(57)【要約】【課題】  小型であると共に、小型化しても高周波歪の小さく、耐水性に優れた半導体リレーの提供。【解決手段】  入力信号により点灯・消灯する発光素子と、前記発光素子に光結合された受光素子と、配線パターンを施すと共に前記発光素子を実装した発光側基板と、配線パターンを施すと共に前記受光素子を実装した受光側基板と、を備え、前記受光側基板は、凹形状に形成されると共に、凹形状の立設部の上部から基板裏面側に連通するスルーホールを有し、前記発光側基板と機械的及電気的に接合させると共に、前記発光側基板に施された配線パターンと該受光側基板の裏面側に施された配線パターンとを前記スルーホールを介して電気的に接続するものである。【選択図】図１
2005243663.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力信号により点灯・消灯する発光素子と、前記発光素子に光結合された受光素子と、配線パターンを施すと共に前記発光素子を実装した発光側基板と、配線パターンを施すと共に前記受光素子を実装した受光側基板と、を備え、
前記受光側基板は、凹形状に形成されると共に、凹形状の立設部の上部から基板裏面側に連通するスルーホールを有し、前記発光側基板と機械的及電気的に接合させると共に、前記発光側基板に施された配線パターンと該受光側基板の裏面側に施された配線パターンとを前記スルーホールを介して電気的に接続するものである半導体リレー。
【請求項２】
前記受光側基板は、凹形状の凹部の表面に前記受光素子の出力によってオン・オフすると共に、裏面に電極を有するスイッチング素子を実装すると共に、基板裏面側に連通するスルーホールを備え、前記スルーホールは、前記電極及び該受光側基板の裏面側に施された配線パターンを電気的に接続するものであることを特徴とする請求項１記載の半導体リレー。
【請求項３】
前記スイッチング素子は、前記発光側基板の前記発光素子と同一面に実装するものであることを特徴とする請求項２記載の半導体リレー。
【請求項４】
前記発光側基板は、凹形状に形成され、該発光側基板及び前記受光側基板のそれぞれの凹部を樹脂封止するものであることを特徴とする請求項３記載の半導体リレー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体を用いたリレーに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来からの半導体リレーとしては、例えば、図５に示すようなものがある。この半導体リレー１０１は、入力信号により点灯・消灯する発光素子１０２と、発光素子１０２に光結合された受光素子１０３と、発光素子１０２と外部回路を接続する端子片１０６を形成するリードフレーム１０５と、発光素子１０２と受光素子１０３とをモールド材１０８により封止、収納するパッケージ１０４とを備え、端子片１０６がパッケージ１０４表面における１つの平面と面一に露出するものである。
【０００３】
また、別の照明器具として、図６に示すような、特開２００３−８０５０号公報に記載されているものがある。この半導体リレー２０１は、入力信号により点灯・消灯する発光素子２０２と、発光素子２０２に光結合された受光素子２０３と、受光素子２０３の出力によってオン・オフするスイッチング素子２０７と、少なくとも発光素子２０２とスイッチング素子２０７とに外部回路を接続する端子片２０６を形成するリードフレーム２０５と、発光素子２０２と受光素子２０３とをモールド材２０８により封止、収納するパッケージ２０４とを備え、端子片２０６がパッケージ２０４表面における１つの平面と面一に露出するものである。
【０００４】
ところで、最近、電子機器製品の小型化のニーズが増えると共に、その電子機器製品に使用される電子部品の小型化への要望が高まってきている。しかしながら、この場合の電子部品である半導体リレー１０１、１０２は、リードフレーム１０５、２０５を使用し、更に、モールド材１０８、２０８使用しモールディングするため、リードフレームの１０５、２０５厚み及びモールド材１０８、２０８の厚みのためパッケージの小型化には限界があった。
【特許文献１】特開２００３−８０５０
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本願発明は、上記背景技術に鑑みて発明されたものであり、その課題は、小型であると共に、小型化しても高周波歪の小さく、耐水性に優れた半導体リレーを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
入力信号により点灯・消灯する発光素子と、前記発光素子に光結合された受光素子と、配線パターンを施すと共に前記発光素子を実装した発光側基板と、配線パターンを施すと共に前記受光素子を実装した受光側基板と、を備え、前記受光側基板は、凹形状に形成されると共に凹形状の立設部の上部から基板裏面側に連通するスルーホールを有し、前記発光側基板と機械的及電気的に接合させると共に、前記発光側基板に施された配線パターンと該受光側基板の裏面側に施された配線パターンとを前記スルーホールを介して電気的に接続に接続するものである。
【０００７】
また、前記受光側基板は、凹形状の凹部の表面に前記受光素子の出力によってオン・オフすると共に、裏面に電極を有するスイッチング素子を実装すると共に、基板裏面側に連通するスルーホールを備え、前記スルーホールは、前記電極及び該受光側基板の裏面側に施された配線パターンを電気的に接続することが好ましい。
【０００８】
また、前記スイッチング素子は、前記発光側基板の前記発光素子と同一面に実装することが好まし。
【０００９】
また、前記発光側基板は、凹形状に形成され、該発光側基板及び前記受光側基板のそれぞれの凹部を樹脂封止することが好ましい。
【発明の効果】
【００１０】
本願発明の半導体リレーにおいては、リードフレーム及びモールド材を使用しない構成にすることにより、リードフレームの厚み及びモールド材の厚みがなくなり、小型化することができる。
【００１１】
更に、スイッチング素子の裏面電極の真下にするスルーホールを設けることにより、スイッチング素子の電流経路を短くすることができ、電流経路で形成されるインダクタ成分を小さくすることができる。
【００１２】
更に、前記発光側基板に前記スイッチング素子を実装することにより、一層の小型化をすることができる。
【００１３】
更に、前記発光側基板は、凹形状に形成された凹部を有し、該発光側基板及び前記受光側基板のそれぞれの凹部を樹脂封止することにより、スルーホール等からの水分、湿気等の浸入を防ぐことができるので、半導体リレー内部の酸化を防ぐと共に、耐水性を向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
図１は、本願の請求項１に対応した第１の実施形態である半導体リレー１である。このものは、図１に示すように、発光素子２と、受光素子３と、発光側基板４と、受光側基板５と、を備えている。
【００１５】
以下では、図１における方向に基づいて説明する。
【００１６】
発光素子２は、例えば、発光ダイオードであり、入力信号により点灯・消灯するものである。
【００１７】
受光素子３は、例えば、フォトダイオードであり、光があたると出力信号を出力するものである。
【００１８】
発光側基板４は、例えば、プリント基板、セラミック基板であり、発光素子２が実装されると共に、基板上に発光素子２に入力信号を伝達するための発光側配線パターン４ａが施されている。そして、発光素子２と発光側配線パターン４ａとは、ワイヤー９により電気的に接続されている。
【００１９】
受光側基板５は、例えば、プリント基板、セラミック基板であり、平板状の受光側凹部５ｂと、略中抜きされた受光側立設部５ｃとを備え、略凹形状に形成されている。受光側基板５は、発光側基板４と縦、横の寸法は、同等の大きさを有している。
【００２０】
受光側凹部５ｂは、その表面に受光素子３を実装すると共に、受光側配線パターン５ａが施されている。その裏面には、発光素子２に入力信号を伝達するための発光入力側配線パターン６と、受光素子３の出力信号を伝達するための受光出力側配線パターン７と、が施されている。そして、基板を表面から裏面へ貫通するスルーホール５ｄが設けられている。このスルーホール５ｄを介して、受光側配線パターン５ａと受光出力側配線パターン７とが電気的に接合されている。更に、受光素子３と受光側配線パターン５ａは、ワイヤー９により電気的に接続されている。
【００２１】
受光側立設部５ｃは、略四角柱の中抜きされた形状を有し、基板を上から下へ貫通するスルーホール５ｄが設けられている。このスルーホール５ｄを介して、発光側配線パターン４ａと発光入力側配線パターン６とが、電気的に接合されている。
【００２２】
スルーホール５ｄは、基板の上面と下面を電気的に接続するために設けた穴であり、この内壁には、例えば、メッキが施されている。
【００２３】
また、発光側基板４に実装された発光素子２と、受光側基板５に実装された受光素子３と、が光結合するように実装されている。
【００２４】
このように構成された半導体リレー１は、発光側基板４と受光側基板５とを機械的及電気的に接合させると共に、受光側立設部５ｃに設けたスルーホール５ｄを介して、発光側配線パターン４ａと発光入力側配線パターン６とが電気的に接合されている。
【００２５】
従って、この半導体リレー１は、プリント基板、セラミック基板等の基板を用い、その基板上に配線パターンを施し、基板の表面の配線と裏面の配線をスルーホールで電気的に接続することにより、背景技術で説明したリードフレーム１０５、２０５及びモールド材１０８、２０８が必要なくなる。従って、リードフレーム１０５の厚み、モールド材１０８、２０８の厚みだけ薄くすることができる。
【００２６】
なお、本実施形態の受光側基板５は、一体形成されているが、受光側凹部５ｂ及び受光側立設部５ｃの部材に分けて構成しても良い。
【００２７】
図２は、本願の請求項２に対応した第２の実施形態である半導体リレー１である。このものは、図２に示すように、発光素子２と、受光素子３と、発光側基板４と、受光側基板５と、スイッチング素子８と、を備えている。
【００２８】
この実施形態の半導体リレー１は、前述した第１の実施形態の受光側基板５の表面に２個のスイッチング素子８を実装し、スルーホール５ｄ及び受光側配線パターン６の位置を変えているものであり、それら以外の構成要素は第１の実施形態と同様であるので説明は省略する。
【００２９】
以下、では、図２における方向に基づいて説明する。
【００３０】
受光側基板５は、例えば、プリント基板、セラミック基板であり、平板状の受光側凹部５ｂと、略中抜きされた受光側立設部５ｃとを備え、略凹形状に形成されている。受光側基板５は、発光側基板４と縦、横の寸法は、同等の大きさを有している。
【００３１】
受光側凹部５ｂは、その表面に受光素子３と２個のスイッチング素子８を実装するとともに、受光側配線パターン（図示せず）が施されている。その裏面には、発光素子２に入力信号を伝達するための発光入力側配線パターン（図示せず）と、スイッチング素子８の出力信号を伝達するための配線パターン（図示せず）が施されている。更に、基板を表面から裏面へ貫通するスルーホール５ｄが設けられ、このスルーホール５ｄと、スイッチング素子８の出力信号を伝達するための前記配線パターンとが電気的に接合されている。更に、受光素子３とスイッチング素子８はワイヤー９により電気的に接続されている。
【００３２】
受光側立設部５ｃは、略四角柱の中抜きされた形状を有し、基板を上から下へ貫通するスルーホール（図示せず）が設けられている。このスルーホールを介して、発光側配線パターン４ａと前記発光入力側配線パターンとが、電気的に接合されている。
【００３３】
スルーホール５ｄは、基板の上面と下面を電気的に接続するために設けた穴であり、この、内壁に、例えば、メッキが施されている。
【００３４】
スイッチング素子８は、例えば、裏面電極８ａを有する半導体素子であるＭＯＳ−ＦＥＴであり、受光素子３の出力によってオン・オフするものである。この裏面に電極８ａは、受光側凹部５ｂに設けられたスルーホール５ｄを介して、発光側配線パターン４ａと発光入力側配線パターン６とが、電気的に接合されている。
【００３５】
このように構成された半導体リレー１は、スイッチング素子８の電極８ａの真下にスルーホール５ｄが施されているので、配線パターンを短くすることにより、電気信号の通る道筋を短くなり、特に、高周波信号を制御する場合には、信号の歪を小さくすることができる。
【００３６】
図３は、本願の請求項３に対応した第３の実施形態である半導体リレー１である。このものは、図３に示すように、発光素子２と、受光素子３と、発光側基板４と、受光側基板５と、スイッチング素子８と、を備えている。
【００３７】
この実施形態の半導体リレー１は、前述した第２の実施形態とは、発光側基板４に１個のスイッチング素子８を実装し、スルーホール５ｄ及び受光側配線パターン６の位置を変え、更に、受光側凹部５ｂに１個のスイッチング素子８を実装したものである。それら以外の構成要素は第２の実施形態と同様であるので説明は省略する。
【００３８】
以下、では、図３における方向に基づいて説明する。
【００３９】
発光側基板４は、例えば、プリント基板、セラミック基板であり、発光素子２及びスイッチング素子８が同一面に実装されると共に、基板上に発光素子２に入力信号を伝達するための発光側配線パターン（図示せず）が施されている。そして、発光素子２と発光側配線パターン（図示せず）が施されている。
【００４０】
受光側基板５は、例えば、プリント基板、セラミック基板であり、平板状の受光側凹部５ｂと、略中抜きされた受光側立設部５ｃとを備え、略凹形状に形成されている。受光側基板５は、発光側基板４と縦、横の寸法は、同等の大きさを有している。
【００４１】
受光側凹部５ｂは、その表面に受光素子３と１個のスイッチング素子８を実装するとともに、受光側配線パターン（図示せず）が施されている。その裏面には、発光素子２に入力信号を伝達するための発光入力側配線パターン（図示せず）と、スイッチング素子８の出力信号を伝達するための配線パターン（図示せず）が施されている。更に、基板を表面から裏面へ貫通するスルーホール５ｄが設けられ、このスルーホール５ｄと、スイッチング素子８の出力信号を伝達するための前記配線パターンとが電気的に接合されている。更に、受光素子３とスイッチング素子８はワイヤー９により電気的に接続されている
受光側立設部５ｃは、略四角柱の中抜きされた形状を有し、基板を上から下へ貫通するスルーホール（図示せず）が設けられている。このスルーホール（図示せず）を介して、発光側配線パターン（図示せず）と発光入力側配線パターン（図示せず）とが、電気的に接合されている。
【００４２】
このように構成された半導体リレー１の受光側凹部５ｂは、受光素子３と、１個のスイッチング素子８と、が実装されているので、上述した第２の実施形態よりも一層小さくすることができる。
【００４３】
図４は、本願の請求項４に対応した第４の実施形態である半導体リレー１である。このものは、図４に示すように、発光素子２と、受光素子３と、発光側基板４と、受光側基板５と、スイッチング素子８と、モールド材１０を備えている。
【００４４】
この実施形態の半導体リレー１は、前述した第２の実施形態の発光側基板４を略凹形状に形成している。更に、発光側基板４の凹所及び受光側基板５の凹所には、モールド材１０、例えば、シリコン樹脂で完全封止されている。それら以外の構成要素は第２の実施形態と同様であるので説明は省略する。
【００４５】
発光側基板４は、例えば、プリント基板、セラミック基板であり、平板の発光側凹部４ｂと、略中抜きされた発光側立設部４ｃと、を備え、略凹形状に形成されている。そして、その凹所には、シリコン等により完全封止されている。更に、発光側凹部４ｂは、受光側基板５と縦、横の寸法は、同等の大きさを有している。
【００４６】
発光側凹部４ｂは、その表面に発光素子２を実装するとともに、発光側配線パターン（図示せず）が施されている。
【００４７】
発光側立設部４ｃは、略四角柱の中抜きされた形状を有し、基板を上から下へ貫通するスルーホール（図示せず）が設けられている。更に、該スルーホールと前記発光側配線パターンとは、電気的に接続されている。
【００４８】
このように構成された半導体リレー１は、発光側立設部４ｃのスルーホールと受光側立設部５ｃのスルーホール（図示せず）とを電気的に接合するように、発光側立設部４ｃと受光側立設部５ｃとをバンプ実装、半田実装、又は、燒結により機械的及び電気的に接合されている。
【００４９】
従って、発光側基板４の発光側凹部４ｂと受光側基板５の受光側凹部５ｂを樹脂封止することで、スルーホール５ｄ等からの水分、湿気等の浸入を防ぐことができるので、半導体リレー１内部の酸化を防ぐと共に、耐水性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】第１の実施形態の斜視図である。
【図２】（ａ）第２の実施形態の正面断面図、（ｂ）同上の側面断面図である。
【図３】（ａ）第３の実施形態の正面断面図、（ｂ）同上の側面断面図である。
【図４】（ａ）第４の実施形態の正面断面図、（ｂ）同上の側面断面図である。
【図５】従来例である半導体リレーの正面断面図である。
【図６】特開２００３−００８０５０号公報に記載された従来例の正面断面図である。
【符号の説明】
【００５１】
１      半導体リレー
２      発光素子
３      受光素子
４      発光側基板
４ａ    配線パターン
４ｂ    凹部
５      受光側基板
５ａ    配線パターン
５ｂ    凹部
５ｃ    立設部
５ｄ    スルーホール
６      配線パターン
７      配線パターン
８      スイッチング素子
８ａ    電極
【図１】
2005243663.tif 000003
【図２】
2005243663.tif 000004
【図３】
2005243663.tif 000005
【図４】
2005243663.tif 000006
【図５】
2005243663.tif 000007
【図６】
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