(57)【要約】【課題】安価かつ絶縁耐圧に優れる反射型フォトカプラの製造方法を提供すること。【解決手段】本発明は、入力された電気信号を光信号に変換するＬＥＤ３を、リードフレーム１に電気的に接続する。また、光信号を電気信号に変換して出力する受光素子４を、リードフレーム２に電気的に接続する。そして、リードフレーム１と、リードフレーム２と、を離間して配置する。次いで、ＬＥＤ３と受光素子４とを包含する透光部６を形成する。続いて、透光部６の表面にレーザ光を照射して、透光部６の表面に凹凸形状を形成する。最後に、透光部６を包含するパッケージ７を形成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力された電気信号を光信号に変換する発光素子を第１のリードフレームに電気的に接続し、
前記光信号を電気信号に変換して出力する受光素子を第２のリードフレームに電気的に接続し、
前記第１のリードフレームと、前記第２のリードフレームと、を離間して配置し、
前記発光素子と前記受光素子とを包含する透光部を形成し、
前記透光部の表面にレーザ光を照射して当該透光部の表面に凹凸形状を形成し、
前記透光部を包含するパッケージを形成する、
フォトカプラの製造方法。
【請求項２】
前記透光部の表面に形成される凹凸形状は、
前記透光部の表面が前記レーザ光で走査されることにより形成されることを特徴とする、
請求項１に記載のフォトカプラの製造方法。
【請求項３】
前記透光部の形成を終えた半製品を複数用意し、
前記複数の半製品を１次元的又は２次元的に配列し、
前記半製品の前記透光部の表面へのレーザ光照射を繰り返し、
前記複数の半製品の前記透光部の表面に一括して凹凸形状を形成する、
請求項１又は請求項２に記載のフォトカプラの製造方法。
【請求項４】
前記透光部は、ポッティングにより形成される、
請求項１乃至３のいずれか一項に記載の反射型フォトカプラの製造方法。
【請求項５】
モジュール電子部品を包囲するように絶縁性樹脂材料をポッティングし、
前記絶縁性樹脂材料の表面にレーザ光を照射して表面全体に凹凸形状を形成することをと特徴とする、
絶縁部材の成型方法。
【請求項６】
互いに絶縁される２以上の電子部品を離間して配置し、
前記電子部品を包囲するように絶縁性樹脂材料をポッティングし、
前記絶縁性樹脂材料の表面にレーザ光を照射して表面全体に凹凸形状を形成し、
前記絶縁性樹脂材料を包囲するパッケージを形成する、
絶縁性電子モジュールの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フォトカプラの製造方法、絶縁部材の成型方法、及び、絶縁性電子モジュールの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
家電やＦＡ（Ｆａｃｔｏｒｙ  Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ）などの幅広い分野において、電源ラインや装置間のインターフェースなどの入出力間を電気的に絶縁する目的で、フォトカプラが使用されている。フォトカプラは絶縁性を保つことが要求される製品であるため、絶縁耐圧は重要な特性である。一方、コスト低減にはシンプルな構造を有するフォトカプラが有利であるが、こうしたフォトカプラでは絶縁耐圧が低下する。すなわち、絶縁耐圧とコスト低減とは、トレードオフの関係となる。今般、コスト競争は激化の様相を呈しており、優れた絶縁耐圧とコスト低減とを両立し得るフォトカプラが待望されている。
【０００３】
ここで、通常の反射型フォトカプラの構造について説明する。図４は通常の反射型フォトカプラの構成を示す側面図である。また、図５は通常の反射型フォトカプラの構成を示す上面図である。この反射型フォトカプラは、図４に示すように、離間して配置されたリードフレーム１１及び１２を有している。図５に示すように、リードフレーム１１は、リードフレーム１１ａと、リードフレーム１１ｂとを有する。リードフレーム１２は、リードフレーム１２ａと、リードフレーム１２ｂとを有する。
【０００４】
リードフレーム１１ａ上にはＬＥＤ１３が固定されている。リードフレーム１１ａとＬＥＤ１３の下部電極（不図示）とは電気的に接続されている。また、ＬＥＤ１３の上部電極（不図示）とリードフレーム１１ｂとは、配線１５ａで接続されている。リードフレーム１２ａ上には、受光素子１４が固定されている。受光素子１４には、例えばフォトトランジスタが用いられる。リードフレーム１２ａと受光素子１４の下部電極（不図示）とは電気的に接続されている。また、受光素子１４の上部電極（不図示）とリードフレーム１２ｂとは、配線１５ｂで接続されている。
【０００５】
リードフレーム１１、１２の一部、ＬＥＤ１３、受光素子１４及び配線１５ａ、１５ｂは、透光部１６に埋設されている。透光部１６は、例えばシリコン樹脂などの、透光性を有する絶縁材料からなる。この絶縁性の透光部１６により、リードフレーム１１とリードフレーム１２とは、電気的に絶縁されている。透光部１６は、例えばエポキシ樹脂からなるパッケージ１７に包みこまれている。
【０００６】
次に、この反射型フォトカプラの製造方法について説明する。図６Ａ及び図６Ｂは、この反射型フォトカプラの製造工程を示す側面図である。まず、図６Ａに示すように、リードフレーム１１上にＬＥＤ１３を固定する。この際、リードフレーム１１とＬＥＤ１３の下部電極（不図示）とが電気的に接続されるように固定する。そして、ＬＥＤ１３の上部電極（不図示）とリードフレーム１１ｂとを配線１５ａで接続する。また、リードフレーム１２上に受光素子１４を固定する。この際、リードフレーム１２と受光素子１４の下部電極（不図示）とが電気的に接続されるように固定する。そして、受光素子１４の上部電極（不図示）とリードフレーム１２ｂとを配線１５ｂで接続する。その後、治具などを用いてリードフレーム１１と、リードフレーム１２とを離間させて配置する。
【０００７】
続いて、例えばポッティングにより、リードフレーム１１、１２の一部、ＬＥＤ１３、受光素子１４、及び配線１５ａ、１５ｂを包み込むように、透光部１６を形成する（図６Ｂ）。このとき、シリコン樹脂の表面張力により、透光部１６の表面形状は平滑となる。
【０００８】
続いて、透光部１６とリードフレーム１１、１２の一部を包み込むように、例えばトランスファーモールド法により、パッケージ１７を形成する。これにより、図４及び図５に示す反射型フォトカプラが作製される。
【０００９】
ところで、このような反射型フォトカプラでは、透光部１６とパッケージ１７との界面を介してリードフレーム１１とリードフレーム１２とが導通してしまい、絶縁破壊が発生することが知られている。
【００１０】
特許文献１及び特許文献２では、この問題を解決するため、反射型フォトカプラの絶縁耐圧を向上させる手法が開示されている。これによれば、透光部とパッケージとの界面に凹凸形状が設けられている。これにより、絶縁破壊が生じる界面の長さを実質的に長くすることができるので、絶縁耐圧を向上させることができる。
【００１１】
図７は、特許文献１に記載の光結合装置（フォトカプラ）の構成を示す側面図である。この光結合装置は、図７に示すように、２つのリード端子２４に、それぞれ発光素子２１と受光素子２２とが電気的に接続されている。発光素子２１と受光素子２２とは金線２６でリード端子２４と接続されている。そして、発光素子２１と受光素子２２とは、絶縁性のシリコン系樹脂２３に埋設されている。シリコン系樹脂２３の外側には、凹凸形状の表面を有するシリコン系樹脂２５が形成されている。シリコン系樹脂２３及びシリコン系樹脂２５の外側には、モールド樹脂２７が形成されている。
【００１２】
この光結合装置においては、シリコン系樹脂２３及びシリコン系樹脂２５が透光部として機能する。よって、透光部は２段階に分けて透光部が成型される。まず、予め成型されたシリコン系樹脂２３を、内面に凹凸形状を有する治具にセットする。そこに、さらにシリコン系樹脂２５を注入して、硬化させる。その後、治具を離型することで、シリコン系樹脂２５の表面は凹凸形状に成型される。その後、これらを包み込みように、パッケージに相当するモールド樹脂２７が形成される。
【００１３】
特許文献２においては、予め作製されたドーム状の絶縁体を部品として用いる。この絶縁体は、ドームの外表面は凹凸形状に、内表面は平滑に形成されている。この絶縁体のドームの内側に、リードフレームに固定された発光素子及び受光素子を配置する。そして、ドーム内にシリコン樹脂を充填して透光部を形成する。その後、これらを包み込みように、パッケージに相当するエポキシ樹脂が形成される。
【００１４】
また、特許文献３には、絶縁耐圧のばらつきを低減できる反射型フォトカプラの製造方法が開示されている。これによれば、透光部は金型により成型されるので、透光部の形状ばらつきが低減する。従って、絶縁耐圧のばらつきが低減される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１５】
【特許文献１】実開昭６２−１０４４５１号公報
【特許文献２】実開昭６３−１０２２６１号公報
【特許文献３】特開平１１-１７２１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
特許文献１においては、透光部の成型は２段階に分けて行われる。すなわち、既に硬化しているシリコン系樹脂２３の外側に、もう一度シリコン系樹脂２５を注入、硬化させる工程が存在する。つまり、シリコン系樹脂２３とシリコン系樹脂２５とでは、硬化の際に加えられる熱履歴が異なる。そのため、シリコン系樹脂２３とシリコン系樹脂２５との界面に隙間が発生する可能性がある。界面に隙間が発生すると、その隙間を介して絶縁破壊が生じやすくなるので、絶縁耐圧の低下やばらつきが生じてしまう。
【００１７】
特許文献２においては、絶縁体のドーム内にシリコン樹脂を充填する方法として、２通りの方法が考えられる。１つは、シリコン樹脂の表面張力を利用して、シリコン樹脂を支える方法である。もう一つは、冶具により絶縁物を支えてシリコン系樹脂を注入し、シリコン系樹脂が硬化するまで冶具で支える方法である。前者の方法は、絶縁物のドーム形状とシリコン樹脂自体の自重により、シリコン樹脂の形状が決まる。だが、ドーム内に気泡が生じると、表面張力は一定とならない。また、シリコン樹脂の量にはばらつきがあるので、その自重もばらつく。そのため、絶縁物とシリコン樹脂との間に剥離が生じることがしばしば起こる。従って、この方法では、シリコン樹脂を安定的に所望の形状に形成することは困難である。一方、後者の方法は、粘性の高いシリコン樹脂を絶縁物のドーム内に注入する。この場合、ドーム内に気泡が生じ易い。この気泡により、シリコン樹脂と絶縁物との間には隙間が生じる。従って、いずれの方法を採用しても、この光結合素子の絶縁耐圧を安定的に向上させることは困難である。
【００１８】
特許文献３においては、金型を用いることによって、透光部の成型を安定させることができるので、絶縁耐圧のばらつきを低減させることができる。しかし、透光部と樹脂部（パッケージ）との界面は平滑であるので、絶縁耐圧を現行よりも向上させることはできない。また、空気層が一部にしか発生しない場合が前提となっているが、空気層が透光部とパッケージ部との界面に一様に発生する場合には、絶縁耐圧は低下してしまう。
【００１９】
従って、上述のいずれの製造方法によっても、優れた絶縁耐圧とコスト低減を両立し得る反射型フォトカプラを製造することはできない。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
本発明の一態様にかかるフォトカプラの製造方法は、入力された電気信号を光信号に変換する発光素子を第１のリードフレームに電気的に接続し、前記光信号を電気信号に変換して出力する受光素子を第２のリードフレームに電気的に接続し、前記第１のリードフレームと、前記第２のリードフレームと、を離間して配置し、前記発光素子と前記受光素子とを包含する透光部を形成し、前記透光部の表面にレーザ光を照射して当該透光部の表面に凹凸形状を形成し、前記透光部を包含するパッケージを形成するものである。
【００２１】
本発明の一態様にかかるフォトカプラの製造方法によれば、透光部の表面に凹凸形状が形成される。従って、透光部とパッケージとの界面距離を長くなり、当該界面を介して第１のリードフレームと、第２のリードフレームと、の間の導通を防止できる。これにより、フォトカプラの絶縁耐圧が向上する。
【００２２】
本発明の一態様にかかる絶縁部材の成型方法は、モジュール電子部品を包囲するように絶縁性樹脂材料をポッティングし、前記絶縁性樹脂材料の表面にレーザ光を照射して表面全体に凹凸形状を形成することを特徴とするものである。
【００２３】
本発明の一態様にかかる絶縁部材の成型方法によれば、レーザ光の照射により、絶縁性樹脂材料透光部の表面に容易に凹凸形状を形成することができる。
【００２４】
本発明の一態様にかかる絶縁性電子モジュールの製造方法は、互いに絶縁される２以上の電子部品を離間して配置し、前記電子部品を包囲するように絶縁性樹脂材料をポッティングし、前記絶縁性樹脂材料の表面にレーザ光を照射して表面全体に凹凸形状を形成し、前記絶縁性樹脂材料を包囲するパッケージを形成するものである。
【００２５】
本発明の一態様にかかる絶縁性電子モジュールの製造方法によれば、絶縁性樹脂材料の表面には凹凸形状が形成される。従って、絶縁性樹脂材料と、パッケージと、の界面距離を長くすることができる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、安価かつ絶縁耐圧に優れる反射型フォトカプラの製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】実施の形態１にかかる反射型フォトカプラの構造を示す側面図である。
【図２】実施の形態１にかかる反射型フォトカプラの構造を示す上面図である。
【図３Ａ】実施の形態１にかかる反射型フォトカプラの製造工程を示す側面図である。
【図３Ｂ】実施の形態１にかかる反射型フォトカプラの製造工程を示す側面図である。
【図３Ｃ】実施の形態１にかかる反射型フォトカプラの製造工程を示す側面図である。
【図４】通常の反射型フォトカプラの構造を示す側面図である。
【図５】通常の反射型フォトカプラの構造を示す上面図である。
【図６Ａ】通常の反射型フォトカプラの製造工程を示す側面図である。
【図６Ｂ】通常の反射型フォトカプラの製造工程を示す側面図である。
【図７】特許文献１に係る光結合装置の構造を示す側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
実施の形態１
まず、本実施の形態にかかる反射型フォトカプラの構成について説明する。図１は、本実施の形態にかかる反射型フォトカプラの構成を示す側面図である。また、図２は本実施の形態にかかる反射型フォトカプラの構成を示す上面図である。この反射型フォトカプラは、図１に示すように、離間して配置されたリードフレーム１と、リードフレーム２とを有している。図２に示すように、リードフレーム１はリードフレーム１ａと、リードフレーム１ｂとを有する。リードフレーム２はリードフレーム２ａと、リードフレーム２ｂとを有する。
【００２９】
リードフレーム１ａ上にはＬＥＤ３が固定されている。リードフレーム１ａとＬＥＤ３の下部電極（不図示）とは電気的に接続されている。また、ＬＥＤ３の上部電極（不図示）とリードフレーム１ｂとは、配線５ａで接続されている。リードフレーム２ａ上には、受光素子４が固定されている。受光素子４には、例えばフォトトランジスタを用いることができる。リードフレーム２ａと受光素子４の下部電極（不図示）とは電気的に接続されている。また、受光素子４の上部電極（不図示）とリードフレーム２ｂとは、配線５ｂで接続されている。
【００３０】
リードフレーム１、２の一部、ＬＥＤ３、受光素子４、及び配線５ａ、５ｂは、透光部６によって包み込まれている。透光部６は、例えばシリコン樹脂などの透光性を有する絶縁材料からなる。そのため、リードフレーム１とリードフレーム２とは、電気的に絶縁されている。また、この反射型フォトカプラの絶縁耐圧を向上させるため、透光部６の表面は凹凸形状となっている。透光部６は、例えばエポキシ樹脂からなるパッケージ７に包みこまれている。
【００３１】
このような構成を有する反射型フォトカプラの動作を簡単に説明する。この反射型フォトカプラは、リードフレーム１を介して、ＬＥＤ３に電気信号が入力される。ＬＥＤ３はこの電気信号を光信号に変換する。光信号は、透光部６を透過して直接に、もしくは透光部６とパッケージ７との界面反射を介して、受光素子４に到達する。受光素子４は、受けた光信号を電気信号に変換し、この電気信号はリードフレーム２を介して外部に出力される。
【００３２】
次に、この反射型フォトカプラの製造方法について説明する。図３Ａ〜図３Ｃは、この反射型フォトカプラの製造工程を示す側面図である。まず、図３Ａに示すように、リードフレーム１上にＬＥＤ３を固定する。この際、リードフレーム１とＬＥＤ３の下部電極（不図示）とが電気的に接続されるように固定する。そして、ＬＥＤ３の上部電極（不図示）とリードフレーム１ｂとを配線５ａで接続する。また、リードフレーム２上に受光素子４を固定する。この際、リードフレーム２と受光素子４の下部電極（不図示）とが電気的に接続されるように固定する。そして、受光素子４の上部電極（不図示）とリードフレーム２ｂとを配線５ｂで接続する。その後、治具などを用いてリードフレーム１とリードフレーム２を離間させて配置する。
【００３３】
続いて、図３Ｂに示すように、例えばポッティングにより、リードフレーム１、２の一部、ＬＥＤ３、受光素子４、及び配線５ａ、５ｂを包み込むように、透光部６を形成する。このとき、シリコン樹脂の表面張力により、透光部６の表面形状は平滑となる。
【００３４】
続いて、図３Ｃに示すように、例えば炭酸ガスレーザ装置１００などにより、レーザ光Ｌで透光部６の表面を走査する。これにより、透光部６の表面には焼き付きが生じて、凹凸形状が形成される。
【００３５】
続いて、透光部６とリードフレーム１、２の一部を包み込むように、例えばトランスファーモールド法により、パッケージ７を形成する。これにより、図１及び図２に示す反射型フォトカプラが作製される。
【００３６】
本製造方法によれば、透光部６の表面を凹凸形状とすることができる。これにより、透光部６とパッケージ７との界面の距離を長くすることができるので、反射型フォトカプラの絶縁耐圧を向上させることができる。
【００３７】
さらに、通常の反射型フォトカプラの製造工程に、透光部６にレーザ光を照射する工程を加えるだけで、図１及び図２に示す反射型フォトカプラを得ることができる。また、特許文献１〜３において用いられるような、特別な治具や部品は必要ない。従って、製造コストを抑制できるので、絶縁耐圧に優れ、かつ安価な反射型フォトカプラを製造することができる。
【００３８】
従って、本製造方法によれば、安価でありながらも、優れた絶縁耐圧を有する反射型フォトカプラを実現することができる。
【００３９】
実施の形態２
実施の形態２は、実施の形態１において透光部にレーザ光を照射するに際し、複数の反射型フォトカプラを一括して処理するものである。複数の図１に示す反射型フォトカプラを、例えば、トレー上にアレイ状に配置する。そして、まず、１個目の反射型フォトカプラにレーザ光を照射して、透光部６に凹凸形状を形成する。次に、例えば隣の反射型フォトカプラにレーザ光の照射位置を変更してレーザ光を照射する。この作業を繰り返すことにより、複数の反射型フォトカプラに対して、レーザ照射処理を一括して行うことができる。
【００４０】
この製造方法によれば、照射対象である反射型フォトカプラを、レーザ光を照射する度に入れ換える必要が無いので、入れ換えに要する時間を省くことができる。さらに、レーザ光の照射位置は、一般に、レーザ光発生装置又はレーザ光の経路に設けられた光学系により、高速かつ容易に変更できる。従って、製造工程をさらに短縮できるので、より安価な反射型フォトカプラを製造することができる。
【００４１】
また、例えば、レーザ光の光軸を固定し、かつ複数の反射型フォトカプラを駆動可能なステージ上にアレイ状に配置し、このステージを駆動させてレーザ光を照射しても同様の効果を得ることができることは勿論である。
【００４２】
その他の実施の形態
なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。例えば、透光部に照射するレーザ光の光源は炭酸ガスレーザ
に限られず、例えばＹＡＧレーザなどの他のレーザを用いることができる。
【００４３】
また、レーザの照射方法も、透光部の表面を走査することに限られず、透光部の表面に凹凸形状を形成できるのであれば、他の照射方法を用いることができる。
【符号の説明】
【００４４】
１、１ａ、１ｂ  リードフレーム
２、２ａ、２ｂ  リードフレーム
３  ＬＥＤ
４  受光素子
５ａ、５ｂ  配線
６  透光部
７  パッケージ
１１、１１ａ、１１ｂ  リードフレーム
１２、１２ａ、１２ｂ  リードフレーム
１３  ＬＥＤ
１４  受光素子
１５ａ、１５ｂ  配線
１６  透光部
１７  パッケージ
２１  発光素子
２２  受光素子
２３  シリコン系樹脂
２４  リード端子
２５  シリコン系樹脂
２６  金線
２７  モールド樹脂
１００  炭酸ガスレーザ装置
Ｌ  レーザ光
【図１】
2011029467.tif 000003
【図２】
2011029467.tif 000004
【図３Ａ】
2011029467.tif 000005
【図３Ｂ】
2011029467.tif 000006
【図３Ｃ】
2011029467.tif 000007
【図４】
2011029467.tif 000008
【図５】
2011029467.tif 000009
【図６Ａ】
2011029467.tif 000010
【図６Ｂ】
2011029467.tif 000011
【図７】
2011029467.tif 000012