JP3622460B2 - 半導体リレー - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、光結合によるアイソレーションを用いた半導体リレーに関するものであり、特にフォトモスリレーに関する。
【0002】
【従来の技術】
図2は、従来例に係るフォトモスリレーの回路図である。リレー入力端子9a,9b間には、発光素子としての発光ダイオード(LED:Light Emitting Diode)3が接続られ、LED3には、フォトダイオードアレイ11が光学的に結合されている。
【0003】
フォトダイオードアレイ11のアノードは、Nチャネル型のエンハンスメントモードの出力用のMOSFET7a,7bのゲートに接続され、カソードは、抵抗Rを介してMOSFET7a,7bのソースに接続されている。
【0004】
また、出力用のMOSFET7a,7bのゲート・ソース間には、Nチャネル型のデプレッションモードの駆動用のMOSFET12のドレイン・ソース間が接続されている。この駆動用のMOSFET12のゲートは、フォトダイオードアレイ11のカソードに接続されている。
【0005】
そして、リレー出力端子13a,13bには、MOSFET7a,7bのドレインが各々接続され、MOSFET7a,7bのソースは、リレー出力端子13cに接続されている。
【0006】
以下、従来のフォトモスリレーの動作について、図2に基づき説明する。リレー入力端子9a,9b間に入力電流が流れると、LED3が光信号を発生する。この光信号を受けてフォトダイオードアレイ11が電流を発生する。この電流は常時オン状態にある駆動用のMOSFET12を介して抵抗Rに流れ、抵抗Rで発生する電圧が、駆動用のMOSFET12のスレッショルド電圧を越えると、駆動用のMOSFET12がオフ状態なる。これによって、フォトダイオードアレイ11からの電流は、出力用のMOSFET7a,7bのゲート・ソース間を充電し、その充電電圧が出力用のMOSFET7a,7bのスレッショルド電圧を越えると、出力用のMOSFET7a,7bがオン状態となり、リレー出力端子13a〜13c間が導通する。その後、駆動用のMOSFET12のドレイン・ソース間を介して僅かな電流が抵抗Rに流れ、抵抗Rに生じるバイアス電圧によって駆動用のMOSFET12が高インピーダンスに保持されるようになっている。
【0007】
次に、リレー入力端子9a,9b間の電流が遮断されて、LED3から光信号がなくなると、フォトダイオードアレイ11からの電流がなくなる。このため、駆動用のMOSFET12のゲート・ソース間電圧が下がり、駆動用のMOSFET12がオン状態となって、出力用のMOSFET7a,7bのゲート・ソース間に蓄積されていた電荷が駆動用のMOSFET12を通って急速に放電される。これによって、出力用のMOSFET7a,7bはオフ状態となり、リレー出力端子13a〜13c間が遮断される。
【0008】
上述の回路では、出力用のMOSFET7a,7bがオンされている定常状態においては、駆動用のMOSFET12を介して流れる電流が小さくても、抵抗Rの値を上げることにより駆動用のMOSFET12をオフ状態に保持するのに十分なバイアス電圧を得ることができる。
【0009】
図3は、従来例に係るフォトモスリレーの全体構成を示す概略断面図である。リードフレーム14a上にMOSFET7a,7bと光起電力素子5とがAgペースト等でダイボンディングされ、ワイヤボンディングされている。ここで、光起電力素子5とは、図3における、フォトダイオードアレイ11,駆動用のMOSFET12及び抵抗Rが1チップ化された素子のことである。
【0010】
一方、リードフレーム14b上には、LED3がAgペースト等でダイボンディングされ、ワイヤボンディングされて、リードフレーム14a,14bをLED3と光起電力素子5とが対向するように配置されている。
【0011】
そして、LED3と光起電力素子5間には、光を透過する透光性樹脂8が充填され、全体を遮光性樹脂から成るパッケージ15によりモールドされている。この時、パッケージ15からは、リードフレーム14a,14bの一端が突出する構成となっている。
【0012】
ここで、MOSFET7a,7bを2チップ実装すると、直流/交流用として両方使えるが、1チップにすると、MOSFETのダイオード特性により直流用のみの使用となる。
【0013】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上述のような構成の半導体リレーにおいては、リードフレーム上に各チップをダイボンディングし、ワイヤボンディングして、LEDと光起電力素子とを対向配置させるため、薄型化、小型化の実現が難しいという問題があった。
【0014】
また、全体をパッケージ15によりモールドする際、モールドする樹脂の流れによりリードフレーム14a,14bが曲がることがあり、LED3と光起電力素子5との対向距離を確保することが困難になり、実装歩留りが悪くなるという問題があった。
【0015】
本発明は、上記の点に鑑みて成されたものであり、その目的とするところは、小型化及び薄型化するとともに、実装歩留りを向上させることのできる半導体リレーを提供することにある。
【0016】
【課題を解決するための手段】
請求項1記載の発明は、貫通孔及び配線パターンが形成された1枚の基板の一方の面に発光素子が実装され、他方の面の前記貫通孔の開口を覆うように光起電力素子がフリップチップ実装され、透光性樹脂が、前記発光素子を覆うとともに、前記貫通孔を介する前記発光素子と前記光起電力素子との間に設けられ、前記基板の前記発光素子実装面側の前記透光性樹脂が遮光性樹脂により覆われ、前記光起電力素子の実装面側は前記遮光性樹脂により封止されてなり、前記基板にMOSFETがフリップチップ実装されて成り、前記発光素子からの光が前記透光性樹脂と前記遮光性樹脂との界面で反射されて、前記貫通孔を介して前記光起電力素子に受光されるようにしたことを特徴とするものである。
【0017】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について図面に基づき説明する。なお、本実施形態に係るフォトモスリレーの回路構成は、従来例として図2に示すフォトモスリレーの回路構成と同様である。また、本実施形態においては、MOSFET7a,7b,12としてNチャネル型を用いた場合について説明するが、Pチャネル型を用いた場合にも適用できる。この場合、フォトダイオードアレイ11の極性が逆向きとなるように接続される。更に、従来例として図3に示すフォトモスリレーの各構成箇所と同一箇所には同一符号を付して説明を省略する。
【0018】
図1は、本発明の一実施形態に係るフォトモスリレーの全体構成を示す概略断面図である。本実施形態に係るフォトモスリレーは、所定形状にパターニングされた配線パターン(図示せず)及び貫通孔2が形成されて成る平板状の回路基板1の一方の面に、LED3がAgペースト等によりダイボンディングされ、Auワイヤ4等により配線パターンと電気的に接続されるようにワイヤボンディングされている。
【0019】
回路基板1の、LED3実装面と異なる面側に、貫通孔2の開口を覆うように、バンプ6を介して光起電力素子5がフリップチップ実装され、回路基板1の、光起電力素子5実装面側にMOSFET7a,7bがバンプ6を介してフリップチップ実装されている。
【0020】
また、貫通孔2及びLED3を覆うとともに、貫通孔2内及び貫通孔2と光起電力素子5との間を充填するように光を透過する透光性樹脂8が形成され、回路基板1のLED3実装面側の透光性樹脂8は、光を透過しない遮光性樹脂9により覆われている。
【0021】
そして、回路基板1の光起電力素子5実装面側は、遮光性樹脂9により封止されている。
【0022】
なお、本実施形態においては、回路基板1にMOSFET7a,7bをフィリップチップ実装するため、MOSFET7a,7bとして、例えばゲート,ソース,ドレイン電極がチップの同一平面上に存在するLDMOSFET(Lateral Double Diffused MOSFET)を用いるのが望ましい。
【0023】
従って、本実施形態においては、1枚の回路基板1上にLED3,光起電力素子5及びMOSFET7a,7bを配置し、光起電力素子5及びMOSFET7a,7bをフリップチップ実装するようにしたので、回路基板1上にワイヤボンディングのためのパッドを形成する必要がなく、フォトモスリレーを薄型化するとともに、小型化することができる。
【0024】
また、1枚の回路基板1上にLED3と光起電力素子5とを実装しているので、封止によるリードフレーム曲がりがなく、実装歩留りを向上させることができる。
【0025】
また、回路基板1に貫通孔2を設けるとともに、LED3と光起電力素子5との間に透光性樹脂8を充填し、LED3からの光が、透光性樹脂8と遮光性樹脂9との界面で反射するのを利用して光起電力素子5で受光するようにしているので、LED3及び光起電力素子5の位置合わせ精度が低くても良い。但し、光起電力素子5及びMOSFET7a,7bは、フリップチップ実装しているので、高精度な位置合わせが可能となる。
【0026】
なお、本実施形態においては、2つのMOSFET7a,7bを、回路基板1の光起電力素子5実装面側(以下、裏面という)に実装するようにしたが、これに限定される必要はなく、回路基板1の表面側に2つのMOSFET7a,7bを実装したり、表面側にMOSFET7a、裏面側にMOSFET7bを実装するようにしても良い。
【0027】
また、本実施形態において、LED3をダイボンディングして、ワイヤボンディングを行う場合について説明したが、LED3として横向き実装用のワイヤボンドレスタイプのLEDを用いるようにしてもよい。
【0028】
また、本実施形態において、MOSFETを2つ実装する場合について説明したが、これに限定される必要はなく、直流用に限定してMOSFETを1つだけ実装するようにしてもよい。
【0029】
【発明の効果】
請求項1記載の発明は、貫通孔及び配線パターンが形成された1枚の基板の一方の面に発光素子が実装され、他方の面の貫通孔の開口を覆うように光起電力素子がフリップチップ実装され、透光性樹脂が、発光素子を覆うとともに、貫通孔を介する発光素子と光起電力素子との間に設けられ、基板の発光素子実装面側の透光性樹脂が遮光性樹脂により覆われ、前記光起電力素子の実装面側は前記遮光性樹脂により封止されてなり、基板にMOSFETがフリップチップ実装されて成り、発光素子からの光が透光性樹脂と遮光性樹脂との界面で反射されて、貫通孔を介して光起電力素子に受光されるようにしたので、リードフレーム曲がりがなく、光起電力素子及びMOSFETをワイヤボンディングするためのパッドを基板に形成する必要がなく、小型化及び薄型化するとともに、実装歩留りを向上させることのできる半導体リレーを提供することができた。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態に係るフォトモスリレーの全体構成を示す概略断面図である。
【図2】従来例に係るフォトモスリレーの回路図である。
【図3】従来例に係るフォトモスリレーの全体構成を示す概略断面図である。
【符号の説明】
1 回路基板
2 貫通孔
3 LED
4 Auワイヤ
5 光起電力素子
6 バンプ
7a,7b MOSFET
8 透光性樹脂
9 遮光性樹脂
10a,10b リレー入力端子
11 フォトダイオードアレイ
12 MOSFET
13a〜13c リレー出力端子
14a,14b リードフレーム
15 パッケージ
R 抵抗
Claims (1)
- 貫通孔及び配線パターンが形成された1枚の基板の一方の面に発光素子が実装され、他方の面の前記貫通孔の開口を覆うように光起電力素子がフリップチップ実装され、透光性樹脂が、前記発光素子を覆うとともに、前記貫通孔を介する前記発光素子と前記光起電力素子との間に設けられ、前記基板の前記発光素子実装面側の前記透光性樹脂が遮光性樹脂により覆われ、前記光起電力素子の実装面側は前記遮光性樹脂により封止されてなり、前記基板にMOSFETがフリップチップ実装されて成り、前記発光素子からの光が前記透光性樹脂と前記遮光性樹脂との界面で反射されて、前記貫通孔を介して前記光起電力素子に受光されるようにしたことを特徴とする半導体リレー。
Priority Applications (1)
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP32916697A JP3622460B2 (ja) | 1997-11-28 | 1997-11-28 | 半導体リレー |
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JPH11163393A JPH11163393A (ja) | 1999-06-18 |
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Family Applications (1)
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JP32916697A Expired - Fee Related JP3622460B2 (ja) | 1997-11-28 | 1997-11-28 | 半導体リレー |
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1997
- 1997-11-28 JP JP32916697A patent/JP3622460B2/ja not_active Expired - Fee Related
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