JPH0434985A - 光結合装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、ＯＡ機器、ＦＡ機器および電源機器などに多
用される光結合装置に関し、特に、高速伝送で低電流駆
動の光結合装置（フォトカプラ）に係る。

〈従来技術〉 従来の光結合装置は、第３図の如く、鉄系もしくは銅系
のリードフレーム１．２の先端に、発光素子（ＬＥＤチ
ップ）３と受光素子４（フォトダイオードやフォトトラ
ンジスタチップ）とを夫々グイボンディングし、その後
、ワイヤーボンディングが施されている。

そして、チップ３．４は、一般に、応力に対して結晶構
造的に敏感であるため、保護樹脂（プリコート樹脂）５
による一次モールドの実施に伴なう応力を防ぐ必要があ
る。この目的のため、保護樹脂５として、シリコン樹脂
などのような比較的軟らかい樹脂を用いて保護するか、
または各チップやリードフレーム材料との熱膨張係数を
極力台わせるために、ガラス粉末などのフィラーを保護
樹脂に混入している。

さらに、一次モールド後、リードフレームの保護と外乱
光の遮蔽のために遮光性樹脂６により二次モールドを行
なっている。

〈　発明が解決しようとする課題　〉 上記の構成において、受発光素子３．４間には保護樹脂
５による一次モールドが実施されているが、その樹脂中
にガラス粉末などのフィラーが混入されている場合、こ
のフィラーと樹脂との屈折率の違いにより、発光素子３
より出射する光線が散乱し、受光素子４に入射する光線
の数を減らすことになる。

また、フィラーを含まない保護樹脂５でモールドされて
いる場合でも、発光素子３より出射される光線は四方へ
方にちらばるため、前述の場合と同様の結果となり、光
の利用効率が低くなる。

本発明は、上記課題に鑑み、発光素子から出射される光
の散乱を抑えて逆に集光し、光の利用効率を向上させ得
る光結合装置の提供を目的とする。

〈　課題を解決するための手段　〉 本発明による課題解決手段は、第１．２図の如く、発光
素子Ｉ２と受光素子１４とが光学的１こ結合するよう屈
折率の低い透光性樹脂基板１５を介して配置され、該発
光素子１２および受光素子１４が屈折率の高い透光性保
護樹脂１６にて一次モールドされ、これらが遮光性樹脂
１７にて二次モールドされて成り、前記透光性樹脂基板
１５は、一次モールド時に集光レンズが形成されるよう
前記発光素子１２および受光素子１４と対応する位置に
集光レンズ形成用凹み１８．１９が設けられたものであ
る。

〈作用〉 上記課題解決手段において、その製造時に、発光素子１
２および受光素子１４を各リードフレームにグイボンデ
ィングし、ワイヤーボンディングを行なう。そして、発
光素子１２および受光素子１４を、透光性樹脂基板１５
の凹み１８．１９の中心にくるように対向配置して固定
する。

しかる後、これらの受発光素子１２．１４の保護のため
、高い屈折率を持つ保護樹脂１６により一次モールドを
実施し、これらの保護と外乱光の遮蔽のために、遮光性
樹脂１７にて二次モールドして光結合装置が完成する。

このとき、屈折率の低い透光性樹脂基板１５の発光素子
１２および受光素子１４と対応する位置に、集光レンズ
形成用凹み１８．１９が設けられているので、この凹み
１８．１９に、屈折率の高い保護樹脂１６を充填して発
光素子Ｉ２および受光素子１４を一次モールドをする際
、各凹み１８゜１９の界面は、二種類の透光性樹脂にお
ける屈折率の違いにより、集光レンズとして機能するこ
とになる。

したがって、発光素子１２から出射した光を受光素子１
４に集光することが可能となり、光利用効率が向上する
。すなわち、従来の光結合装置と同一条件で比較した場
合、より高い出力が受光素子側で得られるため、より低
い電流駆動ができ、またより高速の伝送が可能となる。

〈実施例〉 以下、本発明の実施例を図面に基づき説明する。

Ｃ第一実施例］ 第１図は本発明の第一実施例を示す光結合装置の断面図
である。

図示の如く、本実施例の光結合装置（フォトカプラ）は
、垂直対向型光詰装置であって、発光側リードフレーム
１１に搭載された発光素子１２と、受光側リードフレー
ム１３に搭載された受光素子１４とが光学的に結合する
よう低い屈折率を有する透光性樹脂基板１５を介して配
置され、該発光素子１２および受光素子１４が高い屈折
率を有しかつ透光性を有する保護樹脂（例えばフッ素樹
脂等用６にて一次モールドされ、さらにこれらが遮光性
樹脂１７にて二次モールドされて成る。

前記リードフレームＩＩ、＋３は、鉄系もしくは銅系の
メタルフレームであり、垂直方向に引き出されている。

前記発光素子Ｉ２は、発光ダイオードチップ（ＬＥＤ）
が使用され、前記受光素子１４は、フォトダイオードや
フォトトランジスタチップが使用されている。該発光素
子１２および受光素子１４は、透光性樹脂基板１５を挟
んで対向配置されている。

前記透光性樹脂基板１５は、低い屈折率を持つ有機性樹
脂（例えば、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂またはポリ
カーボネイト等の熱可塑性樹脂）から成り、発光素子１
２および受光素子１４と対応する位置には保護樹脂（プ
リコート樹脂）１６を埋めるための半球状の集光レンズ
形成用凹み１８゜１９が設けられている。これにより、
一次モールド時に集光レンズが形成されることになる。

前記遮光性樹脂１７は、リードフレーム１１゜１３の保
護と外乱光の遮蔽のための外囲エポキシ樹脂が使用され
ている。

上記光結合装置は、以下のようにして製造される。

まず、発光素子１２および受光素子Ｉ４を発光側リード
フレーム１１および受光側リードフレーム１３にグイボ
ンディングし、その後ワイヤーボンディングを打電う。

そして、発光素子１２および受光素子１４が透光性樹脂
基板Ｉ５の凹み１８．１９の中心にくるように、発光側
リードフレーム１１および受光側リードフレーム１３を
対向配置して固定する。

しかる後、これらの受発光素子１２．１４の保護のため
に、高い屈折率を持つ保護樹脂（プリコート樹脂）１６
により一次モールドを実施する。

最後に、リードフレーム１１．１３の保護と外乱光の遮
蔽のために、遮光性樹脂１７にて二次モールドして光結
合装置が完成する。

このように、屈折率の低い透光性樹脂基板１５に、集光
レンズ形成用凹み１８．１９を設け、この凹み１８．１
９に屈折率の低い保護樹脂１６を充填して発光素子１２
および受光素子！４を一次モールドしているので、各凹
み１８．１９の界面は、二種類の有機性樹脂における屈
折率の違いにより、集光レンズとして機能することにな
り、発光素子１２から出射した光を受光素子１４に集光
することが可能となる。

したがって、光利用効率が向上し、従来の光結合装置と
同一条件で比較した場合、より高い出力が受光素子側で
得られる。故に、より低い電流駆動ができ、かつ、より
高速の伝送が可能となる。

また、透光性樹脂基板１５の凹み１８．１９に発光素子
１２および受光素子１４が搭載されたリードフレームＩ
Ｉ、１３を配置できるので、寸法精度が向上する。

［第二実施例］ 第２図は本発明の第二実施例の光結合装置を示す断面図
である。

図示の如く、本実施例は、水平対向型光結合装置（）オ
ドカプラ）であって、発光素子１２および受光素子１４
が同一面上に同一方向を向いて並置されたものであり、
その他の構成、作用および効果は第一実施例と同様であ
る。

本発明は、上記実施例に限定されるものではなく、本発
明の範囲内で上記実施例に多くの修正および変更を加え
得ることは勿論である。

例えば透光性樹脂基板１５は、発光素子１２と受光素子
Ｉ４とめ間で２種類の有機性透光性樹脂による屈折率の
違いを利用したレンズを作り込む構成であれば、どのよ
うな形状であってもよい。

〈発明の効果〉 以上の説明から明らかな通り、本発明によると、発光素
子と受光素子とが光学的に結合するよう屈折率の低い透
光性樹脂基板を介して配置され、透光性樹脂基板は、発
光素子および受光素子と対応する位置に凹みが設けられ
ているので、この凹みに、屈折率の高い保護樹脂を充填
して発光素子および受光素子を一次モールドをする際、
各凹みの界面は、二種類の有機性樹脂における屈折率の
違いにより、集光レンズとして機能することになる。

したがって、発光素子から出射した光を受光素子に集光
することが可能となり、光利用効率が向上する。

また、従来の光結合装置と同一条件で比較した場合、よ
り高い出力が受光素子側で得られるため、より低い電流
駆動ができ、かつ、より高速の伝送が可能となるといっ
た優れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第一実施例を示す光結合装置の断面図
、第２図は本発明の第二実施例の光結合装置を示す断面
−〜μ勿噌う第３図は従来の光結合装置を示す断面図で
ある。 １１二発光側リードフレーム、１２：発光素子、１３：
受光側リードフレーム、Ｉ４：受光素子、菫５：透光性
樹脂基板、１６：保護樹脂、１７：遮光性樹脂、 １８，１９：凹み。 シャープ株式会社 第３図 １１：九九側り １２：売先素子 ド ！ｂ：イ呆−ｙ　　＠　５Ｉｒ ７７：邊九＋ｉ樹脂 １８．７デ汀団と 第２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　発光素子と受光素子とが光学的に結合するよう、屈折
   率の低い透光性樹脂基板を介して配置され、該発光素子
   および受光素子が屈折率の高い透光性保護樹脂にて一次
   モールドされ、これらが遮光性樹脂にて二次モールドさ
   れて成り、前記透光性樹脂基板は、一次モールド時に集
   光レンズが形成されるよう前記発光素子および受光素子
   と対応する位置に集光レンズ形成用凹みが設けられたこ
   とを特徴とする光結合装置。