JPS5832514B2 - ハンドウタイヒカリケツゴウソシ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、発光素子ダイと受光素子ダイを組合わせて
光結合を得る半導体光結合素子に関し、特に光結合効率
を向上し、しかも組立工程が簡単化できるようにしたも
のである。

従来の半導体光結合素子の一例の断面図を第１図および
第２図に示す。

第２図は第１図とは異なつた方向の断面図である。

まず、第１図において、１は発光素子ダイであり、この
発光素子ダイ１としてＧａＡｓＰを用いた赤外発光ダイ
オード、ＧａＡｓＰ 、 ＧａＰの材料を用いた可視光
発光ダイオードなどが応答速度および発光出力の関係か
ら現在よく使用されている。

また、２は受光素子ダイであり、この受光素子ダイ２と
しては、ＣｄＳ、ＣｄＳｅ、Ｓｉフォトダイオード、あ
るいはトランジスタなどがあるが、ここではＧａＡｓ赤
外発光ダイオードＳｉフォトトランジスタの場合につい
て説明する。

さて、発光ダイオード１をリード４にダイボンドし、発
光ダイオード１の他方の電極９とリード線３を金属細線
１０よりワイヤーボンドして電気的接続を得る。

また、受光素子も同様に、フォトトランジスタ２をリー
ド７にダイボンドし、エミッタ電極１１とリード６、ま
た、ベース電極１２とリード８を金属細線１３，１４に
よりワイヤーボンドして電気的接続を得るようにしてい
る。

次に、この２種類のリードフレーム１０１゜１０２を第
２図に示すように固定し、透明物質１５で発光ダイオー
ド１とフォトトランジスタ２間を覆い、そして、外部光
を遮断する不透明物質１６で全体を封止したものである
。

この透明物質１５および不透明物質１６には安価なエポ
キシ樹脂、シリコン樹脂などのプラスチックがよく用い
られている。

このように形成された半導体光結合素子が動作するとき
には、リード３，４に入力信号が加えられることにより
、発光ダイオード１が発光し、放出された光は透明物質
１５を通過し、フォトトランジスタ２に照射され、光誘
起電力を生じ、出力信号として取り出される。

しかし、このように、２種類のリードフレーム１０１．
１０２を固定する際、金属細線１０゜１３．１４が接触
しないように発光ダイオード１とフォトトランジスタ２
との間隔を十分に広げなくてはならない。

そのため、光結合効率が悪かった。

しかも、ダイボンドするダイ１，２の位置ずれ、リード
フレーム１０１，１０２の曲げ加工をしていることなど
から光結合効率がばらついていた。

また、ワイヤボンドを終えた２種類のリードフレーム１
０１，１０２は透明物質１５で封止するまでの取扱いが
困難で、しかも、透明物質１５の樹脂を注入する際の作
業が熟練を要し、注意しなくてはならなかったため、作
業性および歩留りを悪くしていた。

この発明は、以上のような従来の欠点にかんがみなされ
たもので、光結合効率を向上し、作業の簡単化を期する
ことができる構造の半導体光結合素子を提供するもので
ある。

以下、図面を参照してこの発明の半導体光結合素子の実
施例について説明すると、第３図ａ ”’−ｅはそれぞ
れその一実施例の製造工程を断面して示した図であり、
まず、第３図ａにおける１７は導電板である。

この導電板１７はコバール、銅、鉄、ニッケルなどの金
属板に銀メッキまたは金などのメッキが施されている。

この導電板１７の条件としては、熱伝導がよく、発光素
子ダイ１、受光素子ダイ２との熱膨張率が近い値を示す
材料を選ぶ必要がある。

次に、この導電板１７の光が通過する窓１９に合わせて
、導電性エポキシ樹脂１８を塗布した側にダイボンドし
、熱硬化して固定する。

なお、発光ダイオード１の光が放出される側の電極９（
第３図ｂ）は導電板１７により光の放出が妨げられない
ために周辺部に設けられている。

２１は発光ダイオードの裏面電極である。

次に、第３図Ｃに示すように、光が通過する窓１９に透
明物質１５を注入する。

この透明物質１５は絶縁性でしかも接着効果が必要なの
で、エポキシ樹脂が適当である。

そして、フォトトランジスタ２（第３図ｅ）をダイボン
ドし、熱硬化して固定する。

このフォトトランジスタ２は第４図ａ（受光素子ダイの
平面図）に示すように、エミッタ電極１１（第１図、第
２図参照）、ベース電極１２（第４図ｂ）のボンディン
グ部分２３，２４が隅に位置付けられており、しかも、
ボンティング部分２３．２４の部分以外は第３図ｄのご
とく表面を燐ガラスなどの絶縁物質２９で絶縁されてお
り、したがって、導電板１７と絶縁される。

なお、２５はフォトトランジスタのコレクタ電極である
。

次いで、第３図ｅと第３図ｆ（第３図ｅの平面図）に示
すように、曲げ加工を必要としないリードフレーム１０
３のリード２０に導電性エポキシ樹脂１８を用いてダイ
ボンドする。

そして、発光ダイオード１の裏面電極２１とリード３０
、導電板１７とリード３１．また、フォトトランジスタ
２のエミッタ電極１１．ベース電極１２のボンディング
部分２３，２４とリード３３，３４に金属細線２２によ
りワイヤーボンドして電気的接続を得る。

なお、図中の２６はエミッタ領域、２７はベース領域、
２８はコレクタ領域である。

上述のようにワイヤボンドした後、最後に不透明物質１
６で全体を封止する。

なお、上記実施例において、受光素子としてフォトトラ
ンジスタを用いたが、フォトダイオードその他の半導体
素子を用いても可能である。

また、導電性の接着剤としては導電性エポキシ樹脂で説
明してきたが、Ａｕ−８ｉなどの半田材を用いてもよい
ことは勿論である。

以上詳述したこの発明によれば、次に列挙するごとき効
果を奏するものである。

（１）発光素子と受光素子との間隔が導電板の厚み程度
となるので、非常に近接して位置付けができ、発光素子
からの光はほとんど外部へ漏れないで、受光素子に到達
するため、光結合効率が良くなる。

（２）導電板の厚みは均一でダイボンドするダイの位置
ずれも余り影響を受けない構造なので光結合効率のばら
つきが少ない。

（３）発光素子と受光素子の間に透明物質を注入する作
業が容易になる。

（４）発光素子と受光素子のワイヤーボンドが従来別々
に行なっていたものを同時に行なえるため、組立工程が
簡単化できるっ （５）リードフレームは曲げ加工用の高価な金型が不要
で、しかも２種類のリードフレームが１種類となるので
安価になる。

（６）作業が全体的に簡単化されているため、作業性が
よくなり、歩留りが向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の半導体光結合素子の断面図、第２図は同
じ〈従来の半導体結合素子を第１図とは異なる方向の断
面図、第３図ａないし第３図ｅはそれぞれこの発明の半
導体光結合素子の一実施例を説明するための製造工程を
断面して示す図、第３図ｆは第３図ｅの平面図、第４図
ａはこの発明の半導体光結合素子の一実施例における受
光素子ダイの平面図、第４図すは同上受光素子ダイの断
面図である。 １・・・・・・発光ダイオードダイ、２・・・・・・フ
ォトトランジスタダイ、９・・・・・・発光ダイオード
の電極、１５・・・・・・透明物質、１６・・・・・・
不透明物質、１７・・・・・・導電板、１８・・・・・
・導電性エポキシ樹脂、２０゜３０〜３４・・・・・・
リード、２１・・・・・・発光ダイオードの裏面電極、
２２・・・・・・金属細線、２３ 、２４・・・・・・
ボンディング部分、２５・・・・・・フォトトランジス
タのコレクタ電極、２９・・・・・・絶縁層。 なお、図中同一符号は同一部分または相当部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 光の通過する窓を有する金属導電板、この金属導電
   板の一方の面に塗布した導電性物質、この導電性物質に
   発光素子ダイの片側の電極が接着された発光素子、この
   発光素子が接着された状態で上記金属導電板の窓に注入
   された絶縁性の透明物質、上記金属導電板の他方の面に
   第１の電極以外の部分を絶縁性物質を介して接着された
   受光素子、この受光素子の第２の電極に導電性の樹脂を
   介してダイボンドされた曲げ加工を要しないリードフレ
   ーム５上記発光素子および受光素子の各電極をワイヤボ
   ンドした状態で全体を封止する不透明物質を備えてなる
   半導体光結合素子。