JPH0430582A - 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、半導体装置に係り、特にフォトカプラの構造
に関するものである。

［従来の技術］ 第７図は、従来の透過型のフォトカプラを示すもので、
フォトカプラ１は、入力側フレーム２に固定された発光
デバイス３と、出力側フレーム４に固定された受光デバ
イス５を、一定の間隔を保って対向させて配設したもの
であり、発光、受光各デバイス３．５は、それぞれ入力
、出力各フレーム２．４にワイヤ６によりワイヤボンデ
ィングされており、発光デバイス３と受光デバイス５間
には透明樹脂が充填されて光信号の経路７とされ、それ
らの外側を不透光性部材であるモールド樹脂８によりモ
ールド封止して構成されたものである。

第８図は、従来の半導体装置である反射型のフォトカプ
ラを示すもので、発光デバイス３と受光デバイス５が平
面上に配設され、それらを覆うように球面状の反射面９
が設けられ、発光デバイス３からの光信号は、球面状の
反射面９で反射されて受光デバイス５に到達する構成と
されている。

一般に、フォトカプラ１は、入力側と出力側の信号伝達
を光信号により行うため、回路間が電気的に独立し影響
がないことから、異種電源間の信号伝達が容易であり、
インピーダンス整合に対する配慮を軽減でき、アースが
共用できない回路間の信号伝達も容易であり、信号の一
方向伝達特性が維持される等の特徴を持つ。

〔発明が解決しようとする課！！］ ところで、このように構成された従来のフォトカプラ１
においては、発光デバイス３と受光デバイス５の間の光
信号伝達が１つの経路７のみを介して行われるため、そ
の出力信号により駆動させる電気的に独立な負荷回路が
複数ある場合には、複数のフォトカプラ１が必要であり
、また、受光デバイス５の出力である起電力は、発光デ
バイス３の入力電流が一定であれば、受光効率が一定で
あるため、一定で、出力を可変させることが出来ないと
いう欠点があった。

本発明は、前記背景に鑑みてなされたものであり、その
目的とするところは、各１個の発光デバイスと受光デバ
イスとを有するフォトカプラにおいて、電気的に独立し
た複数の負荷回路の制御を容易にし、また、発光デバイ
スへの入力が一定である場合においても、フォトカプラ
の出力である受光デバイスの出力を可変できるフォトカ
プラを提供することにある。

〔課題を解決するための手段］ 上記課題を解決するため本発明は、発光デバイス３と受
光デバイス５とを各１個有し、前記発光デバイス３と受
光デバイス５間に透明材料からなる光信号の経路が形成
され、外郭が不透光性部材で覆われてなるフォトカプラ
ｌの構造において、前記受光デバイス５に複数個の受光
セル５ａを設けると共に、前記発光デバイス３から受光
デバイス５に至る光信号経路７中に液晶材料１４を用い
た液晶フィルタ１０を設け、該液晶フィルタ１０の前記
受光セル５ａに対向する位置に、液晶材料１４に電圧を
印加する複数の透明電極１６を設けると共に、前記受光
デバイス５側に偏光板１５を配設し、所定の透明電極１
６に電圧を印加することにより、該電極１６周辺の液晶
材料１４を透過する光信号を偏光させ、その偏光させた
光を前記偏光板１５でカットすることにより、前記透明
電極１６に対応する受光セル５ａの出力を制御する構成
としたことを特徴とするものである。

〔作用〕

上記のように構成したことにより、受光デバイス５に複
数の受光セル５ａを形成し、発光デバイス３との間に液
晶フィルタｌＯを介在させたことにより、液晶材料１４
に電圧を印加する場所を変えることで、電極１６周辺の
液晶材料１４を透過する光信号を偏光させ、その偏光さ
せた光を前記偏光板１５でカットすることにより、前記
透明電極１６に対応する受光セル５ａの出力が制御でき
るため、１個のフォトカプラ１で複数の負荷回路を制御
でき、また、各受光セル５ａの出力線を負荷に対して並
列に接続し、各受光セル５ａに対応する液晶フィルタ１
０の透明電極１６の電圧が印加される数を変えることに
より、出力の可変が図れる。さらには、受光デバイス５
に複数の受光セル５ａを形成し、ｌチップで形成したこ
とにより、ウェハのダイシング、グイボンディング、ワ
イヤボンディング、モールド等の実装工程が大幅に筒素
化され、製造工数が低減される。

〔実施例〕

第１図及び第２図は、本発明の第１の実施例を示すもの
である。フォトカプラｌは、主に発光デバイス３と、受
光デバイス５と、液晶フィルタＩＯ及びそれらを外側か
ら覆う不透光性部材であるモールド樹脂８によりモール
ド封止されて構成されている。

発光デバイス３は、液晶フィルタ１０を介して受光デバ
イス５と一定の間隔を保って対向して設けられ、銅、ニ
ッケル、４２７０イ材等により構成された入力側フレー
ム２に、絶縁性のペースト１１等により機械的に固定さ
れ、かつ電極は入力側フレーム２に、Ｃｕ、ＡＩ、Ａｕ
等のワイヤ６でワイヤボンディングされることにより電
気的に接続されている。

受光デバイス５は、受光セル５ａを複数個有し、銅、ニ
ッケル、４２７０イ材等により構成された出力側フレー
ム４に、絶縁性のペースト１１等により機械的に固定さ
れ、かつ出力側フレーム４にＣｕ、ＡＩ、Ａｕ等のワイ
ヤ６でワイヤボンディングにより電気的に接続されてい
る。

液晶フィルタ１０は、２枚のガラス等の透明板１２とス
ペーサ１３により形成された箱体内に、液晶材料１４が
充填されて形成され、さらにその受光デバイス５側に、
偏光板１５が設けられて構成されている。なお、透明板
１２の厚さとしては、約０．１〜ｌ閣が良い。発光デバ
イス３例の透明板１２の液晶材料１４の充填側には、回
路パターン（図示せず）と複数の電極１６が設けられて
制御側フレーム１７に接続されている。回路パターン及
び電極１６は透明で、材料としてはＩＴＯｌＮＥＳＡ（
ＳｎＯ□）膜等を用いる。また、液晶材料１４の光信号
経路７方向の厚みは、１０〜３０μ蒙程度が適当であり
、液晶材料１４としては、Ｎ（Ｐ−ｓｅｔｈｏｘｙｂｅ
ｎｚｙｌｉｄｅ）　−Ｐ’−ｂｕｔｙｌａｎｉｌｉｎａ
　（ＭＢＢＡ）等を用い、ホメオトロピック配列をさせ
ておく。このような液晶フィルタ１０は、発光デバイス
３と受光デバイス５の間に設けられ、発光、受光両デバ
イス３．５と液晶フィルタ１０の間それぞれには、シリ
コン系樹脂等の透明樹脂が充填されて光信号の経路７と
されている。

このように構成されたデバイス等を、不透光性部材であ
るモールド樹脂８でモールド封止し、入力側フレーム２
と出力側フレーム４及び制御フレーム１７の突出部をフ
ォーミングして、それぞれ端子２ａ、４ａ、１７ａとす
る。

第２図は、本実施例の製造方法を示すもので、まず、出
力側フレーム４に、受光デバイス５を絶縁性のペースト
１１等によりダイボンドし、かつ受光デバイス５の電極
パッド（図示せず）と入力側フレーム４をワイヤ６によ
りワイヤボンディングして電気的に接続する（同図（ａ
）参照）、これとは別に、偏光板１５と透明板１２、液
晶材料１４及び透明板１２の４層からなる液晶フィルタ
１０を制御フレーム１７と半田（又は導電性樹脂、ワイ
ヤボンディング等でも良い）により電気的に接続する（
同図（ｂ）参照）、さらに、発光デバイス３を受光デバ
イス５と同様に入力側フレーム２に機械的、電気的に接
続する（同図（Ｃ）参照）。その後、液晶フィルタ１０
と発光、受光両デバイス３．５とめそれぞれの間を、透
明樹脂で接着固定して光信号の経路７とし、さらに、そ
れをモールド樹脂８によりモールド封止する。最後に、
入力、出力、制御各フレーム２．４．１７をフォーミン
グ、ダイバーカットすることにより製造がされる。

このように構成したことにより、受光デバイス５に複数
の受光セル５ａを形成し、発光デバイス３との間に液晶
フィルタ１０を介在させて、液晶材料に電圧を印加する
場所を変えることで受光セル５ａの出力が制御できるた
め、１個のフォトカプラで複数の負荷回路を制御でき、
また、各受光セル５ａの出力線を負荷に対して並列に接
続し、各受光セル５ａに対応する透明電極１６の電圧が
印加される数を変えることにより、出力の可変が図れ、
出力電圧を広い範囲とすることができる。

さらには、受光デバイス５に複数の受光セル５ａを形成
し、１チツプで形成したことにより、ウェハのダイシン
グ、ダイボンディング、ワイヤボンディング、モールド
等の実装工程が大幅に簡素化され、部品点数や製造工数
が削減され、製造コストが低減される。

第３図は、本発明の第２の実施例を示すもので、前記第
１の実施例と異なる点は、入力側フレーム２と発光デバ
イス３間と、出力側フレーム４と受光デバイス５間のそ
れぞれに、突起状電極パン１１８が介在されて、入力、
出力各フレーム２．４と発光、受光各デバイス３．５そ
れぞれとを、フェースダウンボンディングにより接続し
たものである。

このように構成したことにより、前記第１の実施例と同
様の効果を奏すると共に、フォトカプラ１の厚みをさら
に薄くできるという効果をも奏する。なお、前記入力、
出力各フレーム２．４を配線パターンを有する耐熱性樹
脂フィルム等を用いれば、さらに薄型化が図れる。

第４図は、本発明の第３の実施例を示すもので、発光デ
バイス３と受光デバイス５が、路間−平面上に位置して
設けられたもので、受光デバイス５の前面には偏光板１
５を受光デバイス５何として、光信号の経路である透明
樹脂７を介して前記液晶フィルタ１０が設けられ、発光
デバイス３がら液晶フィルタ１０の偏光板１５と反対側
の間に、透明樹脂７又はガラス等により形成された曲面
状の光信号経路７が設けられており、これらの外側を不
透光性のモールド樹脂８等により、モールド封止して構
成されている。本構成においても、前記第１の実施例と
同様の効果を奏する。

第５図及び第６図は、本発明の一使用例の等価回路図を
示すもので、一部の電源回路を省略したものである。制
御回路Ｈは、液晶フィルタ１ｏの透明電極１６への電圧
印加を制御し、また、負荷りは、受光デバイス５の出力
に接続される負荷を示すものである０本発明の使用例と
しては具体的には、負荷回路の動作点の変更が容易でＡ
級増幅回路を駆動したり、また、ＬＥＤを利用した表示
パネルや、リレーシーケンス回路及びデジタルアナログ
変換器等にも利用でき、さらには、液晶フィルタ１０の
透明電極１６に加える電圧と負荷回路の能動素子との同
期をとれば、電力損失の少ないゼロクロス回路を形成す
ることもできる。

なお、上記各実施例においては、不透光性部材８をモー
ルド樹脂に限って説明をしてきたが、本発明はこれに限
らず、金属又は成型品よりなるケース等の光を透さない
ものであれば、どのようなものであっても良い。

〔発明の効果〕

本発明によれば、受光デバイスに複数の受光セルを形成
し、発光デバイスとの間に液晶フィルタを介在させたこ
とにより、１個のフォトカプラで複数の負荷回路を制御
でき、また、各受光セルの出力線を負荷に対して並列に
接続し、各受光セルに対応する透明電極の電圧が印加さ
れる数を変えることにより、出力の可変が図れる。さら
には、受光デバイスに複数の受光セルを形成し、１チツ
プで形成したことにより、ウェハーのダイシング、ダイ
ボンディング、ワイヤボンディング、モールド等の実装
工程が大幅に簡素化され、製造工数が低減される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例を示すもので、（ａ）は
一部所面側面図、（ハ）は平面図、第２図（ａ）〜（ｅ
）は同上の製造方法を示すもので、（ａ）〜（ロ）は一
部所面側面図、（ｅ）は斜視図、第３図は本発明の第２
の実施例を示す一部断面側面図、第４図は本発明の第３
の実施例を示す一部断面側面図、第５図は本発明の一使
用例を示す等価回路図、第６図は本発明の異なる使用例
を示す等価回路図、第７図は従来のフォトカプラの構造
を示す一部断面側面図、第８図は従来の別のフォトカプ
ラの構造を示す一部断面側面図である。 １−・・フォトカプラ　　　３・−・発光デバイス５−
・−受光デバイス　　５ａ・−受光セルアー・−光信号
経路　　　　８・−・不透光性部材１０・・一液晶フィ
ルタ　　１４−−ｍ−一液晶材料１５・・−偏光板 一透明電極

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）発光デバイスと受光デバイスとを各１個有し、前
   記発光デバイスと受光デバイス間に透明材料からなる光
   信号の経路が形成され、外郭が不透光性部材で覆われて
   なるフォトカプラにおいて、前記受光デバイスに複数個
   の受光セルを設けると共に、前記光信号の経路中に液晶
   材料を用いた液晶フィルタを設け、該液晶フィルタの前
   記受光セルに対向する位置に、液晶材料に電圧を印加す
   る複数の透明電極を設けると共に、前記受光デバイス側
   に偏光板を配設し、所定の透明電極に電圧を印加するこ
   とにより、該電極周辺の液晶材料を透過する光信号を偏
   光させ、その偏光させた光を前記偏光板でカットするこ
   とにより、前記透明電極に対応する受光セルの出力を制
   御する構成としたことを特徴とするフォトカプラ。