【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光結合素子に関し、特に、受光素子とリードフレームとの絶縁に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来例の光結合素子（フォト トライアック カプラ）の構造及び製造方法について説明する。
図５は従来例の光結合素子の略断面図である。 図５において、発光素子５０は発光素子側のリードフレーム５１
に銀ペースト５２を用いてダイボンドし、発光素子５０
は金線５３でワイヤボンドされた後、発光素子５０にシリコン樹脂５４でプリコートを施す。

【０００３】一方、受光素子５５は受光素子側のリードフレーム５６に絶縁ペースト５７を用いてダイボンドし、受光素子５５は金線５８でワイヤボンドされる。 受光素子５５とアースグランドとの間に絶縁耐圧を持たせるため、受光素子側のリードフレーム５６上にはポリイミド樹脂５９が塗布されている。

【０００４】その後、これらをスポット溶接または、ローディングフレームにセットすること等により、発光素子５０及び受光素子５５を光学的に対向配置させ、透光性樹脂６０にて１次モールドを行い、さらに、バリ取りを施した後、遮光性樹脂６１にて２次モールドを行い、
光結合素子（フォト トライアック カプラ）６２を完成する。

【０００５】また、図６は光結合素子（フォト トライアック カプラ）の他の従来例の外観図であり、図６
（ａ）は上面図であり、図６（ｂ）は側面図であり、図６（ｃ）は他の側面図である。 図６において、発光素子側が２端子、受光素子側が２端子の４端子タイプであると、受光素子と受光素子側のリードフレームとを絶縁しなければならない。

【０００６】図７は光結合素子（フォト カプラ）の従来例の略断面図であり、リードフレーム５６上には絶縁性のポリイミド樹脂が無く、銀ペースト６３で受光素子５５の裏面をリードフレーム５６と接着しているため、
受光素子５５の裏面と電極部がワイヤボンドにより導通状態となり、電気的短絡状態（ショート状態）となり、
常時ＯＮ状態となってしまう。 このため、後述するように、最低でも繰り返しピークＯＦＦ電圧（Ｖ _DRM ）以上の絶縁耐圧が受光素子５５と受光素子側のリードフレーム５１との間に必要である。 図７において、５０は発光素子、５２は銀ペースト、５３は金線、５４はプリコートのシリコン樹脂、５５は受光素子、５６は受光素子側のリードフレーム、６０は透光性樹脂、６１は遮光性樹脂、６３は光結合素子（フォト カプラ）である。 フォト トライアック カプラとフォト カプラの違いは、
受光素子にホト トライアックを用いるかフォト トランジスタまたはフォト ダイオードを用いるかの違いで、使用目的に従って選択される。

【０００７】図８は図５の受光素子側の拡大図であり、
５５は受光素子、５６は受光素子側のリードフレーム、
５７は絶縁ペースト、５８は金線、５９はポリイミド樹脂である。

【０００８】次に受光素子５５と受光素子側リードフレーム５６との絶縁の必要性について説明する。 図９は光結合素子の受光素子側の概略斜視図であり、５５は受光素子、５６は受光素子側のリードフレーム、５７は絶縁ペースト、５８は金線であり、斜線部はポリイミド樹脂５９である。 光結合素子の受光素子５５は絶縁性のポリイミド樹脂５９の上に絶縁ペースト（図示されず）により接着されている。 ＡＣ１００Ｖライン使用の光結合素子では通常４００Ｖ以下の印加電圧ではＯＮ状態にならずにＯＦＦ状態を維持する絶縁特性が必要であり、ＡＣ
２００Ｖライン使用の光結合素子では通常６００Ｖ以下の印加電圧ではＯＮ状態にならずにＯＦＦ状態を維持する絶縁特性が必要である。 ここに言う絶縁特性とは、受光素子５５と受光素子側のリードフレーム５６との絶縁耐圧であり、この絶縁性を維持しているのは絶縁ペーストと絶縁性のポリイミド樹脂であり、絶縁ペーストは薄いものであり、良好な絶縁特性を維持するためには、所定の厚さ以上の膜厚を持つポリイミド樹脂を設けなければならない。 この絶縁耐圧をＶ _DRM （繰り返しピークオフ電圧）と言う。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来例の構造の光結合素子では絶縁耐圧をポリイミド樹脂のみに頼る場合は、組み立て時に気泡を巻き込んだ場合などに表面状態に凹凸が発生し、Ｖ _DRM不良（約３０％）が発生したり、ダイボンドの際の受光素子５５の傾きのためにワイヤボンドができない不良（約５０％）が発生し、歩留り低下の問題があった。

【００１０】この様な問題を避けるために、従来例ではポリイミド樹脂塗布後に受光素子５５をダイボンドする際に絶縁ペースト５７を使用して、ポリイミド樹脂に若干の凹凸が発生してもＶ _DRMが低下しないように、絶縁ペーストを使用して保護的な対策を用いてきたが、絶縁ペーストだけの絶縁耐圧ではＶ _DRM以上の絶縁耐圧を確保出来ないため、完全に上記課題を改善することはできなかった。 Ｖ _DRMとは絶縁耐圧のことで、受光素子側の両端に電圧を印加して、出力特性がオン（ＯＮ）状態にならない最大の電圧をＶ _DRMとして規定している。 絶縁ペーストだけでは、絶縁耐圧が数１０Ｖ程度しか無いため、製品使用しては満足しない。 製品として、ＡＣ１０
０Ｖ用で絶縁耐圧４００Ｖ、ＡＣ２００Ｖ用で絶縁耐圧６００Ｖが必要である。

【００１１】また、光結合素子の製造工程上、図７に示すような受光素子５５とリードフレーム５６との導通状態を必要とするトランジスタ出力タイプものも同一生産ラインで流れることがある。 このため、銀ペーストと絶縁ペーストをその都度交換して使用しなければならず、
この交換作業は繁雑であり、省略が望まれていた。

【００１２】本発明は、上記課題に鑑み、製造作業上での問題点の及び作業性の改善した光結合素子（フォト
トライアップ カプラ、及びフォト カプラ）及び、その製造方法の提供を目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１記載の光結合素子は、発光素子及び受光素子を含み、該受光素子を搭載するリードフレームの表面に無機の絶縁性粒子を含む有機の絶縁性樹脂を塗布して成ることを特徴とするものである。

【００１４】また、本発明の請求項２記載の光結合素子は、前記有機の絶縁性樹脂にポリイミド樹脂またはポリエーテルアミド樹脂を用い、前記無機の絶縁性粒子として粒径が１０μｍφ〜７０μｍφのガラス玉または球形フィラーを用い、且つ該絶縁性樹脂に対して無機の粒子の含有量が４５重量％〜７５重量％であることを特徴とするものである。

【００１５】また、本発明の請求項３記載の光結合素子は、前記受光素子は有機の絶縁性樹脂及び導電性ペーストを含むリードフレーム上に配設されてなることを特徴とするものである。

【００１６】さらに、本発明の請求項４記載の光結合素子は、前記光結合素子がフォト トライアック カプラまたはフォト カプラであることを特徴とするものである。 ［作用］本発明の光結合素子において、受光素子を搭載するリードフレームの表面に無機の絶縁性粒子を含む有機の絶縁性樹脂を塗布して成ることにより、有機の絶縁性樹脂の膜厚を安定させることができ、気泡の含有率を所定の値以下にすることにより、リードフレームと受光素子との絶縁耐圧を向上することができ、繰り返しピークＯＦＦ電圧（Ｖ _DRM ）の確保及びダイボンド時の受光素子の傾きを防止できる。

【００１７】

【発明の実施の形態】図１乃至図４は本発明の一実施の形態に関する図であり、図面に沿って説明する。 図２
は、本発明の一実施例の光結合素子（４端子のフォト
トライアックカプラ）を示す略断面図であり、図１は、
本発明の一実施の形態よりなる光結合素子の受光素子側のダイボンド状態の拡大図である。

【００１８】図２において、発光素子１０は発光素子側のリードフレーム１１に銀ペースト１２を用いてダイボンドする。 発光素子１０は金線１３でワイヤボンドされた後、発光素子１０にシリコン樹脂１４でプリコートを施す。

【００１９】一方、受光素子１５は有機の絶縁性樹脂としてポリイミド樹脂１７が塗布されている受光素子側のリードフレーム１６に導電性ペースト（銀ペースト）１
８を用いてダイボンドする。 受光素子１５は金線１９でワイヤボンドされる。 ポリイミド樹脂１７には無機の絶縁性粒子として１０μｍφ〜７０μｍφの粒状のガラス玉２０を５０％〜７０％（重量％）加えたポリイミド樹脂が用いられる。

【００２０】その後、これらをスポット溶接または、ローディングフレームにセットすること等により、発光素子１０及び受光素子１５を光学的に対向配置させ、透光性樹脂２１にて１次モールドを行い、さらに、バリ取りを施した後、遮光性樹脂２２にて２次モールドを行い、
錫メッキまたは半田メッキ等の外装メッキを施してフォーミングする。 さらに、テスト、外観検査及び梱包工程を経て、光結合素子（フォト トライアック カプラ）
２３が完成する。

【００２１】前記発光素子１０には、ガリウムヒ素（Ｇ
ａＡｓ）やガリウムアルミニュウムヒ素（ＧａＡｌＡ
ｓ）等からなる一般的な発光ダイオードが用いられる。
また、前記受光素子１５は、シリコン半導体を用いた一般的なフォトトライアックやフォトダイオード等が使用される。

【００２２】次に、図１の本発明の一実施の形態よりなる光結合素子の受光素子側のダイボンド状態の拡大図において、１５は受光素子、１６は受光素子側のリードフレーム、１８は導電性ペースト、１９は金線、１７はポリイミド樹脂、２０は１０μｍφ〜７０μｍφの粒状のガラス玉２０、である。

【００２３】図３は図１及び図２に示した光結合素子において、ポリイミド樹脂に対してガラス玉の含有率を５
０％（重量％）一定に保ち、絶縁性のポリイミド樹脂に１０μｍφ〜１００μｍφの粒状のガラス玉を用いた場合の粒径と気泡発生率との関係を示した図である。 ガラス玉の粒径が１０μｍφ〜７０μｍφの場合、気泡発生率は０．１％〜０．７％と極めて低いのに対し、ガラス玉の粒径が８０μｍφ〜１００μｍφの場合、気泡発生率は２％〜８．５％と極めて高いことを示している。 そして、この気泡発生率と絶縁特性（Ｖ _DRM ）とは直接的に対応しており、規定の絶縁特性を得るためには気泡発生率は１％以下が必要であり、ポリイミド樹脂に混合するガラス玉の粒径は１０μｍφ〜７０μｍφが望ましい。

【００２４】図４は図１及び図２に示した光結合素子において、ガラス玉の粒径を５０μｍφ一定に保ち、絶縁性のポリイミド樹脂にガラス玉の含有率（重量％）を０
％〜１００％に変化させた場合の含有率と気泡発生率との関係を示した図である。 ガラス玉の含有率が０％〜４
０％の場合、気泡発生率は４３％〜５％と極めて高く、
また、ガラス玉の含有率が８０％〜１００％の場合、気泡発生率は約４％程度と高い状態にあることを示している。 一方、ガラス玉の含有率が５０％〜７０％の場合、
気泡発生率は約１％以下と極めて低い状態にあることを示している。 結局、約１％以下の低い気泡発生率を得るためには、有機の絶縁性のポリイミド樹脂に対する無機の絶縁性粒子としてガラス玉の含有率が４５％〜７５％
の場合であることになる。

【００２５】図３及び図４の実施結果から、発光素子及び受光素子が各々別々のリードフレームにダイボンドされ、これらが光学的に対向配置された光結合素子（フォトトライアック カプラ）の構造において、受光素子の裏面とリードフレームとを絶縁するために使用するポリイミド樹脂に、１０μｍφ〜７０μｍφの粒状のガラス玉を４５％〜７５％（重量％）加えることによりポリイミド樹脂の膜厚を安定させることができ、所定の絶縁特性（Ｖ _DRM ）を持つ光結合素子を得ることができる。

【００２６】次に、図１〜図４においては、受光素子側のリードフレームに塗る有機の絶縁性樹脂として、ポリイミド樹脂を用い、それに無機の絶縁粒子としてガラス玉を加えた場合について説明したが、ポリイミド樹脂の代わりにポリエーテルアミド樹脂を用い、ガラス玉の代わりに球形フィラーを用いても同様の結果が得られた。
言い換える、発光素子及び受光素子が各々別々のリードフレームにダイボンドされ、これらが光学的に対向配置された光結合素子（フォト トライアック カプラ）において、受光素子の裏面とリードフレームとを絶縁するために使用するポリイミド樹脂またはポリエーテルアミド樹脂に、１０μｍφ〜７０μｍφの粒状のガラス玉か球形フィラーを４５％〜７５％（重量％）加えることによりポリイミド樹脂またはポリエーテルアミド樹脂の膜厚を安定させることができ、所定の絶縁特性（Ｖ _DRM ）
を持つ光結合素子を得ることができる。

【００２７】この結果、従来例の絶縁性樹脂厚のバラッキのために発生したＶ _DRM不良率３０％、受光素子チップ傾き不良によるワイヤボンド時の不良率５０％が共に００．５％以内にまでに改善することができた。

【００２８】上記の本発明の一実施の形態よりなる例の説明では、４端子のフォト トライアック カプラについて記載したが、５端子及び６端子のフォト トライアックカプラは勿論のこと、受光素子裏面とリードフレームとの絶縁が必要な素子についても同様の効果が得られることは当然である。

【００２９】

【発明の効果】以上のように、本発明の請求項１記載の光結合素子によれば、発光素子及び受光素子を含み、該受光素子を搭載するリードフレームの表面に無機の絶縁性粒子を含む有機の絶縁性樹脂を塗布することにより均一な絶縁樹脂層を有することを特徴とするものであり、
受光素子裏面とリードフレームとの間に所定の絶縁耐圧を持つ光結合素子を得ることができる。

【００３０】また、本発明の請求項２記載の光結合素子によれば、前記有機の絶縁性樹脂にポリイミド樹脂またはポリエーテルアミド樹脂を用い、前記無機の絶縁性粒子として粒径が１０μｍφ〜７０μｍφのガラス玉または球形フィラーを用い、且つ該絶縁性樹脂に対して無機の粒子の含有量が４５重量％〜７５重量％であることを特徴とするものであり、より安定した有機の絶縁性樹脂厚が得られる。 これにより、繰り返しピークＯＦＦ電圧（Ｖ _DRM ）不良率が減少すると共に、受光素子傾きによるワイヤボンド不良が除去でき、歩留りの向上及び製品の品質信頼性の向上を図ることができる。

【００３１】また、本発明の請求項３記載の光結合素子によれば、前記受光素子は有機の絶縁性樹脂及び絶縁性ペーストを含むリードフレーム上に配設されてなることを特徴とするものであり、 有機の絶縁性樹脂厚の安定により絶縁ペーストを使用しなくてもよくなり、同一ライン上でペーストの交換無しに、トランジスタ出力タイプ等の銀ベーストを使用するタイプを生産することができるようになり、生産効率向上が図れる。

【００３２】さらに、本発明の請求項４記載の光結合素子によれば、前記光結合素子がフォト トライアック
カプラまたはフォト カプラであることを特徴とするものであり、受光素子裏面とリードフレームとを絶縁する必要性があり、有機の絶縁樹脂を使用するあらゆる半導体素子にも適用できることは言うまでもない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態よりなる光結合素子の受光素子側のダイボンド状態の拡大図である。

【図２】本発明の一実施の形態よりなる光結合素子の略断面図である。

【図３】本発明の一実施の形態よりなる光結合素子において、有機の絶縁樹脂であるポリイミド樹脂を用い、無機の絶縁粒子であるガラス玉の含有率を５０重量％一定とし、ガラス玉の粒径と気泡発生率との関係を示した図である。

【図４】本発明の一実施の形態よりなる光結合素子において、有機の絶縁樹脂であるポリイミド樹脂を用い、無機の絶縁粒子であるガラス玉の粒径を５０μｍφ一定とし、ガラス玉の含有率と気泡発生率との関係を示した図である。

【図５】従来例の光結合素子の略断面図である。

【図６】従来例の光結合素子の外観図であり、（ａ）は上面図であり、（ｂ）は側面図であり、（ｃ）は他の側面図である。

【図７】従来例の光結合素子の略断面図であり、リードフレーム上には絶縁性のポリイミド樹脂が無く、銀ペーストで受光素子の裏面をリードフレームと接着している図である。

【図８】従来例の光結合素子の受光素子側の拡大図である。

【図９】従来例の光結合素子の受光素子側の概略斜視図である。

【符号の説明】

１０ 発光素子 １１ 発光素子側のリードフレーム １２ 銀ペースト １３ 金線 １４ シリコン樹脂 １５ 受光素子 １６ 受光素子側のリードフレーム １７ 有機の絶縁性樹脂（ポリイミド樹脂） １８ 導電性ペースト（銀ペースト） １９ 金線 ２０ 無機の絶縁性粒子（ガラス玉） ２１ 透光性樹脂 ２２ 遮光性樹脂 ２３ 光結合素子