(57)【要約】      （修正有）【課題】発光素子と受光素子間の電気的絶縁を十分確保しつつ、光信号の伝達効率を向上させる形状を有する光結合素子及びその製造方法を提供する。【解決手段】発光素子１と受光素子３とを対向させて配置した光結合素子であって、発光素子１を覆うための光透過性シリコン樹脂体５と、受光素子３を覆うための光透過性エポキシ樹脂体６と、光透過性シリコン樹脂体５及び光透過性エポキシ樹脂体６の全体を封止するための遮光性モールド樹脂体７とを含み、光透過性シリコン樹脂体５及び光透過性エポキシ樹脂体６は、互いに相手側に向かって延在するように形成され、それぞれの先端部で互いに接触し合っている。【選択図】図１
2013131620.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光素子と受光素子とを対向させて配置した光結合素子であって、
該発光素子を覆うための光透過性シリコン樹脂体と、該受光素子を覆うための光透過性エポキシ樹脂体と、該光透過性シリコン樹脂体及び該光透過性エポキシ樹脂体の全体を封止するための遮光性モールド樹脂体とを含み、
該光透過性シリコン樹脂体及び該光透過性エポキシ樹脂体は、互いに相手側に向かって延在するように形成され、それぞれの先端部で互いに接触し合っていることを特徴とする、光結合素子。
【請求項２】
前記光透過性エポキシ樹脂体は、対向する前記光透過性シリコン樹脂体に向かって回転楕円体形状に形成されており、
該光透過性シリコン樹脂体は、対向する該光透過性エポキシ樹脂体に向かって先端部がつぶれた回転楕円体形状に形成されており、
該光透過性シリコン樹脂体のつぶれた形状の先端部と該光透過性エポキシ樹脂体の回転楕円体形状の先端部とが互いに相補的形状を有して接触し合っ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】
前記光透過性シリコン樹脂体は、対向する前記光透過性エポキシ樹脂体に向かって回転楕円体形状に形成されており、
該光透過性エポキシ樹脂体は、対向する該光透過性シリコン樹脂体に向かって先端部がつぶれた回転楕円体形状に形成されており、
該光透過性エポキシ樹脂体のつぶれた形状の先端部と該光透過性シリコン樹脂体の回転楕円体形状の先端部とが互いに相補的形状を有して接触し合っ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４】
前記光透過性シリコン樹脂体及び光透過性エポキシ樹脂体の回転楕円体形状は、ディスペンサによるポッティングにより形成されたものであることを特徴とする、請求項２又は３に記載の光結合素子。
【請求項５】
前記先端部がつぶれた回転楕円体形状は、先に硬化された前記対向する回転楕円体形状の樹脂体の先端部に接触することにより形成されたものであることを特徴とする、請求項２〜４のいずれか一に記載の光結合素子。
【請求項６】
前記光透過性シリコン樹脂体及び光透過性エポキシ樹脂体のうちの一方が、円柱体形状又は角柱体形状に形成され、
該光透過性シリコン樹脂体及び光透過性エポキシ樹脂体のうちの他方が、該一方の円柱体又は角柱体に向かって先端部が扁平の回転楕円体形状に形成されており、
該光透過性シリコン樹脂体及び光透過性エポキシ樹脂体が互いに先端部で接触し合っている、請求項１に記載の光結合素子。
【請求項７】
前記円柱体又は角柱体に形成された光透過性シリコン樹脂体又は光透過性エポキシ樹脂体は、型枠に注入することにより形成されたものであ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】
前記光透過性エポキシ樹脂体及び前記光透過性シリコン樹脂体のうちの少なくともいずれかは、熱硬化性樹脂又は紫外線硬化性樹脂であることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか一に記載の光結合素子。
【請求項９】
発光素子と受光素子とが対向して配置され、該発光素子を覆うための光透過性シリコン樹脂体と、該受光素子を覆うための光透過性エポキシ樹脂体と、該光透過性シリコン樹脂体及び該光透過性エポキシ樹脂体の全体を封止するための遮光性モールド樹脂体とを含む光結合素子の製造方法であって、
発光素子の周囲に光透過性シリコン樹脂体を形成する工程と、
受光素子の周囲に光透過性エポキシ樹脂体を形成する工程と、
該受光素子の周囲に形成された光透過性エポキシ樹脂体を硬化する工程と、
該硬化された光透過性エポキシ樹脂体と、該発光素子の周囲に形成された硬化前の光透過性シリコン樹脂体とを接触させる工程と、
を含むことを特徴とする、製造方法。
【請求項１０】
前記硬化された光透過性エポキシ樹脂体と、前記発光素子の周囲に形成された硬化前の光透過性シリコン樹脂体とを接触させる工程の後に、
該光透過性シリコン樹脂体を硬化させる工程を含むことを特徴とする、請求項９に記載の製造方法。
【請求項１１】
発光素子と受光素子とが対向して配置され、該発光素子を覆うための光透過性シリコン樹脂体と、該受光素子を覆うための光透過性エポキシ樹脂体と、該光透過性シリコン樹脂体及び該光透過性エポキシ樹脂体の全体を封止するための遮光性モールド樹脂体とを含む光結合素子の製造方法であって、
発光素子の周囲に光透過性シリコン樹脂体を形成する工程と、
受光素子の周囲に光透過性エポキシ樹脂体を形成する工程と、
該発光素子の周囲に形成された光透過性シリコン樹脂体を硬化する工程と、
該硬化された光透過性シリコン樹脂体と、該受光素子の周囲に形成された硬化前の光透過性エポキシ樹脂体とを接触させる工程と、
を含むことを特徴とする、製造方法。
【請求項１２】
前記硬化された光透過性シリコン樹脂体と、前記受光素子の周囲に形成された硬化前の光透過性エポキシ樹脂体とを接触させる工程の後に、
該光透過性エポキシ樹脂体を硬化させる工程を含むことを特徴とする、請求項１１に記載の製造方法。
【請求項１３】
前記発光素子の周囲に光透過性シリコン樹脂体を形成する工程は、該光透過性シリコン樹脂体を回転楕円体形状に突出した形状に形成する工程であること、
前記受光素子の周囲に光透過性エポキシ樹脂体を形成する工程は、該光透過性エポキシ樹脂体を回転楕円体形状に突出した形状に形成する工程であること、
を特徴とする、請求項９〜１２のいずれか一に記載の製造方法。
【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対向させて配置した光結合素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
発光素子と受光素子を１つの樹脂パッケージに入れた光結合素子であるフォトカプラや光ＭＯＳ−ＦＥＴは、信号の電気的絶縁が目的とされ、入力側の発光素子には発光ダイオード（ＬＥＤ）、出力側の受光素子にはフォトトランジスタなどが用いられている。
【０００３】
一般的にこのような光結合素子のパッケージ構造は、ＬＥＤの光信号を受光素子に伝達させるために、樹脂パッケージ内部のＬＥＤ／受光素子間は光透過性の樹脂で結合され、外部からの外乱光の進入を防ぐために外側は遮光性の樹脂で覆われている構造となっている。
【０００４】
フォトカプラに代表される光結合素子に要求される特性として高い絶縁耐圧がある。これを実現するために入力側の発光素子と出力側の受光素子は一定以上の距離を離れて配置され、これらの間は放電による絶縁破壊が発生しないように樹脂によって空隙無く封止されている。
【０００５】
また、発光素子であるＬＥＤは脆い材質であるため、周囲を硬質の樹脂で封止してしまうと樹脂との熱膨張差による応力でＬＥＤは急激に劣化してしまう。そのためＬＥＤの周囲はシリコンゴムなどの光を透過する柔軟な樹脂で覆う必要がある。ただし、一般的にシリコン樹脂は他の樹脂との密着が弱く、外側の遮光性のモールド樹脂との界面が剥離しやすい。このシリコン樹脂とモールド樹脂の界面がＬＥＤと受光素子の間で繋がっていると、界面で空隙がある場合、空隙での放電により絶縁耐圧が低下するため、フォトカプラなどの光結合素子においては高い絶縁耐圧を実現するための様々なパッケージ構造が提案されている。
【０００６】
高速動作が要求される光結合素子においては、発光素子であるＬＥＤの光を効率良く受光素子に伝達する必要があり、発光素子と受光素子は透明樹脂で結合され光伝達が実現されている。そのための代表的なパッケージとして図７に示すような構造が提案されている。
【０００７】
図７に示した光結合素子は、発光素子５０と受光素子５１との間が光透過性シリコン樹脂５２で結合され、その周囲を遮光性モールド樹脂５３で封止されている。この遮光性モールド樹脂５３は熱硬化型のエポキシ樹脂に強度を上げるためのシリカのフィラーや遮光性を持たせるためのカーボンブラックなどが添加されたものである。
【０００８】
さらに絶縁性を向上させるため、図８に示すような発光素子５６と受光素子５７を繋げる光透過性シリコン樹脂５８の間に絶縁フィルム５９を挿入する構造も提案されている。この構造だと樹脂界面の距離を大きくするとことができるので、絶縁耐圧をさらに向上させることが可能である。
【０００９】
絶縁フィルムを使用せずに絶縁耐圧を向上させる光結合素子例として、特開平１０−３２１８９７（特許文献１）に示されているパッケージ構造を図９に示す。図９に示す光結合素子は、発光素子６０と受光素子６１の周囲を光透過性ゴム状シリコン樹脂体６２で覆い、これらを光透過性ゲル状シリコン樹脂体６３で結合して、外側を遮光性モールド樹脂体６４で封止した構造となっている。本従来例の光結合素子においては、光透過性ゲル状シリコン樹脂体６３は遮光性モールド樹脂体６４との密着性が良いため、両者の界面に空隙は生じないので、界面での放電が発生せずに高い絶縁耐圧が実現できる（図９では符号は変更している）。
【００１０】
また、特許文献２には、発光素子から受光素子へと光を効果的に導くための略ドーム型の光路変更樹脂体を形成した光結合半導体装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開平１０−３２１８９７号公報
【特許文献２】特開２００８−４２０１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
図７に示す従来の光結合素子では、遮光性モールド樹脂（フィラー入りエポキシ樹脂）５３に比べ、光透過性シリコン樹脂５２の線膨張係数が著しく大きいため（モールド樹脂：２２ｐｐｍ／℃、シリコン樹脂：４００ｐｐｍ／℃）、モールド樹脂の加熱硬化後の冷却時にシリコン樹脂の収縮が大きく、更にゴム状シリコン樹脂はエポキシ樹脂との密着性が悪いために、光透過性シリコン樹脂と遮光性モールド樹脂との界面が剥離して空隙が生じてしまう。樹脂界面の空隙が発光素子から受光素子まで繋がっていると、発光側と受光側に高電圧を掛けたときに発光素子と受光素子の間で放電して絶縁破壊を起こすため、発光素子用リードフレーム５４および受光素子用リードフレーム５５との間の絶縁耐圧が低下する可能性がある。
【００１３】
図８に示す構造は、絶縁フィルムを搭載する工程が必要になり、パッケージ組立コストが増大する。
【００１４】
図９のような従来の光結合素子では、光透過性のゲル状シリコン樹脂体６３で発光側と受光側が結合されている。ゲル状シリコン樹脂体６３も光透過性のゴム状シリコン樹脂体６２と同様に遮光性モールド樹脂体６４に比べ線膨張係数が大きいため、遮光性モールド樹脂体６４の封止後の冷却時に大きく収縮するが、ゲル状シリコン樹脂体６３は遮光性モールド樹脂体６４との密着性が高いため界面での剥離は発生しない。その代わりにゲル状シリコン樹脂体６３が収縮した分、ゲル状シリコン樹脂体６３内部にボイド（気泡）６５が生じる。ゲル状シリコン樹脂体６３は流動性があるため、内部のボイド６５が光結合素子の温度サイクルによって変形・移動して光結合特性が変化することがあり、これがゲル状シリコン樹脂体６３を使用する光結合素子の実用上問題となる可能性がある。
【００１５】
本発明は、発光素子と受光素子間の電気的絶縁を十分確保しつつ、光信号の伝達効率を向上させる形状を有する光結合素子及びその製造方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
第１の視点において、本発明に係る光結合素子は、発光素子と受光素子とを対向させて配置した光結合素子であって、該発光素子を覆うための光透過性シリコン樹脂体と、該受光素子を覆うための光透過性エポキシ樹脂体と、該光透過性シリコン樹脂体及び該光透過性エポキシ樹脂体の全体を封止するための遮光性モールド樹脂体とを含み、該光透過性シリコン樹脂体及び該光透過性エポキシ樹脂体は、互いに相手側に向かって延在するように形成され、それぞれの先端部で互いに接触し合っている。
【００１７】
本発明においてモールド樹脂体とは、型に圧注入されて成形された樹脂体のことをいい、エポキシ樹脂等で成形されるが材料を限定するものではない。シリコン樹脂体又はエポキシ樹脂体とは、それぞれを構成する主成分で呼ぶ名称であり、その形成方法は問わない。また、シリコン樹脂、エポキシ樹脂は特定の成分を持つものに限るわけではない。
【００１８】
なお、光透過性シリコン樹脂体及び光透過性エポキシ樹脂体の接触面には、後述するように両者で加熱・冷却に伴う収縮率が異なるために、光結合素子の製造工程において接触させた後にごくわずかだが空隙が発生することがある。しかし本明細書でいう「互いに接触し合う」という記載は、このような収縮率の違いによる空隙が形状形成後に発生した場合も含めて「接触し合う」と表現するものである。
【００１９】
第２の視点において、本発明に係る光結合素子の製造方法は、発光素子と受光素子とが対向して配置され、該発光素子を覆うための光透過性シリコン樹脂体と、該受光素子を覆うための光透過性エポキシ樹脂体と、該光透過性シリコン樹脂体及び該光透過性エポキシ樹脂体の全体を封止するための遮光性モールド樹脂体とを含む光結合素子の製造方法であって、発光素子の周囲に光透過性シリコン樹脂体を形成する工程と、受光素子の周囲に光透過性エポキシ樹脂体を形成する工程と、該受光素子の周囲に形成された光透過性エポキシ樹脂体を硬化する工程と、該硬化された光透過性エポキシ樹脂体と、該発光素子の周囲に形成された硬化前の光透過性シリコン樹脂体とを接触させる工程と、を含む。
【００２０】
第３の視点において、本発明に係る光結合素子の製造方法は、発光素子と受光素子とが対向して配置され、該発光素子を覆うための光透過性シリコン樹脂体と、該受光素子を覆うための光透過性エポキシ樹脂体と、該光透過性シリコン樹脂体及び該光透過性エポキシ樹脂体の全体を封止するための遮光性モールド樹脂体とを含む光結合素子の製造方法であって、発光素子の周囲に光透過性シリコン樹脂体を形成する工程と、受光素子の周囲に光透過性エポキシ樹脂体を形成する工程と、該発光素子の周囲に形成された光透過性シリコン樹脂体を硬化する工程と、該硬化された光透過性シリコン樹脂体と、該受光素子の周囲に形成された硬化前の光透過性エポキシ樹脂体とを接触させる工程と、を含む。
【００２１】
このような構成により、発光素子と受光素子間の電気的絶縁を十分確保しつつ、光信号の伝達効率を向上させる形状を有する光結合素子を提供することができる。
【００２２】
本発明の光結合素子は、発光素子を覆う絶縁性の光透過性シリコン樹脂と受光素子を覆う絶縁性の光透過性エポキシ樹脂とを接合させて発光素子からの光を受光素子に透過させる光結合路を確保して、周囲を遮光性モールド樹脂で封止する構造をとることにより、樹脂封止後の冷却による収縮で発生するシリコン樹脂とモールド樹脂の界面の空隙が発光素子から受光素子まで繋がらないので、光信号路を確保しつつ、発光素子側と受光素子側の間の高い絶縁耐圧を実現することができる。
【００２３】
例えば、受光素子を覆う光透過性エポキシ樹脂と全体を覆う遮光性モールド樹脂は、どちらもエポキシ樹脂であるため線膨張係数が近く密着性も良いため、樹脂封止後の冷却時にも両者の界面に空隙が生じることはない。これに対し、光透過性シリコン樹脂と遮光性モールド樹脂および光透過性エポキシ樹脂は、線膨張係数が大きく異なり、樹脂同士の密着性も悪いので樹脂封止後の冷却時に光透過性シリコン樹脂が大きく収縮して、遮光性モールド樹脂および光透過性エポキシ樹脂との界面に空隙が生じうる。ただし、この空隙は発光素子を覆う光透過性シリコン樹脂の界面のみにできるので、発光素子と受光素子との間に高電圧を掛けても空隙を通ってスパークが発生することはなく、高い絶縁耐圧を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の第一の実施例に係る光結合素子の断面概略図である。
【図２】図１に示す光結合素子の製造方法を示すフローチャートである。
【図３】本発明の第二の実施例に係る光結合素子の断面概略図である。
【図４】図３に示す光結合素子の製造方法を示すフローチャートである。
【図５】本発明の第三の実施例に係る光結合素子の断面概略図である。
【図６】図５に示す光結合素子の製造方法を示すフローチャートである。
【図７】従来の光結合素子の１例を示す断面概略図である。
【図８】従来の光結合素子の他の例を示す断面概略図である。
【図９】従来の光結合素子のさらに他の例を示す断面概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
第１の視点において、前記光透過性エポキシ樹脂体は、対向する前記光透過性シリコン樹脂体に向かって回転楕円体形状に形成されており、該光透過性シリコン樹脂体は、対向する該光透過性エポキシ樹脂体に向かって先端部がつぶれた回転楕円体形状に形成されており、該光透過性シリコン樹脂体のつぶれた形状の先端部と該光透過性エポキシ樹脂体の回転楕円体形状の先端部とが互いに相補的形状を有して接触し合っていることが好ましい。
【００２６】
ただし、ここでいう「回転楕円体形状」とは、当然ながら厳密な形状を意味するものではなく、およそそのような形状を有するという程度の意味である。また、回転楕円体の回転軸が対向する素子の方向に向いていること、つまり対向する素子の方向に突出したドーム形状であることが好適である。また、「相補的形状」とは、例えば一方が凹形状であれば他方はそれにちょうどはまりこむ凸形状のように、接触面の形状が互いに補い合っている形状をいう。
【００２７】
また、前記光透過性シリコン樹脂体は、対向する前記光透過性エポキシ樹脂体に向かって回転楕円体形状に形成されており、該光透過性エポキシ樹脂体は、対向する該光透過性シリコン樹脂体に向かって先端部がつぶれた回転楕円体形状に形成されており、該光透過性エポキシ樹脂体のつぶれた形状の先端部と該光透過性シリコン樹脂体の回転楕円体形状の先端部とが互いに相補的形状を有して接触し合っていてもよい。
【００２８】
また、前記光透過性シリコン樹脂体及び光透過性エポキシ樹脂体の回転楕円体形状は、例えばディスペンサによるポッティングにより形成することができる。
【００２９】
また、前記先端部がつぶれた回転楕円体形状は、先に硬化された前記対向する回転楕円体形状の樹脂体の先端部に接触させることにより形成することができる。
【００３０】
また、前記光透過性シリコン樹脂体及び光透過性エポキシ樹脂体のうちの一方が、円柱体形状又は角柱体形状に形成され、該光透過性シリコン樹脂体及び光透過性エポキシ樹脂体のうちの他方が、該一方の円柱体又は角柱体に向かって先端部が扁平の回転楕円体形状に形成されており、該光透過性シリコン樹脂体及び光透過性エポキシ樹脂体が互いに先端部で接触し合っていてもよい。
【００３１】
このとき、前記円柱体又は角柱体に形成された光透過性シリコン樹脂体又は光透過性エポキシ樹脂体は、型枠に注入することにより形成することができる。
【００３２】
上記光透過性エポキシ樹脂体及び上記光透過性シリコン樹脂体のうちの少なくともいずれかは、熱硬化性樹脂又は紫外線硬化性樹脂であることが好ましい。
【００３３】
第２の視点において、前記硬化された光透過性エポキシ樹脂体と、前記発光素子の周囲に形成された硬化前の光透過性シリコン樹脂体とを接触させる工程の後に、該光透過性シリコン樹脂体を硬化させる工程を含むことが好ましい。
【００３４】
第３の視点において、前記硬化された光透過性シリコン樹脂体と、前記受光素子の周囲に形成された硬化前の光透過性エポキシ樹脂体とを接触させる工程の後に、該光透過性エポキシ樹脂体を硬化させる工程を含むことが好ましい。
【００３５】
第２、第３の視点において、前記発光素子の周囲に光透過性シリコン樹脂体を形成する工程は、該光透過性シリコン樹脂体を回転楕円体形状に突出した形状に形成する工程であること、前記受光素子の周囲に光透過性エポキシ樹脂体を形成する工程は、該光透過性エポキシ樹脂体を回転楕円体形状に突出した形状に形成する工程であることが好ましい。もちろん、回転楕円体形状でなくとも、円柱状、角柱状でもよい。
【実施例】
【００３６】
（実施例１）
図１は本発明の光結合素子の一実施例を示す断面図である。図１に示す光結合素子は、発光素子１と、発光素子１を搭載して発光素子１と電気的に接続される発光素子用リードフレーム２と、発光素子１と対向する位置にある受光素子３と、受光素子３を搭載して受光素子３と電気的に接続される受光素子用リードフレーム４と、発光素子１の周囲を覆う光透過性シリコン樹脂体５と、受光素子３の周囲を覆い前記光透過性シリコン樹脂（体）５と接して発光素子１から受光素子３への光透過経路を構成する光透過性エポキシ樹脂（体）６と、前記発光素子１と前記受光素子３と前記光透過性シリコン樹脂（体）５と前記光透過性エポキシ樹脂（体）６とを覆って遮光および素子の保護をする遮光性モールド樹脂（体）７とを含んで構成される。
【００３７】
本実施例１では、光透過性シリコン樹脂（体）５及び光透過性エポキシ樹脂（体）６はいずれも回転楕円体形状に形成され、先端部で接触し合っている。ただし、光透過性シリコン樹脂（体）５の先端部は凹状にくぼんでおり、そこに光透過性エポキシ樹脂（体）６の先端部がはまりこむ、相補的な形状を形成して接触し合っている。これは後述のように、光透過性エポキシ樹脂（体）６を先に硬化させ、そこに硬化前の光透過性シリコン樹脂（体）５の先端を押し付けることにより形成された形状である。なお、空隙１０については後述する。
【００３８】
発光素子用リードフレーム２と受光素子用リードフレーム４とは電気的に絶縁されているが、発光素子用リードフレーム２に電流を印加して発光素子１を発光させることにより、光透過性シリコン樹脂体５および光透過性エポキシ樹脂体６を透過した光信号が受光素子３で検出されるので、発光素子１に入力された信号を受光素子３に伝達することができる。
【００３９】
発光素子用リードフレーム２と受光素子用リードフレーム４が対向して両者の距離が近い箇所においては、両者の間には光透過性シリコン樹脂体５、光透過性エポキシ樹脂体６、遮光性モールド樹脂７などの樹脂材料が充填されているため、発光素子用リードフレーム２と受光素子用リードフレーム４の間に高電圧が掛けられた場合でも、スパークが発生して放電することが無く、高い絶縁耐圧が実現できる。
【００４０】
次に、実施例１の光結合素子の製造方法を説明する。図２は図１に示す光結合素子の製造方法を示すフローチャートである。
【００４１】
図２に示す光結合素子の製造方法は、受光素子３を受光素子用リードフレーム４に搭載する工程Ｓ８と、受光素子３と受光素子用リードフレーム４にワイヤボンディングを行い電気的に接続する工程Ｓ９と、受光素子用リードフレーム４に搭載された受光素子３を覆うように光透過性エポキシ樹脂体６を塗布する工程Ｓ１０と、受光素子３に塗布された光透過性エポキシ樹脂体６を硬化させる工程Ｓ１１と、発光素子１を発光素子用リードフレーム２に搭載する工程Ｓ１２と、発光素子１と発光素子用リードフレーム２にワイヤボンディングを行い電気的に接続する工程Ｓ１３と、発光素子用リードフレーム２に搭載された発光素子１を覆うように光透過性シリコン樹脂体５を塗布する工程Ｓ１４と、発光素子１と受光素子３とが対向するように発光素子用リードフレーム２と受光素子用リードフレーム４とを重ね合わせる工程Ｓ１５と、発光素子用リードフレーム２と受光素子用リードフレーム４を重ね合わせたまま光透過性シリコン樹脂体５を硬化させる工程Ｓ１６と、発光素子１と受光素子３との周囲を遮光性モールド樹脂７で封入する工程Ｓ１７と、工程Ｓ１７で封入された発光素子１と受光素子３のペアを１個の光結合素子として切り出してリードを所望の形状に成形する工程Ｓ１８と、工程Ｓ１８で仕上げられた光結合素子の電気的特性や外観などの検査を行い良品・不良品の選別を行う工程Ｓ１９とを含んで構成される。
【００４２】
光透過性シリコン樹脂体５および光透過性エポキシ樹脂体６は熱硬化型樹脂または紫外線硬化型樹脂を用いることができ、熱硬化型樹脂の場合は、光透過性エポキシ樹脂体６を硬化させる工程Ｓ１１と光透過性シリコン樹脂体５を硬化させる工程Ｓ１６とは樹脂を加熱して硬化させる工程であり、紫外線硬化型樹脂の場合は、工程Ｓ１１と工程Ｓ１６とは樹脂に紫外線を照射して硬化させる工程となる。
【００４３】
受光素子３を搭載した受光用リードフレーム４にディスペンサなどで塗布された光透過性エポキシ樹脂体６は、受光素子３を覆うようにドーム型の形状になる。光透過性エポキシ樹脂体６は発光素子用リードフレーム２と重ね合わされる前に工程Ｓ１１で硬化されるため、ドーム型の形状のまま硬化する。発光素子１を搭載した発光素子用リードフレーム２にディスペンサなどで塗布された光透過性シリコン樹脂体５も同様に発光素子１を覆うようにドーム型の形状になるが、光透過性シリコン樹脂体５を硬化する前に、発光素子用リードフレーム２と受光素子用リードフレーム４を工程Ｓ１５で重ね合わせるため、硬化前の光透過性シリコン樹脂体５がドーム型に硬化した光透過性エポキシ樹脂体６に接して密着する。この状態で工程Ｓ１６により光透過性シリコン樹脂体５が硬化されるため、発光素子１と受光素子３の間が光透過性シリコン樹脂体５と光透過性エポキシ樹脂体６とで形成された光透過性樹脂の光結合路で接続され、発光素子１からの光信号が受光素子３に伝達されるようになる。
【００４４】
なお、光透過性エポキシ樹脂体６及び光透過性シリコン樹脂体５は、ドーム状に突出した形状に形成し、発光素子と受光素子を対向させたときに各樹脂体が接触する程度まで高く形成する必要がある。ここでは、ある程度粘度を有する樹脂をディスペンサで盛り上げることにより、回転楕円体（の一部）のような外形状を形成する方法を示したが、それに限らずこのような延在した（突出した）形状を形成できる方法であればどのような方法でもよい。例えば実施例３に示すように型注入してもよい。
【００４５】
その後、素子の保護および外部からの外乱光の遮光のために、工程Ｓ１７で遮光性モールド樹脂７により封止される。遮光性モールド樹脂７は一般的にエポキシ樹脂に硬化剤やフィラーや遮光のためのカーボンなどを混ぜ合わせ熱硬化型の樹脂であり、所望の形状に硬化させるためには、１８０℃程度の高温にされた金型内に遮光性モールド樹脂７を流し込んで硬化する必要がある。工程Ｓ１７において遮光性モールド樹脂７を硬化する際に、内部の光透過性シリコン樹脂体５および光透過性エポキシ樹脂体６も加熱されるが、シリコン樹脂の線膨張係数はエポキシ樹脂の線膨張係数より大きいため、遮光性モールド樹脂７が硬化した後冷却する際に、光透過性シリコン樹脂体５は光透過性モールド樹脂７より大きく収縮する。更にゴム状シリコン樹脂とエポキシ樹脂は一般的に密着性が良くないため、光透過性シリコン樹脂体５が大きく収縮すると、遮光性モールド樹脂７との界面で剥離を起こし、光透過性シリコン樹脂体５が収縮した分、界面に空隙１０が生じる。
【００４６】
図１に示した光結合素子は、受光素子３の周囲が光透過性エポキシ樹脂体６で覆われているため、遮光性モールド樹脂７の硬化後に冷却しても、光透過性エポキシ樹脂体６と遮光性モールド樹脂７の収縮量はほぼ等しく、かつ両者ともエポキシ樹脂なので密着性が良いため、光透過性エポキシ樹脂体６と遮光性モールド樹脂７の界面は密着したままで空隙は生じない。そのため、発光素子１を覆う光透過性シリコン樹脂体５の界面は、冷却・収縮により遮光性モールド樹脂７および光透過性エポキシ樹脂体６との間で空隙１０が発生するが、この空隙１０は光透過性シリコン樹脂体５の周囲のみで発生しているので、空隙が発光素子用リードフレーム２と受光素子用リードフレーム４の間で繋がることはない。発光素子用リードフレーム２と受光素子用リードフレーム４の間に高電圧を掛けた場合、空気層にスパークが飛んで絶縁破壊を起こすことが多いが、本発明の光結合素子では樹脂界面の空隙１０が発光素子用リードフレーム２と受光素子用リードフレーム４の間で繋がっていないので、高電圧を掛けてもスパークが発生しづらいため、高い絶縁耐圧を確保することができる。
【００４７】
なお、上述のとおり光透過性シリコン樹脂体５と光透過性エポキシ樹脂体６との間にもわずかに空隙１０が発生しうるが、この場合でも両者は「接触しあっている」ということは先に述べたとおりである。
【００４８】
図１に示した光結合素子では、発光素子１と受光素子３との光結合を形成する樹脂にゲル状シリコン樹脂を使用しないため、温度サイクルなどで光結合特性が変動することがなく、安定した特性を得ることができる。
【００４９】
（実施例２）
図３は本発明の第２の実施例を示す断面図である。図３に示す光結合素子は図１に示す光結合素子と構成は同じであるが、製造方法が異なるため、光透過性シリコン樹脂体５および光透過性エポキシ樹脂体６の形状が異なる。
【００５０】
この構造でも、光透過性シリコン樹脂体５と、光透過性エポキシ樹脂体６及び遮光性モールド樹脂７との間に空隙１０が発生するが、これは絶縁性能に影響を与えないのは先に述べたとおりである。
【００５１】
図４は図３に示す光結合素子の製造方法を示すフローチャートである。図４に示す光結合素子の製造方法は、発光素子１を発光素子用リードフレーム２に搭載する工程Ｓ２０と、発光素子１と発光素子用リードフレーム２にワイヤボンディングを行い電気的に接続する工程Ｓ２１と、発光素子用リードフレーム２に搭載された発光素子１を覆うように光透過性シリコン樹脂体５を塗布する工程Ｓ２２と、発光素子１に塗布された光透過性シリコン樹脂体５を硬化させる工程Ｓ２３と、受光素子３を受光素子用リードフレーム４に搭載する工程Ｓ２４と、受光素子３と受光素子用リードフレーム４にワイヤボンディングを行い電気的に接続する工程Ｓ２５と、受光素子用リードフレーム４に搭載された受光素子３を覆うように光透過性エポキシ樹脂体６を塗布する工程Ｓ２６と、発光素子１と受光素子３とが対向するように発光素子用リードフレーム２と受光素子用リードフレーム４とを重ね合わせる工程Ｓ２７と、発光素子用リードフレーム２と受光素子用リードフレーム４を重ね合わせたまま光透過性エポキシ樹脂体６を硬化させる工程Ｓ２８と、発光素子１と受光素子３との周囲を遮光性モールド樹脂７で封入する工程Ｓ２９と、工程Ｓ１７で封入された発光素子１と受光素子３のペアを１個の光結合素子として切り出してリードを所望の形状に成形する工程Ｓ３０と、工程Ｓ１８で仕上げられた光結合素子の電気的特性や外観などの検査を行い良品・不良品の選別を行う工程Ｓ３１とを含んで構成される。
【００５２】
図１に示す本発明の第１の実施例では発光素子用リードフレーム２と受光素子用リードフレーム４を重ね合わせる前に光透過性エポキシ樹脂体６を硬化させているために、光透過性エポキシ樹脂体６がドーム型の形状をしているが、図３に示す第２の実施例では重ね合わせる前に光透過性シリコン樹脂体５を硬化させているので、光透過性シリコン樹脂体５がドーム型の形状となる。この場合も両者は先端部で互いに相補的な形状をともなって接触し合っている。このような構成によっても、実施例１と同様の効果を得ることができる。
【００５３】
なお、図２に示す製造方法（実施例１）と図４に示す製造方法（実施例２）のどちらを採用するかは、光透過性シリコン樹脂体５と光透過性エポキシ樹脂体６の粘度・チクソ性（高いほうが塗布初期の形状のまま安定しやすい）などの選択により、より良好な樹脂形状が得られる製造方法を選択することが望ましい。
【００５４】
（実施例３）
図５は本発明の光結合素子の第３の実施例を示す断面図である。図５に示す光結合素子は、発光素子３２と、発光素子３２を搭載して発光素子３２と電気的に接続される発光素子用リードフレーム３３と、発光素子３２と対向する位置にある受光素子３４と、受光素子３４を搭載して受光素子３と電気的に接続される受光素子用リードフレーム３５と、発光素子３２の周囲を覆う光透過性シリコン樹脂３６と、受光素子３４の周囲を覆い前記光透過性シリコン樹脂３６と接して発光素子３２から受光素子３４への光透過経路を構成する透明モールド樹脂３７と、前記発光素子３２と前記受光素子３４と前記光透過性シリコン樹脂３６と前記透明モールド樹脂３７とを覆って遮光および素子の保護をする遮光性モールド樹脂３８とを含んで構成される。
【００５５】
透明モールド樹脂３７は、遮光性モールド樹脂３８と同様、熱硬化型エポキシ樹脂を含んで構成されるが、遮光のためのカーボンや光を散乱させるフィラーを含まず、透明な樹脂である。また、光透過性シリコン樹脂３６と、透明モールド樹脂３７及び遮光性モールド樹脂３８との間に空隙１０が発生するのは先に述べたとおりである。
【００５６】
図６は図５に示す光結合素子の製造方法を示すフローチャートである。図６に示す光結合素子の製造方法は、受光素子３４を受光素子用リードフレーム３５に搭載する工程Ｓ３９と、受光素子３４と受光素子用リードフレーム３５にワイヤボンディングを行い電気的に接続する工程Ｓ４０と、受光素子用リードフレーム３５に搭載された受光素子３４を覆うように光透過性エポキシ樹脂３７を型枠注入してモールド封入する工程Ｓ４１と、発光素子３２を発光素子用リードフレーム３３に搭載する工程Ｓ４２と、発光素子３２と発光素子用リードフレーム３３にワイヤボンディングを行い電気的に接続する工程Ｓ４３と、発光素子用リードフレーム３３に搭載された発光素子３２を覆うように光透過性シリコン樹脂３６を塗布する工程Ｓ４４と、発光素子３２と受光素子３４とが対向するように発光素子用リードフレーム３３と受光素子用リードフレーム３５とを重ね合わせる工程Ｓ４５と、発光素子用リードフレーム３３と受光素子用リードフレーム３５を重ね合わせたまま光透過性シリコン樹脂３６を硬化させる工程Ｓ４６と、発光素子３２と受光素子３４との周囲を遮光性モールド樹脂３８で封入する工程Ｓ４７と、工程Ｓ４７で封入された発光素子３２と受光素子３４のペアを１個の光結合素子として切り出してリードを所望の形状に成形する工程Ｓ４８と、工程Ｓ４８で仕上げられた光結合素子の電気的特性や外観などの検査を行い良品・不良品の選別を行う工程Ｓ４９とを含んで構成される。
【００５７】
工程Ｓ４７において遮光性モールド樹脂３８で封止される際に、重ね合わされた発光素子用リードフレーム３３と受光素子用リードフレーム３５は遮光性モールド樹脂３８を硬化させるために封入金型内で１８０℃前後に加熱される。その後冷却されると、パッケージ内の光透過性シリコン樹脂３６は線膨張係数が大きいため、遮光性モールド樹脂３８より収縮量が大きく、光透過性シリコン樹脂３６と遮光性モールド樹脂３８の界面が剥がれて空隙が生じる。このとき受光素子３４を覆う透明モールド樹脂３７は遮光性モールド樹脂３８の線膨張係数と近く、かつ両者ともエポキシ樹脂を主成分としているため密着性が良いので、透明モールド樹脂３７と遮光性モールド樹脂３８との界面は密着したままである。したがって、樹脂界面の空隙は光透過性シリコン樹脂３６の周囲のみで発生するので、発光素子用リードフレーム３３と受光素子用リードフレーム３５の間が空隙で繋がることはなく、前述の実施例１、２と同様に高い絶縁耐圧が得られる。
【００５８】
一般的に透明モールド樹脂３７にはフィラーは含まれないが、樹脂強度を上げて線膨張係数を遮光性モールド樹脂３８に合わせるために、発光素子３２から受光素子３４の光結合特性が得られる範囲においてフィラーを含有させてもよい。
【００５９】
実施例３においても、光透過性シリコン樹脂３６と透明モールド樹脂３７とが先端部で互いに接触し合っている。このような構成によっても、実施例１、２と同様の効果を得ることができる。
【００６０】
以上、本発明を実施例に基づいて説明したが、本発明の全開示（請求の範囲及び図面を含む）の枠内において、さらにその基本的技術思想に基づいて、実施形態ないし実施例の変更・調整が可能である。また、本発明の請求の範囲の枠内において種々の開示要素（各請求項の各要素、各実施例の各要素、各図面の各要素等を含む）の多様な組み合わせ、ないし、選択が可能である。すなわち、本発明は、請求の範囲を含む全開示、技術的思想にしたがって当業者であればなし得るであろう各種変形、修正を含むことは勿論である。
【符号の説明】
【００６１】
１、３２、５０、５６、６０  発光素子
２、３３、５４  発光素子用リードフレーム
３、３４、５１、５７、６１  受光素子
４、３５、５５  受光素子用リードフレーム
５、３６、５２、５８  光透過性シリコン樹脂（体）
６、３７  光透過性エポキシ樹脂（体）又は透明モールド樹脂（体）
７、３８、５３、６４  遮光性モールド樹脂（体）
１０  空隙
５９  絶縁フィルム
６２  （光透過性）ゴム状シリコン樹脂
６３  （光透過性）ゲル状シリコン樹脂
６５  ボイド
【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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