（実施形態１）
以下では、本実施形態の光結合装置１０を図１および図２を用いて説明する。なお、図中において、同じ構成要素については、同一の符号を付している。
(Embodiment 1)
Below, the optical coupling device 10 of this embodiment is demonstrated using FIG. 1 and FIG. In addition, in the figure, the same code | symbol is attached | subjected about the same component.
本実施形態の光結合装置１０は、発光素子１と、発光素子１からの光を光電変換する受光素子２とを備えている。光結合装置１０は、発光素子１へ給電するための入力端子と受光素子２からの電流を出力するための出力端子とを有する実装基板３を備えている。光結合装置１０は、実装基板３の一表面３ａａ上に実装した発光素子１および受光素子２を封止する透光性樹脂４と、透光性樹脂４を覆い外部から受光素子２への光の入射を抑制する遮光性樹脂５とを備えている。
The optical coupling device 10 of this embodiment includes a light emitting element 1 and a light receiving element 2 that photoelectrically converts light from the light emitting element 1. The optical coupling device 10 includes a mounting substrate 3 having an input terminal for supplying power to the light emitting element 1 and an output terminal for outputting a current from the light receiving element 2. The optical coupling device 10 includes a light-transmitting resin 4 that seals the light-emitting element 1 and the light-receiving element 2 mounted on the one surface 3aa of the mounting substrate 3, and covers the light-transmitting resin 4 and transmits light from the outside to the light-receiving element 2. Light-shielding resin 5 that suppresses incidence of light.
本実施形態の光結合装置１０では、透光性樹脂４は、遮光性樹脂５よりも線膨張係数が大きく、且つ実装基板３は、透光性樹脂４の膨張時に、透光性樹脂４の一部を収容する収容部３ｃを有している。
In the optical coupling device 10 of the present embodiment, the translucent resin 4 has a larger coefficient of linear expansion than the light-shielding resin 5, and the mounting substrate 3 is formed of the translucent resin 4 when the translucent resin 4 is expanded. It has the accommodating part 3c which accommodates a part.
これにより、本実施形態の光結合装置１０は、より信頼性を高くすることが可能となる。
Thereby, the optical coupling device 10 of the present embodiment can be made more reliable.
以下では、より具体的な本実施形態の光結合装置１０の構成について説明する。
Hereinafter, a more specific configuration of the optical coupling device 10 of the present embodiment will be described.
光結合装置１０は、発光素子１を実装基板３の一表面３ａａ側に実装している。光結合装置１０は、発光素子１として、光を発光可能なＬＥＤ(Light Emitting Diode)を用いている。発光素子１は、たとえば、ピーク波長が８００ｎｍ〜９８０ｎｍにある赤外領域の光を放射可能なＬＥＤを利用することができる。ＬＥＤは、半導体のベアチップとしている。発光素子１は、たとえば、受光素子２の受光感度が高い波長領域にピーク波長をもつ可視光や赤外線などの光を発光できる構成であればよい。ＬＥＤは、たとえば、ＧａＡｓのｎ型半導体基板上にＡｌＧａＡｓの量子井戸構造の活性層とＧａＡｓのｐ型半導体層とを積層した構成とすることができる。ＬＥＤは、ＬＥＤの構造を図示していないが、ｎ型半導体基板にオーミック接触可能なｎ型電極と、ｐ型半導体層にオーミック接触可能なｐ型電極とを備えた構成とすることができる。ＬＥＤは、ｐ型電極をワイヤボンディング用のパッド電極として機能させることができる。光結合装置１０は、金属ワイヤ８のワイヤボンディングにより、発光素子１のｐ型電極と、実装基板３の配線３１とを電気的に接続している。光結合装置１０は、配線３１が入力端子として機能する。
In the optical coupling device 10, the light emitting element 1 is mounted on the one surface 3 aa side of the mounting substrate 3. The optical coupling device 10 uses an LED (Light Emitting Diode) capable of emitting light as the light emitting element 1. As the light emitting element 1, for example, an LED capable of emitting light in an infrared region having a peak wavelength of 800 nm to 980 nm can be used. The LED is a semiconductor bare chip. The light emitting element 1 may be configured to emit light such as visible light or infrared light having a peak wavelength in a wavelength region where the light receiving sensitivity of the light receiving element 2 is high. The LED can be configured, for example, by laminating an active layer of an AlGaAs quantum well structure and a p-type semiconductor layer of GaAs on a GaAs n-type semiconductor substrate. Although the structure of the LED is not illustrated, the LED can be configured to include an n-type electrode capable of ohmic contact with an n-type semiconductor substrate and a p-type electrode capable of ohmic contact with a p-type semiconductor layer. In the LED, the p-type electrode can function as a pad electrode for wire bonding. The optical coupling device 10 electrically connects the p-type electrode of the light emitting element 1 and the wiring 31 of the mounting substrate 3 by wire bonding of the metal wire 8. In the optical coupling device 10, the wiring 31 functions as an input terminal.
光結合装置１０は、実装基板３の一表面３ａａ上に発光素子１からの光を光電変換する受光素子２を実装している。実装基板３は、実装基板３の一表面３ａａ側に発光素子１と受光素子２とを所定の間隔だけ離して配置している。光結合装置１０は、金属ワイヤ８のワイヤボンディングにより、受光素子２と、実装基板３の配線３２とを電気的に接続している。金属ワイヤ８は、たとえば、金線やアルミニウム線を用いることができる。光結合装置１０は、配線３２が出力端子として機能する。本実施形態の光結合装置１０は、受光素子２として、発光素子１からの光を光電変換可能なフォトＩＣを用いている。フォトＩＣは、たとえば、Ｓｉを用いたフォトダイオードと光電流を電圧に変換するＩ／Ｖアンプ（電流／電圧変換増幅器）や出力ドライバなどを集積した構成とすることができる。受光素子２は、半導体のベアチップとしている。受光素子２は、フォトＩＣを用いるものだけに限られず、フォトトランジスタ、フォトトライアック、フォトサイリスタ、Ｓｉ半導体を用いたｐｉｎ接合のフォトダイオードや発光素子１からの光を受けて光起電力を生ずる光発電素子と光発電素子の電圧をゲート電圧に印加させるＭＯＳＦＥＴ(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)とを組み合わせたもので構成してもよい。
The optical coupling device 10 has a light receiving element 2 that photoelectrically converts light from the light emitting element 1 mounted on one surface 3aa of the mounting substrate 3. The mounting board 3 has the light emitting element 1 and the light receiving element 2 arranged on the one surface 3aa side of the mounting board 3 at a predetermined interval. The optical coupling device 10 electrically connects the light receiving element 2 and the wiring 32 of the mounting substrate 3 by wire bonding of the metal wire 8. As the metal wire 8, for example, a gold wire or an aluminum wire can be used. In the optical coupling device 10, the wiring 32 functions as an output terminal. In the optical coupling device 10 of the present embodiment, a photo IC capable of photoelectrically converting light from the light emitting element 1 is used as the light receiving element 2. For example, the photo IC can have a configuration in which a photodiode using Si, an I / V amplifier (current / voltage conversion amplifier) that converts a photocurrent into a voltage, an output driver, and the like are integrated. The light receiving element 2 is a semiconductor bare chip. The light receiving element 2 is not limited to the one using a photo IC, but is a phototransistor, a phototriac, a photothyristor, a light that generates a photoelectromotive force by receiving light from a pin junction photodiode using a Si semiconductor or the light emitting element 1. You may comprise by combining the power generation element and MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor) which applies the voltage of a photovoltaic device to a gate voltage.
本実施形態の光結合装置１０では、実装基板３は、ガラスエポキシ樹脂基板を用いて構成している。実装基板３は、矩形平板状の外形形状のものを用いている（図２を参照）。実装基板３は、所定のパターンに形成した配線３１，３２を有している。実装基板３は、プリント基板を利用することができる。本実施形態の光結合装置１０では、１次側の電気回路からの入力を、配線３１を介して、発光素子１に給電可能な構成としている。光結合装置１０は、発光素子１に給電できるように、少なくとも一対の配線３１，３１を備えた構成としている。一対の配線３１のうち、一方の配線３１には、実装基板３の一表面３ａａ側に発光素子１を実装するダイパッド部３１ｄを好適に備えている。光結合装置１０は、たとえば、Ａｇペーストなどの導電性ペーストを用いたダイボンド材７により、配線３１のダイパッド部３１ｄ上に発光素子１を実装することができる。ダイボンド材７は、Ａｇペーストだけに限られず、たとえば、半田を用いてもよい。
In the optical coupling device 10 of the present embodiment, the mounting substrate 3 is configured using a glass epoxy resin substrate. The mounting board 3 has a rectangular flat plate shape (see FIG. 2). The mounting substrate 3 has wirings 31 and 32 formed in a predetermined pattern. A printed circuit board can be used as the mounting board 3. In the optical coupling device 10 of the present embodiment, an input from the primary-side electric circuit can be fed to the light-emitting element 1 via the wiring 31. The optical coupling device 10 is configured to include at least a pair of wirings 31 and 31 so that power can be supplied to the light emitting element 1. Of the pair of wirings 31, one wiring 31 suitably includes a die pad portion 31 d for mounting the light emitting element 1 on the one surface 3 aa side of the mounting substrate 3. The optical coupling device 10 can mount the light emitting element 1 on the die pad portion 31d of the wiring 31 with the die bonding material 7 using a conductive paste such as an Ag paste, for example. The die bond material 7 is not limited to Ag paste, and for example, solder may be used.
本実施形態の光結合装置１０では、配線３１は、平面視において、実装基板３の一表面３ａａ側に設けられた透光性樹脂４や遮光性樹脂５で被覆される内部電極３１ａを備えている。配線３１は、実装基板３の側面に沿って実装基板３の厚み方向に設けた側面配線３１ｂを備えている。配線３１は、実装基板３の他表面３ａｂ側に設けられた外部配線３１ｃを備えている。実装基板３は、内部電極３１ａと、側面配線３１ｂと、外部配線３１ｃとを電気的に接続して１次側の配線３１を構成している。実装基板３は、内部電極３１ａと、側面配線３１ｂと、外部配線３１ｃとを同じ材料により形成した配線３１としてよいし、それぞれ別体に形成させたものでもよい。配線３１は、たとえば、銅からなる金属層の表面にＡｇメッキを施したものを用いることができる。光結合装置１０は、実装基板３の側面に設けた側面配線３１ｂや実装基板３の他表面３ａｂ側に設けた外部配線３１ｃを光結合装置１０の外部電極として利用することができる。
In the optical coupling device 10 of the present embodiment, the wiring 31 includes an internal electrode 31a covered with the light-transmitting resin 4 or the light-shielding resin 5 provided on the one surface 3aa side of the mounting substrate 3 in plan view. Yes. The wiring 31 includes a side wiring 31 b provided in the thickness direction of the mounting substrate 3 along the side surface of the mounting substrate 3. The wiring 31 includes an external wiring 31 c provided on the other surface 3 ab side of the mounting substrate 3. The mounting substrate 3 constitutes a primary-side wiring 31 by electrically connecting the internal electrode 31a, the side wiring 31b, and the external wiring 31c. The mounting substrate 3 may be the wiring 31 in which the internal electrode 31a, the side wiring 31b, and the external wiring 31c are formed of the same material, or may be formed separately. As the wiring 31, for example, a surface of a metal layer made of copper subjected to Ag plating can be used. In the optical coupling device 10, the side wiring 31 b provided on the side surface of the mounting substrate 3 and the external wiring 31 c provided on the other surface 3 ab side of the mounting substrate 3 can be used as external electrodes of the optical coupling device 10.
また、光結合装置１０は、樹脂ペーストを用いたダイボンド材７により、実装基板３の一表面３ａａ側における配線３２のダイパッド部３２ｄ上に受光素子２を実装することができる。光結合装置１０は、受光素子２と電気的に接続する配線３２を複数個（ここでは、３個）備えている。配線３２は、平面視において、実装基板３の一表面３ａａ側に設けられた透光性樹脂４や遮光性樹脂５で被覆される内部電極３２ａを備えている。配線３２は、実装基板３の側面に沿って実装基板３の厚み方向に設けた側面配線３２ｂを備えている。配線３２は、実装基板３の他表面３ａｂ側に設けられた外部配線３２ｃを備えている。実装基板３は、内部電極３２ａと、側面配線３２ｂと、外部配線３２ｃとを電気的に接続して２次側の配線３２を構成している。光結合装置１０は、実装基板３の側面に設けた側面配線３２ｂや実装基板３の他表面３ａｂ側に設けた外部配線３２ｃを光結合装置１０の外部電極として利用することができる。光結合装置１０は、発光素子１と電気的に接続する１次側の配線３１と、受光素子２と電気的に接続する二次側の配線３２とを電気的に絶縁している。実装基板３は、実装基板３の一表面３ａａ側の内部電極３１ａと、他表面３ａｂ側の外部配線３１ｃとを電気的に接続するため、実装基板３の側面に設けた側面配線３１ｂを備えたものだけに限られない。同様に、実装基板３は、実装基板３の一表面３ａａ側の内部電極３２ａと、他表面３ａｂ側の外部配線３２ｃとを電気的に接続するため、実装基板３の側面に設けた側面配線３２ｂを備えたものだけに限られない。実装基板３は、側面配線３１ｂや側面配線３２ｂの代わりに、実装基板３の厚み方向に貫通して設けられた貫通孔配線（図示していない）などを介して、実装基板３の一表面３ａａ側の内部電極３１ａと、他表面３ａｂ側の外部配線３１ｃとを電気的に接続させた構成としてもよい。実装基板３は、実装基板３の一表面３ａａ側の内部電極３１ａ，３２ａと、他表面３ａｂ側の外部配線３１ｃ，３２ｃとを電気的に接続するため、実装基板３の側面に設けた側面配線３１ｂ，３２ｂを備えたものだけに限られず、貫通孔配線（図示していない）などを介して電気的に接続させた構成としてもよい。本実施形態の光結合装置１０は、外部電極を利用して、外部の回路基板（図示していない）上に表面実装することもできる。
Moreover, the optical coupling device 10 can mount the light receiving element 2 on the die pad portion 32d of the wiring 32 on the one surface 3aa side of the mounting substrate 3 by using the die bonding material 7 using a resin paste. The optical coupling device 10 includes a plurality of wirings 32 (here, three) that are electrically connected to the light receiving element 2. The wiring 32 includes an internal electrode 32a covered with a light-transmitting resin 4 or a light-shielding resin 5 provided on the one surface 3aa side of the mounting substrate 3 in plan view. The wiring 32 includes a side wiring 32 b provided in the thickness direction of the mounting substrate 3 along the side surface of the mounting substrate 3. The wiring 32 includes an external wiring 32 c provided on the other surface 3 ab side of the mounting substrate 3. The mounting board 3 constitutes the secondary wiring 32 by electrically connecting the internal electrode 32a, the side wiring 32b, and the external wiring 32c. In the optical coupling device 10, the side wiring 32 b provided on the side surface of the mounting substrate 3 and the external wiring 32 c provided on the other surface 3 ab side of the mounting substrate 3 can be used as external electrodes of the optical coupling device 10. The optical coupling device 10 electrically insulates the primary side wiring 31 electrically connected to the light emitting element 1 and the secondary side wiring 32 electrically connected to the light receiving element 2. The mounting board 3 includes a side wiring 31b provided on the side surface of the mounting board 3 in order to electrically connect the internal electrode 31a on the one surface 3aa side of the mounting board 3 and the external wiring 31c on the other surface 3ab side. It is not limited to things. Similarly, the mounting substrate 3 has a side surface wiring 32b provided on the side surface of the mounting substrate 3 in order to electrically connect the internal electrode 32a on the one surface 3aa side of the mounting substrate 3 and the external wiring 32c on the other surface 3ab side. It is not restricted only to what is equipped with. The mounting board 3 has one surface 3aa on the mounting board 3 via a through-hole wiring (not shown) provided through the mounting board 3 in the thickness direction instead of the side wiring 31b and the side wiring 32b. The internal electrode 31a on the side and the external wiring 31c on the other surface 3ab side may be electrically connected. Since the mounting substrate 3 electrically connects the internal electrodes 31a and 32a on the one surface 3aa side of the mounting substrate 3 and the external wirings 31c and 32c on the other surface 3ab side, the side wiring provided on the side surface of the mounting substrate 3 The configuration is not limited to the one provided with 31b and 32b, and may be configured to be electrically connected through a through-hole wiring (not shown). The optical coupling device 10 of this embodiment can also be surface-mounted on an external circuit board (not shown) using an external electrode.
光結合装置１０は、実装基板３の一表面３ａａ側に実装した発光素子１および受光素子２を被覆する透光性樹脂４を備えている。透光性樹脂４は、発光素子１からの光を受光素子２側で効率よく受光できるように、発光素子１が発光する光に対して透光性を有している。言い換えれば、光結合装置１０は、透光性樹脂４により、発光素子１と受光素子２とを光学的に結合させた光カップリングを行っている。透光性樹脂４は、透光性樹脂４の樹脂材料として、たとえば、透光性が高く、ゲル状のシリコーン樹脂を用いることができる。透光性樹脂４は、シリコーン樹脂を用いる場合、たとえば、線膨張係数を２７×１０−５（１／Ｋ）とすることができる。
The optical coupling device 10 includes a light-transmitting resin 4 that covers the light-emitting element 1 and the light-receiving element 2 mounted on the one surface 3aa side of the mounting substrate 3. The translucent resin 4 has translucency with respect to the light emitted from the light emitting element 1 so that the light from the light emitting element 1 can be efficiently received on the light receiving element 2 side. In other words, the optical coupling device 10 performs optical coupling in which the light emitting element 1 and the light receiving element 2 are optically coupled by the translucent resin 4. As the resin material of the translucent resin 4, the translucent resin 4 has a high translucency, and a gel-like silicone resin can be used, for example. When the silicone resin is used as the translucent resin 4, for example, the linear expansion coefficient can be set to 27 × 10 −5 (1 / K).
光結合装置１０は、断面視において、発光素子１と受光素子２との配置方向に沿って長径とする半楕円形状に透光性樹脂４を形成することができる。光結合装置１０は、断面視において、楕円の二つの焦点のそれぞれの位置に、発光素子１や受光素子２を配置することにより、発光素子１からの光を効率よく受光素子２側に入射させることが可能となる。なお、光結合装置１０は、断面視において、楕円形状だけに限られず、半円状や台形状などの形状に形成することもできる。
The optical coupling device 10 can form the translucent resin 4 in a semi-elliptical shape having a long diameter along the arrangement direction of the light emitting element 1 and the light receiving element 2 in a cross-sectional view. The optical coupling device 10 arranges the light-emitting element 1 and the light-receiving element 2 at respective positions of two elliptical focal points in a cross-sectional view, so that light from the light-emitting element 1 is efficiently incident on the light-receiving element 2 side. It becomes possible. Note that the optical coupling device 10 is not limited to an elliptical shape in a cross-sectional view, and may be formed in a semicircular shape or a trapezoidal shape.
光結合装置１０は、実装基板３の一表面３ａａに設けられた透光性樹脂４を覆う遮光性樹脂５を備えている。光結合装置１０は、遮光性樹脂５により、光結合装置１０の外部からの光が受光素子２に入射されることを抑制することができる。遮光性樹脂５は、たとえば、遮光性樹脂５の樹脂材料として、エポキシ樹脂を用いることができる。遮光性樹脂５は、エポキシ樹脂中に暗色系のカーボンブラックを含有することにより遮光性を持たせることができる。遮光性樹脂５は、エポキシ樹脂を用いる場合、たとえば、線膨張係数を６．５×１０−５（１／Ｋ）とすることができる。
The optical coupling device 10 includes a light-shielding resin 5 that covers the translucent resin 4 provided on one surface 3aa of the mounting substrate 3. The light coupling device 10 can suppress the light from the outside of the light coupling device 10 from being incident on the light receiving element 2 by the light blocking resin 5. As the light shielding resin 5, for example, an epoxy resin can be used as the resin material of the light shielding resin 5. The light-shielding resin 5 can have light-shielding properties by containing dark carbon black in the epoxy resin. When the light shielding resin 5 uses an epoxy resin, for example, the linear expansion coefficient can be 6.5 × 10 −5 (1 / K).
本実施形態の光結合装置１０では、たとえば、透光性樹脂４にシリコーン樹脂を、遮光性樹脂５にエポキシ樹脂を用いることにより、透光性樹脂４は、遮光性樹脂５よりも線膨張係数が大きいものとすることができる。透光性樹脂４や遮光性樹脂５は、Ｘ線回折法、光走査法や歪みゲージ法などを用いて、線膨張係数を測定することができる。
In the optical coupling device 10 of the present embodiment, for example, by using a silicone resin for the light-transmitting resin 4 and an epoxy resin for the light-blocking resin 5, the light-transmitting resin 4 has a linear expansion coefficient that is greater than that of the light-blocking resin 5. Can be large. The translucent resin 4 and the light-shielding resin 5 can measure the linear expansion coefficient using an X-ray diffraction method, an optical scanning method, a strain gauge method, or the like.
ところで、光結合装置１０では、透光性樹脂４を用いることにより、発光素子１からの光を受光素子２側に効率よく入射させることができる。また、光結合装置１０は、熱膨張した透光性樹脂４により、発光素子１や受光素子２にかかる応力を抑制することができる。しかしながら、光結合装置１０では、透光性に優れた透光性樹脂４の樹脂材料は、遮光性樹脂５の樹脂材料と比較して、使用できる樹脂材料が少なく、透光性樹脂４が遮光性樹脂５よりも線膨張係数が大きくなる傾向にある。光結合装置１０は、リフロー半田などにより外部の回路基板などに表面実装する場合や屋外環境下で用いるなど使用環境が厳しい場合、熱衝撃を受ける場合がある。光結合装置１０では、光結合装置１０が昇温した場合、透光性樹脂４と遮光性樹脂５との線膨張係数差により、透光性樹脂４の熱膨張に伴い発光素子１、受光素子２や遮光性樹脂５に外力がかかる場合がある。光結合装置１０は、透光性樹脂４と遮光性樹脂５との線膨張係数差による応力により、光結合装置１０内での光の反射特性など光学特性が変動すると光結合装置１０の出力特性が変動する虞がある。
By the way, in the optical coupling device 10, the light from the light emitting element 1 can be efficiently incident on the light receiving element 2 side by using the translucent resin 4. Further, the optical coupling device 10 can suppress the stress applied to the light emitting element 1 and the light receiving element 2 by the thermally expanded translucent resin 4. However, in the optical coupling device 10, the resin material of the translucent resin 4 having excellent translucency is less usable than the resin material of the light-shielding resin 5, and the translucent resin 4 is shielded from light. The linear expansion coefficient tends to be larger than that of the functional resin 5. The optical coupling device 10 may be subjected to thermal shock when the usage environment is severe, such as when it is surface-mounted on an external circuit board or the like by reflow soldering, or when used in an outdoor environment. In the optical coupling device 10, when the temperature of the optical coupling device 10 is increased, the light-emitting element 1 and the light-receiving element are associated with the thermal expansion of the translucent resin 4 due to a difference in linear expansion coefficient between the translucent resin 4 and the light-shielding resin 5. 2 or the light-shielding resin 5 may be applied with an external force. When the optical characteristics such as the reflection characteristics of light in the optical coupling device 10 fluctuate due to the stress due to the difference in linear expansion coefficient between the translucent resin 4 and the light shielding resin 5, the optical coupling device 10 outputs the output characteristics of the optical coupling device 10. May fluctuate.
本実施形態の光結合装置１０では、実装基板３は、実装基板３の厚み方向に貫通する貫通孔３ｃｃにより構成する収容部３ｃを備えている。言い換えれば、本実施形態の光結合装置１０では、収容部３ｃは、実装基板３の厚み方向に貫通した貫通孔３ｃｃである。光結合装置１０は、透光性樹脂４と遮光性樹脂５との線膨張係数差により生じた透光性樹脂４の一部である膨張した体積分を、実装基板３に設けた収容部３ｃに収容することを可能に構成している。本実施形態の光結合装置１０は、リフロー実装時など光結合装置１０の温度が大きく上昇した場合、遮光性樹脂５と透光性樹脂４との線膨張係数の差により生じる内圧の上昇を収容部３ｃで低減することが可能となる。そのため、本実施形態の光結合装置１０は、収容部３ｃを備えていないものと比較して、より高い信頼性を得ることが可能となる。
In the optical coupling device 10 according to the present embodiment, the mounting substrate 3 includes a housing portion 3 c configured by a through hole 3 cc penetrating in the thickness direction of the mounting substrate 3. In other words, in the optical coupling device 10 of the present embodiment, the accommodating portion 3 c is a through hole 3 cc that penetrates in the thickness direction of the mounting substrate 3. The optical coupling device 10 includes an accommodating portion 3c provided on the mounting substrate 3 with an expanded volume which is a part of the translucent resin 4 generated by a difference in linear expansion coefficient between the translucent resin 4 and the light-shielding resin 5. It can be accommodated in. The optical coupling device 10 of the present embodiment accommodates the increase in internal pressure caused by the difference in linear expansion coefficient between the light-shielding resin 5 and the translucent resin 4 when the temperature of the optical coupling device 10 is greatly increased, such as during reflow mounting. It can be reduced by the portion 3c. Therefore, the optical coupling device 10 according to the present embodiment can obtain higher reliability as compared with a device that does not include the accommodating portion 3c.
本実施形態の光結合装置１０では、実装基板３は、平面視において、発光素子１と受光素子２との間の中央部に収容部３ｃを設けている。光結合装置１０は、平面視において、発光素子１と受光素子２との間の中央部に収容部３ｃを設けることにより、透光性樹脂４の光学結合にかかわる部分の形状を一定に保つことができる。光結合装置１０は、透光性樹脂４の光学結合にかかわる部分の形状を一定に保つことで、周囲温度の変化による影響を受けにくくすることができ、周囲温度の変化による受光素子２からの出力特性の変動を抑制することが可能となる。言い換えれば、光結合装置１０は、透光性樹脂４と遮光性樹脂５との線膨張係数差により生じた透光性樹脂４の一部である膨張した体積分を逃しやすい位置に収容部３ｃを設けている。
In the optical coupling device 10 of the present embodiment, the mounting substrate 3 is provided with a housing portion 3c in the central portion between the light emitting element 1 and the light receiving element 2 in plan view. The optical coupling device 10 keeps the shape of the portion related to the optical coupling of the translucent resin 4 constant by providing the accommodating portion 3c in the central portion between the light emitting element 1 and the light receiving element 2 in plan view. Can do. The optical coupling device 10 keeps the shape of the part related to the optical coupling of the translucent resin 4 constant, so that it can be made less susceptible to the influence of the change in the ambient temperature. It becomes possible to suppress fluctuations in output characteristics. In other words, the optical coupling device 10 includes the accommodating portion 3c at a position where it is easy to miss the expanded volume that is a part of the translucent resin 4 generated by the difference in linear expansion coefficient between the translucent resin 4 and the light-shielding resin 5. Is provided.
本実施形態の光結合装置１０では、実装基板３は、実装基板３の配線３１と受光素子２からの信号を外部に出力する配線３２とを一表面３ａａ側に設けている。光結合装置１０は、たとえば、リフロー半田により、実装基板３の他表面３ａｂ側に設けた外部配線３１ｃ，３２ｃを、光結合装置１０を実装する外部の回路基板の電極上に表面実装して固着することができる。光結合装置１０は、実装基板３の外部端子が設けられた他表面３ａｂ側に貫通する貫通孔３ｃｃを備えることで、外部の回路基板の電極上に表面実装する場合、貫通孔３ｃｃから光結合装置１０の内部に照射される光を低減することもできる。
In the optical coupling device 10 of this embodiment, the mounting substrate 3 is provided with the wiring 31 of the mounting substrate 3 and the wiring 32 that outputs a signal from the light receiving element 2 to the outside on the one surface 3aa side. The optical coupling device 10 is fixed by mounting the external wirings 31c and 32c provided on the other surface 3ab side of the mounting substrate 3 on the electrode of the external circuit board on which the optical coupling device 10 is mounted by, for example, reflow soldering. can do. The optical coupling device 10 includes a through-hole 3cc that penetrates to the other surface 3ab side where the external terminal of the mounting substrate 3 is provided. When the surface-mounting is performed on the electrode of the external circuit board, the optical coupling device 10 performs optical coupling from the through-hole 3cc. The light irradiated to the inside of the apparatus 10 can also be reduced.
以下では、本実施形態の光結合装置１０の各構成について、より詳細に説明する。
Below, each structure of the optical coupling device 10 of this embodiment is demonstrated in detail.
発光素子１は、光を放射可能なものである。発光素子１は、半導体のベアチップを用いることができる。発光素子１は、半導体のベアチップだけに限られず、チップ・サイズ・パッケージを用いたものであってもよい。発光素子１は、たとえば、発光ダイオードチップやレーザダイオードなどを用いることができる。発光素子１は、ワイヤボンディングなどの適宜の方法により、実装基板３の配線３１と電気的に接続することができる。
The light emitting element 1 can emit light. The light emitting element 1 can be a semiconductor bare chip. The light-emitting element 1 is not limited to a semiconductor bare chip, but may be a chip size package. For example, a light emitting diode chip or a laser diode can be used as the light emitting element 1. The light emitting element 1 can be electrically connected to the wiring 31 of the mounting substrate 3 by an appropriate method such as wire bonding.
受光素子２は、光を受光して電気信号に変換可能なものである。光結合装置１０は、発光素子１からの光を受光素子２が光電変換することにより、発光素子１側からの信号を受光素子２側で検出することができる。受光素子２は、半導体のベアチップを用いることができる。受光素子２は、半導体のベアチップだけに限られず、チップ・サイズ・パッケージを用いたものであってもよい。受光素子２は、ワイヤボンディングなどの適宜の方法により、実装基板３上の配線３１と電気的に接続することができる。
The light receiving element 2 can receive light and convert it into an electrical signal. The optical coupling device 10 can detect a signal from the light emitting element 1 side on the light receiving element 2 side by photoelectrically converting the light from the light emitting element 1 by the light receiving element 2. The light receiving element 2 can be a semiconductor bare chip. The light receiving element 2 is not limited to a semiconductor bare chip, but may be a chip size package. The light receiving element 2 can be electrically connected to the wiring 31 on the mounting substrate 3 by an appropriate method such as wire bonding.
光結合装置１０は、１個の発光素子１を実装基板３上に実装するものだけに限られず、複数個の発光素子１を実装基板３上に実装するものでもよい。同様に、光結合装置１０は、１個の受光素子２を実装基板３上に実装するものだけに限られず、複数個の受光素子２を実装基板３に実装するものでもよい。また、光結合装置１０は、発光素子１および受光素子２だけでなく、他の電子部品（図示していない）を実装基板３に実装させてもよい。光結合装置１０は、電子部品を用いて信号処理回路部を構成してもよい。信号処理回路部は、集積回路などの電子部品により構成することもできる。信号処理回路部は、光を受光した受光素子２が出力する信号を信号処理するように構成することができる。信号処理回路部は、たとえば、受光素子２が出力する信号の増幅、波形の整形、信号のアナログ・デジタル変換などの信号処理を行う。すなわち、実装基板３は、受光素子２が出力する信号を信号処理する電子部品を実装することができる。
The optical coupling device 10 is not limited to the one that mounts one light emitting element 1 on the mounting substrate 3, and may be one that mounts a plurality of light emitting elements 1 on the mounting substrate 3. Similarly, the optical coupling device 10 is not limited to the one that mounts one light receiving element 2 on the mounting substrate 3, and may be one that mounts a plurality of light receiving elements 2 on the mounting substrate 3. The optical coupling device 10 may mount not only the light emitting element 1 and the light receiving element 2 but also other electronic components (not shown) on the mounting substrate 3. The optical coupling device 10 may constitute a signal processing circuit unit using electronic components. The signal processing circuit unit can also be configured by an electronic component such as an integrated circuit. The signal processing circuit unit can be configured to process a signal output from the light receiving element 2 that has received light. The signal processing circuit unit performs signal processing such as amplification of a signal output from the light receiving element 2, waveform shaping, and analog / digital conversion of the signal. That is, the mounting substrate 3 can be mounted with an electronic component that performs signal processing on a signal output from the light receiving element 2.
実装基板３は、実装基板３の一表面３ａａ側に発光素子１と受光素子２とを実装可能なものである。光結合装置１０は、実装基板３の同一平面側に発光素子１と受光素子２とを設けているため、発光素子１と受光素子２とを対向配置するものと比較して、寄生容量によるノイズを低減することが可能となる。実装基板３は、たとえば、実装基板３の外形形状が矩形平板状のものを用いることができる。実装基板３は、矩形平板状のものだけに限られず、円形平板状や多角形平板状など種々の形状のものを利用することができる。実装基板３は、受光素子２側からの信号を外部に出力する配線３２を有している。実装基板３は、受光素子２側と配線３２とを電気的に接続させている。実装基板３は、ガラスエポキシ樹脂基板やセラミックス基板などを用いることができる。実装基板３は、実装基板３の材料として、たとえば、ポリフタルアミド樹脂やアルミナを用いることができる。実装基板３は、透光性樹脂４の一部を収容可能な収容部３ｃを有している。
The mounting board 3 can mount the light emitting element 1 and the light receiving element 2 on the one surface 3aa side of the mounting board 3. Since the optical coupling device 10 is provided with the light emitting element 1 and the light receiving element 2 on the same plane side of the mounting substrate 3, noise due to parasitic capacitance is compared with that in which the light emitting element 1 and the light receiving element 2 are arranged to face each other. Can be reduced. As the mounting substrate 3, for example, the mounting substrate 3 having a rectangular flat plate shape can be used. The mounting substrate 3 is not limited to a rectangular flat plate shape, and various shapes such as a circular flat plate shape and a polygonal flat plate shape can be used. The mounting board 3 has wiring 32 for outputting a signal from the light receiving element 2 side to the outside. The mounting substrate 3 electrically connects the light receiving element 2 side and the wiring 32. As the mounting substrate 3, a glass epoxy resin substrate, a ceramic substrate, or the like can be used. For the mounting substrate 3, for example, polyphthalamide resin or alumina can be used as the material of the mounting substrate 3. The mounting substrate 3 has a housing portion 3 c that can house a part of the translucent resin 4.
収容部３ｃは、円柱状の貫通孔３ｃｃだけに限られず、たとえば、円錐状や角柱状とすることもできる。また、収容部３ｃは、実装基板３の厚み方向に貫通する貫通孔３ｃｃで構成する場合、実装基板３の一表面３ａａと垂直方向に沿って、一表面３ａａから離れるにつれ開口径が狭まる回転放物面形状に形成することもできる。収容部３ｃは、一表面３ａａから離れるにつれ開口径が狭まる回転放物面形状とすることで、外部からの光が入射することを抑制することもできる。収容部３ｃは、ドリル加工により、実装基板３の厚みに方向に貫通孔３ｃｃを貫設することで形成することができる。収容部３ｃは、エッチング加工により、実装基板３の厚みに方向に貫通孔３ｃｃを貫設することで形成することもできる。収容部３ｃは、実装基板３の形成時に貫通孔３ｃｃを形成してもよい。実装基板３は、透光性樹脂４が膨張しても、収容部３ｃ内に収容可能としている。収容部３ｃは、平面視において、たとえば、収容部３ｃの形状を円形状とすることができる。収容部３ｃは、平面視において、収容部３ｃの形状を円形状とするものだけに限られず、楕円形、矩形や多角形などの他の形状であってもよい。収容部３ｃは、実装基板３に１つだけ設けるものに限られず、２つ以上設けてもよい。
The accommodating portion 3c is not limited to the cylindrical through hole 3cc, and may be, for example, a conical shape or a prismatic shape. Further, when the housing portion 3c is configured by a through-hole 3cc that penetrates in the thickness direction of the mounting substrate 3, the rotational diameter decreases as the distance from the one surface 3aa increases along the direction perpendicular to the one surface 3aa of the mounting substrate 3. It can also be formed into an object shape. The accommodating part 3c can also suppress that the light from the outside injects by making it the rotation paraboloid shape whose opening diameter becomes narrow as it leaves | separates from one surface 3aa. The accommodating portion 3c can be formed by penetrating through holes 3cc in the direction of the thickness of the mounting substrate 3 by drilling. The accommodating portion 3c can also be formed by penetrating through holes 3cc in the direction of the thickness of the mounting substrate 3 by etching. The accommodating portion 3c may form a through hole 3cc when the mounting substrate 3 is formed. The mounting substrate 3 can be accommodated in the accommodating portion 3c even if the translucent resin 4 expands. The accommodating part 3c can make the shape of the accommodating part 3c circular, for example in planar view. The storage portion 3c is not limited to a shape in which the shape of the storage portion 3c is circular in plan view, and may be another shape such as an ellipse, a rectangle, or a polygon. The accommodation part 3c is not limited to the one provided on the mounting substrate 3, and two or more accommodation parts 3c may be provided.
透光性樹脂４は、発光素子１および受光素子２を被覆することが可能なものである。透光性樹脂４は、発光素子１からの光を効率よく受光素子２側に透過可能なものが好ましい。透光性樹脂４は、発光素子１や受光素子２を外力から保護することができる。透光性樹脂４は、透光性樹脂４の樹脂材料として、たとえば、ゲル状のシリコーン樹脂やゲル状のフッ素樹脂などを用いることができる。透光性樹脂４は、シリコーン樹脂を用いる場合、たとえば、線膨張係数を８×１０−５（１／Ｋ）〜３０×１０−５（１／Ｋ）とすることができる。透光性樹脂４は、フッ素樹脂を用いる場合、たとえば、線膨張係数を５×１０−５（１／Ｋ）〜９×１０−５（１／Ｋ）とすることができる。透光性樹脂４は、光結合装置１０の表面実装に伴う昇温時などにおいて、透光性樹脂４が熱膨張することにより発光素子１や受光素子２にかかる力を抑制できるように、ゲル状であることが好ましい。光結合装置１０は、ゲル状の透光性樹脂４を用いることにより、熱膨張により透光性樹脂４が変形しても、熱膨張した透光性樹脂４により生ずる応力で発光素子１や受光素子２と電気的に接続する金属ワイヤ８の断線などが生ずる虞を低減することができる。同様に、光結合装置１０は、ゲル状の透光性樹脂４を用いることにより、熱膨張により透光性樹脂４が変形しても、熱膨張した透光性樹脂４により生ずる応力でダイボンド材７が剥離などする虞を低減することができる。光結合装置１０は、ゲル状の透光性樹脂４を用いることにより、発光素子１や受光素子２の電気的特性や光学的特性が変化することを低減することができる。なお、透光性樹脂４は、透光性樹脂４の樹脂材料中に酸化ケイ素や酸化チタンなどの光拡散材を含有させてもよい。透光性樹脂４は、光拡散材の含有量によって、光拡散材を含有させた透光性樹脂４全体の線膨張係数を調整することもできる。
The translucent resin 4 can cover the light emitting element 1 and the light receiving element 2. The translucent resin 4 is preferably one that can efficiently transmit light from the light emitting element 1 to the light receiving element 2 side. The translucent resin 4 can protect the light emitting element 1 and the light receiving element 2 from external force. For the translucent resin 4, as the resin material of the translucent resin 4, for example, a gel-like silicone resin or a gel-like fluororesin can be used. When the silicone resin is used as the translucent resin 4, for example, the linear expansion coefficient can be set to 8 × 10 −5 (1 / K) to 30 × 10 −5 (1 / K). When the translucent resin 4 uses a fluororesin, for example, the linear expansion coefficient can be set to 5 × 10 −5 (1 / K) to 9 × 10 −5 (1 / K). The translucent resin 4 is a gel so that the force applied to the light-emitting element 1 and the light-receiving element 2 can be suppressed by the thermal expansion of the translucent resin 4 at the time of temperature rise accompanying surface mounting of the optical coupling device 10. It is preferable that it is a shape. The optical coupling device 10 uses the gel-like translucent resin 4, so that even if the translucent resin 4 is deformed due to thermal expansion, the light-emitting element 1 and the light receiving device are subjected to stress caused by the thermally expanded translucent resin 4. The possibility of disconnection of the metal wire 8 electrically connected to the element 2 can be reduced. Similarly, the optical coupling device 10 uses the gel-like translucent resin 4, so that even if the translucent resin 4 is deformed due to thermal expansion, the die bond material is subjected to stress generated by the thermally expanded translucent resin 4. The possibility that 7 peels off can be reduced. The optical coupling device 10 can reduce the change in electrical characteristics and optical characteristics of the light emitting element 1 and the light receiving element 2 by using the gel-like translucent resin 4. The translucent resin 4 may contain a light diffusing material such as silicon oxide or titanium oxide in the resin material of the translucent resin 4. The translucent resin 4 can also adjust the linear expansion coefficient of the entire translucent resin 4 containing the light diffusing material, depending on the content of the light diffusing material.
遮光性樹脂５は、外部からの光が受光素子２に照射されることを抑制可能なものである。光結合装置１０は、遮光性樹脂５により、受光素子２が光結合装置１０の外部からの光を発光素子１からの光と誤検知することを抑制し、信号伝達の信頼性を高めることが可能となる。遮光性樹脂５は、外部の応力から発光素子１や受光素子２などを保護させる場合、リジットであることが好ましい。これにより、光結合装置１０は、遮光性樹脂５により、外部の応力から内部の発光素子１、受光素子２や透光性樹脂４などを保護することができる。遮光性樹脂５は、遮光性樹脂５の樹脂材料として、たとえば、エポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂を用いることができる。遮光性樹脂５は、エポキシ樹脂を用いる場合、たとえば、線膨張係数を４．５×１０−５（１／Ｋ）〜６．５×１０−５（１／Ｋ）とすることができる。遮光性樹脂５は、遮光性樹脂５の樹脂材料として、たとえば、熱硬化性樹脂だけに限られず、ＰＰＳ(Polyphenylenesulfide)樹脂、ＰＰ(Polypropylene)樹脂、液晶ポリマー樹脂などの熱可塑性樹脂を用いることもできる。遮光性樹脂５は、たとえば、遮光性樹脂５の樹脂材料中に暗色系のカーボンブラックを含有させることで、遮光性を持たせることができる。遮光性樹脂５は、カーボンブラックにより遮光性を持たせるものだけに限られず、暗色系の顔料や染料、チタン酸バリウムや酸化珪素などの白色顔料や銀などの金属粉を含有させることにより遮光性を持たせてもよい。遮光性樹脂５は、たとえば、チタン酸バリウムなど光反射性を有するフィラを樹脂中に含有して構成することにより、発光素子１からの光を受光素子２に効率よく入射させることも可能となる。遮光性樹脂５は、カーボンブラックやチタン酸バリウムなどの遮光材の含有量によって、遮光材を含有させた遮光性樹脂５全体の線膨張係数を調整することもできる。
The light-shielding resin 5 can suppress the light from the outside from being applied to the light receiving element 2. The light coupling device 10 suppresses the light receiving element 2 from erroneously detecting light from the outside of the light coupling device 10 as light from the light emitting element 1 by using the light shielding resin 5, thereby improving the reliability of signal transmission. It becomes possible. The light shielding resin 5 is preferably rigid when the light emitting element 1, the light receiving element 2 and the like are protected from external stress. Thereby, the optical coupling device 10 can protect the internal light-emitting element 1, the light-receiving element 2, the translucent resin 4, and the like from external stress by the light-shielding resin 5. As the light shielding resin 5, for example, a thermosetting resin such as an epoxy resin can be used as the resin material of the light shielding resin 5. When the light-shielding resin 5 uses an epoxy resin, for example, the linear expansion coefficient can be 4.5 × 10 −5 (1 / K) to 6.5 × 10 −5 (1 / K). The light-shielding resin 5 is not limited to a thermosetting resin, for example, as a resin material of the light-shielding resin 5, and a thermoplastic resin such as PPS (Polyphenylenesulfide) resin, PP (Polypropylene) resin, or liquid crystal polymer resin may be used. it can. The light-shielding resin 5 can have light-shielding properties by, for example, containing dark-colored carbon black in the resin material of the light-shielding resin 5. The light-shielding resin 5 is not limited to those having a light-shielding property by carbon black, but it is light-shielding by containing a dark pigment or dye, a white pigment such as barium titanate or silicon oxide, or a metal powder such as silver. May be provided. For example, the light-shielding resin 5 can contain light reflecting filler such as barium titanate in the resin so that light from the light-emitting element 1 can be efficiently incident on the light-receiving element 2. . The light-shielding resin 5 can also adjust the linear expansion coefficient of the entire light-shielding resin 5 containing the light-shielding material, depending on the content of the light-shielding material such as carbon black or barium titanate.
遮光性樹脂５は、透光性樹脂４を覆うように射出成型により形成するものだけに限られず、予め成形した樹脂成形品の透光性樹脂４を覆うように配置してもよい。遮光性樹脂５は、樹脂成形品で形成する場合、遮光性樹脂５の樹脂材料として、光を吸収する顔料や染料を含んだ樹脂材料を用いて形成することができる。また、遮光性樹脂５は、遮光性樹脂５の表面を金属材料などで被覆したものを用いることもできる。遮光性樹脂５は、透光性樹脂４を囲む遮光性樹脂５の表面に金やアルミニウムなどの金属材料を蒸着やめっき処理を行って形成したものでもよい。
The light-shielding resin 5 is not limited to the one formed by injection molding so as to cover the light-transmitting resin 4, and may be arranged so as to cover the light-transmitting resin 4 of a resin molded product molded in advance. When the light-shielding resin 5 is formed of a resin molded product, the resin material of the light-shielding resin 5 can be formed using a resin material containing a pigment or dye that absorbs light. Further, as the light shielding resin 5, the light shielding resin 5 whose surface is covered with a metal material or the like can also be used. The light shielding resin 5 may be formed by vapor deposition or plating a metal material such as gold or aluminum on the surface of the light shielding resin 5 surrounding the light transmitting resin 4.
遮光性樹脂５は、遮光性樹脂５の内面に発光素子１からの光を反射する反射面を備えている場合、実装基板３の一表面３ａａと垂直方向に沿った方向に発光素子１から放射された光を集光することができる。遮光性樹脂５は、集光された光を対向面側で反射して集光させる焦点を受光素子２に合わせている。光結合装置１０は、遮光性樹脂５により、発光素子１からの光を受光素子２に光を集光する。遮光性樹脂５は、反射面を構成するため、遮光性樹脂５と透光性樹脂４との間に反射体を好適に備えた構成とすることができる。反射体は、発光素子１および受光素子２を被覆する遮光性樹脂５を覆うように設けることができる。反射体は、たとえば、金属材で形成することができる。反射体は、金属材の金属材料として、たとえば、アルミニウム、ステンレスや銅などを用いることができる。反射体は、金属板を押し圧加工することにより形成することができる。反射体は、実装基板３側に開口する凹所を備えた有底角筒状とすることができる。反射体は、実装基板３の一表面３ａａと垂直方向に沿って放射される発光素子１からの光を一表面３ａａと対向する対向面側で反射して実装基板３の一表面３ａａ側の受光素子２に導光することができる。本実施形態の光結合装置１０は、１次側の発光素子１が発光した光に応じた信号を２次側の受光素子２側から出力することができる。
When the light-shielding resin 5 has a reflective surface that reflects light from the light-emitting element 1 on the inner surface of the light-shielding resin 5, the light-shielding resin 5 radiates from the light-emitting element 1 in a direction along the direction perpendicular to the one surface 3aa of the mounting substrate 3. The collected light can be collected. The light-shielding resin 5 is focused on the light receiving element 2 so that the collected light is reflected and collected on the opposite surface side. The optical coupling device 10 condenses the light from the light emitting element 1 onto the light receiving element 2 by the light shielding resin 5. Since the light-shielding resin 5 constitutes a reflection surface, a configuration in which a reflector is suitably provided between the light-shielding resin 5 and the light-transmitting resin 4 can be employed. The reflector can be provided so as to cover the light shielding resin 5 that covers the light emitting element 1 and the light receiving element 2. The reflector can be formed of a metal material, for example. For the reflector, for example, aluminum, stainless steel, copper, or the like can be used as the metal material of the metal material. The reflector can be formed by pressing the metal plate. The reflector can be a bottomed rectangular tube having a recess that opens to the mounting substrate 3 side. The reflector reflects light from the light emitting element 1 radiated along the direction perpendicular to the one surface 3aa of the mounting substrate 3 on the opposite surface side facing the one surface 3aa, and receives light on the one surface 3aa side of the mounting substrate 3. The light can be guided to the element 2. The optical coupling device 10 of the present embodiment can output a signal corresponding to the light emitted from the primary light emitting element 1 from the secondary light receiving element 2 side.
以下では、本実施形態の光結合装置１０の製造方法を簡単に説明する。
Below, the manufacturing method of the optical coupling device 10 of this embodiment is demonstrated easily.
光結合装置１０の製造方法は、Ａｇペーストなどのダイボンド材により、発光素子１を実装基板３の一表面３ａａにダイボンドする。同様に、光結合装置１０の製造方法は、エポキシ樹脂などのダイボンド材により、受光素子２を実装基板３の一表面３ａａにダイボンドする。光結合装置１０の製造方法は、ダイボンド材を硬化させて発光素子１および受光素子２を実装基板３上に実装する。光結合装置１０の製造方法は、ワイヤボンディングにより、実装基板３の一表面３ａａに設けた配線３１側と、発光素子１とを金属ワイヤ８で電気的に接続する。光結合装置１０の製造方法は、ワイヤボンディングにより、実装基板３の一表面３ａａに設けた配線３２側と、受光素子２とを金属ワイヤ８で電気的に接続する。光結合装置１０の製造方法は、透光性樹脂４の樹脂材料を発光素子１と受光素子２とを覆うように実装基板３の一表面３ａａ側にポッティングした後、ポッティングした透光性樹脂４の樹脂材料を硬化することにより、透光性樹脂４を形成する。光結合装置１０の製造方法では、透光性樹脂４の樹脂材料のポッティングに先立って、実装基板３の他表面３ａｂ側から封止ピン（図示していない）で貫通孔３ｃｃを塞ぎ、透光性樹脂４の形成後に貫通孔３ｃｃから封止ピンを抜いて収容部３ｃを形成している。次に、光結合装置１０の製造方法は、透光性樹脂４が配置された実装基板３を覆うように遮光性樹脂５を射出成形することで、図１および図２に示す構造を得ることができる。
In the manufacturing method of the optical coupling device 10, the light-emitting element 1 is die-bonded to the one surface 3 aa of the mounting substrate 3 with a die-bonding material such as Ag paste. Similarly, in the method of manufacturing the optical coupling device 10, the light receiving element 2 is die-bonded to the one surface 3aa of the mounting substrate 3 by using a die-bonding material such as an epoxy resin. In the method for manufacturing the optical coupling device 10, the die bonding material is cured and the light emitting element 1 and the light receiving element 2 are mounted on the mounting substrate 3. In the method for manufacturing the optical coupling device 10, the wiring 31 provided on the one surface 3 aa of the mounting substrate 3 is electrically connected to the light emitting element 1 with the metal wire 8 by wire bonding. In the method of manufacturing the optical coupling device 10, the wiring 32 provided on the one surface 3aa of the mounting substrate 3 and the light receiving element 2 are electrically connected by the metal wire 8 by wire bonding. The optical coupling device 10 is manufactured by potting the resin material of the translucent resin 4 on the one surface 3aa side of the mounting substrate 3 so as to cover the light emitting element 1 and the light receiving element 2 and then potting the translucent resin 4. The translucent resin 4 is formed by curing the resin material. In the manufacturing method of the optical coupling device 10, prior to potting the resin material of the translucent resin 4, the through hole 3 cc is closed with a sealing pin (not shown) from the other surface 3 ab side of the mounting substrate 3, and the translucent light is transmitted. After forming the conductive resin 4, the sealing pin is removed from the through hole 3 cc to form the accommodating portion 3 c. Next, the manufacturing method of the optical coupling device 10 obtains the structure shown in FIGS. 1 and 2 by injection-molding the light-shielding resin 5 so as to cover the mounting substrate 3 on which the translucent resin 4 is arranged. Can do.
（実施形態２）
図３に示す本実施形態の光結合装置１０は、図１に示す実施形態１における貫通孔３ｃｃを充填材１２で塞いだ点が主として相違する。なお、実施形態１と同様の構成要素については、同一の符号を付して適宜に説明を省略している。
(Embodiment 2)
The optical coupling device 10 of the present embodiment shown in FIG. 3 is mainly different in that the through hole 3cc in the first embodiment shown in FIG. In addition, about the component similar to Embodiment 1, the same code | symbol is attached | subjected and description is abbreviate | omitted suitably.
本実施形態の光結合装置１０では、図３に示すように、実装基板３は、透光性樹脂４に付着して貫通孔３ｃｃを塞ぐ充填材１２を備えており、充填材１２は、貫通孔３ｃｃを透過する光を遮光し、且つ柔軟性を有する樹脂よりなる。
In the optical coupling device 10 of the present embodiment, as shown in FIG. 3, the mounting substrate 3 includes a filler 12 that adheres to the translucent resin 4 and closes the through hole 3 cc. It is made of a resin that shields light transmitted through the hole 3cc and has flexibility.
これにより、本実施形態の光結合装置１０は、たとえば、リフロー半田による昇温により、透光性樹脂４と遮光性樹脂５との線膨張率差に起因して、透光性樹脂４が膨張した場合でも、収容部３ｃが膨張した透光性樹脂４を収容する。そのため、光結合装置１０は、透光性樹脂４の膨張に伴い発光素子１や受光素子２と電気的に接続する金属ワイヤ８の断線、発光素子１や受光素子２に剥離や損傷などが生ずることを低減することが可能となる。すなわち、光結合装置１０は、充填材１２を介して、透光性樹脂４と遮光性樹脂５との線膨張係数差に基づく内圧を、収容部３ｃを構成する貫通孔３ｃｃで低減することが可能となる。
Thereby, the optical coupling device 10 of this embodiment expands the translucent resin 4 due to a difference in linear expansion coefficient between the translucent resin 4 and the light-shielding resin 5 due to, for example, a temperature rise by reflow soldering. Even if it did, the accommodating part 3c accommodates the expanded translucent resin 4. Therefore, in the optical coupling device 10, the metal wire 8 that is electrically connected to the light emitting element 1 and the light receiving element 2 is disconnected along with the expansion of the translucent resin 4, and the light emitting element 1 and the light receiving element 2 are peeled off or damaged. This can be reduced. That is, the optical coupling device 10 can reduce the internal pressure based on the difference in linear expansion coefficient between the translucent resin 4 and the light-shielding resin 5 through the filler 12 at the through hole 3cc constituting the housing portion 3c. It becomes possible.
また、本実施形態の光結合装置１０は、充填材１２により、貫通孔３ｃｃを介して、外部の光が光結合装置１０の内部に照射されることを抑制することが可能となる。光結合装置１０は、外部の光が貫通孔３ｃｃを介して、光結合装置１０の内部に照射されることを充填材１２で遮光することにより、光学的ノイズへの耐性を高めることが可能となる。
In addition, the optical coupling device 10 according to the present embodiment can suppress external light from being irradiated inside the optical coupling device 10 through the through hole 3 cc by the filler 12. The optical coupling device 10 can increase resistance to optical noise by shielding external light from being irradiated inside the optical coupling device 10 through the through hole 3cc with the filler 12. Become.
光結合装置１０は、断面視において、貫通孔３ｃｃを塞ぐ充填材１２の形状を種々の形状とすることができる。円柱状の貫通孔３ｃｃの場合、充填材１２の形状は、断面視において、たとえば、外部に向かって充填材１２の中央が窪んだ凹状形状、凸状形状や矩形形状とすることもできる。本実施形態の光結合装置１０では、断面視において、たとえば、充填材１２の形状を外部に向かって充填材１２の中央が窪んだ凹状形状としている。これにより、光結合装置１０は、透光性樹脂４が熱膨張した場合、充填材１２の中央部１２ｂが周辺部１２ａと比較して変形しやすく、熱膨張した透光性樹脂４の一部を比較的簡単に収容部３ｃに収容することができる。また、光結合装置１０は、充填材１２の周辺部１２ａが中央部１２ｂよりも厚く、実装基板３との接触面積を増やすことができるため、充填材１２の厚みが中央部１２ｂと同じ均一なものと比較して、充填材１２と実装基板３との接着強度を高めることも可能となる。なお、充填材１２は、たとえば、カーボンブックを含有させたシリコーン樹脂を用いて形成することができる。
In the optical coupling device 10, the shape of the filler 12 that closes the through-hole 3 cc can be various shapes in a cross-sectional view. In the case of the cylindrical through-hole 3cc, the shape of the filler 12 can be, for example, a concave shape, a convex shape, or a rectangular shape in which the center of the filler material 12 is recessed toward the outside in a cross-sectional view. In the optical coupling device 10 of the present embodiment, for example, in the cross-sectional view, the shape of the filler 12 is a concave shape in which the center of the filler 12 is recessed toward the outside. Thereby, in the optical coupling device 10, when the translucent resin 4 is thermally expanded, the central portion 12b of the filler 12 is more easily deformed than the peripheral portion 12a, and a part of the thermally expanded translucent resin 4 is obtained. Can be accommodated in the accommodating portion 3c relatively easily. In the optical coupling device 10, the peripheral portion 12a of the filler 12 is thicker than the central portion 12b, and the contact area with the mounting substrate 3 can be increased. Therefore, the thickness of the filler 12 is the same as that of the central portion 12b. Compared with that, it is possible to increase the adhesive strength between the filler 12 and the mounting substrate 3. The filler 12 can be formed using, for example, a silicone resin containing a carbon book.
（実施形態３）
図４に示す本実施形態の光結合装置１０は、図３に示す実施形態２の充填材１２で貫通孔３ｃｃを塞ぐ代わりに、貫通孔３ｃｃを塞ぐ蓋材１３を設けた点が主として相違する。なお、実施形態１，２と同様の構成要素については、同一の符号を付して適宜に説明を省略している。
(Embodiment 3)
The optical coupling device 10 of the present embodiment shown in FIG. 4 is mainly different in that a lid member 13 for closing the through hole 3cc is provided instead of closing the through hole 3cc with the filler 12 of the second embodiment shown in FIG. . In addition, about the component similar to Embodiment 1, 2, the same code | symbol is attached | subjected and description is abbreviate | omitted suitably.
本実施形態の光結合装置１０では、図４に示すように、実装基板３は、実装基板３の他表面３ａｂ側に貫通孔３ｃｃを塞ぐ蓋材１３を備えており、蓋材１３は、貫通孔３ｃｃを透過する光を遮光する遮光性を有している。
In the optical coupling device 10 of the present embodiment, as shown in FIG. 4, the mounting substrate 3 includes a lid member 13 that closes the through hole 3 cc on the other surface 3 ab side of the mounting substrate 3. It has a light blocking property to block the light that passes through the hole 3cc.
これにより、本実施形態の光結合装置１０は、透光性樹脂４と遮光性樹脂５との線膨張率差に起因して、透光性樹脂４が膨張した場合でも、貫通孔３ｃｃにおいて、透光性樹脂４と蓋材１３との間の空隙を構成する収容部３ｃに膨張した透光性樹脂４を収容する。そのため、光結合装置１０は、透光性樹脂４の膨張に伴い発光素子１や受光素子２と電気的に接続する金属ワイヤ８の断線、発光素子１や受光素子２に剥離や損傷などが生ずることを低減することが可能となる。すなわち、光結合装置１０は、透光性樹脂４と遮光性樹脂５との線膨張係数差に基づく内圧を、収容部３ｃを構成する貫通孔３ｃｃで低減することが可能となる。
As a result, the optical coupling device 10 of the present embodiment has a through hole 3cc even when the translucent resin 4 expands due to a difference in linear expansion coefficient between the translucent resin 4 and the light-shielding resin 5. The expanded translucent resin 4 is accommodated in the accommodating portion 3c that forms a gap between the translucent resin 4 and the lid member 13. Therefore, in the optical coupling device 10, the metal wire 8 that is electrically connected to the light emitting element 1 and the light receiving element 2 is disconnected along with the expansion of the translucent resin 4, and the light emitting element 1 and the light receiving element 2 are peeled off or damaged. This can be reduced. That is, the optical coupling device 10 can reduce the internal pressure based on the linear expansion coefficient difference between the translucent resin 4 and the light-shielding resin 5 by the through-hole 3cc constituting the housing portion 3c.
また、本実施形態の光結合装置１０は、実装基板３の他表面３ａｂ側に貫通孔３ｃｃを塞ぐ蓋材１３を備えたことにより、貫通孔３ｃｃを介して、外部の光が光結合装置１０の内部に照射されることを抑制することが可能となる。光結合装置１０は、外部の光が貫通孔３ｃｃを介して、光結合装置１０の内部に照射されることを蓋材１３で遮光することにより、光学的ノイズへの耐性を高めることが可能となる。
Further, the optical coupling device 10 of the present embodiment includes the lid member 13 that closes the through hole 3cc on the other surface 3ab side of the mounting substrate 3, so that external light can be transmitted through the through hole 3cc. It is possible to suppress the irradiation inside. The optical coupling device 10 can enhance the resistance to optical noise by shielding the external light from being irradiated into the optical coupling device 10 through the through-hole 3cc with the lid member 13. Become.
本実施形態の光結合装置１０では、蓋材１３は、たとえば、カーボンブラックなど暗色系の顔料が含有された樹脂フィルムを用いることができる。蓋材１３は、蓋材１３の基材として、たとえば、ポリフェニレンサルファイド樹脂を用いることができる。光結合装置１０では、接着材（図示していない）により、貫通孔３ｃｃを塞ぐように実装基板３の他表面３ａｂ側に平板状の蓋材１３を固定すればよい。なお、蓋材１３は、外部からの光が受光素子２に照射されることを抑制可能なものである。したがって、蓋材１３は、カーボンブラックを用いたものだけに限られず、光を吸収可能な暗色系の顔料や染料が含有された樹脂材料や光を反射可能な顔料や染料が含有された樹脂材料を用いて形成することができる。蓋材１３は、樹脂成形品や樹脂フィルムにより構成することができる。
In the optical coupling device 10 of the present embodiment, for the lid member 13, for example, a resin film containing a dark pigment such as carbon black can be used. The lid member 13 can use, for example, polyphenylene sulfide resin as the base material of the lid member 13. In the optical coupling device 10, a flat lid member 13 may be fixed to the other surface 3ab side of the mounting substrate 3 with an adhesive (not shown) so as to close the through hole 3cc. The lid member 13 can suppress light from the outside from being irradiated to the light receiving element 2. Therefore, the lid member 13 is not limited to the one using carbon black, but a resin material containing a dark pigment or dye capable of absorbing light or a resin material containing a pigment or dye capable of reflecting light. Can be used. The lid member 13 can be formed of a resin molded product or a resin film.
（実施形態４）
図５に示す本実施形態の光結合装置１０は、図１に示す実施形態１の貫通孔３ｃｃを備えた収容部３ｃの代わりに、実装基板３の一表面３ａａが窪んだ部位を収容部３ｃとして用いた点が主として相違する。なお、実施形態１と同様の構成要素については、同一の符号を付して適宜に説明を省略している。
(Embodiment 4)
The optical coupling device 10 according to the present embodiment shown in FIG. 5 is configured such that the portion where the one surface 3aa of the mounting substrate 3 is depressed is the accommodating portion 3c instead of the accommodating portion 3c having the through hole 3cc according to the first embodiment shown in FIG. The point used as is mainly different. In addition, about the component similar to Embodiment 1, the same code | symbol is attached | subjected and description is abbreviate | omitted suitably.
本実施形態の光結合装置１０では、図５に示すように、収容部３ｃは、実装基板３の一表面３ａａ側に設けた窪み３ｃｄである。
In the optical coupling device 10 of this embodiment, as shown in FIG. 5, the accommodating portion 3 c is a recess 3 cd provided on the one surface 3 aa side of the mounting substrate 3.
光結合装置１０は、実装基板３の一表面３ａａに予め形成した凹所の窪み３ｃｄを利用して収容部３ｃを構成している。光結合装置１０は、実装基板３の一表面３ａａ側に設けた窪み３ｃｄに、熱膨張した透光性樹脂４の一部を収容することができる。これにより、本実施形態の光結合装置１０は、透光性樹脂４と遮光性樹脂５との線膨張率差に起因して、透光性樹脂４が膨張した場合でも、収容部３ｃを構成する実装基板３の窪み３ｃｄに膨張した透光性樹脂４を収容する。そのため、光結合装置１０は、透光性樹脂４の膨張に伴い発光素子１や受光素子２と電気的に接続する金属ワイヤ８の断線、発光素子１や受光素子２に剥離や損傷などが生ずることを低減することが可能となる。すなわち、光結合装置１０は、透光性樹脂４と遮光性樹脂５との線膨張係数差に基づく内圧を、収容部３ｃを構成する窪み３ｃｄで低減することが可能となる。また、本実施形態の光結合装置１０は、実装基板３側から外部の光が光結合装置１０の内部に照射されることもないため、光学的ノイズが生ずることを低減することが可能となる。
The optical coupling device 10 configures the accommodating portion 3c using a recess 3cd of a recess formed in advance on one surface 3aa of the mounting substrate 3. The optical coupling device 10 can accommodate a part of the thermally transmissive resin 4 in the recess 3cd provided on the one surface 3aa side of the mounting substrate 3. Thereby, the optical coupling device 10 according to the present embodiment configures the accommodating portion 3c even when the translucent resin 4 expands due to the difference in linear expansion coefficient between the translucent resin 4 and the light-shielding resin 5. The expanded translucent resin 4 is accommodated in the recess 3cd of the mounting substrate 3 to be mounted. Therefore, in the optical coupling device 10, the metal wire 8 that is electrically connected to the light emitting element 1 and the light receiving element 2 is disconnected along with the expansion of the translucent resin 4, and the light emitting element 1 and the light receiving element 2 are peeled off or damaged. This can be reduced. That is, the optical coupling device 10 can reduce the internal pressure based on the difference in linear expansion coefficient between the translucent resin 4 and the light-shielding resin 5 by the depression 3cd constituting the housing portion 3c. Moreover, since the optical coupling device 10 of this embodiment does not irradiate the inside of the optical coupling device 10 with external light from the mounting substrate 3 side, it is possible to reduce the occurrence of optical noise. .
