JP2005259876A - Optical coupler and electronic apparatus using the same - Google Patents

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義彦 松尾
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an optical coupler in which even in a severe cold use environment, the characteristic deterioration or the damage of an element coated with a stress mitigating resin does not occur. <P>SOLUTION: An input signal is applied to a light emitting element 11 which emits light, the light of the light emitting element 11 is received by a light receiving element 12 to be photoelectrically transferred, and an output signal is outputted from the light receiving element 12. Further, a current is made to flow in a heat generating element 16 which generates heat which is transmitted to a silicon resin 18 through a lead frame 13a, to heat the silicon resin 18. Thus, the temperature of the silicon resin 18 can be adjusted to be higher than the temperature of the use environment, to preclude the curing or the contraction of the silicon resin 18, and large stress is not applied to the light emitting element 11 coated with the silicon resin 18, thereby not causing the characteristic deterioration or the damage of the light emitting element 11. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、発光素子と受光素子を備える光結合装置、及びそれを用いた電子機器に関する。   The present invention relates to an optical coupling device including a light emitting element and a light receiving element, and an electronic apparatus using the same.

周知の様に、この種の光結合装置は、発光素子と受光素子とを備えており、電気信号を発光素子により光信号に変換して、この光信号を発光素子から受光素子へと送受し、この光信号を受光素子により電気信号に変換し、これにより入力側と出力側を電気的に絶縁した状態で信号伝達を行なう。この様な光結合装置は、高信頼性と光変換効率の安定化のために透光性樹脂及び遮光性樹脂により封止された２重モールドタイプのものが多い。   As is well known, this type of optical coupling device includes a light emitting element and a light receiving element, converts an electrical signal into an optical signal by the light emitting element, and transmits and receives this optical signal from the light emitting element to the light receiving element. The optical signal is converted into an electric signal by the light receiving element, thereby transmitting the signal in a state where the input side and the output side are electrically insulated. Many of such optical coupling devices are of a double mold type sealed with a light-transmitting resin and a light-shielding resin for high reliability and stabilization of light conversion efficiency.

図８は、従来の光結合装置の一例を示している。この光結合装置では、Ｃｕ合金やＦｅ合金等の金属板を加工してなる各リードフレーム１０３、１０４の先端部分に、発光素子１０１及び受光素子１０２をＡｇペースト等の導電性ペーストを介して搭載し（ダイボンドと称す）、各素子１０１、１０２をＡｕ線１０６等を介してぞれぞれのリードフレーム１０３、１０４に結線接続し（ワイヤボンドと称す）、発光素子１０１をシリコーン樹脂１０７によりプリコート（被覆）してから、各リードフレーム１０３、１０４をスポット溶接したりローディングフレームセットしたりすることにより、各素子１０１、１０２を位置決めして対向配置し、この状態で各素子１０１、１０２間の光路となる透光性樹脂１０８を一次トランスファモールドにより形成し、その上で外乱光の侵入や光漏れを防ぐための遮光性樹脂１０９を二次トランスファモールドにより形成し、更に遮光性樹脂１０９の表面をメッキし、タイバーカット及び各リードフレーム１０３、１０４のフォーミングを経て完成される。そして、光結合装置の電気特性検査及び外観検査を実施してから、光結合装置を梱包し出荷する。   FIG. 8 shows an example of a conventional optical coupling device. In this optical coupling device, the light-emitting element 101 and the light-receiving element 102 are mounted on the tip portion of each lead frame 103, 104 formed by processing a metal plate such as a Cu alloy or an Fe alloy via a conductive paste such as an Ag paste. (Referred to as die bond), each element 101, 102 is connected to each lead frame 103, 104 via Au wire 106, etc. (referred to as wire bond), and light emitting element 101 is precoated with silicone resin 107 (Coating) After spot welding or loading frame setting of each lead frame 103, 104, each element 101, 102 is positioned and opposed to each other. In this state, between each element 101, 102 Translucent resin 108, which becomes an optical path, is formed by primary transfer mold, and then intrusion of ambient light and light leakage The light-shielding resin 109 is formed by the secondary transfer mold to prevent further plating the surface of the light shielding resin 109, it is completed through forming the tie bar cutting and lead frames 103 and 104. Then, after carrying out the electrical property inspection and the appearance inspection of the optical coupling device, the optical coupling device is packed and shipped.

ここで、シリコーン樹脂１０７による発光素子１０１の被覆は、光結合装置の組み立て工程及び使用環境において発光素子１０１を熱的なストレス及び応力から保護するために行われる（特許文献１等を参照）。
特開平５−２５９５０２号公報 Here, the light-emitting element 101 is covered with the silicone resin 107 in order to protect the light-emitting element 101 from thermal stress and stress in the assembly process and use environment of the optical coupling device (see Patent Document 1 and the like).
JP-A-5-259502

しかしながら、発光素子１０１をシリコーン樹脂１０７により被覆しても、光結合装置が非常に厳しい極寒の環境で使用される場合は、シリコーン樹脂１０７が硬化して収縮してしまい、発光素子１０１に大きな応力が加わって、発光素子１０１の特性劣化や破損が生じた。例えば、シリコーン樹脂１０７としてエラストマータイプのものを用いたならば、−４０℃程度で、シリコーン樹脂１０７が硬化して収縮し、発光素子１０１に大きな応力が加わった。   However, even if the light-emitting element 101 is covered with the silicone resin 107, when the optical coupling device is used in an extremely severe cold environment, the silicone resin 107 is cured and contracted, and a large stress is applied to the light-emitting element 101. As a result, the characteristics of the light-emitting element 101 were deteriorated or damaged. For example, when an elastomer type resin was used as the silicone resin 107, the silicone resin 107 was cured and contracted at about −40 ° C., and a large stress was applied to the light emitting element 101.

そこで、本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなされたものであり、極寒の使用環境であっても、応力緩和用の樹脂により被覆された素子の特性劣化や破損を招くことがない光結合装置及びそれを用いた電子機器を提供することを目的とする。   Accordingly, the present invention has been made in view of the above-mentioned conventional problems, and is a light that does not cause deterioration or damage of characteristics of an element covered with a resin for stress relaxation even in an extremely cold usage environment. It is an object of the present invention to provide a coupling device and an electronic device using the same.

上記課題を解決するために、本発明は、入力信号を入力して発光する発光素子と、発光素子の光を受光して出力信号を出力する受光素子とを備え、発光素子及び受光素子の少なくとも一方を応力緩和用の樹脂により被覆した光結合装置において、応力緩和用の樹脂を加熱する温度調節手段を備えている。   In order to solve the above problems, the present invention includes a light emitting element that emits light by inputting an input signal, and a light receiving element that receives light from the light emitting element and outputs an output signal. An optical coupling device in which one side is coated with a stress relaxation resin is provided with temperature adjusting means for heating the stress relaxation resin.

また、本発明においては、温度調節手段は、電流を流されて発熱する発熱素子である。   In the present invention, the temperature adjusting means is a heating element that generates heat when an electric current is applied.

更に、本発明においては、発熱素子は、発光素子の逆方向抵抗値よりも低い抵抗値を有している。   Furthermore, in the present invention, the heat generating element has a resistance value lower than the reverse resistance value of the light emitting element.

また、本発明においては、リードフレームの一方の面に発光素子を搭載し、該リードフレームの他方の面に温度調節手段を搭載し、発光素子と温度調節手段をリードフレームを介して重ね合わせている。   In the present invention, the light emitting element is mounted on one surface of the lead frame, the temperature adjusting means is mounted on the other surface of the lead frame, and the light emitting element and the temperature adjusting means are overlapped via the lead frame. Yes.

更に、本発明においては、リードフレームの一方の面に、発光素子及び温度調節を接近させて搭載している。   Furthermore, in the present invention, the light emitting element and the temperature adjustment are mounted close to one surface of the lead frame.

また、本発明においては、応力緩和用の樹脂は、絶縁性の熱伝導材を含んでいる。   In the present invention, the stress relaxation resin contains an insulating heat conductive material.

一方、本発明の電子機器は、上記本発明の光結合装置を用いている。   On the other hand, the electronic device of the present invention uses the optical coupling device of the present invention.

本発明の光結合装置によれば、応力緩和用の樹脂を加熱する温度調節手段を備えているので、極寒の使用環境であっても、応力緩和用の樹脂を加熱することにより、該樹脂の温度を該樹脂の硬化温度よりも高く調節することができる。このため、該樹脂が硬化したり収縮したりせず、該樹脂により被覆されている素子に大きな応力が加わらず、素子の特性劣化や破損を防ぐことができる。   According to the optical coupling device of the present invention, since the temperature adjusting means for heating the resin for stress relaxation is provided, even in an extremely cold usage environment, the resin for stress relaxation can be heated by heating the resin for stress relaxation. The temperature can be adjusted higher than the curing temperature of the resin. For this reason, the resin is not cured or contracted, and a large stress is not applied to the element covered with the resin, so that characteristic deterioration and breakage of the element can be prevented.

例えば、温度調節手段は、電流を流されて発熱する発熱素子である。そして、この発熱素子に流れる電流が発光素子にも流れる可能性がある回路構成の場合は、発熱素子の抵抗値を発光素子の逆方向抵抗値よりも低くしている。これにより、発熱素子に電流が流れ易く、かつ発光素子に逆電流が流れ難くなり、逆電流による発光素子の破壊を防止することができる。   For example, the temperature adjusting means is a heating element that generates heat when an electric current is applied. In the case of a circuit configuration in which the current flowing through the heat generating element may flow through the light emitting element, the resistance value of the heat generating element is set lower than the reverse resistance value of the light emitting element. As a result, it is easy for current to flow through the heating element, and reverse current does not easily flow through the light emitting element, so that destruction of the light emitting element due to the reverse current can be prevented.

また、リードフレームの一方の面に発光素子を搭載し、該リードフレームの他方の面に温度調節手段を搭載し、発光素子と温度調節手段をリードフレームを介して重ね合わせているので、温度調節手段の熱をリードフレームを介して発光素子の応力緩和用の樹脂へと良好に伝達することができる。   Further, the light emitting element is mounted on one surface of the lead frame, the temperature adjusting means is mounted on the other surface of the lead frame, and the light emitting element and the temperature adjusting means are overlapped via the lead frame. The heat of the means can be satisfactorily transmitted to the stress relaxation resin of the light emitting element through the lead frame.

更に、リードフレームの一方の面に、発光素子及び温度調節手段を接近させて搭載しているので、発光素子及び温度調節手段をリードフレームを介して重ね合わせる構成と比較すると、光結合装置の厚みを薄くすることができる。   Furthermore, since the light emitting element and the temperature adjusting means are mounted close to one surface of the lead frame, the thickness of the optical coupling device is compared with a configuration in which the light emitting element and the temperature adjusting means are overlapped via the lead frame. Can be made thinner.

また、応力緩和用の樹脂として、絶縁性の熱伝導材を含んでいるものを用いているので、応力緩和用の樹脂そのものの熱伝導性が良好となり、温度調節手段による応力緩和用の樹脂の温度調整が容易になる。   In addition, since a resin containing an insulating heat conductive material is used as the stress relaxation resin, the thermal conductivity of the stress relaxation resin itself is improved, and the stress relaxation resin by the temperature adjusting means is improved. Temperature adjustment becomes easy.

一方、本発明の電子機器は、上記本発明の光結合装置を備えている。   On the other hand, an electronic apparatus according to the present invention includes the optical coupling device according to the present invention.

すなわち、本発明は、光結合装置に限定されるものではなく、この光結合装置を適用した電子機器を包含する。この電子機器は、電源、車両の制御装置、ファクトリーオートメーション（ＦＡ）、プログラマブルコントローラ（ＰＬＣ）、通信機器等であり、入出力間を絶縁して信号伝達を行なう回路を含むものであれば、如何なる種類のものであっても構わない。   That is, the present invention is not limited to the optical coupling device, but includes an electronic apparatus to which the optical coupling device is applied. This electronic device is a power source, a vehicle control device, a factory automation (FA), a programmable controller (PLC), a communication device, etc., as long as it includes a circuit that insulates input and output and transmits signals. It does not matter if it is of a kind.

以下、本発明の実施形態を添付図面を参照しつつ詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

図１は、本発明の光結合装置の実施例１を側方から見て示す断面図である。本実施例の光結合装置では、Ｃｕ合金やＦｅ合金等の金属板を折り曲げ加工して、各リードフレーム１３、１４を予め作成しておく。そして、一方のリードフレーム１３の表面の一部にポリイミド等からなる絶縁層１５を形成して、この絶縁層１５上に発熱素子（抵抗素子）１６を搭載し、鉛フリー半田もしくは導電性ペースト等を用いて、発熱素子１６の両端をリードフレーム１３に接続する。   FIG. 1 is a cross-sectional view showing a first embodiment of the optical coupling device of the present invention as seen from the side. In the optical coupling device of this embodiment, the lead frames 13 and 14 are prepared in advance by bending a metal plate such as a Cu alloy or an Fe alloy. Then, an insulating layer 15 made of polyimide or the like is formed on a part of the surface of one lead frame 13, and a heating element (resistive element) 16 is mounted on the insulating layer 15, and lead-free solder or conductive paste or the like. Then, both ends of the heat generating element 16 are connected to the lead frame 13.

また、リードフレーム１３の先端部分の裏面に、発光素子１１をＡｇペースト等の導電性ペーストを介して搭載し（ダイボンドと称す）、発光素子１１をＡｕ線１７等を介してリードフレーム１３に結線接続する（ワイヤボンドと称す）。同じく、リードフレーム１４の先端部分の表面に、受光素子１２を導電性ペーストを介して搭載し、受光素子１２をＡｕ線１７等を介してリードフレーム１４に結線接続する。   Further, the light emitting element 11 is mounted on the back surface of the tip portion of the lead frame 13 via a conductive paste such as Ag paste (referred to as die bonding), and the light emitting element 11 is connected to the lead frame 13 via the Au wire 17 or the like. Connect (referred to as wire bond). Similarly, the light receiving element 12 is mounted on the surface of the tip portion of the lead frame 14 via a conductive paste, and the light receiving element 12 is connected to the lead frame 14 via an Au wire 17 or the like.

そして、リードフレーム１３の裏面の発光素子１１をシリコーン樹脂１８によりプリコート（被覆）する。   Then, the light emitting element 11 on the back surface of the lead frame 13 is pre-coated (coated) with a silicone resin 18.

次に、各リードフレーム１３、１４をスポット溶接したりローディングフレームセットしたりして、第１金型（図示せず）内に各素子１１、１２を位置決めして対向配置し、この状態で各素子１１、１２間の光路となる透光性樹脂１９を一次トランスファモールドにより形成する。この成形により発生した透光性樹脂１９の余分なバリは、バリ抜き用金型等により除去される。   Next, the lead frames 13 and 14 are spot-welded or a loading frame set, and the elements 11 and 12 are positioned and arranged to face each other in a first mold (not shown). A translucent resin 19 serving as an optical path between the elements 11 and 12 is formed by primary transfer molding. Excess burrs of the translucent resin 19 generated by this molding are removed by a deburring die or the like.

引き続いて、第２金型（図示せず）内に透光性樹脂１９を位置決めし、この状態で外乱光の侵入や光漏れを防ぐための遮光性樹脂２０を二次トランスファモールドにより形成する。この成形により発生した遮光性樹脂２０の余分なバリも、バリ抜き用金型等により除去される。   Subsequently, the translucent resin 19 is positioned in a second mold (not shown), and in this state, a light-shielding resin 20 is formed by a secondary transfer mold for preventing intrusion of disturbance light and light leakage. Excess burrs of the light-shielding resin 20 generated by this molding are also removed by a deburring die or the like.

この後、遮光性樹脂２０の表面をメッキする。また、各リードフレーム間を連結するリード部分を切除するためのタイバーカットを行なう。このリード部分は、透光性樹脂１９及び遮光性樹脂２０の成形に際し、金型により封止し得ない各リードフレーム間の隙間を埋め、各リードフレーム間の隙間からの樹脂漏れを防ぐ役目を果たすものであり、成形終了後に不要となる。更に、各リードフレーム１３、１４のフォーミングを経て、光結合装置を完成する。そして、光結合装置の電気特性検査及び外観検査を実施してから、光結合装置を梱包し出荷する。   Thereafter, the surface of the light shielding resin 20 is plated. In addition, tie bar cutting is performed to cut out lead portions connecting the lead frames. This lead portion fills the gaps between the lead frames that cannot be sealed by the mold when molding the translucent resin 19 and the light-shielding resin 20, and prevents the resin leakage from the gaps between the lead frames. It will be fulfilled and will be unnecessary after the molding. Further, the optical coupling device is completed through the forming of the lead frames 13 and 14. Then, after carrying out the electrical property inspection and the appearance inspection of the optical coupling device, the optical coupling device is packed and shipped.

図２は、発光素子１１、リードフレーム１３、及び発熱素子１６等を正面から見て示す拡大図である。尚、図２においては、３本のリードフレーム１３を示しており、中央のリードフレームの符号を１３ａとし、左のリードフレームの符号を１３ｂとし、右のリードフレームの符号を１３ｃとしている。   FIG. 2 is an enlarged view showing the light emitting element 11, the lead frame 13, the heating element 16, and the like when viewed from the front. In FIG. 2, three lead frames 13 are shown, and the code of the central lead frame is 13a, the code of the left lead frame is 13b, and the code of the right lead frame is 13c.

発光素子１１は、導電性ペーストを介して中央のリードフレーム１３ａの裏面に搭載されて接続され、かつＡｕ線１７を介して左のリードフレーム１３ｂに接続されている。また、発熱素子１６は、絶縁層１５を介して中央のリードフレーム１３ａの表面に搭載され、かつその両端を左右の各リードフレーム１３ｂ、１３ｃに接続されている。従って、発光素子１１の一端と発熱素子１６の一端が左のリードフレーム１３ｂに共通接続され、発光素子１１の他端が中央のリードフレーム１３ａに接続され、発熱素子１６の他端が右のリードフレーム１３ｃに接続される。発熱素子１６とリードフレーム１３ａ間に絶縁層１５が介在するので、発熱素子１６が該リードフレーム１３ａ並びに発光素子１１と同電位になることはない。絶縁層１５は、発熱素子１６が搭載されるリードフレーム１３ａの裏面部分に少なくとも設けられれば良く、リードフレーム１３ｂの内側縁からリードフレーム１３ｃの内側縁までの範囲に設けても構わない。   The light emitting element 11 is mounted on and connected to the back surface of the central lead frame 13 a via a conductive paste, and is connected to the left lead frame 13 b via an Au wire 17. The heating element 16 is mounted on the surface of the central lead frame 13a via the insulating layer 15, and both ends thereof are connected to the left and right lead frames 13b and 13c. Therefore, one end of the light emitting element 11 and one end of the heating element 16 are commonly connected to the left lead frame 13b, the other end of the light emitting element 11 is connected to the central lead frame 13a, and the other end of the heating element 16 is the right lead. Connected to the frame 13c. Since the insulating layer 15 is interposed between the heating element 16 and the lead frame 13 a, the heating element 16 does not have the same potential as the lead frame 13 a and the light emitting element 11. The insulating layer 15 may be provided at least on the back surface portion of the lead frame 13a on which the heat generating element 16 is mounted, and may be provided in a range from the inner edge of the lead frame 13b to the inner edge of the lead frame 13c.

図３は、各リードフレーム１３ａ、１３ｂ、１３ｃによる発光素子１１及び発熱素子１６の結線を示す回路図である。図３から明らかな様に発光素子１１のカソードと発熱素子１６の一端を左のリードフレーム１３ｂに共通接続し、発光素子１１のアノードを中央のリードフレーム１３ａに接続し、発熱素子１６の他端を右のリードフレーム１３ｃに接続している。   FIG. 3 is a circuit diagram showing the connection of the light emitting element 11 and the heating element 16 by the lead frames 13a, 13b, and 13c. As is clear from FIG. 3, the cathode of the light emitting element 11 and one end of the heating element 16 are connected in common to the left lead frame 13b, the anode of the light emitting element 11 is connected to the central lead frame 13a, and the other end of the heating element 16 is connected. Is connected to the right lead frame 13c.

ここで、入力信号は、各リードフレーム１３ａ、１３ｂを通じて発光素子１１に印加される。これにより、発光素子１１が発光し、発光素子１１の光が受光素子１２で受光されて光電変換され、受光素子１２から出力信号が出力される。   Here, the input signal is applied to the light emitting element 11 through the lead frames 13a and 13b. As a result, the light emitting element 11 emits light, the light of the light emitting element 11 is received by the light receiving element 12 and subjected to photoelectric conversion, and an output signal is output from the light receiving element 12.

また、発熱素子１６には、各リードフレーム１３ｂ、１３ｃを通じて電流が流される。これにより、発熱素子１６が発熱し、この発熱素子１５の熱がリードフレーム１３ａを通じてシリコーン樹脂１８に伝達され、シリコーン樹脂１８が加熱される。   A current flows through the heating element 16 through the lead frames 13b and 13c. Thereby, the heat generating element 16 generates heat, and the heat of the heat generating element 15 is transmitted to the silicone resin 18 through the lead frame 13a, and the silicone resin 18 is heated.

この様なシリコーン樹脂１８の加熱は、この光結合装置の使用環境の温度が極めて低いときに行われる。これにより、シリコーン樹脂１８の温度を該シリコーン樹脂１８の硬化温度よりも高く調節することができ、シリコーン樹脂１８の硬化や収縮が防止され、シリコーン樹脂１８により被覆されている発光素子１８に大きな応力が加わらず、発光素子１８の特性劣化や破損を防ぐことができる。   Such heating of the silicone resin 18 is performed when the temperature of the usage environment of the optical coupling device is extremely low. Thereby, the temperature of the silicone resin 18 can be adjusted to be higher than the curing temperature of the silicone resin 18, the curing and shrinkage of the silicone resin 18 is prevented, and a large stress is applied to the light emitting element 18 covered with the silicone resin 18. Thus, deterioration of characteristics and breakage of the light emitting element 18 can be prevented.

例えば、シリコーン樹脂１８として、−４０℃程度で硬化するエラストマータイプのものを採用する場合は、光結合装置の使用環境の温度を温度センサ等により検出し、この検出された温度が−４０℃近傍まで低下したときに、発熱素子１６に電流を流して、発熱素子１６を発熱させ、シリコーン樹脂１８の温度を上昇させる。あるいは、検出された温度が−４０℃近傍まで低下したときに、この検出された温度に応じて発熱素子１６に流れる電流量を増減させて、発熱素子１６の発熱量を調節し、シリコーン樹脂１８の温度を−４０℃よりも高い略一定温度に保持する。これにより、シリコーン樹脂１８の硬化や収縮を防止することができる。   For example, when an elastomer type resin that cures at about −40 ° C. is used as the silicone resin 18, the temperature of the usage environment of the optical coupling device is detected by a temperature sensor or the like, and the detected temperature is around −40 ° C. When the temperature decreases to the value, a current is supplied to the heat generating element 16 to cause the heat generating element 16 to generate heat, and the temperature of the silicone resin 18 is increased. Alternatively, when the detected temperature decreases to around −40 ° C., the amount of current flowing through the heating element 16 is increased or decreased according to the detected temperature to adjust the amount of heat generated by the heating element 16, and the silicone resin 18. Is maintained at a substantially constant temperature higher than −40 ° C. Thereby, hardening and shrinkage | contraction of the silicone resin 18 can be prevented.

尚、発光素子１１及び発熱素子１６の結線を図４に示す様に変更しても、発光素子１１の発光及び発熱素子１６の発熱をそれぞれ行なうことができる。   Even if the connection of the light emitting element 11 and the heat generating element 16 is changed as shown in FIG. 4, the light emission of the light emitting element 11 and the heat generation of the heat generating element 16 can be performed.

また、発光素子１１及び発熱素子１６の結線を図５（ａ）、（ｂ）に示す様に変更しても構わない。ただし、発熱素子１６の電流経路Ｉｒを点線矢印で示す様に設定した場合は、発光素子１１に逆方向電圧が印加されて、発光素子１１が破壊される可能性がある。このため、発熱素子１６の抵抗値を発光素子１１の逆方向抵抗値よりも低くする。これにより、発熱素子１６に電流が流れ易く、かつ発光素子１１に逆電流が流れ難くなり、逆電流による発光素子１１の破壊を防止することができる。   Moreover, you may change the connection of the light emitting element 11 and the heat generating element 16 as shown to Fig.5 (a), (b). However, when the current path Ir of the heat generating element 16 is set as indicated by a dotted arrow, a reverse voltage may be applied to the light emitting element 11 and the light emitting element 11 may be destroyed. For this reason, the resistance value of the heating element 16 is made lower than the reverse resistance value of the light emitting element 11. As a result, a current easily flows through the heat generating element 16 and a reverse current hardly flows through the light emitting element 11, thereby preventing the light emitting element 11 from being broken by the reverse current.

勿論、発光素子１１に一対のリードフレームを割り当てると共に、発熱素子１６に他の一対のリードフレームを割り当てて、発光素子１１及び発熱素子１６の結線を全く別に行なっても構わない。   Of course, a pair of lead frames may be assigned to the light emitting element 11 and another pair of lead frames may be assigned to the heat generating element 16 so that the light emitting element 11 and the heat generating element 16 are completely connected.

図６は、本発明の光結合装置の実施例２における発光素子１１、リードフレーム１３、及び発熱素子１６等を正面から見て示す拡大図である。尚、図６において、図２と同様の作用を果たす部位には同じ符号を付して説明を簡略化する。   FIG. 6 is an enlarged view showing the light emitting element 11, the lead frame 13, the heating element 16 and the like in the second embodiment of the optical coupling device of the present invention as seen from the front. In FIG. 6, the same reference numerals are given to portions that perform the same operations as in FIG. 2, and the description will be simplified.

本実施例では、発光素子１１を被覆するシリコーン樹脂１８に、絶縁性及び良好な熱伝導性を有する熱伝導材２１を混入している。熱伝導材２１は、例えばシリコーン樹脂１８よりも比重が重いＣ、Ａｌ、Ｓｉ、Ａｌ2Ｏ3、ＺｒＯ2等からなる粒状体である。 In this embodiment, a heat conductive material 21 having insulating properties and good heat conductivity is mixed in the silicone resin 18 covering the light emitting element 11. The heat conducting material 21 is a granular material made of C, Al, Si, Al 2 O 3 , ZrO 2 or the like having a specific gravity heavier than that of the silicone resin 18, for example.

この様にシリコーン樹脂１８に熱伝導材２１を混入した場合は、シリコーン樹脂１８そのものの熱伝導性が良好になるので、発熱素子１６の熱がリードフレーム１３ａからシリコーン樹脂１８へと良好に伝達され、シリコーン樹脂１８全体の温度が速やかに上昇する。   When the heat conductive material 21 is mixed in the silicone resin 18 in this way, the heat conductivity of the silicone resin 18 itself is improved, so that the heat of the heat generating element 16 is transferred from the lead frame 13a to the silicone resin 18 in a good manner. The temperature of the entire silicone resin 18 rises quickly.

図７は、本発明の光結合装置の実施例３における発光素子１１、リードフレーム１３、及び発熱素子１６等を正面から見て示す拡大図である。尚、図７において、図２と同様の作用を果たす部位には同じ符号を付して説明を簡略化する。   FIG. 7 is an enlarged view showing the light emitting element 11, the lead frame 13, the heating element 16 and the like in the third embodiment of the optical coupling device of the present invention when viewed from the front. In FIG. 7, the same reference numerals are given to portions that perform the same operation as in FIG. 2, and the description will be simplified.

本実施例では、発光素子１１は、導電性ペーストを介して中央のリードフレーム１３ａの裏面に搭載されて接続され、かつＡｕ線１７を介して左のリードフレーム１３ｂに接続されている。また、発熱素子１６の両端は、中央のリードフレーム１３ａの裏面と右のリードフレーム１３ｃの裏面に接続されている。従って、発光素子１１の一端が左のリードフレーム１３ｂに接続され、発光素子１１の他端と発熱素子１６の一端が中央のリードフレーム１３ａに共通接続され、発熱素子１６の他端が右のリードフレーム１３ｃに接続される。   In the present embodiment, the light emitting element 11 is mounted and connected to the back surface of the central lead frame 13 a via a conductive paste, and is connected to the left lead frame 13 b via an Au wire 17. Further, both ends of the heating element 16 are connected to the back surface of the central lead frame 13a and the back surface of the right lead frame 13c. Accordingly, one end of the light emitting element 11 is connected to the left lead frame 13b, the other end of the light emitting element 11 and one end of the heating element 16 are commonly connected to the central lead frame 13a, and the other end of the heating element 16 is connected to the right lead. Connected to the frame 13c.

この様な構成においても、各リードフレーム１３ａ、１３ｂ、１３ｃによる発光素子１１及び発熱素子１６の結線を、図３、図４、図５（ａ）及び（ｂ）のいずれにも設定し得る。   Even in such a configuration, the connection of the light emitting element 11 and the heating element 16 by the lead frames 13a, 13b, and 13c can be set to any of FIGS. 3, 4, 5A, and 5B.

この様に発光素子１１及び発熱素子１６をリードフレーム１３の裏面に共に設ける場合は、図２に示す様に発光素子１１と発熱素子１６が重なり合わないので、リードフレーム１３の先端近傍のスペースを薄くすることができる。このため、光結合装置の厚みも薄くすることができる。   When the light emitting element 11 and the heat generating element 16 are provided on the back surface of the lead frame 13 as described above, the light emitting element 11 and the heat generating element 16 do not overlap as shown in FIG. Can be thinned. For this reason, the thickness of the optical coupling device can also be reduced.

尚、本発明は、上記各実施例に限定されるものではなく、多様に変形することができる。例えば、発熱素子の配置位置、個数、種類等を変更しても構わない。   The present invention is not limited to the above embodiments, and can be variously modified. For example, the arrangement position, number, type, and the like of the heating elements may be changed.

また、本発明は、光結合装置ばかりではなく、この光結合装置を備える電子機器を包含する。この電子機器は、電源、車両の制御装置、ファクトリーオートメーション（ＦＡ）、プログラマブルコントローラ（ＰＬＣ）、通信機器等であり、入出力間を絶縁して信号伝達を行なう回路を含むものであれば、如何なる種類のものであっても構わない。   Further, the present invention includes not only an optical coupling device but also an electronic device including the optical coupling device. This electronic device is a power source, a vehicle control device, a factory automation (FA), a programmable controller (PLC), a communication device, etc., as long as it includes a circuit that insulates input and output and transmits signals. It does not matter if it is of a kind.

本発明の光結合装置の実施例１を側方から見て示す断面図である。It is sectional drawing which shows Example 1 of the optical coupling device of this invention seeing from a side. 図１の光結合装置における発光素子、リードフレーム、及び発熱素子等を正面から見て示す拡大図である。FIG. 2 is an enlarged view showing a light emitting element, a lead frame, a heating element, and the like in the optical coupling device of FIG. 1 as viewed from the front. 図１の光結合装置における各リードフレームによる発光素子及び受光素子の結線を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the connection of the light emitting element and light receiving element by each lead frame in the optical coupling device of FIG. 各リードフレームによる発光素子及び受光素子の結線の変形例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the modification of the connection of the light emitting element and light receiving element by each lead frame. （ａ）及び（ｂ）は、各リードフレームによる発光素子及び受光素子の結線の他の各変形例を示す回路図である。(A) And (b) is a circuit diagram which shows each other modification of the connection of the light emitting element and light receiving element by each lead frame. 本発明の光結合装置の実施例２における発光素子、リードフレーム、及び発熱素子等を正面から見て示す拡大図である。It is an enlarged view which shows the light emitting element in the Example 2 of the optical coupling device of this invention, a lead frame, a heat generating element, etc. seeing from the front. 本発明の光結合装置の実施例３における発光素子、リードフレーム、及び発熱素子等を正面から見て示す拡大図である。It is an enlarged view which shows the light emitting element in Example 3 of the optical coupling device of this invention, a lead frame, a heat generating element, etc. seeing from the front. 従来の光結合装置を側方から見て示す断面図である。It is sectional drawing which shows the conventional optical coupling device seeing from the side.

符号の説明Explanation of symbols

１１ 発光素子
１２ 受光素子
１３、１４ リードフレーム
１５ 絶縁層
１６ 発熱素子
１７ Ａｕ線
１８ シリコーン樹脂
１９ 透光性樹脂
２０ 遮光性樹脂
２１ 熱伝導材

DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Light emitting element 12 Light receiving element 13, 14 Lead frame 15 Insulating layer 16 Heating element 17 Au wire 18 Silicone resin 19 Translucent resin 20 Light-shielding resin 21 Thermal conductive material

Claims (7)

入力信号を入力して発光する発光素子と、発光素子の光を受光して出力信号を出力する受光素子とを備え、発光素子及び受光素子の少なくとも一方を応力緩和用の樹脂により被覆した光結合装置において、
応力緩和用の樹脂を加熱する温度調節手段を備えることを特徴とする光結合装置。 An optical coupling comprising: a light emitting element that emits light upon receiving an input signal; and a light receiving element that receives light from the light emitting element and outputs an output signal, wherein at least one of the light emitting element and the light receiving element is coated with a stress relaxation resin. In the device
An optical coupling device comprising temperature adjusting means for heating a resin for stress relaxation. 温度調節手段は、電流を流されて発熱する発熱素子であることを特徴とする請求項１に記載の光結合装置。   2. The optical coupling device according to claim 1, wherein the temperature adjusting means is a heat generating element that generates heat when an electric current is applied. 発熱素子は、発光素子の逆方向抵抗値よりも低い抵抗値を有することを特徴とする請求項２に記載の光結合装置。   The optical coupling device according to claim 2, wherein the heat generating element has a resistance value lower than a reverse resistance value of the light emitting element. リードフレームの一方の面に発光素子を搭載し、該リードフレームの他方の面に温度調節手段を搭載し、発光素子と温度調節手段をリードフレームを介して重ね合わせたことを特徴とする請求項１に記載の光結合装置。   The light emitting element is mounted on one surface of the lead frame, the temperature adjusting means is mounted on the other surface of the lead frame, and the light emitting element and the temperature adjusting means are overlapped via the lead frame. 2. The optical coupling device according to 1. リードフレームの一方の面に、発光素子及び温度調節手段を接近させて搭載したことを特徴とする請求項１に記載の光結合装置。   2. The optical coupling device according to claim 1, wherein the light emitting element and the temperature adjusting means are mounted close to one surface of the lead frame. 応力緩和用の樹脂は、絶縁性の熱伝導材を含むことを特徴とする請求項１に記載の光結合装置。   The optical coupling device according to claim 1, wherein the stress relaxation resin includes an insulating heat conductive material. 請求項１乃至６のいずれかに記載の光結合装置を用いた電子機器。   An electronic apparatus using the optical coupling device according to claim 1.
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JP2015035439A (en) * 2013-08-07 2015-02-19 ルネサスエレクトロニクス株式会社 Optical coupling device and method for manufacturing optical coupling device
US11402591B2 (en) 2020-03-19 2022-08-02 Kabushiki Kaisha Toshiba Optical coupling device

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