(57)【要約】【課題】リフロー半田付けによるリードフレーム同士の接着時にリードフレームを伝って流れる溶融した半田を確実に堰き止めることができる光結合型半導体リレーを提供する。【解決手段】透光性樹脂１７で一体モールドした光結合成形体１０の外側を遮光性樹脂層２３で覆った２重モールド構造の光結合型半導体リレー１において、遮光性樹脂層２３内では、リードフレームが半田によって継ぎ足し接続されており、継ぎ足しされたリードフレーム２１、２２には、リフロー半田実装時に、溶融してリードフレーム２１、２２を伝って流れる半田を堰き止める半田流出防止手段２が設けられている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
透光性樹脂で一体モールドした光結合成形体の外側を遮光性樹脂層で覆った２重モールド構造の光結合型半導体リレーにおいて、
上記遮光性樹脂層内では、リードフレームが半田によって継ぎ足し接続されており、該継ぎ足しされたリードフレームには、リフロー半田実装時に、溶融して該リードフレームを伝って流れる半田を堰き止める半田流出防止手段が設けられていることを特徴とする光結合型半導体リレー。
【請求項２】
請求項１において、
上記半田流出防止手段は、上記リードフレームに穿設した孔で構成されている光結合型半導体リレー。
【請求項３】
請求項１において、
上記半田流出防止手段は、上記リードフレームの長手方向の端縁を切り欠いて形成した切込み部で構成されている光結合型半導体リレー。
【請求項４】
請求項１において、
上記半田流出防止手段は、上記リードフレームに凹設した溝部で構成されている光結合型半導体リレー。
【請求項５】
請求項１において、
上記半田流出防止手段は、上記リードフレームの上面に実装したチップ部品で構成されている光結合型半導体リレー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、透光性樹脂で一体モールドした光結合成形体の外側を遮光性樹脂層で覆った２重モールド構造の光結合型半導体リレーに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の光結合型半導体リレーには、発光側リードフレームに設けた発光素子と、受光側リードフレームに設けた受光素子とを対向配置し、これらの両素子を透光性樹脂で一体モールドして光結合成形体を形成し、さらにその周りを遮光性樹脂で一体モールドしたものがある。
【０００３】
このような半導体リレーなどの装置の製造においては、素子などの電子部品を、リフローによる半田付けでリードフレームに実装する場合、余剰の半田が、あらかじめ塗布された箇所からはみ出したり流れ出したりする問題があった。
【０００４】
特許文献１には、電子部品の実装箇所に半田溜まり受け部を設けることで、十分な量の半田を供給できるようにした技術が提案されている。この文献技術では、実装する部品のリード（端子）に、半田溜まり受け部に嵌入できる突起が形成されているため、半田による接着を強固に行える。また、半田は半田溜まり受け部にあらかじめ溜めておくので、リフロー時に半田が溶融しても流れ出すことはなく、余剰の半田も実装箇所の周辺に残留させておくことができる。
【特許文献１】特開２００４−２００５３９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、本出願人は、上記の２重モールドタイプの半導体リレーにおいて、図８に示すように、光結合成形体１１０については従来品に適用されるものを使用し、その外側の遮光性樹脂層１２０内にてリードフレームを継ぎ足すことで、リレーの本体サイズを大きくすることを試行している。図８中、１３０はリードフレーム１１１、１２１同士の接合部を示している。なお図８では、光結合成形体１１０の内部構造の図示は省略している。
【０００６】
このリードフレーム１１１、１２１同士の接合には半田を使用することを想定しているが、リフロー半田付けにより実装を行う場合、加熱の際に、あらかじめ塗布した半田が溶融して接合箇所から端子１２２側（矢印で示す方向）へ流れるおそれがある。
【０００７】
特に、リードフレーム１１１、１２１同士の接合は、電子部品の実装とは異なり、平板状のフレームを重合させて行うため、接合面積が大きく、また接合箇所が光結合成形体１１０の外側にあるため、リフロー時に溶融した余剰の半田がリードフレーム１２１を伝って端子１２２へ流れやすい状態にある。そのため、接合箇所から溶融した半田が流れ出ることは避けられず、上記文献に記載された、半田を接合箇所に留め置く技術だけではとうてい対応できない。
【０００８】
本発明は、上記問題を解決するために提案されたもので、その目的は、リフロー半田付けによるリードフレーム同士の接着時にリードフレームを伝って流れる溶融した半田を確実に堰き止めることができる光結合型半導体リレーを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の光結合型半導体リレーは、透光性樹脂で一体モールドした光結合成形体の外側を遮光性樹脂層で覆った２重モールド構造の光結合型半導体リレーにおいて、遮光性樹脂層内では、リードフレームが半田によって継ぎ足し接続されており、継ぎ足しされたリードフレームには、リフロー半田実装時に、溶融して該リードフレームを伝って流れる半田を堰き止める半田流出防止手段が設けられていることを特徴とする。
【００１０】
請求項２に記載の光結合型半導体リレーでは、半田流出防止手段はリードフレームに穿設した孔で構成されている。
【００１１】
請求項３に記載の光結合型半導体リレーでは、半田流出防止手段はリードフレームの長手方向の端縁を切り欠いて形成した切込み部で構成されている。
【００１２】
請求項４に記載の光結合型半導体リレーでは、半田流出防止手段はリードフレームに凹設した溝部で構成されている。
【００１３】
請求項５に記載の光結合型半導体リレーでは、半田流出防止手段はリードフレームの上面に実装したチップ部品で構成されている。
【発明の効果】
【００１４】
請求項１に記載の光結合型半導体リレーによれば、継ぎ足しされたリードフレームに半田流出防止手段が設けられているため、リードフレームを接合する際のリフロー半田付け作業の際には、溶融して流れる半田を堰き止めることができる。そのため、流出した半田がリードフレームの先端（端子部）まで到達することがなく、よって半田のはみ出しのない半導体リレーを製造できる。
【００１５】
請求項２に記載の光結合型半導体リレーによれば、リードフレームに孔を穿設しただけの構造であるため、簡易な構造で半田の流出を防止できる。
【００１６】
請求項３に記載の光結合型半導体リレーによれば、リードフレームに切込みを設けた構造であるため、半田の流出経路を狭めることで半田の流出を防止できる。
【００１７】
請求項４に記載の光結合型半導体リレーによれば、リードフレーム上の溝部で半田流出防止手段を構成しているため、その溝部に、流出する余剰の半田を溜め入れることができる。
【００１８】
請求項５に記載の光結合型半導体リレーによれば、リードフレーム上に実装したチップ部品で半田の流出を堰き止めるようにしているため、実装すべきチップ部品を半田流出防止手段として有効に利用できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下に、本発明の実施の形態について、添付図面を参照しながら説明する。
【００２０】
図１は、本発明の光結合型半導体リレーの一実施形態の説明図で、（ａ）は光結合型半導体リレーの概略平面図、（ｂ）は同断面図である。
【００２１】
この光結合型半導体リレー１（以下、半導体リレーと略す。）は、発光素子１３と受光素子１４とを含む光結合空間Ａを透光性樹脂１７でモールドし、さらに透光性樹脂層１７の周りを遮光性樹脂２３で一体モールドした２重モールド構造のリレーである。つまり、光結合空間Ａは内部成形型によって透光性樹脂１７でモールド成形されて光結合成形体１０が形成され、その光結合成形体１０はさらに外部成形型によって遮光性樹脂２３でモールド成形されて、遮光性樹脂層２３による外側成形体２０が形成されている。なお、光結合成形体１０の内部の詳細構造については後述する。
【００２２】
この半導体リレー１は、外側成形体２０の中で、発光側、受光側のそれぞれの内部リードフレーム１１、１２に継ぎ足しされるように、他の外部リードフレーム２１、２２が連結されている。
【００２３】
これらの接合部３１、３２は、図１に示すように、発光側、受光側ともに、光結合成形体１０から突出した内部リードフレーム１１、１２の切断端部１１ｂ、１２ｂを、外部リードフレーム２１、２２に重ね合わせて半田で接合してなる。この図例では、３本の発光側内部リードフレーム１１が発光側外部リードフレーム２１と接合され、２本の受光側内部リードフレーム１２が受光側外部リードフレーム２２と接合されている。
【００２４】
このように、外側成形体２０内において、内部リードフレーム１１、１２を外部リードフレーム２１、２２に接合させているため、種々の寸法の外部リードフレームを準備することで、従来品などに適用して製造していた内部の光結合成形体１０を使用して、種々のサイズの光結合型半導体リレーを製造することができる。例えば、図例のように、外側成形体２０を大きくすることで、端子間ピッチが大きい半導体リレー１を製造することができる。
【００２５】
そして本実施形態では、それぞれの外部リードフレーム２１、２２の接合部３１、３２よりも下流側（端子側）には、孔２１ｂ、２２ｂが形成されている。この孔２１ｂ、２２ｂは、リードフレーム同士を半田で接合する際に、あらかじめ塗布しておいた半田が、リフローの熱により溶融し、外部リードフレーム２１、２２を伝って流れ、その溶融して流れてくる半田を途中で堰き止める半田流出防止手段２を構成している。
【００２６】
このように、孔２１ｂ、２２ｂよりなる半田流出防止手段２を備えた構造であるため、リフローによる半田接合時に、溶融した半田が外部リードフレーム２１、２２の外側端部である端子２１ａ、２２ａに到達するおそれはない。半田が流出して端子２１ａ、２２ａに到達すれば、遮光性樹脂で外側成形体２０を成形したときに半田が外側にはみ出たものとなり、耐電圧にも影響をおよぼすこととなり製品とはなり得ないが、孔２１ｂ、２２ｂを設けた構造によればそのようなおそれはほとんどない。
【００２７】
特に図１のものは、図１（ｂ）に示すように、外部リードフレーム２１、２２の端子２１ａ、２２ａ側が低く形成されているため、半田が流れやすい構造となっているが、リードフレーム２１、２２の適所に孔２１ｂ、２２ｂを設けているため、半田が端子２１ａ、２２ａ側へ流れることを防止できる。
【００２８】
また、孔に代えて貫通しない穴で流れる半田を堰き止めてもよい。貫通孔であれば余剰の半田を外部に放出できる一方、貫通しない穴であれば余剰の半田を溜め込むことができる。なお、半田を穴に溜め込む場合でも、その余剰半田は遮光性樹脂で封止されるので、その後に、はみ出たりすることはない。
【００２９】
また、図１の例では、外部リードフレーム２１、２２を含む外側成形体２０は、平面配置型の８端子タイプの半導体リレーの成形型を使用して、その成形型に４端子２１ａ、２２ａが割り付けられるようにして製されている。そのため、外側の遮光性樹脂層２３を肉厚にし、外部リードフレーム２１、２２を長くすることで図１のように、長手方向、短手方向ともに光結合成形体１０に比してきわめて大きい半導体リレー１が得られている。
【００３０】
つぎに、図２、３を参照しながら、同半導体リレー１の構造をより詳細に説明するとともに、製造手順についても説明する。
【００３１】
図２は同半導体リレー１の構成を示した分離構成図で、（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図である。図３は光結合成形体１０の内部構造を示す図であり、（ａ）は透視平面図、（ｂ）は発光側と受光側とを分離した平面図である。なお、図２（ａ）、（ｂ）の右側の図は外側成形体２０を示すとともに、それを成形するための外側成形型のキャビティＢを示している。
【００３２】
この半導体リレー１は、内部リードフレーム１１、１２のそれぞれに取り付けた発光素子１３、受光素子１４を対向配置してなる光結合空間Ａを内部成形型で一体モールドして光結合成形体１０を形成し、その後、その光結合成形体１０の外側に突出した内部リードフレーム１１、１２の各切断端部１１ｂ、１２ｂを、半田によって外部リードフレーム２１、２２に接合し、光結合成形体１０とリードフレームの接合部３１、３２（図１を参照）とを外部成形型で一体モールドして外側成形体２０で覆うようにして製されている。
【００３３】
こうして、先に成形しておいた光結合成形体１０の外側に突出した内部リードフレーム１１、１２の切断端部１１ｂ、１２ｂを、外部成形型のキャビティＢ内に配置した外部リードフレーム２１、２２に重合するようにして半田で接合し、外部成形型によって遮光性樹脂２３で一体モールドすることで、図１に示すような半導体リレー１が得られる。
【００３４】
接合のための半田としてはクリーム半田Ｃを使用し、そのクリーム半田Ｃを外部リードフレームの接合箇所にあらかじめ付着させておき、その上に内部リードフレーム１１、１２の切断端部１１ｂ、１２ｂを載せ、リフロー加熱によって半田Ｃを溶融させ、その後の冷却で固める。
【００３５】
リフロー加熱のとき、余剰半田がリードフレーム２１、２２を伝って下流へ流れようとするが、孔２１ｂ、２２ｂを設けてあるため、余剰半田はそこに落ち込んで、リードフレームの端子２１ａ、２２ａには到達することはない。特に、リフロー温度を半田の融点よりも高い温度に設定しておくと、半田は流れ出やすくなるが、半田流出防止手段２を設けているため外部（遮光性樹脂層２３の外側への）流出のおそれはない。
【００３６】
また、光結合成形体１０では、図３に示すように、発光側内部リードフレーム１１に設けた発光素子１３と、受光側内部リードフレーム１２に設けた受光素子１４とが対向配置されているとともに、受光側内部リードフレーム１２には２つのスイッチング素子１５が設けられている。
【００３７】
発光（入力）側では、３つのリードフレーム１１が個別に配置され、その中央のリードフレーム１１に発光素子１３が実装されている。一方、受光（出力）側では、３つのリードフレーム１２が個別に配置され、その中央のリードフレーム１２に受光素子１４が実装され、他の２つのリードフレーム１２にはスイッチング素子１５が実装されている。
【００３８】
発光素子１３は発光ダイオードなどよりなり、受光素子１４はフォトダイオードなどよりなる。また、スイッチング素子１５は、受光素子１４の出力信号にもとづいてオン、オフ動作するＭＯＳＦＥＴなどの半導体素子で構成されている。
【００３９】
また、発光素子１３は透明シリコーンよりなるＪＣＲ１６（ジャンクション・コーティング・レジン）で覆われている。この透明シリコーンは、不純物の含有率が低く、絶縁性にもすぐれており、これによって光結合効率のよい光結合空間が得られる。一方、受光側では、受光素子１４と２つのスイッチング素子１５とがワイヤ１８で導電接続されている。
【００４０】
これらの素子を含む光結合空間Ａが、内部成形型によって透光性樹脂１７で一体モールドされることで、光結合成形体１０が形成されている。この光結合成形体１０の外側に突出した内部リードフレーム１１、１２は、外部リードフレーム２１、２２と接合可能なように切断されている。
【００４１】
ついで、半田流出防止手段の他の４例について説明する。
【００４２】
図４（ａ）は半田流出防止手段を溝部で構成した半導体リレーの平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。図５は半田流出防止手段をリードフレームに設けた切込み部で構成した半導体リレーの平面図である。図６（ａ）は半田流出防止手段をリードフレーム上に実装したチップ部品で構成した半導体リレーの平面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。図７（ａ）は半田流出防止手段をリードフレームの山折部で構成した半導体リレーの平面図、（ｂ）は（ａ）のＣ−Ｃ線断面図である。
【００４３】
図４の例に示した溝部２Ａは、リードフレーム２１、２２を凹設して形成したもので、接合部３１、３２と端子２１ａ、２２ａとの間の４箇所に、リードフレーム２１、２２を横断するように形成されている。溝部２Ａを設けたものによれば、その溝部２Ａに、流出する余剰の半田を溜め入れることができ、それより下流側への流れ出しを防止できる。なお、溝部２Ａは横断溝が望ましいがそれには限られず、リードフレーム２１、２２の長手方向に沿った溝でもよい。また、溝部２Ａは、リードフレームを切削して形成したものに限られず、リードフレーム２１、２２を折り曲げて谷折に形成させたものでもよい。
【００４４】
図５の例に示した切込み２Ｂは、リードフレーム２１、２２の長手方向に対して端縁を横断方向に切り欠いて形成したもので、接合部３１、３２のそれぞれの下流側の４箇所に形成されている。切込み２Ｂを設けたものによれば、半田の流出経路を狭めることで半田の流出を防止できる。図例のように、経路に沿って複数個所に切込みを設ければ、より効果的である。
【００４５】
図６の例に示したチップ部品２Ｃは、リードフレーム２１、２２上に銀ペーストＰを介して接着したもので、接合部３１、３２の下流側の４箇所に形成されている。チップ部品２Ｃを設けたものによれば、必要な部品を実装することで半田の流出を堰き止められるので、リレー製造工程において半田流出防止だけのための作業は発生しない。
【００４６】
図７の例に示した、リードフレーム２１、２２に山折部２Ｄを設けたものによれば、加工が簡易であるため、製造コストを抑えられる。
【００４７】
なお、以上の４例のいずれにおいても、発光側の２つの内部リードフレーム１１を１つの外部リードフレーム２１に接合し、その外部リードフレーム２１には接合部３１間に、孔２による半田流出防止手段を設けている。このように、複数種類の半田流出防止手段を組み合わせて形成してもよい。
【００４８】
半田流出防止手段は、以上に示したものに限定されず、半田の流れをさえぎるようにした他の堰部で食い止めるようにしてもよい。また、遮光性樹脂層の外側に流出するまえに半田を硬化させるように、流出速度を遅らせることで半田を堰き止めるものであってもよい。例えばリードフレーム面にヒダ、凹凸、微細突起などを形成させることで、半田の流出速度を遅らせてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の光結合型半導体リレーの一実施形態の説明図で、（ａ）は光結合型半導体リレーの概略平面図、（ｂ）は同断面図である。
【図２】同半導体リレーの構成を示した分離構成図で、（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図である。
【図３】光結合成形体の内部構造を示す図であり、（ａ）は透視平面図、（ｂ）は発光側と受光側とを分離した平面図である。
【図４】半田流出防止手段の他例を示す図で、（ａ）は半田流出防止手段を溝部で構成した半導体リレーの平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。
【図５】半田流出防止手段の他例を示す図で、半田流出防止手段をリードフレームに設けた切込み部で構成した半導体リレーの平面図である。
【図６】半田流出防止手段の他例を示す図で、（ａ）は半田流出防止手段をリードフレーム上に実装したチップ部品で構成した半導体リレーの平面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。
【図７】半田流出防止手段の他例を示す図で、（ａ）は半田流出防止手段をリードフレームの山折で構成した半導体リレーの平面図、（ｂ）は（ａ）のＣ−Ｃ線断面図である。
【図８】半田流出経路を示した従来の半導体リレーの平面図である。
【符号の説明】
【００５０】
１      光結合型半導体リレー
２      半田流出防止手段
１０      光結合成形体
１１      発光側内部リードフレーム
１１ａ      素子取付端部
１１ｂ      切断端部
１２      受光側内部リードフレーム
１２ａ      素子取付端部
１２ｂ      切断端部
１３      発光素子
１４      受光素子
１５      スイッチング素子
１６      ＪＣＲ（透明シリコーン）
１７      透光性樹脂（層）
Ａ      光結合空間
２０      外側成形体
２１      発光側外部リードフレーム
２１ａ      端子
２１ｂ      孔（半田流出防止手段）
２２      受光側外部リードフレーム
２２ａ      端子
２２ｂ      孔（半田流出防止手段）
２３      遮光性樹脂（層）
Ｂ      外部成形型のキャビティ
３１、３２      接合部
Ｃ      クリーム半田
２Ａ      溝部（半田流出防止手段）
２Ｂ      切込み部（半田流出防止手段）
２Ｃ      チップ部品（半田流出防止手段）
２Ｄ      山折部（半田流出防止手段）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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