JPH07321370A - 光結合素子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 光結合素子において、リードフレームの折り
曲げ加工をなくすことによって、受発光チップ間の距離
のばらつきを防止する。 【構成】 発光チップ２１及び受光チップ２２がそれぞ
れ個々のリードフレーム２３，２４にダイボンド、ワイ
ヤボンドされ、前記発光チップ２１と受光チップ２２と
を対向配置して光学的に結合するよう透光性樹脂２６お
よび遮光性樹脂２７にて二重モールドしてなる光結合素
子において、前記両チップ２１，２２と、該両チップ２
１，２２とリードフレーム２３，２４とを接続するワイ
ヤー２８とが前記透光性樹脂２６にて被覆され、かつ前
記リードフレーム２３，２４の前記透光性樹脂２６にて
被覆された部分を平坦形状としてなることを特徴とす
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、発光チップと受光チッ
プとをそれぞれリードフレームに搭載し、対向配置して
なる光結合素子に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図１２は、従来の光結合素子の構造及び
製造方法を説明するための側面断面図であり、図１３は
図１２に示すリードフレームの形状を説明するための斜
視図である。

【０００３】図示の光結合素子は、二重トランスファー
モールドタイプの光結合素子である。図１２に示すよう
に、一平面的に配置されるリードフレーム１，２がチッ
プ搭載部分で対向するようあらかじめ折り曲げが施され
て設計された発光側リードフレーム１、受光側リードフ
レーム２に、発光チップ３、受光チップ４をそれぞれ個
別にダイボンド，ワイヤーボンドされている。発光チッ
プ３には応力緩和のためシリコーン樹脂にてプリコート
５が施されている。

【０００４】この後、上記発光側リードフレーム１と受
光側リードフレーム２とをスポット溶接、又はローディ
ングフレームにセットすること等により発光チップ３と
受光チップ４とを対向配置させ、光学的に結合するよう
透光性樹脂（例えば半透明エポキシ樹脂）にて一次トラ
ンスファーモールドし透光性樹脂体６を形成し、更に該
透光性樹脂体６のバリ取りを施した後、遮光性樹脂（例
えば黒色エポキシ樹脂）にて二次トランスファーモール
ドし遮光性樹脂体７を形成してなるものである。なお、
図中８は、ボンディングワイヤーである。

【０００５】その後、外装めっき、フォーミング、電気
的特性検査、外観検査、梱包の工程を経て、製品とな
る。

【０００６】図１４は、従来の他の光結合素子の構造及
び製造方法を説明するための側面断面図である。本従来
例について、上記従来例と相異する点のみ説明する。

【０００７】図示の光結合素子は一重モールドタイプ
（すなわち、ドッキングタイプ）の光結合素子であっ
て、上記した一次トランスファーモールドに代わって透
明シリコーン樹脂９にてドッキングさせて光学的パスを
形成し、その後、遮光性エポキシ樹脂にて二次トランス
ファーモールドし遮光性樹脂体７を形成してなるもので
ある。

【０００８】近年においては、図１２に示すような二重
トランスファーモールドタイプの光結合素子が主流にな
ってきている。

【０００９】図１５は、図１２に示す光結合素子の透光
性樹脂体６形成用の成型金型を示す斜視図であり、リー
ドフレーム１，２が金型１０，１１にて挟持されて樹脂
封止される。ここで、リードフレーム１，２は、折り曲
げが施された部分よりも外方で前記金型１０，１１にて
挟持される。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】従来の二重モールドタ
イプ、あるいは一重モールドタイプの光結合装置におい
て、発光チップ３または受光チップ４を搭載するリード
フレーム１，２には、例えば図１３に示すような折り曲
げ加工がなされている。

【００１１】上記光結合素子のリードフレーム折り曲げ
寸法精度のばらつきは、図１６に示すように、＋４０μ
ｍ〜−３０μｍの範囲でばらついている。

【００１２】このリードフレーム折り曲げの寸法精度
は、一般的には±２５μｍ程度であることが望ましく、
このリードフレーム折り曲げ寸法精度がばらついている
と製造時、特にワイヤーボンド等の厳しい寸法精度が要
求される工程には大きな問題を生じる。ワイヤーボンド
の工程は、ばらつきが少なければ少ない程、安定する。
また、リードフレーム１，２の折り曲げ寸法精度がばら
つくと、発光チップ３と受光チップ４との間の距離がば
らつくことになり、これは電気的特性、特に光電流のば
らつきとなる。すなわち、発光チップ３と受光チップ４
との間の距離はリードフレーム１，２の折り曲げ寸法精
度に大きく左右されることになる。図１７に発光チップ
と受光チップとの間の距離と光電流との相関図を示す。

【００１３】近年ユーザーでのセットとしての設計裕度
の点から光結合素子の光電流のランク対応（光電流スペ
クトルの狭域化）の要望はかなり大きくなっており、パ
ッケージでの光電流のばらつきは、そのまま製品の歩留
まりに影響を及ぼすことになる。

【００１４】また、図１２に示す従来の二重トランスフ
ァーモールドタイプの光結合素子は、透光性樹脂体６が
リードフレーム１，２の折り曲げ部分を含んで封止され
ている。該構造において、発光チップ３の上面からの光
はそのまま直接光として受光チップ４へ伝わるが、発光
チップ３の側面からの光は透光性樹脂体６と遮光性樹脂
体７との界面で反射され、間接光として受光チップ４へ
と送られる。

【００１５】このため、間接光は、一次モールドのパケ
ージサイズ（透光性樹脂体６）が大きい程、受光チップ
４まで伝わる距離は長くなり、光量は減衰し易く、受光
チップ４への伝達光量は少なくなる。そこで、一次モー
ルドのパケージサイズは出来る限り小さくする方策が必
要となる。

【００１６】本発明は、上記課題を解決することを目的
とするものである。

【００１７】

【課題を解決するための手段】本発明の光結合素子は、
発光チップ及び受光チップがそれぞれ個々のリードフレ
ームにダイボンド、ワイヤーボンドされ、前記発光チッ
プと受光チップとを対向配置して光学的に結合するよう
透光性樹脂および遮光性樹脂にて二重モールドしてなる
光結合素子において、前記両チップと、該両チップとリ
ードフレームとを接続するワイヤーとが前記透光性樹脂
にて被覆され、かつ前記リードフレームの透光性樹脂に
て被覆された部分を平坦形状としてなることを特徴とす
るものである。

【００１８】また、請求項１記載の光結合素子におい
て、上記透光性樹脂よりなる透光性樹脂体の形状を、側
面断面視略楕円形状としてなることを特徴とするもので
ある。さらに、発光チップ及び受光チップがそれぞれ個
々のリードフレームにダイボンド、ワイヤーボンドさ
れ、前記発光チップと受光チップとを対向配置して光学
的に結合するよう前記受発光チップ間に透光性樹脂を充
填し、遮光性樹脂にて封止してなる光結合素子におい
て、前記リードフレームの樹脂にて被覆された部分を平
坦形状としてなることを特徴とするものである。

【００１９】

【作用】上記構成によれば、本発明の請求項１記載の光
結合素子は、受発光チップと、該チップと各リードフレ
ームとを接続するワイヤーとが前記透光性樹脂にて被覆
され、かつ前記リードフレームの透光性樹脂にて被覆さ
れた部分を平坦形状としてなる構成なので、少なくとも
受発光チップと、該チップと各リードフレームとを接続
するワイヤとを透光性樹脂にて封止すれば良く、上記透
光性樹脂よりなる透光性樹脂体の形状を小さくすること
ができる。また、チップのワイヤーボンド工程が安定す
るとともに、受発光チップ間の距離を安定させることが
できる。

【００２０】また、請求項２記載の光結合素子は、透光
性樹脂よりなる透光性樹脂体の形状を、側面断面視略楕
円形状としてなる構成なので、発光チップの側面からの
光を効率よく受光チップ側へ反射させることができる。

【００２１】さらに、請求項３記載の光結合素子は、前
記リードフレームの樹脂にて被覆された部分を平坦形状
としてなる構成なので、チップのワイヤーボンド工程が
安定するとともに、受発光チップ間の距離を安定させる
ことができる。

【００２２】

【実施例】図１は本発明の第一実施例を示す光結合素子
の側面断面図であり、図２は図１に示すリードフレーム
の拡大斜視図である。

【００２３】本実施例の光結合素子は、二重トランスフ
ァーモールドタイプの光結合素子であって、発光チップ
２１及び受光チップ２２がそれぞれ個々のリードフレー
ム２３，２４にダイボンド、ワイヤーボンドされ、前記
発光チップ２１には応力緩和のためにジャンクションコ
ーティングレジン（ＪＣＲ）２５でプリコートされてい
る。前記発光チップ２１と受光チップ２２とは、例えば
スポット溶接またはローディングフレームに前記リード
フレーム２３，２４をセットすることにより、光学的に
結合するよう配置され、透光性のエポキシ樹脂にて一次
モールドされ、透光性樹脂体２６が形成される。その
後、該透光性樹脂体２６のバリ取りを施し、さらに遮光
性のエポキシ樹脂にて二次モールドされ、遮光性樹脂体
２７が形成されてなるものである。図中、２８はボンデ
ィングワイヤーである。

【００２４】図３は、本実施例の光結合素子の透光性樹
脂体２６形成用の一次モールド成型金型を示す斜視図で
あり、リードフレーム２３，２４が金型２９，３０にて
挟持されて樹脂封止される。前記金型２９，３０は、リ
ードフレーム２３，２４が折り曲げ加工を有しないた
め、従来、折り曲げ加工によって確保していた受発光チ
ップ２１，２２間の距離を、本実施例ではリードフレー
ム２３，２４を挾持する位置が従来のように平面となら
ず上下方向に若干ずらせた位置とすることによって、受
発光チップ２１，２２間の距離を確保している。このた
め、受発光チップ２１，２２間の距離の変更は、金型２
９，３０の各リードフレーム２３，２４を挟持する位置
を上下方向に広げたり狭くすることによって容易に変更
可能である。

【００２５】二次モールド成型金型についても、前記一
次モールド成型金型のように、リードフレーム２３，２
４を挟持する位置が上下方向にずれた位置となる。

【００２６】その後、外装メッキ、リードフォーミン
グ、電気的特性検査、外観検査、梱包の工程を経て出荷
される。

【００２７】本実施例の光結合素子は、図２に示すよう
に、発光側リードフレーム２３及び受光側リードフレー
ム２４に折り曲げ加工が施されておらず、少なくともチ
ップ搭載部分側端部からリードフレームの露出部分ま
で、すなわち樹脂にて被覆された部分は一平面的に構成
されている。なお、図１において、リードフレーム２
３，２４の露出部分においての折り曲げは、リードフォ
ーミングによるものである。したがって、図１２に示す
従来の光結合素子と比較して、リードフレームの折り曲
げ部分を透光性樹脂にて被覆しない分、一次モールドパ
ッケージ（透光性樹脂体２６）の形状（サイズ）を小さ
くすることが可能となり、これにより、発光チップ２１
の側面より発する光は受光チップ２２に到達するまでの
距離が短くなり、光量の減衰を低減でき、受光チップ２
２への伝達光量を向上させることができるとともに、光
結合素子としてのパッケージサイズを低減でき、小型化
が図れ、かつ樹脂の使用量を低減でき、コスト低減も図
れる。

【００２８】前記透光性樹脂体２６の大きさとしては、
少なくとも前記受発光チップ２１，２２とボンディング
ワイヤー２８とを被覆する程度の大きさであれば良く、
最小とすれば従来のものと比較してパッケージサイズを
３分の２程度まで小さくすることができる。また、この
時の光伝達率（光電流）の増加としては、従来よりも５
０％は向上される。

【００２９】また、リードフレーム２３，２４の折り曲
げをなくすことにより、従来のように折り曲げ寸法精度
がばらつくといった問題点がなくなり、ワイヤーボンド
工程が安定し、また受発光チップ２１，２２間の距離の
ばらつきは一次モールド成型金型の精度のみのばらつき
となり、従来に比較して安定することから電気的特性、
特に光電流のばらつきが少なくなる。

【００３０】さらに、光結合素子の主要製造材料である
リードフレームの使用を低減できるとともに折り曲げ加
工を施す必要がないことからコストが下がることは明ら
かである。

【００３１】図４乃至図６はそれぞれ他の実施例よりな
る光結合素子を説明するための側面断面図である。それ
ぞれの実施例について、上記実施例と相違する点のみ説
明する。

【００３２】図４は、受発光側リードフレーム２３，２
４とも二次モールドパッケージ（遮光性樹脂体２７）部
分にて折り曲げ加工を有するものであり、図５，６はそ
れぞれ発光側リードフレーム２３，受光側リードフレー
ム２４の一方のみ二次モールドパッケージ部分にて折り
曲げ加工を有するものである。

【００３３】図４乃至図６に示す光結合素子は、少なく
とも一方のリードフレーム２３，２４に二次モールドパ
ッケージ部分にて折り曲げ加工を設けることにより、従
来同様、樹脂パッケージ部分の同一平面から両リードフ
レーム２３，２４を露出させるものである。

【００３４】該構造は、上記同様透光性樹脂体２６を成
型した後に、リードフレームに折り曲げ加工を施し、そ
の後折り曲げ部分が遮光性樹脂にて封止され、遮光性樹
脂体２７が形成されてなるものである。

【００３５】本実施例における二次モールド成型金型
は、従来同様リードフレーム２３，２４を挟持する位置
が同一平面となる。

【００３６】上記構成によれば、上記実施例の作用、効
果におけるリードフレームのコストを低減できるという
内容以外の作用、効果について同様に達成することがで
きるとともに、従来同様、両リードフレーム２３，２４
を一平面的に外方に引き出すことができる。

【００３７】図７乃至図１０は、それぞれ本発明の第二
実施例を示す側面断面図である。

【００３８】本実施例の光結合素子は、図７、図８、図
９及び図１０に示す光結合素子がそれぞれ図１、図４、
図５、図６に示す光結合素子に対応する構成であって、
本実施例では上記第一実施例の光結合素子において、透
光性樹脂体２６の形状を側面断面視略楕円状に形成して
なるものである。該楕円形状は一次モールド成型金型の
形状を変更することによって容易に対応できる。

【００３９】該構成によれば、発光チップ２１側面から
の光が透光性樹脂体２６と遮光性樹脂体２７との界面で
反射する際に、効率よく受光チップ２２側へ反射され、
伝達光量が増加する。

【００４０】該透光性樹脂体２６の楕円状のＲは、大き
ければ大きい程、反射効率が向上されるが、本実施例の
光結合素子としては、光結合素子としての大きさにもよ
るが０．２〜０．４ｍｍとしている。該構成によって、
受光チップ２２の受光量が１０％向上される。

【００４１】図１１は、本発明の第三実施例を示す側面
断面図である。本実施例について、図１４に示す従来の
一重モールドタイプ（ドッキングタイプ）の光結合素子
と相違する点のみ説明する。

【００４２】本実施例の光結合素子は、リードフレーム
２３，２４の構造が、少なくともチップ２１，２２搭載
部分側端部からリードフレーム露出部分の樹脂パッケー
ジ付け根部分の間、すなわち樹脂にて被覆される部分に
折り曲げ加工を有しない構造のものである。

【００４３】本実施例において、受発光チップ２１，２
２間にある所定の距離を持たせるための位置決め方法と
しては、受発光チップ２１，２２間に透明シリコーン樹
脂３１を充填した後に、リードフレーム２３，２４を挟
持する位置が上下方向に異なる（上述した一次モールド
成型金型同様）二次モールド成型金型に挟持され、固定
されることにより受発光チップ２１，２２間の距離精度
を出すことができる。前記二次モールド金型への配置時
の前記透明シリコーン樹脂は、半硬化状体とする。上記
構成によれば、本実施例の光結合素子は、従来のように
折り曲げ寸法精度がばらつくといった問題点がなくな
り、ワイヤーボンド工程が安定し、また受発光チップ２
１，２２間の距離のばらつきは二次モールド成型金型の
精度のみのばらつきとなり、従来に比較してが安定する
ことから電気的特性、特に光電流のばらつきが少なくな
る。さらに、光結合素子の主要製造材料であるリードフ
レームの使用を低減できるとともに折り曲げ加工を施す
必要がないことからコストが下がることは明らかであ
る。

【００４４】

【発明の効果】以上のように、本発明の請求項１記載の
光結合素子によれば、リードフレームの透光性樹脂にて
封止されている部分を平坦形状としているので、前記透
光性樹脂よりなる透光性樹脂体の形状を小さくすること
ができ、光伝達率が向上されるとともに小型化が図れ
る。また、チップのワイヤーボンド工程が安定する。さ
らに、受発光チップ間の距離が安定することから光伝達
率のばらつきが低減される。

【００４５】また、請求項２記載の光結合素子によれ
ば、透光性樹脂よりなる透光性樹脂体の形状を、側面断
面視略楕円形状としてなる構成なので、発光チップの側
面からの光を効率よく受光チップ側へ反射させることが
でき、光伝達率が向上する。

【００４６】さらに、請求項３記載の光結合素子によれ
ば、リードフレームの樹脂にて封止されている部分を平
坦形状としているので、チップのワイヤーボンド工程が
安定し、且つ受発光チップ間の距離が安定することから
光伝達率のばらつきが低減される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一実施例を示す側面断面図である。

【図２】図１に示すリードフレームの構造を説明するた
めの斜視図であり、（ａ）は受光側リードフレームであ
り、（ｂ）は発光側リードフレームである。

【図３】一次モールド成型金型の構造を説明するための
斜視図である。

【図４】他の実施例を示す側面断面図である。

【図５】他の実施例を示す側面断面図である。

【図６】他の実施例を示す側面断面図である。

【図７】本発明の第二実施例を示す側面断面図である。

【図８】他の実施例を示す側面断面図である。

【図９】他の実施例を示す側面断面図である。

【図１０】他の実施例を示す側面断面図である。

【図１１】本発明の第三実施例を示す側面断面図であ
る。

【図１２】従来例を示す側面断面図である。

【図１３】図１２に示すリードフレームの構造を説明す
るための斜視図であり、（ａ）は受光側リードフレーム
であり、（ｂ）は発光側リードフレームである。

【図１４】他の従来例を示す側面断面図である。

【図１５】従来の一次モールド成型金型の構造を説明す
るための斜視図である。

【図１６】折り曲げ寸法精度のばらつき度を示す図であ
る。

【図１７】受発光チップ間の距離と光電流との相関図で
ある。

【符号の説明】

２１ 発光チップ ２２ 受光チップ ２３ 発光側リードフレーム ２４ 受光側リードフレーム ２５ プリコート樹脂 ２６ 透光性樹脂（透光性樹脂体） ２７ 遮光性樹脂（遮光性樹脂体） ２８ ボンディングワイヤー ３１ 透明シリコーン樹脂（透光性樹脂）

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 発光チップ及び受光チップがそれぞれ個
   々のリードフレームにダイボンド、ワイヤーボンドさ
   れ、前記発光チップと受光チップとを対向配置して光学
   的に結合するよう透光性樹脂および遮光性樹脂にて二重
   モールドしてなる光結合素子において、 前記両チップと、該両チップとリードフレームとを接続
   するワイヤーとが前記透光性樹脂にて被覆され、かつ前
   記リードフレームの前記透光性樹脂にて被覆された部分
   を平坦形状としてなることを特徴とする光結合素子。
2. 【請求項２】 上記透光性樹脂よりなる透光性樹脂体の
   形状を、側面断面視略楕円形状としてなることを特徴と
   する請求項１記載の光結合素子。
3. 【請求項３】 発光チップ及び受光チップがそれぞれ個
   々のリードフレームにダイボンド、ワイヤーボンドさ
   れ、前記発光チップと受光チップとを対向配置して光学
   的に結合するよう前記受発光チップ間に透光性樹脂を充
   填し、遮光性樹脂にて封止してなる光結合素子におい
   て、 前記リードフレームの前記樹脂にて被覆された部分を平
   坦形状としてなることを特徴とする光結合素子。