JPH0368177A - 薄膜フォトカプラ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、透明絶縁基板を介し、対向した位置に薄膜で
形成された発光素子と受光素子の間を光で信号伝達する
フォトカプラに関するものである。

〈従来の技術〉 従来、光により信号伝達を行なうフォトカプラは、第３
図に概要を示した構成で工業化されてｈる。第３図で、
発光素子３０はＧａＡｓ又はＧａＡ４Ａｓの単結晶基板
を用いて作製した発光ダイオードチップであり、受光素
子３７はＳｉ単結晶で作製されたフォトダイオードやフ
ォトトランジスタなどである。従って、発光素子３０と
受光素子３７は別の工程で作製した上、発光素子３０と
受光素子３７を対向させてリードフレーム３１ａ、３１
ｂへのダイホントとボンデングバッド３２．３６を介し
、前記と並行に設けられたリードフレームへのワイヤー
３３１３５ボンドの上、透光性樹脂３４と遮光性樹脂３
８によるモールドによう機械的保持と電気絶縁外気との
遮断ｉどを行なうパッケージングをしている。

以上の発光素子３０も受光素子３７も、それぞれの素子
と同じ元素をもつ単結晶基板上に形成するため、発光素
子３０と受光素子３７は別の工程で作製し、チップ化し
て、更に組み合せる工程を経ていた。

〈発明が解決しようとする課題〉 従来の技術によるフォトカプラは、発光素子３０や受光
素子３７作製に単結晶基板を用いて形成した上、切断し
てチップ化する工程と、複雑な形状のリードフレームを
用いる組立ての工程及び複数の樹脂を用いるモールドの
工程があるので、工程が多く作製時間が長くなること、
発光素子３０と受光素子３７の間の絶縁耐圧や信号伝達
率などが必ずしも一定にならず、場合によっては不充分
なこともあった。

本発明は従来の構成のフォトカプラが持つ課題を解消し
、構成が簡単で作製の容易なフォトカプラを提供するこ
とを目的としている。

く課題を解決するための手段〉 本発明のフォトカプラは近年大幅に作製技術が向上した
薄膜半導体を用いるものである。

薄膜により形成した発光素子と受光素子を透明な基板の
両側の対向す位置に配置することで、発光・受光素子を
正確に配置でき、前記透明基板上に透明導電膜を形成し
て前記薄膜素子の一方の電極にして、その素子構成を簡
単化することができる。

上記の作製する半導体薄膜に、低温で成膜できるアモル
ファス膜を用いることで、本発明のフォトカプラの作製
を容易にすることができる。

〈作用〉 従来の単結晶を用いた発光素子や受光素子は、単結晶基
板上に結晶成長又は、不純物拡散で素子を作製していた
が、その単結晶の成長や素子の形成には精密な制御と長
い時間を要していた。

いて形成するシリコン合金のアモルファス膜は、その膜
が無定形の非晶質であるから基板又は下地の結晶性など
に影響されずに成膜でき、更に、単結晶上へのエピタキ
シャル成長と比較すると、低温のプロセスで成膜できる
特徴がある。

従って、アモルファス膜の素子を作製するとき、基板に
ついての制限が少ないので耐熱性が高くなイカラス板を
用いることができる。又、このアモルファス膜を順次積
層した構成にしても各層の膜の特性の変化が殆んどない
ので、同一基板上に発光素子、受光素子を形成すること
ができる。又、ガラスなどの透光性絶縁基板の両側に発
光素子と受光素子を対向させて配置することで、従来の
相比モールドに比べ、安定した高い入出力量絶縁耐圧を
もち、スイッチ素子しての特性の均一化の向上を図るこ
とができる。

更に、組立てに用いるリードフレームの簡素化が可能に
なわ、組立て時間の短縮ができ、モールドによる不良を
減少できる。

〈実施例〉 本発明の実施例を図面を参照して説明する。

第１実施例 第１図は、本発明の第１実施例である薄膜ラス板を用い
た。その基板１３０両面に、発光素子１１と受光素子１
５の透明電極１２．１４をＩＴＯのスパッタ法で形成し
た。この透明電極はＩＴＯでなく、５ｎ０２　、　Ｉ　
ｎ２０３などをスプレーパイロリシス法や電子ビーム加
熱蒸着法を用いて成膜してもよい。

）ＬＣ 上記の透明電極１２の上に、ｐ型−−５ｉＣμＣ １１ｃ、ｉ型ａ−５ｉＣｌｌｂ、及び、ｎ型−−１１ａ
の各層を順次プラズマＣＶＤ法により成膜して非晶質型
ｐ−４−ｎ型薄膜発光ダイオードを塑成した。こ＼で、
ＳｉＣはＳｉとＣの合金μＣ であることを表わし、−はマイクロクリスタルと呼ぶ薄
膜を示している。形成した発光ダイオード１１の上面に
Ａｌの蒸着薄膜で金属電極１０を形成した。発光ダイオ
ードと対向する透明電極１４の上にｐ型ａ−３ｉＣ１５
ａ＋　　ｉ型ａ−３ｉ　　１５ｂ、及び、ｎ型ａ−３ｉ
　１５ｃの各層を順次プラズマＣＶＤ法で積層して非晶
質ｐ−１−ｎ型薄膜光起電力受光素子１５を形成し、続
いてＡＩ！電極１６の形成を行った。

以上のように作製した薄膜発光ダイオード１１に、透明
電極１２とＡ／［極１０の間に電圧を印加して電流を流
すと薄いｉ型層１１ｂに注入したキャリヤが再結合する
ことで発光するので流した電流値に対応した強さの光り
を発生する。

その光りは、透光性基板１３を涌って受光素子１５を照
射し、その１層１５ｂでの吸光量に対応したキャリアは
その極性によりｐ型層Ｌ５ａとｎ型層１５（で形成され
る内部電界に従がって、それぞれ電極１４と１６に到達
し信号電流として取出すことができる。以上の説明で判
るように、入力の電流信号が発光素子１１の光信号りに
変換され、この光信号が受光素子１５により出力の電気
信号に変換される従来のフォトカプラの動作を行ってい
る。

第２実施例 本発明の第２実施例の断面を示したのが第２図である。

第２実施例では、受光素子２３が光導型になった以外は
第１実施例と同じであり、ガラス基板２３の両側に透明
電極２３．２４を形成し、ｃ 電極上にｐ型−−３ｉＣ２１Ｃ＋　　ｌ型層−５ｉＣμ
ｃｇ ２ｉｂｌｒｘ型ＰＧＳ　ｉＣ２１ａ及びＡｌ電極２０の
薄膜発光ダイオード２１を形成した。以上の発光ダイオ
ードに対向する透明電極２４の上に、ｇ仁 ば、ｎ型−５ｉＣ２５ａ＋＋型ａ−５ｉ２５ｂ）Ｌｔ 及びｎ型−−９ｉＣ２５ｃの各層をプラズマＣＶＤ法に
よう作製し、その上にＡｌｔ極２６を蒸着法で形成して
、非晶質のｎ−１−ｎ型薄膜光導電型の受光素子を作製
している。

この実施例でも、第１実施例と同じように入力信号に対
応した光Ｌ′を発光ダイオード２１で発生し、透明基板
２３を通過して、受光素子２５の１層に吸収されキャリ
アを発生する。発生したキャリアは、ｉ層の両側の電極
２４と２６を介し外部から印加された電界の作用で膜電
極に分離され、外部に電流信号として取り出すことがで
きる。

以上の動作から、本実施例もフォトカプラとして使用で
きることが判る。。

受光素子は感度波長を変えた素子を２つ以上積層して光
−電変換効率を上ることもできる。

積層する受光素子は光超電力型又は光導電型のいずれか
の１種のものでも、２種を組み合せたものでもよい。

以上の実施例は、本発明の説明のためのものであり、こ
の実施例により限定されるものでなく、発光素子と受光
素子の構成及び使用材料などを使用目的に応じて変更可
能である。

更に、本発明のフォトカプラの外部接続を、ガラスなど
の透明基板上にＡＩ％Ｃｕ又は５ｎ−Ｐｌ）などで形成
した膜電極とワイヤーボンドすることも、直接配線基板
に半田付などで接続するようにしてもよく、リードフレ
ームを用いた接続ビン型にすることも可能である。

更に、パッケージも、遮光層を１層作るのみでよいから
、遮光性の樹脂の塗布、デイツプ等の方法で容易に薄く
形成することができる。

〈発明の効果〉 本発明により、フォトカプラの発光素子と受光素子を、
１枚の透光性基板の対応する両面に薄膜で形成して一体
化することができる。従って、発光素子と受光素子の位
置合せやパッケージングなどの製造工程を短縮でき、そ
れらに付随していた技術的問題も一挙に解決することが
できる。又、基板にガラス板などを用いたことにより、
従来の透明樹脂モルトに比較すると格段に人出カ間の絶
縁耐圧を向上させ、不良の発生を防ぐことができる０

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例を示す断面図、第２図は本
発明の第２実施例を示す断面図、第３図は従来例を示す
断面図である。 １１．２１・・・薄膜発光素子、１３，２３１．透光性
基板、１５．２５・・・薄膜受光素子、３０・・・単結
晶発光素子、３１・・・リードフレーム、３４・・・透
光性樹脂、３７・・・単結晶受光素子。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、透光性絶縁基板の両面上に、半導体薄膜作製技術に
   よる薄膜発光素子と薄膜受光素子を対向させて形成した
   ことを特徴とする薄膜フォトカプラ。 ２、前記薄膜受光素子が、光起電力型、又は、光導型を
   ２個以上積層した構成か、又は、光超電力型と光導電型
   を組み合せた積層構成であることを特徴とする請求項１
   記載の薄膜フォトカプラ。