(57)【要約】【課題】従来のフォトカプラの構造では、組立時に絶縁性フィルムの回転や位置ズレが起こる。【解決手段】実施形態に係るフォトカプラは、リードフレーム６（第１のリードフレーム）と、リードフレーム６に向かって折曲した端部９を有するリードフレーム３（第２のリードフレーム）と、リードフレーム６に固定された発光素子１（第１の光素子）と、発光素子１に対向するようにリードフレーム３に固定された受光素子２（第２の光素子）と、発光素子１と受光素子２との間に設けられ、平面視で凹凸形状をした端部１０を有する絶縁性フィルム５と、を備えている。リードフレーム３の端部９は、平面視で凹凸形状をしている。また、絶縁性フィルム５の端部１０とリードフレーム３の端部９とは、互いに嵌合している。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１のリードフレームと、
前記第１のリードフレームに向かって折曲した端部を有する第２のリードフレームと、
前記第１のリードフレームに固定された、発光素子または受光素子の何れか一方である第１の光素子と、
前記第１の光素子に対向するように前記第２のリードフレームに固定された、前記発光素子または前記受光素子の他方である第２の光素子と、
前記第１の光素子と前記第２の光素子との間に設けられ、平面視で凹凸形状をした端部を有する絶縁性フィルムと、を備え、
前記第２のリードフレームの前記端部は、平面視で凹凸形状をしており、
前記絶縁性フィルムの前記端部と前記第２のリードフレームの前記端部とは、互いに嵌合していることを特徴とするフォトカプラ。
【請求項２】
請求項１に記載のフォトカプラにおいて、
前記絶縁性フィルムは、前記第１および前記第２のリードフレームのうち前記第２のリードフレームにのみ接触しているフォトカプラ。
【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、
前記絶縁性フィルムは、第１の基部と、前記第１の基部から延びる第１の突出部とを有し、
前記第２のリードフレームは、第２の基部と、前記第２の基部から延びる第２および第３の突出部とを有し、
前記絶縁性フィルムの前記第１の突出部は、前記第２のリードフレームの前記第２および前記第３の突出部によって挟まれているフォトカプラ。
【請求項４】
請求項３に記載のフォトカプラにおいて、
前記絶縁性フィルムは、前記第１の基部から延びる第４および第５の突出部を有し、
前記第２のリードフレームの前記第２の突出部は、前記絶縁性フィルムの前記第１および前記第４の突出部によって挟まれ、
前記第２のリードフレームの前記第３の突出部は、前記絶縁性フィルムの前記第１および前記第５の突出部によって挟まれているフォトカプラ。
【請求項５】
請求項３または４に記載のフォトカプラにおいて、
前記第２のリードフレームの前記第２および前記第３の突出部間の間隔は、前記第２の基部の幅よりも広いフォトカプラ。
【請求項６】
請求項１または２に記載のフォトカプラにおいて、
前記絶縁性フィルムは、第１の基部と、前記第１の基部から延びる第１および第２の突出部とを有し、
前記第２のリードフレームは、第２の基部と、前記第２の基部から延びる第３の突出部とを有し、
前記第２のリードフレームの前記第３の突出部は、前記絶縁性フィルムの前記第１および前記第２の突出部によって挟まれているフォトカプラ。
【請求項７】
請求項１乃至６いずれかに記載のフォトカプラを組み立てる方法であって、
前記第１および前記第２のリードフレームに、それぞれ前記第１および前記第２の光素子を固定する工程と、
前記絶縁性フィルムの前記端部と前記第２のリードフレームの前記端部とが互いに嵌合するように、前記第２のリードフレームに固定された前記第２の光素子上に前記絶縁性フィルムを載置する工程と、
前記第１の光素子と前記第２の光素子とが前記絶縁性フィルムを挟んで対向するように、前記絶縁性フィルムに前記第１のリードフレームを固定する工程と、
を含むことを特徴とするフォトカプラの組立方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フォトカプラおよびその組立方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
フォトカプラは、信号のやり取りを光で行い、入力側（発光側）と出力側（受光側）を電気的に絶縁する装置である。入力側と出力側の絶縁耐圧を上げるために、各種の技術が提案されているが、その中でも発光素子と受光素子が対向しており、その間に絶縁性のフィルムを挟んだ構造のものは、受光素子と発光素子の内部沿面距離を増大させ、絶縁耐圧の向上が図れるため、広く採用されている。
【０００３】
特許文献１には、受光素子と発光素子との間に絶縁性フィルムを挟む構造のフォトカプラの組立方法が記載されている。図８〜図１３を参照しつつ、同文献に記載された組立方法を説明する。図１３は、図８〜図１２に示された工程をまとめたものである。
【０００４】
まず、発光素子１０１および受光素子１０２両方の取り付け部として一体のリードフレーム１３０を準備する（図８）。リードフレーム１３０には、発光素子１０１用のリードフレーム１０６および受光素子１０２用のリードフレーム１０３が含まれている。その後、リードフレーム１３０の上側主面に発光素子１０１および受光素子１０２を搭載し、ワイヤボンディングによりそれぞれのリード端子に配線する（図９）。
【０００５】
次に、少量の透明なシリコーン樹脂１０４を受光素子１０２の上面に塗布し、その上に絶縁性フィルム１０５を搭載し、シリコーン樹脂１０４を硬化する。続いて、発光素子１０１に透明なシリコーン樹脂１０７を塗布する。その後、発光素子１０１と受光素子１０２とが絶縁性フィルム１０５を挟んで対向するように、リードフレーム１３０の所定の箇所を折り曲げる（図１０、図１１）。これにより、受光素子１０２と発光素子１０１との光結合が形成される。
【０００６】
次に、シリコーン樹脂１０４，１０７を完全に硬化させ固定し、封止材１０８を形成する。その後、リードフレームの不要な部分を除去し、図１２のような形状に整形する。
【特許文献１】特開昭５８−９５８７９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
現在の一般的な対向型カプラの組立工程のうち、受光側リードフレームに絶縁性フィルムを搭載する過程を説明する。まず、図１４（ａ）に示すように、受光側リードフレーム１０３に、軟らかい透明なシリコーン樹脂１０４を塗布し、絶縁性フィルム１０５を搭載する。すると、図１４（ｂ）に示すように、フィルム１０５は自重によって沈み込み、様々な方向に傾く。そのため、図１４（ｃ）に示すように、絶縁性フィルム１０５は、Ａ方向に回転したり、ＢまたはＣ方向に位置ズレしたりする。
【０００８】
絶縁性フィルム１０５の回転や位置ズレの程度によっては、図１５に示すように、封止材１０８の端部と絶縁性フィルム１０５との距離Ｄ，Ｅが極端に狭くなってしまう。これは、当該フォトカプラの組立不良の要因となる。例えば、絶縁性フィルム１０５が封止材１０８の外に出てしまったり、封止材１０８が薄くなった部分（距離Ｄ，Ｅの部分）に組立時のストレスが集中しパッケージクラックが発生したりすることが考えられる。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明によるフォトカプラは、第１のリードフレームと、上記第１のリードフレームに向かって折曲した端部を有する第２のリードフレームと、上記第１のリードフレームに固定された、発光素子または受光素子の何れか一方である第１の光素子と、上記第１の光素子に対向するように上記第２のリードフレームに固定された、上記発光素子または上記受光素子の他方である第２の光素子と、上記第１の光素子と上記第２の光素子との間に設けられ、平面視で凹凸形状をした端部を有する絶縁性フィルムと、を備え、上記第２のリードフレームの上記端部は、平面視で凹凸形状をしており、上記絶縁性フィルムの上記端部と上記第２のリードフレームの上記端部とは、互いに嵌合していることを特徴とする。
【００１０】
このフォトカプラにおいては、絶縁性フィルムおよび第２のリードフレームの双方の端部に凹凸が設けられている。そして、それらの端部が互いに嵌合している。これにより、組立時に絶縁性フィルムの回転や位置ズレが起こるのを防ぐことができる。
【００１１】
また、本発明によるフォトカプラの組立方法は、上記フォトカプラを組み立てる方法であって、上記第１および上記第２のリードフレームに、それぞれ上記第１および上記第２の光素子を固定する工程と、上記絶縁性フィルムの上記端部と上記第２のリードフレームの上記端部とが互いに嵌合するように、上記第２のリードフレームに固定された上記第２の光素子上に上記絶縁性フィルムを載置する工程と、上記第１の光素子と上記第２の光素子とが上記絶縁性フィルムを挟んで対向するように、上記絶縁性フィルムに上記第１のリードフレームを固定する工程と、を含むことを特徴とする。
【００１２】
この組立方法においては、絶縁性フィルムの端部と第２のリードフレームの端部とが互いに嵌合するように、絶縁性フィルムを載置している。これにより、絶縁性フィルムの回転や位置ズレが起こるのを防ぐことができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、組立時に絶縁性フィルムの回転や位置ズレが起こるのを防ぐことが可能なフォトカプラおよびその組立方法が実現される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、図面を参照しつつ、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図面の説明においては、同一要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。
【００１５】
図１は、本発明によるフォトカプラの一実施形態を示している。また、図２（ａ）および図２（ｂ）は、それぞれ当該フォトカプラに設けられた絶縁性フィルム５およびリードフレーム３を示している。図２（ｂ）においては、受光素子２が搭載された状態のリードフレーム３が示されている。
【００１６】
このフォトカプラは、リードフレーム６（第１のリードフレーム）と、リードフレーム６に向かって折曲した端部９を有するリードフレーム３（第２のリードフレーム）と、リードフレーム６に固定された発光素子１（第１の光素子）と、発光素子１に対向するようにリードフレーム３に固定された受光素子２（第２の光素子）と、発光素子１と受光素子２との間に設けられ、平面視で凹凸形状をした端部１０を有する絶縁性フィルム５と、を備えている。リードフレーム３の端部９は、平面視で凹凸形状をしている。また、絶縁性フィルム５の端部１０とリードフレーム３の端部９とは、互いに嵌合している。
【００１７】
発光素子１および受光素子２は、例えば、それぞれ発光ダイオードおよびフォトダイオードである。受光素子２およびリードフレーム３には、透明な樹脂４によって絶縁性フィルム５が固定されている。また、絶縁性フィルム５には、透明な樹脂７によって発光素子１およびリードフレーム６が固定されている。樹脂４，７は、例えばシリコーン樹脂である。さらに、これらの発光素子１、受光素子２、リードフレーム３、絶縁性フィルム５およびリードフレーム６を覆うように封止材８が形成されている。
【００１８】
図２（ａ）に示すように、絶縁性フィルム５は、基部５ａ（第１の基部）と、基部５ａから延びる突出部５ｂ（第１の突出部）とを有する。さらに、絶縁性フィルム５は、基部５ａから延びる突出部５ｃ（第４の突出部）および突出部５ｄ（第５の突出部）を有する。かかる形状の絶縁性フィルム５は、例えば、金型などで型抜きすることによって得ることができる。したがって、絶縁性フィルム５の材料は、透明であり、金型などで簡単に切り抜くことができるような、素材、厚さのものが好ましい。かかる材料としては、例えばポリイミド樹脂が挙げられる。
【００１９】
一方、図２（ｂ）に示すように、リードフレーム３は、基部３ａ（第２の基部）と、基部３ａから延びる突出部３ｂ（第２の突出部）および突出部３ｃ（第３の突出部）とを有する。かかる形状のリードフレーム３は、例えば、エッチングまたはプレスにより得ることができる。リードフレーム３の材料としては、銅材や鉄材等を用いることができる。
【００２０】
図３に示すように、受光素子２上に絶縁性フィルム５が載置された後、絶縁性フィルム５の突出部５ｂは、リードフレーム３の突出部３ｂ，３ｃによって挟まれる。また、リードフレーム３の突出部３ｂは、絶縁性フィルム５の突出部５ｂ，５ｃによって挟まれている。同様に、リードフレーム３の突出部３ｃは、絶縁性フィルム５の突出部５ｂ，５ｄによって挟まれる。
【００２１】
図４を参照しつつ、本発明によるフォトカプラの組立方法の一実施形態として、図１に示したフォトカプラの組立方法の一例を説明する。まず、リードフレーム６およびリードフレーム３に、それぞれ発光素子１および受光素子２を固定する。続いて、受光素子２上に樹脂４を塗布した後、絶縁性フィルム５の端部１０とリードフレーム３の端部９とが互いに嵌合するように、リードフレーム３に固定された受光素子２上に絶縁性フィルム５を載置する。その後、樹脂４を硬化させる。
【００２２】
次に、発光素子１上に樹脂７を塗布した後、発光素子１と受光素子２とが絶縁性フィルム５を挟んで対向するように、絶縁性フィルム５にリードフレーム６を固定する。これにより、発光素子１と受光素子２との光結合が形成される。続いて、樹脂４，７を完全に硬化させ固定し、封止材８を形成する。以上により、図１のフォトカプラが得られる。
【００２３】
本実施形態の効果を説明する。本実施形態においては、絶縁性フィルム５およびリードフレーム３の双方の端部１０，９に凹凸が設けられている。そして、それらの端部１０，９が互いに嵌合している。これにより、組立時に絶縁性フィルム５の回転や位置ズレが起こるのを防ぐことができる。つまり、図３に示すように、絶縁性フィルム５がＡ方向に回転したり、ＢまたはＣ方向に位置ズレしたりするのを防ぐことができる。
【００２４】
ところで、上述した特許文献１の製造方法の場合、図１０に示すように、絶縁性フィルム１０５は発光側リードフレームの端部１３５，１４６に支えられ、それにより回転が抑止されるように思われる。しかし、絶縁性フィルム１０５の回転は、主に絶縁性フィルム１０５がシリコーン樹脂１０４に自重で沈み込む過程で起こる。したがって、発光側リードフレーム１０６の曲げが浅く、端部１３５，１４６が絶縁性フィルム１０５の安定位置より下にある場合には、位置ズレや回転が発生する。
【００２５】
もちろん、発光側リードフレーム１０６の曲げを深くすることで端部１３５，１４６が絶縁性フィルム１０５の安定位置より上に位置する構造を形成し、絶縁性フィルム１０５の回転を防ぐことが可能である。ところが、その場合、以下のような問題を生ずる。
【００２６】
絶縁性フィルム１０５の押さえの役目を果たす端部１３５，１４６は、絶縁性フィルム１０５を搭載するのとは反対側のリードフレーム１０６の一部である。そのため、特許文献１のフォトカプラの構造は、絶縁性フィルム１０５と上下両方のリードフレーム１０３，１０６が接触する構造である（図１２参照）。両方のリードフレーム１０３，１０６と絶縁性フィルム１０５とが触れてしまうと、内部沿面距離が短くなり、絶縁耐圧が低下するという問題が生ずる。このため、絶縁性フィルム１０５を搭載するのと反対側のリードフレーム１０６で絶縁性フィルム１０５を支えるのは好ましくない。また、発光側リードフレーム１０６を折り曲げるという手法は、図１１のＦのようなスペースを生じるため、小型化が困難である。
【００２７】
これに対して、本実施形態においては、絶縁性フィルム５を搭載する側のリードフレーム３で当該絶縁性フィルム５を支える構造であるため、もう一方のリードフレーム６と絶縁性フィルム５は触れることがない。つまり、絶縁性フィルム５は、リードフレーム３，６のうちリードフレーム３にのみ接触している。したがって、内部沿面距離を確保でき、絶縁耐圧を下げることなく回転を抑制できる。また、本実施形態によれば、図１１のFのようなデッドスペースが無く、また絶縁性フィルム５の回転や位置ズレを考慮したパッケージサイズのマージンを設ける必要がなくなるため、より小型のフォトカプラを製造できる。
【００２８】
また、一般的なフォトカプラの組立方法においては、図１６（ａ）および図１６（ｂ）に示すように、絶縁性フィルム１０５を搭載した後、発光素子１０１上にシリコーン樹脂１０７を塗布し、絶縁性フィルム１０５上に発光素子１０１を重ね合わせる。この際、絶縁性フィルム１０５の位置のばらつきは、シリコーン樹脂１０７の形状のばらつきにつながる。そして、シリコーン樹脂１０７の形状のばらつきは、そのまま光路や内部沿面距離のばらつきにつながり、さらには絶縁耐圧、受光感度など製品の特性のばらつきにつながるため、製品歩留まり低下などの要因となる。
【００２９】
これに対して、本実施形態によれば、絶縁性フィルム５の位置のばらつきが抑えられるため、樹脂７の形状を安定化させることができる。このため、絶縁耐圧や受光感度などのばらつきを小さくすることができる。
【００３０】
本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、様々な変形が可能である。例えば、リードフレーム３および絶縁性フィルム５の形状は、図５〜図７に示す形状であってもよい。図５においては、絶縁性フィルム５が、基部５ａおよび突出部５ｂによって構成されている。また、リードフレーム３が、基部３ａおよび突出部３ｂ，３ｃによって構成されている。絶縁性フィルム５の突出部５ｂは、リードフレーム３の突出部３ｂ，３ｃによって挟まれている。
【００３１】
図６においては、絶縁性フィルム５が、基部５ａおよび突出部５ｂによって構成されている。また、リードフレーム３が、基部３ａおよび突出部３ｂ，３ｃによって構成されている。これらの突出部３ｂ，３ｃ間の間隔は、基部３ａの幅よりも広い。絶縁性フィルム５の突出部５ｂは、リードフレーム３の突出部３ｂ，３ｃによって挟まれている。
【００３２】
図７においては、絶縁性フィルム５が、基部５ａと、基部５ａから延びる突出部５ｅ（第１の突出部）および突出部５ｆ（第２の突出部）とによって構成されている。また、リードフレーム３が、基部３ａと、基部３ａから延びる突出部３ｄ（第３の突出部）とによって構成されている。リードフレーム３の突出部３ｄは、絶縁性フィルム５の突出部５ｅ，５ｆによって挟まれている。
【００３３】
また、上記実施形態においては、リードフレーム３に受光素子２が搭載され、リードフレーム６に発光素子１が搭載される例を示した。しかし、リードフレーム３に発光素子１が搭載され、リードフレーム６に受光素子２が搭載されてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明によるフォトカプラの一実施形態を示す図である。
【図２】（ａ）および（ｂ）は、それぞれ図１のフォトカプラに設けられた絶縁性フィルムおよび第２のリードフレームを示す図である。
【図３】絶縁性フィルムの載置後の構造を示す図である。
【図４】本発明によるフォトカプラの組立方法の一実施形態を説明するための図である。
【図５】実施形態の変形例を示す図である。
【図６】実施形態の変形例を示す図である。
【図７】実施形態の変形例を示す図である。
【図８】従来のフォトカプラの組立方法を説明するための図である。
【図９】従来のフォトカプラの組立方法を説明するための図である。
【図１０】従来のフォトカプラの組立方法を説明するための図である。
【図１１】従来のフォトカプラの組立方法を説明するための図である。
【図１２】従来のフォトカプラの組立方法を説明するための図である。
【図１３】従来のフォトカプラの組立方法を説明するための図である。
【図１４】（ａ）〜（ｃ）は、従来のフォトカプラの組立方法の課題を説明するための図である。
【図１５】従来のフォトカプラの組立方法の課題を説明するための図である。
【図１６】（ａ）および（ｂ）は、従来のフォトカプラの組立方法の課題を説明するための図である。
【符号の説明】
【００３５】
１    発光素子
２    受光素子
３    リードフレーム
３ａ    基部
３ｂ    突出部
３ｃ    突出部
３ｄ    突出部
４    樹脂
５    絶縁性フィルム
５ａ    基部
５ｂ    突出部
５ｃ    突出部
５ｄ    突出部
５ｅ    突出部
５ｆ    突出部
６    リードフレーム
７    樹脂
８    封止材
９    端部
１０    端部
【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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【図１４】
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【図１５】
2008235831.tif 000017
【図１６】
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