(57)【要約】【課題】光結合素子を小型化及び低コスト化する。【解決手段】光結合素子１００は、光信号を発する発光素子１１と、発光素子１１により発せられた光信号を受光する受光素子２１と、発光素子１１からの光信号が照射されることにより再発光し、その再発光光を受光素子２１へ供給する再発光部材３０を有する。再発光部材３０は、発光素子１１から受光素子２１へ至る光路を避けた位置に配置されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光信号を発する発光素子と、
前記発光素子により発せられた光信号を受光する受光素子と、
前記発光素子からの前記光信号が照射されることにより再発光し、その再発光光を前記受光素子へ供給する再発光部材と、
を有し、
前記再発光部材は、前記発光素子から前記受光素子へ至る光路を避けた位置に配置されていることを特徴とする光結合素子。
【請求項２】
前記再発光部材は、光が照射されることにより蛍光を発生する色素を光透過性のポリマーに添加することにより構成されていることを特徴とする請求項１に記載の光結合素子。
【請求項３】
前記色素はペンタセンであることを特徴とする請求項２に記載の光結合素子。
【請求項４】
前記再発光部材は、前記発光素子よりも前記受光素子の近くに配置されていることを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載の光結合素子。
【請求項５】
少なくとも前記再発光部材から前記受光素子に至る光路には、透光性で且つ光散乱性の樹脂が配置されていることを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載の光結合素子。
【請求項６】
前記発光素子と前記受光素子とは互いに対向して配置され、
前記発光素子、前記受光素子及び前記再発光部材の相互間に位置する空間に、前記樹脂が充填されていることを特徴とする請求項５に記載の光結合素子。
【請求項７】
前記再発光部材は、前記発光素子から前記受光素子を直視する経路を避け、且つ、当該経路に隣接して配置されていることを特徴とする請求項６に記載の光結合素子。
【請求項８】
前記再発光部材は、前記経路の周囲の複数箇所に配置されているか、又は、前記経路の周囲を囲むように配置されていることを特徴とする請求項７に記載の光結合素子。
【請求項９】
前記発光素子はＬＥＤであることを特徴とする請求項１乃至８の何れか一項に記載の光結合素子。
【請求項１０】
光信号を発する発光素子を配置する工程と、
前記発光素子により発せられた光信号を受光する受光素子を配置する工程と、
前記発光素子から前記光信号が照射されることにより再発光し、その再発光光を前記受光素子へ照射する再発光部材を配置する工程と、
を有し、
前記再発光部材を配置する工程は、前記発光素子から前記受光素子へ至る光路を避けた位置に再発光部材が配置されるようにして行うことを特徴とする光結合素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光結合素子及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＦＡ（Ｆａｃｔｏｒｙ  Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ）機器或いは電源等の各種の機器において小型化が進んでいる。それに伴って、それらの機器に搭載される半導体デバイス（光結合素子を含む）に対しても小型化への強い要求がある。それと同時に、半導体デバイス（光結合素子を含む）に対しては、低価格化への強い要求もある。このように、光結合素子には、小型化及び低コスト化への強い要求がある。
【０００３】
特許文献１には、互いに対向して配置された発光素子及び受光素子と、発光素子及び受光素子を包む中空体と、を有し、中空体の外周を遮光性樹脂によりモールド成型した光結合素子が記載されている。この光結合素子においては、発光素子から発せられた光は中空体を伝播して受光素子に照射される。
【０００４】
特許文献１には、他に、互いに同一平面上に配置された発光素子及び受光素子と、発光素子及び受光素子を包む中空体と、を有し、中空体の外周が遮光性樹脂によりモールド成型され、中空体の内壁面に光反射層が配置されている光結合素子が記載されている。この光結合素子においては、発光素子から発せられた光は、中空体を伝播する途中で反射層により反射され、受光素子に照射される。
【０００５】
また、特許文献２には、互いに同一平面上に配置された発光素子及び受光素子と、発光素子及び受光素子と対向する反射部材と、反射部材と発光素子及び受光素子との間に配置された光導波路と、を有する光結合素子が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−０４０８３９号公報
【特許文献２】特開平０７−２３５６８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１の光結合素子では、発光素子から発せられた光のうち、受光素子の受光部に照射された光のみが光信号として利用され、その他の部分に照射された光は反射及び吸収を繰り返すことにより消失してしまう。このため、発光素子から受光素子への光伝達効率が悪い。特許文献１の構造では、光伝達効率を向上させるためには受光部の面積を大きくする必要がある。受光素子の受光部を大きくすると、受光素子のサイズが大きくなってしまうので、光結合素子のサイズも大きくなり、かつ光結合素子のコストも増加してしまう。
【０００８】
このように、光結合素子の小型化及び低コスト化を実現することは困難だった。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、光信号を発する発光素子と、
前記発光素子により発せられた光信号を受光する受光素子と、
前記発光素子からの前記光信号が照射されることにより再発光し、その再発光光を前記受光素子へ供給する再発光部材と、
を有し、
前記再発光部材は、前記発光素子から前記受光素子へ至る光路を避けた位置に配置されていることを特徴とする光結合素子を提供する。
【００１０】
この光結合素子によれば、発光素子からの光信号が照射されることにより再発光し、その再発光光を受光素子へ供給する再発光部材を有し、再発光部材は、発光素子から受光素子へ至る光路を避けた位置に配置されている。よって、発光素子から受光素子へ照射される光以外にも、再発光部材により再発光された光も受光素子へ供給することができる。よって、発光素子から受光素子への光の伝達効率を向上させることができるため、受光素子の受光部を小型化することができるとともに、受光素子を低コスト化することができる。よって、光結合素子の小型化及び低コスト化が可能である。
【００１１】
また、本発明は、光信号を発する発光素子を配置する工程と、
前記発光素子により発せられた光信号を受光する受光素子を配置する工程と、
前記発光素子から前記光信号が照射されることにより再発光し、その再発光光を前記受光素子へ照射する再発光部材を配置する工程と、
を有し、
前記再発光部材を配置する工程は、前記発光素子から前記受光素子へ至る光路を避けた位置に再発光部材が配置されるようにして行うことを特徴とする光結合素子の製造方法を提供する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、光結合素子を小型化及び低コスト化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施形態に係る光結合素子の構成を示す模式的な正面断面図である。
【図２】実施形態に係る光結合素子の製造方法の一連の工程図である。
【図３】実施形態に係る光結合素子の製造方法の一連の工程図である。
【図４】実施形態に係る光結合素子の動作を説明するための図である。
【図５】実施形態に係る光結合素子の動作を説明するための図である。
【図６】比較例に係る光結合素子の構成及び動作を示す模式的な正面断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態について、図面を用いて説明する。なお、すべての図面において、同様の構成要素には同一の符号を付し、適宜に説明を省略する。
【００１５】
図１は実施形態に係る光結合素子１００の構成を示す模式的な正面断面図である。
【００１６】
本実施形態に係る光結合素子１００は、光信号を発する発光素子１１と、発光素子１１により発せられた光信号を受光する受光素子２１と、発光素子１１からの光信号が照射されることにより再発光し、その再発光光を受光素子２１へ供給する再発光部材３０と、を有する。再発光部材３０は、発光素子１１から受光素子２１へ至る光路を避けた位置に配置されている。以下、詳細に説明する。
【００１７】
図１に示すように、光結合素子１００は、発光ユニット１０及び受光ユニット２０を有している。
【００１８】
発光ユニット１０は、第１のリードフレーム１２と、この第１のリードフレーム１２上に設けられた発光素子１１と、を有している。
【００１９】
発光素子１１は、例えば、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）である。発光素子１１の上面には電極１３が形成されている。
【００２０】
電極１３は、ボンディングワイヤ１４を介して第１のリードフレーム１２に対して電気的に接続されている。
【００２１】
第１のリードフレーム１２の一端部は、端子部１５を構成し、この端子部１５は、光結合素子１００の外面に露出している。
【００２２】
受光ユニット２０は、第２のリードフレーム２２と、この第２のリードフレーム２２上に設けられた受光素子２１と、を有している。
【００２３】
受光素子２１は、例えば、本体部２３と、この本体部２３の表層にそれぞれ形成された受光部２４及び複数の回路２５と、回路２５上にそれぞれ設けられた遮光膜２６と、本体部２３上に設けられた電極２９と、を有している。
【００２４】
遮光膜２６は、アルミ等の金属膜により構成され、アンプ回路等の回路２５が光により誤動作することを抑制する。
【００２５】
電極２９は、ボンディングワイヤ２７を介して第２のリードフレーム２２に対して電気的に接続されている。
【００２６】
第２のリードフレーム２２の一端部は、端子部２８を構成し、この端子部２８は、光結合素子１００の外面に露出している。
【００２７】
受光素子２１の受光部２４は、例えば、フォトダイオードである。受光素子２１の複数の回路２５には、例えば、アンプ回路、オートゲインコントローラ及びＡ／Ｄ変換回路が含まれる。
【００２８】
本実施形態の場合、例えば、発光素子１１と受光素子２１の受光部２４とが対向するように、発光ユニット１０及び受光ユニット２０が配置されている。
【００２９】
光結合素子１００は、更に、再発光部材３０を有している。この再発光部材３０は、発光素子１１からの光信号が該再発光部材３０に照射されることにより再発光し、その再発光した光を受光素子２１へ供給する。
【００３０】
再発光部材３０は、発光素子１１から受光素子２１へ至る光路を避けた位置に配置されている。すなわち、本実施形態のように発光素子１１と受光素子２１とが対向している場合、再発光部材３０は、発光素子１１から受光素子２１を直視する経路を避けて配置されている。
【００３１】
再発光部材３０は、光が照射されることにより蛍光を発生する色素を光透過性のポリマー（透明ポリマー）に添加することにより構成されている。
【００３２】
再発光部材３０に添加される色素は、例えば、有機色素である。この有機色素は、例えば、ペンタセンであることが挙げられる。
【００３３】
再発光部材３０は、発光素子１１よりも受光素子２１の近くに配置されていることが好ましい。
【００３４】
また、再発光部材３０は、発光素子１１から受光素子２１を直視する経路に隣接して配置されていることが好ましい。
【００３５】
より具体的には、再発光部材３０は、例えば、この経路の周囲の複数箇所に配置されているか、又は、この経路の周囲を囲むように配置されていることが好ましい。
【００３６】
本実施形態の場合、図１に示すように、受光部２４と複数の回路２５とは、平面視において互いに異なる位置に配置されている。そして、再発光部材３０は、例えば、複数の回路２５の各々の上に、遮光膜２６を介して配設されている。すなわち、発光素子１１から受光素子２１を直視する経路の周囲の複数箇所に再発光部材３０がそれぞれ配置されている。別の表現をすれば、本実施形態の場合、受光素子２１の表面において、受光部２４及び電極２９の形成領域を除く領域の上に再発光部材３０が配置されている。
【００３７】
詳細は後述するが、発光素子１１により発せられた光信号が再発光部材３０に照射されると、再発光部材３０において再発光光（励起光）が生じ、この再発光光が増幅されて、再発光部材３０の外部に照射される。そして、再発光部材３０から照射される再発光光の一部が受光素子２１の受光部２４へ照射（供給）される。
【００３８】
光結合素子１００は、更に、光透過−散乱樹脂４０を有している。
【００３９】
光透過−散乱樹脂４０は、透光性で且つ光散乱性の樹脂により構成されている。この光透過−散乱樹脂４０は、少なくとも再発光部材３０から受光素子２１の受光部２４に至る光路に配置されている。
【００４０】
より具体的には、光透過−散乱樹脂４０は、例えば、発光素子１１、受光素子２１及び再発光部材３０の相互間に位置する空間に充填されている。
【００４１】
より具体的には、発光ユニット１０及び受光ユニット２０は、発光素子１１と受光素子２１の受光部２４とが光透過−散乱樹脂４０を介して互いに対向する配置となるように、光透過−散乱樹脂４０により封止（１次封止）されている。これにより、発光素子１１、ボンディングワイヤ１４、第１のリードフレーム１２の一部分、受光素子２１、再発光部材３０、ボンディングワイヤ２７、及び、第２のリードフレーム２２の一部分が、光透過−散乱樹脂４０内に封入されている。
【００４２】
光透過−散乱樹脂４０は、例えば、エポキシ樹脂等の樹脂に、光散乱材（例えば、酸化チタンなど）を混入することにより構成されたものである。
【００４３】
光結合素子１００は、更に、遮光樹脂５０を有している。
【００４４】
遮光樹脂５０は、遮光性である。遮光樹脂５０は、光透過−散乱樹脂４０の周囲を覆っている（遮光樹脂５０により２次封止されている）。なお、第１のリードフレーム１２の端子部１５と、第２のリードフレーム２２の端子部２８は、それぞれ、遮光樹脂５０の外部に露出している。
【００４５】
遮光樹脂５０は、例えば、エポキシ樹脂等の樹脂に、黒色系の色の顔料を混入することにより構成されたものであり、外来の光が遮光樹脂５０の内側に浸入してしまうことを抑制する。なお、遮光樹脂５０は、全反射タイプの樹脂であっても良く、この場合、遮光樹脂５０は、外来の光を反射し、その浸入を抑制するとともに、遮光樹脂５０の内側の光（例えば光透過−散乱樹脂４０を伝播する光）を遮光樹脂５０の内側に閉じ込める。
【００４６】
光透過−散乱樹脂４０及び遮光樹脂５０を構成する樹脂（エポキシ樹脂等）は、例えば、熱硬化型であることが挙げられる。
【００４７】
発光素子１１と受光素子２１とは、光透過−散乱樹脂４０により互いに電気的に絶縁されている。このため、発光素子１１から受光素子２１へは、光信号は伝達されるが、電気信号は伝達されないようになっている。
【００４８】
次に、本実施形態に係る光結合素子の製造方法を説明する。
【００４９】
本実施形態に係る光結合素子の製造方法は、光信号を発する発光素子１１を配置する工程と、発光素子１１により発せられた光信号を受光する受光素子２１を配置する工程と、発光素子１１から光信号が照射されることにより再発光し、その再発光光を受光素子２１へ照射する再発光部材３０を配置する工程と、を有する。再発光部材３０を配置する工程は、発光素子１１から受光素子２１へ至る光路を避けた位置に再発光部材３０が配置されるようにして行う。以下、詳細に説明する。
【００５０】
図２及び図３はこの製造方法の一連の工程図である。これらのうち、図２（ａ）乃至図２（ｃ）は、表面に再発光部材３０が形成された受光素子２１（図２（ｃ））を作成する一連の工程を示す模式的な斜視図である。また、図３（ａ）乃至図３（ｄ）は、図２の後の一連の工程を示す模式的な断面図である。
【００５１】
先ず、図２（ａ）に示すように、半導体基板（シリコン基板）７１に対する拡散工程等の各種の工程を行うことにより、半導体基板７１の表層に複数の受光部２４、複数の回路２５及び複数の電極２９（何れも図１参照）を形成する。次に、受光素子２１の回路２５上をそれぞれ覆うように、アルミ膜等の遮光膜２６（図１）をパターン形成する。こうして、半導体基板７１に複数の受光素子２１を格子状に形成する。
【００５２】
次に、各遮光膜２６上に再発光部材３０を形成する。このためには、例えば、先ず、再発光部材３０を構成するペンタセン及びポリマーを加熱することによって軟化させ、相互に混ぜ合わせ、再発光部材３０の材料を作成する。
【００５３】
次に、図２（ｂ）に示すように、この材料を半導体基板７１上（各受光素子２１上）に均一な膜厚に塗布して薄膜化させ、更に、加熱することによってこの材料を熱硬化させる。こうして、再発光部材３０を構成する光導波層３１を半導体基板７１上（各受光素子２１上）に形成する。
【００５４】
次に、受光素子２１の各受光部２４と対応する開口３０ａ（図２（ｃ）、図１参照）を光導波層３１に形成する。これにより、この開口３０ａを介して受光部２４を露出させるとともに、再発光部材３０を形成する。
【００５５】
次に、半導体基板７１をダイシングすることによって個々の受光素子２１に個片化させる（図２（ｃ））。
【００５６】
次に、図３（ａ）に示すように、発光素子１１を第１のリードフレーム１２上にダイボンディングする。更に、発光素子１１の電極１３を、ボンディングワイヤ１４を介して第１のリードフレーム１２に対してワイヤボンディングし、該電極１３を第１のリードフレーム１２に対して電気的に接続する。こうして、発光ユニット１０が構成される。
【００５７】
同様に、図３（ｂ）に示すように、個片化された受光素子２１を第２のリードフレーム２２上にダイボンディングする。更に、受光素子２１の電極２９を、ボンディングワイヤ２７を介して第２のリードフレーム２２に対してワイヤボンディングし、該電極２９を第２のリードフレーム２２に対して電気的に接続する。こうして、受光ユニット２０が構成される。
【００５８】
次に、図３（ｃ）に示すように、発光素子１１と受光素子２１の受光部２４とが対向するように発光ユニット１０及び受光ユニット２０をそれぞれ配置した状態で、発光ユニット１０及び受光ユニット２０を光透過−散乱樹脂４０により封止（１次封止）する。
【００５９】
次に、図３（ｄ）に示すように、光透過−散乱樹脂４０の周囲を覆うように遮光樹脂５０により封止（２次封止）する。なお、この状態で、第１のリードフレーム１２の端子部１５と第２のリードフレーム２２の端子部２８とは遮光樹脂５０の外部に露出し、端子部１５への信号の入力並びに端子部２８からの信号の取り出しが可能となっている。
【００６０】
こうして、光結合素子１００を製造することができる。
【００６１】
次に、動作を説明する。
【００６２】
第１のリードフレーム１２の端子部１５には、外部からの電気信号が入力される。この電気信号は、第１のリードフレーム１２及びボンディングワイヤ１４を介して電極１３に入力される。発光素子１１は、電極１３に入力される電気信号を光信号に変換し、該変換後の光信号を発する。
【００６３】
受光素子２１の受光部２４は、発光素子１１から発せられた光信号を受光すると、光電変換を行うことによってこの光信号を電気信号に変換し、該電気信号を出力する。受光素子２１のアンプ回路は、受光部２４より出力される電気信号を増幅して出力する。受光素子２１のオートゲインコントローラは、アンプ回路から出力される電気信号をゲイン調整して出力する。受光素子２１のＡ／Ｄ変換回路は、オートゲインコントローラから出力される電気信号をデジタル信号に変換して出力する。Ａ／Ｄ変換器から出力される電気信号（デジタル信号）は、電極２９、ボンディングワイヤ２７及び第２のリードフレーム２２をこの順に介して外部へ出力される。
【００６４】
ここで、光信号の伝達の仕方について詳細に説明する。図４は実施形態に係る光結合素子１００の動作を説明するための模式的な断面図であり、光信号の伝達の仕方の例を模式的に示している。図５は図４の拡大図であり、光信号の伝達の仕方の例をより詳細に示している。ただし、図５では遮光膜２６及び回路２５の図示を省略している。
【００６５】
図４に示すように、発光素子１１から発せられた光信号の一部８１は、光透過−散乱樹脂４０を介して受光素子２１の受光部２４へ伝達される。ここで、光信号の一部８１は、主に、発光素子１１から受光素子２１の受光部２４を直視する方向に向けて、発光素子１１から発せられる光信号である。
【００６６】
また、発光素子１１から発せられた光信号の他の一部８２は、光透過−散乱樹脂４０及び再発光部材３０をこの順に介した後に光透過−散乱樹脂４０を再び経由する経路で受光部２４へ伝達される。ここで、光信号の一部８２は、主に、発光素子１１から受光素子２１の受光部２４を直視する方向とは異なる方向へ向けて、発光素子１１から発せられる光信号である。
【００６７】
再発光部材３０に光信号（一部８２）が照射されると、再発光部材３０の内部で再発光光８３が発生する（図５参照）。この再発光光８３は、再発光部材３０の内部で増幅され、再発光部材３０の外部へ照射される。再発光部材３０から照射される再発光光の一部は、光透過−散乱樹脂４０を介して受光部２４へ伝達される。
【００６８】
再発光部材３０から照射される再発光光８３のうち、受光部２４へ向かう方向へ照射される成分の一部は、受光部２４へ向けて直進したり、或いは光透過−散乱樹脂４０により散乱されるなどして受光部２４へ伝達する。
【００６９】
また、再発光部材３０から照射される再発光光８３のうち、受光部２４とは異なる方向へ照射される成分についても、その一部は光透過−散乱樹脂４０により散乱されるなどして受光部２４へ伝達する。
【００７０】
このように、発光素子１１から受光素子２１の受光部２４を直視する経路を避けた位置に再発光部材３０が配置されていることにより、受光素子２１の受光部２４を直視する方向とは異なる方向へ向けて発せられる光信号の成分を受光部２４側へ誘導し、有効利用することができる。
【００７１】
なお、再発光部材３０では、該再発光部材３０に対する光信号の入射方向に対してほぼ直交する方向に励起された再発光光８３が最も強く増幅される。このため、再発光光８３は、主に再発光部材３０の側面３２から照射される。
【００７２】
本実施形態では、再発光部材３０の側面３２の近傍に、該側面３２と斜向かいするように受光部２４が位置しているので、再発光部材３０から照射される再発光光８３を効率的に受光部２４へ伝達することができる。
【００７３】
また、発光素子１１がＬＥＤの場合、発光素子１１の上面（図１では下面）には電極１３が形成されているため、発光素子１１から発せられる光信号は、受光素子２１の受光部２４を直視する方向へ向けて発せられる成分よりも、受光素子２１の受光部２４を直視する方向とは異なる方向へ向けて発せられる成分（発光素子１１の側面から発せられる成分を含む）の方が光量が多く、光強度が強い。
【００７４】
このため、再発光部材３０及び光透過−散乱樹脂４０が存在しない場合と比べて、再発光部材３０及び光透過−散乱樹脂４０により光信号の成分を受光部２４側へ誘導する場合の方が、受光部２４へ伝達される光信号の総量を多くし、光信号の伝達効率を高めることができる。つまり、発光素子１１から受光素子２１の受光部２４を直視する方向へ照射される光信号の成分が弱いため、その他の方向へ照射される光信号を再発光部材３０及び光透過−散乱樹脂４０により集めて受光部２４へ供給する方が、受光部２４へ伝達される光信号の総量を多くすることができる。
【００７５】
更に、本実施形態では、発光素子１１から受光素子２１の受光部２４を直視する経路の周囲（受光部２４の周囲と言うこともできる）に再発光部材３０を配置しているので、再発光部材３０及び光透過−散乱樹脂４０により誘導される光信号の量を極力多くすることができる。
【００７６】
ここで、波長の関係を説明する。
【００７７】
発光素子１１がＬＥＤであり、ＬＥＤの発光層がＧａＡｌＡｓ層の場合、その発光波長はピーク値が７００ｎｍ程度であり、波長範囲は６００ｎｍ〜８００ｎｍ程度である。
また、受光素子２１（の受光部２４）がシリコン基板に形成されたものである場合、その吸収波長はピーク値が６５０ｎｍ程度であり、波長範囲は５００ｎｍ〜８００ｎｍ程度である。
また、再発光部材３０に色素として添加されるペンタセンは、その吸収波長はピーク値が６００ｎｍ程度であり、波長範囲は５００ｎｍ〜７００ｎｍ程度である。
また、ペンタセンによる再発光光の波長は、ピーク値が７００ｎｍ程度であり、波長範囲は６００ｎｍ〜８００ｎｍ程度である。
つまり、発光素子１１による発光波長と、ペンタセンによる再発光光の波長は、何れも、受光素子２１による吸収波長の範囲内である。このため、発光素子１１からの発光光と、再発光部材３０による再発光光は、何れも、受光素子２１により有効に吸収（受光）される。
また、発光素子１１がＬＥＤであり、ＬＥＤの発光層がＧａＡｌＡｓ層の場合、発光素子１１による発光波長は、ペンタセンによる吸収波長と重複する。このため、発光素子１１からの発光光は、再発光部材３０により有効に吸収されて、再発光が有効に行われる。
【００７８】
次に、比較例を説明する。
【００７９】
図６は比較例に係る光結合素子２００の構成及び動作を示す模式的な正面断面図である。
【００８０】
図６に示すように、この光結合素子２００は、再発光部材３０及び光透過−散乱樹脂４０を有していない点で、光結合素子１００（図１）と相違し、その他の点では光結合素子１００と同様に構成されている。
【００８１】
光結合素子２００においては、遮光樹脂５０の内部は中空部９１となっており、発光素子１１と受光素子２１とは、中空部９１を介して相互に対向している。
【００８２】
図６に示す構成の場合、光信号の一部８１は、中空部９１を介して受光素子２１の受光部２４へ伝達される。しかし、受光素子２１の受光部２４へ照射されない光信号の一部８２は、反射及び吸収を繰り返すことにより消失してしまう。
【００８３】
このため、図６に示す構成では、実施形態に係る光結合素子１００と比べて、光信号の伝達効率が悪い。
【００８４】
以上のような実施形態によれば、光結合素子１００は、発光素子１１からの光信号が照射されることにより再発光し、その再発光光を受光素子２１へ供給する再発光部材３０を有し、再発光部材３０は、発光素子１１から受光素子２１の受光部２４へ至る光路を避けた位置に配置されている。よって、発光素子１１から受光素子２１へ照射される光以外にも、再発光部材３０により再発光された光も受光素子２１へ供給することができる。よって、発光素子１１から受光素子２１への光の伝達効率を向上させることができる。これにより、受光部２４を大きくすることなく（受光素子２１のチップサイズを大きくすることなく）発光素子１１から受光素子２１への光伝達効率（受光部２４への光の入射効率）を高めることができる。このため、受光素子２１の受光部２４を小型化することができるとともに、受光素子２１を低コスト化することができる。よって、光結合素子１００の小型化及び低コスト化が可能である。
【００８５】
なお、受光部２４を大きくすることなく光伝達効率を高めることが可能であることから、受光部２４の容量（キャパシタンス）増大を抑制し、受光素子２１の動作の高速化（或いは低速化の抑制）も可能となるというメリットがある。
【００８６】
また、再発光部材３０は、発光素子１１よりも受光素子２１の近くに配置されているので、再発光部材３０による再発光光をなるべく有効に受光素子２１へ供給することができ、発光素子１１から受光素子２１への光伝達効率を高めることができる。
【００８７】
また、少なくとも再発光部材３０から受光素子２１に至る光路には、光透過−散乱樹脂４０が配置されている。よって、再発光部材３０から照射される再発光光８３のうち、受光部２４とは異なる方向へ照射される成分の一部を、光透過−散乱樹脂４０により散乱させることによって受光部２４へ伝達させることができる。つまり、再発光部材３０から照射される再発光光８３のうち、受光部２４の方向へ照射される成分だけでなく、受光部２４とは異なる方向へ照射される成分も、光信号として有効利用することができるので、発光素子１１から受光素子２１への光伝達効率を高めることができる。
【００８８】
また、発光素子１１と受光素子２１とが対向している場合において、発光素子１１がＬＥＤである場合、発光素子１１から発せられる光信号は、発光素子１１から受光素子２１の受光部２４を直視する方向へ向けて発せられる成分よりも、それ以外の方向へ向けて発せられる成分の方が強くなる。このような事情に対し、本実施形態では、発光素子１１、受光素子２１及び再発光部材３０の相互間に位置する空間に、光透過−散乱樹脂４０が充填されている。このため、発光素子１１から発せられる光信号のうち、発光素子１１から受光素子２１の受光部２４を直視する方向とは異なる方向へ発せられる成分を、再発光部材３０及び光透過−散乱樹脂４０により受光部２４へ誘導し、光信号として有効利用することができる。
【００８９】
また、再発光部材３０は、発光素子１１から受光素子２１を直視する経路を避け、且つ、当該経路に隣接して配置されている。これにより、発光素子１１から発せられる光信号のうち、この経路から外れた光信号を、再発光部材３０によってなるべく無駄なく受光素子２１の受光部２４へ誘導し、光信号として有効利用することができる。
【００９０】
また、再発光部材３０は、発光素子１１から受光素子２１を直視する経路の周囲の複数箇所に配置されているか、又は、この経路の周囲を囲むように配置されている。これにより、発光素子１１から発せられる光信号のうち、この経路から外れた光信号を、再発光部材３０によって一層無駄なく受光素子２１の受光部２４へ誘導し、光信号として有効利用することができる。
【００９１】
上記の実施形態では、光結合素子１００が光透過−散乱樹脂４０を有する例を説明したが、光透過−散乱樹脂４０を有していなくても良い。つまり、光透過−散乱樹脂４０の代わりに中空部を形成しても良い。この場合にも、再発光部材３０によって、受光素子２１の受光部２４に伝達される光信号の量を増加させ、光信号の伝達効率を高めることができる。
【００９２】
また、上記の実施形態では、発光素子１１と受光素子２１とが互いに対向している例を説明したが、互いに同一平面上に位置する第１及び第２のリードフレーム上にそれぞれ発光素子１１と受光素子２１とを配置しても良い。この場合、発光素子１１から発せられる光信号を反射させる反射部を例えば遮光樹脂５０の内面に設けることが好ましい。このように発光素子１１と受光素子２１とを互いに同一平面上に配置した場合にも、再発光部材３０によって、受光素子２１の受光部２４に伝達される光信号の量を増加させ、光信号の伝達効率を高めることができる。
【００９３】
上記の実施形態では、再発光部材３０が薄膜形状である例を説明したが、再発光部材３０の形状は任意である。再発光部材３０の形状にかかわらず、再発光部材３０に対する光信号の入射方向に対してほぼ直交する方向に励起された再発光光８３が最も強く増幅され、再発光部材３０からの照射光は、この方向において最も光量が多く、光強度が強くなる。
【符号の説明】
【００９４】
１０ 発光ユニット
１１ 発光素子
１２ 第１のリードフレーム
１３ 電極
１４ ボンディングワイヤ
１５ 端子部
２０ 受光ユニット
２１ 受光素子
２２ 第２のリードフレーム
２３ 本体部
２４ 受光部
２５ 回路
２６ 遮光膜
２７ ボンディングワイヤ
２８ 端子部
２９ 電極
３０ 再発光部材
３０ａ 開口
３１ 光導波層
３２ 側面
４０ 光透過−散乱樹脂
５０ 遮光樹脂
７１ 半導体基板
８１ 光信号の一部
８２ 光信号の一部
８３ 再発光光
９１ 中空部
１００ 光結合素子
２００ 光結合素子（比較例）
【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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