JPS5915501B2 - 光結合半導体装置 - Google Patents
光結合半導体装置Info
- Publication number
- JPS5915501B2 JPS5915501B2 JP55141736A JP14173680A JPS5915501B2 JP S5915501 B2 JPS5915501 B2 JP S5915501B2 JP 55141736 A JP55141736 A JP 55141736A JP 14173680 A JP14173680 A JP 14173680A JP S5915501 B2 JPS5915501 B2 JP S5915501B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light
- thin film
- insulating thin
- transparent resin
- transmission path
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
- H10F55/00—Radiation-sensitive semiconductor devices covered by groups H10F10/00, H10F19/00 or H10F30/00 being structurally associated with electric light sources and electrically or optically coupled thereto
- H10F55/20—Radiation-sensitive semiconductor devices covered by groups H10F10/00, H10F19/00 or H10F30/00 being structurally associated with electric light sources and electrically or optically coupled thereto wherein the electric light source controls the radiation-sensitive semiconductor devices, e.g. optocouplers
Landscapes
- Photo Coupler, Interrupter, Optical-To-Optical Conversion Devices (AREA)
- Bipolar Transistors (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は、例えば高耐圧のスイッチング素子、あるい
は電圧の異なる回路相互の結合等に使用される光結合半
導体装置に関する。
は電圧の異なる回路相互の結合等に使用される光結合半
導体装置に関する。
５−般に、光結合半導体装置（以下、フォトカプラと呼
ぶ）は第１図に示すように構成されている。
ぶ）は第１図に示すように構成されている。
すなわち、半導体発光素子１１に対向して半導体受光素
子１２が設けられ、この間に高純度シリコン等の透明樹
脂で光伝達路１３が形成される。そ１０して、前記発光
素子１１、および受光素子１２、光伝達路１３を包み込
むように黒色エポキシ等の不透明樹脂で外囲器１４が形
成される。さらに、半導体発光素子１１はリード１５に
よつて入力側回路１６に接続され、半導体受光素子１２
はりー１５ドＩＴによつて出力側回路１８に接続される
。このような構成のフォトカプラにおいては、透明樹脂
の光伝達路１３と不透明樹脂の外囲器１４との密着力が
弱いため、使用時の温度サイクル等により、各樹脂の熱
膨張係数の違いから両者の界フ０ 面に幅数１０μｍ〜
数１００μｍ程度の間隙１９を生ずることがある。とこ
ろで、フォトカプラに要求される主要な特性の一つとし
て、入出力間絶縁耐圧が高いことがあげられる。
子１２が設けられ、この間に高純度シリコン等の透明樹
脂で光伝達路１３が形成される。そ１０して、前記発光
素子１１、および受光素子１２、光伝達路１３を包み込
むように黒色エポキシ等の不透明樹脂で外囲器１４が形
成される。さらに、半導体発光素子１１はリード１５に
よつて入力側回路１６に接続され、半導体受光素子１２
はりー１５ドＩＴによつて出力側回路１８に接続される
。このような構成のフォトカプラにおいては、透明樹脂
の光伝達路１３と不透明樹脂の外囲器１４との密着力が
弱いため、使用時の温度サイクル等により、各樹脂の熱
膨張係数の違いから両者の界フ０ 面に幅数１０μｍ〜
数１００μｍ程度の間隙１９を生ずることがある。とこ
ろで、フォトカプラに要求される主要な特性の一つとし
て、入出力間絶縁耐圧が高いことがあげられる。
これはフォトカプラの入力側端子とシ５ 出力側端子と
の間に高電圧、例えば交流２．５ＫＶｒｍｓを印加した
時の絶縁耐圧をいうもので、フォトカプラは通常入出力
回路が光で結合されるため絶縁耐圧が高い。しかし、フ
ォトカプラ内部に前記のような間隙が存在すると、高電
圧印加時に■０ この間隙に沿つた放電現象が起こり、
入出力間絶縁耐圧を著しく損なつてしまう。この放電現
象を抑制、あるいは軽減する手段として、間隙の沿面距
離を長くするのが効果的である。
の間に高電圧、例えば交流２．５ＫＶｒｍｓを印加した
時の絶縁耐圧をいうもので、フォトカプラは通常入出力
回路が光で結合されるため絶縁耐圧が高い。しかし、フ
ォトカプラ内部に前記のような間隙が存在すると、高電
圧印加時に■０ この間隙に沿つた放電現象が起こり、
入出力間絶縁耐圧を著しく損なつてしまう。この放電現
象を抑制、あるいは軽減する手段として、間隙の沿面距
離を長くするのが効果的である。
そこで、従来第２図に示すように、半導体発３５光素子
１１と半導体受光素子１２との間に、厚さ数μｍ〜数１
００Ｉｔｍ程度の透明絶縁性薄膜２０を設けている。こ
の透明絶縁性薄膜２０は、ポリイミド・フイルム、ＦＥ
Ｐ（四フツ化エチレン一六フツ化エチレン共重合体）フ
イルム、あるいはポリイミド・フイルムにＦＥＰをコー
テイングしたもの等で形成されるもので、前記絶縁性薄
膜２０の両側に高純度シリコン等で光伝達路１３ａ，１
３ｂが形成される。さらに、この素子全体を包み込むよ
うに黒色エポキシ等で外囲器１４が形成される。上述し
たような構成として、前記透明絶縁性薄膜２０の大きさ
を適切に選ぶことにより、光伝達路１３ａ，１３ｂと外
囲器１４との界面の間隙１９の沿面距離を、絶縁性薄膜
２０の端部にそつて長くすることが可能である。
１１と半導体受光素子１２との間に、厚さ数μｍ〜数１
００Ｉｔｍ程度の透明絶縁性薄膜２０を設けている。こ
の透明絶縁性薄膜２０は、ポリイミド・フイルム、ＦＥ
Ｐ（四フツ化エチレン一六フツ化エチレン共重合体）フ
イルム、あるいはポリイミド・フイルムにＦＥＰをコー
テイングしたもの等で形成されるもので、前記絶縁性薄
膜２０の両側に高純度シリコン等で光伝達路１３ａ，１
３ｂが形成される。さらに、この素子全体を包み込むよ
うに黒色エポキシ等で外囲器１４が形成される。上述し
たような構成として、前記透明絶縁性薄膜２０の大きさ
を適切に選ぶことにより、光伝達路１３ａ，１３ｂと外
囲器１４との界面の間隙１９の沿面距離を、絶縁性薄膜
２０の端部にそつて長くすることが可能である。
そこで入出力間絶縁耐圧を向上させることができる。こ
の絶縁性薄膜を使用した効果の一例として、絶縁性薄膜
を用いない場合の絶縁耐圧がＡＣ５ＫＶｒｍｓであつた
フオトカプラに、絶縁性薄膜を設けることによつてＡＣ
８ＫＶｒｍｓの耐圧が確保されることが実１験により確
認できた。ところが、このような構成のフオトカプラで
は、半導体発光素子１１から照射された光が半導体受光
素子１２に到達する途中で、透明樹脂の光伝達路１３ａ
，１３ｂと透明絶縁性薄膜２０との界面を横切る。
の絶縁性薄膜を使用した効果の一例として、絶縁性薄膜
を用いない場合の絶縁耐圧がＡＣ５ＫＶｒｍｓであつた
フオトカプラに、絶縁性薄膜を設けることによつてＡＣ
８ＫＶｒｍｓの耐圧が確保されることが実１験により確
認できた。ところが、このような構成のフオトカプラで
は、半導体発光素子１１から照射された光が半導体受光
素子１２に到達する途中で、透明樹脂の光伝達路１３ａ
，１３ｂと透明絶縁性薄膜２０との界面を横切る。
このとき透明樹脂の屈折率（シリコンの場合１，５〜１
．６）と透明絶縁性薄膜の屈折率（ポリイミドの場合１
．７）との不整合のため、界面で光の反射が起こり光伝
達効率を著しく低下させてしまう欠点があつた。この発
明は上記の事情を考慮してなされたもので、その目的と
するところは、入出力間絶縁耐圧を高めながらなおかつ
光伝達効率の良いフオトカプラを提供するこざである。
．６）と透明絶縁性薄膜の屈折率（ポリイミドの場合１
．７）との不整合のため、界面で光の反射が起こり光伝
達効率を著しく低下させてしまう欠点があつた。この発
明は上記の事情を考慮してなされたもので、その目的と
するところは、入出力間絶縁耐圧を高めながらなおかつ
光伝達効率の良いフオトカプラを提供するこざである。
以下、この発明の一実施例を図面を参照して説明する。
第３図はこの発明によるフオトカプラを示す図である。
図示するように、半導体発光素子１１に間隙をおいて対
向して半導体受光素子１２が設けられ、この間に各素子
１１，１２を被つて高純度シリコン等の透明樹脂で構成
された光伝達路１３ａ及び１３ｂが形成されている。間
隔をおいて相対向するリード１５及び１７は夫々半導体
発光素子１１及び受光素子１２に接続して取付けられて
いる。黒色エポキシ等の不等明樹脂からなる外囲器１４
が前記各リード１５，１７及び光伝達路１３ａ，１３ｂ
の透明樹脂を被覆するように設けられている。そして絶
縁性薄膜２０が前記光伝達路を横切るようにその中間位
置すなわち、光伝達路１３ａと１３ｂとの間に設けられ
ている。前記絶縁性薄膜２０は開口２１を有し、この開
口２１はここでは発光素子１１の発光部面積および受光
素子１２の受光部面積よりも大きく形成されている。ま
たこの絶縁性薄膜２０はその周縁部が前記光伝達路１３
ａ，１３ｂの透明樹脂外壁よりも突出して前記外囲器１
４の不透明樹脂内壁にくい込むように前記透明樹脂より
も大きな外形をもつように形成されている。第４図は絶
縁性薄膜２０の平面形状を示す図である。
図示するように、半導体発光素子１１に間隙をおいて対
向して半導体受光素子１２が設けられ、この間に各素子
１１，１２を被つて高純度シリコン等の透明樹脂で構成
された光伝達路１３ａ及び１３ｂが形成されている。間
隔をおいて相対向するリード１５及び１７は夫々半導体
発光素子１１及び受光素子１２に接続して取付けられて
いる。黒色エポキシ等の不等明樹脂からなる外囲器１４
が前記各リード１５，１７及び光伝達路１３ａ，１３ｂ
の透明樹脂を被覆するように設けられている。そして絶
縁性薄膜２０が前記光伝達路を横切るようにその中間位
置すなわち、光伝達路１３ａと１３ｂとの間に設けられ
ている。前記絶縁性薄膜２０は開口２１を有し、この開
口２１はここでは発光素子１１の発光部面積および受光
素子１２の受光部面積よりも大きく形成されている。ま
たこの絶縁性薄膜２０はその周縁部が前記光伝達路１３
ａ，１３ｂの透明樹脂外壁よりも突出して前記外囲器１
４の不透明樹脂内壁にくい込むように前記透明樹脂より
も大きな外形をもつように形成されている。第４図は絶
縁性薄膜２０の平面形状を示す図である。
絶縁性薄膜２０には光透適用の開口２１が設けられる。
このような構成のフオトカプラによれば、光伝達路と外
囲器との界面の沿面距離を変えずに、光伝達の障害を取
り除くことができる。
このような構成のフオトカプラによれば、光伝達路と外
囲器との界面の沿面距離を変えずに、光伝達の障害を取
り除くことができる。
このため、第２図のフオトカプラと同様の入出力間絶縁
耐圧を保さながら、光伝達効果の高いフオトカプラが構
成できる。また、このフオトカプラでは、光伝達が絶縁
性薄膜に設けた開口を通して行われるため、絶縁性薄膜
が透明である必要はなく、不透明であつても良い。なお
、この発明は上述した実施例に限定されるものではなく
、絶縁性薄膜、およびこの絶縁性薄膜に設けられる開口
はいかなる形状でも良い。
耐圧を保さながら、光伝達効果の高いフオトカプラが構
成できる。また、このフオトカプラでは、光伝達が絶縁
性薄膜に設けた開口を通して行われるため、絶縁性薄膜
が透明である必要はなく、不透明であつても良い。なお
、この発明は上述した実施例に限定されるものではなく
、絶縁性薄膜、およびこの絶縁性薄膜に設けられる開口
はいかなる形状でも良い。
例えば第５図に示すように、円形の絶縁性薄膜２０に円
形の開口２１を設けても実施例と同様の効果が得られる
。以上説明したようにこの発明によれば、入出力間絶縁
耐圧が高く、光伝達効率の良いフオトカプラが得られる
。
形の開口２１を設けても実施例と同様の効果が得られる
。以上説明したようにこの発明によれば、入出力間絶縁
耐圧が高く、光伝達効率の良いフオトカプラが得られる
。
第１図、第２図は従来のフオトカプラを示す図、第３図
はこの発明の一実施例に係るフオトカプラを示す図、第
４図は第３図の絶縁性薄膜の平面形状を示す図、第５図
は他の実施例を示す図である。 １１・・・・・・半導体発光素子、１２・・・・・・半
導体受光素子、１３・・・・・・光伝達路、２０・・・
・・・絶縁性薄膜、２１・・・・・・開口。
はこの発明の一実施例に係るフオトカプラを示す図、第
４図は第３図の絶縁性薄膜の平面形状を示す図、第５図
は他の実施例を示す図である。 １１・・・・・・半導体発光素子、１２・・・・・・半
導体受光素子、１３・・・・・・光伝達路、２０・・・
・・・絶縁性薄膜、２１・・・・・・開口。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 相互に間隔をおいて対向配置された第１及び第２リ
ードと、前記両リードの相対向する面に夫夫取り付けら
れ、相互に間隔をおいて対向配置された半導体発光素子
及び半導体受光素子と、前記発光素子−受光素子間を結
ぶ透明樹脂製の光伝達路と、前記各リード及び透明樹脂
を被覆する不透明樹脂製の外囲器と、前記光伝達路を横
切るようにその中間位置に設けられた絶縁性薄膜とを具
備し、前記絶縁性薄膜はその周縁部が前記透明樹脂の外
壁よりも突出して前記外囲器の不透明樹脂内壁にくい込
むように前記透明樹脂よりも大きな外形をもつように形
成され、かつ前記光伝達路内において開口を有すること
を特徴とする光結合半導体装置。 ２ 絶縁性薄膜に設けられる開口は半導体発光素子の発
光部面積および半導体受光素子の受光部面積のいずれよ
りも大きく形成されていることを特徴とする特許請求の
範囲第１項記載の光結合半導体装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP55141736A JPS5915501B2 (ja) | 1980-10-09 | 1980-10-09 | 光結合半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP55141736A JPS5915501B2 (ja) | 1980-10-09 | 1980-10-09 | 光結合半導体装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5766679A JPS5766679A (en) | 1982-04-22 |
| JPS5915501B2 true JPS5915501B2 (ja) | 1984-04-10 |
Family
ID=15299005
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP55141736A Expired JPS5915501B2 (ja) | 1980-10-09 | 1980-10-09 | 光結合半導体装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5915501B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61214585A (ja) * | 1985-03-20 | 1986-09-24 | Toshiba Corp | 光結合半導体装置 |
| JP2009021333A (ja) * | 2007-07-11 | 2009-01-29 | Nec Electronics Corp | 光結合装置の製造方法及び光結合装置 |
-
1980
- 1980-10-09 JP JP55141736A patent/JPS5915501B2/ja not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5766679A (en) | 1982-04-22 |
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