JPH09232623A - フォトカプラ及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 パッケージを薄型しながらも光の伝達効率の
向上を図ったフォとカプラ及びその製造方法を提供す
る。 【解決手段】 発光素子の接合面が受光素子の上面より
も高くなるように発光素子及び受光素子を透光性樹脂及
びこの透光性樹脂を覆う不透光性樹脂により封止する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、発光素子と受光素
子とを樹脂で一体封止したフォトカプラの構造及び製造
方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】発光素子及び受光素子を使用することに
より光信号を介して電気信号の伝達を行う電子部品とし
てフォトカプラは医療機器の分野を始めとして広く利用
されている。従来のフォトカプラは、一般的な構造とし
て、図５に示すように、発光素子２１とこの発光素子２
１から発生された光を受光するための受光素子２２がそ
れぞれのリード電極２３、２４に電気的に接続された状
態で対向配置されると共に、これらの両素子２１、２２
をリード電極２３、２４と共にシリコーン等の透明樹脂
及びこの透明樹脂を更に包囲状に被覆する不透明樹脂２
５を使用して一体的に封止することにより形成されてい
る。

【０００３】このような構造のフォトカプラは、発光素
子２１として、例えば、発光ダイオード（ＬＥＤ）が使
用される一方、受光素子２２としては、例えば、Ｓｉか
ら成るフォトトランジスタが一般に用いられている。こ
の種のフォトカプラに用いられるＬＥＤ２１は、その表
裏面に電極が対向状に設けられた分割型のベアチップ形
状に形成されているために、不純物の導入により形成さ
れたＰＮ接合面は表面または裏面に平行に、即ち外周面
上に終端するように、形成されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述したタ
イプのフォトカプラでは、ＬＥＤチップ２１のＰＮ接合
面に対して直角方向にフォトトランジスタ２２が設けら
れている。しかし、ＰＮ接合面から成る半導体発光素子
では、発光に際して、ＰＮ接合面及びその近傍にてより
高い輝度の発光が生じることが知られており、チップ２
１の上下方向よりも外周方向（表裏面に平行な方向）に
より強い発光がなされることが理解される。加えて、Ｌ
ＥＤチップの表面は前述したように、一般に、上面電極
としての金属層が設けられるため、やはり、上方への発
光が構造的にも妨げられることになる。

【０００５】また、上記従来のフォトカプラは、ＬＥＤ
チップ２１とフォトトランジスタ２２とが上下に対向配
置された構造のため、一定以上のパッケージの薄型化は
困難になる。従って、本発明の目的は、パッケージを薄
型化しながらも光の伝達効率の向上を図ったフォトカプ
ラ及びその製造方法を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、本発明のフォトカプラは側面に接合面が終端する
発光素子と、上面に受光面が設けられた受光素子と、発
光素子に電気的に接続された第１リード電極と、受光素
子に電気的に接続された第２リード電極と、発光素子及
び受光素子を共通に封止する透光性樹脂と、透光性樹脂
を被覆するように封止する不透光性樹脂と、から成り、
発光素子はその接合面が受光素子の上面より高く配置さ
れていることを特徴とする。

【０００７】このため、本発明のフォトカプラは、従来
の構造に較べて、高さ方向で約３分の２程度に薄型化す
ることが可能になる。使用に際しては、発光素子の接合
面及びその近傍から放射される高輝度の光の一部は、透
光性樹脂と不透光性樹脂の界面で受光素子の上面に向け
て反射され、良好な効率で赤外光を介した信号伝達を行
うことができる。

【０００８】また、本発明のフォトカプラの製造方法
は、外周面に接合面が終端する発光素子及び上面に受光
面が設けられた受光素子と並びに発光素子を搭載するた
めの第１アイランドと第１アイランドより低く設けられ
受光素子を搭載するための第２アイランドが設けられた
リーフレームとを準備し、発光素子及び受光素子を第１
及び第２アイランド上にそれぞれ載置した状態で発光素
子と受光素子とを透光性樹脂で一体に封止した後透光性
樹脂を被覆するように不透光性樹脂による封止を施すこ
とから成ることを特徴とする。

【０００９】このため、共通のリードフレーム上に発光
素子及び受光素子を搭載し及び一体的に封止することに
より簡易にフォトカプラを製造でき、従来の方法のよう
に発光素子及び受光素子を搭載するリードフレームをそ
れぞれ別個に形成し金型を介して相互に位置合せし樹脂
封止するような煩雑な工程を回避することができる。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明によるフォとカプラ及びそ
の製造方法の実施の形態について図面を参照しながら以
下に詳細に説明する。本発明のフォトカプラは、図１に
示すように、側面に接合面２ａが終端する発光素子２
と、上面に受光面３ａが設けられた受光素子３と、前記
発光素子２に電気的に接続された第１リード電極４と、
前記受光素子３に電気的に接続された第２リード電極５
と、前記発光素子２及び受光素子３を共通に封止する透
光性樹脂６と、前記透光性樹脂６を被覆するように封止
する不透光性樹脂７と、から成る。

【００１１】発光素子２は、例えば、ＧａＡｓの半導体
基板から成り、表面電極が設けられた表面及び裏面電極
が設けられた裏面に平行に拡がる接合面２ａが設けられ
ている。この接合面２ａは基板の表面または裏面に対し
て直角に設けられた外周面上に終端している。受光素子
３は、例えば、Ｓｉの半導体基板から成り、チップ表裏
面に平行に拡がるＰＮ接合面が表面上に終端するように
設けられている。

【００１２】他方、第１リード電極４及び第２リード電
極５は、例えば、Ｆｅ合金から形成され、図２に平面を
示すように、発光素子搭載用のアイランド４ａ及びこれ
に隣接するパッド４ｂを含む第１リード電極４と、受光
素子搭載用のアイランド５ａ及びこれに隣接するパッド
５ｂを含む第２リード電極５とから成っている。ここ
で、第１リード電極４及び第２リード電極５は透光性樹
脂６または不透光性樹脂７により封止されるインナーリ
ード部を有している。これらのインナーリード部はそれ
ぞれのアイランド４ａ上に搭載された発光素子２の接合
面２ａの方が受光素子３の上面３ａよりも高く位置する
ように折曲げ加工が施されている。

【００１３】発光素子２及び受光素子３は裏面電極にて
導電性接合剤を介して第１リードアイランド４ａ及び第
２リードアイランド５ａにそれぞれ電気的に接続されて
いる一方、表面電極にてＡｕワイヤを介して隣接するパ
ッド４ｂ、５ｂにそれぞれ電気的に接続されている。こ
れらの発光素子２及び受光素子３は、上述のように第１
及び第２リード電極４、５に電気的に接続された状態
で、透光性樹脂６により一体に封止され、さらに透光性
樹脂６およびこれから突出したリード電極４、５を被覆
するように不透光性樹脂７により封止されている。

【００１４】本発明のフォトカプラは、上述のように構
成されているので、従来の構造で同様の発光及び受光素
子等を用いた場合と比べて、高さ方向で約３分の２程度
薄型化することができる。発光素子の接合面及びその近
傍から放射される高輝度の光の一部は、図１に示す、透
光性樹脂６と不透光性樹脂７の傾斜面７ａを含む界面で
受光素子の上面３ａに向けて反射される。この場合、複
数回反射して受光素子３に間接的に入射する光部分もあ
ることも理解される。

【００１５】次に、本発明のフォトカプラの製造方法に
ついて説明する。本発明のフォトカプラは、図２に示す
ように、第１及び第２リード電極４、５を含む長尺のリ
ードフレームを使用して製造される。このリードフレー
ムは前述のように発光素子の接合面を受光素子の上面よ
りも高い位置に設けるように、発光素子側のアイランド
４ａ近傍にてリード電極部に予め、図３（ａ）に示すよ
うに、屈曲による段差４ｃが設けられている。尚、リー
ドフレームには、リード電極部に平行して延びる連結バ
ー８が設けられている。

【００１６】このようなリードフレームのアイランド４
ａ、５ａに、図３（ｂ）に示すように、受光素子２及び
発光素子３をそれぞれの裏面電極にて図示しない接着
剤、例えば銀ペースト、を用いて電気的接続状態で固定
すると共に、Ａｕ線を介して隣接するパッド４ｂ、５ｂ
に電気的に接続する。このような発光素子２及び受光素
子３の搭載により、発光素子２はその接合面が受光素子
３の上面よりも高い位置になるように位置合せされる。

【００１７】次いで、図３（ｃ）に示すように、上型及
び下型からなる金型に素子２、３を搭載したリードフレ
ームを配置した状態で、両型間のキャビティーに透光性
樹脂を注入し及びこれを冷却することにより、素子２、
３が透光性樹脂６により封止された１次モールド体を形
成する。次いで、形成した１次モールド体を更に別のや
はり上下型から成る金型を使用して、図３（ｄ）に示す
ように、透光性樹脂体を覆うように不透光性樹脂７から
成る封止を施すことにより、２次モールド体が得られ
る。このように形成された２次モールド体は、上述し
た、長尺のリードフレームを利用して形成することによ
り量産がより容易になる。

【００１８】このように２次モールド体を形成したら、
リード電極部分にプレスによる曲げ及び切断加工並びに
連結バー８の切除を施すことにより図１に示した本発明
のフォトカプラが製造される。図４に本発明の他の実施
形態をの部分拡大平面を示す。この実施形態では、上述
の実施形態に対してＬＥＤ素子２’を一定の角度、例え
ば４５度、回転させてアイランド４ａ’上の固定したこ
とを除けば、上述した実施形態と同様に構成される。

【００１９】このようにＬＥＤ素子２’を設けることに
より、図示しないホトトランジスタに向けて効果的に発
光させることができる。尚、このように構成した場合に
は、発生された光はフォとカプラの側方、即ち図１中紙
面に直角な方向、にも比較的強く放射されることになる
が、これらの側方側にも反射面７ａと同様な反射面を設
けフォトトランジスタ上面方向に反射させるように構成
するのが望ましい。

【００２０】

【発明の効果】以上に詳細に説明したように、本発明の
電子素子のパッケージ実装方法によれば、表面に内部電
極が形成された凹部により画成された内部空間を有する
パッケージ本体と、パッケージ本体に装着可能に形成さ
れた蓋体と、第１の接続体が表面に形成された電子素子
と、を準備し、電子素子をその裏面にて蓋体に貼着し、
蓋体を第２の接続体を介してパッケージ本体に載置し、
次いで、第１接続体を介して電子素子を内部電極に接続
すると共に蓋体を第２接続体を介してパッケージ本体に
固定することから成るので、より簡易な工程でより確実
な電気的接続が施されたパッケージ体を得ることができ
る。

【００２１】このため、本発明方法では、より簡易な工
程でより確実な電気的接続が施されたパッケージ体を得
ることができる。本発明のパッケージ実装方法は、第２
接続体を第１接続体と同一材料を主成分とし第１接続体
を介した接続及び第２接続体を介した固定を同一の工程
で行うように構成できる。

【００２２】このように構成することにより、第１接続
体による接続及び第２接続体による固定のを同時に行う
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のフォトカプラの断面図である。

【図２】本発明のフォトカプラの製造に使用するリード
フレームの平面図である。

【図３】本発明のフォトカプラの主要な製造工程を示す
図である。

【図４】本発明の他の実施形態を示す平面図である。

【図５】従来のフォトカプラの断面図である。

【符号の説明】

２ 発光素子 ２ａ 接合面 ３ 受光素子 ３ａ 受光面 ４ 第１リード電極 ４ａ 段差部 ５ 第２リード電極 ６ 透光性樹脂体 ７ 不透光性樹脂体

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】側面に接合面が終端する発光素子と、上面
   に受光面が設けられた受光素子と、前記発光素子に電気
   的に接続された第１リード電極と、前記受光素子に電気
   的に接続された第２リード電極と、前記発光素子及び受
   光素子を共通に封止する透光性樹脂と、前記透光性樹脂
   を被覆するように封止する不透光性樹脂と、から成り、
   前記発光素子はその接合面が前記受光素子の上面より高
   く配置されていることを特徴とするフォトカプラ。
2. 【請求項２】前記透光性樹脂と前記不透光性樹脂との界
   面は前記発光素子からその接合面に延長する方向に放射
   された光を直接前記受光素子の上面に反射する形状に形
   成された請求項１に記載のフォトカプラ。
3. 【請求項３】側面に接合面が終端する発光素子及び上面
   に受光面が設けられた受光素子と並びに前記発光素子を
   搭載するための第１アイランドと該第１アイランドより
   低く設けられ前記受光素子を搭載するための第２アイラ
   ンドが設けられたリーフレームとを準備し、前記発光素
   子及び前記受光素子を前記第１及び第２アイランド上に
   それぞれ載置した状態で前記発光素子と前記受光素子と
   を透光性樹脂で一体に封止した後前記透光性樹脂を被覆
   するように不透光性樹脂による封止を施すことから成る
   ことを特徴とするフォトカプラの製造方法。