(57)【要約】【課題】外部からのノイズを発光素子や受光素子の裏面から受けにくく、発光素子から受光素子への光の伝達効率がよく、又、パッケージの厚さが薄い光結合素子を提供する。【解決手段】同一平面上の左右に配置された発光素子１と受光素子２とを、絶縁性を有する導光体３の左右の端部にそれぞれ載設して、発光素子１の底面及び受光素子２の底面を、導光体３の上面に接着すると共に、この導光体３を主フレーム４の上面に載設し、発光素子１及び受光素子２に備えられた各電極１ａ，１ｂ，２ａ，２ｂを、それぞれ別のリードフレーム６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄに接続して、光結合素子を構成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
同一平面上の左右に配置された発光素子と受光素子とでなる光結合素子であって、
前記発光素子と前記受光素子とが、絶縁性を有する導光体の左右の端部にそれぞれ載設されて、前記発光素子の底面及び前記受光素子の底面が、前記導光体の上面に接着されていると共に、
前記導光体が主フレームの上面に載設されており、
前記発光素子及び前記受光素子に備えられた各電極が、それぞれ別のリードフレームに接続されていることを特徴とする光結合素子。
【請求項２】
前記主フレームが同一平面上に左右に配設された左フレームと右フレームとで構成されると共に、相対向する前記左フレームの先端部と前記右フレームの先端部との間に、前記導光体が架設されている請求項１記載の光結合素子。
【請求項３】
前記発光素子、前記受光素子、又は、その双方の表面に、少なくとも１つの前記電極が形成されていると共に、該電極と前記リードフレームとがワイヤーで接続されている請求項１又は２記載の光結合素子。
【請求項４】
前記発光素子、前記受光素子、又は、その双方の底面に、少なくとも１つの前記電極が形成されていると共に、該電極と接する接続電極が前記導光体上に形成されており、該接続電極と前記リードフレームとがワイヤーで接続されている請求項１〜３のいずれか１項に記載の光結合素子。
【請求項５】
前記導光体は、該導光体の中央部が上方に突出して形成された凸部を備えており、該凸部が前記発光素子と前記受光素子との間に挿入されている請求項１〜４のいずれか１項に記載の光結合素子。
【請求項６】
前記発光素子、前記受光素子、又は、その双方が、透明性を有するプリコート材により前記導光体上に封着されて、該プリコート材の一部が該導光体に接着している請求項１〜５のいずれか１項に記載の光結合素子。
【請求項７】
前記導光体は、該導光体の中央部が上方に突出した凸部を備えており、該凸部が前記発光素子と前記受光素子との間に挿入されていると共に、前記プリコート材の一部が前記凸部に接着している請求項６記載の光結合素子。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１項に記載の光結合素子が用いられている電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、同一平面上に配置された発光素子と受光素子とで構成された光結合素子、及び、これを用いた電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の光結合素子は、特許文献１に記載されているように、発光素子と受光素子とが上下に対向するように配置されて構成されている、図４はこのような従来例の光結合素子の構造を示した断面図である。図４において、従来例の光結合素子では、Ｌ字形で金属製の２本のリードフレーム１３ａ，１３ｂ、及び、これらと対称形のＬ字形で同じく金属製の２本のリードフレーム１３ｃ，１３ｄが、それぞれ左右に配置されている。この内、左に配置されたリードフレーム１３ａにおける、上方に屈曲した先端部の下面の窪みに、発光素子１１が備えられている。又、右に配置されたリードフレーム１３ｃにおける、下方に屈曲した先端部の上面に、受光素子１２が備えられている。これらの発光素子１１と受光素子１２とは、上述したように上下に対向しており、発光素子１１が発光した光が受光素子１２で受光されるようになっている。
【０００３】
この内、下向きに配置されている発光素子１１の底面には、底面電極１１ｂが設けられており、この底面電極１１ｂは、リードフレーム１３ａの先端下面に接着することで、このリードフレーム１３ａと接続されている。又、発光素子１１の表面には表面電極１１ａが設けられており、この表面電極１１ａは、リードフレーム１４ａと共に左側に配置されているリードフレーム１３ｂの先端に、ワイヤー１４ａで接続されている。又、発光素子１１は、透明なシリコン樹脂でプリコートされており、発光素子１１の周囲に、プリコート１５が形成されている。
【０００４】
上向きに配置されている受光素子１２の底面には、底面電極１２ｂが設けられており、この底面電極１２ｂは、リードフレーム１３ｃの先端上面に接着することで、このリードフレーム１３ｃと接続されている。又、受光素子１２の表面には表面電極１２ａが設けられており、この表面電極１２ａは、リードフレーム１３ｃと共に右側に配置されているリードフレーム１３ｄの先端に、ワイヤー１４ｂで接続されている。
【０００５】
又、上記の発光素子１１が設けられているリードフレーム１３ａの先端部分と、上記の受光素子１２が設けられているリードフレーム１３ｃの先端部分とを中心にして、これらの周囲が、導光性を有する樹脂でモールドされている。この導光性を有する樹脂としては、一般に、モールド作業が容易な半透明樹脂１６が用いられている。そして、この透明樹脂モールドの周りが、更に、不透明樹脂１７でモールドされている。
【特許文献１】特開平０９−１２９９１４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記の従来例の光結合素子では、発光素子１１及び受光素子１２が、それぞれ金属製のリードフレーム１３ａ上、及び、リードフレーム１３ｃ上に配設されているので、外部から侵入したノイズがこれらの金属製のリードフレームに誘引され、この誘引されたノイズを、発光素子１１や受光素子１２の底面から受けやすいという問題があった。特に、フォトトライアックで構成された受光素子は、受光ＯＦＦ時に、これらのノイズによって誤点弧を起こしやすいという問題があった。
【０００７】
又、発光素子１１や受光素子１２をモールドするのに、モールド作業が容易な半透明樹脂１６が用いられているが、半透明樹脂では、発光素子が発光した光の受光素子への伝達効率が悪いという問題があった。
【０００８】
又、上記の従来例の光結合素子では、発光素子１１と受光素子１２とを上下に配置しているので、光結合素子のパッケージが厚くなるという問題もあった。
【０００９】
そこでこの発明は、上記のような問題を解決するためになされたものであって、従来例に比べて、外部からのノイズを発光素子や受光素子の底面から受けにくく、発光素子から受光素子への光の伝達効率がよく、又、パッケージの厚さが薄い光結合素子を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の光結合素子は、同一平面上の左右に配置された発光素子と受光素子とでなる光結合素子であって、発光素子と受光素子とが、絶縁性を有する導光体の左右の端部にそれぞれ載設されて、発光素子の底面及び受光素子の底面が、導光体の上面に接着されていると共に、導光体が主フレームの上面に載設されており、発光素子及び受光素子に備えられた各電極が、それぞれ別のリードフレームに接続されていることを特徴としている。
【００１１】
上記の光結合素子によれば、発光素子及び受光素子が、絶縁性を有する導光体に載置されているので、外部からのノイズを発光素子や受光素子の底面から受けにくくすることができる。又、同一の導光体に発光素子と受光素子とが載置されており、発光素子の底面及び受光素子の底面が、導光体の上面に接着している。従って、発光素子が発光した光が導光体を介して受光素子へ伝わり易くなる。発光素子や受光素子の底面に電極が形成されていない場合は、特に、発光素子から出た光が、発光素子の底面と導光体の上面との接着部分から導光体へ効率的に入射できると共に、導光体を通過した光が、受光素子の底面と導光体の上面との接着部分から受光素子へ効率的に入射できる。そのため、発光素子から受光素子への光の伝達効率を向上させることができる。又、発光素子と受光素子とを同一平面上に配置しているので、光結合素子パッケージの厚さを薄くすることができる。
【００１２】
上記の光結合素子において、主フレームが同一平面上に左右に配設された左フレームと右フレームとで構成されると共に、相対向する左フレームの先端部と右フレームの先端部との間に、導光体が架設されるようにしてもよい。フレームは一般に金属で形成されるので、このようにすることにより、主フレームやリードフレーム等の導電体部分を、発光素子側と受光素子側とで完全に分離することができ、光結合素子の製品の耐圧試験等を、スムースに行うことができる。
【００１３】
又、上記の光結合素子において、発光素子、受光素子、又は、その双方の表面に、少なくとも１つの電極が形成されている光結合素子では、該電極とリードフレームとをワイヤーで接続するのが妥当である。又、発光素子、受光素子、又は、その双方の底面に、少なくとも１つの電極が形成されている光結合素子では、該電極と接する接続電極を導光体上に形成し、該接続電極とリードフレームとをワイヤーで接続するのが妥当である。
【００１４】
又、上記の光結合素子において、導光体は、該導光体の中央部が上方に突出した凸部を備えており、該凸部を発光素子と受光素子との間に挿入するようにしてもよい。このようにすることにより、発光素子が発光した光が導光体の凸部にも入射することで、発光素子から受光素子への光の伝達効率をいっそう向上させることができる。
【００１５】
又、上記の光結合素子において、発光素子、受光素子、又は、その双方を、透明性を有するプリコート材により導光体上に封着して、この封着により、該プリコート材の一部が該導光体に接着するようにするのが好ましい。ここで、プリコート材により導光体上に封着するとは、導光体上に載置されている発光素子や受光素子を、これらの各素子が載置された状態で、各素子の周囲の導光体表面も含めてプリコート材を用いてコーティングすることである。
【００１６】
このようにすることにより、発光素子及び受光素子を保護することができる。特に、発光素子として発光ダイオードを用いる場合は、光を発光する半導体接合部が露出しているので、このようにするのが好適である。又、発光素子や受光素子を、透明性を有するプリコート材により導光体上に封着しているので、発光素子から出た光が、発光素子の周りのプリコート材に入射すると共に、プリコート材に入射した光がプリコート材から導光体へ入射しやすくなる。又、導光体を通過した光が、受光素子の周りのプリコート材に入射して、受光素子へ到達し易くなる。従って、発光素子から受光素子への光の伝達効率をいっそう向上させることができる。
【００１７】
又、上記の場合、導光体は、該導光体の中央部が上方に突出して形成された凸部を備えており、該凸部が発光素子と受光素子との間に挿入されると共に、プリコート材の一部が凸部に接着するようにするのが好ましい。このようにすることにより、プリコート材に入射した光が、プリコート材から導光体の凸部に入射すると共に、導光体の凸部を通過した光が受光素子の周りのプリコート材に入射するので、受光素子へ到達し易くなる。従って、発光素子から受光素子への光の伝達効率を更にいっそう向上させることができる。
【００１８】
又、上記の光結合素子を、さまざまな電子機器に用いることができる。この上記の光結合素子を用いた電子機器では、上述した作用、効果がそのまま当て嵌まる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の光結合素子によれば、発光素子及び受光素子が、絶縁性を有する導光体に載置されているので、外部からのノイズを発光素子や受光素子の底面から受けにくくすることができる。又、同一の導光体に発光素子と受光素子とが載置されており、発光素子が発光した光が導光体を介して受光素子へ伝わるので、発光素子から受光素子への光の伝達効率を向上させることができる。又、発光素子と受光素子を同一平面上に配置しているので、パッケージの厚さを薄くすることができる。
【００２０】
又、一般に金属で製作される主フレームが、同一平面上に左右に配設された左フレームと右フレームとで構成されると共に、相対向する左フレームの先端部と右フレームの先端部との間に、絶縁性を有する導光体が架設されている構造であるので、主フレームやリードフレーム等の導電体部分を、発光素子側と受光素子側とで完全に分離することができ、光結合素子の製品の耐圧試験等を、スムースに行うことができる。
【００２１】
又、導光体は、該導光体の中央部が上方に突出した凸部を備えており、該凸部を発光素子と受光素子との間に挿入しているので、発光素子が発光した光が導光体の凸部にも入射することにより、発光素子から受光素子への光の伝達効率をいっそう向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本実施の形態における光結合素子について、図面を参照しながら詳しく説明する。
【００２３】
＜実施の形態１＞
図１は、実施の形態１における光結合素子の、モールドを行う前の状態を示した正面図であり、２点差線で示した部分が、モールド後の外形を示している。又、図２は、実施の形態１における光結合素子の主たる部分を示した平面図である。
【００２４】
実施の形態１における光結合素子では、図１、図２において、正面視Ｌ字形で金属製の左フレーム４ａ、及び、この左フレーム４ａと対称形のＬ字形で同じく金属製の右フレーム４ｂが、それぞれ左右に対向して配置されており、この左フレーム４ａと右フレーム４ｂとで主フレーム４が構成されている。この左フレーム４ａの水平部分と右フレーム４ｂの水平部分とは相互に対向しており、相対向する左フレーム４ａの水平部分の先端部及び右フレーム４ｂの水平部分の先端部は、それぞれ前方向と後方向に水平に張り出して平面視方形状に形成されている。
【００２５】
これらの左フレーム４ａにおける方形状の先端部と、右フレーム４ｂにおける方形状の先端部との間には、板状で平面視長方形状の導光体３が架設され、この導光体３の両端部は、左フレーム４ａの先端部上と、右フレーム４ｂの先端部上とにそれぞれ載設されている。この導光体３は、透明ガラスや透明セラミックで形成されており、電気的に絶縁性を有していると共に、光の入射や透過等を効率よく行うことができる。
【００２６】
この導光体３の左端部の上面に、発光素子１がダイボンドされて載設され、右端部の上面に、受光素子２が同じくダイボンドされて載設されている。発光素子１には、ガリウムと砒素等で形成された光を発光する半導体接合部を有する発光ダイオード等が用いられており、受光素子２には、フォトトランジスタやフォトトライアックが用いられている。
【００２７】
導光体３の上面に載設された発光素子１は、アノードとカソードの２つの電極を備えており、実施の形態１の発光素子１では、一方の電極である表面電極１ａが発光素子１の表面に、そして、他方の電極である底面電極１ｂが発光素子１の底面にそれぞれ形成されている。
【００２８】
上記の発光素子１を載設した導光体３を、更に載設している上述した左フレーム４ａの前後に、この左フレーム４ａと平行に、この左フレーム４ａと同じＬ字形で金属製の２本のリードフレーム６ａ，６ｂが設けられている。これらのリードフレーム６ａ，６ｂの先端部分は、それぞれ水平方向内側に略直角に曲がって、左フレーム４ａを間に挟んで前後方向に対向するような突起部を形成している。そして、リードフレーム６ａのこの突起部と、発光素子１の表面に形成されている表面電極１ａとが、金線等を用いた導電性のワイヤー７ａで接続されている。又、発光素子１の底面に形成されている底面電極１ｂが接する導光体３の表面に、この底面電極１ｂと接して電気的に接続される接続電極５が形成されており、この接続電極５のリード部とリードフレーム６ｂの先端部分の突起部とが、金線等を用いた導電性のワイヤー７ｂで接続されている。
【００２９】
導光体３の上面に載設された受光素子２も、アノードとカソードの２つの電極を備えているが、これらの２つの電極はいずれも受光素子２の表面に形成されている。
【００３０】
上記の発光素子１と同様にして、上記の受光素子２を載設した導光体３を、更に載設している上述した右フレーム４ｂの前後に、この右フレーム４ｂと平行に、この右フレーム４ｂと同じＬ字形で金属製の２本のリードフレーム６ｃ，６ｄが設けられている。これらのリードフレーム６ｃ，６ｄの先端部分は、それぞれ水平方向内側に略直角に曲がって、右フレーム４ｂを間に挟んで前後方向に対向するような突起部を形成している。そして、リードフレーム６ｃのこの突起部と、受光素子２の表面に形成されている一方の表面電極２ａとが、金線等を用いた導電性のワイヤー７ｃで接続され、同じく、リードフレーム６ｄの突起部と、受光素子２の表面に形成されている他方の表面電極２ｂとが、金線等を用いた導電性のワイヤー７ｄで接続されている。
【００３１】
導光体３の両端部に載設された上記の発光素子１と受光素子２とは、それぞれシリコン樹脂等の透明性を有するプリコート材８ａ，８ｂにより、導光体上に封着されている。即ち、導光体３上に載置されている発光素子１や受光素子２は、これらの各素子１，２が載置された状態で、各素子１，２の周囲の導光体表面も含めて、プリコート材８ａ，８ｂを用いてコーティングされている。
【００３２】
そして、上述した構造の光結合素子における左右フレーム４ａ，４ｂの先端部やリードフレーム６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｃの先端部は、その周囲が、不透明樹脂９で更にモールドされている。
【００３３】
上述した説明から分かるとおり、上記の光結合素子では、左側に左フレーム４ａとリードフレーム６ａ，６ｂの３本のフレームが設けられており、右側に右フレーム４ｂとリードフレーム６ｃ，６ｄの３本のフレームが設けられている。この内、外部の電気回路等との電気的接続に用いられるのは、リードフレーム６ａ，６ｂとリードフレーム６ｃ，６ｄの４本のみである。従って、左フレーム４ａと右側右フレーム４ｂとは、不透明樹脂９で形成されているモールドの外側に露出した部分で切断されている。
【００３４】
上記のように構成された光結合素子の動作は、次のようになる。即ち、入力信号が、リードフレーム６ａとリードフレーム６ｂとを介して、発光素子１に入力されると、発光素子１が発光する。この発光素子１が発光した光が、発光素子１の周りのプリコート材８ａに入射し、このプリコート材８ａに入射した光が、更に、プリコート材８ａと導光体３とが接着している部分を通って導光体３に入射する。又、導光体３を通過した光が、導光体３とプリコート材８ｂとが接着している部分を通って、受光素子２の周りのプリコート材８ｂに入射し、受光素子２に到達して受光される。そして、出力信号が、受光素子２からリードフレーム６ｃとリードフレーム６ｄとを介して出力される。
【００３５】
上記の光結合素子では、受光素子２の２つの電極は、いずれも受光素子２の表面に形成されているが、受光素子の一方の電極が底面に形成されている場合は、上記の発光素子１と同様に、導光体３の表面に、接続電極を形成すると共に、この接続電極のリード部とリードフレームの先端部分の突起部とを、金線等を用いた導電性のワイヤーで接続すればよい。又、発光素子の２つの電極が、共に発光素子の表面に形成されている場合は、上記の受光素子２と同様に、２つの電極とそれぞれのリードフレームにおける先端部分の突起部とを、金線等を用いた導電性のワイヤーで接続すればよい。
【００３６】
又、上記の光結合素子では、金属で製作される主フレーム４が、同一平面上に左右に配設された左フレーム４ａと右フレーム４ｂとで構成されると共に、相対向する左フレーム４ａの先端部と右フレーム４ｂの先端部との間に、絶縁性を有する導光体３が架設されている。しかし、光結合素子の構造としては、左フレーム４ａの先端部と右フレーム４ｂの先端部とを結合して、主フレーム４を一体として形成するようにしてもよい。
【００３７】
上述したように、金属で製作される主フレーム４を、同一平面上に左右に配設された左フレーム４ａと右フレーム４ｂとに分離して構成しているのは、主フレームやリードフレーム等の導電体部分を、発光素子１側と受光素子２側とに、即ち、電気的に１次側（入力側）と、２次側（出力側）とに、完全に分離することができるからである。これは、このようにすることにより、上記の光結合素子の製品に対して、１次側、２次側間の電気的な耐圧試験をする際に、特別な配慮を必要とすることなく、光結合素子の製品の耐圧試験等をスムースに行うことができるからである。
【００３８】
上記の実施の形態１における光結合素子によれば、発光素子１及び受光素子２が、絶縁性を有する導光体３に載置されているので、外部からのノイズを発光素子１や受光素子２の底面から受けにくくすることができる。又、同一の導光体３に発光素子１と受光素子２とが載置されており、発光素子１の底面及び受光素子２の底面が、導光体３の上面に接着されている。従って、発光素子１が発光した光が導光体３を介して受光素子２へ伝わり易くなる。発光素子１や受光素子２の底面に電極が形成されていない場合は、特に、発光素子１から出た光が、発光素子１の底面と導光体３の上面との接着部分から導光体３へ効率的に入射できると共に、導光体３を通過した光が、受光素子２の底面と導光体３の上面との接着部分から受光素子２へ効率的に入射できる。そのため、発光素子１から受光素子２への光の伝達効率を向上させることができる。又、発光素子１と受光素子２とを同一平面上に配置しているので、光結合素子パッケージの厚さを薄くすることができる。
【００３９】
又、発光素子１と受光素子２とが、透明性を有するプリコート材８ａ，８ｂにより導光体３上に封着されているので、発光素子１及び受光素子２を保護することができる。特に、発光素子１として発光ダイオードを用いる場合は、光を発光する半導体接合部が露出しているので、このようにするのが好適である。又、発光素子１や受光素子２を、透明性を有するプリコート材８ａ，８ｂにより導光体３上に封着すると共に、プリコート材８ａ，８ｂの一部が導光体３に接着しているので、発光素子１から出た光が、発光素子１の周りのプリコート材８ａに入射すると共に、プリコート材８ａに入射した光がプリコート材８ａから導光体３へ入射しやすくなる。又、導光体３を通過した光が、受光素子２の周りのプリコート材８ｂに入射して、受光素子２へ到達し易くなる。従って、発光素子１から受光素子２への光の伝達効率をいっそう向上させることができる。
【００４０】
＜実施の形態２＞
図３は、実施の形態２における光結合素子の、モールドを行う前の状態を示した正面図であり、２点差線で示した部分が、モールド後の外形を示している。
【００４１】
実施の形態２における光結合素子の構造は、実施の形態１における光結合素子とほとんど同じであり、異なる点は、導光体３が、この導光体３の中央部が上方に突出して形成された凸部３ａを備えており、この凸部３ａが発光素子１と受光素子２との間に挿入されていると共に、プリコート材８ａ，８ｂの一部がこの凸部３ａに接着している点である。
【００４２】
従って、実施の形態２における光結合素子によれば、上述した実施の形態１における光結合素子と同様の作用、効果を有するほか、次のような作用、効果を有する。即ち、上述したように、導光体３の凸部３ａを、発光素子１と受光素子２との間に挿入しており、発光素子１が発光した光が、導光体３の凸部３ａにも入射するので、発光素子１から受光素子２への光の伝達効率をいっそう向上させることができる。
【００４３】
又、プリコート材の一部が凸部に接着しているので、発光素子１の周りのプリコート材８ａに入射した光が、プリコート材８ａから導光体３の凸部３ａに入射すると共に、導光体３の凸部３ａを通過した光が、受光素子２の周りのプリコート材８ｂに入射するので、受光素子２へ、より到達し易くなる。従って、発光素子１から受光素子２への光の伝達効率を、更にいっそう向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】実施の形態１における光結合素子のモールドを行う前の状態を示した正面図である。
【図２】実施の形態１における光結合素子の主たる部分のモールドを行う前の状態を示した平面図である。
【図３】実施の形態２における光結合素子のモールドを行う前の状態を示した正面図である。
【図４】従来例の光結合素子の構造を示した断面図である。
【符号の説明】
【００４５】
１  発光素子
１ａ  表面電極
１ｂ  底面電極
２  受光素子
２ａ  表面電極
２ｂ  表面電極
３  導光体
３ａ  凸部
４  主フレーム
４ａ  左フレーム
４ｂ  右フレーム
５  接続電極
６ａ  リードフレーム
６ｂ  リードフレーム
６ｃ  リードフレーム
６ｄ  リードフレーム
７ａ  ワイヤー
７ｂ  ワイヤー
７ｃ  ワイヤー
７ｄ  ワイヤー
８ａ  プリコート材
８ｂ  プリコート材
９  不透明樹脂
１１  発光素子
１１ａ  表面電極
１１ｂ  底面電極
１２  受光素子
１２ａ  表面電極
１２ｂ  底面電極
１３ａ  リードフレーム
１３ｂ  リードフレーム
１３ｃ  リードフレーム
１３ｄ  リードフレーム
１４ａ  ワイヤー
１４ｂ  ワイヤー
１５  プリコート
１６  半透明樹脂
１７  不透明樹脂
【図１】
2006179586.tif 000003
【図２】
2006179586.tif 000004
【図３】
2006179586.tif 000005
【図４】
2006179586.tif 000006