(57)【要約】【課題】発光素子と受光素子との間における信号等の伝達効率の向上を図ることができる光結合半導体装置を提供する。【解決手段】受光素子４が取り付けられる二次支持板２は、受光素子４に電気的に接続される二次導電板７１，７２と別体に設けられるのではなく、一方の二次導電板７１と一体化されている。発光素子３が取り付けられる一次支持板１は、発光素子３に電気的に接続される一次導電板６１，６２と別体に設けられており、且つ熱伝導性を有している。【選択図】図１
2015103707.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の間隔を空けて互いに対向するように配置される一次支持板および二次支持板と、
発光面を前記二次支持板側に向けて、前記一次支持板における前記二次支持板との対向面に取り付けられる発光素子と、
受光面を前記発光面に対向させる向きで、前記二次支持板における前記一次支持板との対向面に取り付けられ、前記発光面からの光を前記受光面で受光する受光素子と、
前記発光素子および前記受光素子を覆い、且つ前記一次支持板および前記二次支持板を保持する封止部材と、
前記発光素子に電気的に接続され、一部が前記封止部材から露出する一次導電板と、
前記受光素子に電気的に接続され、一部が前記封止部材から露出する二次導電板とを備え、
前記二次支持板は、導電性を有し且つ前記二次導電板と一体化されており、
前記一次支持板は、熱伝導性を有し且つ前記一次導電板とは別体である
ことを特徴とする光結合半導体装置。
【請求項２】
前記発光素子は、前記受光素子の前記受光面上に積み重ねられている
ことを特徴とする請求項１に記載の光結合半導体装置。
【請求項３】
前記発光素子と電気的に接続される一次側回路の回路グランドに対し、前記一次支持板を電気的に接続する接続板が設けられている
ことを特徴とする請求項１または２に記載の光結合半導体装置。
【請求項４】
前記封止部材は、
前記一次支持板と前記二次支持板とが対向する方向において前記一次支持板側となる第１の面に開口する開口部を有し、
前記一次支持板のうち前記発光素子が取り付けられた部位における前記発光素子とは反対側の面を、前記開口部から露出させている
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の光結合半導体装置。
【請求項５】
前記封止部材は、前記第１の面における前記開口部の周囲と、前記一次支持板のうち前記開口部から露出する部位とが面一になるように形成されている
ことを特徴とする請求項４に記載の光結合半導体装置。
【請求項６】
前記一次支持板のうち前記開口部から露出する部位を覆う被覆部材をさらに備え、前記被覆部材は、前記封止部材に比べて熱の放射率が高い
ことを特徴とする請求項４または５に記載の光結合半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光素子と受光素子とを備える光結合半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、入力された電気信号を光に変換する発光素子と、発光素子からの光を受光して電気信号に変換する受光素子とを備えた光結合半導体装置が種々の分野で用いられている。光結合半導体装置は、発光素子に電気的に接続された一次側回路と、受光素子に電気的に接続された二次側回路との間で、電気的な絶縁性を確保しつつ信号等の伝達を行うことができる。
【０００３】
この種の光結合半導体装置として、発光素子としての発光チップと受光素子としての受光チップとが、透明絶縁層を介して厚み方向に積層された構成の受発光装置が知られている（たとえば特許文献１参照）。
【０００４】
特許文献１に記載の光結合半導体装置は、受光素子と発光素子とが順次積層されて構成される受発光素子を、絶縁ケース基板の凹部内に搭載して構成されている。受光素子および発光素子は、凹部内に形成された電極部に電気的に接続される。凹部には、受光素子よび発光素子を保護するための透光性樹脂が封止され、さらに、透光性樹脂の上部は遮光性樹脂にて封止される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平６−４５６３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献１に記載の光結合半導体装置では、発光素子は凹部内に収納され、しかも凹部は透光性樹脂および遮光性樹脂にて封止されているので、発光素子で発生した熱が凹部内にこもる可能性がある。その結果、発光素子の温度が上昇し、発光素子の発光効率が低下して、ひいては発光素子（一次側回路）と受光素子（二次側回路）との間での信号等の伝達効率の低下につながる可能性がある。
【０００７】
本発明は上記事由に鑑みてなされており、発光素子と受光素子との間における信号等の伝達効率の向上を図ることができる光結合半導体装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の光結合半導体装置は、所定の間隔を空けて互いに対向するように配置される一次支持板および二次支持板と、発光面を前記二次支持板側に向けて、前記一次支持板における前記二次支持板との対向面に取り付けられる発光素子と、受光面を前記発光面に対向させる向きで、前記二次支持板における前記一次支持板との対向面に取り付けられ、前記発光面からの光を前記受光面で受光する受光素子と、前記発光素子および前記受光素子を覆い、且つ前記一次支持板および前記二次支持板を保持する封止部材と、前記発光素子に電気的に接続され、一部が前記封止部材から露出する一次導電板と、前記受光素子に電気的に接続され、一部が前記封止部材から露出する二次導電板とを備え、前記二次支持板は、導電性を有し且つ前記二次導電板と一体化されており、前記一次支持板は、熱伝導性を有し且つ前記一次導電板とは別体であることを特徴とする。
【０００９】
この光結合半導体装置において、前記発光素子は、前記受光素子の前記受光面上に積み重ねられていることが好ましい。
【００１０】
この光結合半導体装置において、前記発光素子と電気的に接続される一次側回路の回路グランドに対し、前記一次支持板を電気的に接続する接続板が設けられていることが好ましい。
【００１１】
この光結合半導体装置において、前記封止部材は、前記一次支持板と前記二次支持板とが対向する方向において前記一次支持板側となる第１の面に開口する開口部を有し、前記一次支持板のうち前記発光素子が取り付けられた部位における前記発光素子とは反対側の面を、前記開口部から露出させていることが好ましい。
【００１２】
この光結合半導体装置において、前記封止部材は、前記第１の面における前記開口部の周囲と、前記一次支持板のうち前記開口部から露出する部位とが面一になるように形成されていることが好ましい。
【００１３】
この光結合半導体装置において、前記一次支持板のうち前記開口部から露出する部位を覆う被覆部材をさらに備え、前記被覆部材は、前記封止部材に比べて熱の放射率が高いことが好ましい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明は、二次支持板が、導電性を有し且つ二次導電板と一体化されており、一次支持板が、熱伝導性を有し且つ一次導電板とは別体であるので、発光素子と受光素子との間における信号等の伝達効率の向上を図ることができる、という利点がある。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１Ａは実施形態１に係る光結合半導体装置を示す平面図、図１Ｂは実施形態１に係る光結合半導体装置を示す側面図である。
【図２】図２Ａは実施形態１の第１の変形例に係る光結合半導体装置を示す平面図、図２Ｂは実施形態１の第１の変形例に係る光結合半導体装置を示す側面図である。
【図３】実施形態１の第２の変形例に係る光結合半導体装置を示す側面図である。
【図４】実施形態２に係る光結合半導体装置を示す側面図である。
【図５】実施形態２の第１の変形例に係る光結合半導体装置を示す側面図である。
【図６】実施形態２の第２の変形例に係る光結合半導体装置を示す側面図である。
【図７】実施形態２の第３の変形例に係る光結合半導体装置を示す側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
（実施形態１）
本実施形態の光結合半導体装置１０は、図１Ａ，１Ｂに示すように、一次支持板１および二次支持板２と、発光素子３と、受光素子４と、封止部材５と、一次導電板６１，６２と、二次導電板７１，７２とを備えている。
【００１７】
一次支持板１および二次支持板２は、所定の間隔を空けて互いに対向するように配置される。発光素子３は、発光面３１を二次支持板２側に向けて、一次支持板１における二次支持板２との対向面に取り付けられる。受光素子４は、受光面４１を発光面３１に対向させる向きで、二次支持板２における一次支持板１との対向面に取り付けられ、発光面３１からの光を受光面４１で受光する。
【００１８】
封止部材５は、発光素子３および受光素子４を覆い、且つ一次支持板１および二次支持板２を保持するように構成されている。一次導電板６１，６２は、発光素子３に電気的に接続され、一部が封止部材５から露出するように構成されている。二次導電板７１，７２は、受光素子４に電気的に接続され、一部が封止部材５から露出するように構成されている。
【００１９】
ここで、二次支持板２は、導電性を有し且つ二次導電板７１と一体化されている。一次支持板１は、熱伝導性を有し且つ一次導電板６１，６２とは別体である。
【００２０】
すなわち、本実施形態の光結合半導体装置１０では、受光素子４が取り付けられる二次支持板２は、受光素子４に電気的に接続される二次導電板７１，７２と別体に設けられるのではなく、二次導電板７１と一体化されている。一方、発光素子３が取り付けられる一次支持板１は、発光素子３に電気的に接続される一次導電板６１，６２と別体に設けられており、且つ熱伝導性を有している。
【００２１】
これにより、光結合半導体装置１０は、発光素子３で発生した熱を、発光素子３が取り付けられている一次支持板１を介して逃がすことができる。つまり、光結合半導体装置１０は、発光素子３の熱が一次支持板１に伝わることにより、発光素子３の温度上昇を抑制できるので、温度上昇に起因した発光素子３の発光効率の低下が生じにくくなる。その結果、本実施形態に係る光結合半導体装置１０は、発光素子３に電気的に接続された一次側回路と受光素子４に電気的に接続された二次側回路との間における信号等の伝達効率の向上を図ることができる。
【００２２】
本実施形態に係る光結合半導体装置１０は、たとえば半導体リレーに用いられる。半導体リレーは、メカニカルリレーのような可動接点を持たない無接点リレーであり、たとえばセキュリティ機器、アミューズメント機器、医療機器や蓄電池システム、ヒータ、ＤＣモータの各種の制御など、種々の用途がある。
【００２３】
半導体リレーは、光結合半導体装置１０の構成に加えて、たとえばＭＯＳＦＥＴ（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor）などのスイッチング素子（図示せず）を備えている。半導体リレーでは、スイッチング素子が、メカニカルリレーにおける接点の機能を果たすことになる。光結合半導体装置１０は、受光素子４の出力がスイッチング素子に接続され、受光素子４の出力によってスイッチング素子を制御する。なお、スイッチング素子は、光結合半導体装置１０の封止部材５によって発光素子３および受光素子４と一緒に封止されていてもよい。
【００２４】
半導体リレーは、発光素子３へ電力供給されていないときには、スイッチング素子がオフである。一方、発光素子３に電力供給されると、半導体リレーは、発光素子３からの光を受けた受光素子４の光起電力の電圧が、スイッチング素子に印加されることで、スイッチング素子がオンする。すなわち、半導体リレーは、発光素子３と受光素子４との間で授受される光によって、スイッチング素子に接続された一対の出力端子間をオン／オフできるように構成されている。
【００２５】
このように構成される半導体リレーでは、発光素子３に電気的に接続された一次側回路と、受光素子４に電気的に接続された二次側回路との間で、電気的な絶縁性を確保しつつ、信号等を伝達することが可能である。
【００２６】
以下、本実施形態の光結合半導体装置１０について詳しく説明する。ただし、以下に説明する光結合半導体装置１０は、本発明の一例に過ぎず、本発明は、下記実施形態に限定されることはなく、この実施形態以外であっても、本発明に係る技術的思想を逸脱しない範囲であれば、設計等に応じて種々の変更が可能である。
【００２７】
図１Ａ，１Ｂは、本実施形態に係る光結合半導体装置１０の概略構成を示す図であるが、封止部材５内の構成が分かりやすくなるよう、封止部材５については外形線のみを想像線（２点鎖線）で表している。また、以下では、図１Ａの上下方向を奥行方向とし、図１Ｂの上下左右を上下左右として説明するが、これらの方向は光結合半導体装置１０を使用する際の向きを限定する趣旨ではない。
【００２８】
一次支持板１および二次支持板２は、上下方向において互いに板面を対向させるように配置されている。図１Ａ，１Ｂの例では、一次支持板１が二次支持板２の上方に位置するように、一次支持板１と二次支持板２とが略平行に配置されている。これにより、一次支持板１の下面と二次支持板２の上面とは、所定の間隔を空けて互いに対向する。
【００２９】
一次支持板１は、二次支持板２との対向面（ここでは下面）が、発光素子３を取り付けるための（第１の）取付面１１となる。二次支持板２は、一次支持板１との対向面（ここでは上面）が、受光素子４を取り付けるための（第２の）取付面２１となる。また、詳しくは後述するが、二次支持板２は（第１の）二次導電板７１と一体化されている。
【００３０】
一次支持板１および二次支持板２は、本実施形態においては、いずれも略正方形状の金属板からなる。一次支持板１は、取付面１１の略中央部に発光素子３が取り付けられる。一次支持板１のうち左右方向の中央部には、発光素子３が取り付けられる部位から奥行方向の両端にかけて一対のスリット１２，１３が形成されている。これら一対のスリット１２，１３は、発光素子３と一次導電板６１，６２とを電気的に接続する一対のボンディングワイヤ８１，８２を逃がすために設けられている。なお、上述の一次支持板１および二次支持板２の形状は一例に過ぎず、略正方形状に限定する趣旨ではない。
【００３１】
発光素子３は、入力された電気信号を光に変換する素子であって、本実施形態では、発光ダイオード（ＬＥＤ：Light Emitting Diode）が用いられている。発光素子３は、透光性を有する透光性基板（図示せず）上に、ｎ型半導体層とｐ型半導体層とを有する発光部（図示せず）が形成され、発光部で発生した光が透光性基板を通して出射される構成とする。発光素子３は、発光面３１を二次支持板２側に向けて、一次支持板１の取付面（下面）１１に取り付けられている。発光面３１は、発光素子３のうち光が取り出される一の面であって、たとえば透光性基板の上面に発光部が形成されている場合、透光性基板における発光部とは反対側の面（下面）である。
【００３２】
発光素子３は、発光面３１とは反対側の面（上面）を一次支持板１に向けて、結合部材９１によって一次支持板１の取付面１１に機械的に結合（たとえば接着）されている。ここで、結合部材９１は、合成樹脂（エポキシ樹脂やアクリル樹脂等）のような電気絶縁材料であることが好ましい。これにより、発光素子３は、電気絶縁材料を介して一次支持板１に実装（搭載）され、一次支持板１によって支持されることとなる。そのため、発光素子３と一次支持板１との間を電気的に絶縁することができる。ただし、結合部材９１は、取付面１１に対して発光素子３を固定できればよく、導電性ペーストなどの導電性材料であってもよい。
【００３３】
受光素子４は、発光素子３からの光を受光して電気信号に変換する素子であって、フォトトランジスタや太陽電池などであってもよいが、本実施形態では、フォトダイオードが用いられている。受光素子４は、たとえばｎ型シリコン基板４２にｐ型領域４３が形成された構成とする。受光素子４は、受光面４１を発光面３１に対向させる向きで、二次支持板２の取付面（上面）２１に取り付けられている。受光面４１は、受光素子４のうち光を受ける一の面であって、図１Ａ，１Ｂの例ではｎ型シリコン基板４２のｐ型領域４３における二次支持板２とは反対側の面（上面）である。
【００３４】
受光素子４は、受光面４１とは反対側の面（下面）を二次支持板２に向けて、結合部材（図示せず）によって二次支持板２の取付面２１に機械的に結合（たとえば接着）されている。これにより、受光素子４は、二次支持板２に実装（搭載）され、二次支持板２によって支持される。ここで、結合部材は、取付面２１に対して受光素子４を固定できればよく、合成樹脂（エポキシ樹脂やアクリル樹脂等）のような電気絶縁材料であってもよいし、導電性ペーストなどの導電性材料であってもよい。
【００３５】
本実施形態においては、発光素子３は、受光素子４の受光面４１上に積み重ねられている。言い換えれば、発光素子３は、受光素子４との間に殆ど隙間を空けずに、発光面３１を受光面４１に突き合わせるようにして受光素子４上に載せ置かれている。
【００３６】
ここで、発光素子３は、電気絶縁性および透光性を有する光結合部９２を介して受光面４１上に積み重ねられ（スタックされ）ている。光結合部９２は、発光素子３の発光面３１での多重反射を抑制し、発光素子３から取り出すことができる光を増やすことができる。さらに、光結合部９２は、熱伝導性を有することが好ましい。これにより、光結合半導体装置１０は、発光素子３で発生した熱を、光結合部９２および受光素子４を介して二次支持板２へ逃がすことができる。なお、光結合部９２が省略され、発光素子３は受光素子４の受光面４１上に直接積み重ねられていてもよい。
【００３７】
封止部材５は、発光素子３や受光素子４を外部からの衝撃や、外部からの光などから保護するモールド樹脂である。本実施形態では、封止部材５は、一次導電板６１，６２および二次導電板７１，７２の一部を除き、一次支持板１および二次支持板２と、発光素子３と、受光素子４と、一次導電板６１，６２および二次導電板７１，７２とを封止する。ただし、封止部材５は、少なくとも発光素子３および受光素子４を覆っていればよく、これらの部品を完全に密封している必要はない。封止部材５は、電気絶縁材料で構成され、たとえば黒色の顔料を混合したエポキシ樹脂等からなる。
【００３８】
また、本実施形態の光結合半導体装置１０は、図１Ａ，１Ｂに示すように、第１の一次導電板６１と第２の一次導電板６２との一対の一次導電板６１，６２を備えている。同様に、光結合半導体装置１０は、第１の二次導電板７１と第２の二次導電板７２との一対の二次導電板７１，７２を備えている。
【００３９】
各一次導電板６１，６２並びに各二次導電板７１，７２は、いずれも長手方向の一端部が封止部材５に埋め込まれ、他端部が封止部材５から左右方向の側方に突出した導電性のリードフレームからなる。図１Ａ，１Ｂの例では、一対の一次導電板６１，６２は右端部が封止部材５に埋め込まれ、左端部が封止部材５から左方へ突出している。一対の二次導電板７１，７２は左端部が封止部材５に埋め込まれ、右端部が封止部材５から右方へ突出している。
【００４０】
一対の一次導電板６１，６２および一対の二次導電板７１，７２は、いずれも封止部材５における上下方向の略中央部から側方に突出し、その先端部が下方に向かって屈曲され、さらに封止部材５と反対側に向けて屈曲されている。これにより、一対の一次導電板６１，６２および一対の二次導電板７１，７２は、いずれも封止部材５から突出した先端部が、同一平面内に位置する。
【００４１】
また、一対の一次導電板６１，６２および一対の二次導電板７１，７２は、いずれも封止部材５における上下方向の略中央部から封止部材５に導入され、その先端部が下方に屈曲され、さらに封止部材５の左右方向の中央に向けて屈曲されている。これにより、一対の一次導電板６１，６２および一対の二次導電板７１，７２は、いずれも封止部材５に導入された先端部が、二次支持板２と同一平面内に位置する。
【００４２】
さらに、平面視においては、図１Ａに示すように、第１の一次導電板６１と第２の一次導電板６２とは、封止部材５内において、奥行方向における間隔が右端部側で広くなるように、それぞれクランク状に屈曲されている。そして、一対の一次導電板６１，６２の右端部の間には、二次支持板２が配置されている。
【００４３】
また、第１の二次導電板７１は、封止部材５内において左端部が二次支持板２に結合されている。第２の二次導電板７２は、封止部材５内において、第１の二次導電板７１側に屈曲されている。
【００４４】
ここで、二次支持板２は、第１の二次導電板７１と同一のリードフレームから一体に形成されている。そのため、二次支持板２は導電性材料からなる。言い換えれば、第１の二次導電板７１を構成するリードフレームは、その一部が受光素子４が取り付けられる二次支持板２として兼用されている。ただし、二次支持板２は、第１の二次導電板７１ではなく、第２の二次導電板７２と一体に形成されていてもよい。
【００４５】
なお、本実施形態では、一次支持板１も導電性材料（リードフレーム）からなる構成とするが、一次支持板１が導電性を有することは必須の構成ではなく、一次支持板１は、たとえばガラスエポキシ基板やセラミック基板などの絶縁性基板であってもよい。これらの例に限らず、一次支持板１は、導電性を有する任意の材料、あるいは電気絶縁性を有する任意の材料で形成されていてもよい。また、一次支持板１が導電性を有する材料から形成される場合、一次支持板１の表面は、電気絶縁性を有する被膜等の部材で覆われる構成であることも好ましい。この構成によれば、光結合半導体装置１０は、一次支持板１と、一次支持板１以外の導電性部材（一次導電板６１，６２等）との間の電気絶縁性が一層向上する。
【００４６】
発光素子３は、一対の電極（図示せず）のうち、一方の電極がボンディングワイヤ８１によって第１の一次導電板６１に電気的に接続され、他方の電極がボンディングワイヤ８２によって第２の一次導電板６２に電気的に接続される。受光素子４は、一対の電極（図示せず）のうち、一方の電極がボンディングワイヤ８３によって第１の二次導電板７１に電気的に接続され、他方の電極がボンディングワイヤ８４によって第２の二次導電板７２に電気的に接続される。なお、発光素子３に接続された一対のボンディングワイヤ８１，８２は、一次支持板１に設けた一対のスリット１２，１３によって、一次支持板１との干渉が回避される。
【００４７】
また、本実施形態に係る光結合半導体装置１０は、発光素子３と電気的に接続される一次側回路（図示せず）の回路グランドに対し、一次支持板１を電気的に接続する接続板１４が設けられている。ここでは、接続板１４は、図１Ａ，１Ｂに示すように、一次支持板１の左端縁のうち奥行方向の中央部から左方に突出する形で、一次支持板１と一体に形成されている。
【００４８】
接続板１４は、一次支持板１から左方に延び、その先端部が下方に向かって屈曲され、さらに左方に向けて屈曲されて封止部材５から突出するように形成されている。封止部材５の外側においては、接続板１４は、封止部材５における上下方向の略中央部から左方に突出し、その先端部が下方に向かって屈曲され、さらに左方に向けて屈曲されている。これにより、接続板１４の左端部は、一対の一次導電板６１，６２および一対の二次導電板７１，７２のうち封止部材５から突出した先端部と、同一平面内に位置する。
【００４９】
以上説明した本実施形態の光結合半導体装置１０によれば、一次支持板１は、熱伝導性を有し且つ一次導電板６１，６２とは別体である。そのため、光結合半導体装置１０は、発光素子３で発生した熱を、発光素子３が取り付けられている一次支持板１を介して逃がす（放熱する）ことができる。言い換えれば、光結合半導体装置１０は、発光素子３が熱伝導性の一次支持板１に取り付けられることによって、発光素子３の熱容量が大きくなる。
【００５０】
したがって、光結合半導体装置１０は、発光素子３の放熱効率が向上して、発光素子３の温度上昇を抑制できるので、温度上昇に起因した発光素子３の発光効率の低下が生じにくくなる。その結果、本実施形態に係る光結合半導体装置１０は、発光素子３に電気的に接続された一次側回路と受光素子４に電気的に接続された二次側回路との間における信号等の伝達効率の向上を図ることができる。
【００５１】
しかも、一次支持板１は、発光素子３に電気的に接続される一次導電板６１，６２とは別体であるので、たとえ一次支持板１の一部を封止部材５から露出させる構成でも、一次側回路と二次側回路との間の電気絶縁性を高めることができる。つまり、光結合半導体装置１０は、たとえ一次支持板１の一部を封止部材５から露出させる構成でも、封止部材５の外表面における一次導電板６１，６２と二次導電板７１，７２との間の沿面距離を長く確保できるので、電気絶縁性を高くできる。
【００５２】
また、一次支持板１は、発光素子３に電気的に接続される一次導電板６１，６２とは別体であるから、本実施形態のように、一次側回路の回路グランドに対し、接続板１４を介して電気的に接続することも可能である。この構成によれば、光結合半導体装置１０は、一次支持板１から一次側回路における回路グランドの導体パターンへ接続板１４を介して熱を逃がす（放熱する）ことができる。したがって、本実施形態に係る光結合半導体装置１０は、接続板１４がない構成に比べて、発光素子３の放熱効率がより向上し、温度上昇に起因した発光素子３の発光効率の低下がより生じにくくなる。そのため、光結合半導体装置１０は、発光素子３の発光効率の向上が期待できる。
【００５３】
さらに、この構成では、光結合半導体装置１０は、一次支持板１が一次側回路の基準電位である回路グランドに電気的に接続されるため、一次支持板１を電磁シールドとして機能させることができる。つまり、一次支持板１は、電磁シールドとして、発光素子３および受光素子４に対するノイズの影響を抑制できる。なお、一次支持板１は、二次側回路ではなく一次側回路に電気的に接続されているので、これにより発光素子３と二次側回路との間の電気絶縁性が低下することはない。
【００５４】
また、本実施形態のように、発光素子３は、受光素子４の受光面４１上に積み重ねられていることが好ましい。この構成によれば、光結合半導体装置１０は、発光素子３と受光素子４との間に間隔が空いている場合に比べて、発光素子３−受光素子４間の距離が近くなり、発光素子３と受光素子４との間の光結合の効率が高くなる。つまり、受光素子４は、発光素子３からの光を効率的に受光できるようになる。さらに、この構成では、光結合半導体装置１０は、発光素子３−受光素子４間の距離を精度よく設定できるから、発光素子３と受光素子４との間の光結合の効率の安定にも寄与する。
【００５５】
ところで、本実施形態の第１の変形例として、光結合半導体装置１０は、図２に示すように、一次支持板１を回路グランドに接続するための接続板１４（図１参照）が省略されていてもよい。
【００５６】
また、本実施形態の第２の変形例として、光結合半導体装置１０は、図３に示すように、発光素子３の発光面３１と受光素子４の受光面４１とが所定の間隔を空けて対向するように構成されていてもよい。つまり、発光素子３は、受光素子４の受光面４１上に積み重ねられるのではなく、発光面３１を受光面４１に対向させるように受光素子４から離れた位置に配置される。第２の変形例においては、光結合半導体装置１０は、少なくとも発光面３１と受光面４１との間の領域に、電気絶縁性および透光性を有する合成樹脂等の透光性材料１５が充填されていることが望ましい。
【００５７】
（実施形態２）
本実施形態の光結合半導体装置１０は、図４に示すように、封止部材５が開口部５１１を有し一次支持板１を開口部５１１から露出させている点で、実施形態１の構成（図１参照）と相違する。以下、実施形態１と同様の構成については、共通の符号を付して適宜説明を省略する。
【００５８】
本実施形態では、図４に示すように、封止部材５は、一次支持板１と二次支持板２とが対向する方向（上下方向）において一次支持板１側となる第１の面５１に開口する（第１の）開口部５１１を有している。この光結合半導体装置１０は、一次支持板１のうち発光素子３が取り付けられた部位における発光素子３とは反対側の面（上面）を、開口部５１１から露出させている。
【００５９】
すなわち、封止部材５は、発光素子３や受光素子４を保護するモールド樹脂であり、少なくとも発光素子３および受光素子４を覆っていればよく、本実施形態では一次支持板１の一部を開口部５１１から露出させるように構成されている。
【００６０】
封止部材５は、開口部５１１から、一次支持板１のうち発光素子３が搭載された部位における発光素子３とは反対側の面、つまり発光素子３の裏側の面を露出させる。本実施形態においては、一次支持板１は、封止部材５の第１の面５１から上方に突出するように設けられている。つまり、一次支持板１のうち発光素子３が搭載された部位における発光素子３とは反対側の面は、封止部材５の第１の面５１よりも上方に位置している。
【００６１】
以上説明した本実施形態の光結合半導体装置１０は、封止部材５が、一次支持板１のうち発光素子３が搭載された部位における発光素子３とは反対側の面を、開口部５１１から露出させるので、発光素子３の熱を効率的に放熱可能となる。つまり、封止部材５は、一次支持板１を完全に覆ってしまうのではなく、一次支持板１のうち発光素子３が搭載された部位における発光素子３とは反対側の面を露出させるように、開口部５１１が形成されている。したがって、光結合半導体装置１０は、発光素子３で発生した熱が、一次支持板１を通して開口部５１１から封止部材５の外部に放熱されることになり、封止部材５内にこもりにくくなる。結果的に、光結合半導体装置１０は、封止部材５に開口部５１１が設けられていない構成に比べて、放熱効率がよくなり、発光効率の向上が期待できる。
【００６２】
また、本実施形態の第１の変形例として、光結合半導体装置１０は、図５に示すように、一次支持板１のうち開口部５１１から露出する部位を覆う被覆部材１６をさらに備えていてもよい。被覆部材１６は、封止部材５に比べて熱の放射率が高い。すなわち、光結合半導体装置１０は、熱放射性に優れた被覆部材１６によって封止部材５の開口部５１１が覆われている。そのため、光結合半導体装置１０は、開口部５１１がなく一次支持板１が封止部材５に覆われている場合に比べて、一次支持板１からの熱の放射率が高くなる。
【００６３】
さらにまた、第１の変形例において、被覆部材１６は電気絶縁性を有していることが好ましい。つまり、被覆部材１６は、導電性を有する材料ではなく、電気的な絶縁性を有する材料で形成されていることが好ましい。
【００６４】
具体的には、被覆部材１６は、たとえばセラミックや酸化チタン、あるいは黒色の顔料を混合したシリコーン樹脂等の黒色物などで形成される。被覆部材１６は、薄い膜状であって、封止部材５や一次支持板１の厚み寸法（図５では上下方向の寸法）に比べて十分に薄く形成されている。
【００６５】
第１の変形例によれば、光結合半導体装置１０は、被覆部材１６にて一次支持板１を酸化等の環境劣化から保護しながらも、一次支持板１からの放熱性を高めることができる。したがって、第１の変形例に係る光結合半導体装置１０は、放熱効率がよくなり、発光効率の向上が期待できる。
【００６６】
また、本実施形態の第２の変形例として、図６に示すように、封止部材５は、第１の面５１における開口部５１１の周囲と、一次支持板１のうち開口部５１１から露出する部位とが面一になるように形成されていてもよい。この場合に、一次支持板１は、第１の面５１と面一である面の全域が、開口部５１１から露出している。そのため、開口部５１１の開口形状は、一次支持板１のうち第１の面５１と面一である面の外形に合わせて形成されている。
【００６７】
第２の変形例によれば、インサート成形により封止部材５を一次支持板１と一体に形成する場合に、一次支持板１を露出させるための開口部５１１を容易に形成可能になるという利点がある。
【００６８】
また、本実施形態の第３の変形例として、図７に示すように、封止部材５は、発光素子３と受光素子４とが対向する方向（上下方向）において受光素子４側となる第２の面（図７では下面）５２にも（第２の）開口部５２１が設けられていてもよい。つまり、第３の変形例では、封止部材５は、第１の面５１に形成された第１の開口部５１１と、第２の面５２に形成された第２の開口部５２１とを有している。
【００６９】
そして、封止部材５は、一次支持板１のうち発光素子３が搭載された部位における発光素子３とは反対側の面を、第１の開口部５１１から露出させる。また、封止部材５は、二次支持板２のうち受光素子４が搭載された部位における受光素子４とは反対側の面を、第２の開口部５２１から露出させる。
【００７０】
本変形例においては、第２の変形例と同様に、封止部材５は、第１の面５１における開口部５１１の周囲と、一次支持板１のうち開口部５１１から露出する部位とが面一に形成されている。さらに、封止部材５は、第２の面５２における開口部５２１の周囲と、二次支持板２のうち開口部５２１から露出する部位とについても面一に形成されている。ここで、二次支持板２は、第２の面５２と面一である面の全域が、第２の開口部５２１から露出している。そのため、第２の開口部５２１の開口形状は、二次支持板２のうち第２の面５２と面一である面の外形に合わせて形成されている。
【００７１】
第３の変形例によれば、光結合半導体装置１０は、封止部材５が、一次支持板１のうち発光素子３が搭載された部位における発光素子３とは反対側の面、および二次支持板２のうち受光素子４が搭載された部位における受光素子４とは反対側の面を露出させる。そのため、光結合半導体装置１０は、発光素子３および受光素子４の熱を効率的に放熱可能となる。結果的に、光結合半導体装置１０は、封止部材５に開口部５１１，５１２が設けられていない構成に比べて、放熱効率がよくなり、発光効率および受光効率の向上が期待できる。
【００７２】
なお、第１の変形例として説明した被覆部材１６は、第２，３の各変形例に組み合わせて適用されてもよい。第３の変形例においては、被覆部材１６は、一次支持板１と二次支持板２との両方について開口部５１１，５１２から露出する部位をそれぞれ覆うように設けられる。
【００７３】
ところで、本実施形態（第１〜３の変形例を含む）に係る光結合半導体装置１０の製造方法は、以下に説明するように実装工程と、スタック工程と、モールド工程とを含んでいる。実装工程では、発光素子３を一次支持板１に搭載（実装）し、受光素子４を二次支持板２に搭載（実装）する。このとき、発光素子３と一対の一次導電板６１，６２との間、受光素子４と一対の二次導電板７１，７２との間の電気的接続も行う。その後のスタック工程では、発光素子３を受光素子４に積み重ねた状態で、両者を機械的に接合する。
【００７４】
その後のモールド工程では、インサート成形により、モールド樹脂にて発光素子３および受光素子４を覆うように、一次支持板１および二次支持板２と一体に封止部材５を成形する。このとき、封止部材５は、少なくとも一次支持板１のうち発光素子３が搭載された部位における発光素子３とは反対側の面と、二次支持板２のうち受光素子４が搭載された部位における受光素子４とは反対側の面との少なくとも一方が露出するように成形される。
【００７５】
また、第１の変形例のように、光結合半導体装置１０が、一次支持板１のうち開口部５１１から露出する部位を覆う被覆部材１６を備える場合、光結合半導体装置１０の製造方法は、モールド工程の後に被覆工程をさらに有することになる。被覆工程では、一次支持板１のうち開口部５１１から露出する部位に対し、たとえば塗布や蒸着などによって被覆部材１６を形成する。
【００７６】
これにより、仮に、被覆部材１６と封止部材５とが同じ材料から形成される場合であっても、インサート成形により形成される封止部材５に比べて、被覆部材１６の厚み寸法を小さくすることができる。その結果、光結合半導体装置１０は、被覆部材１６にて一次支持板１を保護しながらも、一次支持板１からの放熱性を高めることができる。
【００７７】
なお、本実施形態（第１〜３の変形例を含む）の光結合半導体装置１０は、実施形態１の構成（第１，２の変形例を含む）を適宜に組み合わせて適用することができる。
【符号の説明】
【００７８】
１  一次支持板
２  二次支持板
３  発光素子
３１  発光面
４  受光素子
４１  受光面
５  封止部材
５１１  開口部
１０  光結合半導体装置
１４  接続板
１６  被覆部材
６１，６２  一次導電板
７１，７２  二次導電板
【図１】
2015103707.tif 000003
【図２】
2015103707.tif 000004
【図３】
2015103707.tif 000005
【図４】
2015103707.tif 000006
【図５】
2015103707.tif 000007
【図６】
2015103707.tif 000008
【図７】
2015103707.tif 000009