JPH1197736A

JPH1197736A - 表面実装型フォトカプラ

Info

Publication number: JPH1197736A
Application number: JP27033697A
Authority: JP
Inventors: Masahito Furuya; 正仁古屋
Original assignee: Citizen Electronics Co Ltd
Current assignee: Citizen Electronics Co Ltd
Priority date: 1997-09-18
Filing date: 1997-09-18
Publication date: 1999-04-09
Anticipated expiration: 2017-09-18
Also published as: JP4131524B2

Abstract

(57)【要約】【課題】外部基板との半田接続部に応力ストレスがか
かり、クラックが生じ易く、半田接続不良が発生する。【解決手段】透光性を有し表裏面上に電極パターン１
１ａ、１１ｂが形成された第１の基板１１を挟んで対向
するように、ＬＥＤ３とフォトトランジスタ４を実装す
る。第１の基板１１と、ガラスエポキシ樹脂等よりなり
表裏面上に電極パターン１３ａ、１３ｂと側面に両電極
と連なるスルーホール電極１３ｃが形成された第２の基
板１３との間を、導電性部材である異方性導電フィルム
１４で接着する。フォトトランジスタ４の樹脂封止空間
１５を作り、両素子を遮光性の封止樹脂６で樹脂封止す
る。第２の基板と同じガラスエポキシ樹脂よりなるマザ
ーボード８とを半田付けすることにより、半田接続部の
応力ストレスが減少し、半田付け面積が拡大され、半田
接続不良が発生し難く、信頼性が向上する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、入出力側からの信
号に応答して非接触で出力側から信号を得ることができ
るフォトカプラに係わり、特に表面実装型フォトカプラ
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図６は、従来のフォトカプラの断面図で
ある。図６において、フォトカプラ１Ａは、各一対の、
リードフレーム２Ａにダイボンド及びワイヤーボンドを
施した、発光素子としてＬＥＤ３と、受光素子としてフ
ォトトランジスタ４を上下に対向するように配置し、Ｌ
ＥＤ３及びフォトトランジスタ４をシリコン樹脂５等の
透光性部材で樹脂封止した後、耐熱性エポキシ樹脂６で
トランスファーモールドにて成形する。

【０００３】前記フォトカプラ１Ａは、ＬＥＤ３とフォ
トトランジスタ４との距離を離すことより絶縁耐圧を高
めることができるが、フォトカプラ１Ａの外形が大きく
なってしまう。また、両者の距離を離すと、光変換効率
が低下する。更に、シリコン樹脂５の樹脂封止工程を要
し生産性が低下する。また、トランスファーモールド成
形のため、金型等のコストがかかり、また、多数個取り
も困難である。この問題を解決するために、特開平８−
１８６２８４号公報にその技術が開示されている。図７
によりその概要を説明する。

【０００４】図７は、従来の他のフォトカプラの断面図
である。図７において、フォトカプラ１Ｂは、発光素子
としてＬＥＤ３と、受光素子としてフォトトランジスタ
４を透光性を有する基板２Ｂを挟んで対向するように基
板２Ｂ上に取り付けられている。前記ＬＥＤ３及びフォ
トトランジスタ４を覆うように、エポキシ樹脂よりなる
封止樹脂６で樹脂封止する。このため、ＬＥＤ３からの
光は、基板２Ｂを介してフォトトランジスタ４に達す
る。このように、ＬＥＤ３とフォトトランジスタ４との
間の距離が極めて短くなるので、光変換効率は大幅に向
上する。また、ＬＥＤ３とフォトトランジスタ４との間
に基板２Ｂが介在しているので、基板２Ｂを構成する素
材の絶縁破壊電圧内で完全に絶縁される。

【０００５】前記フォトカプラ１Ｂを図示しないマザー
ボードに半田付けして、端子強度試験における耐基板折
り曲げ試験を行う際、マザーボードに所定の曲げモーメ
ントを加えると、半田付け部には基板２Ｂを垂直方向に
マザーボードから引き離す方向に力が作用し、基板２Ｂ
を封止樹脂６から剥離させ易く、実装の歩留りが低下す
る。

【０００６】そこで、上記問題を改良した表面実装型フ
ォトカプラに関し、先に本出願人が出願した特願平８−
２９９８３１号（出願日、平成８年１０月２５日）に開
示されている。以下、図面に基づいてその概要を説明す
る。

【０００７】図８は、フォトカプラの断面図である。フ
ォトカプラ１Ｃは、透光性を有し表裏面上にそれぞれ電
極パターンを形成した基板２Ｃと、基板２Ｃの一方の面
上に形成した電極パターンに取り付け電気的に接続した
発光素子（ＬＥＤ）３と、基板２Ｃを挟んでＬＥＤ３に
対向するように基板２Ｃの他方の面上に形成した電極パ
ターンに電気的に接続した受光素子（フォトトランジス
タ）４と、前記ＬＥＤ３とフォトトランジスタ４を覆う
ように、封止樹脂６で樹脂封止する。基板２Ｃの外側部
に電極パターンと導通する半田電極端子７が設けられ、
マザーボード８にはその表面に、前記半田電極端子７に
対応する位置にそれぞれ接続用電極９が取り付けられて
いる。これら接続用電極９はマザーボード８の表面に形
成され半田１２にて電気的に接続されている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述し
た表面実装型フォトカプラには次のような問題点があ
る。即ち、封止樹脂の熱膨張及び収縮に対して、表面実
装型フォトカプラとマザーボードとの半田接続部に応力
ストレスがかかり、クラックが生じ易く、半田接続不良
等の致命的な問題があった。

【０００９】本発明は上記従来の課題に鑑みなされたも
のであり、その目的は、第１の基板と第２の基板を導電
性部材の異方性導電フィルムを用いて接着を行い、それ
により、発光素子、受光素子の樹脂封止空間を作り、両
素子を実装した後、遮光性樹脂で樹脂封止する。表面実
装型フォトカプラとマザーボードとの半田接続部の信頼
性に優れた、小型、薄型で安価な表面実装型フォトカプ
ラを提供するものである。

【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、本発明における表面実装型フォトカプラは、第１の
基板は、上面及び下面に電極パターンが形成された略矩
形形状の透光性の絶縁部材よりなり、この第１の基板の
前記上面電極パターンに第１の基板の下面に通ずるスル
ーホール電極を形成し、第１の基板の略中央部で、且つ
上面電極パターンに電気的に接続する発光素子又は受光
素子のいずれか一方の素子を実装し、前記第１の基板を
挟んで前記一方の素子に対向するように第１の基板の下
面電極パターンに電気的に接続する前記一方の素子と異
なる他方の素子を実装し、第２の基板は、上面及び下面
に電極パターンが形成され、側面に前記上面及び下面電
極パターンと連なる側面電極を形成した絶縁部材よりな
り、この第２の基板の一対を、所定の間隔で対向して、
前記第１の基板の下面に導電性部材で接着することによ
り、前記発光素子又は受光素子の樹脂封止空間を形成す
ると共に、前記第１の基板の上面電極パターンはスルー
ホール電極を介して導電性部材に、下面電極パターンは
直接導電性部材に導通し、導電性部材を介してそれぞれ
第２の基板の上面電極パターンに導通し、前記発光素子
及び受光素子を遮光性樹脂で樹脂封止したことを特徴と
するものである。

【００１１】また、前記第２の基板の一対を、それぞれ
側面電極が外側を向くように所定の間隔で対向して、前
記第１の基板の下面に導電性部材で接着したことを特徴
とするものである。

【００１２】また、前記第２の基板の一対を、それぞれ
側面電極が一方側の辺のみに所定の間隔で、前記第１の
基板の下面に導電性部材で接着したことを特徴とするも
のである。

【００１３】また、前記第２の基板に形成された側面電
極はスルーホール電極であることを特徴とするものであ
る。

【００１４】また、前記第１の基板の略中央部で、上面
電極パターンに発光素子を実装し、第１の基板を挟んで
前記発光素子に対向するように第１の基板の下面電極パ
ターンに受光素子を実装したことを特徴とするものであ
る。

【００１５】また、前記導電性部材は、異方性導電接着
剤又は異方性導電フィルムであることを特徴とするもの
である。

【００１６】また、前記第１の基板は、ポリイミドフィ
ルムであることを特徴とするものである。

【００１７】また、前記第２の基板は、ガラスエポキシ
樹脂であることを特徴とするものである。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下図面に基づいて本発明におけ
る表面実装型フォトカプラについて説明する。図１〜図
５は、本発明の実施の形態である表面実装型フォトカプ
ラに係わり、図１は、表面実装型フォトカプラの樹脂封
止前の展開斜視図、図２は、表面実装型フォトカプラの
樹脂封止前の斜視図、図３は、図２の断面図、図４は、
表面実装型フォトカプラの樹脂封止後の斜視図、図５
は、図４の断面図である。図において、従来技術と同一
部材は同一符号で示す。

【００１９】図１において、１１は、熱可塑性ポリイミ
ドフィルム等で構成されており、厚さは略０．１〜数ｍ
ｍよりなる絶縁材料で、透光性及び耐熱性を有する第１
の基板であり、この第１の基板１１の上面側には、後述
する発光素子（以下、ＬＥＤと略称する）と接続する上
面電極パターン１１ａと、下面側には、後述する受光素
子（以下、フォトトランジスタと略称する）と接続する
下面電極パターン１１ｂが並列して形成されている。前
記上面電極パターン１１ａには、前記第１の基板１１の
下面に通じるスルーホール電極１１ｃが形成されてい
る。

【００２０】前記第１の基板の下面に後述する導電性部
材を接着することにより、第１の基板の上面電極パター
ン１１ａは前記スルーホール電極１１ｃを介して導電性
部材に、下面電極パターンは直接導電性部材に導通し、
導電性部材を介してそれぞれ第２の基板の上面電極パタ
ーンに導通する。

【００２１】前記第１の基板１１の表裏両面に形成され
た上面電極パターン１１ａ及び下面電極パターン１１ｂ
は、銅をエッチング処理して形成されたパターン上に、
ニッケル、金又は半田メッキを施して形成される。

【００２２】前記第１の基板１１の上面電極パターン１
１ａ上には、立方体又は直方体形状をしたＬＥＤ３が図
示しない側面電極を半田１２により半田付けして電気的
に接続されて、裏面側に光が発することができるように
実装されている。

【００２３】前記第１の基板１１の下面電極パターン１
１ｂには、前記ＬＥＤ３に対向するように、裏面に図示
しないベース、エミッタ、コレクタが設けられたフォト
トランジスタ４が、このコレクタとエミッタを半田１２
により半田付けして電気的に接続されている。

【００２４】図１において、１３は、ガラスエポキシ樹
脂よりなる第２の基板で、この第２の基板１３の上面側
には、後述する導電性部材と導通する上面電極パターン
１３ａと、下面側には、後述するガラスエポキシ樹脂よ
りなるマザーボードと導通する下面電極パターン１３ｂ
が並列して形成されている。また、第２の基板１３の側
面には、前記上面電極パターン１３ａと下面電極パター
ン１３ｂとを接続する側面電極であるスルーホール電極
１３ｃが形成されている。

【００２５】図２及び図３において、前記第２の基板１
３の一対を、それぞれスルーホール電極１３ｃが外側を
向くように所定の間隔で対向して、前記第１の基板１１
の下面側に導電性部材として、高密度電極の接続材料で
ある、例えば、異方性導電フィルム１４で接着し、前記
フォトトランジスタ４の樹脂封止空間１５を形成する。

【００２６】前記異方性導電フィルム１４は、微小な導
電粒子を接着剤に分散した高密度かつ多数の電極の一括
接続材料で、導電粒子で第１の基板１１と第２の基板１
３の相対する電極間の電気的接続を行い、接着剤によっ
て両電極の固定と隣接電極間の絶縁性を得ている。即
ち、接続時の加熱加圧により接着剤が溶融し、分散され
ている導電粒子が電極間で保持されることで厚み方向の
導電性が得られ、面方向の導電粒子は互いに接触しない
程度に分散されており高い絶縁性が得られる。

【００２７】図４及び図５において、前記第１の基板１
１の両面に実装したＬＥＤ３とフォトトランジスタ４を
保護するために、第１の基板１１の上面及び、下面側の
一対の第２の基板１３間の樹脂封止空間１５を埋めるよ
うに、遮光性のエボキシ等の封止樹脂６で封止すること
により、表面実装型フォトカプラ１０が完成される。こ
の封止樹脂６は、外部光の影響を防ぐため黒色等、外部
光を遮断又は吸収する色に着色されている。

【００２８】以上により、表面実装型フォトカプラ１０
の第２の基板１３のスルーホール電極１３ｃの半田付け
面積が拡大されるので、表面実装型フォトカプラ１０は
マザーボード８に確実に固着され、半田固定力が著しく
向上される。更に、第２の基板１３とマザーボード８の
部材は、共にガラスエポキシ樹脂よりなり、熱膨張係数
が同一のため、半田付けにより、半田接続部のストレス
が減少して半田付け不良が発生し難く、また、外部から
予期せぬ衝撃力が加わった時に、固着面が剥がれること
もない。

【００２９】上記した実施の形態では、第１の基板１１
の上面側にＬＥＤ３を、下面側にフォトトランジスタ４
を実装したが、逆に、第１の基板１１の上面側にフォト
トランジスタ４を、下面側にＬＥＤ３を実装しても良い
ことは言うまでもない。

【００３０】また、上記した実施の形態では、第２の基
板の一対を、それぞれ側面電極が外側を向くように所定
の間隔で対向して、第１の基板の下面に導電性部材で接
着したが、第２の基板の一対を、それぞれ側面電極が一
方側の辺のみになるようにして、所定の間隔で、第１の
基板の下面に導電性部材で接着しても良いことは言うま
でもない。

【００３１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
表面実装型フォトカプラの構造において、フィルム状の
透光性の第１の基板を使用することにより、発光素子、
受光素子の絶縁性を保持した状態で、至近距離に配置す
ることができ、高い絶縁性を保持しながら光変換効率を
向上させ、且つ、表面実装型フォトカプラの薄型化、小
型化を図ることができる。

【００３０】また、第２の基板とマザーボードの部材
は、共にガラスエポキシ樹脂よりなり、熱膨張係数が同
一のため、半田付けにより、半田接続部のストレスが減
少して半田付け不良が発生し難く、また、外部から予期
せぬ衝撃力が加わった時に、固着面が剥がれることもな
い。また、プリント基板等のマザーボードに固着する際
に、マザーボードと固着する側面電極は、スルーホール
電極により、半田付け面積が拡大され確実に固着され、
半田固定力は著しく向上し、信頼性の優れた表面実装型
フォトカプラを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態に係わる表面実装型フォト
カプラの樹脂封止前の展開斜視図である。

【図２】図１の表面実装型フォトカプラの樹脂封止前の
斜視図である。

【図３】図２の断面図である。

【図４】図１の表面実装型フォトカプラの樹脂封止後の
斜視図である。

【図５】図４の断面図でマザーボードに半田付けした状
態を示すものである。

【図６】従来の表面実装型フォトカプラの断面図であ
る。

【図７】従来の他の表面実装型フォトカプラの断面図で
ある。

【図８】従来の更に他の表面実装型フォトカプラの断面
図である。

【符号の説明】

３発光素子（ＬＥＤ）４受光素子（フォトトランジスタ）６封止樹脂８マザーボード１０表面実装型フォトカプラ１１第１の基板１１ａ、１３ａ上面電極パターン１１ｂ、１３ｂ下面電極パターン１１ｃ、１３ｃスルーホール電極１２半田１３第２の基板１４異方性導電フィルム１５樹脂封止空間

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】第１の基板は、上面及び下面に電極パタ
ーンが形成された略矩形形状の透光性の絶縁部材よりな
り、この第１の基板の前記上面電極パターンに第１の基
板の下面に通ずるスルーホール電極を形成し、第１の基
板の略中央部で、且つ上面電極パターンに電気的に接続
する発光素子又は受光素子のいずれか一方の素子を実装
し、前記第１の基板を挟んで前記一方の素子に対向する
ように第１の基板の下面電極パターンに電気的に接続す
る前記一方の素子と異なる他方の素子を実装し、第２の
基板は、上面及び下面に電極パターンが形成され、側面
に前記上面及び下面電極パターンと連なる側面電極を形
成した絶縁部材よりなり、この第２の基板の一対を、所
定の間隔で対向して、前記第１の基板の下面に導電性部
材で接着することにより、前記発光素子又は受光素子の
樹脂封止空間を形成すると共に、前記第１の基板の上面
電極パターンはスルーホール電極を介して導電性部材
に、下面電極パターンは直接導電性部材に導通し、導電
性部材を介してそれぞれ第２の基板の上面電極パターン
に導通し、前記発光素子及び受光素子を遮光性樹脂で樹
脂封止したことを特徴とする表面実装型フォトカプラ。
【請求項２】前記第２の基板の一対を、それぞれ側面
電極が外側を向くように所定の間隔で対向して、前記第
１の基板の下面に導電性部材で接着したことを特徴とす
る請求項１記載の表面実装型フォトカプラ。
【請求項３】前記第２の基板の一対を、それぞれ側面
電極が一方側の辺のみに所定の間隔で、前記第１の基板
の下面に導電性部材で接着したことを特徴とする請求項
１記載の表面実装型フォトカプラ。
【請求項４】前記第２の基板に形成された側面電極は
スルーホール電極であることを特徴とする請求項１記載
の表面実装型フォトカプラ。
【請求項５】前記第１の基板の略中央部で、上面電極
パターンに発光素子を実装し、第１の基板を挟んで前記
発光素子に対向するように第１の基板の下面電極パター
ンに受光素子を実装したことを特徴とする請求項１記載
の表面実装型フォトカプラ。
【請求項６】前記導電性部材は、異方性導電接着剤又
は異方性導電フィルムであることを特徴とする請求項１
記載の表面実装型フォトカプラ。
【請求項７】前記第１の基板は、ポリイミドフィルム
であることを特徴とする請求項１記載の表面実装型フォ
トカプラ。
【請求項８】前記第２の基板は、ガラスエポキシ樹脂
であることを特徴とする請求項１記載の表面実装型フォ
トカプラ。載の表面実装型フォトカプラ。