JP6345532B2 - 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 - Google Patents
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Description
まず、本実施の形態の光結合装置を用いた電力変換システムの一例について説明する。図1は、本実施の形態の光結合装置を用いた電力変換システム(電力変換装置)の一例を示す説明図(回路ブロック図)である。
次に、図1に示すフォトカプラPCの一態様である本実施の形態の光結合装置であるフォトカプラPC1の構成の概要について説明する。図2は、図1に示すフォトカプラの一態様の外観構造を示す平面図である。また、図3は、図2のA−A線に沿った断面図、図4は、図2のB−B線に沿った断面図である。また、図5および図6は、図2に示す封止体を透視した状態で、フォトカプラ内部の平面構造を示す平面図である。なお、見易さのため、図5では、図3に示す出力部POPの構成部材を実線で、入力部PIPの構成部材を点線で、絶縁フィルムIF1を一点鎖線でそれぞれ示す。また、図6では、図3に示す入力部PIPの構成部材を実線で、出力部POPの構成部材を点線で、絶縁フィルムIF1を一点鎖線でそれぞれ示す。
次に、図2〜図6に示すフォトカプラPC1の製造工程(組立工程)について、説明する。本実施の形態におけるフォトカプラPC1は、図7に示す組立てフローに沿って製造される。図7は、図2〜図6に示す光結合装置の組み立てフローを示す説明図である。なお、以下、図8、図10、図12や図13など、細かいパターンが規則的に繰り返されて構成されるリードフレームや絶縁フィルムシートなどの構造物の全体構造を示す平面図または断面図では、以下のように図示する。すなわち、細かいパターン分の特徴を見やすくするため、繰り返しパターンの一部を代表的に示し、他の部分は複数の黒丸に置き換える。
図7に示す出力部組立工程では、リードフレームに図5に示す出力部POPの構成部材を搭載し、出力部用のリードフレームLF1(図9参照)を準備する。なお、図5に示す光透過性樹脂TR1は、本工程の段階では未だ塗布せず、図7に示す樹脂塗布工程で塗布する。図8は、図7の出力部組立工程の基材準備工程で準備するリードフレームの全体構造を示す平面図である。また、図9は、図8に示すリードフレームのデバイス形成部の拡大平面図であって、チップ搭載部上に受光チップを搭載した後、受光チップと複数のリードとを電気的に接続した後の状態を示している。
図7に示す入力部組立工程では、リードフレームに図6に示す入力部PIPの構成部材を搭載し、入力部用のリードフレームLF2(図11参照)を準備する。なお、図6に示す光透過性樹脂TR2は、本工程の段階では未だ塗布せず、図7に示す樹脂塗布工程で塗布する。図10は、図7の入力部組立工程の基材準備工程で準備するリードフレームの全体構造を示す平面図である。また、図11は、図10に示すリードフレームのデバイス形成部の拡大平面図であって、チップ搭載部上に発光チップを搭載した後、発光チップと複数のリードとを電気的に接続した後の状態を示している。
次に、図7に示す、重ねあわせ工程として、図9に示すリードフレームLF1と図11に示すリードフレームLF2とを重ねあわせる。図12は、図7に示す、重ねあわせ工程において、入力部用のリードフレームと出力部用のリードフレームとを、絶縁フィルムシートを介して重ねあわせた状態を示す断面図である。また、図13は、図12に示す絶縁フィルムシートの全体構造を示す平面図である。
次に、図7に示す封止工程として、図19に示すように封止体(封止部)MRを形成し、受光チップCP1、発光チップCP2、チップ搭載部DP1、DP2、複数のリードLD1(図20参照)および複数のリードLD2(図20参照)のそれぞれの一部、光透過性樹脂TR1、TR2、および絶縁フィルムシートIFSの一部を樹脂で封止する。図19は、図12に示すデバイス形成部を、成形金型で挟んで樹脂で封止した状態を示す断面図である。また、図20は、図19に示す封止体の一部を拡大して示す拡大平面図である。
次に、図7に示す個片化工程として、図20に示す複数のリードLD1、複数のリードLD2、および絶縁フィルムシートIFSの複数の連結部IFJのそれぞれを切断し、デバイス形成部DV1、DV2、DV3の封止体MR毎に個片化する。
以上、本願発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。
例えば、上記実施の形態では、リードフレームLF1、絶縁フィルムシートIFS、およびリードフレームLF2の位置合わせを行うアライメント方法として、図12に示すように貫通孔ALHに位置決め用のピンPNを挿入する方式を取り上げて説明した。しかし、リードフレームLF1、絶縁フィルムシートIFS、およびリードフレームLF2のそれぞれの平面的位置関係が高精度で制御できれば、上記以外の方法であっても良い。
また例えば、上記実施の形態では、図13に示すように、複数の配列ラインDVLのそれぞれの両端に、アライメント部である貫通孔ALHを形成する例を説明した。しかし、リードフレームLF1、絶縁フィルムシートIFS、およびリードフレームLF2は、それぞれ一体に形成されているので、リードフレームLF1、絶縁フィルムシートIFS、およびリードフレームLF2のそれぞれの任意の2か所に貫通孔ALHが形成されていれば、位置合わせは可能である。
また例えば、上記実施の形態では、絶縁フィルムシートIFSの複数の連結部IFJが、配列ラインDVLの延在方向であるY方向に沿って、直線的に延びている実施態様について説明した。しかし、図21に示す変形例のように、連結部IFJが、配列ラインDVLの延在方向(図21ではY方向)に対して、曲がりながら延びていても良い。図21は、図13に対する変形例である絶縁フィルムシートの一部を拡大して示す拡大平面図である。また、図22は、図21に示す絶縁フィルムシートを用いて製造したフォトカプラの内部構造を示す平面図である。
また例えば、上記実施の形態では、製造工程中に絶縁フィルムIF1の本体部IFBを支持する部材として、リードLDの延在方向(図5に示す例ではX方向)と異なる方向(図5に示す例ではY方向)に延在する二個の連結部IFJを設ける実施態様について説明した。また、上記実施の形態では、連結部IFJをリードLDと異なる方向に延在させることで、連結部IFJおよびリードLDのレイアウトの自由度が向上することを説明した。しかし、上記実施の形態に対する変形例として、二個の連結部よりもさらに多くの連結部IFJを設けても良い。図23は、図13に対する他の変形例である絶縁フィルムシートの一部を拡大して示す拡大平面図である。また、図24は、図23に示す絶縁フィルムシートを用いて製造したフォトカプラの内部構造を示す平面図である。
また、上記実施の形態では、図13に示すように、枠部FL3の内側に、複数のデバイス形成部DV3が形成された絶縁フィルムシートIFSを用いた光結合装置の製造方法を説明した。しかし、連結部IFJを介して本体部IFBの位置を安定的に制御する効果は、枠部FL3の内側に、一個のデバイス形成部DV3が形成された構造であっても適用できる。
さらに、上記実施の形態で説明した技術思想の要旨を逸脱しない範囲内において、変形例同士を組み合わせて適用することができる。
(1)
(a)第1光素子が形成される第1主面を備える第1半導体チップが搭載された第1チップ搭載部、および上記第1半導体チップと電気的に接続される複数の第1リードを有する第1デバイス形成部と、前記第1デバイス形成部の周囲を囲み、前記チップ搭載部および前記複数の第1リードを支持する第1枠部と、を有する第1リードフレームを準備する工程、
(b)第2光素子が形成される第2主面を備える第2半導体チップが搭載された第2チップ搭載部、および上記第2半導体チップと電気的に接続される複数の第2リードを有し、行列状に配列される第2デバイス形成部と、前記第2デバイス形成部の周囲を囲み、前記チップ搭載部および前記複数の第2リードを支持する第2枠部と、を有する第2リードフレームを準備する工程、
(c)前記(a)工程および前記(b)工程の後、前記第1光素子を覆う第1光透過性樹脂、前記第2光素子を覆う第2光透過性樹脂、および前記第1光透過性樹脂と前記第2光透過性樹脂の間に配置される光透過性の絶縁フィルムシートを介して、前記第1光素子と前記第2光素子とが対向するように、前記第1リードフレームと前記第2リードフレームとを重ねあわせる工程、
を含み、
前記絶縁フィルムシートは、
前記(c)工程で、前記第1光素子と前記第2光素子との間に配置される本体部と、
前記本体部に連結される複数の連結部と、
前記複数の本体部の周囲を囲み、前記(c)工程で、前記第1枠部と前記第2枠部に挟まれて固定される第3枠部と、
を有する、光結合装置の製造方法。
IFB 本体部
IFJ 連結部
IFS 絶縁フィルムシート
LF1、LF2 リードフレーム(基材)
PA 受光素子(光素子、受光部)
TR1、TR2 光透過性樹脂
Claims (19)
- (a)第1光素子が形成される第1主面を備える第1半導体チップが搭載された第1チップ搭載部、および前記第1半導体チップと電気的に接続される複数の第1リードを有し、行列状に配列される複数の第1デバイス形成部と、前記複数の第1デバイス形成部の周囲を囲み、前記第1チップ搭載部および前記複数の第1リードを支持する第1枠部と、を有する第1リードフレームを準備する工程、
(b)第2光素子が形成される第2主面を備える第2半導体チップが搭載された第2チップ搭載部、および前記第2半導体チップと電気的に接続される複数の第2リードを有し、行列状に配列される複数の第2デバイス形成部と、前記複数の第2デバイス形成部の周囲を囲み、前記第2チップ搭載部および前記複数の第2リードを支持する第2枠部と、を有する第2リードフレームを準備する工程、
(c)前記(a)工程および前記(b)工程の後、前記第1光素子を覆う第1光透過性樹脂、前記第2光素子を覆う第2光透過性樹脂、および前記第1光透過性樹脂と前記第2光透過性樹脂の間に配置される光透過性の絶縁フィルムシートを介して、複数の前記第1光素子と複数の前記第2光素子とのそれぞれが対向するように、前記第1リードフレームと前記第2リードフレームとを重ねあわせる工程、
を含み、
前記絶縁フィルムシートは、
前記(c)工程で、複数の前記第1光素子と複数の前記第2光素子との間にそれぞれ配置される複数の本体部と、
前記複数の本体部を互いに連結する複数の連結部と、
前記複数の本体部の周囲を囲み、前記(c)工程で、前記第1枠部と前記第2枠部に挟まれて固定される第3枠部と、
を有する、光結合装置の製造方法。 - 請求項1において、
(d)前記(c)工程の後、前記第1半導体チップ、前記第1チップ搭載部、前記複数の第1リードのそれぞれの一部、前記第1光透過性樹脂、前記第2半導体チップ、前記第2チップ搭載部、前記複数の第2リードのそれぞれの一部、前記第2光透過性樹脂、および前記絶縁フィルムシートの一部を樹脂で封止して、前記第1デバイス形成部と第2デバイス形成部とが重なっている領域毎に封止部を形成する工程、
(e)前記(d)工程の後、前記複数の第1リード、前記複数の第2リード、および前記複数の連結部を切断し、前記封止部毎に個片化する工程、
をさらに含む、光結合装置の製造方法。 - 請求項2において、
前記絶縁フィルムシートは、第1方向に沿って前記複数の本体部が配列される第1配列ラインと、前記第1配列ラインの隣に配置され、かつ、前記第1方向に沿って前記複数の本体部が配列される第2配列ラインと、を有し、
前記複数の連結部は、前記第1方向に沿って隣り合う本体部を連結するように設けられ、
前記複数の第1リードおよび前記複数の第2リードのそれぞれは、前記第1方向に直交する第2方向に沿って延びる、光結合装置の製造方法。 - 請求項3において、
前記(e)工程では、第1金型、および前記第1金型と対向する第2金型から成る成形金型の間に、前記第1リードフレーム、前記絶縁フィルムシート、および前記第2リードフレームを挟んだ状態で、前記絶縁フィルムシートの前記第1配列ライン、および前記第2配列ラインのそれぞれに沿って前記封止部を構成する樹脂が供給される、光結合装置の製造方法。 - 請求項3において、
前記絶縁フィルムシートの前記複数の本体部のうち、前記隣り合う本体部を連結する前記複数の連結部のそれぞれの延在距離は、前記隣り合う本体部の離間距離よりも長い、光結合装置の製造方法。 - 請求項3において、
前記複数の連結部のうちの一部は、前記第1方向に沿って前記隣り合う本体部を連結するように設けられ、
前記複数の連結部のうちの他の一部は、前記第1方向に直交する前記第2方向に沿って前記隣り合う本体部を連結するように設けられる、光結合装置の製造方法。 - 請求項3において、
前記複数の連結部のうち、前記第2方向に沿って前記隣り合う本体部を連結するように設けられる複数の連結部のそれぞれは、前記(c)工程において、前記複数の第1リードの間、および前記複数の第2リードの間に配置される、光結合装置の製造方法。 - 請求項1において、
前記(c)工程は、
(c1)前記第1リードフレームの複数の前記第1半導体チップ上にそれぞれペースト状の前記第1光透過性樹脂を塗布し、前記第1光素子を覆う工程、
(c2)前記第2リードフレームの複数の前記第2半導体チップ上にそれぞれペースト状の前記第2光透過性樹脂を塗布し、前記第2光素子を覆う工程、
(c3)前記(c1)工程の後、前記第1リードフレーム上に前記絶縁フィルムシートを重ねる工程、
(c4)前記(c2)工程および前記(c3)工程の後、前記第1リードフレームと前記絶縁フィルムシート上に前記第2リードフレームを重ねる工程、
を含み、
前記(c3)工程では、複数の前記第1光素子と前記複数の本体部とがそれぞれ対向するように位置合わせを行った後、複数の前記第1光透過性樹脂と前記複数の本体部とがそれぞれ密着し、
前記(c4)工程では、複数の前記第2光素子と前記複数の本体部とがそれぞれ対向するように位置合わせを行った後、複数の前記第2光透過性樹脂と前記複数の本体部とがそれぞれ密着する、光結合装置の製造方法。 - 請求項8において、
前記第1リードフレームの前記第1枠部、前記第2リードフレームの前記第2枠部、および前記絶縁フィルムシートの前記第3枠部には、それぞれ、前記(c3)工程および(c4)工程で位置合わせを行うためのアライメント部が、形成されている、光結合装置の製造方法。 - 請求項9において、
前記アライメント部は、前記第1枠部、前記第2枠部、および前記第3枠部のそれぞれを貫通する複数の貫通孔であって、
前記(c3)工程および前記(c4)では、前記複数の貫通孔のそれぞれに、複数の位置決めピンを挿入することで位置合わせを行う、光結合装置の製造方法。 - 請求項10において、
前記絶縁フィルムシートは、第1方向に沿って前記複数の本体部が配列される第1配列ラインと、前記第1配列ラインの隣に配置され、かつ、前記第1方向に沿って前記複数の本体部が配列される第2配列ラインと、を有し、
前記複数の貫通孔は、前記絶縁フィルムシートの前記第1配列ラインの両端、および前記第2配列ラインの両端にそれぞれ形成されている、光結合装置の製造方法。 - 請求項1において、
前記複数の第1リードのうちの一部は、第1ワイヤを介して前記第1半導体チップと電気的に接続され、
前記複数の第2リードのうちの一部は、第2ワイヤを介して前記第2半導体チップと電気的に接続される、光結合装置の製造方法。 - 第1光素子が形成される第1主面を備える第1半導体チップと、
前記第1半導体チップが搭載された第1チップ搭載部と、
前記第1半導体チップと電気的に接続される複数の第1リードと、
前記第1光素子を覆う第1光透過性樹脂と、
前記第1光素子と対向する第2光素子が形成される第2主面を備える第2半導体チップと、
前記第2半導体チップが搭載された第2チップ搭載部と、
前記第2半導体チップと電気的に接続される複数の第2リードと、
前記第2光素子を覆う第2光透過性樹脂と、
前記第1光透過性樹脂と前記第2光透過性樹脂の間に配置される光透過性の絶縁フィルムと、
前記第1半導体チップ、前記第1チップ搭載部、前記複数の第1リードのそれぞれの一部、前記第1光透過性樹脂、前記第2半導体チップ、前記第2チップ搭載部、前記複数の第2リードのそれぞれの一部、前記第2光透過性樹脂、および前記絶縁フィルムを樹脂で封止する封止部と、
を有し、
前記絶縁フィルムは、
前記第1光素子と前記第2光素子との間に配置される本体部と、
前記本体部に連結される複数の連結部と、
を有し、
前記封止部は、前記第1チップ搭載部側に位置する第1面、前記第1面の反対側に位置する第2面、および前記第1面と前記第2面の間に位置する第1側面、および前記第1側面の反対側に位置する第2側面を有し、
前記複数の連結部のうちの第1連結部は、前記封止部の前記第1側面において前記封止部から露出し、
前記複数の連結部のうちの第2連結部は、前記封止部の前記第2側面において前記封止部から露出する、光結合装置。 - 請求項13において、
前記封止部は、前記第1面と前記第2面の間で、かつ、前記第1側面と前記第2側面の間に位置する第3側面、および前記第3側面の反対側に位置する第4側面を有し、
前記複数の第1リードは、前記第3側面において前記封止部から露出し、
前記複数の第2リードは、前記第4側面において前記封止部から露出する、光結合装置。 - 請求項13において、
前記第1連結部は、前記封止部から露出する第1露出端部、前記第1露出端部の反対側において前記本体部に接続される第1接続端部、および前記第1露出端部と前記第1接続端部の間の第1延在部を有し、
前記第2連結部は、前記封止部から露出する第2露出端部、前記第2露出端部の反対側において前記絶縁フィルムの前記本体部に接続される第2接続端部、および前記第2露出端部と前記第2接続端部の間の第2延在部を有し、
前記第1延在部の延在距離は、前記第1側面と前記絶縁フィルムの前記本体部との離間距離よりも長く、
前記第2延在部の延在距離は、前記第2側面と前記絶縁フィルムの前記本体部との離間距離よりも長い、光結合装置。 - 請求項13において、
前記封止部は、前記第1面と前記第2面の間で、かつ、前記第1側面と前記第2側面の間に位置する第3側面、および前記第3側面の反対側に位置する第4側面を有し、
前記複数の連結部のうちの第3連結部は、前記封止部の前記第3側面において前記封止部から露出し、
前記複数の連結部のうちの第4連結部は、前記封止部の前記第4側面において前記封止部から露出する、光結合装置。 - 請求項16において、
前記複数の第1リードは、前記第3側面において前記封止部から露出し、かつ、前記第3連結部は、前記複数の第1リードの間において前記封止部から露出し、
前記複数の第2リードは、前記第4側面において前記封止部から露出し、かつ、前記第4連結部は、前記複数の第2リードの間において前記封止部から露出する、光結合装置。 - 請求項13において、
前記複数の第1リードのうちの一部は、第1ワイヤを介して前記第1半導体チップと電気的に接続され、
前記複数の第2リードのうちの一部は、第2ワイヤを介して前記第2半導体チップと電気的に接続される、光結合装置。 - 増幅回路部と、前記増幅回路部に接続される光結合部を備える電力変換システムであって、
前記光結合部は、
第1光素子が形成される第1主面を備える第1半導体チップと、
前記第1半導体チップが搭載された第1チップ搭載部と、
前記第1半導体チップと電気的に接続される複数の第1リードと、
前記第1光素子を覆う第1光透過性樹脂と、
前記第1光素子と対向する第2光素子が形成される第2主面を備える第2半導体チップと、
前記第2半導体チップが搭載された第2チップ搭載部と、
前記第2半導体チップと電気的に接続される複数の第2リードと、
前記第2光素子を覆う第2光透過性樹脂と、
前記第1光透過性樹脂と前記第2光透過性樹脂の間に配置される光透過性の絶縁フィルムと、
前記第1半導体チップ、前記第1チップ搭載部、前記複数の第1リードのそれぞれの一部、前記第1光透過性樹脂、前記第2半導体チップ、前記第2チップ搭載部、前記複数の第2リードのそれぞれの一部、前記第2光透過性樹脂、および前記絶縁フィルムを樹脂で封止する封止部と、
を有し、
前記絶縁フィルムは、
前記第1光素子と前記第2光素子との間に配置される本体部と、
前記本体部に連結される複数の連結部と、
を有し、
前記封止部は、前記第1チップ搭載部側に位置する第1面、前記第1面の反対側に位置する第2面、および前記第1面と前記第2面の間に位置する第1側面、および前記第1側面の反対側に位置する第2側面を有し、
前記複数の連結部のうちの第1連結部は、前記封止部の前記第1側面において前記封止部から露出し、
前記複数の連結部のうちの第2連結部は、前記封止部の前記第2側面において前記封止部から露出する、電力変換システム。
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