(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光素子及び受光素子をリードフレームに搭載し、発光素子、受光素子、及びリードフレームの一部を封止用樹脂により封止した光結合素子の製造方法において、
受光素子側のリードフレームとして、複数のリードと、各リードと直交して該各リードを連結する１次タイバー及び該１次タイバーよりも受光素子から離れた２次タイバーとを有し、かつ各リードのピッチを２次タイバーの部位及び１次タイバーの部位で段階的に変更して、該ピッチを２次タイバーの部位よりも１次タイバー側で狭くし、該ピッチを１次タイバーの部位よりも受光素子側で更に狭くしたものを用いており、
発光素子、受光素子、及びリードフレームの一部を封止用樹脂により封止するステップと、リードフレームの１次タイバー及び２次タイバーを切断するステップとを含むことを特徴とする光結合素子の製造方法。
【請求項２】
発光素子側のリードフレームとして、複数のリード、及び各リードを連結するタイバーを有しており、各リードのピッチをタイバーの部位で変更して、該ピッチをタイバーの部位よりも発光素子側で狭くしたものを用いたことを特徴とする請求項１に記載の光結合素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、入出力間を絶縁して信号伝達を行なう光結合素子の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
周知の様に、この種の光結合素子では、発光素子と受光素子を対向配置しており、電気信号を発光素子により光信号に変換して、この光信号を発光素子から受光素子へと伝達し、この光信号を受光素子により電気信号に変換し、これにより入力側と出力側を電気的に絶縁して信号伝達を行なう。
【０００３】
図９（ａ）は、従来の光結合素子におけるリードフレームを示している。このリードフレーム１０１は、受光素子１０２を支持して結線するためのものであり、受光素子１０２をヘッダー１０３ａに搭載し、受光素子１０２とボンディング部１０３ｂ間をボンディングワイヤーにより結線する。同様に、発光素子もリードフレームのヘッダーに搭載してリードに結線する（図示せず）。そして、受光素子及び発光素子を搭載したそれぞれのリードフレームを位置決めし、受光素子、発光素子、及び各リードフレームの一部を封止する合成樹脂をモールド成形して、パッケージ１０５を形成し、更に各リードフレームのタイバーを切断して、光結合素子を完成させる。
【０００４】
リードフレーム１０１においては、２本のタイバー１０６ａ，１０６ｂを設けており、各タイバー１０６ａ，１０６ｂにより各リード１０４ａ，１０４ｂを連結している。リードフレームの加工を容易にするために、各リード１０４ａ，１０４ｂ及び各タイバー１０６ａ，１０６ｂを直線状に形成している。また、各タイバー１０６ａ，１０６ｂは、各リード１０４ａ，１０４ｂを連結するばかりではなく、パッケージ１０５のモールド成形のときに合成樹脂の流出を防止する役目を果たす。二重封止のために２回のモールド成形を行なうことから、２本のタイバー１０６ａ，１０６ｂを設けている。
【０００５】
ここで、受光素子１０２側のリード１０４ａの外側縁１０４ｃとパッケージ１０５の外側縁１０５ａ間を余裕幅Ｗとすると、余裕幅Ｗの部位における合成樹脂の未充填やボイドあるいはパッケージ１０５の割れを防止するには、余裕幅Ｗを十分に広くする必要がある。
【０００６】
一方、近年の電子機器の小型化に伴い、電子部品の小型化が要求されており、光結合素子についても同様である。ただし、電子機器の基板上の配線パターンにおいては、リードのピッチが規格化されており、一般的には、２．５４ｍｍ及び１．２７ｍｍのピッチが採用されている。このため、光結合素子の小型化を実現するにしても、リードフレームのリードのピッチを安易に変更することができない。従って、光結合素子を小型化するには、各リード１０４ａ，１０４ｂのピッチＰを狭めずに、パッケージ１０５を小型化するしかなかい。
【０００７】
しかしながら、図９（ｂ）に示す様に小型のパッケージ１０５Ａを採用すると、余裕幅Ｗが狭くなるので、余裕幅Ｗの部位で、合成樹脂の未充填やボイド、あるいはパッケージ１０５Ａの割れが発生した。
【０００８】
このため、図９（ａ）及び（ｂ）に示すリード１０４ａの代わりに、図９（ｃ）に示す様に迂曲したリード１０７を採用して、リード１０７の外側縁１０７ａとパッケージ１０５Ａの外側縁１０５ａ間の余裕幅Ｗを広げていた。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図９（ｃ）に示す様に迂曲したリード１０７を採用したとしても、リード１０７の迂曲部位がパッケージ１０５Ａの内側領域にあるため、リード１０７のもう１つの外側縁１０７ｂとパッケージ１０５Ａの外側縁１０５ａ間の余裕幅Ｗ’が狭く、この余裕幅Ｗ’の部位で、合成樹脂の未充填やボイド、あるいはパッケージ１０５Ａの割れが発生した。
【００１０】
また、一般に、発光素子と受光素子間の距離を適宜に設定するには、発光素子と受光素子を支持する各リードをパッケージの内側領域で折り曲げる必要がある。しかしながら、リード１０７の場合は、迂曲部位を有するため、その折り曲げ加工が困難であり、リード１０７の迂曲部位の近傍を折り曲げたならば、リード１０７に複雑な応力が作用して、リード１０７の加工精度が悪化し、光結合素子の特性が不安定になった。
【００１１】
一方、特開平１０−３２６８５６号公報には、タイバーの外側でリードを迂曲させた半導体装置が開示されている。しかしながら、タイバーの外側でリードを迂曲させて、リードのピッチを設定しているので、リードが長くなり過ぎ、半導体装置全体としては小型化を実現しているとは言えなかった。
【００１２】
更に、パッケージの内側領域でリードを迂曲させても、あるいはタイバーの外側でリードを迂曲させても、リードフレームの形状が複雑化することに変わりはなく、リードフレームの加工が困難になり、コストが上昇した。
【００１３】
そこで、本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなされたものであり、小型化を図ることができ、パッケージの内側領域でのリードの折り曲げ加工が容易であり、リードフレームの形状の複雑化を招くことがない光結合素子の製造方法を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明は、発光素子及び受光素子をリードフレームに搭載し、発光素子、受光素子、及びリードフレームの一部を封止用樹脂により封止した光結合素子において、受光素子側のリードフレームは、複数のリード、及び各リードを連結するタイバーを有しており、各リードのピッチをタイバーの部位で変更して、該ピッチをタイバーの部位よりも受光素子側で狭くしている。
【００１５】
この様な構成の本発明の光結合素子によれば、各リードのピッチは、タイバーの部位で変更されて、タイバーの部位よりも受光素子側で狭くされている。従って、パッケージの内側領域では、各リードのピッチが狭くなり、リードの外側縁とパッケージの外側縁間の余裕幅を確保しつつ、パッケージの小型化を図ることができる。また、パッケージの内側領域では、リードを迂曲させる必要がなく、リードの折り曲げ加工が容易である。更に、各リードのピッチをタイバーの部位で変更しているため、該ピッチをタイバーの外側で変更した従来のものと比較すると、各リードが短くて済み、光結合素子全体の小型化が容易になる。また、リードフレームの形状が複雑化せず、リードフレームの加工が容易であり、コストの上昇を抑えることができる。
【００１６】
また、本発明においては、１次タイバー、及び該１次タイバーよりも受光素子から離れた２次タイバーを設けており、各リードのピッチを１次タイバー及び２次タイバーのいずれかの部位で変更して、該ピッチを受光素子側で狭くしている。あるいは、１次タイバー、及び該１次タイバーよりも受光素子から離れた２次タイバーを設けており、各リードのピッチを２次タイバーの部位及び１次タイバーの部位で段階的に変更して、該ピッチを２次タイバーの部位よりも１次タイバー側で狭くし、該ピッチを１次タイバーよりも受光素子側で更に狭くしている。
【００１７】
この様に２本のタイバーを設けている場合は、各リードのピッチを１次タイバー及び２次タイバーのいずれかの部位で変更して狭くしても良いし、また各リードのピッチを２次タイバーの部位及び１次タイバーの部位で段階的に変更して狭くしても良い。
【００１８】
更に、本発明においては、リードをタイバーと直交させている。
【００１９】
この様にリードをタイバーと直交させれば、リードフレームの形状が最も簡単化され、またリードの折り曲げ加工のときには、タイバーを押さえ付けることにより加工精度を向上させることができる。
【００２０】
また、本発明においては、発光素子側のリードフレームは、複数のリード、及び各リードを連結するタイバーを有しており、各リードのピッチをタイバーの部位で変更して、該ピッチをタイバーの部位よりも発光素子側で狭くしている。
【００２１】
これにより、発光素子側のリードフレームについても、受光素子側のリードフレームと同様の効果を達成することができ、光結合素子の設計の自由度が高くなる。
【００２２】
次に、本発明の光結合素子の製造方法は、発光素子及び受光素子をリードフレームに搭載するステップと、発光素子、受光素子、及びリードフレームの一部を封止用樹脂により封止するステップと、リードフレームのタイバーを切断するステップとを含んでいる。
【００２３】
この様な製造方法により、本発明の光結合素子を製造することができる。
【００２４】
また、本発明の電子機器は、本発明の光結合素子を備えている。
【００２５】
すなわち、本発明は、光結合素子及びその製造方法に限定されるものではなく、この光結合素子を適用した電子機器を包含する。この電子機器は、ＤＶＤ、ＶＴＲ、ＳＴＢ、ＣＤ、ＭＤ等の再生装置、受像装置、電源、インバータ等であり、入出力間を絶縁して信号伝達を行なう回路を含むものであれば、如何なる種類のものであっても構わない。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を添付図面を参照して詳細に説明する。
【００２７】
図１（ａ）及び（ｂ）は、本発明の光結合素子の第１実施形態を正面及び側面から見て示す断面図である。本実施形態の光結合素子においては、発光素子１１及び受光素子１２をそれぞれのリードフレーム１３，１４のヘッダー１３ａ，１４ａに搭載して、発光素子１１をワイヤー１５を介してリードフレーム１３のボンディング部（図示せず）に接続すると共に、受光素子１２をワイヤー１６を介してボンディング部１４ｂに接続し、各リードフレーム１３，１４の位置決めにより発光素子１１及び受光素子１２を対向配置した状態で、発光素子１１と受光素子１２間の光路となる透光性樹脂１７を１次モールド成形により形成し、外乱光の侵入や内部からの光漏れを防ぐ遮光性樹脂１８を２次モールド成形により形成し、透光性樹脂１７及び遮光性樹脂１８からなるパッケージ１９により発光素子１１及び受光素子１２を封止している。
【００２８】
この光結合素子では、発光素子１１から受光素子１２への光の伝達経路を直線状に設定しており、図２に示す様に電気信号を発光素子１１により光信号に変換して、この光信号を発光素子１１から受光素子１２へと伝達し、この光信号を受光素子１２により電気信号に変換し、これにより入力側と出力側を電気的に絶縁して信号伝達を行なう。
【００２９】
図３は、受光素子１２をそれぞれ搭載する複数のリードフレーム１４を櫛の歯状に連結したアウターリードフレーム示す平面図である。ここでは、複数のリードフレーム１４の２本のリード１４ｃ，１４ｄを１次タイバー２１、２次タイバー２２、及び外枠部２３により連結している。同様に、それぞれの発光素子１１を搭載する各リードフレーム１３の２本のリードを１次タイバー、２次タイバー、及び外枠部により櫛の歯状に連結している（図示せず）。
【００３０】
受光素子１２側では、相互に連結された各リードフレーム１４の各リード１４ｃ，１４ｄを図１（ａ）に示す様に折り曲げ加工しておき、各リード１４ｃ先端のヘッダー１４ａにそれぞれの受光素子１２をダイボンドにより接着し、各リード１４ｄ先端のボンディング部１４ｂと各受光素子１２間をワイヤーボンディングにより形成されたそれぞれのワイヤー１６を介して接続する。同様に、発光素子１１側でも、各リードフレーム１３の各リードを折り曲げ加工しておき、各ヘッダー１３ａにそれぞれの発光素子１１をダイボンドにより接着し、各ボンディング部と各発光素子１１間をワイヤーボンディングにより形成されたそれぞれのワイヤー１５を介して接続する。
【００３１】
そして、各リードフレーム１３及び各リードフレーム１４を位置決めして、各発光素子１１と各受光素子１２をそれぞれの光結合素子別に対向配置し、各光結合素子毎に、透光性樹脂１７を１次モールド成形により形成し、遮光性樹脂１８を２次モールド成形により形成し、パッケージ１９により発光素子１１と受光素子１２を封止する。１次モールド成形及び２次モールド成形に際しては、各リードフレーム１３及び各リードフレーム１４の１次タイバーや２次タイバーにより透光性樹脂１７や遮光性樹脂１８の流出を防止する。
【００３２】
この後、各リードフレーム１３及び各リードフレーム１４の１次タイバー及び２次タイバーを切断して、各光結合素子を分離する。
【００３３】
尚、アウターリードフレームとしては、各リードフレームを櫛の歯状に連結したものだけではなく、図４に示す様に各リードフレームを梯子状に連結したものもある。図４のアウターリードフレームにおいても、複数のリードフレーム１４を１次タイバー２１、２次タイバー２２、及び外枠部２３により連結している。
【００３４】
さて、受光素子１２は、受光面を大きくする必要があることから、そのチップのサイズが発光素子１１よりも大きくなる。従って、リードフレームのヘッダーのサイズも、受光素子１２の方が発光素子１１よりも大きくなる。このため、パッケージ１９の小型化を図るには、まず受光素子１２側のリードフレームのサイズをパッケージ１９の内側領域で小さくする必要がある。
【００３５】
図５（ａ）は、受光素子１２側のリードフレーム１４及びパッケージ１９を示す平面図であり、図５（ｂ）は、リードフレーム１４の１次タイバー２１及び２次タイバー２２を切断した状態を示す平面図である。尚、図５（ａ）及び（ｂ）においては、発光素子１１側のリードフレーム１３を省略している。
【００３６】
図５（ａ）及び（ｂ）から明らかな様にリードフレーム１４の各リード１４ｃ，１４ｄのピッチＰは、１次タイバー２１の部位で変更されて、１次タイバー２１の部位よりも受光素子１２側で狭くされている。従って、パッケージ１９の内側領域では、各リード１４ｃ，１４ｄのピッチＰが狭くなり、リード１４ｃの外側縁とパッケージ１９の外側縁間の余裕幅Ｗ1 が広くなる。あるいは、一点鎖線で示す様にパッケージ１９を小型化したとしても、余裕幅Ｗ1 を十分に確保することができる。このため、余裕幅Ｗ1 の部位で、合成樹脂の未充填やボイド、あるいはパッケージ１９の割れが発生せずに済む。また、各リード１４ｃ，１４ｄのピッチＰを１次タイバー２１の部位で変更しているため、該ピッチをタイバーの外側で変更した従来のものと比較すると、各リード１４ｃ，１４ｄが短くて済み、光結合素子全体の小型化が容易になる。更に、リードフレーム１４の形状が複雑化せず、リードフレーム１４の加工が容易であり、コストの上昇を抑えることができる。
【００３７】
また、各リードの折り曲げ加工には、金型を用いる。このため、図９（ｃ）に示す従来の様にリード１０７の迂曲部位の近傍を折り曲げ加工すると、リード１０７に複雑な応力が作用して、リード１０７の加工精度が悪化する。これに対して、本実施形態では、各リード１４ｃ，１４ｄと直交する１次タイバー２１及び２次タイバー２２を金型により押さえ付けて、パッケージ１９の内側領域における各リード１４ｃ，１４ｄの直線状の部位を折り曲げ加工するので、加工精度が高くなり、光結合素子の特性を安定化させることができる。
【００３８】
また、水分やメッキ液等がパッケージ１９の外部から内部へと浸入すると、これらが発光素子１１及び受光素子１２に悪影響を与えることから、これらの浸入を抑える必要がある。このためには、図９（ｃ）に示す従来の様にリード１０７を迂曲させれば、水分やメッキ液等の矢印Ａで示す浸入経路が長くなり、これらの浸入を防止することができる。しかしながら、先に述べた様にリード１０７の迂曲部位の近傍を折り曲げ加工するので、リード１０７の加工精度の悪化を避けることができない。これに対して、本実施形態では、リードフレーム１４の１次タイバー２１及び２次タイバー２２を切断した後では、各リード１４ｃ，１４ｄが明らかに迂曲しており、水分やメッキ液等の矢印Ａで示す浸入経路が長くなっている。しかも、先に述べた様に各リード１４ｃ，１４ｄを高精度で折り曲げ加工することができる。更に、本実施形態では、図９（ｃ）に示す従来の様にリード１０７の迂曲部位をリードフレームの作製時に形成するのではなく、パッケージ１９によって各リード１４ｃ，１４ｄを押さえ付けた状態で、１次タイバー２１及び２次タイバー２２を切断加工することにより各リード１４ｃ，１４ｄの迂曲部位を形成するので、迂曲部位の加工精度が高くなる。
【００３９】
また、受光素子１２側のリードフレーム１４の各リード１４ｃ，１４ｄのピッチＰだけではなく、発光素子１１側のリードフレーム１３の各リードのピッチを１次タイバーの部位で狭くしても良い。
【００４０】
ここで、図１（ａ）及び（ｂ）に示す様にパッケージ１９の各壁１９ａを傾斜させることにより、受光素子１２の受光面への光の入射率を高めている。このため、各内壁１９ａ間は、パッケージ１９の中央付近で最も広くなる。一方、発光素子１１の入力電流をＩＦとし、受光素子１２の出力電流をＩＣとすると、電流伝達比ＣＴＲ＝ＩＣ／ＩＦであって、この電流伝達比ＣＴＲを光結合素子の特性として重要視している。発光素子１１及び受光素子１２の使用実績が既にあれば、この電流伝達比ＣＴＲを維持する上で、発光素子１１及び受光素子１２間の既設の距離を変更しない方が好ましく、デバイスの設計が容易である。このため、発光素子１１及び受光素子１２のそれぞれの位置を安易に変更することはできない。
【００４１】
受光素子１２については、リードフレーム１４の各リード１４ｃ，１４ｄのピッチＰを１次タイバー２１の部位から狭くしているので、各内壁１９ａ間が広くなるパッケージ１９の中央寄りに該受光素子１２を移動させなくても、リード１４ｃの外側縁とパッケージ１９の外側縁間の余裕幅Ｗ1 を十分に確保することができる。つまり、受光素子１２の位置設定の自由度が高い。同様に、発光素子１１についても、リードフレーム１３の各リードのピッチを１次タイバーの部位から狭くすれば、図６に示す様にパッケージ１９の中央寄りに該発光素子１１を移動させなくても、リードの外側縁とパッケージ１９の外側縁間の余裕幅Ｗ2 を十分に確保することができる。つまり、発光素子１１の位置設定の自由度を高くすることができる。このため、電流伝達比ＣＴＲを優先させて、発光素子１１及び受光素子１２の位置を設定したとしても、各余裕幅Ｗ1 ，Ｗ2 が狭くなることはない。
【００４２】
また、図７に示す様に受光素子１２側のリードフレーム１４の各リード１４ｃ，１４ｄのピッチＰを２次タイバー２２で変更して、各リード１４ｃ，１４ｄのピッチＰを受光素子１２側で狭くしても良い。あるいは、図８に示す様に受光素子１２側のリードフレーム１４の各リード１４ｃ，１４ｄのピッチＰを１次タイバー２１及び２次タイバー２２のそれぞれの部位で変更して、各リード１４ｃ，１４ｄのピッチＰを段階的に狭くしても良い。この場合は、水分やメッキ液等の矢印Ａで示す浸入経路が複雑に迂曲するので、これらの浸入を効果的に防止することができる。
【００４３】
更に、発光素子１１側のリードフレーム１３についても、各リードのピッチを２次タイバーの部位で狭くしたり、１次タイバー及び２次タイバーのそれぞれの部位で段階的に狭くしても良い。
【００４４】
尚、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、多様に変形することができる。例えば、リードフレームの各リードの一方のみをタイバーの部位で迂曲させて、該各リードのピッチを狭くしても構わない。また、本発明は、光結合素子及びその製造方法に限定されるものではなく、この光結合素子を適用した電子機器を包含する。この電子機器は、ＤＶＤ、ＶＴＲ、ＳＴＢ、ＣＤ、ＭＤ等の再生装置、受像装置、電源、インバータ等であり、入出力間を絶縁して信号伝達を行なう回路を含むものであれば、如何なる種類のものであっても構わない。
【００４５】
【発明の効果】
以上説明した様に本発明によれば、各リードのピッチは、タイバーの部位で変更されて、タイバーの部位よりも受光素子側で狭くされている。従って、パッケージの内側領域では、各リードのピッチが狭くなり、リードの外側縁とパッケージの外側縁間の余裕幅を確保しつつ、パッケージの小型化を図ることができる。また、パッケージの内側領域では、リードを迂曲させる必要がなく、リードの折り曲げ加工が容易である。更に、各リードのピッチをタイバーの部位で変更しているため、該ピッチをタイバーの外側で変更した従来のものと比較すると、各リードが短くて済み、光結合素子全体の小型化が容易になる。また、リードフレームの形状が複雑化せず、リードフレームの加工が容易であり、コストの上昇を抑えることができる。
【００４６】
また、本発明によれば、２本のタイバーを設けている場合は、各リードのピッチを１次タイバー及び２次タイバーのいずれかの部位で変更して狭くしたり、各リードのピッチを２次タイバーの部位及び１次タイバーの部位で段階的に変更して狭くしている。
【００４７】
更に、本発明によれば、リードをタイバーと直交させているので、リードフレームの形状が最も簡単化され、またリードの折り曲げ加工のときには、タイバーを押さえ付けることにより加工精度を向上させることができる。
【００４８】
また、本発明によれば、発光素子側のリードフレームについても、各リードのピッチをタイバーの部位で変更して狭くしているので、受光素子側のリードフレームと同様の効果を達成することができ、光結合素子の設計の自由度が高くなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）及び（ｂ）は、本発明の光結合素子の第１実施形態を正面及び側面から見て示す断面図である。
【図２】図１の光結合素子を示す回路図である。
【図３】図１の受光素子をそれぞれ搭載する複数のリードフレームを櫛の歯状に連結したアウターリードフレーム示す平面図である。
【図４】図１の受光素子をそれぞれ搭載する複数のリードフレームを梯子状に連結したアウターリードフレーム示す平面図である。
【図５】（ａ）は図１の受光素子側のリードフレーム及びパッケージを示す平面図であり、（ｂ）はリードフレームのタイバーを切断した状態を示す平面図である。
【図６】図１の光結合素子の変形例を側面から見て示す断面図である。
【図７】図１の受光素子側のリードフレームの変形例を示す平面図である。
【図８】図１の受光素子側のリードフレームの他の変形例を示す平面図である。
【図９】（ａ）、（ｂ）、及び（ｃ）は、従来の光結合素子の各例を示す平面図である。
【符号の説明】
１１  発光素子
１２  受光素子
１３，１４  リードフレーム
１３ａ，１４ａ  ヘッダー
１４ｂ  ボンディング部
１４ｃ，１４ｄ  リード
１５，１６  ワイヤー
１７  透光性樹脂
１８  遮光性樹脂
１９  パッケージ
２１  １次タイバー
２２  ２次タイバー
２３  外枠部
【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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