間の高耐圧化が図れるため、第1出力端子410及び第2出力端子420に接続される負荷に関する電圧の制約を緩和できる。
遮光性樹脂からなり、第1LED120及び第2LED220からそれぞれ発せられる光信号を遮蔽する遮光部510が、第1半導体リレー100の第1光結合部110と第2半導体リレー200の第2光結合部210との間に配置されている。
このようにすることで、第1LED120の光信号の第2半導体リレー200への漏れ込み及び第2LED220の光信号の第1半導体リレー100への漏れ込みを防止できる。このことにより、第1半導体リレー100及び第2半導体リレー200の一方を独立に動作させた場合に、他方で誤動作が起きるのを抑制でき、ひいては、第1半導体リレー100及び第2半導体リレー200をそれぞれ独立して検査した場合の検査精度を確保できる。
出力接続線450は、その全長に亘ってハウジング500に被覆されているのが好ましい。
このようにすることで、出力接続線450を絶縁樹脂構造体であるハウジング500で確実に被覆できる。このため、第1出力端子410と第2出力端子420との間の絶縁距離を確保でき、第1出力端子410と第2出力端子420との間の高耐圧化が図れる。
第1半導体リレー100及び第2半導体リレー200は、Y方向(第1方向)に並んで配置されている。出力接続線450のうちY方向に延在する部位である第1部分450aが、ハウジング500に被覆されている。また、第1部分450aは、第1光結合部110及び第2光結合部210に形成された透光性樹脂からなる第1透光部521及び第2透光部522に対して、X方向(第2方向)右側に離間して配置されている。
このようにすることで、第1LED120及び第2LED220からそれぞれ発せられる光信号が、出力接続線450の第1部分450aに当たって乱反射し、第1PDA131及び第2PDA231に迷光として入射されるのを防止できる。このことにより、第1半導体リレー100及び第2半導体リレー200をそれぞれ検査する場合の検査精度を向上できる。また、半導体リレーモジュール1000内部の配線レイアウトを簡素化できる。
また、入力接続線350のY方向に延在する部位が、ハウジング500に被覆されるとともに、第1光結合部110及び第2光結合部210に形成された透光性樹脂からなる第1透光部521及び第2透光部522に対して、X方向左側に離間して配置されている。
このようにすることで、第1LED120及び第2LED220からそれぞれ発せられる光信号が、入力接続線350に当たって乱反射し、第1PDA131及び第2PDA231に迷光として入射されるのを防止できる。このことにより、第1半導体リレー100及び第2半導体リレー200をそれぞれ検査する場合の検査精度を向上できる。また、半導体リレーモジュール1000内部の配線レイアウトを簡素化できる。
第1半導体リレー100は、第1MOSFET161及び第2MOSFET162を有し、第2半導体リレー200は、第3MOSFET261及び第4MOSFET262を有している。第1半導体リレー100に設けられた第1MOSFET161と第2半導体リレー200に設けられた第3MOSFET261とは、ソース(S)とドレイン(D)との配列方向が同じになるように配置されている。また、第1半導体リレー100に設けられた第2MOSFET162と第2半導体リレー200に設けられた第4MOSFET262とは、ソース(S)とドレイン(D)との配列方向が同じになるように配置されている。
このようにすることで、半導体リレーモジュール1000が第1半導体リレー100または第2半導体リレー200のいずれかのみで構成される場合に比べて、第1出力端子410と第2出力端子420との間の耐圧を2倍に引き上げることができる。
なお、本実施形態では、第1半導体リレー100に第1MOSFET161及び第2MOSFET162が、第2半導体リレー200に第3MOSFET261及び第4MOSFET262がそれぞれ含まれる場合を例に取って説明したが、第1半導体リレー100及び第2半導体リレー200に含まれるMOSFETの個数は、特にこれに限定されない。例えば、第1半導体リレー100及び第2半導体リレー200のそれぞれに3つ以上のMOSFETが含まれていてもよい。
その場合も、以下に示すようにMOSFETの配置を規定することで、第1出力端子410と第2出力端子420との間の高耐圧化が図れる。
つまり、第1半導体リレー100及び第2半導体リレー200は、それぞれ複数のMOSFETを有している。第1半導体リレー100に設けられた少なくとも1つのMOSFETと第2半導体リレー200に設けられた少なくとも1つのMOSFETとは、ソース(S)とドレイン(D)との配列方向が同じになるように配置されている。
第1半導体リレー100は、電気的に直列接続された第1MOSFET161及び第2MOSFET162を含み、第1MOSFET161及び第2MOSFET162は、ソース(S)同士が電気的に接続されている。第2半導体リレー200は、電気的に直列接続された第3MOSFET261及び第4MOSFET262を含み、第3MOSFET261及び第4MOSFET262は、ソース(S)同士が電気的に接続されている。
第1半導体リレー100は、第1受光デバイス130を有している。第1受光デバイス130は、第1LED120の光信号を受光する第1PDA131と、第1MOSFET161及び第2MOSFET162を駆動する第1制御回路132と、を備えている。第1半導体リレー100において、第3MOSFET261及び第4MOSFET262のそれぞれのゲート(G)は、金属ワイヤ600を介して第1制御回路132に電気的に接続されている。第1MOSFET161及び第2MOSFET162のそれぞれのドレイン(D)は、導電性接着材を介して、互いに分離したダイパッドである第5ダイパッド460及び第6ダイパッド470にそれぞれ電気的に接続されている。具体的には、導電性接着材は、第1MOSFET161及び第2MOSFET162のそれぞれの下面とリードフレームからなるダイパッドの上面とを接合している。また、第1MOSFET161及び第2MOSFET162のそれぞれのソース(S)は、金属ワイヤ600を介して第1受光デバイス130が実装された第3ダイパッド140に接続されることで、第1制御回路132に電気的に接続されている。
第2半導体リレー200は、第2受光デバイス230を有している。第2受光デバイス230は、第2LED220の光信号を受光する第2PDA231と、第3MOSFET261及び第4MOSFET262を駆動する第2制御回路232と、を備えている。第2半導体リレー200において、第3MOSFET261及び第4MOSFET262のそれぞれのゲート(G)は、金属ワイヤ600を介して第2制御回路232に電気的に接続されている。第3MOSFET261及び第4MOSFET262のそれぞれのドレイン(D)は、導電性接着材を介して、互いに分離したダイパッドである第7ダイパッド480及び第8ダイパッド490にそれぞれ電気的に接続されている。具体的には、導電性接着材は、第3MOSFET261及び第4MOSFET262のそれぞれの下面とリードフレームからなるダイパッドの上面とを接合している。また、第3MOSFET261及び第4MOSFET262のそれぞれのソース(S)は、金属ワイヤ600を介して第2受光デバイス230が実装された第4ダイパッド240に接続されることで、第2制御回路232に電気的に接続されている。
第1半導体リレー100及び第2半導体リレー200をそれぞれこのように構成することで、第1出力端子410と第2出力端子420との中間電位、例えば、出力接続線450から見て第1スイッチング部150と第2スイッチング部250とは対称な回路となる。このことにより、例えば、第1出力端子410と第2出力端子420との間に接続される負荷が、DC出力またはAC出力のいずれの場合にも、半導体リレーモジュール1000を入出力間が絶縁されたリレースイッチとして使用することができる。
また、第1制御回路132と第1MOSFET161のソース(S)と第2MOSFET162のソース(S)とを電気的に接続するのが容易となる。同様に、第2制御回路232と第3MOSFET261のソース(S)と第4MOSFET262のソース(S)とを電気的に接続するのが容易となる。
また、第1~第4MOSFET161,162,261,262のドレイン(D)を、第5~第8ダイパッド460,470,480,490にそれぞれ接続することで、半導体リレーモジュール1000の動作中に、第5~第8ダイパッド460,470,480,490を介して、第1~第4MOSFET161,162,261,262から容易に放熱することができる。このことにより、半導体リレーモジュール1000の動作が安定するとともに、動作信頼性を高められる。
また、前述したように、第1半導体リレー100及び第2半導体リレー200のそれぞれに3つ以上のMOSFETが含まれていてもよい。
その場合も、以下に示すようにMOSFETとダイパッド等の接続関係を規定することで、第1出力端子410と第2出力端子420との間に接続される負荷が、DC出力またはAC出力のいずれの場合にも、半導体リレーモジュール1000を使用することができる。
つまり、第1半導体リレー100において、複数のMOSFETのゲート(G)は、金属ワイヤ600を介してそれぞれ第1制御回路132に電気的に接続されている。複数のMOSFETのドレイン(D)は、導電性接着材を介して、互いに分離したダイパッドにそれぞれ電気的に接続されている。また、複数のMOSFETのソース(S)は、金属ワイヤ600を介して第1受光デバイス130が実装された第3ダイパッド140に接続されることで、第1制御回路132に電気的に接続されている。
第2半導体リレー200において、複数のMOSFETのゲート(G)は、金属ワイヤ600を介してそれぞれ第2制御回路232に電気的に接続されている。複数のMOSFETのドレイン(D)は、導電性接着材を介して、互いに分離したダイパッドにそれぞれ電気的に接続されている。また、複数のMOSFETのソース(S)は、金属ワイヤ600を介して第2受光デバイス230が実装された第4ダイパッド240に接続されることで、第2制御回路232に電気的に接続されている。
なお、前述したように、第1制御回路132は、第1MOSFET161及び第2MOSFET162のそれぞれのゲート(G)の充放電回路である。第2制御回路232は、第3MOSFET261及び第4MOSFET262のそれぞれのゲート(G)の充放電回路である。図示しないが、第1制御回路132及び第2制御回路232の回路構成は、種々選択しうる。例えば、D-MOSFET(デプレッション型MOSFET;図示せず)と、D-MOSFETのゲート(G)とソース(S)とを接続する抵抗(図示せず)とで、第1制御回路132及び第2制御回路232をそれぞれ構成してもよい。あるいは、所定の抵抗値を有する抵抗のみで、第1制御回路132及び第2制御回路232をそれぞれ構成してもよい。
<変形例1>
図8は、本変形例に係る半導体リレーモジュールの平面図を示す。なお、図8及び以降に示す各図面において、実施形態1と同様の箇所については同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
図8に示す本変形例の構成は、入力接続線351及び出力接続線451が、それぞれY方向に延びるとともに、第1透光部521及び第2透光部522と遮光部510とに亘って設けられている点で、図1Bに示す実施形態1の構成と異なる。例えば、図8に示すように、入力接続線351は、第3入力端子330の屈曲部からY方向に延びて、第4入力端子340に接続されている。出力接続線451は、第6ダイパッド470のX方向の中央部分からY方向に延びて、第7ダイパッド480のX方向の中央部分に接続されている。
本変形例においても、実施形態1に示す構成が奏するのと同様の効果を奏することができる。つまり、第1半導体リレー100と第2半導体リレー200とをそれぞれ独立して動作させ、さらに、それぞれ独立して検査することができる。また、第1出力端子410と第2出力端子420との間の高耐圧化が図れる。なお、ハウジング500の底面からの高さを、出力接続線451と第6ダイパッド470及び第7ダイパッド480とで同じにすることにより、第1LED120及び第2LED220からそれぞれ発せられる光信号が、出力接続線451によって乱反射されるのを容易に防止できる。
<変形例2>
図9は、本変形例に係る半導体リレーモジュールの平面図を示す。
図9に示す本変形例の構成は、出力接続線452が、金属ワイヤ600で構成されている点で、図1Bに示す実施形態1の構成と異なる。また、金属ワイヤ600が、第1透光部521と第2透光部522と遮光部510とに亘って設けられ、第6ダイパッド470と第7ダイパッド480とを接続している点で、図1Bに示す実施形態1の構成と異なる。
本変形例においても、実施形態1に示す構成が奏するのと同様の効果を奏することができる。つまり、第1半導体リレー100と第2半導体リレー200とをそれぞれ独立して動作させ、さらに、それぞれ独立して検査することができる。また、第1出力端子410と第2出力端子420との間の高耐圧化が図れる。
なお、出力接続線452を構成する金属ワイヤ600の本数または太さは、第1スイッチング部150及び第2スイッチング部250を流れる出力電流の大きさによって適宜変更されうる。
<変形例3>
図10Aは、本変形例に係る半導体リレーモジュールの斜視図を、図10Bは、平面図をそれぞれ示す。
図10A,10Bに示す本変形例の構成は、出力接続線451の途中から中間端子440がハウジング500の外側に延びて設けられている点で、図8に示す変形例1の構成と異なる。なお、図10A,10Bに破線の丸囲みで示すように、中間端子440は、第1出力端子410及び第2出力端子420と異なり、ハウジング500の外部で下方に向かう部分が除去されている。よって、図示しない実装基板に本変形例の半導体リレーモジュール1000を実装した場合、中間端子440は、実装基板に接続されず、半導体リレーモジュール1000の電気的動作に寄与しない。
本変形例においても、実施形態1に示す構成が奏するのと同様の効果を奏することができる。つまり、第1半導体リレー100と第2半導体リレー200とをそれぞれ独立して動作させ、さらに、それぞれ独立して検査することができる。また、第1出力端子410と第2出力端子420との間の高耐圧化が図れる。
また、本変形例に示すように、半導体リレーモジュール1000の動作に寄与しない中間端子440が設けられていてもよい。なお、中間端子440が出力接続線451からハウジング500の外側に延びて設けられることで、ハウジング500と出力接続線451、ひいてはハウジング500と第6ダイパッド470及び第7ダイパッド480との密着強度を高められる。
(実施形態2)
図11は、本実施形態に係る半導体リレーモジュールの平面図を示す。
図11に示す本実施形態の構成は、入力端子が3本である点で、図1A~1Cに示す実施形態1の構成と異なる。具体的には、図11に示す構成では、図1Bに示す第4入力端子340が省略されている。つまり、半導体リレーモジュール1000は、入力接続線350に接続され、ハウジング500から露出した第3入力端子330を備えている。なお、第3入力端子330は、ハウジング500の内部で入力接続線350を介して、内部端子341に接続されている。内部端子341には、第2LED220のアノードに一端が接続された金属ワイヤ600の他端が接続されている。
本実施形態においても、実施形態1に示す構成が奏するのと同様の効果を奏することができる。まず、第1入力端子310と第3入力端子330の間、また、第3入力端子330と第2入力端子320の間にそれぞれ別個に電圧を印加することにより、第1LED120及び第2LED220、ひいては第1光結合部110及び第2光結合部210をそれぞれ独立に動作させることができる。このことにより、第1半導体リレー100と第2半導体リレー200とをそれぞれ独立して動作させ、さらに、それぞれ独立して検査することができる。
また、出力端子と出力端子との間に特許文献2に開示されるような検査用端子を設けていないため、第1出力端子410と第2出力端子420との間の絶縁距離を確保でき、第1出力端子410と第2出力端子420との間の高耐圧化が図れる。
また、第1出力端子410と第2出力端子420との間に、直列接続された第1~第4MOSFET161,162,261,262を有しており、第1半導体リレー100に設けられた第1MOSFET161と第2半導体リレー200に設けられた第3MOSFET261とは、ソースとドレインとの配列方向が同じになるように配置されている。また、第1半導体リレー100に設けられた第2MOSFET162と第2半導体リレー200に設けられた第4MOSFET262とは、ソースとドレインとの配列方向が同じになるように配置されている。
このようにすることで、出力端子間の耐圧を高めることができる。
<変形例4>
図12は、本変形例に係る半導体リレーモジュールの平面図を示す。
図12に示す本変形例の構成は、第1半導体リレー100と第2半導体リレー200とに亘って、1つの透光部523が設けられている点で、図11に示す実施形態2の構成と異なる。透光部523は、第1光結合部110及び第2光結合部210と第1スイッチング部150及び第2スイッチング部250とをそれぞれ覆うように設けられている。
また、入力接続線351及び出力接続線451のそれぞれが、Y方向に延びるとともに透光部523の内部に設けられている点で、図11に示す実施形態2の構成と異なる。なお、第3入力端子330は、ハウジング500の内部で入力接続線351を介して、内部端子341に接続されている。内部端子341には、第2LED220のアノードに一端が接続された金属ワイヤ600の他端が接続されている。
本変形例においても、実施形態2に示す構成が奏するのと同様の効果を奏することができる。つまり、つまり、第1半導体リレー100と第2半導体リレー200とをそれぞれ独立して動作させ、さらに、それぞれ独立して検査することができる。また、第1出力端子410と第2出力端子420との間の高耐圧化が図れる。
なお、本変形例に示すように、第1半導体リレー100と第2半導体リレー200とに亘って、透光部523が設けられていてもよい。ただし、実施形態1に示すように、第1透光部521と第2透光部522との間に遮光部510が設けられることで、第1半導体リレー100及び第2半導体リレー200の一方を独立に動作させた場合に、他方で誤動作が起きるのを抑制でき、ひいては、第1半導体リレー100及び第2半導体リレー200をそれぞれ独立して検査した場合の検査精度を確保できる。
<変形例5>
図13は、変形例5に係る半導体リレーモジュールの回路図を示す。なお、上述した実施形態と同様の構成については同一の符号を付して説明を省略する。
上述した実施形態では、2つの半導体リレー(第1半導体リレー100と第2半導体リレー200)を有していたが、変形例5に係る半導体リレーモジュール1000では、3つの半導体リレー(第1半導体リレー100、第3半導体リレー800、第2半導体リレー200)を有している。第1半導体リレー100、第3半導体リレー800、第2半導体リレー200は一方向、図13に示す例ではY方向に順に並んで配置されている。
上述した実施形態では1本の入力接続線350が設けられていた。一方、変形例5では、第3半導体リレー800をさらに設けている。このことに応じて、図13に示す半導体リレーモジュール1000には、2本の入力接続線350A、350Bが設けられている。
また、上述した実施形態では1本の出力接続線450が設けられていた。一方、変形例5では、第3半導体リレー800をさらに設けているため、図13に示すように、半導体リレーモジュール1000には、2本の出力接続線450A、450Bが設けられている。
第3半導体リレー800は、第1半導体リレー100と第2半導体リレー200と同様に、2つの入力端子(第5入力端子860と第6入力端子870)に接続されている。
また、第3半導体リレー800は、第1半導体リレー100と第2半導体リレー200と同様に、第3光結合部810と、第3スイッチング部850と、第3制御回路832を有している。第3光結合部810は、第3LED820と、第3LED820の光信号を受光する第3受光デバイス830と、を有している。第1半導体リレー100の第1LED120のカソードと第3半導体リレー800の第3LED820のアノードは、入力接続線350Aを介して接続されている。第3半導体リレー800の第3LED820のカソードと第2半導体リレー200の第2LED220のアノードは、入力接続線350Bを介して接続されている。第3スイッチング部850は、第5MOSFET861及び第6MOSFET862を有している。第5MOSFET861及び第6MOSFET862は、第3受光デバイス830の出力信号に応じて、それぞれに設けられた第1出力端と第2出力端との間を開閉する。
なお、図13から明らかなように、第1半導体リレー100の第2出力端、つまり、第2MOSFET162のドレイン(D)と第3半導体リレー800の第1出力端、つまり、第5MOSFET861のドレイン(D)は、出力接続線450Aを介して接続されている。第3半導体リレー800の第2出力端、つまり、第6MOSFET862のドレイン(D)と第2半導体リレー200の第1出力端、つまり、第3MOSFET261のドレイン(D)は、出力接続線450Bを介して接続されている。
なお、変形例5では3つの半導体リレーが設けられているが、第1半導体リレー100と第2半導体リレー200との間に、2つ以上の半導体リレーが設けられていてもよい。つまり、半導体リレーの数は2または3に限定されず、4以上であっても良い。言い換えると、半導体リレーモジュール1000は、複数の半導体リレーを含んでいてもよい。この場合、複数の半導体リレーのうち、一方の端に第1半導体リレー100が配置される。また、複数の半導体リレーのうち、他方の端に第2半導体リレー200が配置される。第1半導体リレー100と第2半導体リレー200の間に第3半導体リレー800を含む1以上の半導体リレーが配置される。なお、半導体リレーの数に応じて、入力接続線350及び出力接続線450の数は、それぞれ適宜、変更する必要がある。
(その他の実施形態)
実施形態1,2及び変形例1~5に示す各構成要素を適宜組み合わせて、新たな実施形態とすることもできる。例えば、図11に示す実施形態2の構成において、変形例3に示すように、出力接続線451に接続されハウジング500から露出した中間端子440を設けてもよい。
なお、本願明細書に示す金属ワイヤ600は、金ワイヤであるが、必要に応じて、別の材質のワイヤを用いてもよい。例えば、アルミワイヤや銅ワイヤを用いることもできる。
本開示の半導体リレーモジュールは、内部に含まれる複数の半導体リレーをそれぞれ独立して検査可能であるとともに、出力端子間の高耐圧化が図れるため、有用である。
100 第1半導体リレー
110 第1光結合部
120 第1LED(第1発光素子)
130 第1受光デバイス
131 第1PDA(第1受光素子)
132 第1制御回路
140 第3ダイパッド
150 第1スイッチング部
161 第1MOSFET
162 第2MOSFET
200 第2半導体リレー
210 第2光結合部
220 第2LED(第2発光素子)
230 第2受光デバイス
231 第2PDA(第2受光素子)
232 第2制御回路
240 第4ダイパッド
250 第2スイッチング部
261 第3MOSFET
262 第4MOSFET
310,320,330,340 第1~第4入力端子
341 内部端子
350,350A、350B 入力接続線
360 第1ダイパッド
370 第2ダイパッド
410 第1出力端子
420 第2出力端子
430 中間端子
440 中間端子
450,450A,450B 出力接続線
450a 第1部分
451 出力接続線
452 出力接続線
460,470,480,490 第5~第8ダイパッド
500 ハウジング
510 遮光部
521 第1透光部
522 第2透光部
523 透光部
600 金属ワイヤ
700 リードフレーム
710 一次タイバー
800 第3半導体リレー
810 第3光結合部
820 第3LED(第3発光素子)
830 第3受光デバイス
831 第3PDA(第3受光素子)
832 第3制御回路
861 第5MOSFET
862 第6MOSFET
860 第5入力端子
870 第6入力端子
1000,1100,1200 半導体リレーモジュール
2100,2200 電源

Claims (9)

  1. 第1半導体リレーと、第2半導体リレーと、前記第1半導体リレーと前記第2半導体リレーとを被覆したハウジングと、前記ハウジングから露出した第1入力端子及び第2入力端子と、第1出力端子及び第2出力端子と、を少なくとも備え、
    前記第1半導体リレーと前記第2半導体リレーは、それぞれ、
    発光素子と前記発光素子の光信号を受光する受光デバイスとを有する光結合部と、
    前記受光デバイスの出力信号に応じて第1出力端と第2出力端との間を開閉するMOSFETを有するスイッチング部と、
    を有し、
    前記第1入力端子は、前記第1半導体リレーの前記発光素子のアノードに接続され、
    前記第2入力端子は、前記第2半導体リレーの前記発光素子のカソードに接続され、
    前記第1半導体リレーの前記発光素子のカソードと前記第2半導体リレーの前記発光素子のアノードは、入力接続線を介して接続され、
    前記第1出力端子は、前記第1半導体リレーの前記第1出力端に接続され、
    前記第2出力端子は、前記第2半導体リレーの前記第2出力端に接続され、
    前記第1半導体リレーの前記第2出力端と前記第2半導体リレーの前記第1出力端は、出力接続線を介して接続され、
    さらに、
    前記入力接続線に接続され前記ハウジングから露出した第3入力端子を備え、
    前記入力接続線と前記出力接続線は、前記ハウジングに被覆されている、半導体リレーモジュール。
  2. 前記発光素子から発せられる前記光信号を遮蔽する遮光性樹脂が、前記第1半導体リレーの前記光結合部と前記第2半導体リレーの前記光結合部との間に配置された、請求項1に記載の半導体リレーモジュール。
  3. 前記出力接続線は、前記出力接続線の全長に亘って前記ハウジングに被覆されている、請求項1または2に記載の半導体リレーモジュール。
  4. 前記第1半導体リレー及び前記第2半導体リレーは、第1方向に並んで配置されており、
    前記出力接続線の前記第1方向に延在する部位が、前記ハウジングに被覆されるとともに、前記光結合部に形成された透光性樹脂に対して、前記第1方向と交差する第2方向に離間して配置されている、請求項1~3のいずれか1項に記載の半導体リレーモジュール。
  5. 前記第1半導体リレー及び前記第2半導体リレーは、第1方向に並んで配置されており、
    前記入力接続線の前記第1方向に延在する部位が、前記ハウジングに被覆されるとともに、前記光結合部に形成された透光性樹脂に対して、前記第1方向と交差する第2方向に離間して配置されている、請求項1~3のいずれか1項に記載の半導体リレーモジュール。
  6. 前記第1半導体リレー及び前記第2半導体リレーは、それぞれ複数の前記MOSFETを有しており、
    前記第1半導体リレーに設けられた少なくとも1つの前記MOSFETと前記第2半導体リレーに設けられた少なくとも1つの前記MOSFETとは、ソースとドレインとの配列方向が同じになるように配置されている、請求項1~5のいずれか1項に記載の半導体リレーモジュール。
  7. 前記第1半導体リレー及び前記第2半導体リレーのそれぞれは、電気的に直列接続された2つの前記MOSFETを含み、
    2つの前記MOSFETは、ソース同士が電気的に接続されている、請求項6に記載の半導体リレーモジュール。
  8. 前記受光デバイスは、前記発光素子の前記光信号を受光する受光素子と、前記複数のMOSFETを駆動する制御回路とを備え、
    前記第1半導体リレー及び前記第2半導体リレーのそれぞれで、
    前記複数のMOSFETのゲートは、それぞれ前記制御回路に電気的に接続され、
    前記複数のMOSFETのドレインは、それぞれ異なるダイパッドに電気的に接続され、
    前記複数のMOSFETのソースは、前記受光デバイスが実装されたダイパッドにそれぞれ電気的に接続されることで、前記制御回路に電気的に接続されている、請求項6または7に記載の半導体リレーモジュール。
  9. 第1方向に並んで配置された複数の半導体リレーと、前記複数の半導体リレーを被覆したハウジングと、前記ハウジングから露出した第1入力端子及び第2入力端子と、第1出力端子及び第2出力端子と、を少なくとも備え、
    前記複数の半導体リレーのうち、一方の端に配置された第1半導体リレーと、前記複数の半導体リレーのうち、他方の端に配置された第2半導体リレーと、前記第1半導体リレーと前記第2半導体リレーの間に配置された第3半導体リレーは、それぞれ、
    発光素子と前記発光素子の光信号を受光する受光デバイスとを有する光結合部と、
    前記受光デバイスの出力信号に応じて第1出力端と第2出力端との間を開閉するMOSFETを有するスイッチング部と、
    を有し、
    前記第1入力端子は、前記第1半導体リレーの前記発光素子のアノードに接続され、
    前記第2入力端子は、前記第2半導体リレーの前記発光素子のカソードに接続され、
    前記第1半導体リレーの前記発光素子のカソードと前記第3半導体リレーの前記発光素子のアノードは、入力接続線を介して接続され、
    前記第1出力端子は、前記第1半導体リレーの前記第1出力端に接続され、
    前記第2出力端子は、前記第2半導体リレーの前記第2出力端に接続され、
    前記第1半導体リレーの前記第2出力端と前記第3半導体リレーの前記第1出力端は、出力接続線を介して接続され、
    さらに、
    前記入力接続線に接続され前記ハウジングから露出した第3入力端子を備え、
    前記入力接続線と前記出力接続線は、前記ハウジングに被覆されている、半導体リレーモジュール。
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