JP3015245B2 - 面実装型半導体素子および光結合素子 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、面実装型半導体素子お
よび光結合素子に関するものであり、特に樹脂パッケー
ジされ、外部接続用リード端子部に折り曲げ成形（リー
ドフォーミング）を有する面実装型半導体素子および光
結合素子に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来例について、従来の面実装型光結合
素子（フォトカプラ）を例示して説明する。

【０００３】図５および図６はそれぞれ従来の一般的な
面実装型光結合素子（以下、単に「光結合素子」と称
す。）の内部構成を示す縦断面図である。図７は従来の
ＳＭＤタイプの光結合素子の外形の一例を示す図であ
り、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は正面図であり、
（ｃ）右側面図である。図８は従来例におけるリードフ
ォーミング方法の一例を説明するための縦断面図であ
る。

【０００４】図５は２層モールドタイプの光結合素子で
あり、該光結合素子の構造および製造方法は、発光素子
チップ１（例えば、発光ダイオードチップ等）および受
光素子チップ２（例えば、フォトダイオードチップ等）
を夫々一次側リードフレーム３および二次側リードフレ
ーム４にダイボンドし、金線５にてワイヤーボンドが施
されている。前記発光素子チップ１は応力緩和のため
に、透光性シリコン樹脂６にてプリコートされ、その
後、これらをスポット溶接またはローディングフレーム
にセットすること等により前記発光素子チップ１と受光
素子チップ２とを対向させ、光学的に結合するよう熱硬
化性の透光性樹脂（例えば、半透明エポキシ樹脂、ポリ
イミド樹脂等）７にて１次モールドされ、さらに、バリ
取りを施した後、熱硬化性の遮光性樹脂（例えば、黒色
エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂等）８にて２次モールド
される。このとき、両リードフレーム３，４の外部接続
用リード端子部３′，４′はパッケージ側面中央よりパ
ッケージ底面に対して平行で、一平面的に突出してい
る。この後、樹脂パッケージ９より突出する前記両リー
ドフレーム３，４の外部接続用リード端子部３′，４′
に外装めっき（半田めっき等）が施され、リードフォー
ミング（折り曲げ成形）される。該リードフォーミング
については、後で詳細に説明する。

【０００５】図６は１層モールドタイプの光結合素子で
あり、該光結合素子の構造および製造方法について、上
述した光結合素子と相違する点のみ説明する。

【０００６】本従来例では、１次モールドの代わりに受
発光素子チップ１，２間に透光性シリコン樹脂６をポッ
ティングして発光素子チップ１と受光素子チップ２とを
光学的に結合させる光学的パスを形成し、その後、熱硬
化性の遮光性樹脂（例えば、黒色エポキシ樹脂、ポリイ
ミド樹脂等）８にて２次モールドされてなる。この後、
上記同様外装めっきされ、リードフォーミングされる
が、該リードフォーミングについては、後で説明する。

【０００７】近年は、２層モールドタイプの光結合素子
が主流になってきている。さらに、製品の小型化の要望
に対応するために上述した光結合素子も、図７に示すよ
うな小型のＳＭＤタイプの光結合素子が増加してきてい
る。図中、９は樹脂パッケージであり、９′は上側パッ
ケージ部であり、９″は下側パッケージ部である。

【０００８】従来の面実装型半導体素子については、上
述した光結合素子と内部構成および外部接続用リード端
子の数は異なるものの、リードフレームに半導体素子チ
ップが搭載され、これらが樹脂封止されて外部接続用リ
ード端子部がリードフォーミングされなる点は同一であ
るので一例を簡略化して説明する。

【０００９】一次側リードフレームと二次側リードフレ
ームとを備え、該一次側リードフレームと二次側リード
フレームのいずれか一方に半導体素子チップ（例えば、
フォトダイオードチップ）を搭載し、該受光素子チップ
を熱硬化性の透光性樹脂（例えば、エポキシ樹脂、ポリ
イミド樹脂等）にて封止してなる構成であり、樹脂パッ
ケージより露出する外部接続用リード端子部を上記同
様、外装めっきして、リードフォーミングされてなるも
のである。

【００１０】その他、ダイオード、トランジスタ、フォ
トトランジスタ、フォトインタラプタ、ＩＣ、パワー素
子、ホール素子等の半導体素子があり、その中には、樹
脂パッケージの側面の四方より外部接続用リード端子部
が突出するものがある。なお、前記四方より突出する外
部接続用リード端子部のそれぞれも上記同様リードフォ
ーミングされてなる。

【００１１】なお、上記では封止樹脂として熱硬化性樹
脂を用いているが、その他に例えばポリフェニレンサル
ファイド（ＰＰＳ）等の熱可塑性樹脂を用いたものがあ
る。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】上述したリードフォー
ミングは、外部接続用リード端子部３′，４′がパッケ
ージ側面より略一平面的に突出した上記面実装型半導体
素子および光結合素子の前記外部接続用リード端子部
３′，４′を金型にてクランプして折り曲げを行うもの
で、例えば図８に示すように行われる。図中、１０は金
型であり、１１は上金型ダイであり、１２は下金型ダイ
であり、１１ａ，１２ａはそれぞれリード端子支持部で
あり、１３は折り曲げパンチ部（可動部）である。

【００１３】以下に動作を説明する。

【００１４】例えば二次モールドまで形成された光結合
素子Ｘを、まず、前記上金型ダイ１１と下金型ダイ１２
との間に挟むように配置し、上金型ダイ１１のリード端
子支持部１１ａと下金型ダイ１２のリード端子支持部１
２ａとによって、外部接続用リード端子部３′，４′の
樹脂パッケージ根元部分を支持して固定される。その
後、前記上金型ダイ１１側方の位置から下金型ダイ１２
側へ上下動を行う折り曲げパンチ部１３にて、前記両支
持部１１ａ，１２ａにて支持されたリード端子部分から
外方のリードがリードフォーミングされる。

【００１５】しかし、このリードフォーミングは、特に
図７に示すような小型のＳＭＤタイプの光結合素子にお
いて、上側パッケージ９′とリードフレーム３，４との
間に、リードフォーミングでの機械的ストレスによって
剥離による隙間が発生し易く、上側パッケージ９′とリ
ードフレーム３，４との間に隙間を生じると該隙間より
水分が侵入し、耐湿性に対して阻害する要因となる。

【００１６】これは、一般に量産工程において一度に複
数個の素子をクランプ（リードフォーミング）するた
め、両支持部１１ａ，１２ａにて各素子の各リード端子
を均一に押さえ込む（支持する）ことができず、そのた
め、量産工程でのリード端子支持力のバラツキで剥離す
るものが発生している。

【００１７】そのため、耐湿性を向上させるためには、
リードフレーム３，４と樹脂パッケージ９との密着性を
上げる工夫がなされてきているが、量産ベースでリード
フレーム３，４と樹脂パッケージ９との密着性を一定に
保つことは非常に困難である。

【００１８】また、従来の面実装型半導体素子および光
結合素子は、リードフォーミングの際に、両支持部１１
ａ，１２ａによって、外部接続用リード端子部３′，
４′の樹脂パッケージ根元部分を支持して固定している
ため、リード端子に、支持される部分（被支持部）Ｙが
必要となり、これは小型化の妨げとなった。なお、前記
支持される部分Ｙを有しないと、機械的応力が直接素子
に加わり、剥離の要因となる。

【００１９】近年、光結合素子の信頼性において、特に
耐湿性、絶縁性に対する要求が年々厳しくなってきてい
る。

【００２０】そのため、光結合素子においては絶縁性を
損なうことなく耐湿性を向上させる方策が必要となって
いる。本発明は、上記課題に鑑み、樹脂パッケージの構
造を工夫することによって、耐湿性を大幅に向上でき、
且つ小型化が図れる面実装型半導体素子および光結合素
子の提供を目的とするものである。

【００２１】

【課題を解決するための手段】本発明の面実装型半導体
素子は、リードフレームと、該リードフレームに搭載さ
れる半導体素子チップと、該半導体素子チップを封止す
る樹脂パッケージとを備え、該樹脂パッケージより突出
する前記リードフレームの外部接続用リード端子部に折
り曲げ成形を有する面実装型半導体素子において、前記
樹脂パッケージは、前記リードフレームの樹脂パッケー
ジ根元部を含む平面を境に上側パッケージ部と下側パッ
ケージ部とからなり、前記上側パッケージ部の少なくと
も前記両リードフレームの上方に位置する端部をリード
フレーム表面が露出するよう前記下側パッケージ部の端
部よりも内方に設けてなることを特徴とするものであ
る。また、本発明の面実装型光結合素子は、一次側リー
ドフレームおよび二次側リードフレームと、前記リード
フレームにそれぞれ個別に搭載される発光素子チップお
よび受光素子チップと、該発光素子チップと受光素子チ
ップとを光学的に結合するよう封止する樹脂パッケージ
とを備え、該樹脂パッケージより突出する前記両リード
フレームの外部接続用リード端子部に折り曲げ成形を有
する面実装型光結合素子において、前記樹脂パッケージ
は、前記両リードフレームの樹脂パッケージ根元部を含
む平面を境に上側パッケージ部と下側パッケージ部とか
らなり、前記上側パッケージ部のリードフレーム突出側
側面に、リードフレーム表面が露出する溝を設けてなる
ことを特徴とするものである。

【００２２】

【作用】上記構成によれば、本発明の面実装型半導体素
子は、上側パッケージ部の少なくとも前記両リードフレ
ームの上方に位置する端部をリードフレーム表面が露出
するよう前記下側パッケージ部の端部よりも内方に設け
ているので、外部接続用リード端子部に折り曲げ成形を
行った際の機械的応力が上側パッケージ部端部と下側パ
ッケージ部端部との間のリードフレームで緩和されるた
め、前記応力が前記上側パッケージ部の端部までおよぶ
ことを防止できる。また、従来では折り曲げ成形の際に
外部接続用リード端子部を支持して機械的応力を低減さ
せるために、外部接続用リード端子部における樹脂パッ
ケージ根元部分と折り曲げ成形部分との間に被支持部を
必要としていたが、本発明では、上述したように、上側
パッケージ部端部と下側パッケージ部端部との間のリー
ドフレーム上で機械的応力が緩和されるため、前記被支
持部を必要とせず、リードフレームが延びる方向が低減
され、小型化を図ることができる。

【００２３】また、本発明の面実装型光結合素子は、上
側パッケージ部のリードフレーム露出側側面に、リード
フレーム表面が露出する溝を設けているので、上述した
作用に加えて、一次側・二次側間の沿面距離が短くなる
ことを防止できる。

【００２４】

【実施例】図１は本発明の一実施例を示す図である。図
２、図３はそれぞれ本発明の他の実施例を示す図であ
る。図中、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は正面図であ
り、（ｃ）は右側面図である。図４は本発明におけるリ
ードフォーミング方法の一例を説明するための縦断面図
である。

【００２５】図１の如く、本実施例の面実装型半導体素
子および光結合素子は、内部構成が上記で説明した従来
例の内部構成と同一であり、相違する点は樹脂パッケー
ジ９におけるリードフレーム３，４が突出する側の上側
パッケージ部９′の端部が、同下側パッケージ部９″の
端部よりも内方に設けられ、かつ、前記両パッケージ部
９′，９″の端部間における表面にリードフレーム表面
が露出するよう構成されてなるものである。

【００２６】上記樹脂パッケージ９の形成方法として
は、例えば製造工程における二次モールド成型時におい
て、リードフレーム突出方向における上型の樹脂封止領
域寸法が下型の同樹脂封止領域寸法よりも小さい成型金
型（図示せず）を用いて形成することにより図１に示す
ような樹脂パッケージ９の形状が得られる。このとき、
前記上型と下型との封止領域の中心を合わせることが望
ましい。

【００２７】本実施例からなる光結合素子は、上側パッ
ケージ部９′と下側パッケージ部９″との端部間がリー
ドフレーム表面と略同一平面とされ、且つリードフレー
ム表面を露出させる構成のため、沿面距離が従来よりも
短く（２×上側パッケージ部９′と下側パッケージ部
９″の端部間Ｚ分）なり、従来例に対して、絶縁性はや
や劣るが、耐湿性については大幅に向上される。

【００２８】図２は、他の実施例を示す面実装型半導体
素子および光結合素子の外形図であり、本実施例の樹脂
パッケージ９は、リードフレーム３，４が突出する側の
上側パッケージ部９′側面に溝１４が形成され、該溝１
４によってリードフレーム表面が露出する構成とされて
いる。具体的には、例えば前記リードフレーム３，４は
それぞれ２本の外部接続用リード端子部を備えており、
一次側、二次側でそれぞれ該２本の外部接続用リード端
子部が一つの溝１４で表面が露出する構成とされてい
る。

【００２９】本実施例からなる光結合素子は、リードフ
レーム表面を露出させる手段を、上側パッケージ部９′
側面に形成された溝１４としているので、リードフレー
ムの幅方向における両端部は存在し、これによって上記
実施例のように、従来よりも沿面距離が短くなるという
ことがない。

【００３０】上記樹脂パッケージ９の成形方法として
は、例えば二次モールド成型時の上型に前記溝１４に相
当する位置、形状に合わせて凸部を設けることによっ
て、容易に形成できる。

【００３１】また、上記のように２本の外部接続用リー
ド端子部が一つの溝１４にて表面が露出される構成では
なく、図３に示すように、上記溝１４を外部接続用リー
ド端子部３′，４′のそれぞれの上方に個々に設けても
良い。

【００３２】以下に、本発明からなる面実装型半導体素
子および光結合素子のリードフォーミング方法の一例に
ついて、図４に従って説明する。

【００３３】リードフォーミングは、外部接続用リード
端子部３′，４′がパッケージ側面より略一平面的に突
出した上記面実装型半導体素子および光結合素子の前記
外部接続用リード端子部３′，４′を金型１０にてクラ
ンプして折り曲げを行うもので、前記金型１０は、上金
型ダイ１１と、下金型ダイ１２′と、折り曲げパンチ部
（可動部）１３とから構成されており、以下に動作を説
明する。なお、１１ａはリード端子支持部である。

【００３４】例えば、二次モールドまで形成された光結
合素子Ｘを、まず、前記上金型ダイ１１と下金型ダイ１
２との間に挟むように配置され、下金型ダイ１２の表面
に樹脂パッケージ９底面を接触させて搭載し、上金型ダ
イ１１のリード端子支持部１１ａにて両パッケージ部
９′，９″の端部間で表面が露出するリード端子部表面
を支持して固定する。その後、前記上金型ダイ１１側方
の位置から下金型ダイ１２側へ上下動を行う折り曲げパ
ンチ部１３にて、外部接続用リード端子部３′，４′の
樹脂パッケージ根元部分から外方のリードがリードフォ
ーミングされる。このように、本発明の面実装型半導体
素子は、上側パッケージ部９′の少なくとも前記両リー
ドフレーム３，４の上方に位置する端部をリードフレー
ム表面が露出するよう前記下側パッケージ部９″の端部
よりも内方に設けているので、外部接続用リード端子部
３′，４′に折り曲げ成形を行った際の応力が上側パッ
ケージ部９′端部と下側パッケージ部９″端部との間の
リードフレームで緩和されるため、応力が前記上側パッ
ケージ部９′の端部までおよぶことを防止できる。これ
により、リードフレーム３，４と上側パッケージ部９′
との密着性を損なうことがなくなり、量産でのバラツキ
をなくすと同時に耐湿性を大幅に向上させることができ
る。

【００３５】また、従来ではリードフォーミングの際の
応力緩和および素子の固定のため、外部接続用リード端
子部における根元部分と折り曲げ部分との間に被支持部
Ｙ（図７参照）を必要としていたが、本発明では、上述
したように、上側パッケージ部９′端部と下側パッケー
ジ部９″端部との間のリードフレームで応力が緩和さ
れ、該リードフレーム表面と素子の底面とで素子を固定
できるため、前記被支持部を必要とせず、リードフレー
ム３，４の延びる方向が低減され、小型化を図ることが
できる。

【００３６】さらに、本発明の面実装型光結合素子は、
上側パッケージ部９′のリードフレーム露出側側面に、
リードフレーム表面が露出する溝１４を設けているの
で、上述した作用、効果に加えて、一次側・二次側間の
沿面距離が短くなることを防止でき、絶縁性が保たれ
る。

【００３７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の面実装型
半導体素子によれば、上側パッケージ部とリードフレー
ムとの間に隙間を生じることがなく、耐湿性が大幅に向
上される。また、リードフレームの延びる方向が低減さ
れ、小型化が図れる。

【００３８】また、本発明の面実装型光結合素子によれ
ば、上記同様、耐湿性の向上および小型化が図れるとと
もに、一次側・二次側間の沿面距離が短くなることがな
く絶縁性が保たれる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す図であり、（ａ）は平
面図であり、（ｂ）は正面図であり、（ｃ）は右側面図
である。

【図２】本発明の他の実施例を示す図であり、（ａ）は
平面図であり、（ｂ）は正面図であり、（ｃ）は右側面
図である。

【図３】本発明のさらに他の実施例を示す図であり、
（ａ）は平面図であり、（ｂ）は正面図であり、（ｃ）
は右側面図である。

【図４】本発明におけるリードフォーミング方法の一例
を説明するための縦断面図である。

【図５】従来の２層モールドタイプの面実装型光結合素
子の内部構成を示す縦断面図である。

【図６】従来の１層モールドタイプの面実装型光結合素
子の内部構成を示す縦断面図である。

【図７】従来のＳＭＤタイプの光結合素子の外形の一例
を示す図であり、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は正面
図であり、（ｃ）右側面図である。

【図８】従来例におけるリードフォーミング方法の一例
を説明するための縦断面図である。

【符号の説明】

１ 発光素子チップ ２ 受光素子チップ ３ 一次側リードフレーム ３′ 外部接続用リード端子部（一次側） ４ 二次側リードフレーム ４′ 外部接続用リード端子部（二次側） ９ 樹脂パッケージ ９′ 上側パッケージ部 ９″ 下側パッケージ部 １４ 溝

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Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 リードフレームと、該リードフレームに
   搭載される半導体素子チップと、該半導体素子チップを
   封止する樹脂パッケージとを備え、該樹脂パッケージよ
   り突出する前記リードフレームの外部接続用リード端子
   部に折り曲げ成形を有する面実装型半導体素子におい
   て、 前記樹脂パッケージは、前記リードフレームの樹脂パッ
   ケージ根元部を含む平面を境に上側パッケージ部と下側
   パッケージ部とからなり、前記上側パッケージ部の少な
   くとも前記両リードフレームの上方に位置する端部をリ
   ードフレーム表面が露出するよう前記下側パッケージ部
   の端部よりも内方に設けてなることを特徴とする面実装
   型半導体素子。
2. 【請求項２】 一次側リードフレームおよび二次側リー
   ドフレームと、前記リードフレームにそれぞれ個別に搭
   載される発光素子チップおよび受光素子チップと、該発
   光素子チップと受光素子チップとを光学的に結合するよ
   う封止する樹脂パッケージとを備え、該樹脂パッケージ
   より突出する前記両リードフレームの外部接続用リード
   端子部に折り曲げ成形を有する面実装型光結合素子にお
   いて、前記樹脂パッケージは、前記両リードフレームの
   樹脂パッケージ根元部を含む平面を境に上側パッケージ
   部と下側パッケージ部とからなり、前記上側パッケージ
   部のリードフレーム突出側側面に、リードフレーム表面
   が露出する溝を設けてなることを特徴とする面実装型光
   結合素子。