JPH0983013A - 光結合装置及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 二重トランスファーモールドの光結合装置に
おいて、一次モールド体６形成後、リードフレーム１
ａ，１ｂを折曲しこれらを二次モールド体８内に取り込
み、従来よりも小型の光結合装置を提供する。 【課題解決手段】 発光側リードフレーム１ａおよび受
光側リードフレーム１ｂと、前記両リードフレーム１
ａ，１ｂ上に搭載され、かつ、各々電気的に接続された
発光素子２および受光素子３と、前記両リードフレーム
１ａ，１ｂの一部と前記発光素子２及び前記受光素子３
とが透光性樹脂により封止された一次モールド体６と、
前記一次モールド体６を遮光性樹脂により封止する二次
モールド体７を備え、前記両リードフレーム１ａ，１ｂ
は、前記二次モールド体７内で折曲され、かつ、外部実
装基板１３上に面実装できるように前記二次モールド体
７表面に露出してなることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光結合装置に関
し、特に入出力間を電気的に絶縁する光結合装置（フォ
トカプラ）に係る構造および製造方法に関するものであ
る。

【０００２】

【従来技術】従来の光結合装置を図８乃至図１０に示
す。

【０００３】図８に示す光結合装置は、ドッキングタイ
プと呼ばれるものであり、予め対向することを考慮して
折曲されたリードフレーム１ａ、１ｂの載置片に発光素
子２および受光素子３がそれぞれ導電性接着剤例えば、
Ａｇペースト（図示しない）により接着される。次に、
発光素子２および受光素子３からリードフレーム１ａ、
１ｂのヘッダー部に金線等のボンディングワイヤ４が打
たれる。その後、これらをスポット溶接あるいはローデ
ィングフレームにセットすることにより、両素子２、３
が略同一光軸上になるように、対向配置される。次に、
透光性樹脂例えば、透明シリコーン樹脂により光学的な
パス（ドッキング）７を作り、遮光性樹脂例えば、フィ
ラー入りのエポキシ樹脂等により二次モールド体８を形
成し、図１０の光結合装置となる。

【０００４】次に、他の従来技術を用いた光結合装置を
図９に示す。

【０００５】図９に示す光結合装置は、二重モールドタ
イプと呼ばれるものであり、ドッキングタイプの光結合
装置と同様に両素子２、３が略同一光軸上になるように
対向配置されているが、発光素子２はジャンクション等
の応力を緩和する目的で透明シリコーン樹脂によるプリ
コート５が施されている。この状態で透光性樹脂例え
ば、半透明エポキシ樹脂にてトランスファーモールドを
行い、一次モールド体６を形成する。更に、不要な樹脂
バリ取りを施した後、遮光性樹脂例えば、難燃性の黒色
のエポキシ樹脂によりトランスファーモールドを行い、
二次モールド体８を形成し外乱光を遮断する。その後、
外装メッキ、フォーミング、絶縁耐圧試験、電気的特性
検査、外観検査、梱包の工程を経て図１０の光半導体装
置となる。ここで説明した従来の光結合装置は、いずれ
もＳＭＤ（サーフェイス・マウンテッド・デバイス）型
と呼ばれるもので、外部実装基板に対して、表面実装と
いった高密度実装ができるものであるが、光結合装置に
は他にＤＩＰ（デュアル・インライン・パッケージ）型
といったものがある。これは、リードフレーム１ａ、１
ｂが二次モールド体の二側面からほぼ直角に取り出さ
れ、外部実装基板に挿入される形で実装されるもので、
ＳＭＤ型に比べると、実装に要するリードフレーム１
ａ、１ｂの面積が少ない分、一般的に小型となる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
光結合装置のうちドッキングタイプは発光素子および受
光素子間に透明樹脂例えば、透明シリコーン樹脂等によ
り充填形成された光学的パス（ドッキング）が施されて
おり、この光学的パスに用いられる透明樹脂と遮光性樹
脂例えば、エポキシ樹脂との密着性が悪いので、二次モ
ールド体との界面で放電が起こり易い。従って、特に、
電源部の一次−二次間の絶縁をまかされる光結合装置に
とっては、高絶縁性を保持するという点で問題であっ
た。

【０００７】そこで、近年では上記ドッキングタイプに
変わり、高絶縁性を有する二重モールドタイプの光結合
装置が主流となっている。

【０００８】しかし、このタイプは高絶縁性は有する
が、リードフレームと二次モールド体側の界面に沿って
水分等の侵入を防ぐとといった耐湿性の点から二次モー
ルド体の樹脂厚を、ある程度確保せざるを得ず大型とな
る。そのため、小型化という点で課題があった。

【０００９】本発明は上記課題に鑑み小型で、且つ高絶
縁性を備えた光結合装置を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の請求項１記載の光結合装置は、発光側リー
ドフレームおよび受光側リードフレームと、両リードフ
レーム上に搭載され、かつ、各々電気的に接続された発
光素子および受光素子と、両リードフレームの一部と発
光素子及び受光素子とが透光性樹脂により封止された一
次モールド体と、一次モールド体が遮光性樹脂により封
止された二次モールド体を備え、両リードフレームは、
二次モールド体内で折曲され、かつ外部実装基板上に面
実装できるように二次モールド体表面に露出してなるこ
とを特徴とする。

【００１１】本発明の請求項２記載の光結合装置は、請
求項１記載の両リードフレームが、二次モールド体内で
折曲され、該二次モールド体底面より突出してなること
を特徴とする。

【００１２】本発明の請求項３記載の光結合装置は、二
次モールド体底面に、外部実装基板の貫通孔に係合する
凸部を設けてなることを特徴とする。

【００１３】本発明の請求項４記載の光結合装置は、凸
部の、少なくとも根元部分が貫通孔の孔径よりも大なる
ことを特徴とする。

【００１４】本発明の請求項５記載の光結合装置の製造
方法は、発光側リードフレームおよび受光側リードフレ
ームと発光素子及び受光素子とを透光性樹脂により封止
し、一次モールド体を形成する工程と、両リードフレー
ムのタイバ部を除去する工程と、両リードフレームを折
曲する工程と、一次モールド体および折曲されたリード
フレームを遮光性樹脂で封止し二次モールド体を形成す
る工程と、二次モールド体から突出する前記両リードフ
レームの不要部分を切断する工程とを備えてなることを
特徴とする。

【００１５】以下に上記課題を解決するための手段を用
いた場合の本発明による作用を記載する。

【００１６】上記構成によれば、本発明の請求項１記載
の光結合装置は、従来は二次モールド体側面でＳＭＤ型
に折曲され、突出していたリードフレーム部分を二次モ
ールド体内に収納することが可能となり小型化が図れ
る。

【００１７】本発明の請求項２記載の光結合装置は、従
来は二次モールド体側面でＤＩＰ型に折曲され、側面か
ら突出していたリードフレーム部分を、二次モールド体
内から底面に突出させることにより、ＳＭＤ型の時に要
するリードフレームの幅を比べると側面からの突出しな
い分省スペースとなる為、二次モールド体の樹脂厚が薄
くて済み、更に小型化が図れる。

【００１８】本発明の請求項３記載の光結合装置は、二
次モールド体の底面部分に外部実装基板の貫通孔に係合
する凸部を設けているため、実装時の位置決めが確実に
行える。本発明の請求項４記載の光結合装置は、二次モ
ールド体底面に、少なくとも根元部分が外部実装基板の
貫通孔の孔径よりも大きい凸部を設けているので、実装
時、凸部はある一定の深さまで係合し固定される。従っ
て、外部実装基板との間に隙間が生じるので、実装時に
必要なハンダの厚みが確保される。そのため確実な実装
が可能となる。

【００１９】本発明の請求項５記載の光結合装置の製造
方法は、一次モールド体形成後に、リードフレームを折
曲するため、リードフレームはその後に形成される二次
モールド体内に収納される。従って、従来の光結合装置
に見られるような側面からリードフレームの突出が無い
分、光結合装置の小型化が図れる。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の第一の実施の形態
を図１乃至図４に基づいて説明する。

【００２１】図１は本発明の第一の実施の形態に係る光
結合装置の斜視図、図２は同じくその断面図、図３
（ａ）乃至（ｃ）および図４は同じくその製造工程図で
ある。

【００２２】図１及び２の如く、本実施の形態の光結合
装置は、発光素子２と、発光素子２が搭載される発光側
リードフレーム１ａと、受光素子３と、受光素子３が搭
載される受光側リードフレーム１ｂと、これら両リード
フレーム１ａ，１ｂが光学的に結合するように対向配置
されたものを透光性樹脂にて封止してなる一次モールド
体６と、さらに、遮光性樹脂にて封止してなる二次モー
ルド体８とから構成されている。

【００２３】発光素子２および受光素子３は図２の如
く、両リードフレーム１ａ，１ｂの載置片にそれぞれ導
電性接着剤例えば、Ａｇペースト（図示しない）により
接着固着される。次に、両リードフレーム１ａ，１ｂの
ヘッダー部から各素子２，３へ金線等のボンディングワ
イヤ４が打たれる。その後、これらをスポット溶接ある
いはローディングフレームにセットすることにより、両
素子２、３が略同一光軸上になるように、対向配置され
る。

【００２４】発光素子２には、ジャンクション等の応力
を緩和するために透明シリコーン樹脂等によりプリコー
ト５が施されている。これらを、透光性樹脂例えば、半
透明エポキシ樹脂等により封止し、一次モールド体６を
形成後、両リードフレーム１ａ，１ｂは面実装が可能と
なるように、ＳＭＤ（サーフェイス・マウンテッド・デ
バイス）型に折曲形成される。次に、一次モールド体を
遮光性樹脂例えば、難燃性の黒色エポキシ樹脂等にて、
トランスファーモールドし二次モールド体８を一体的に
封止し形成する。両リードフレーム１ａ，１ｂは二次モ
ールド体８表面より一部分が露出しているので外部実装
基板１３上への面実装が可能となる。また、パッケージ
の大きさも従来から比べて、二次モールド体８の突出が
無い分、小型になる。尚、両リードフレーム１ａ、１ｂ
は折曲方法を工夫することにより、底面は勿論のこと側
面にも露出させることが可能であり、側面に一定面積を
露出させることにより、外部実装基板１３の電極１６に
実装する際の側面におけるハンダ１５の濡れがよくなり
確実な実装が可能となる。

【００２５】上記光結合装置は以下のように製造され
る。

【００２６】図３（ａ）の如く、光学的に結合するよう
に対向配置された両リードフレーム１ａ，１ｂを透光性
樹脂によりモールドし、一次モールド体６を形成する。
その後、図３（ｂ）の如く、タイバ部９と一次モールド
体６形成時に生じた樹脂バリとを例えば金型等を用いて
除去する。次に、リードフレーム１ａ，１ｂを、図３
（ｃ）の如く、ＳＭＤ型となるように金型にてフレーム
状態で折曲する。

【００２７】次に、図４の如く、これらをトランスファ
ーモールド金型１０にセットし、遮光性樹脂にて封止し
二次モールド体８を形成する。その後、外装メッキを施
し、二次モールド体８から出た余分なリードフレーム１
ａ，１ｂをカットして製品を形成する。最後に、樹脂漏
れ等により、パッケージ裏面のリードフレーム１ａ，１
ｂ表面に薄バリが出た場合は、くるみ粉等を用いたブラ
スタ処理や水圧、薬品処理等によりバリ取りを行う。

【００２８】以下、本発明の第二の実施の形態を図５お
よび図６に基づいて説明する。

【００２９】図５は本発明の第二の実施の形態に係る光
結合装置の断面図である。

【００３０】図６は本発明の第二の実施の形態に係る製
造工程の一部を示す図である。

【００３１】図５の如く、本実施の形態の光結合装置は
上記の第一の実施の形態で述べたもの同様に、一次モー
ルド体６が形成された後、両リードフレーム１ａ，１ｂ
はＤＩＰ（デュアル・インライン・パッケージ）型にな
るように折曲される。次に、これらを熱可塑性の遮光性
樹脂例えば、ＰＰＳ（ポリセニレンサルファイド）等に
て、インジェクションモールドし、二次モールド体８を
一体的に封止形成する。この時、両リードフレーム１
ａ，１ｂは二次モールド体８底面より突出した構造とな
る。

【００３２】従って、Ｓ字型にリードフレーム１ａ，１
ｂを折曲して小型化を図った第一の実施の形態よりも本
実施の形態のほうが更にパッケージの小型化が図れる。

【００３３】上記光結合装置は以下のように製造され
る。

【００３４】図６の如く、一次モールド体６とＤＩＰ型
に折曲したリードフレーム１ａ，１ｂとは、二次モール
ド体８を形成するために金型にセットされる。ここでＤ
ＩＰ型の形状の場合は、金型の左右にスライド型１１ａ
が必要になり、第一の実施の形態で用いたトランスファ
ーモールド金型１０では成形不可能である。そこで、イ
ンジェクションモールド金型１１ａ，１１ｂにセット
し、熱可塑性の遮光性樹脂によりインジェクションモー
ルドを行い、二次モールド体８を形成する。その後、外
装メッキを施し、二次モールド体８から出た余分なリー
ドフレーム１ａ，１ｂをカットして製品を形成する。以
下、本発明の第三の実施の形態を図７に基づいて説明す
る。

【００３５】図７（ａ）乃至（ｃ）は各々本発明の第三
の実施の形態に係る光結合装置の断面図である。尚、図
面中央部より左半分はリードフレームと外部実装基板と
の結合部を、右半分は凸部と外部実装基板との接合部分
を示している。

【００３６】図示の如く、本実施の形態の光結合装置は
二次モールド体８を形成する際に、底面に凸部１２を設
けた事が特徴である。

【００３７】この凸部１２は形状、大きさに係わること
なく種々のものが考えられる。

【００３８】例えば、図７（ａ）の如く、外部実装基板
１３に設けられた貫通孔１４に完全に係合するものであ
ればよい。これは、外部実装基板１３上の電極１６に搭
載する際の確実な位置決めの役割を果たす。

【００３９】次に、図７（ｂ）の如く、球形の凸部１２
を設けることが考えられる。これは、位置決めは勿論の
こと外部実装基板１３の貫通孔１４の孔径の大きさを調
整することにより凸部１２の係合の度合い、つまり、高
さの調節を行うことができる。従って、外部実装基板１
３との間に生じた隙間の分、ハンダ１５が光結合装置下
部の電極１６へも回り込みハンダ１５の厚みが確保でき
るので確実な実装が可能となる。また、この凸部１２は
貫通孔１４に途中まで係合することを目的としているの
で形状は球形に限らず、本発明の要旨を逸脱しない範囲
で、その他の種々の形状が考え得ることは勿論である。

【００４０】更に、凸部１２を四隅に設けておけば、よ
り安定した実装を行うことができる。また、図７（ｃ）
の如く、中央の一カ所に設けるといったことも考えられ
る。つまり、凸部１２を設ける位置については特に限定
しない。

【００４１】

【発明の効果】以上、明らかなように、本発明の請求項
１記載の光結合装置は、従来、二次モールド体側面でＳ
ＭＤ型に折曲され、突出していたリードフレーム部分を
二次モールド体内に収納することにより小型化が図れ
る。

【００４２】また、二次モールド体内でリードフレーム
を引き回すので、リードフレームと二次モールド体の界
面に沿って、水分等の侵入する経路が長くなり耐湿性が
向上する。

【００４３】本発明の請求項２記載の光結合装置は、従
来、二次モールド体側面でＤＩＰ型に折曲され、突出し
ていたリードフレームを二次モールド体内に収納し底面
より突出させることにより、ＳＭＤ型に比べるで、二次
モールド体の樹脂厚が約１０％ほど薄くでき、更に、小
型化が図れるので、チップ部品の高密度実装に適し、本
発明の光結合装置を搭載した装品の小型化も可能とな
る。

【００４４】本発明の請求項３記載の光結合装置は、二
次モールド体の底面部分に外部実装基板の貫通孔に係合
する凸部を設けているため実装時の位置決めが確実に行
え、接合不良が発生しにくい。

【００４５】本発明の請求項４記載の光結合装置は、二
次モールド体底面に少なくとも根元部が外部実装基板の
貫通孔の孔径よりも大きい凸部を設けているため、貫通
孔の孔径を任意に設定することにより、光結合装置の実
装の高さ調節が可能となる。従って、光結合装置底面と
外部実装基板との間に生じた隙間に、ハンダが十分回り
込むことで外部実装基板上の電極への結合に必要なハン
ダの厚みを十分に確保でき確実な実装が可能になると共
に、後の洗浄工程における洗浄性の向上も図れる。

【００４６】本発明の請求項５記載の光結合装置の製造
方法は、一次モールド体形成後に、リードフレームを折
曲するため、リードフレームは、その後に行われる二次
モールド体内に収納される。従って、従来の光結合装置
に見られるような側面からのリードフレームの突出が無
い分、小型化が図れる。よって、簡便な手法により高密
度実装に適した光結合装置を得ることが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一の実施の形態に係る光結合装置の
斜視図である。

【図２】図１に示す光結合装置の断面図である。

【図３】（ａ）乃至（ｃ）は本発明の第一の実施の形態
に係る光結合装置の製造工程図である。

【図４】本発明の第一の実施の形態に係る光結合装置の
一次モールド体をトランスファーモールド金型にセット
した図である。

【図５】本発明の第二の実施の形態に係る光結合装置の
断面図である。

【図６】本発明の第二の実施の形態に係る光結合装置の
一次モールド体をインジェクションモールド金型にセッ
トした図である。

【図７】（ａ）乃至（ｃ）は本発明の光結合装置の二次
モールド体底面に凸部を設けた時の側断面図である。

【図８】従来の光結合装置を示す断面図である。

【図９】他の従来の光結合装置を示す断面図である。

【図１０】従来の光結合装置を示す斜視図である。

【符号の説明】

１ａ 発光側リードフレーム １ｂ 受光側リードフレーム ２ 発光素子 ３ 受光素子 ６ 一次モールド体 ７ 二次モールド体 ９ タイバ部 １２ 凸部 １３ 外部実装基板 １４ 貫通孔

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 発光側リードフレームおよび受光側リー
   ドフレームと、 前記両リードフレーム上に搭載され、かつ各々電気的に
   接続された発光素子および受光素子と、 前記両リードフレームの一部と前記発光素子及び前記受
   光素子とが透光性樹脂により封止された一次モールド体
   と、 前記一次モールド体が遮光性樹脂により封止された二次
   モールド体を備え、 前記両リードフレームは、前記二次モールド体内で折曲
   され、かつ外部実装基板上に面実装できるように前記二
   次モールド体表面に露出してなることを特徴とする光結
   合装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の前記両リードフレーム
   は、前記二次モールド体内で折曲され、該二次モールド
   体底面より突出してなることを特徴とする光結合装置。
3. 【請求項３】 前記二次モールド体底面に、前記外部実
   装基板の貫通孔に係合する凸部を設けてなることを特徴
   とする請求項１又は２記載の光結合装置。
4. 【請求項４】 前記凸部は、少なくとも根元部分が前記
   貫通孔の孔径よりも大なることを特徴とする請求項１乃
   至３記載の光結合装置。
5. 【請求項５】 発光側リードフレームおよび受光側リー
   ドフレームと発光素子および受光素子とを透光性樹脂に
   より封止し、一次モールド体を形成する工程と、 前記両リードフレームのタイバ部を除去する工程と、 前記両リードフレームを折曲する工程と、 前記一次モールド体および折曲された前記リードフレー
   ムを遮光性樹脂で封止し二次モールド体を形成する工程
   と、 前記二次モールド体から突出する前記両リードフレーム
   の不要部分を切断する工程とを備えてなることを特徴と
   する光結合装置の製造方法。