JP2981361B2 - フォトカプラ - Google Patents
フォトカプラInfo
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- JP2981361B2 JP2981361B2 JP7559593A JP7559593A JP2981361B2 JP 2981361 B2 JP2981361 B2 JP 2981361B2 JP 7559593 A JP7559593 A JP 7559593A JP 7559593 A JP7559593 A JP 7559593A JP 2981361 B2 JP2981361 B2 JP 2981361B2
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Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、発光素子と受光素子を
光結合してなるフォトカプラに関するものである。
光結合してなるフォトカプラに関するものである。
【0002】
【従来の技術】図8は、従来最も一般的に利用されてい
るフォトカプラの断面図である。従来のフォトカプラ
は、金属リードフレーム1,2の先端に、赤外発光ダイ
オード等の発光素子3と、フォトトランジスタ等の受光
素子4とをそれぞれ銀ペースト等でダイボンドし、その
後、Auワイヤー等のボンディングワイヤーでワイヤー
ボンドが施され、その後、両素子3,4は相対向する位
置に配置される。
るフォトカプラの断面図である。従来のフォトカプラ
は、金属リードフレーム1,2の先端に、赤外発光ダイ
オード等の発光素子3と、フォトトランジスタ等の受光
素子4とをそれぞれ銀ペースト等でダイボンドし、その
後、Auワイヤー等のボンディングワイヤーでワイヤー
ボンドが施され、その後、両素子3,4は相対向する位
置に配置される。
【0003】また、前記発光素子3及び受光素子4間の
対向間隔部には、両素子3,4間の光結合を確保するた
め、エポキシ樹脂等の透光性樹脂5を充填し、更に該透
光性樹脂5の外周を外乱光を遮断するために黒色エポキ
シ樹脂等の遮光性樹脂6にてモールドされてなる構造で
ある。
対向間隔部には、両素子3,4間の光結合を確保するた
め、エポキシ樹脂等の透光性樹脂5を充填し、更に該透
光性樹脂5の外周を外乱光を遮断するために黒色エポキ
シ樹脂等の遮光性樹脂6にてモールドされてなる構造で
ある。
【0004】このような構造からなるフォトカプラで
は、発光素子3と受光素子4との間隔が比較的大きいた
めに光の損出があり、フォトカプラの高感度化、即ち発
光素子3を低電流で駆動することが困難であるという欠
点があった。
は、発光素子3と受光素子4との間隔が比較的大きいた
めに光の損出があり、フォトカプラの高感度化、即ち発
光素子3を低電流で駆動することが困難であるという欠
点があった。
【0005】その為、上記構造に対し、両素子間を小さ
くすることにより光利用効率を向上し、高感度化を試み
たフォトカプラを図9に示す。該フォトカプラは、受光
素子4上にメサ部7を有する発光素子3を積層し、両素
子3,4間をガラス等の透明絶縁層8により電気的に絶
縁させることで、両素子3,4間を短くとり、光利用効
率を向上させていた。
くすることにより光利用効率を向上し、高感度化を試み
たフォトカプラを図9に示す。該フォトカプラは、受光
素子4上にメサ部7を有する発光素子3を積層し、両素
子3,4間をガラス等の透明絶縁層8により電気的に絶
縁させることで、両素子3,4間を短くとり、光利用効
率を向上させていた。
【0006】前記メサ部7は、側壁面が前記メサ部7の
上面及び底面に対し垂直であり、前記上面及び底面間に
P−N接合部を有するものである。
上面及び底面に対し垂直であり、前記上面及び底面間に
P−N接合部を有するものである。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】ところが、図9に示す
フォトカプラは、発光素子3からの放射光が受光素子4
の存在する下方以外にも放射されるため、前記放射光の
大部分が前記受光素子4に到達することなく外部へ放射
され、大きなロスを生じている。すなわち、前記放射光
が受光素子4の存在する下方へ放射される割合が低く、
光利用効率を大きく改善することができなかった。
フォトカプラは、発光素子3からの放射光が受光素子4
の存在する下方以外にも放射されるため、前記放射光の
大部分が前記受光素子4に到達することなく外部へ放射
され、大きなロスを生じている。すなわち、前記放射光
が受光素子4の存在する下方へ放射される割合が低く、
光利用効率を大きく改善することができなかった。
【0008】本発明は、上記課題に鑑み、光利用効率の
大幅な向上が図れるフォトカプラを提供することを目的
とするものである。
大幅な向上が図れるフォトカプラを提供することを目的
とするものである。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明のフォトカプラ
は、平板状の受光素子の上に、透光性樹脂から成る絶縁
層を介して、P−N接合面が前記受光素子の上面と略平
行となるように発光素子が積層配置され、前記発光素子
は上面が下面より狭くなるようにメサ形状であるととも
に、前記メサ形状の側壁面に前記P−N接合面の外部端
面が位置しており、且つ前記メサ形状の側壁面と前記発
光素子上面との内角が鈍角をなすように形成され、前記
受光素子及び前記発光素子の周囲が樹脂封止されてなる
ことを特徴とする。
は、平板状の受光素子の上に、透光性樹脂から成る絶縁
層を介して、P−N接合面が前記受光素子の上面と略平
行となるように発光素子が積層配置され、前記発光素子
は上面が下面より狭くなるようにメサ形状であるととも
に、前記メサ形状の側壁面に前記P−N接合面の外部端
面が位置しており、且つ前記メサ形状の側壁面と前記発
光素子上面との内角が鈍角をなすように形成され、前記
受光素子及び前記発光素子の周囲が樹脂封止されてなる
ことを特徴とする。
【0010】さらに、請求項1記載のフォトカプラにお
いて、少なくとも、前記メサ形状の側壁面に光反射膜が
形成されてなることを特徴とするものである。
いて、少なくとも、前記メサ形状の側壁面に光反射膜が
形成されてなることを特徴とするものである。
【0011】
【作用】このようにフォトカプラにおいて、発光素子は
メサ部にP−N接合部を有し、前記メサ部の側壁面と上
面との内角が鈍角をなすよう、前記側壁面を傾斜させて
なる構成なので、前記P−N接合部で発生する光のうち
のP−N接合面と平行又は平行に近い光を、傾斜した側
壁面で下方へ反射することができる。従って、受光素子
の受光光量が増加し、光利用効率を大幅に向上できる。
メサ部にP−N接合部を有し、前記メサ部の側壁面と上
面との内角が鈍角をなすよう、前記側壁面を傾斜させて
なる構成なので、前記P−N接合部で発生する光のうち
のP−N接合面と平行又は平行に近い光を、傾斜した側
壁面で下方へ反射することができる。従って、受光素子
の受光光量が増加し、光利用効率を大幅に向上できる。
【0012】また、少なくとも、前記メサ部の側壁面に
光反射膜を形成したことにより、P−N接合部から前記
側壁面に向けて放射された光を、高効率で下方へ反射す
ることができる。従って、更に光利用効率を向上でき
る。
光反射膜を形成したことにより、P−N接合部から前記
側壁面に向けて放射された光を、高効率で下方へ反射す
ることができる。従って、更に光利用効率を向上でき
る。
【0013】
【実施例】図1は、本発明の一実施例を示す図であり、
同図(a)は正面断面図であり、同図(b)は上面側か
らの透視図である。本実施例のフォトカプラは、図1の
如く、表面に配線電極11を有する凹型ケース12の凹
部に、前記配線電極11を介してフォトトランジスタ等
の受光素子13がダイボンドされ、さらに、前記受光素
子13の受光面上に透光性のエポキシ樹脂シート等の絶
縁層14を介して発光ダイオード等の発光素子15が搭
載され、封止樹脂16により封止されてなる構成であ
る。
同図(a)は正面断面図であり、同図(b)は上面側か
らの透視図である。本実施例のフォトカプラは、図1の
如く、表面に配線電極11を有する凹型ケース12の凹
部に、前記配線電極11を介してフォトトランジスタ等
の受光素子13がダイボンドされ、さらに、前記受光素
子13の受光面上に透光性のエポキシ樹脂シート等の絶
縁層14を介して発光ダイオード等の発光素子15が搭
載され、封止樹脂16により封止されてなる構成であ
る。
【0014】前記発光素子15はメサ部17を有し、該
メサ部17は側壁面と上面との内角が鈍角をなすよう、
前記メサ部17の側壁面4面のうちの左右2面を傾斜さ
せ、正面視略台形状に形成され、かつP−N接合部が前
記メサ部17底面及び上面間に形成してなるものであ
る。
メサ部17は側壁面と上面との内角が鈍角をなすよう、
前記メサ部17の側壁面4面のうちの左右2面を傾斜さ
せ、正面視略台形状に形成され、かつP−N接合部が前
記メサ部17底面及び上面間に形成してなるものであ
る。
【0015】上記構成のフォトカプラは、例えば図2に
示すように形成される。まず、図2(a)の如く、N−
GaAs基板18上にN−GaAs層19及びP−Ga
As層20を順次液層エピタキシャル成長法によって形
成する。
示すように形成される。まず、図2(a)の如く、N−
GaAs基板18上にN−GaAs層19及びP−Ga
As層20を順次液層エピタキシャル成長法によって形
成する。
【0016】次に、図2(b)の如く、前記P−GaA
s層20の一部をケミカルエッチングにて前記N−Ga
As層19まで達するようメサエッチングを行い、メサ
部17を形成する。これにより、P−N接合部は前記メ
サ部17の底面及び上面間に形成される。ここで、前記
メサ部17は、該メサ部17の側壁面と上面との内角が
鈍角をなすよう、前記メサ部17の側壁面4面のうちの
対向する左右2面を傾斜させる。この時、前記メサ部1
7の傾斜する左右2面の側壁面と上面との内角を135
度±15度になるようエッチング条件を設定すると、前
記メサ部17の側壁面は、光の反射面としてより効率的
に作用する。また、前記ケミカルエッチングの代わり
に、ダイシングで機械的にメサ形状に加工し、機械的加
工により露出した面を軽くエッチングしてダメージ層を
取ると同時に平滑状態にして前記メサ部17を形成する
方法もある。
s層20の一部をケミカルエッチングにて前記N−Ga
As層19まで達するようメサエッチングを行い、メサ
部17を形成する。これにより、P−N接合部は前記メ
サ部17の底面及び上面間に形成される。ここで、前記
メサ部17は、該メサ部17の側壁面と上面との内角が
鈍角をなすよう、前記メサ部17の側壁面4面のうちの
対向する左右2面を傾斜させる。この時、前記メサ部1
7の傾斜する左右2面の側壁面と上面との内角を135
度±15度になるようエッチング条件を設定すると、前
記メサ部17の側壁面は、光の反射面としてより効率的
に作用する。また、前記ケミカルエッチングの代わり
に、ダイシングで機械的にメサ形状に加工し、機械的加
工により露出した面を軽くエッチングしてダメージ層を
取ると同時に平滑状態にして前記メサ部17を形成する
方法もある。
【0017】次に、図2(c)の如く、前記メサエッチ
ングにより露出したN−GaAs層19上、及びP−G
aAs層20上に電極を形成し、個々のチップに分割さ
れ、発光素子15が形成される。
ングにより露出したN−GaAs層19上、及びP−G
aAs層20上に電極を形成し、個々のチップに分割さ
れ、発光素子15が形成される。
【0018】次に、図2(d)の如く、受光素子13上
に絶縁層14を接着し、さらにその上に上記発光その1
5が接着される。
に絶縁層14を接着し、さらにその上に上記発光その1
5が接着される。
【0019】その後、前記受光素子13の裏面が凹型ケ
ース(図示せず)の配線電極上にダイボンドされ、封止
樹脂により封止されて完成品となる。尚、図2(e)は
2(c)における発光素子15の拡大平面図である。
ース(図示せず)の配線電極上にダイボンドされ、封止
樹脂により封止されて完成品となる。尚、図2(e)は
2(c)における発光素子15の拡大平面図である。
【0020】このように、本発明のフォトカプラは、発
光素子15のメサ部17の側壁面と上面との内角が鈍角
をなすよう、前記側壁面を傾斜させてなる構成なので、
従来利用することのできなかったP−N接合面と平行方
向及び平行方向に近い光を、傾斜したメサ部17の側壁
面で下方へ反射させ、受光素子13で受光することがで
きる。従って、受光素子13の受光光量が増加し、光利
用効率を大幅に向上できる。
光素子15のメサ部17の側壁面と上面との内角が鈍角
をなすよう、前記側壁面を傾斜させてなる構成なので、
従来利用することのできなかったP−N接合面と平行方
向及び平行方向に近い光を、傾斜したメサ部17の側壁
面で下方へ反射させ、受光素子13で受光することがで
きる。従って、受光素子13の受光光量が増加し、光利
用効率を大幅に向上できる。
【0021】図3は他の実施例を示す図であり、同図
(a)は正面図であり、同図(b)は上面図である。
尚、図3は本発明のフォトカプラにおける発光素子のみ
図示する。本実施例について、図1に示す実施例と相違
する点のみ説明する。本実施例のフォトカプラは、発光
素子15のメサ部17における側壁面4面を凹状の弧形
状に傾斜させてなるものである。この構成は、図1に示
す実施例に対し、更に光をより効率良く下方へ反射する
ことができる。
(a)は正面図であり、同図(b)は上面図である。
尚、図3は本発明のフォトカプラにおける発光素子のみ
図示する。本実施例について、図1に示す実施例と相違
する点のみ説明する。本実施例のフォトカプラは、発光
素子15のメサ部17における側壁面4面を凹状の弧形
状に傾斜させてなるものである。この構成は、図1に示
す実施例に対し、更に光をより効率良く下方へ反射する
ことができる。
【0022】図4は更に他の実施例を示す図であり、同
図(a)は正面図であり、同図(b)は上面図である。
図4においても、発光素子のみ図示する。本実施例につ
いて、図1に示す実施例と相違する点のみ説明する。本
実施例のフォトカプラは、メサ部17が半球状の側面視
略だ円状に形成され、上面を平面としてなるものであ
る。この構造は、図3に示す実施例に対し、更に光をよ
り効率よく下方へ反射できる。
図(a)は正面図であり、同図(b)は上面図である。
図4においても、発光素子のみ図示する。本実施例につ
いて、図1に示す実施例と相違する点のみ説明する。本
実施例のフォトカプラは、メサ部17が半球状の側面視
略だ円状に形成され、上面を平面としてなるものであ
る。この構造は、図3に示す実施例に対し、更に光をよ
り効率よく下方へ反射できる。
【0023】図5に更に他の実施例を示す正面図であ
る。本実施例について、図1及び図2に示す実施例と相
違する点のみ説明する。本実施例のフォトカプラは、図
5の如く、図2(d)に示すメサ部17の側壁面及び電
極形成部以外の上面に光反射膜21を形成してなるもの
である。該光反射膜21は、発光素子15の発光ピーク
波長をλpとすると、例えばSiO2 /TiO2 の各光
学的膜厚(nd:屈折率×膜厚)をλp/4nmにし、
4対蒸着により重ねた誘電体多層膜で構成される。
る。本実施例について、図1及び図2に示す実施例と相
違する点のみ説明する。本実施例のフォトカプラは、図
5の如く、図2(d)に示すメサ部17の側壁面及び電
極形成部以外の上面に光反射膜21を形成してなるもの
である。該光反射膜21は、発光素子15の発光ピーク
波長をλpとすると、例えばSiO2 /TiO2 の各光
学的膜厚(nd:屈折率×膜厚)をλp/4nmにし、
4対蒸着により重ねた誘電体多層膜で構成される。
【0024】このように、メサ部17の側壁面及び電極
形成部以外の上面に光反射膜21を形成したことによ
り、P−N接合部から上面及び側壁面に向けて放射され
た光を、高効率で下方へ反射させることができる。従っ
て、受光素子13の受光光量を増加でき、光利用効率を
向上できる。
形成部以外の上面に光反射膜21を形成したことによ
り、P−N接合部から上面及び側壁面に向けて放射され
た光を、高効率で下方へ反射させることができる。従っ
て、受光素子13の受光光量を増加でき、光利用効率を
向上できる。
【0025】本実施例は、図3及び図4に示す実施例に
おいても同様に、光反射膜21を形成することにより同
様の効果が得られることは勿論である。
おいても同様に、光反射膜21を形成することにより同
様の効果が得られることは勿論である。
【0026】上記図1及び図2に示す実施例において、
図6の如く、発光素子15の裏面に反射防止膜22を形
成することにより発光素子15及び絶縁層14間に反射
防止膜22を形成するものである。該反射防止膜22
は、例えばTiO2を光学的膜厚(nd)がλp/4nm
になるよう蒸着にて形成される。
図6の如く、発光素子15の裏面に反射防止膜22を形
成することにより発光素子15及び絶縁層14間に反射
防止膜22を形成するものである。該反射防止膜22
は、例えばTiO2を光学的膜厚(nd)がλp/4nm
になるよう蒸着にて形成される。
【0027】このように、前記発光素子15及び絶縁層
14間に反射防止膜22を形成したことにより、前記発
光素子15及び絶縁層14間の界面での光の反射を減ら
し、受光素子13への到達光量を大幅に改善できる。従
って、光利用効率を更に向上できる。
14間に反射防止膜22を形成したことにより、前記発
光素子15及び絶縁層14間の界面での光の反射を減ら
し、受光素子13への到達光量を大幅に改善できる。従
って、光利用効率を更に向上できる。
【0028】また、上記図3及び図4並びに図5に示す
実施例においても同様に、反射防止膜22を形成するこ
とにより同様の効果が得られることは勿論である。
実施例においても同様に、反射防止膜22を形成するこ
とにより同様の効果が得られることは勿論である。
【0029】尚、本発明は、上記実施例に限定されるも
のではなく、本発明の範囲内で、上記実施例に多くの修
正及び変更を加え得ることは勿論である。
のではなく、本発明の範囲内で、上記実施例に多くの修
正及び変更を加え得ることは勿論である。
【0030】例えば、図7の如く、図1に示すフォトカ
プラの他のパッケージング例として、凹型ケース12の
代わりに金属性のリードフレーム23を用い、該リード
フレーム23上に受光素子13、絶縁層14、発光素子
15を順次積層し、封止樹脂16にて封止してなる構成
がある。
プラの他のパッケージング例として、凹型ケース12の
代わりに金属性のリードフレーム23を用い、該リード
フレーム23上に受光素子13、絶縁層14、発光素子
15を順次積層し、封止樹脂16にて封止してなる構成
がある。
【0031】
【発明の効果】以上のように、本発明のフォトカプラに
よれば、発光素子はメサ部にP−N接合部を有し、前記
メサ部の側壁面と上面との内角が鈍角をなすよう、前記
側壁面を傾斜させてなる構成なので、P−N接合部で発
生する光のうちのP−N接合面と平行又は平行に近い光
は、傾斜した側壁面で下方へ反射される。従って、受光
素子の受光光量が増加し、光利用効率が大幅に向上され
る。
よれば、発光素子はメサ部にP−N接合部を有し、前記
メサ部の側壁面と上面との内角が鈍角をなすよう、前記
側壁面を傾斜させてなる構成なので、P−N接合部で発
生する光のうちのP−N接合面と平行又は平行に近い光
は、傾斜した側壁面で下方へ反射される。従って、受光
素子の受光光量が増加し、光利用効率が大幅に向上され
る。
【0032】また、少なくとも、前記メサ部の側壁面に
光反射膜を形成したことにより、P−N接合部から側壁
面に向けて放射された光は、高効率で下方に反射され
る。従って、更に光利用効率が向上される。
光反射膜を形成したことにより、P−N接合部から側壁
面に向けて放射された光は、高効率で下方に反射され
る。従って、更に光利用効率が向上される。
【図1】本発明の一実施例を示す図であり、図(a)は
正面断面図であり、図(b)は上面側からの透視図であ
る。
正面断面図であり、図(b)は上面側からの透視図であ
る。
【図2】図1に示すフォトカプラの製造工程図である。
【図3】本発明の他の実施例を示す図であり、図(a)
は正面図であり、図(b)は平面図である。
は正面図であり、図(b)は平面図である。
【図4】本発明の更に他の実施例を示す図であり、図
(a)は正面図であり、図(b)は平面図である。
(a)は正面図であり、図(b)は平面図である。
【図5】本発明の更に他の実施例を示す正面図である。
【図6】図1に示す発光素子の裏面に反射防止膜を形成
した場合の正面図である。
した場合の正面図である。
【図7】図1に示すフォトカプラの他のパッケージング
例であり、図(a)は正面側からの透視図であり、図
(b)は樹脂封止前の斜視図である。
例であり、図(a)は正面側からの透視図であり、図
(b)は樹脂封止前の斜視図である。
【図8】従来例を示す図である。
【図9】他の従来例を示す図である。
13 受光素子 15 発光素子 17 メサ部 21 光反射膜
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平6−151949(JP,A) 特開 昭58−130580(JP,A) 特開 昭53−78794(JP,A) 特公 昭43−14491(JP,B1) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H01L 31/12
Claims (2)
- 【請求項1】 平板状の受光素子の上に、透光性樹脂か
ら成る絶縁層を介して、P−N接合面が前記受光素子の
上面と略平行となるように発光素子が積層配置され、前
記発光素子は上面が下面より狭くなるようにメサ形状で
あるとともに、前記メサ形状の側壁面に前記P−N接合
面の外部端面が位置しており、且つ前記メサ形状の側壁
面と前記発光素子上面との内角が鈍角をなすように形成
され、前記受光素子及び前記発光素子の周囲が樹脂封止
されてなることを特徴とするフォトカプラ。 - 【請求項2】 少なくとも、前記メサ形状の側壁面に光
反射膜が形成されてなることを特徴とする請求項1に記
載のフォトカプラ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP7559593A JP2981361B2 (ja) | 1993-04-01 | 1993-04-01 | フォトカプラ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP7559593A JP2981361B2 (ja) | 1993-04-01 | 1993-04-01 | フォトカプラ |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH06291363A JPH06291363A (ja) | 1994-10-18 |
JP2981361B2 true JP2981361B2 (ja) | 1999-11-22 |
Family
ID=13580717
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP7559593A Expired - Fee Related JP2981361B2 (ja) | 1993-04-01 | 1993-04-01 | フォトカプラ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2981361B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP5806994B2 (ja) | 2012-09-21 | 2015-11-10 | 株式会社東芝 | 光結合装置 |
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JP5985452B2 (ja) * | 2013-09-12 | 2016-09-06 | 株式会社東芝 | 半導体装置 |
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