(57)【要約】【課題】フォトカプラの受光効率を適切に高めること。【解決手段】フォトカプラ１は、基板１０上に設けられ、発光素子を有する発光チップ３０と、基板１０上に設けられ、受光素子を有する受光チップ２０と、発光チップ３０および受光チップ２０を封止する透光性の第１樹脂４１と、第１樹脂４１の周囲を覆う遮光性の第２樹脂５２と、第１樹脂４１の上面を覆う反射性の第３樹脂５１と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に設けられ、発光素子を有する発光チップと、
前記基板上に設けられ、受光素子を有する受光チップと、
前記発光チップおよび前記受光チップを封止する透光性の第１樹脂と、
前記第１樹脂の周囲を覆う遮光性の第２樹脂と、
前記第１樹脂の上面を覆う反射性の第３樹脂と、
を備えるフォトカプラ。
【請求項２】
請求項１に記載のフォトカプラにおいて、
前記第３樹脂は、反射性のフィラーを含有する樹脂であるフォトカプラ。
【請求項３】
請求項１または２に記載のフォトカプラにおいて、
前記第３樹脂は、拡散反射する樹脂であるフォトカプラ。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項に記載のフォトカプラにおいて、
前記第２樹脂は、遮光性のフィラーを含有する樹脂であるフォトカプラ。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項に記載のフォトカプラにおいて、
前記発光チップは、前記発光素子の発光面を上にして前記基板に設けられ、
前記受光チップは、前記受光素子の受光面を上にして前記基板に設けられているフォトカプラ。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか一項に記載のフォトカプラにおいて、
前記発光素子は赤外光が発光される面発光素子であるフォトカプラ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フォトカプラに関する。
【背景技術】
【０００２】
発光素子および受光素子を透光性の樹脂で封止し、透光性の樹脂の上面に光反射面を形成した光結合リレー（フォトカプラ）が知られている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−４０８４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来技術では、透光性の樹脂の高さ方向に寸法を確保し、光反射面における反射角度を狭くすることによって受光素子における受光効率を高めているので、フォトカプラの高さ（厚み）を抑えることが困難であった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明によるフォトカプラは、基板上に設けられ、発光素子を有する発光チップと、基板上に設けられ、受光素子を有する受光チップと、発光素子および受光素子を封止する透光性の第１樹脂と、第１樹脂の周囲を覆う遮光性の第２樹脂と、第１樹脂の上面を覆う反射性の第３樹脂と、を備える。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によるフォトカプラでは、適切に受光効率を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】図１(a)はフォトカプラの上面図、図１(b)はフォトカプラの断面図である。
【図２】製造方法を説明する図である。
【図３】製造方法を説明する図である。
【図４】製造方法を説明する図である。
【図５】フォトカプラの切断および個片化を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、図面を参照して本発明を実施するための形態について説明する。図１は、本発明の一実施の形態によるフォトカプラ１を例示する図である。図１(a)はフォトカプラ１の上面図、図１(b)は図１(a)におけるフォトカプラ１のＥ−Ｅ’断面図である。フォトカプラ１は、発光素子を有する発光チップ３０および受光素子を有する受光チップ２０が基板１０上に一体構成された平置き型フォトカプラである。図１(b)において、発光素子の発光面および受光素子の受光面は、ともに上面である。フォトカプラ１は、発光素子が発した光を受光素子で受光するように構成されており、例えば、絶縁が求められる回路間で信号を受け渡す用途などに用いられる。
【０００９】
図１(b)において、セラミックおよびリードフレームなどで構成される絶縁性の基板１０の上面に、受光素子（フォトダイオード:ＰＤ）で構成される受光チップ２０が設けられている。受光チップ２０は、ボンディングワイヤ２１によって基板１０上のリード１１と接続されている。受光チップ２０は、ＰＤおよびトランジスタを組合せたフォトトランジスタとして構成してもよいし、ＰＤおよび集積回路を含めたＰＤＩＣとして構成してもよい。受光チップ２０の端子が複数存在する場合は、さらに不図示のボンディングワイヤによって基板１０上の不図示のリードと接続される。
【００１０】
基板１０の上面において上記受光チップ２０から近い位置に、発光素子（例えば赤外発光ＬＥＤ）で構成される発光チップ３０が設けられている。発光チップ３０は、ボンディングワイヤ２２によって基板１０上のリード１２と接続されている。発光チップ３０についても、端子数が複数の場合は、さらに不図示のボンディングワイヤによって基板１０上の不図示のリードと接続される。
【００１１】
受光チップ２０、ボンディングワイヤ２１、発光チップ３０、およびボンディングワイヤ２２は、透明樹脂４１によって封止されている。透明樹脂４１の上面に接して、反射性の樹脂５１が設けられている。樹脂５１は、例えば酸化チタンなどの反射性フィラーを含有する白色系の樹脂である。樹脂５１は、透明樹脂４１から射出される光を拡散反射して再び透明樹脂４１へ戻す。樹脂５１による拡散反射は、いわゆる平滑平面で生じる正反射と異なり、入射角≠反射角になるので、発光チップ３０によって面発光され四方八方へ広がる光を効率よく受光チップ２０へ導く。樹脂５１の反射率は、発光チップ３０の発光波長（波長５００nm〜８００nm）において例えば７５％以上とするが、樹脂５１の塗布量（厚み）を変えることによって適宜調節して構わない。
【００１２】
フォトカプラ１の外周部には、遮光性の樹脂５２が設けられている。樹脂５２は、遮光性のフィラーを含有し、赤外光の透過率が例えば１０％以下の黒色系の樹脂である。樹脂５２は、透明樹脂４１から射出される光の反射を抑えるとともに、フォトカプラ１の外部へのリークも抑える。また、樹脂５２は、フォトカプラ１の外部からの外光の侵入も抑える。樹脂５２の透過率は、その塗布量（厚み）を変えることによって適宜調節して構わない。
【００１３】
受光チップ２０の受光面と反射性の樹脂５１との間、および発光チップ３０の発光面と反射性の樹脂５１との間の光路長は、受光チップ２０と遮光性の樹脂５２との間、および発光チップ３０と遮光性の樹脂５２との間の光路長に比べて小さく構成される。このため、反射性の樹脂５１で反射された光が受光チップ２０で受光されるタイミングに比べて、透明樹脂４１の周囲に設けられた樹脂５２で反射された光が受光チップ２０で受光されるタイミングが遅延する。このようなタイムラグに起因する異なるタイミングで光が受光されるとノイズ要因となるところ、本実施形態では遮光性の樹脂５２による反射を抑えることで、反射性の樹脂５１で反射された光のみが選択的に受光チップ２０で受光されるように構成したので、ノイズ要因を適切に抑えることができる。
【００１４】
なお、基板１０上のリード１１、１２は、不図示の貫通ビアを介して基板１０の下面に形成されているパターン１３、１４などと接続可能に構成されている。
【００１５】
上述したフォトカプラ１の製造方法について、図２−図４を参照して説明する。図２において、基板１０の上面の所定アイランドに、受光チップ２０および発光チップ３０をそれぞれダイマウントする。続いて、受光チップ２０の電極と、基板１０のリード１１との間をボンディングワイヤ２１でボンディング接続する。また、発光チップ３０の電極と、基板１０のリード１２との間をボンディングワイヤ２２でボンディング接続する。
【００１６】
さらに、受光チップ２０、ボンディングワイヤ２１、発光チップ３０、およびボンディングワイヤ２２をそれぞれ覆うように、透明樹脂４１で封止する。
【００１７】
図３において、透明樹脂４１の上面に反射性の樹脂５１を塗布する（例えばポッティング）ことにより、透明樹脂４１の表面を樹脂５１で覆う。図４において、基板１０の周囲（図４における両端）において、切削幅Ｗで、樹脂５１および透明樹脂４１を基板１０の表面に到達するまで切削するダイシング加工を施す。なお、ダイシングの深さは、基板１０の表面より掘り下げる深さとしてもよい。また、フォトカプラ１の外部へのリークや外光の侵入による影響のない場合においては、基板１０の表面に到達しない深さとしてもよい。
【００１８】
上記ダイシング加工によって形成された幅Ｗの空間に、遮光性の樹脂５２を充填する。以上により、樹脂５２の外側面が基板１０の端面と面一（つらいち）に形成され、図１に例示したフォトカプラ１が完成する。
【００１９】
以上説明した実施形態によれば、次の作用効果が得られる。
（１）フォトカプラ１は、基板１０上に設けられ、発光素子を有する発光チップ３０と、基板１０上に設けられ、受光素子を有する受光チップ２０と、発光チップ３０および受光チップ２０を封止する透光性の透光樹脂４１と、基板１０の端面と面一で、透光樹脂４１の周囲を覆う遮光性の樹脂５２と、透光樹脂４１の上面を覆う反射性の樹脂５１と、を備えたので、透光樹脂４１の高さ寸法を高くすることなしに、適切に受光効率を高めることができる。また、周囲を覆う遮光性の樹脂５２が基板１０の端面と面一であるので、フォトカプラ１の面積を小さく抑えることもできる。
【００２０】
（２）反射性の樹脂５１は、反射性のフィラーを含有する樹脂で構成したので、例えば樹脂５１の厚みを異ならせることによって、異なる反射量にすることができる。仮に、反射性の樹脂５１でなく光反射板を用いる場合、異なる反射特性を得るためには、特性やサイズが異なる光反射板を新たに用意する必要がある。これに対して、反射性樹脂５１の場合は塗布量を異ならせるだけでよいので、反射特性のカスタマイズを行いやすい。
【００２１】
（３）反射性の樹脂５１は拡散反射する樹脂で構成したので、正反射させる場合と比べて、発光チップ３０および受光チップ２０の位置合わせの精度を低くできるので、フォトカプラ１の生産性が向上する。
【００２２】
（４）遮光性の樹脂５２は、遮光性のフィラーを含有する樹脂で構成したので、例えば樹脂の厚みを異ならせることによって、異なる遮光率（透過率）にすることができる。このため、遮光特性のカスタマイズを行いやすい。
【００２３】
（５）発光チップ３０および受光チップ２０はそれぞれ、発光面、受光面を上に平置きして基板１０に設けたので、発光面および受光面を側方にする縦置きで基板１０に設ける場合に比べて、フォトカプラ１の高さ寸法を抑えられる。これにより、フォトカプラ１を薄く構成できる。
【００２４】
（６）赤外光を発光する面発光素子で構成したので、広く流通している赤外光デバイスを用いて発光チップ３０を構成できる。
【００２５】
なお、以上の説明では図１(a)に例示した単一のフォトカプラ１を製造する製造手順を説明したが、一般には、１枚の大きな基板の上で複数個のフォトカプラ１を一括して製造することが好ましい。図５は、複数個のフォトカプラ１を一括製造する場合の切断および個片化を説明する図である。以下に例示する製造手順によれば、図１(a)に例示した単一のフォトカプラ１をまとめて製造することができる。
【００２６】
（１）手順１：１枚の大きな基板１０Ｃと、複数個ずつの受光チップ２０および発光チップ３０とを準備する。基板１０Ｃには、個片化される複数個のフォトカプラ１に対応させて、あらかじめ複数の仮想フォトカプラ領域が配置されている。各仮想フォトカプラ領域の間には、所定の間隔が設定されている。後述するダイシングラインＬはこの所定間隔の中央である。
【００２７】
（２）手順２：基板１０Ｃの上面に設定された受光チップアイランドに受光チップ２０を載置するとともに、基板１０Ｃの上面に設定された発光チップアイランドに発光チップ３０を載置する。
（３）手順３：基板１０Ｃの周囲に樹脂の流れ止め用枠を配置し、透明樹脂４１をポッティングし、受光チップ２０と発光チップ３０を樹脂封止する。
（４）手順４：透明樹脂４１の上面に反射性の樹脂５１をポッティングし、透明樹脂４１の表面を樹脂５１で覆う。
【００２８】
（５）手順５：図５に示すように、基板１０Ｃの外周全周において、反射性の樹脂５１（透明樹脂４１）の上からダイシングソーで基板１０Ｃの表面に到達するまで切削する。
（６）手順６：各仮想フォトカプラ領域間において、反射性の樹脂５１（透明樹脂４１）の上からダイシングソーで基板１０Ｃの表面に到達するまで切削して溝を掘る。各仮想フォトカプラ領域の間における切削幅は、例えば(２Ｗ＋Ｌ)とする。隣接する仮想フォトカプラ領域の双方においてそれぞれ切削幅Ｗを確保するため２Ｗとした上で、後述する個片化のための切断代Ｌを確保するためである。
【００２９】
（７）手順７：基板１０Ｃの周囲に樹脂の流れ止め用枠を被せる。
（８）手順８：流れ止め用枠と、手順（５）で切削した反射性の樹脂５１（透明樹脂４１）の外周面との間に遮光性の樹脂５２を充填するとともに、手順（６）で切削した溝の空間にも遮光性の樹脂５２を充填する。
（９）手順９：ダイシングラインＬに沿ってダイシングして個片化処理を行い、図１(a)に示すフォトカプラ１を製造する。
【００３０】
以上の説明はあくまで一例であり、上記の実施形態の構成に何ら限定されるものではない。要するに、本発明にかかるフォトカプラ１は、基板１０上に載置された発光チップ３０と受光チップ２０を封止する透明樹脂４１の外周面を遮光性の樹脂５２で取り囲むとともに、透明樹脂４１の上面を反射性の樹脂５１で覆うようにしたものである。換言すると、本発明のフォトカプラ１は、基板１０上に載置された発光チップ３０と受光チップ２０とが、それぞれ機能が異なる透明樹脂４１と、遮光性の樹脂５２と、反射性の樹脂５１とにより封止されている。
【００３１】
透明樹脂４１は、使用される波長域の光に対する吸収率や減衰率が小さい樹脂が選択される。遮光性の樹脂５２は、使用される波長域の光に対する吸収率が高く透過率の低い樹脂が選択される。遮光性の樹脂５２としては、光吸収率の高い色素、たとえば黒色系色素を含有するもの、あるいは、光吸収性材料のフィラーを含有するものなどを、適宜選択して使用する。反射性の樹脂５１は、使用される波長域の光に対する反射率が高い樹脂が適宜選択される。反射性の樹脂５１としては、光反射率の高い色素、たとえば白色系色素を含有するもの、あるいは、光反射材料のフィラー（上述した酸化チタン）を含有するものなどを、適宜選択して使用する。
【符号の説明】
【００３２】
１…フォトカプラ
１０、１０Ｃ…基板
１１、１２…リード
１３、１４…パターン
２０…受光チップ
２１、２２…ボンディングワイヤ
３０…発光チップ
４１…透明樹脂
５１…反射性の樹脂
５２…遮光性の樹脂
【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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