(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光側リード端子にワイヤボンドされて搭載された発光素子と、受光側リードフレームにワイヤボンドされて搭載された受光素子とを光学的に対向配置した状態で、これら発光素子および受光素子を含むリード端子部全体がエポキシ系の透光性樹脂部材によってモールドされ、その透光性樹脂部材の表面が遮光性の樹脂部材にて被覆され、前記受光素子との電気的接続に用いられるワイヤの表面がさらにシリコーン系の透光性樹脂部材によって被覆されることで、前記ワイヤが前記エポキシ系の透光性樹脂部材から隔離された構造となっていることを特徴とする光結合素子。
【請求項２】
ワイヤボンド用受光側リード端子の近傍に導電性部材が配置され、前記ワイヤが、受光素子と導電性部材とをワイヤボンドする第１ワイヤと、導電性部材とワイヤボンド用受光側リード端子とをワイヤボンドする第２ワイヤとで構成されており、第２ワイヤは第１ワイヤよりも径が細いワイヤによって形成されている請求項１記載の光結合素子。
【請求項３】
ワイヤボンド用受光側リード端子の近傍に導電性部材が配置され、前記ワイヤが、受光素子と導電性部材とをワイヤボンドする第１ワイヤと、導電性部材とワイヤボンド用受光側リード端子とをワイヤボンドする第２ワイヤとで構成されており、第２ワイヤの本数が第１ワイヤの本数よりも少なくなるように設けられている請求項１記載の光結合素子。
【請求項４】
前記受光素子の受光部が、透光性を有する前記シリコーン系の樹脂によって覆われている請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の光結合素子。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、受光素子と発光素子とからなる光結合素子に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の光結合素子は、図８に示すように、発光素子１０１と、この発光素子１０１がダイボンドおよびワイヤボンドされた２本の発光側リード端子１０２ａ，１０２ｂと、受光素子１０３と、この受光素子１０３がダイボンドおよびワイヤボンドされた２本の受光側リード端子１０４ａ，１０４ｂと、発光素子１０１の全体を被覆する透光性のシリコーン樹脂部材１０５と、これら発光素子１０１、受光素子１０３および各リード端子部１０２ａ，１０２ｂ，１０４ａ，１０４ｂの全体をモールドする透光性樹脂部材１０６と、この透光性樹脂部材１０６の表面を覆う遮光性樹脂部材１０７とから構成されている。
【０００３】
また、製造過程においては、発光側リード端子１０２ａ，１０２ｂは、端子接続部材で接続された状態となっており、一般に発光側リードフレームと呼ばれる。同様に、受光側リード端子１０４ａ，１０４ｂも、端子接続部材で接続された状態となっており、一般に受光側リードフレームと呼ばれる。
【０００４】
次に、このような構造の光結合素子の製造方法について、図９を参照しつつ説明する。
【０００５】
まずはじめに、発光素子１０１を発光側リードフレーム上の所定の位置（すなわち、一方の発光側リード端子１０２ａの一端部）にダイボンドし（ステップＳ１０１−ａ）、受光素子１０３を受光側リードフレーム上の所定の位置（すなわち、一方の受光側リード端子１０４ａの一端部）にダイボンドする（ステップＳ１０１−ｂ）。さらに、発光素子１０１と発光側リードフレーム上の所定の位置（すなわち、他方の発光側リード端子１０２ｂの一端部）とを金線等のワイヤ１０８を用いてワイヤボンドし（ステップＳ１０２−ａ）、受光素子１０３と受光側リードフレーム上の所定の位置（すなわち、他方の受光側リード端子１０４ｂの一端部）とを金線等のワイヤ１１８を用いてワイヤボンドする（ステップＳ１０２−ｂ）。
【０００６】
次いで、発光素子１０１の表面全体にシリコーン樹脂にてプリコートを施して、発光素子１０１の露出した部分をシリコーン樹脂部材１０５で覆う（ステップＳ１０３）。
【０００７】
その後、発光側リードフレームまたは受光側リードフレームを、例えばスポット溶接すること、またはローディングフレームにセットすること等により、発光素子１０１と受光素子１０３とを光学的に対向配置させた状態で固定し（ステップＳ１０４）、この後、透光性樹脂にて１次モールドを行って、透光性樹脂部材１０６を形成する（ステップＳ１０５）。
【０００８】
次に、バリ取りを施した後、遮光性樹脂にて２次モールドを行って、遮光性樹脂部材１０７を形成する（ステップＳ１０６）。
【０００９】
最後に、外装めっき（ステップＳ１０７）やフォーミング（ステップＳ１０８）等を行って光結合素子の組立が完了する。
【００１０】
その後、完成した光結合素子に対して性能テスト（ステップＳ１０９）と外観検査（ステップＳ１１０）とを行い、合格したものを梱包し（ステップＳ１１１）、出荷する（ステップＳ１１２）。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述の光結合素子においては、透光性樹脂部材１０６の材料としてエポキシ系の樹脂が用いられている。そのため、受光素子１０３側のワイヤ１１８も、受光素子１０３とともにこのエポキシ系の樹脂によって覆われている。従って、光結合素子に過電流や過電圧が加わった場合、まず、受光素子１０３が接合破壊やアルミニウム（Ａｌ）パターンの焼損、酸化膜の破壊等が原因でショート状態になり、次に、ワイヤ１１８の溶断が発生する。このとき、エポキシ系の樹脂に含まれる炭素によってワイヤ１１８の周辺部が炭化してしまう場合があり、この炭化した部分を介して、受光素子１０３と他方の受光側リード端子１０４ｂとが導通状態となり、受光素子１０３が破壊されてしまうといった問題があった。また、受光素子１０３が破壊された状態のままでは周辺回路にまで悪影響が及び、光結合素子を用いて構成された製品自体の誤動作や破壊にまでつながる恐れがあるといった問題もあった。そのため、過電流等が加わって受光素子が破壊されたときには、直ちにオープン状態となり、電流が流れないようになることが望ましい。
【００１２】
また、エポキシ系の樹脂のモールドにはトランスファモールドが採用されるので、樹脂の粘度が高いため、ワイヤの変形が発生して、受光素子にワイヤが接触し、特性不良が発生するといった問題があった。
【００１３】
本発明はこのような問題を解決すべく創案されたもので、製品の誤動作や破壊、および特性不良の発生を防止することができる光結合素子を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明の光結合素子は、発光側リード端子にワイヤボンドされて搭載された発光素子と、受光側リードフレームにワイヤボンドされて搭載された受光素子とを光学的に対向配置した状態で、これら発光素子および受光素子を含むリード端子部全体がエポキシ系の透光性樹脂部材によってモールドされ、その透光性樹脂部材の表面が遮光性の樹脂部材にて被覆され、前記受光素子との電気的接続に用いられるワイヤの表面がさらにシリコーン系の透光性樹脂部材によって被覆されることで、前記ワイヤが前記エポキシ系の透光性樹脂部材から隔離された構造となっていることを特徴とする。
【００１５】
このような特徴を有する本発明によれば、光結合素子に過電流や過電圧が加わりワイヤが溶断した場合においても、導通状態になることを防止できる。さらに、透光性樹脂部材を形成する際に発生していたワイヤの変形を防止できる。
【００１６】
また、前記シリコーン系の樹脂が透光性を有していてもよく、この場合には、受光素子の受光感度が損なわれることを防止できる。
【００１７】
また、シリコーン系の樹脂は炭素を含んでいないので、光結合素子に過電流や過電圧が加わりワイヤが溶断した場合においても、ワイヤ周辺部の炭化により導通状態になることを防止できる。
【００１８】
また、ワイヤボンド用受光側リード端子の近傍に導電性部材が配置され、前記ワイヤが、受光素子と導電性部材とをワイヤボンドする第１ワイヤと、導電性部材とワイヤボンド用受光側リード端子とをワイヤボンドする第２ワイヤとで構成されており、第２ワイヤは第１ワイヤよりも径が細いワイヤによって形成されていてもよく、この場合には、第１ワイヤの電気容量より第２ワイヤの電気容量を小さくすることができる。
【００１９】
また、ワイヤボンド用受光側リード端子の近傍に導電性部材が配置され、前記ワイヤが、受光素子と導電性部材とをワイヤボンドする第１ワイヤと、導電性部材とワイヤボンド用受光側リード端子とをワイヤボンドする第２ワイヤとで構成されており、第２ワイヤの本数が第１ワイヤの本数よりも少なくなるように設けられていてもよく、この場合には、第１ワイヤの電気容量より第２ワイヤの電気容量を小さくすることができる。
【００２０】
また、前記他の受光側リード端子は、１つの受光側リード端子、他の受光側リード端子、および１つの受光側リード端子と他の受光側リード端子とを接続する端子接続部材からなる受光側リードフレームから端子接続部材を除去することによって得られる部材であり、この端子接続部材には導電性部材がさらに接続されていてもよく、この場合には、製造過程における光結合素子の構成部材の数を増やすことなく導電性部材を追加することができる。
【００２１】
また、前記受光素子の受光部が、透光性を有する前記シリコーン系の樹脂によって覆われていてもよく、この場合には、受光素子の受光感度を向上させることができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の光結合素子の実施の形態について図面を参照しつつ説明する。
【００２３】
図１は、本発明の光結合素子の実施の形態１を示す断面図である。
【００２４】
本実施の形態１において、この光結合素子は、一方の発光側リード端子２ａにダイボンドされ、他方の発光側リード端子２ｂに金線等のワイヤ８でワイヤボンドされて搭載された発光素子１と、一方の受光側リードフレーム４ａにダイボンドされ、他方の受光側リードフレーム（請求項に記載のワイヤボンド用受光側リード端子）４ｂに金線等のワイヤ１８でワイヤボンドされて搭載された受光素子３とが光学的に対向配置され、この配置状態で、これら発光素子１および受光素子３を含む各リード端子２ａ，２ｂ，４ａ，４ｂの先端部全体が、透光性の樹脂部材６によってモールドされ、その透光性樹脂部材６の表面が遮光性の樹脂部材７にて被覆されている。そして、受光素子３と他方の受光側リードフレーム４ｂとをワイヤボンドするワイヤ１８は、その表面が難燃性の樹脂部材１５によって被覆された構造となっている。
【００２５】
また、製造過程においては、発光側リード端子２ａ，２ｂは端子接続部材でつながれた状態となっており、一般に発光側リードフレームと呼ばれる。同様に、受光側リード端子４ａ，４ｂも端子接続部材でつながれた状態となっており、一般に受光側リードフレームと呼ばれる。
【００２６】
また、難燃性の樹脂部材１５の材料としては、透光性を有する樹脂であるシリコーン樹脂が使用される。このシリコーン樹脂は炭素を含んでいないので、従来の光結合素子において発生していた受光素子用のワイヤ周辺部の炭化を防止できる。これにより、受光素子３の破壊が発生しても、受光素子３はオープン状態になるので、周辺回路の破壊や誤動作を防止できる。
【００２７】
また、受光素子３用のワイヤ１８の表面が難燃性の樹脂部材１５で覆われているので、従来の光結合素子において透光性樹脂部材を形成する際に発生していたワイヤの変形を防止できる。これにより、受光素子３にワイヤ１８が接触して特性不良が発生することを防止でき、歩留まりが向上する。
【００２８】
次に、図１に示す光結合素子の製造方法について図面を参照しつつ説明する。
【００２９】
図２は、図１に示す光結合素子の製造方法の一例を示すフローチャートである。
【００３０】
まずはじめに、発光素子１を発光側リードフレーム上の所定の位置（すなわち、一方の発光側リード端子２ａの一端部）にダイボンドし（ステップＳ１−ａ）、受光素子３を受光側リードフレーム上の所定の位置（すなわち、一方の受光側リード端子４ａの一端部）にダイボンドする（ステップＳ１−ｂ）。さらに、発光素子１と発光側リードフレーム上の所定の位置（すなわち、他方の発光側リード端子２ｂの一端部）とを金線等のワイヤ８を用いてワイヤボンドし（ステップＳ２−ａ）、受光素子３と受光側リードフレーム上の所定の位置（すなわち、他方の受光側リード端子４ｂの一端部）とを金線等のワイヤ１８を用いてワイヤボンドする（ステップＳ２−ｂ）。
【００３１】
次いで、発光素子１の露出した部分にシリコーン樹脂にてプリコートを施して、発光素子１の露出した部分をシリコーン樹脂部材５で覆う（ステップＳ３−ａ）とともに、受光素子用のワイヤ１８にプリコートを施して、受光素子用のワイヤ１８の表面を難燃性の樹脂部材１５で覆う（ステップＳ３−ｂ）。
【００３２】
その後、発光側リードフレーム２ａ，２ｂおよび受光側リードフレーム４ａ，４ｂを、例えばスポット溶接すること、またはローディングフレームにセットすること等により、発光素子１と受光素子３とを光学的に対向配置させた状態で固定して（ステップＳ４）、透光性樹脂にて１次モールドを行い透光性樹脂部材６を形成する（ステップＳ５）。
【００３３】
さらに、バリ取りを施した後、遮光性樹脂にて２次モールドを行い、遮光性樹脂部材７を形成する（ステップＳ６）。
【００３４】
最後に、錫めっきまたは半田めっき等の外装めっき（ステップＳ７）やフォーミング（ステップＳ８）等を行って光結合素子の組立が完了する。
【００３５】
その後、完成した光結合素子に対して性能テスト（ステップＳ９）と外観検査（ステップＳ１０）とを行い、合格したものを梱包し（ステップＳ１１）、出荷する（ステップＳ１２）。
【００３６】
次に、本発明の光結合素子の実施の形態２について図面を参照しつつ説明する。
【００３７】
図３は、本発明の光結合素子の実施の形態２を示す断面図である。
【００３８】
本実施の形態２の光結合素子と実施の形態１に示した光結合素子との間で異なっているところは、受光素子３が受光側リード端子４ｂの近傍に配置された導電性部材４ｃに第１ワイヤ１８ａを用いてワイヤボンドされており、かつ、この導電性部材４ｃが他方のリード端子４ｂに第２ワイヤ１８ｂを用いてワイヤボンドされている点である。さらに、第２ワイヤ１８ｂとしては、第１ワイヤ１８ａよりも径が細いワイヤが用いられる。
【００３９】
このような構成を採用することにより、第２ワイヤ１８ｂの電気容量を第１ワイヤ１８ａの電気容量よりも小さくすることができる。これにより、光結合素子に過電流等が加わった場合には、受光素子３側の第２ワイヤ１８ｂより先に第１ワイヤ１８ａの方が溶断するので、受光素子３の破壊を防止することができる。
【００４０】
また、難燃性の樹脂部材１５は、第１ワイヤ１８ａおよび第２ワイヤ１８ｂの両方を覆うように形成される。
【００４１】
また、発光側リードフレームとしては、従来の光結合素子や実施の形態１に示した光結合素子を製造する際に使用される発光側リードフレームが使用される。この発光側リードフレームの一例としては、図４に示すような、２本の発光側リード端子２ａ，２ｂと、これらの発光側リード端子２ａ，２ｂを接続するための端子接続部材１２とから構成されたものがある。
【００４２】
一方、受光側リードフレームの一例としては、図５に示すような、２本の受光側リード端子４ａ，４ｂと、導電性部材４ｃと、これらの受光側リード端子４ａ，４ｂおよび導電性部材４ｃを接続するための端子接続部材１４とから構成されたものがある。このように、端子接続部材１４に導電性部材４ｃがさらに接続されている場合には、製造過程における光結合素子の構成部材の数を増やすことなく導電性部材を追加することができる。
【００４３】
なお、第２ワイヤ１８ｂの電気容量を第１ワイヤ１８ａの電気容量よりも小さくする手段はワイヤの径を異ならせることに限定されるものではない。例えば、第２ワイヤ１８ｂの本数を第１ワイヤ１８ａの本数よりも少なくしてもよい。図６に示す光結合素子においては、第１ワイヤ１８ａが１本のワイヤで構成されており、第２ワイヤ１８ｂが２本のワイヤで構成されている。
【００４４】
次に、本発明の光結合素子の実施の形態３について図面を参照しつつ説明する。
【００４５】
図７は、本発明の光結合素子の実施の形態３を示す断面図である。
【００４６】
本実施の形態３の光結合素子と実施の形態１に示した光結合素子との間で異なっているところは、難燃性の樹脂部材１５が、受光素子３用のワイヤ１８の表面を覆うとともに受光素子３の受光部（図６においては受光素子の上面）Ｓも覆っている点である。本実施の形態３において、難燃性の樹脂部材１５は透光性を有する樹脂を用いて形成されている。
【００４７】
このような構成を採用することにより、受光素子３の受光感度を向上させることができる。
【００４８】
なお、本発明は、上述の各実施の形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で上述の実施の形態に多くの修正および変更を加え得ることは言うまでもない。
【００４９】
例えば、難燃性の部材で覆うワイヤについては受光素子側のワイヤについてのみ記載したが、発光素子側のワイヤについても応用可能である。また、光結合素子としてフォトカプラまたはフォトトライアックカプラについてのみ記載したが、本発明はその他の樹脂封止される半導体にも応用できることは言うまでもない。
【００５０】
また、上述の各実施の形態では、発光素子および受光素子のいずれについても、２つの電極の一方がダイボンドされ、他方の電極がワイヤボンドされているが、両方の電極がワイヤボンドされるなど、少なくとも１つの電極がワイヤボンドされているものであれば、本発明の適用が可能である。
【００５１】
【発明の効果】
本発明によれば、受光素子を他の受光側リード端子にワイヤボンドする際に用いられるワイヤ表面が難燃性を有する樹脂で形成された難燃性の樹脂部材によって覆われているので、光結合素子を用いて構成された製品の誤動作や破壊を防止することができる。さらに、透光性樹脂部材を形成する際に発生していたワイヤの変形を防止できるので、受光素子にワイヤが接触して特性不良が発生することを防止でき、歩留まりが向上する。
【００５２】
また、シリコーン系の樹脂が透光性を有している場合には、受光素子の受光感度が損なわれることを防止できる。また、光結合素子を用いて構成された製品の誤動作や破壊を防止することができる。
【００５３】
また、シリコーン系の樹脂は炭素を含んでいないので、光結合素子に過電流や過電圧が加わりワイヤが溶断した場合においても、ワイヤ周辺部の炭化により導通状態になることを防止できる。
【００５４】
また、ワイヤボンド用受光側リード端子の近傍に導電性部材が配置され、ワイヤが、受光素子と導電性部材とをワイヤボンドする第１ワイヤと、導電性部材とワイヤボンド用受光側リード端子とをワイヤボンドする第２ワイヤとで構成されており、第２ワイヤは第１ワイヤよりも径が細いワイヤによって形成されている場合には、光結合素子に過電流等が加わったときに、受光素子側の第２ワイヤより先に第１ワイヤの方が溶断するので、受光素子の破壊を防止することができる。
【００５５】
また、ワイヤボンド用受光側リード端子の近傍に導電性部材が配置され、ワイヤが、受光素子と導電性部材とをワイヤボンドする第１ワイヤと、導電性部材とワイヤボンド用受光側リード端子とをワイヤボンドする第２ワイヤとで構成されており、第２ワイヤの本数が第１ワイヤの本数よりも少なくなるように設けられている場合には、光結合素子に過電流等が加わったときに、受光素子側の第２ワイヤより先に第１ワイヤの方が溶断するので、受光素子の破壊を防止することができる。
【００５６】
また、受光素子の受光部が、透光性を有する樹脂で形成された難燃性の樹脂部材によって覆われている場合には、受光素子の受光感度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の光結合素子の実施の形態１を示す断面図である。
【図２】図１に示す光結合素子の製造方法の一例を示すフローチャートである。
【図３】本発明の光結合素子の実施の形態２を示す断面図である。
【図４】図１に示す光結合素子の製造過程において用いられる発光側リードフレームの一例を示す斜視図である。
【図５】図１に示す光結合素子の製造過程において用いられる受光側リードフレームの一例を示す斜視図である。
【図６】実施の形態２の光結合素子のさらに他の実施の形態を示す断面図である。
【図７】本発明の光結合素子の実施の形態３を示す断面図である。
【図８】従来の光結合素子の一例を示す断面図である。
【図９】図８に示す光結合素子の製造方法の一例を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１  発光素子
２ａ，２ｂ  発光側リード端子
３  受光素子
４ａ，４ｂ  受光側リード端子
４ｃ  導電性部材
５  シリコーン樹脂部材
６  透光性樹脂部材
７  遮光性樹脂部材
８  ワイヤ
１２，１４  端子接続部材
１５  難燃性の樹脂部材
１８  ワイヤ
１８ａ  第１ワイヤ
１８ｂ  第２ワイヤ
【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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