(57)【要約】【課題】光結合素子の発光素子側と受光素子側との絶縁耐性を向上するとともに、光結合素子を高歩留まりで製造することが可能な構造にする。【解決手段】光結合素子ＰＨＣ１は、発光素子ＬＥＥ１と、受光素子ＬＳＥ１と、発光素子ＬＥＥ１および受光素子ＬＳＥ１を覆う透光性の第１樹脂ＲＳＮ１と、第１樹脂ＲＳＮ１を覆う第２樹脂ＲＳＮ２と、第２樹脂ＲＳＮ２を覆う第３樹脂ＲＳＮ３と、を備える。第３樹脂ＲＳＮ３と第２樹脂ＲＳＮ２とのうちの少なくとも何れか一方が光反射性である。第２樹脂ＲＳＮ２は、硬化しており、且つ、第１樹脂ＲＳＮ１よりも柔らかい。【選択図】図１
2014220339.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光素子と、
受光素子と、
前記発光素子および前記受光素子を覆う透光性の第１樹脂と、
前記第１樹脂を覆う第２樹脂と、
前記第２樹脂を覆う第３樹脂と、
を備え、
前記第３樹脂と前記第２樹脂とのうちの少なくとも何れか一方が光反射性であり、
前記第２樹脂は、硬化しており、且つ、前記第１樹脂よりも柔らかい光結合素子。
【請求項２】
前記第２樹脂中に空孔が形成されている請求項１に記載の光結合素子。
【請求項３】
前記第２樹脂は発泡性樹脂である請求項２に記載の光結合素子。
【請求項４】
前記発光素子と前記受光素子とが対向していない請求項１に記載の光結合素子。
【請求項５】
前記発光素子と前記受光素子とが対向している請求項１に記載の光結合素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光結合素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
光結合素子は、発光素子と、受光素子と、これら発光素子および受光素子を覆う透光性樹脂と、透光性樹脂を覆う光反射樹脂と、を備えている。発光素子は、電気信号を光信号に変換して出力する。この光信号は、透光性樹脂を通り光反射樹脂により反射されて受光素子に伝達し、受光素子により電気信号に変換される。このような光結合素子によれば、発光素子側と受光素子側とを電気的に絶縁しつつ、発光素子側から受光素子側へ電気信号を伝達することができる。
【０００３】
特許文献１には、発光素子および受光素子を透光性樹脂により覆い、この透光性樹脂を白色ゴム状ポッティング樹脂により覆い、さらにその周囲をモールド樹脂により覆った構造の光結合素子が記載されている。同文献には、モールド樹脂と白色ポッティング樹脂との熱膨張係数の差および密着性の悪さなどのために、モールド樹脂と白色ポッティング樹脂との界面に隙間が生じること、ならびに、この界面を通して放電が生じ、発光素子側と受光素子側との絶縁耐性が低下することが記載されている。さらに、同文献には、このような問題を解決するため、白色ポッティング樹脂を半硬化性（ゲル状）樹脂に変更してモールド樹脂との密着性を保ち、絶縁耐性の低下を図ることが記載されている。
【０００４】
特許文献２には、発光素子および受光素子を透光性樹脂により覆い、この透光性樹脂を遮光性樹脂により覆った構造の光結合素子が記載されている。さらに、同文献には、透光性樹脂と遮光性樹脂との間に隙間が生じてしまうことを抑制するために、透光性樹脂の材料を、柔軟性を有する材料にすることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】実開平４−１８４６４号公報
【特許文献２】特開２００８−１５９７５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明者は、特許文献１の技術における以下の技術的課題を見出した。
特許文献１の技術では、絶縁耐性の低下を抑制するために、白色ポッティング樹脂を半硬化性（ゲル状）樹脂に変更する。このため、半硬化性樹脂、および、その内部の透光性樹脂が、周囲のモールド樹脂に対して相対的に微小に移動可能である。それゆえ、半硬化性樹脂中のボイド（空隙）が動いて相互に繋がる結果、絶縁破壊の経路が形成される可能性がある。
さらに、ゲル状の樹脂の周囲にモールド樹脂を形成することは技術的な難度が高い。また、モールド樹脂の成形時にゲルがモールド樹脂により押し流されて、局所的にゲル状樹脂の層が薄くなる可能性もある。これらにより、特許文献１の技術では、光結合素子の歩留まりが低下する可能性がある。
【０００７】
その他の課題と新規な特徴は、本明細書の記述及び添付図面から明らかになるであろう。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
一実施の形態によれば、光結合素子は、発光素子と、受光素子と、発光素子および受光素子を覆う透光性の第１樹脂と、第１樹脂を覆う第２樹脂と、第２樹脂を覆う第３樹脂と、を備える。第３樹脂と第２樹脂とのうちの少なくとも何れか一方が光反射性である。第２樹脂は、硬化した樹脂（ゴム状樹脂）であるが、第１樹脂よりも柔らかい。
【発明の効果】
【０００９】
前記一実施の形態によれば、光結合素子の発光素子側と受光素子側との絶縁耐性を向上することができるとともに、光結合素子を高歩留まりで製造可能な構造にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】第１の実施形態に係る光結合素子を示す図であり、このうち（ａ）は断面図、（ｂ）は平面図である。
【図２】第１の実施形態に係る光結合素子の一連の製造工程を示す図である。
【図３】第１の実施形態に係る光結合素子の効果を説明するための図である。
【図４】光結合素子を有する電子装置を示す図である。
【図５】第２の実施形態に係る光結合素子の断面図である。
【図６】第２の実施形態に係る光結合素子の一連の製造工程を示す図である。
【図７】第２の実施形態に係る光結合素子の効果を説明するための図である。
【図８】第３の実施形態に係る光結合素子の断面図である。
【図９】第３の実施形態に係る光結合素子の一連の製造工程を示す図である。
【図１０】第３の実施形態に係る光結合素子の一連の製造工程を示す図である。
【図１１】比較形態１に係る光結合素子の断面図である。
【図１２】比較形態１に係る光結合素子の問題点を説明するための図である。
【図１３】比較形態２に係る光結合素子の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、実施形態について、図面を用いて説明する。なお、すべての図面において、同様の構成要素には同一の符号を付し、適宜に説明を省略する。
【００１２】
〔第１の実施形態〕
図１は第１の実施形態に係る光結合素子ＰＨＣ１を示す図であり、このうち（ａ）は断面図、（ｂ）は平面図である。
【００１３】
本実施形態に係る光結合素子ＰＨＣ１は、発光素子ＬＥＥ１と、受光素子ＬＳＥ１と、発光素子ＬＥＥ１および受光素子ＬＳＥ１を覆う透光性の第１樹脂ＲＳＮ１と、第１樹脂ＲＳＮ１を覆う第２樹脂ＲＳＮ２と、第２樹脂ＲＳＮ２を覆う第３樹脂ＲＳＮ３と、を備える。第３樹脂ＲＳＮ３と第２樹脂ＲＳＮ２とのうちの少なくとも何れか一方が光反射性である。第２樹脂ＲＳＮ２は、硬化しており、且つ、第１樹脂ＲＳＮ１よりも柔らかい。以下、詳細に説明する。
【００１４】
図１（ａ）、（ｂ）に示すように、光結合素子ＰＨＣ１は、上記構成の他に、第１リードフレームＬＥＡ１と、第２リードフレームＬＥＡ２と、第１ワイヤＷＩＲ１と、第２ワイヤＷＩＲ２と、を備えている。
【００１５】
本実施形態の場合、発光素子ＬＥＥ１と受光素子ＬＳＥ１とが対向していない。より具体的には、例えば、第１リードフレームＬＥＡ１と第２リードフレームＬＥＡ２とは、同一平面内に配置されている。第１リードフレームＬＥＡ１上には、発光素子ＬＥＥ１が搭載されている。第２リードフレームＬＥＡ２上には、受光素子ＬＳＥ１が搭載されている。発光素子ＬＥＥ１は、第１ワイヤＷＩＲ１を介して第１リードフレームＬＥＡ１に対して電気的に接続されている。受光素子ＬＳＥ１は、第２ワイヤＷＩＲ２を介して第２リードフレームＬＥＡ２に対して電気的に接続されている。
【００１６】
第１樹脂ＲＳＮ１は、発光素子ＬＥＥ１と、受光素子ＬＳＥ１と、第１ワイヤＷＩＲ１と、第２ワイヤＷＩＲ２と、第１リードフレームＬＥＡ１における発光素子ＬＥＥ１および第１ワイヤＷＩＲ１が設けられた部位と、第２リードフレームＬＥＡ２における受光素子ＬＳＥ１および第２ワイヤＷＩＲ２が設けられた部位と、を覆っている。第１樹脂ＲＳＮ１は、例えば楕円体形状（楕球体形状）に形成されている。第１樹脂ＲＳＮ１は、透光性樹脂からなり、発光素子ＬＥＥ１から受光素子ＬＳＥ１に至る光導波路を形成する。
【００１７】
第２樹脂ＲＳＮ２は、第１樹脂ＲＳＮ１の周囲を殻のように覆っている。第２樹脂ＲＳＮ２も、例えば楕円体形状（楕球体形状）に形成されている。第２樹脂ＲＳＮ２の層厚と、第１樹脂ＲＳＮ１の層厚とは、どちらが厚くても良い。ただし、第２樹脂ＲＳＮ２の層厚は、第１樹脂ＲＳＮ１の層厚よりも薄いことが好ましい一例である。第２樹脂ＲＳＮ２は、透光性であっても良いし、光反射性であっても良い。
【００１８】
第２樹脂ＲＳＮ２は、第１樹脂ＲＳＮ１よりも柔らかい（硬度が小さい）樹脂からなる。
第１樹脂ＲＳＮ１の硬度は、例えば、アスカーＣ（ＡＳＫＥＲ  Ｃ）を用いた測定値が３０以上であり、好ましくは４０以上である。第２樹脂ＲＳＮ２の硬度は、例えば、アスカーＣ（ＡＳＫＥＲ  Ｃ）を用いた測定値が３０未満であり、好ましくは２５以下である。
なお、第１樹脂ＲＳＮ１は、例えば、ショアＡ硬度が１２以上であり、好ましくは１８以上である。第２樹脂ＲＳＮ２は、例えば、ショアＡ硬度が１２未満であり、好ましくは１０以下である。
【００１９】
第１樹脂ＲＳＮ１は、例えば、シリコーン樹脂からなる。第２樹脂ＲＳＮ２は、例えば、エポキシ樹脂からなる。ただし、第１樹脂ＲＳＮ１は、ポリイミド樹脂またはエポキシ樹脂により構成されていても良い。また、第２樹脂ＲＳＮ２は、シリコーン樹脂により構成されていても良い。
【００２０】
第３樹脂ＲＳＮ３は、封止樹脂であり、第２樹脂ＲＳＮ２の周囲を覆っている。第３樹脂ＲＳＮ３は、光反射性無機粒子を含有している。このため、第３樹脂ＲＳＮ３は、光反射性を有する。光反射性無機粒子は、例えば、酸化チタン、酸化アルミニウム、マイカ（雲母）、窒化アルミニウムおよびボロンナイトライドのうち少なくとも何れか１種の無機材料の粒子である。なお、第３樹脂ＲＳＮ３を第２樹脂ＲＳＮ２よりも低屈折率とすることにより、第３樹脂ＲＳＮ３を光反射性にしても良い。第３樹脂ＲＳＮ３は、例えば、エポキシ樹脂からなる。なお、第３樹脂ＲＳＮ３は、例えば、第１樹脂ＲＳＮ１よりも高硬度である。
【００２１】
第１リードフレームＬＥＡ１の一部分は、第３樹脂ＲＳＮ３の外部に突出していて、電気信号を光結合素子ＰＨＣ１に入力するための入力端子ＩＮ１を構成している。第２リードフレームＬＥＡ２の一部分は、第３樹脂ＲＳＮ３の外部に突出していて、電気信号を光結合素子ＰＨＣ１から外部に出力するための出力端子ＯＵＴ１を構成している。ここで、第１リードフレームＬＥＡ１と第２リードフレームＬＥＡ２とは、それらの間に介在する第１樹脂ＲＳＮ１、第２樹脂ＲＳＮ２および第３樹脂ＲＳＮ３により相互に電気的に絶縁されている。したがって、入力端子ＩＮ１と出力端子ＯＵＴ１とは相互に電気的に絶縁されている。
【００２２】
入力端子ＩＮ１に入力された電気信号は、第１リードフレームＬＥＡ１および第１ワイヤＷＩＲ１を介して発光素子ＬＥＥ１に入力される。発光素子ＬＥＥ１は、この電気信号を光信号に変換して出力（第１樹脂ＲＳＮ１中に放射）する。この光信号は、第１樹脂ＲＳＮ１を通り、第１樹脂ＲＳＮ１と第２樹脂ＲＳＮ２との界面、または第２樹脂ＲＳＮ２と第３樹脂ＲＳＮ３との界面にて反射されて受光素子ＬＳＥ１に伝達する。受光素子ＬＳＥ１は、受光した光信号を電気信号に変換し、第２ワイヤＷＩＲ２へ出力する。この電気信号は、第２ワイヤＷＩＲ２および第２リードフレームＬＥＡ２を介して、出力端子ＯＵＴ１から外部へ出力される。このように、光結合素子ＰＨＣ１によれば、発光素子ＬＥＥ１側の入力端子ＩＮ１と受光素子ＬＳＥ１側の出力端子ＯＵＴ１とを電気的に絶縁しつつ、入力端子ＩＮ１から出力端子ＯＵＴ１へ電気信号を伝達することができる。
【００２３】
なお、通常、第２樹脂ＲＳＮ２中にはボイド（空孔）ＶＯＩ１が形成される。第１樹脂ＲＳＮ１と第３樹脂ＲＳＮ３との熱膨張係数の差により発生した応力によって、第２樹脂ＲＳＮ２に部分的な凝集破壊が生じることにより、ボイドＶＯＩ１が形成されると考えられる。図１（ａ）においては、第２樹脂ＲＳＮ２中に複数のボイドＶＯＩ１が離散的に形成された状態を示している。
【００２４】
次に、本実施形態に係る光結合素子ＰＨＣ１を製造する方法を説明する。
図２（ａ）〜（ｄ）は第１の実施形態に係る光結合素子ＰＨＣ１の一連の製造工程を示す図である。
【００２５】
先ず、第１リードフレームＬＥＡ１上に発光素子ＬＥＥ１を搭載する。次に、発光素子ＬＥＥ１と第１リードフレームＬＥＡ１とを第１ワイヤＷＩＲ１を介して相互に電気的に接続する。同様に、第２リードフレームＬＥＡ２上に受光素子ＬＳＥ１を搭載する。次に、受光素子ＬＳＥ１と第２リードフレームＬＥＡ２とを第２ワイヤＷＩＲ２を介して相互に電気的に接続する（図２（ａ））。
【００２６】
次に、発光素子ＬＥＥ１および受光素子ＬＳＥ１を覆う第１樹脂ＲＳＮ１を形成する。例えば、シリコーン樹脂により第１樹脂ＲＳＮ１を形成する（図２（ｂ））。
【００２７】
次に、第１樹脂ＲＳＮ１を覆う第２樹脂ＲＳＮ２を形成する。例えば、第１樹脂ＲＳＮ１よりも低硬度のシリコーン樹脂により第２樹脂ＲＳＮ２を形成する（図２（ｃ））。
【００２８】
ここで、第１樹脂ＲＳＮ１は、硬化前の樹脂組成物を発光素子ＬＥＥ１および受光素子ＬＳＥ１の周囲にポッティングした後、該樹脂組成物をＵＶ硬化又は熱硬化などにより硬化させることによって形成する。
同様に、第２樹脂ＲＳＮ２は、硬化前の樹脂組成物を第１樹脂ＲＳＮ１の周囲にポッティングした後、該樹脂組成物をＵＶ硬化又は熱硬化などにより硬化させることによって形成する。
例えば、第１樹脂ＲＳＮ１の樹脂組成物を硬化させた後、第２樹脂ＲＳＮ２の樹脂組成物をポッティングし、第２樹脂ＲＳＮ２の樹脂組成物を硬化させる。なお、第１樹脂ＲＳＮ１の樹脂組成物をポッティングした後、第１樹脂ＲＳＮ１の樹脂組成物を硬化させる前に、第２樹脂ＲＳＮ２の樹脂組成物をポッティングして、第１樹脂ＲＳＮ１の樹脂組成物及び第２樹脂ＲＳＮ２の樹脂組成物を一括して硬化させても良い。
【００２９】
次に、第２樹脂ＲＳＮ２を覆う第３樹脂ＲＳＮ３をトランスファー成形などにより形成し、第３樹脂ＲＳＮ３により第２樹脂ＲＳＮ２を封止する（図２（ｄ））。こうして、光結合素子ＰＨＣ１が得られる。
【００３０】
ところで、第１樹脂ＲＳＮ１と第３樹脂ＲＳＮ３との間に隙間（空隙）が存在すると、この隙間が電気的絶縁破壊の経路となる可能性がある。
【００３１】
これに対し、本実施形態では、光結合素子ＰＨＣ１は、第１樹脂ＲＳＮ１と第３樹脂ＲＳＮ３との間に、第１樹脂ＲＳＮ１よりも低硬度の第２樹脂ＲＳＮ２を介在させた構造となっている。これにより、以下に説明するように、第１樹脂ＲＳＮ１と第３樹脂ＲＳＮ３との間に空隙が形成されてしまうことを抑制することができる。
【００３２】
図３（ａ）、（ｂ）は第１の実施形態に係る光結合素子ＰＨＣ１の効果を説明するための図である。
【００３３】
図３（ａ）は、第３樹脂ＲＳＮ３をトランスファー成形などにより成形する際の光結合素子ＰＨＣ１の部分拡大図である。このときの温度は、例えば１８０℃などの高温である。その後、光結合素子ＰＨＣ１が常温（例えば２５℃）に冷却されることにより、光結合素子ＰＨＣ１の各構成要素の収縮が発生する（図３（ｂ））。
【００３４】
ここで、シリコーン樹脂などの第１樹脂ＲＳＮ１の熱膨張係数は、エポキシ樹脂などの第３樹脂ＲＳＮ３の熱膨張係数よりも大きいものとする。このため、第１樹脂ＲＳＮ１と第３樹脂ＲＳＮ３との熱膨張係数の違いのために、図３（ｂ）の状態では、第１樹脂ＲＳＮ１と第３樹脂ＲＳＮ３との距離が図３（ａ）の状態よりも広がっている。
【００３５】
ここで、第２樹脂ＲＳＮ２は、柔らかいため、収縮時（温度変化時）の応力を緩和する。つまり、第２樹脂ＲＳＮ２は、内側の第１樹脂ＲＳＮ１ならびに外側の第３樹脂ＲＳＮ３との密着状態を維持したまま、容易に変形することができる。その結果、第２樹脂ＲＳＮ２と第１樹脂ＲＳＮ１との密着性、並びに、第２樹脂ＲＳＮ２と第３樹脂ＲＳＮ３との密着性を十分に確保することができる。このため、図３（ｂ）の状態でも、第２樹脂ＲＳＮ２と第１樹脂ＲＳＮ１との界面、ならびに、第２樹脂ＲＳＮ２と第３樹脂ＲＳＮ３との界面に空隙が生じてしまうことが抑制される。それと同時に、発光素子ＬＥＥ１との第１樹脂ＲＳＮ１との界面、ならびに、受光素子ＬＳＥ１と第１樹脂ＲＳＮ１との界面に空隙が生じてしまうことが抑制される。
【００３６】
第２樹脂ＲＳＮ２と第１樹脂ＲＳＮ１との界面、ならびに、第２樹脂ＲＳＮ２と第３樹脂ＲＳＮ３との界面に空隙が生じてしまうことが抑制されることから、第１樹脂ＲＳＮ１と第３樹脂ＲＳＮ３との界面に沿って絶縁破壊の経路が形成されてしまうことを抑制することができる。
【００３７】
また、発光素子ＬＥＥ１との第１樹脂ＲＳＮ１との界面、ならびに、受光素子ＬＳＥ１と第１樹脂ＲＳＮ１との界面に空隙が生じてしまうことが抑制されることから、光結合素子ＰＨＣ１における光伝達特性の低下やバラツキを抑制することができる。光伝達特性の低下を抑制できることから、低電力で光結合素子ＰＨＣ１を駆動させることが可能となるため、光結合素子ＰＨＣ１の消費電力を抑制することができる。
【００３８】
また、光結合素子ＰＨＣ１の製造バラツキ（絶縁耐性と光伝達特性の両方のバラツキ）を抑制できるため、光結合素子ＰＨＣ１を高歩留まりで製造することができるので、光結合素子ＰＨＣ１のコスト低減を図ることができる。
【００３９】
一方、図１１は、比較形態１に係る光結合素子ＰＨＣ１１を示す断面図である。この光結合素子ＰＨＣ１１は、第２樹脂ＲＳＮ２を有していない点で、本実施形態に係る光結合素子ＰＨＣ１と相違し、その他の点では、光結合素子ＰＨＣ１と同様に構成されている。
【００４０】
図１２（ａ）、（ｂ）は、比較形態１に係る光結合素子ＰＨＣ１１の問題点を説明するための図である。
【００４１】
光結合素子ＰＨＣ１１の場合、第１樹脂ＲＳＮ１と第３樹脂ＲＳＮ３との熱膨張係数の違いのために、第１樹脂ＲＳＮ１と第３樹脂ＲＳＮ３とが剥離を起こして、第１樹脂ＲＳＮ１と第３樹脂ＲＳＮ３との間に空隙ＳＰ１が生じる可能性がある。空隙ＳＰ１が生じると、第１樹脂ＲＳＮ１と第３樹脂ＲＳＮ３との間の界面ＩＮＴ１に沿って絶縁破壊の経路が形成される場合がある。
【００４２】
また、光結合素子ＰＨＣ１１の場合、第１樹脂ＲＳＮ１と第３樹脂ＲＳＮ３との密着性が良好な場合でも、発光素子ＬＥＥ１と第１樹脂ＲＳＮ１との界面、並びに、受光素子ＬＳＥ１と第１樹脂ＲＳＮ１との界面に剥離が生じて、光伝達特性の低下やバラツキが生じる可能性がある。
【００４３】
図４は光結合素子ＰＨＣ１を有する電子装置ＥＬＤ１を示す図である。電子装置ＥＬＤ１は、光結合素子ＰＨＣ１と、第１回路ＣＩＲ１と、第２回路ＣＩＲ２と、を有する。第１回路ＣＩＲ１は、入力端子ＩＮ１に対して電気的に接続されている。第１回路ＣＩＲ１は、発光素子ＬＥＥ１に対して電気信号を入力する。第２回路ＣＩＲ２は、出力端子ＯＵＴ１に対して電気的に接続されている。第２回路ＣＩＲ２には、発光素子ＬＥＥ１から出力される電気信号が入力される。
【００４４】
第１回路ＣＩＲ１と第２回路ＣＩＲ２とは、例えば、互いに基準電位が異なる回路である。或いは、第１回路ＣＩＲ１と第２回路ＣＩＲ２とのうちの何れか一方は、オペレータが操作する操作部を含んで構成されていて、何れか他方は、高電圧が発生するように構成されている。光結合素子ＰＨＣ１により、第１回路ＣＩＲ１と第２回路ＣＩＲ２とを相互に電気的に絶縁した状態で、第１回路ＣＩＲ１から第２回路ＣＩＲ２へ電気信号を伝達することができる。
【００４５】
以上のような第１の実施形態によれば、光結合素子ＰＨＣ１は、発光素子ＬＥＥ１および受光素子ＬＳＥ１を覆う透光性の第１樹脂ＲＳＮ１と、第１樹脂ＲＳＮ１を覆う第２樹脂ＲＳＮ２と、第２樹脂ＲＳＮ２を覆う光反射性の第３樹脂ＲＳＮ３と、を備え、第２樹脂ＲＳＮ２は、硬化しており、且つ、第１樹脂ＲＳＮ１よりも柔らかい。
第２樹脂ＲＳＮ２は第１樹脂ＲＳＮ１よりも柔らかいので、熱収縮により第１樹脂ＲＳＮ１と第３樹脂ＲＳＮ３との距離が拡大しても、第２樹脂ＲＳＮ２と第１樹脂ＲＳＮ１との界面、ならびに、第２樹脂ＲＳＮ２と第３樹脂ＲＳＮ３との界面に空隙が生じてしまうことが抑制される。それと同時に、発光素子ＬＥＥ１との第１樹脂ＲＳＮ１との界面、ならびに、受光素子ＬＳＥ１と第１樹脂ＲＳＮ１との界面に空隙が生じてしまうことが抑制される。さらに、例えば、トランスファー成形時や製品実装時の温度変化の際の応力で、第２樹脂ＲＳＮ２の内部や界面で局所的な凝集破壊や剥離が発生してボイドＶＯＩ１が形成される際に応力を緩和することができる。
よって、第１樹脂ＲＳＮ１と第２樹脂ＲＳＮ２との界面、ならびに第２樹脂ＲＳＮ２と第３樹脂ＲＳＮ３との界面の全面剥離や、発光素子ＬＥＥ１と第１樹脂ＲＳＮ１との界面、ならびに受光素子ＬＳＥ１と第１樹脂ＲＳＮ１との界面の剥離を抑制できるので、光結合素子ＰＨＣ１の絶縁耐性および光伝達特性を安定的に確保することができる。
【００４６】
なお、特許文献２の技術では、透光性樹脂の全体が、柔軟性を有する材料により構成されている。このため、発光素子および受光素子と透光性樹脂との界面において、凝集破壊によりボイドが形成される可能性がある。その結果、発光素子から受光素子への光路に変異が生じ、光伝達特性が安定しなくなる可能性がある。
これに対し、本実施形態では、柔らかい第２樹脂ＲＳＮ２は、発光素子ＬＥＥ１および受光素子ＬＳＥ１から離間した位置に配置されている。つまり、発光素子ＬＥＥ１および受光素子ＬＳＥ１と第２樹脂ＲＳＮ２との間には、光導波路を構成する第１樹脂ＲＳＮ１が存在している。このため、凝集破壊により第２樹脂ＲＳＮ２に形成されたボイドＶＯＩ１は、発光素子ＬＥＥ１から受光素子ＬＳＥ１への光伝達特性に対して実質的に影響を与えないようにすることができる。
【００４７】
また、第２樹脂ＲＳＮ２は、硬化した樹脂である（ゲル状ではない）ため、第２樹脂ＲＳＮ２中のボイドＶＯＩ１の自由な移動を規制することができる。このため、ボイドＶＯＩ１が動いて相互に繋がってしまうことを抑制できるので、絶縁破壊の経路が形成される可能性を低減することができる。また、硬化した第２樹脂ＲＳＮ２の周囲には、トランスファー成形などにより容易に第３樹脂ＲＳＮ３を形成することができる。よって、光結合素子ＰＨＣ１はゲル状の中間層を有する構造（例えば特許文献１）と比べて高歩留まりで製造可能な構造であると言える。
【００４８】
〔第２の実施形態〕
図５は第２の実施形態に係る光結合素子ＰＨＣ２の断面図である。
【００４９】
本実施形態に係る光結合素子ＰＨＣ２は、以下に説明する点で、上記の第１の実施形態に係る光結合素子ＰＨＣ１と相違し、その他の点では、光結合素子ＰＨＣ１と同様に構成されている。
【００５０】
本実施形態の場合、第２樹脂ＲＳＮ２は、発泡性樹脂である。この発泡性樹脂は、例えば、発泡性シリコーン樹脂である。このため、第２樹脂ＲＳＮ２中には多数のボイド（空孔）ＶＯＩ２が形成されている。第２樹脂ＲＳＮ２の空孔比率（第２樹脂ＲＳＮ２の体積のうち、ボイドＶＯＩ２の体積の比率）は、例えば、１０％以上５０％以下である。第２樹脂ＲＳＮ２の空孔比率を１０％以上とすることにより、第２樹脂ＲＳＮ２を第１樹脂ＲＳＮ１よりも十分に柔らかくすることができる。また、空孔比率を５０％以下とすることにより、ボイドＶＯＩ２どうしの結合により絶縁破壊の経路となる空隙が形成されてしまうことを抑制し、第１リードフレームＬＥＡ１と第２リードフレームＬＥＡ２との絶縁性を確保することができる。
【００５１】
第２樹脂ＲＳＮ２にはボイドＶＯＩ２が形成されているため、第２樹脂ＲＳＮ２は第１樹脂ＲＳＮ１よりも、全体としては柔らかく形成されている。例えば、第２樹脂ＲＳＮ２を構成する樹脂組成物は、発泡剤を含んでいる。
【００５２】
次に、本実施形態に係る光結合素子ＰＨＣ２を製造する方法を説明する。
【００５３】
図６（ａ）〜（ｄ）は第２の実施形態に係る光結合素子ＰＨＣ２の一連の製造工程を示す図である。
【００５４】
図６（ａ）、（ｂ）に示す工程は、上記の第１の実施形態における図２（ａ）、（ｂ）に示す工程と同様である。
【００５５】
次に、第１樹脂ＲＳＮ１を覆う発泡性の第２樹脂ＲＳＮ２を形成する。例えば、発泡性のシリコーン樹脂により第２樹脂ＲＳＮ２を形成する（図６（ｃ））。
【００５６】
ここで、第２樹脂ＲＳＮ２を構成する樹脂組成物を第１樹脂ＲＳＮ１の周囲に塗布（ポッティング）した後、この樹脂組成物を発泡させる工程を行っても良いし、第２樹脂ＲＳＮ２を構成する樹脂組成物を第１樹脂ＲＳＮ１の周囲に塗布（ポッティング）する過程で、この樹脂組成物を発泡させても良い。或いは、予め発泡した樹脂組成物を第１樹脂ＲＳＮ１の周囲に塗布（ポッティング）することにより、第２樹脂ＲＳＮ２を形成しても良い。
【００５７】
次に、上記の第１の実施形態における図２（ｄ）に示す工程と同様に、図６（ｄ）の工程を行うことにより、光結合素子ＰＨＣ２が得られる。
【００５８】
図７（ａ）、（ｂ）は第２の実施形態に係る光結合素子ＰＨＣ２の効果を説明するための図である。
【００５９】
図７（ａ）は、第３樹脂ＲＳＮ３をトランスファー成形などにより成形する際の光結合素子ＰＨＣ２の部分拡大図である。このときの温度は、例えば１８０℃などの高温である。その後、光結合素子ＰＨＣ２が常温（例えば２５℃）に冷却されることにより、光結合素子ＰＨＣ２の各構成要素の収縮が発生する（図７（ｂ））。
【００６０】
ここで、シリコーン樹脂などの第１樹脂ＲＳＮ１の熱膨張係数は、エポキシ樹脂などの第３樹脂ＲＳＮ３の熱膨張係数よりも大きいものとする。このため、第１樹脂ＲＳＮ１と第３樹脂ＲＳＮ３との熱膨張係数の違いのために、図７（ｂ）の状態では、第１樹脂ＲＳＮ１と第３樹脂ＲＳＮ３との距離が図７（ａ）の状態よりも広がっている。
【００６１】
ここで、第２樹脂ＲＳＮ２は、多数のボイドＶＯＩ２を含んでいて柔らかいため、収縮時（温度変化時）の応力を緩和する。つまり、第２樹脂ＲＳＮ２は、内側の第１樹脂ＲＳＮ１ならびに外側の第３樹脂ＲＳＮ３との密着状態を維持したまま、容易に変形することができる。その結果、第２樹脂ＲＳＮ２と第１樹脂ＲＳＮ１との密着性、並びに、第２樹脂ＲＳＮ２と第３樹脂ＲＳＮ３との密着性を十分に確保することができる。このため、図７（ｂ）の状態でも、第２樹脂ＲＳＮ２と第１樹脂ＲＳＮ１との界面、ならびに、第２樹脂ＲＳＮ２と第３樹脂ＲＳＮ３との界面に空隙が生じてしまうことが抑制される。それと同時に、発光素子ＬＥＥ１との第１樹脂ＲＳＮ１との界面、ならびに、受光素子ＬＳＥ１と第１樹脂ＲＳＮ１との界面に空隙が生じてしまうことが抑制される。
【００６２】
ここで、上記の第１の実施形態では、例えば第２樹脂ＲＳＮ２の局所的な凝集破壊や界面剥離で熱膨張係数の差による応力を緩和する。これに対し、本実施形態では、発泡性の第２樹脂ＲＳＮ２に内在するボイドＶＯＩ２が変形することにより応力を緩和するので、第１の実施形態よりも安定的に、第１樹脂ＲＳＮ１と第３樹脂ＲＳＮ３との熱膨張係数の差による応力を緩和することができる。
【００６３】
以上のような第２の実施形態によれば、第２樹脂ＲＳＮ２は空孔（ボイドＶＯＩ２）を有するので、第２樹脂ＲＳＮ２を第１樹脂ＲＳＮ１よりも十分に柔らかくすることができるので、上記の第１の実施形態と同様の効果が得られる。
【００６４】
また、発泡性の第２樹脂ＲＳＮ２に内在するボイドＶＯＩ２が変形することにより応力を緩和するので、第１の実施形態よりも安定的に、第１樹脂ＲＳＮ１と第３樹脂ＲＳＮ３との熱膨張係数の差による応力を緩和することができる。
【００６５】
また、第２樹脂ＲＳＮ２は、硬化した樹脂であるため、第２樹脂ＲＳＮ２中のボイドＶＯＩ２の自由な移動を規制することができる。このため、ボイドＶＯＩ２が動いて相互に繋がってしまうことを抑制できるので、絶縁破壊の経路が形成される可能性を低減することができる。また、硬化した第２樹脂ＲＳＮ２の周囲には、トランスファー成形などにより容易に第３樹脂ＲＳＮ３を形成することができる。よって、光結合素子ＰＨＣ２は高歩留まりで製造可能な構造であると言える。
【００６６】
また、第２樹脂ＲＳＮ２を発泡性樹脂とすることにより、第２樹脂ＲＳＮ２中に多数のボイドＶＯＩ２を容易に形成することができる。
【００６７】
〔第３の実施形態〕
図８は第３の実施形態に係る光結合素子ＰＨＣ３の断面図である。
【００６８】
本実施形態に係る光結合素子ＰＨＣ３は、以下に説明する点で、上記の第１の実施形態に係る光結合素子ＰＨＣ１と相違し、その他の点では、光結合素子ＰＨＣ１と同様に構成されている。
【００６９】
本実施形態の場合、第１リードフレームＬＥＡ１と第２リードフレームＬＥＡ２とは、互いに対向して配置されている。第１リードフレームＬＥＡ１において第２リードフレームＬＥＡ２と対向する部位に、発光素子ＬＥＥ１が搭載されている。同様に、第２リードフレームＬＥＡ２において第１リードフレームＬＥＡ１と対向する部位に、受光素子ＬＳＥ１が搭載されている。したがって、発光素子ＬＥＥ１と受光素子ＬＳＥ１とが相互に対向している。なお、第１リードフレームＬＥＡ１および第２リードフレームＬＥＡ２は、それぞれ屈曲した形状に形成されている
【００７０】
第１樹脂ＲＳＮ１は、第１リードフレームＬＥＡ１において第２リードフレームＬＥＡ２と対向する部位と、第２リードフレームＬＥＡ２において第１リードフレームＬＥＡ１と対向する部位と、の間に形成されていて、これら部位の間に光導波路を形成している。第１樹脂ＲＳＮ１は、例えば、柱状（例えば円柱に近い形状など）に形成されている。
【００７１】
第２樹脂ＲＳＮ２は、第１樹脂ＲＳＮ１の周囲を鞘のように覆っている。第２樹脂ＲＳＮ２は、筒状（例えば円筒に近い形状など）に形成されている。
【００７２】
なお、図８においては、第２樹脂ＲＳＮ２中に複数のボイドＶＯＩ１が離散的に形成された状態を示している。
【００７３】
次に、本実施形態に係る光結合素子ＰＨＣ３を製造する方法を説明する。
図９（ａ）〜（ｅ）、図１０（ａ）および（ｂ）は第３の実施形態に係る光結合素子ＰＨＣ３の一連の製造工程を示す図である。
【００７４】
先ず、第１リードフレームＬＥＡ１上に発光素子ＬＥＥ１を搭載する。次に、発光素子ＬＥＥ１と第１リードフレームＬＥＡ１とを第１ワイヤＷＩＲ１を介して相互に電気的に接続する（図９（ａ））。
【００７５】
次に、発光素子ＬＥＥ１を覆う第１ポッティング樹脂ＰＴＲ１を第１リードフレームＬＥＡ１上に形成する（図９（ｂ））。第１ポッティング樹脂ＰＴＲ１は、第１樹脂ＲＳＮ１の一部分となるものであり、例えばシリコーン樹脂などからなる。
【００７６】
同様に、第２リードフレームＬＥＡ２上に受光素子ＬＳＥ１を搭載する。次に、受光素子ＬＳＥ１と第２リードフレームＬＥＡ２とを第２ワイヤＷＩＲ２を介して相互に電気的に接続する（図９（ｃ））。
【００７７】
次に、受光素子ＬＳＥ１を覆う第２ポッティング樹脂ＰＴＲ２を第２リードフレームＬＥＡ２上に形成する（図９（ｄ））。第２ポッティング樹脂ＰＴＲ２は、第１樹脂ＲＳＮ１の残りの部分となるものであり、例えばシリコーン樹脂などからなる。
【００７８】
次に、発光素子ＬＥＥ１と受光素子ＬＳＥ１とが相互に対向するように第１リードフレームＬＥＡ１と第２リードフレームＬＥＡ２とを相互に位置合わせして、第１ポッティング樹脂ＰＴＲ１と第２ポッティング樹脂ＰＴＲ２とを相互に一体化させて第１樹脂ＲＳＮ１を形成する（図９（ｅ））。
【００７９】
次に、第１樹脂ＲＳＮ１を覆う第２樹脂ＲＳＮ２を形成する。例えば、第１樹脂ＲＳＮ１よりも低硬度のシリコーン樹脂により第２樹脂ＲＳＮ２を形成する（図１０（ａ））。
【００８０】
ここで、第１樹脂ＲＳＮ１は、図９（ｅ）の状態のものをＵＶ硬化又は熱硬化などにより硬化させることによって形成する。
同様に、第２樹脂ＲＳＮ２は、第１樹脂ＲＳＮ１の周囲にポッティングした後の樹脂組成物をＵＶ硬化又は熱硬化などにより硬化させることによって形成する。
例えば、第１樹脂ＲＳＮ１を硬化させた後、第２樹脂ＲＳＮ２をポッティングし、第２樹脂ＲＳＮ２を硬化させる。なお、第１樹脂ＲＳＮ１を硬化させる前に、第２樹脂ＲＳＮ２をポッティングして、第１樹脂ＲＳＮ１及び第２樹脂ＲＳＮ２を一括して硬化させても良い。
【００８１】
次に、第２樹脂ＲＳＮ２を覆う第３樹脂ＲＳＮ３をトランスファー成形などにより形成する（図１０（ｂ））。こうして、光結合素子ＰＨＣ３が得られる。
【００８２】
図１３は、比較形態２に係る光結合素子ＰＨＣ１２を示す断面図である。この光結合素子ＰＨＣ１２は、第２樹脂ＲＳＮ２を有していない点で、本実施形態に係る光結合素子ＰＨＣ３と相違し、その他の点では、光結合素子ＰＨＣ３と同様に構成されている。
【００８３】
光結合素子ＰＨＣ１２の場合、第１樹脂ＲＳＮ１と第３樹脂ＲＳＮ３との熱膨張係数の違いのために、第１樹脂ＲＳＮ１と第３樹脂ＲＳＮ３とが剥離を起こして、第１樹脂ＲＳＮ１と第３樹脂ＲＳＮ３との間に空隙ＳＰ２が生じる可能性がある。空隙ＳＰ２が生じると、第１樹脂ＲＳＮ１と第３樹脂ＲＳＮ３との間の界面ＩＮＴ２に沿って絶縁破壊の経路が形成される場合がある。
【００８４】
また、光結合素子ＰＨＣ１２の場合、第１樹脂ＲＳＮ１と第３樹脂ＲＳＮ３との密着性が良好な場合でも、発光素子ＬＥＥ１と第１樹脂ＲＳＮ１との界面、並びに、受光素子ＬＳＥ１と第１樹脂ＲＳＮ１との界面に剥離が生じて、光伝達特性の低下やバラツキが生じる可能性がある。
【００８５】
これに対し、本実施形態に係る光結合素子ＰＨＣ３の場合、上記の第１の実施形態と同様のメカニズムにより、第２樹脂ＲＳＮ２と第１樹脂ＲＳＮ１との界面、ならびに、第２樹脂ＲＳＮ２と第３樹脂ＲＳＮ３との界面に空隙が生じてしまうことが抑制される。それと同時に、発光素子ＬＥＥ１との第１樹脂ＲＳＮ１との界面、ならびに、受光素子ＬＳＥ１と第１樹脂ＲＳＮ１との界面に空隙が生じてしまうことが抑制される。
【００８６】
以上のような第３の実施形態によっても、第１の実施形態と同様の効果が得られる。
【００８７】
なお、第３の実施形態では、光結合素子ＰＨＣ３が第１の実施形態と同様の第２樹脂ＲＳＮ２を備える例を説明したが、光結合素子ＰＨＣ３は、第２の実施形態と同様の発泡性の第２樹脂ＲＳＮ２を備えていても良い。
【００８８】
以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。
【００８９】
例えば、上記においては、第３樹脂ＲＳＮ３が光反射性である例を説明したが、第２樹脂ＲＳＮ２が光反射性であれば、第３樹脂ＲＳＮ３は光反射性でなくても良い。
【符号の説明】
【００９０】
ＣＩＲ１ 第１回路
ＣＩＲ２ 第２回路
ＥＬＤ１ 電子装置
ＩＮ１ 入力端子
ＩＮＴ１ 界面
ＩＮＴ２ 界面
ＬＥＥ１ 発光素子
ＬＥＡ１ 第１リードフレーム
ＬＥＡ２ 第２リードフレーム
ＬＳＥ１ 受光素子
ＯＵＴ１ 出力端子
ＰＨＣ１ 光結合素子
ＰＨＣ２ 光結合素子
ＰＨＣ３ 光結合素子
ＰＨＣ１１ 光結合素子
ＰＨＣ１２ 光結合素子
ＰＴＲ１ 第１ポッティング樹脂
ＰＴＲ２ 第２ポッティング樹脂
ＲＳＮ１ 第１樹脂
ＲＳＮ２ 第２樹脂
ＲＳＮ３ 第３樹脂
ＳＰ１ 空隙
ＳＰ２ 空隙
ＶＯＩ１ ボイド（空孔）
ＶＯＩ２ ボイド（空孔）
ＷＩＲ１ 第１ワイヤ
ＷＩＲ２ 第２ワイヤ
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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