JP2000228533A - フォトカプラー - Google Patents

フォトカプラー

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JP2000228533A
JP2000228533A JP3094899A JP3094899A JP2000228533A JP 2000228533 A JP2000228533 A JP 2000228533A JP 3094899 A JP3094899 A JP 3094899A JP 3094899 A JP3094899 A JP 3094899A JP 2000228533 A JP2000228533 A JP 2000228533A
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JP
Japan
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lead
light emitting
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emitting element
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Pending
Application number
JP3094899A
Other languages
English (en)
Inventor
Satoru Shibata
哲 柴田
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electronics Corp
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10WGENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10W90/00Package configurations
    • H10W90/701Package configurations characterised by the relative positions of pads or connectors relative to package parts
    • H10W90/751Package configurations characterised by the relative positions of pads or connectors relative to package parts of bond wires
    • H10W90/756Package configurations characterised by the relative positions of pads or connectors relative to package parts of bond wires between a chip and a stacked lead frame, conducting package substrate or heat sink

Landscapes

  • Lead Frames For Integrated Circuits (AREA)
  • Photo Coupler, Interrupter, Optical-To-Optical Conversion Devices (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 リードフレームの強度を十分に保つとともに
ワイヤのループの頂点部の接近を抑えて電気絶縁耐圧を
低下させないフォトカプラーの提供。 【解決手段】 一次リード1a,2aと二次リード1
b,2bをそれぞれ形成した発光素子3側及び受光素子
4側のリードフレーム1,2を備え、一次リード1a,
2aには素子3,4をそれぞれ搭載するマウント部1
c,1d,2cを肉厚を薄くして形成し、一次,二次の
リード1a,2aとによってその少なくとも1辺を片持
ち構造として展開することによって機械的強度を保つ。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、たとえば電位の異
なる回路間の信号伝達等に広く利用されているフォトカ
プラーに係り、特に発光側及び受光側の素子にボンディ
ングするワイヤを含めて厚さ方向の嵩を抑えて薄型化に
対応できるようにしたフォトカプラーに関する。
【0002】
【従来の技術】たとえばインターフェイス等に多用され
ているフォトカプラーは、発光素子と受光素子とを組み
合わせて一つの素子を構成し、入出力間は絶縁されて光
によって信号を伝達するというのがその基本的な構成で
あり、その概略断面を図4に示す。
【0003】図示のように上下にオーバーラップさせた
一対のリードフレーム51,52のそれぞれに発光素子
53及び受光素子54をそれぞれ搭載して互いに対向配
置し、Au線を利用したワイヤ53a,54aによって
ボンディングした後にエポキシ樹脂等を利用した透光性
の樹脂56で封止した後に遮光性を有するパッケージ5
5によって封止されている。
【0004】このようなフォトカプラーでは、ボンディ
ング用のワイヤ53a,54aがそれぞれ対向している
素子側に膨らむループ状に形成されることが多い。これ
は、ボンディングのときにワイヤ53a,54aのネッ
ク部に加わる力をできるだけ小さくなるようにするため
である。したがって、ワイヤ53a,54aのループ高
さが大きいと、ワイヤ53a,54aのループの最も高
い部分どうしが接近してしまい、入力側と出力側の電気
絶縁耐圧が低下してしまう。
【0005】このようなワイヤ53a,54aの接近に
起因する電気絶縁耐圧の問題に対しては従来から様々な
提案がされており、その一例としてたとえば特開平7−
147427号公報に記載のように、素子側に対しては
ワイヤをウエッジボンディングし、リードフレーム側に
対してはボールボンディングするというものがある。こ
れは、ウエッジボンディングであれば、素子表面に対し
てワイヤを寝かせた姿勢で接続できることを利用して、
ワイヤのループの頂点部が素子の側方に外れた位置にで
きるようにし、ワイヤどうしの接近を抑えるというもの
である。
【0006】このようにワイヤのループの頂点部の位置
を互いにずらすようにすれば、ワイヤの接近を避けて電
気絶縁耐圧を高く保てるとともに、全体の肉厚も小さく
でき、実装面での最適化が図られる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】ところが、先の公報に
記載のように、ワイヤのボンディング形態によってルー
プの形成位置を操作するものでは、素子とリードフレー
ムに対するボンディングツールの位置決めや動きの精度
を厳しく管理する必要がある。このためボンディング操
作の制御に困難さを伴いやすいだけでなく、最終段階で
樹脂封止するときにワイヤが変形する可能性も高いので
製品の信頼性にも大きく影響する。
【0008】一方、ワイヤのループの頂点どうしの間の
距離を確保するため、リードフレームに素子を搭載する
部分を凹ませるように曲げ加工し、この凹みに相当する
長さを素子どうしの間の距離に反映させてワイヤどうし
の接近を抑えるようにしたものもある。この方式では、
ワイヤのボンディングについては支障はないものの、薄
いリードフレームの微小な一部に曲げ加工を施すこと自
体が困難であり、応力集中による強度低下も無視できな
い。
【0009】本発明において解決すべき課題は、ワイヤ
のボンディングが良好に行えるとともにリードフレーム
の強度も十分に保ってワイヤのループの頂点部の接近を
抑えて電気絶縁耐圧の低下がないフォトカプラーを提供
することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明は、発光素子及び
受光素子をそれぞれ搭載する一対のリードフレームを前
記発光素子及び受光素子が対向する関係として配置し、
前記発光素子及び受光素子のそれぞれの対向面の電極パ
ッドと前記発光素子及び受光素子をそれぞれ搭載した前
記リードフレームとの間をワイヤによってボンディング
したフォトカプラーであって、前記一対のリードフレー
ムは、リードとその先端部に形成され前記発光素子及び
受光素子を搭載するマウント部とを備え、前記発光素子
及び受光素子の少なくとも一方の前記マウント部は、前
記リードよりも薄肉として前記リードの表面との間に落
差を持つ断面形状とし且つ前記リードから少なくとも1
辺の片持ち支持として展開形成してなることを特徴とす
る。
【0011】
【発明の実施の形態】請求項1記載の発明は、発光素子
及び受光素子をそれぞれ搭載する一対のリードフレーム
を前記発光素子及び受光素子が対向する関係として配置
し、前記発光素子及び受光素子のそれぞれの対向面の電
極パッドと前記発光素子及び受光素子をそれぞれ搭載し
た前記リードフレームとの間をワイヤによってボンディ
ングしたフォトカプラーであって、前記一対のリードフ
レームは、リードとその先端部に形成され前記発光素子
及び受光素子を搭載するマウント部とを備え、前記発光
素子及び受光素子の少なくとも一方の前記マウント部
は、前記リードよりも薄肉として前記リードの表面との
間に落差を持つ断面形状とし且つ前記リードから少なく
とも1辺の片持ち支持として展開形成してなるフォトカ
プラーであり、発光側及び受光側の素子をマウント部に
沈み込ませるようにしてリードフレームに搭載でき、素
子どうしの間の距離を拡げて、ボンディング用のワイヤ
のループの頂点部の間の距離を適正化するという作用を
有する。
【0012】請求項2に記載の発明は、前記リードフレ
ームは、前記発光素子及び受光素子を搭載する一次リー
ドと、前記ワイヤがボンディングされる二次リードとを
備え、前記一次リードと二次リードの厚さを等しくして
なる請求項1記載のフォトカプラーであり、マウント部
に搭載した素子の電極パッドと二次リード側との間の落
差を小さくでき、電極パッドにワイヤをボールボンディ
ングする場合でも、ワイヤのループを緩やかにでき、ワ
イヤどうしが過度に接近しないアセンブリが得られると
いう作用を有する。
【0013】以下に、本発明の実施の形態の具体例を図
面を参照しながら説明する。
【0014】図1は本発明のフォトカプラーの概略を示
す縦断面図である。
【0015】図1において、フォトカプラーは従来構造
と同様に、発光側及び受光側のリードフレーム1,2
と、これらのリードフレーム1,2にそれぞれ搭載した
発光素子3及び受光素子4と、全体を封止するエポキシ
樹脂を利用したパッケージ5とから構成されている。発
光素子3は発光効率が高いとされている例えばGaAs
化合物半導体を利用した赤外発光のダイオード(LE
D)であり、受光素子4はたとえばシリコンフォトトラ
ンジスタやフォトダイオードである。
【0016】図2はリードフレーム1への発光素子3の
搭載構造の要部を示す詳細であって、同図の(a)は図
1における底面図、同図の(b)は同図(a)のA−A
線矢視での断面図である。
【0017】図示の例では、1個のパッケージ5の中に
2個の発光素子3を組み込む構成であり、リードフレー
ム1は実装するプリント配線基板(図示せず)の配線パ
ターンにそれぞれ独立して導通させるため一次リード1
aと二次リード1bの2本を一組としたものである。そ
して、これらの一次及び二次のリード1a,1bの先端
部には発光素子3を搭載するためのほぼ正方形の平面形
状を持つマウント部1c,1dを形成している。これら
のマウント部1c,1dは同図の(a)に示すように、
一次及び二次のリード1a,1bの長手方向に位置をず
らして配置されたものである。なお、図1では説明を判
りやすくするため、二次リード1b側だけを図示してい
る。
【0018】リードフレーム1を構成している一次及び
二次のリード1a,1bは、従来周知のものと同様に1
50μm〜200μm程度の厚さである。これに対し
て、マウント部1cは同図の(a)から明らかなように
一次リード1aに比べて薄く、約70μm〜80μm程
度の厚さであり、二次リード1b側のマウント部1dも
同様である。そして、マウント部1c,1dに搭載され
る発光素子3は、それぞれリード1b,1aとの間にA
u線のワイヤ6a,6bがボンディングされる。
【0019】ここで、同図の(b)から明らかなよう
に、マウント部1cは一次及び二次のリード1a,1b
の表面に比べると下に落ち込んでいるため、このマウン
ト部1cに発光素子3を搭載したときのその上面の電極
パッド3aと二次リード1bの表面との落差は小さくな
る。したがって、電極パッド3aと二次リード1bとの
間にボンディングするワイヤ6aのループは、たとえば
一次リード1aの肉厚と同じとしたマウント部1cに発
光素子3を搭載する場合に比べて低くなる。なお、マウ
ント部1dに搭載した発光素子3の電極パッド3aと一
次リード1aとの間のボンディング用のワイヤ6bにつ
いても全く同様である。
【0020】図3は他方のリードフレーム2への受光素
子4の搭載構造の要部の詳細であって、同図の(a)は
図1における平面図、同図の(b)は同図(a)のB−
B線矢視図である。
【0021】リードフレーム2は受光素子4への通電の
ために一次リード2aと二次リード2bとから構成され
たもので、これらに一次及び二次リード2a,2bは発
光側のリードフレーム1と同様にプリント配線基板(図
示せず)に接続され、一次リード2aの先端部には受光
素子4を搭載するためのマウント部2cを形成してい
る。リードフレーム2についても、一次及び二次のリー
ド2a,2bの肉厚はリードフレーム1の場合と同様に
150μm〜200μm程度であり、受光素子4の搭載
に十分な機械的強度を持つ。そして、マウント部2c
は、同図の(a)に示すように、ほぼ長方形の平面形状
を持ち、その隣合う2辺がリード2aの肉厚のままとし
たガード2dとして形成されている。
【0022】このようなマウント部2cを備えるリード
フレーム2においても、マウント部2cが二次リード2
bの表面よりも下がっているので、受光素子4の上面の
電極パッド4aと二次リード2bとの間にボンディング
するワイヤ7のループ高さを低くできる。
【0023】このように、発光素子3及び受光素子4の
それぞれにボンディングされるワイヤ6a,6b,7の
ループの高さを従来構造に比べて低くできる。なお、こ
のボンディングでは、素子3,4側ではボールボンディ
ングとし、リードフレーム1,2側ではエッジボンディ
ングとすることで、ツールの位置決めや移動の制御は従
来のものをそのまま適用でき、制御が煩雑になったりハ
ンドリングに支障をきたしたりすることはない。
【0024】また、ワイヤ6a,6b,7のループ高さ
が低く抑えらるれるので、図1のようにリードフレーム
1,2をアセンブリしてパッケージ5で封止したときに
は、発光素子3側のワイヤ6a,6bと受光素子4側の
ワイヤ7との間の間隔を十分に開けることができる。こ
のため、発光側と受光側のワイヤ6a,6b,7の接近
による電気絶縁耐圧の低下がなくなる。そして、ワイヤ
6a,6b,7の間の上下方向の間隔を、電気絶縁耐圧
の低下の発生がない程度まで短くできるので、パッケー
ジ5の薄型化も可能となり、フォトカプラーの小型化が
図られる。
【0025】
【発明の効果】本発明では、発光側と受光側の素子どう
しの間の間隔を拡げたアセンブリとなるので、ボンディ
ング用のワイヤの過度の接近がなくなり、電気絶縁耐圧
の低下を招くことがなく、リードフレーム自身の間の間
隔を拡げないでもワイヤの干渉が防止できるので、パッ
ケージを含む全体が薄型化できる。そして、マウント部
分を薄肉としていてもリード側から片持ち構造として展
開させることによって、マウント部を補強でき、その変
形を生じることもない。
【0026】また、一次リードと二次リードとを同じ厚
さとしたものでは、素子の電極パッドと二次リードの表
面どうしの間の落差が小さくなるので、ワイヤのループ
高さが抑えられ、電気絶縁耐圧をより効果的に高く維持
できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のフォトカプラーの要部を示す概略縦断
面図
【図2】発光素子のリードフレームへの導通搭載構造の
詳細であって、 (a)は図1における底面図 (b)は同図(a)のA−A線矢視による縦断面図
【図3】受光素子のリードフレームへの導通搭載構造の
詳細であって、 (a)は図1における要部の平面図 (b)は同図(a)のB−B線矢視図
【図4】従来のフォトカプラーの基本構成を示す概略図
【符号の説明】
1 リードフレーム 1a 一次リード 1b 二次リード 1c,1d マウント部 2 リードフレーム 2a 一次リード 2b 二次リード 2c マウント部 3 発光素子 3a 電極パッド 4 受光素子 4a 電極パッド 5 パッケージ 6a,6b ワイヤ 7 ワイヤ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) // H01L 25/16 H01L 25/16 A

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 発光素子及び受光素子をそれぞれ搭載す
    る一対のリードフレームを前記発光素子及び受光素子が
    対向する関係として配置し、前記発光素子及び受光素子
    のそれぞれの対向面の電極パッドと前記発光素子及び受
    光素子をそれぞれ搭載した前記リードフレームとの間を
    ワイヤによってボンディングしたフォトカプラーであっ
    て、前記一対のリードフレームは、リードとその先端部
    に形成され前記発光素子及び受光素子を搭載するマウン
    ト部とを備え、前記発光素子及び受光素子の少なくとも
    一方の前記マウント部は、前記リードよりも薄肉として
    前記リードの表面との間に落差を持つ断面形状とし且つ
    前記リードから少なくとも1辺の片持ち支持として展開
    形成してなるフォトカプラー。
  2. 【請求項2】 前記リードフレームは、前記発光素子及
    び受光素子を搭載する一次リードと、前記ワイヤがボン
    ディングされる二次リードとを備え、前記一次リードと
    二次リードの厚さを等しくしてなる請求項1記載のフォ
    トカプラー。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006332361A (ja) * 2005-05-26 2006-12-07 Sharp Corp 半導体装置、およびこれを用いた電子機器、ならびに半導体装置のリサイクル方法
JP2017135214A (ja) * 2016-01-26 2017-08-03 株式会社東芝 半導体装置

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