JP3437363B2 - Optical coupling device - Google Patents
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Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、発光素子と信号処
理回路部（増幅回路、コンパレータ回路、出力回路等）
を有する受光素子とが対向配置されて光学的に結合され
た光結合装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a light emitting element and a signal processing circuit section (amplifier circuit, comparator circuit, output circuit, etc.).
The present invention relates to an optical coupling device in which a light receiving element having a light emitting element is disposed to face each other and is optically coupled.
【０００２】[0002]
【従来の技術】一般に、発光素子と受光素子とが対向配
置されて光学的に結合された光結合装置（例えば、フォ
トカプラ）は、図１２の如く、発光側リードフレーム１
に発光素子２を搭載し、受光側リードフレーム３に受光
素子４を搭載し、両リードフレーム１，３を発光素子２
と受光素子４の光軸が合うように対向配置した後、透光
性樹脂による一次モールドを行って一次モールド体６を
形成し、さらに遮光性樹脂による二次モールドを行って
二次モールド体７を形成することにより製造されてい
た。なお、発光素子２および受光素子４は、金線等のボ
ンディングワイヤ８を介して搭載用や結線用のリードフ
レームに電気的に接続されている。2. Description of the Related Art In general, an optical coupling device (for example, a photocoupler) in which a light emitting element and a light receiving element are arranged to face each other and is optically coupled is shown in FIG.
The light emitting element 2 is mounted on the light receiving side lead frame 3 and the light receiving element 4 is mounted on the light receiving side lead frame 3.
And the light-receiving element 4 are opposed to each other so that the optical axes of the light-receiving element 4 and the light-receiving element 4 are aligned with each other. Was manufactured by forming a. The light emitting element 2 and the light receiving element 4 are electrically connected to a lead frame for mounting or connection via a bonding wire 8 such as a gold wire.
【０００３】受光素子４としては、図１３の如く、フォ
トダイオードである受光領域１０と、該受光領域１０で
一旦光電変換した電気信号を処理する増幅回路、コンパ
レータ回路、出力回路等の信号処理回路部１１とが１チ
ップ化されてマイクロコンピュータに直結可能なタイプ
のものが用途を拡大してきている。この受光素子４は、
バイポーラプロセスを用いて受光領域１０にＰＮ接合部
が形成されており、半導体基板１２の表側に受光領域１
０および信号処理回路部１１が並設されて、半導体基板
１２の表側で発光素子２からの光を受光するようになっ
ている。As the light receiving element 4, as shown in FIG. 13, a light receiving area 10 which is a photodiode, and a signal processing circuit such as an amplifier circuit, a comparator circuit, an output circuit for processing an electric signal once photoelectrically converted in the light receiving area 10. A type in which the unit 11 and the unit 11 are integrated into a single chip and can be directly connected to a microcomputer is expanding its application. This light receiving element 4 is
A PN junction is formed in the light receiving region 10 using a bipolar process, and the light receiving region 1 is formed on the front side of the semiconductor substrate 12.
0 and the signal processing circuit section 11 are arranged side by side so that the light from the light emitting element 2 is received on the front side of the semiconductor substrate 12.
【０００４】この種の受光素子４を図１２に示す光結合
装置に適用した場合、受光素子４が発光素子２からの光
を直接受け、信号処理回路部１１の配線パターン１３に
も光が当たって雑音の原因になる。When this type of light receiving element 4 is applied to the optical coupling device shown in FIG. 12, the light receiving element 4 directly receives the light from the light emitting element 2, and the wiring pattern 13 of the signal processing circuit section 11 is also exposed to the light. Cause noise.
【０００５】そこで、雑音をできるだけ少なくするた
め、ダミーの受光素子を用いて、正規の受光素子４から
の電気信号とダミーの受光素子からの電気信号とを比較
することによって誤動作を防いだり、図１３に示すよう
に信号処理回路部１１の上方に遮光層１４を形成して配
線パターン１３をシールドしたりする方法が用いられて
いる。なお、図１３中、１５は配線パターン１３を保護
するための絶縁層である。Therefore, in order to reduce noise as much as possible, a dummy light receiving element is used to prevent malfunction by comparing the electric signal from the regular light receiving element 4 with the electric signal from the dummy light receiving element. As shown in FIG. 13, a method of forming a light shielding layer 14 above the signal processing circuit section 11 to shield the wiring pattern 13 is used. In FIG. 13, reference numeral 15 is an insulating layer for protecting the wiring pattern 13.
【０００６】特に最近では、ネットワーク通信用等の用
途に、高速、高ＣＭＲ（Ｃｏｍｍｏｎ Ｍｏｄｅ Ｒｅ
ｊｅｃｔｉｏｎ）といった特性が要求されており、他に
も機器のテスト項目にノイズテストが含まれる傾向が多
く、光結合装置においても高ＣＭＲのものが必要とされ
ている。In particular, recently, high speed and high CMR (Common Mode Re) are used for applications such as network communication.
characteristics are required, and in addition, a noise test is often included in the test items of the equipment, and an optical coupling device having a high CMR is also required.
【０００７】光結合装置のＣＭＲを向上させるために
は、一次側の発光素子２と二次側の受光素子４との間の
絶縁距離を十分に保って入出力間の浮遊容量を小さくす
る方法や、上述のように信号処理回路部１１の配線パタ
ーン１３の上方をシールドする方法が用いられている。In order to improve the CMR of the optical coupling device, a method of keeping a sufficient insulation distance between the light emitting element 2 on the primary side and the light receiving element 4 on the secondary side to reduce the stray capacitance between the input and the output. Alternatively, the method of shielding the upper side of the wiring pattern 13 of the signal processing circuit unit 11 as described above is used.
【０００８】従来においては、図１２に示すように、発
光側および受光側の両リードフレーム１，３のヘッダ部
にオフセット折り曲げを施して、発光素子２と受光素子
４との間の絶縁距離Ｌ（発光側および受光側のボンディ
ングワイヤ８のループ頂点間の距離）を確保しているも
のの、構造上限界があり、絶縁距離Ｌを十分に保つこと
ができない場合があり、一次、二次側間（入出力間）の
遅い信号に対しては電気的に絶縁されるが、急激に変化
する電圧が加わると入出力間の浮遊容量により出力に雑
音が発生することがある。しかも、構造上許容できる距
離までオフセット折り曲げを施したとしても、発光側お
よび受光側のボンディングワイヤ８におけるループ形状
のバラツキにより、絶縁距離Ｌが安定せず信頼性に乏し
かった。また、シールドする方法では、部品点数が多く
なり、製造コストの上昇および故障率の増大を招いてい
た。In the prior art, as shown in FIG. 12, the header portions of both the light emitting side and the light receiving side lead frames 1 and 3 are offset and bent to provide an insulation distance L between the light emitting element 2 and the light receiving element 4. Although (the distance between the loop vertices of the bonding wires 8 on the light emitting side and the light receiving side) is secured, there is a structural limitation and the insulation distance L may not be sufficiently maintained. It is electrically insulated against a slow signal (between input and output), but when a voltage that changes abruptly is applied, noise may occur in the output due to the stray capacitance between the input and output. Moreover, even if the offset bending is performed to a structurally allowable distance, the insulation distance L is not stable and the reliability is poor due to the variation in the loop shape of the bonding wires 8 on the light emitting side and the light receiving side. Further, the shield method requires a large number of parts, resulting in an increase in manufacturing cost and an increase in failure rate.
【０００９】そこで、本出願人は、実開平５−８２０５
９号公報に記載されているように、図１４の如く、発光
側リードフレーム１に発光素子２を搭載し、受光側リー
ドフレーム３の発光素子２からの光が照射される側と反
対側に上述と同様の受光素子４を搭載し、受光側リード
フレーム３に発光素子２からの光を受光素子４に入光さ
せるための入光窓２０を形成し、受光領域１０が入光窓
２０に面するように受光素子４を配置した光結合装置を
提案している。Therefore, the applicant of the present invention has filed the following:
As shown in FIG. 14, as shown in FIG. 9, the light emitting element 2 is mounted on the light emitting side lead frame 1, and the light receiving side lead frame 3 is provided on the side opposite to the side irradiated with the light from the light emitting element 2. The light receiving element 4 similar to the one described above is mounted, and the light receiving side lead frame 3 is provided with a light entrance window 20 for allowing light from the light emitting element 2 to enter the light receiving element 4. An optical coupling device in which the light receiving element 4 is arranged so as to face is proposed.
【００１０】これによると、発光素子２からの光は入光
窓２０から受光素子４の受光領域１０に照射され、信号
処理回路部１１は受光側リードフレーム３によって遮光
されるので、ダミーの受光素子を使用したり、信号処理
回路部１１の配線パターン１３の上方にシールドを設け
なくても、信号処理回路部１１の配線パターン１３に光
が当たって雑音の原因になるといった不具合を防止でき
る。しかも、受光側リードフレーム３の発光素子２から
の光が照射される側と反対側に受光素子４を搭載してい
るので、図１２に示す光結合装置の構造に比べて発光素
子２と受光素子４との絶縁距離Ｌ１を確保でき、光結合
装置のＣＭＲの向上を図ることができる。According to this, since the light from the light emitting element 2 is applied to the light receiving area 10 of the light receiving element 4 from the light entrance window 20 and the signal processing circuit section 11 is shielded by the light receiving side lead frame 3, the dummy light receiving is performed. Even if an element is used or a shield is not provided above the wiring pattern 13 of the signal processing circuit unit 11, it is possible to prevent a problem that the wiring pattern 13 of the signal processing circuit unit 11 is exposed to light and causes noise. In addition, since the light receiving element 4 is mounted on the side of the light receiving side lead frame 3 opposite to the side irradiated with the light from the light emitting element 2, the light receiving element 2 and the light receiving element 4 are compared with the structure of the optical coupling device shown in FIG. The insulation distance L1 from the element 4 can be secured, and the CMR of the optical coupling device can be improved.
【００１１】[0011]
【発明が解決しようとする課題】図１４に示す光結合装
置（以下、従来の光結合装置と称する）においては、発
光素子２と受光素子４における受光領域１０および信号
処理回路部１１が形成された半導体基板１２の表側とが
対向配置されているので、仮に配線パターン１３におけ
る電極部に直接ワイヤボンディングによる配線を行った
場合、ボンディングワイヤ８のループは発光素子２に近
づく方向に形成されることになり、絶縁距離を安定して
確保することが困難になる。In the optical coupling device shown in FIG. 14 (hereinafter referred to as a conventional optical coupling device), the light receiving area 10 and the signal processing circuit portion 11 in the light emitting element 2 and the light receiving element 4 are formed. Since the front side of the semiconductor substrate 12 is disposed so as to oppose, if wiring is performed by direct wire bonding to the electrode portion of the wiring pattern 13, the loop of the bonding wire 8 should be formed in a direction approaching the light emitting element 2. Therefore, it becomes difficult to secure a stable insulation distance.
【００１２】しかし、実際には、半導体基板１２の表側
の信号処理回路部１１が受光側リードフレーム３に面し
ているので、配線パターン１３における電極部に直接ワ
イヤボンディングによる配線を行うことはできず、半導
体基板１２の裏側にボンディングパッドを新たに形成し
てワイヤボンディングによる配線を行う必要がある。However, in reality, since the signal processing circuit section 11 on the front side of the semiconductor substrate 12 faces the light-receiving side lead frame 3, it is possible to perform wiring by wire bonding directly to the electrode section of the wiring pattern 13. Instead, it is necessary to newly form a bonding pad on the back side of the semiconductor substrate 12 and perform wiring by wire bonding.
【００１３】したがって、仮に配線パターン１３におけ
る電極部に直接ワイヤボンディングによる配線を行うこ
とができたとしても絶縁距離を安定して確保することが
困難であり、また実際のボンディングパッドを形成して
ワイヤボンディングによる配線を行う構造では、部品点
数が多くなるとともに作業も複雑になり、製造コストが
増大することになる。Therefore, even if the wire can be directly wire-bonded to the electrode portion of the wiring pattern 13, it is difficult to secure the insulation distance stably, and the actual bonding pad is formed to form the wire. In the structure in which the wiring is performed by bonding, the number of parts is increased and the work is complicated, and the manufacturing cost is increased.
【００１４】さらに、信号処理回路部１１が受光側リー
ドフレーム３（ＧＮＤ電位）に面していると、信号処理
回路部１１と受光側リードフレーム３との十分な絶縁が
必要となるため、受光素子４と受光側リードフレーム３
との間に絶縁ペースト等を塗布して受光素子４を受光側
リードフレーム３に搭載することになる。このとき、空
間である入光窓２０に絶縁ペースト等が流れ出ると、絶
縁確保が難しくなって信頼性を損なったり、入光の邪魔
になるといった恐れがあるため、ペースト等を塗布する
際に高精度なコントロールが必要となって作業が複雑に
なり、製造コストが増大するといった不具合が生じてい
た。Further, when the signal processing circuit unit 11 faces the light-receiving side lead frame 3 (GND potential), sufficient insulation between the signal processing circuit unit 11 and the light-receiving side lead frame 3 is required. Element 4 and light receiving side lead frame 3
An insulating paste or the like is applied between and to mount the light receiving element 4 on the light receiving side lead frame 3. At this time, if an insulating paste or the like flows out into the light entrance window 20 which is a space, it may be difficult to secure insulation, which may impair the reliability or interfere with the light entrance. Accurate control is required, which complicates the work and increases the manufacturing cost.
【００１５】本発明は、上記に鑑み、一次側の発光素子
と二次側の受光素子との間に生じる雑音による誤動作を
軽減するために、一次側と二次側との間の絶縁を容易か
つ確実に図ることができる光結合装置の提供を目的とす
る。In view of the above, the present invention facilitates insulation between the primary side and the secondary side in order to reduce malfunction due to noise generated between the light emitting element on the primary side and the light receiving element on the secondary side. Moreover, it is an object of the present invention to provide an optical coupling device that can be reliably achieved.
【００１６】[0016]
【課題を解決するための手段】本発明による課題解決手
段は、発光素子と受光素子とが対向配置され、前記受光
素子は、受光領域と、該受光領域からの電気信号を処理
する信号処理回路部とが半導体基板の表側に並設されて
なる光結合装置において、前記受光素子は、前記半導体
基板の裏側が前記発光素子に対向して配置されて前記半
導体基板の裏側からの受光を可能としたものである。According to the present invention, a light emitting element and a light receiving element are arranged to face each other, and the light receiving element processes a light receiving area and a signal processing circuit for processing an electric signal from the light receiving area. And a light receiving element, the back side of the semiconductor substrate is arranged so as to face the light emitting element, and light can be received from the back side of the semiconductor substrate. It was done.
【００１７】これにより、発光素子からの光は半導体基
板の裏側に当たり、受光領域によって受光される。した
がって、半導体基板の表側の信号処理回路部にワイヤボ
ンディングによる配線等を行った場合でも、ボンディン
グワイヤのループが発光素子から離間する方向に形成さ
れるので、発光素子と受光素子との間の絶縁距離に影響
を与えることがない。Thus, the light from the light emitting element strikes the back side of the semiconductor substrate and is received by the light receiving region. Therefore, even when wiring or the like is performed on the signal processing circuit portion on the front side of the semiconductor substrate by the wire bonding, the loop of the bonding wire is formed in the direction away from the light emitting element, so that insulation between the light emitting element and the light receiving element is isolated. It does not affect the distance.
【００１８】他の課題解決手段は、発光側リードフレー
ムに発光素子が搭載され、受光側リードフレームの前記
発光素子からの光が照射される側と反対側に受光素子が
搭載され、前記受光側リードフレームに前記発光素子か
らの光を前記受光素子に入光させるための入光窓が形成
され、前記受光素子は、受光領域に対応する半導体基板
の裏側が前記入光窓に面して配置されたものである。 Another means for solving the problems is that a light emitting element is mounted on a light emitting side lead frame, and a light receiving element is mounted on a side opposite to a side of the light receiving side lead frame to which light from the light emitting element is irradiated. A light entrance window for allowing light from the light emitting element to enter the light receiving element is formed in the lead frame, and the light receiving element is arranged with the back side of the semiconductor substrate corresponding to the light receiving region facing the light entering window. It was done.
【００１９】これにより、受光側リードフレームに達し
た発光素子からの光のうち、入光窓を通った光だけが受
光素子の受光領域に対応する半導体基板の裏側に当たっ
て受光され、これ以外の光は受光側リードフレームにて
遮断され、信号処理回路部に対応する半導体基板の裏側
から光が進入することはない。また、受光素子において
半導体基板の表側の信号処理回路部に通常の作業によっ
て容易にワイヤボンディングによる配線等を行うことが
でき、受光素子を受光側リードフレームに搭載する際
に、通常のダイボンド等の工程で簡単に搭載することが
できる。As a result, of the light from the light-emitting element that has reached the light-receiving side lead frame, only the light that has passed through the light entrance window hits the back side of the semiconductor substrate corresponding to the light-receiving area of the light-receiving element, and the other light is received. Is blocked by the lead frame on the light receiving side, and light does not enter from the back side of the semiconductor substrate corresponding to the signal processing circuit section. Further, in the light-receiving element, the signal processing circuit portion on the front side of the semiconductor substrate can be easily wired by wire bonding or the like by a normal work, and when the light-receiving element is mounted on the light-receiving side lead frame, a normal die bond or the like is required. It can be easily installed in the process.
【００２０】そして、発光素子から受光素子までの光路
上に、前記発光素子からの光を集光して前記受光素子に
導く集光手段が設けられたものである。この集光手段
は、入光窓に配された集光レンズ体、または発光素子を
封止するレンズ状の透光性樹脂体とされている。これに
より、発光素子からの光が受光素子に効率良く集光さ
れ、また発光素子からの光の指向性が向上し、受光効率
が良くなる。 Then , a condenser means for condensing the light from the light emitting element and guiding it to the light receiving element is provided on the optical path from the light emitting element to the light receiving element. The condensing means is a condensing lens body arranged in the light entrance window or a lens-shaped translucent resin body for sealing the light emitting element. Thereby, the light from the light emitting element is efficiently condensed on the light receiving element, the directivity of the light from the light emitting element is improved, and the light receiving efficiency is improved.
【００２１】他の課題解決手段は、透光性を有する絶縁
基板の表面と裏面のうちの一方に発光素子が搭載され、
前記絶縁基板の表面と裏面のうちの他方に受光素子が搭
載され、該受光素子は、半導体基板の裏側が前記絶縁基
板に面して配置されたものである。そして、絶縁基板は
ガラス製とされ、該絶縁基板に受光素子の信号処理回路
部に対応する半導体基板の裏側を遮光するためのパター
ンが形成されている。 Another means for solving the problem is that a light emitting element is mounted on one of the front surface and the back surface of a translucent insulating substrate,
A light receiving element is mounted on the other of the front surface and the back surface of the insulating substrate, and the light receiving element is arranged such that the back side of the semiconductor substrate faces the insulating substrate. The insulating substrate is made of glass, and a pattern for shielding the back side of the semiconductor substrate corresponding to the signal processing circuit section of the light receiving element is formed on the insulating substrate.
【００２２】これにより、絶縁基板によって確実に絶縁
を図ることができ、さらに発光素子からの光はガラスを
媒体として受光素子に到達するので、透光性樹脂を媒体
とするときに比べて光の伝達効率が向上する。また、絶
縁基板のパターンにより、発光素子からの光が受光素子
の信号処理回路部に対応する半導体基板の裏側から進入
することはない。As a result, insulation can be ensured by the insulating substrate, and the light from the light emitting element reaches the light receiving element using glass as a medium. Transmission efficiency is improved. Further, the pattern of the insulating substrate prevents light from the light emitting element from entering from the back side of the semiconductor substrate corresponding to the signal processing circuit section of the light receiving element.
【００２３】[0023]
【発明の実施の形態】
（第一の実施形態）本発明の第一の実施形態を図１ない
し４に基づいて説明する。なお、従来の技術で説明した
部材と同様の機能を有する部材については同符号を付し
ている。本実施形態のフォトカプラである光結合装置で
は、図１，２の如く、搭載用ヘッダ部１ａを有する発光
側リードフレーム１に発光素子２が搭載され、搭載用ヘ
ッダ部３ａを有するの受光側リードフレーム３に受光素
子４が搭載され、両リードフレーム１，３が発光素子２
と受光素子４の光軸が合うように対向配置されている。
すなわち、発光素子２と受光素子４とが上下方向に対向
配置されて光学的に結合されている。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION (First Embodiment) A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. The members having the same functions as those described in the related art are designated by the same reference numerals. In the optical coupling device which is the photocoupler of the present embodiment, as shown in FIGS. 1 and 2, the light emitting element 2 is mounted on the light emitting side lead frame 1 having the mounting header portion 1a, and the light receiving side having the mounting header portion 3a is mounted. The light receiving element 4 is mounted on the lead frame 3, and the lead frames 1 and 3 are both light emitting elements 2.
And the light receiving element 4 are arranged so as to face each other so that the optical axes thereof match.
That is, the light emitting element 2 and the light receiving element 4 are arranged facing each other in the vertical direction and optically coupled.
【００２４】前記発光素子２は、発光ダイオード（ＬＥ
Ｄ）が使用され、発光側リードフレーム１のヘッダ部１
ａの上面側（受光側リードフレーム３と対向する側）に
銀ペースト等の接着剤を用いてダイボンドされている。
また、発光素子２は、図３の如く、金線等のボンディン
グワイヤ８を介して結線用リードフレーム３０に電気的
に接続されている。前記ボンディングワイヤ８は、受光
素子４に近づく方向にループが形成されている。The light emitting element 2 is a light emitting diode (LE).
D) is used, and the header portion 1 of the light emitting side lead frame 1 is used.
It is die-bonded to the upper surface side (the side facing the light receiving side lead frame 3) of a using an adhesive such as a silver paste.
Further, the light emitting element 2 is electrically connected to the connection lead frame 30 via the bonding wire 8 such as a gold wire as shown in FIG. The bonding wire 8 has a loop formed in the direction toward the light receiving element 4.
【００２５】前記受光素子４は、フォトダイオードであ
る受光領域１０と、該受光領域１０で一旦光電変換した
電気信号を処理する増幅回路、コンパレータ回路、出力
回路等の信号処理回路部１１とを１チップ上に集積化し
た従来と同様の受光ＩＣチップが使用され、半導体基板
（チップ）１２の表側に受光領域１０および信号処理回
路部１１が並設して形成されている。なお、受光領域と
して、フォトトランジスタを適用してもよい。The light receiving element 4 comprises a light receiving area 10 which is a photodiode and a signal processing circuit section 11 such as an amplifier circuit, a comparator circuit and an output circuit which processes an electric signal once photoelectrically converted in the light receiving area 10. A light receiving IC chip similar to the conventional one, which is integrated on the chip, is used, and a light receiving region 10 and a signal processing circuit unit 11 are formed side by side on the front side of a semiconductor substrate (chip) 12. A phototransistor may be applied as the light receiving region.
【００２６】また、受光素子４は、チップ１２の裏側
（サブ側）を研磨やエッチング等の方法により薄くする
ことで、通常５００μｍ程度のチップ厚が１０μｍ程度
にまで薄くされている。これにより、チップ１２の裏面
が受光領域１０のＰＮ接合部に近づくことになり、受光
領域１０に対応するチップ１２の裏側に光が当たると、
チップ１２の表側に光が当たるときと同様に光電変換が
行われる。すなわち、チップ１２の裏側に当たった光が
チップ１２内を透過してＰＮ接合部付近まで到達するよ
うにチップ１２の裏側を薄くすることで、通常はチップ
１２の表側から受光していたものを裏側からも受光でき
るようにしている。なお、チップ１２の裏側を薄くする
代わりに、受光領域１０に対応するチップ１２の裏側に
穴をあけるようにしてもよく、またチップ１２の裏側か
らの受光が可能となるように受光素子４の製造段階から
考慮してもよい。Further, in the light receiving element 4, the back side (sub side) of the chip 12 is thinned by a method such as polishing or etching so that the chip thickness of usually about 500 μm is thinned to about 10 μm. As a result, the back surface of the chip 12 approaches the PN junction portion of the light receiving region 10, and when the back surface of the chip 12 corresponding to the light receiving region 10 is exposed to light,
Photoelectric conversion is performed in the same manner as when the front side of the chip 12 is exposed to light. That is, by thinning the back side of the chip 12 so that the light hitting the back side of the chip 12 can pass through the inside of the chip 12 and reach the vicinity of the PN junction, the light normally received from the front side of the chip 12 can be removed. The light can be received from the back side. Instead of thinning the back side of the chip 12, a hole may be formed in the back side of the chip 12 corresponding to the light receiving region 10, and the back side of the chip 12 can receive light. It may be considered from the manufacturing stage.
【００２７】この受光素子４は、受光側リードフレーム
３のヘッダ部３ａの上面側すなわち発光素子２からの光
が照射される側と反対側に銀ペースト等の接着剤を用い
てダイボンドされている。また、受光側リードフレーム
３のヘッダ部３ａ中央には円形の孔が穿設されて、発光
素子２からの光を受光素子４に入光させるための入光窓
２０が形成されており、受光素子４は、受光領域１０に
対応するチップ１２の裏側が入光窓２０に面して配置さ
れている。なお、入光窓２０の大きさは、光がより多く
受光領域１０に対応するチップ１２の裏側に当たるよう
に受光領域１０の面積と同等かそれよりも僅かに大に設
定されている。これにより、入光窓２０に臨んだチップ
１２の裏側のみが受光可能で、信号処理回路部１１に対
応するチップ１２の裏側は受光側リードフレーム３のヘ
ツダ部３ａにて遮光される。The light receiving element 4 is die-bonded to the upper surface side of the header portion 3a of the light receiving side lead frame 3, that is, the side opposite to the side irradiated with the light from the light emitting element 2 with an adhesive such as silver paste. . A circular hole is formed in the center of the header portion 3a of the light-receiving side lead frame 3 to form a light entrance window 20 for allowing light from the light emitting element 2 to enter the light receiving element 4. The element 4 is arranged such that the back side of the chip 12 corresponding to the light receiving region 10 faces the light incident window 20. The size of the light entrance window 20 is set to be equal to or slightly larger than the area of the light receiving region 10 so that more light hits the back side of the chip 12 corresponding to the light receiving region 10. As a result, only the back side of the chip 12 facing the light entrance window 20 can receive light, and the back side of the chip 12 corresponding to the signal processing circuit section 11 is shielded by the header section 3a of the light receiving side lead frame 3.
【００２８】また、受光素子４は、図３，４の如く、チ
ップ１２の表側に形成された配線パターン１３における
電極部が金線等のボンディングワイヤ８を介して受光側
リードフレーム３および複数の結線用リードフレーム３
１に電気的に接続されている。前記ボンディングワイヤ
８は、発光素子２から離間する方向にループが形成され
ており、このため発光素子２と受光素子４との間の絶縁
距離Ｌ２は、発光側のボンディングワイヤ８のループ頂
点と受光側リードフレーム３のヘッダ部３ａの下面との
間の距離となる。したがって、絶縁距離Ｌ２は図１２に
示す光結合装置における絶縁距離Ｌよりも大となり、し
かも受光側においてはボンディングワイヤ８のループ形
状にバラツキが生じても絶縁距離Ｌ２に影響を与えるこ
とがなく、絶縁距離Ｌ２を安定して確保することができ
る。Further, in the light receiving element 4, as shown in FIGS. 3 and 4, the electrode portion in the wiring pattern 13 formed on the front side of the chip 12 is provided with the light receiving side lead frame 3 and a plurality of electrodes via the bonding wire 8 such as a gold wire. Connection lead frame 3
1 is electrically connected. A loop is formed in the bonding wire 8 in a direction away from the light emitting element 2. Therefore, the insulation distance L2 between the light emitting element 2 and the light receiving element 4 is equal to the loop apex of the bonding wire 8 on the light emitting side and the light receiving side. It is the distance from the lower surface of the header portion 3a of the side lead frame 3. Therefore, the insulation distance L2 is larger than the insulation distance L in the optical coupling device shown in FIG. 12, and even if the loop shape of the bonding wire 8 varies on the light receiving side, the insulation distance L2 is not affected. The insulation distance L2 can be stably ensured.
【００２９】そして、発光素子２および受光素子４、こ
れらと電気的に接続されたリードフレームを全て含めて
透光性樹脂（例えば、透光性エポキシ樹脂）により一次
モールドすることにより一次モールド体６が形成され、
さらに一次モールド体６の周囲を遮光性樹脂（例えば、
遮光性エポキシ樹脂）により二次モールドすることによ
り二次モールド体７が形成されている。Then, the light-emitting element 2 and the light-receiving element 4, and all the lead frames electrically connected to them are all primary-molded with a light-transmissive resin (for example, a light-transmissive epoxy resin) to form a primary molded body 6. Is formed,
Furthermore, the light-shielding resin (for example,
The secondary mold body 7 is formed by secondary molding with a light-shielding epoxy resin.
【００３０】実際の製造工程においては、まず発光素子
２を発光側リードフレーム１のヘッダ部１ａの上面側に
ダイボンドし、受光素子４を受光領域１０に対応するチ
ップ１２の裏側だけが入光窓２０に面するように位置決
めして受光側リードフレーム３のヘッダ部３ａの上面側
にダイボンドした後、ワイヤボンディングによる配線を
行うことによりボンディングワイヤ８を介して各リード
フレームと電気的に接続する。そして、発光素子２と受
光素子４の受光領域１０に対応するチップ１２の裏側の
光軸を合わせて光学的に結合するように両者を対向配置
し、透光性樹脂を用いての一次モールドおよび遮光性樹
脂を用いての二次モールドを行う。In the actual manufacturing process, first, the light emitting element 2 is die-bonded to the upper surface side of the header portion 1a of the light emitting side lead frame 1, and the light receiving element 4 is provided only on the back side of the chip 12 corresponding to the light receiving area 10. After positioning so as to face 20 and die-bonding to the upper surface side of the header portion 3a of the light-receiving side lead frame 3, wiring by wire bonding is performed to electrically connect to each lead frame through the bonding wire 8. Then, the light emitting element 2 and the light receiving element 4 are arranged so as to oppose each other so that the optical axes on the back sides of the chips 12 corresponding to the light receiving regions 10 are aligned and optically coupled, and a primary mold using a light-transmissive resin and Secondary molding is performed using a light-shielding resin.
【００３１】上記構成の光結合装置において、発光素子
２からの光は、透光性の一次モールド体６を透過し、受
光側リードフレーム３のヘッダ部３ａの下面側に達す
る。このヘッダ部３ａの下面側に達した光のうち、入光
窓２０を通った光だけが受光素子４の受光領域１０に対
応するチップ１２の裏側に当たって受光され、これ以外
の光はヘツダ部３ａにて遮断され、信号処理回路部１１
に対応するチップ１２の裏側から光が進入することはな
い。In the optical coupling device having the above structure, the light from the light emitting element 2 passes through the transparent primary mold body 6 and reaches the lower surface side of the header portion 3a of the light receiving side lead frame 3. Of the light reaching the lower surface side of the header portion 3a, only the light that passes through the light incident window 20 strikes the back side of the chip 12 corresponding to the light receiving area 10 of the light receiving element 4, and the other light is received. Is cut off by the signal processing circuit unit 11
Light does not enter from the back side of the chip 12 corresponding to.
【００３２】このように、受光領域１０、信号処理回路
部１１とがチップ１２の表側に並設された受光素子４
を、入光窓２０を有する受光側リードフレーム３の発光
素子２からの光が照射される側と反対側（ヘッダ部３ａ
の上面側）に搭載し、かつ受光領域１０に対応する受光
可能なチップ１２の裏側が入光窓２０に面しているの
で、受光側リードフレーム３のヘッダ部３ａが信号処理
回路部１１のシールドの役割を果たし、信号処理回路部
１１の上方に遮光層等を設ける必要がなく、発光素子２
からの光が信号処理回路部１１に進入するのを防止する
ことができる。As described above, the light receiving element 4 in which the light receiving region 10 and the signal processing circuit section 11 are arranged side by side on the front side of the chip 12
On the side opposite to the side of the light-receiving side lead frame 3 having the light entrance window 20 irradiated with light from the light-emitting element 2 (header portion 3a).
Since the back side of the chip 12 which is mounted on the light receiving side and faces the light receiving window 20 corresponding to the light receiving region 10, the header part 3a of the light receiving side lead frame 3 of the signal processing circuit part 11 is provided. It serves as a shield, and it is not necessary to provide a light-shielding layer or the like above the signal processing circuit section 11.
It is possible to prevent the light from the light from entering the signal processing circuit unit 11.
【００３３】また、一次側の発光素子２と二次側の受光
素子４との間の絶縁距離Ｌ２は、発光側のボンディング
ワイヤ８のループ頂点と受光側リードフレーム３のヘッ
ダ部３ａの下面との間の距離となるので、受光側におい
てはボンディングワイヤ８のループ形状にバラツキが生
じても絶縁距離Ｌ２に影響を与えることがなく、絶縁距
離Ｌ２を安定して十分に確保することができる。これら
により、一次側と二次側との間に生じる雑音による誤動
作を軽減し、ＣＭＲの向上を図ることができる。The insulation distance L2 between the light emitting element 2 on the primary side and the light receiving element 4 on the secondary side is determined by the loop apex of the bonding wire 8 on the light emitting side and the lower surface of the header portion 3a of the lead frame 3 on the light receiving side. Therefore, even if the loop shape of the bonding wire 8 varies, the insulation distance L2 is not affected and the insulation distance L2 can be stably and sufficiently ensured. As a result, malfunctions due to noise generated between the primary side and the secondary side can be reduced, and the CMR can be improved.
【００３４】次に、従来の光結合装置と本実施形態にお
ける光結合装置とを比較した場合、従来の光結合装置で
は、受光素子４のチップ１２の表側が受光側リードフレ
ーム３に面しているのに対して、本実施形態における光
結合装置では、受光素子４のチップ１２の裏側が受光側
リードフレーム３に面しているので、チップ１２の表側
に直接ワイヤボンディングによる配線を行うことがで
き、従来の光結合装置のように新たにボンディングパッ
ドを形成してチップ１２の裏側でワイヤボンディングに
よる配線を行う必要がなく、部品点数を削減できて作業
が簡単となり、製造コストを安価にすることができる。Next, when the conventional optical coupling device is compared with the optical coupling device of the present embodiment, in the conventional optical coupling device, the front side of the chip 12 of the light receiving element 4 faces the light receiving side lead frame 3. On the other hand, in the optical coupling device according to the present embodiment, since the back side of the chip 12 of the light receiving element 4 faces the light receiving side lead frame 3, it is possible to perform wiring by wire bonding directly on the front side of the chip 12. Therefore, unlike the conventional optical coupling device, there is no need to newly form a bonding pad to perform wiring by wire bonding on the back side of the chip 12, the number of parts can be reduced, the work is simplified, and the manufacturing cost is reduced. be able to.
【００３５】しかも、受光素子４を受光側リードフレー
ム３に搭載する際に、信号処理回路部１１と受光側リー
ドフレーム３との絶縁を必要とせず、通常のダイボンド
等の工程で簡単に搭載することができ、従来の光結合装
置において信号処理回路部１１と受光側リードフレーム
３との絶縁のために絶縁ペースト等を塗布するときのよ
うな不具合が発生せず、作業が簡単となり、製造コスト
を安価にすることができる。Moreover, when the light receiving element 4 is mounted on the light receiving side lead frame 3, insulation between the signal processing circuit portion 11 and the light receiving side lead frame 3 is not required, and the light receiving element 4 is simply mounted by a process such as normal die bonding. In the conventional optical coupling device, there is no problem such as when an insulating paste or the like is applied to insulate the signal processing circuit unit 11 and the light-receiving side lead frame 3 from each other, the work is simplified, and the manufacturing cost is reduced. Can be cheaper.
【００３６】さらに、従来の光結合装置では、発光素子
２と受光素子４のチップ１２の表側が対向して配置され
ているのに対して、本実施形態における光結合装置で
は、発光素子２と受光素子４のチップ１２の裏側が対向
して配置されているので、チップ１２の表側にワイヤボ
ンディングによる配線を行った場合には、ボンディング
ワイヤ８のループが発光素子２から離間する方向に形成
される。したがって、従来の光結合装置において、受光
側リードフレーム３の存在を考慮せずにチップ１２の表
側にワイヤボンディングによる配線を行うと仮定した場
合には、ボンディングワイヤ８のループが発光素子２に
近づく方向に形成されて、絶縁距離の確保に影響を与え
るといった不具合が生じるが、本実施形態における光結
合装置では、このような不具合は生じず、絶縁距離Ｌ２
を安定して確保することができる。Further, in the conventional optical coupling device, the light emitting element 2 and the light receiving element 4 are arranged such that the front sides of the chips 12 face each other, whereas in the optical coupling device of this embodiment, the light emitting element 2 and Since the back side of the chip 12 of the light receiving element 4 is arranged so as to face each other, when wiring by wire bonding is performed on the front side of the chip 12, a loop of the bonding wire 8 is formed in a direction away from the light emitting element 2. It Therefore, in the conventional optical coupling device, assuming that wiring by wire bonding is performed on the front side of the chip 12 without considering the existence of the light-receiving side lead frame 3, the loop of the bonding wire 8 approaches the light emitting element 2. However, in the optical coupling device according to the present embodiment, such a problem does not occur, and the insulation distance L2 does not occur.
Can be secured stably.
【００３７】また、本実施形態における光結合装置で
は、受光素子４は、受光領域１０に対応するチップ１２
の裏側からの受光を可能とするために、チップ１２の裏
側が薄くなっており、従来の光結合装置における受光素
子４よりも薄型のものが使用されている。したがって、
従来に比べて光結合装置の薄型化が可能となる。Further, in the optical coupling device according to the present embodiment, the light receiving element 4 has the chip 12 corresponding to the light receiving region 10.
In order to enable light reception from the back side of the chip 12, the back side of the chip 12 is thin, and a thinner one than the light receiving element 4 in the conventional optical coupling device is used. Therefore,
The optical coupling device can be made thinner than ever before.
【００３８】（第二の実施形態）第二の実施形態におい
ては、第一の実施形態における光結合装置の発光素子２
から受光素子３までの光路上に、発光素子２からの光を
集光して受光素子３に導く集光手段が設けられている。(Second Embodiment) In the second embodiment, the light emitting element 2 of the optical coupling device in the first embodiment is used.
A light condensing unit that condenses the light from the light emitting element 2 and guides it to the light receiving element 3 is provided on the optical path from the light receiving element 3 to the light receiving element 3.
【００３９】前記集光手段は、図５の如く、透明シリコ
ン樹脂３５等で入光窓２０内に固定された集光レンズ体
３６（具体的には、凸レンズ状のガラス材）からなり、
入光窓２０を通る発光素子２からの光を受光素子４の受
光領域１０に向けて集光する。なお、集光レンズ体３６
の固定は、ワイヤボンディングによる配線を行う前に行
っている。これにより、受光素子４の受光効率を向上さ
せることができる。As shown in FIG. 5, the condensing means is composed of a condensing lens body 36 (specifically, a convex lens-shaped glass material) fixed in the light entrance window 20 with a transparent silicon resin 35 or the like.
Light from the light emitting element 2 passing through the light incident window 20 is condensed toward the light receiving region 10 of the light receiving element 4. The condenser lens body 36
Is fixed before wiring by wire bonding. Thereby, the light receiving efficiency of the light receiving element 4 can be improved.
【００４０】また、これとは別の集光手段としては、図
６の如く、発光素子２を封止する凸レンズ状の透光性樹
脂体３７としてもよい。該透光性樹脂体３７は、発光素
子２にシリコン樹脂をポッティングすることにより形成
している。なお、ポッティングは、ワイヤボンディング
による配線を行った後に行っており、ポッティング後
に、形状を整えるようにすればなおよい。また、形状は
凸レンズ状に限らず、発光素子２からの光を集光する機
能を有していれば、凹レンズ状またはフレネルレンズ状
等としてもよい。これにより、一次モールド体６と透光
性樹脂体３７の材質の屈折率の違いにより透光性樹脂体
３７がレンズの役割を果たし、発光素子２からの光の指
向性を向上して受光素子４の受光効率を向上させること
ができる。Further, as another condensing means, as shown in FIG. 6, a light-transmitting resin body 37 having a convex lens shape for sealing the light emitting element 2 may be used. The translucent resin body 37 is formed by potting a silicon resin on the light emitting element 2. Note that the potting is performed after the wiring by wire bonding is performed, and the shape may be adjusted after the potting. The shape is not limited to the convex lens shape, and may be a concave lens shape or a Fresnel lens shape as long as it has a function of condensing the light from the light emitting element 2. Thus, the translucent resin body 37 plays a role of a lens due to the difference in the refractive index between the materials of the primary mold body 6 and the translucent resin body 37, and the directivity of the light from the light emitting element 2 is improved to improve the light receiving element. The light receiving efficiency of No. 4 can be improved.
【００４１】なお、集光手段としては、上述の他に受光
側の入光窓２０にシリコン樹脂等をポッティングして形
成したレンズ体や、発光素子２と入光窓２０との間に介
在するシリコン樹脂等で形成した導光体としてもよい。In addition to the above, the condensing means is a lens body formed by potting a silicon resin or the like on the light receiving window 20 on the light receiving side, or interposed between the light emitting element 2 and the light receiving window 20. A light guide formed of silicon resin or the like may be used.
【００４２】（第三の実施形態）第三の実施形態におい
ては、図７，８の如く、ガラス製の絶縁基板４０の裏面
（下面）に発光素子２が発光面を上向きにしてバンプ処
理にて搭載され、絶縁基板４０の表面（上面）に受光素
子４がダイボンドにて搭載されている。受光素子４は、
チップ１２の裏側が絶縁基板４０に面して配置され、発
光素子２と受光素子４のチップ１２の裏側とが絶縁基板
４０を介して対向配置されて受光素子４のチップ１２の
裏側から受光するようになっている。(Third Embodiment) In the third embodiment, as shown in FIGS. 7 and 8, the light emitting element 2 is subjected to bump processing on the back surface (lower surface) of the glass insulating substrate 40 with the light emitting surface facing upward. The light receiving element 4 is mounted on the surface (upper surface) of the insulating substrate 40 by die bonding. The light receiving element 4 is
The back side of the chip 12 is arranged to face the insulating substrate 40, and the light emitting element 2 and the back side of the chip 12 of the light receiving element 4 are arranged to face each other via the insulating substrate 40 to receive light from the back side of the chip 12 of the light receiving element 4. It is like this.
【００４３】前記絶縁基板４０の下面には、発光素子２
のアノード、カソードの両電極と電気的に接続される配
線用パターン４１が形成され、絶縁基板４０の上面に
は、受光素子４の信号処理回路部１１に対応するチップ
１２の裏側（受光領域１０に対応する部分を除く）を遮
光するためのシールド用パターン４２が形成されてい
る。The light emitting device 2 is formed on the lower surface of the insulating substrate 40.
Wiring patterns 41 electrically connected to both the anode and cathode electrodes of the chip are formed, and on the upper surface of the insulating substrate 40, the back side of the chip 12 corresponding to the signal processing circuit section 11 of the light receiving element 4 (light receiving region 10 A shield pattern 42 for shielding (excluding a portion corresponding to the) is formed.
【００４４】また、絶縁基板４０の配線用パターン４１
には、発光側のリードフレーム４３が電気的に接続され
ている。そして、受光素子４におけるチップ１２の表側
の配線パターン１３がボンディングワイヤ８を介して受
光側のリードフレーム４４に電気的に接続されている。Further, the wiring pattern 41 of the insulating substrate 40
The lead frame 43 on the light emitting side is electrically connected to. The wiring pattern 13 on the front side of the chip 12 in the light receiving element 4 is electrically connected to the lead frame 44 on the light receiving side via the bonding wire 8.
【００４５】ここで、上述のバンプ処理について説明す
ると、図８の如く、面発光型の発光素子２のアノード、
カソードの両電極に半田または金等を用いて生成したボ
ール４５を形成しておき、このボール４５を介して発光
素子２のアノード、カソードの両電極を絶縁基板４０の
配線用パターン４１に接着かつ電気的に接続することに
より、発光素子２を絶縁基板４０に搭載する方法であ
る。ボール４５が半田の場合には、接着時に半田が広が
らないように、配線用パターン４１に隙間４１ａを設け
ておく。これにより、半田を溶かしたときに半田自体の
張力で半田が外側に広がらずにすむ。また、ボール４５
が金の場合には、導電性ペーストで配線用パターン４１
と接着する。Here, the above bump processing will be described. As shown in FIG. 8, the anode of the surface emitting type light emitting element 2
A ball 45 formed by using solder or gold or the like is formed on both electrodes of the cathode, and both the anode and cathode electrodes of the light emitting element 2 are bonded to the wiring pattern 41 of the insulating substrate 40 through the ball 45. This is a method of mounting the light emitting element 2 on the insulating substrate 40 by electrically connecting. When the balls 45 are solder, a gap 41a is provided in the wiring pattern 41 so that the solder does not spread during bonding. This prevents the solder from spreading outward due to the tension of the solder itself when the solder is melted. Also, the ball 45
When the gold is gold, the wiring pattern 41 is made of a conductive paste.
Glue with.
【００４６】なお、別のワイヤボンドレスの搭載方法と
しては、図９の如く、端面発光型の発光素子２のアノー
ド、カソードの両電極を半田ペースト４６により配線用
パターン４１と接着する方法があり、この方法によると
発光素子２を絶縁基板４０に対してほぼ水平に搭載する
ことができる。なお、図８，９中、４７は発光素子２か
らの光を通す開口である。As another method of mounting the wire bondless, as shown in FIG. 9, there is a method of bonding both the anode and cathode electrodes of the edge emitting type light emitting element 2 to the wiring pattern 41 with the solder paste 46. According to this method, the light emitting element 2 can be mounted almost horizontally to the insulating substrate 40. In FIGS. 8 and 9, 47 is an opening through which light from the light emitting element 2 passes.
【００４７】そして、これら発光素子２および受光素子
４の搭載および電気的な接続を行った後、遮光性樹脂に
よりモールドを行ってモールド体４８を形成する。その
他の構成は第一の実施形態と同様である。After the light emitting element 2 and the light receiving element 4 are mounted and electrically connected, molding is performed with a light blocking resin to form a molded body 48. Other configurations are similar to those of the first embodiment.
【００４８】このように、発光素子２および受光素子４
が絶縁基板４０に直接搭載されているので、発光素子２
と受光素子４との間の絶縁距離Ｌ３は絶縁基板４０の厚
み分となり、絶縁距離Ｌ３に影響を与える発光側のボン
ディングワイヤも廃止することができ、絶縁距離Ｌ３を
第一の実施形態に比べてより一層安定してかつ十分に確
保することができる。しかも、絶縁基板４０に受光素子
４の信号処理回路部１１に対応するチップ１２の裏側を
遮光するシールド用パターン４２が形成されているの
で、発光素子２からの光が受光素子４の信号処理回路部
１１に進入するのを防止することができる。これらによ
り、一次側と二次側との間に生じる雑音による誤動作を
軽減し、ＣＭＲの向上を図ることができる。Thus, the light emitting element 2 and the light receiving element 4
Is mounted directly on the insulating substrate 40, the light emitting element 2
The insulating distance L3 between the light receiving element 4 and the light receiving element 4 is equal to the thickness of the insulating substrate 40, and the bonding wire on the light emitting side that affects the insulating distance L3 can be eliminated. It is possible to secure more stable and sufficient. In addition, since the shield pattern 42 for shielding the back side of the chip 12 corresponding to the signal processing circuit section 11 of the light receiving element 4 is formed on the insulating substrate 40, the light from the light emitting element 2 emits light from the signal processing circuit of the light receiving element 4. It is possible to prevent the portion 11 from entering. As a result, malfunctions due to noise generated between the primary side and the secondary side can be reduced, and the CMR can be improved.
【００４９】また、発光素子２からの光はガラスを媒体
として受光素子４に到達するので、透光性樹脂を媒体と
するときに比べて光の伝達効率が向上し、受光素子４の
受光効率を向上させることができる。Further, since the light from the light emitting element 2 reaches the light receiving element 4 using glass as a medium, the light transmission efficiency is improved as compared with the case where the light transmissive resin is used as a medium, and the light receiving efficiency of the light receiving element 4 is improved. Can be improved.
【００５０】さらに、発光素子２および受光素子４の搭
載用ヘッダ部を有するリードフレームおよび一次モール
ド体を廃止して、製造コストを安価にすることができ
る。しかも、発光素子２と受光素子４との間には、絶縁
距離に影響を与えるリードフレームやボンディングワイ
ヤがなくなり、発光素子２と受光素子４とをリードフレ
ームやボンディングワイヤの分だけ近接させても絶縁距
離を確保できるので、光結合装置の薄型化が可能とな
る。Further, the lead frame and the primary molded body having the header portion for mounting the light emitting element 2 and the light receiving element 4 can be eliminated to reduce the manufacturing cost. In addition, there is no lead frame or bonding wire that affects the insulation distance between the light emitting element 2 and the light receiving element 4, and even if the light emitting element 2 and the light receiving element 4 are brought close to each other by the amount of the lead frame or the bonding wire. Since the insulation distance can be secured, the optical coupling device can be thinned.
【００５１】（第四の実施形態）第四の実施形態におい
ては、図１０の如く、受光素子４が、受光側リードフレ
ーム３のヘッダ部３ａの下面側すなわち発光素子２から
の光が照射される側に絶縁層５０を介して搭載されてい
る。また、受光素子４は、チップ１２の表側がヘッダ部
３ａに面して配置されており、発光素子２と受光素子４
のチップ１２の裏側とが対向配置されて受光素子４のチ
ップ１２の裏側から受光するようになっている。(Fourth Embodiment) In the fourth embodiment, as shown in FIG. 10, the light receiving element 4 is irradiated with the light from the lower surface side of the header portion 3a of the light receiving side lead frame 3, that is, the light emitting element 2. On the side where the insulating layer 50 is provided. The light receiving element 4 is arranged such that the front side of the chip 12 faces the header portion 3a, and the light emitting element 2 and the light receiving element 4 are arranged.
The chip 12 of the light receiving element 4 is arranged so as to face the back side of the chip 12, and light is received from the back side of the chip 12 of the light receiving element 4.
【００５２】さらに、受光側リードフレーム３の受光素
子４が搭載された部分には、チップ１２の表側に直接ワ
イヤボンディングによる配線が行えるように開口５１が
形成されている。なお、受光素子４の信号処理回路部１
１に対応するチップ１２の裏側（受光領域１０に対応す
る部分を除く）が遮光層５２によりシールドされてい
る。その他の構成は第一の実施形態と同様である。Further, an opening 51 is formed in a portion of the light-receiving side lead frame 3 where the light-receiving element 4 is mounted so that wiring can be directly performed on the front side of the chip 12 by wire bonding. The signal processing circuit unit 1 of the light receiving element 4
The back side of the chip 12 corresponding to 1 (excluding the portion corresponding to the light receiving region 10) is shielded by the light shielding layer 52. Other configurations are similar to those of the first embodiment.
【００５３】一方、図１１の如く、受光側リードフレー
ム３の代わりに発光側リードフレーム１に対向配置され
た絶縁基板５３を用い、受光素子４を絶縁基板５３の下
面側すなわち発光素子２からの光が照射される側に上述
したバンプ処理にて搭載するようにしてもよい。この場
合も、受光素子４は、チップ１２の表側が絶縁基板５３
に面して配置されており、発光素子２と受光素子４のチ
ップ１２の裏側とが対向配置されて受光素子４のチップ
１２の裏側から受光するようになっている。また、絶縁
基板５３の下面側には、チップ１２の表側の配線パター
ン１３の電極部が電気的に接続される配線用パターン５
４が形成されている。なお、受光素子４の信号処理回路
部１１に対応するチップ１２の裏側（受光領域１０に対
応する部分を除く）が遮光層５５によりシールドされて
おり、図示しないが配線用パターン５４が配された絶縁
基板５３は二次モールド体７を貫通して外部に露出した
り、あるいはリードフレームにボンディングワイヤを介
して接続されている。On the other hand, as shown in FIG. 11, instead of the light-receiving side lead frame 3, an insulating substrate 53 arranged opposite to the light-emitting side lead frame 1 is used, and the light-receiving element 4 is provided on the lower surface side of the insulating substrate 53, that is, from the light-emitting element 2. You may make it mount by the above-mentioned bump process at the side where light is irradiated. Also in this case, in the light receiving element 4, the front side of the chip 12 is the insulating substrate 53.
The light emitting element 2 and the back side of the chip 12 of the light receiving element 4 are arranged so as to face each other, and light is received from the back side of the chip 12 of the light receiving element 4. On the lower surface side of the insulating substrate 53, the wiring pattern 5 to which the electrode portion of the wiring pattern 13 on the front side of the chip 12 is electrically connected.
4 are formed. The back side of the chip 12 corresponding to the signal processing circuit section 11 of the light receiving element 4 (excluding the portion corresponding to the light receiving area 10) is shielded by a light shielding layer 55, and a wiring pattern 54 is arranged (not shown). The insulating substrate 53 penetrates the secondary molded body 7 to be exposed to the outside, or is connected to the lead frame via a bonding wire.
【００５４】このように、上述の本実施形態において
は、第一ないし第三の実施形態のように受光素子４のチ
ップ１２の裏側が受光側リードフレーム３や絶縁基板４
０に面していなくても、発光素子２と受光素子４のチッ
プ１２の裏側とが対向配置されて受光素子４のチップ１
２の裏側から受光するようにさえ構成すれば、受光側に
おける電気的な配線が発光素子２と受光素子４との間の
絶縁距離に影響を与えることがなく、絶縁距離を組立精
度に影響されずに安定して確保できることになる。As described above, in the above-described present embodiment, the back side of the chip 12 of the light receiving element 4 is the light receiving side lead frame 3 and the insulating substrate 4 as in the first to third embodiments.
Even if it does not face 0, the light emitting element 2 and the back side of the chip 12 of the light receiving element 4 are arranged so as to face each other, and
As long as it is configured to receive light from the back side of 2, the electrical wiring on the light receiving side does not affect the insulation distance between the light emitting element 2 and the light receiving element 4, and the insulation distance is affected by the assembly accuracy. Instead, it will be possible to secure a stable supply.
【００５５】なお、本発明は、上記実施形態に限定され
るものではなく、本発明の範囲内で上記実施形態に多く
の修正および変更を加え得ることは勿論である。例え
ば、発光素子を上側に受光素子を下側にして対向配置す
るようにしてもよい。また、第二の実施形態において、
発光側のレンズ状の透光性樹脂体および受光側の集光レ
ンズ体を組み合わせて受光効率をより高めるようにして
もよい。さらに、第三の実施形態において、絶縁基板を
透光性を有する樹脂製としてもよい。なお、この場合、
ガラス製の絶縁基板に比べて光の伝達効率は低下する恐
れがあるが、これ以外は同様の効果を得ることができ
る。The present invention is not limited to the above embodiment, and it goes without saying that many modifications and changes can be made to the above embodiment within the scope of the present invention. For example, the light emitting element may be arranged on the upper side and the light receiving element may be arranged on the lower side. Also, in the second embodiment,
The light-transmitting lens-like translucent resin body and the light-receiving side condenser lens body may be combined to further enhance the light-receiving efficiency. Furthermore, in the third embodiment, the insulating substrate may be made of a translucent resin. In this case,
Although the light transmission efficiency may be lower than that of an insulating substrate made of glass, similar effects can be obtained except for this.
【００５６】[0056]
【発明の効果】以上の説明から明らかな通り、本発明に
よると、発光素子と受光素子の半導体基板の裏側とを対
向して配置し、受光素子の半導体基板の裏側からの受光
を可能にしているので、受光素子において半導体基板の
表側にワイヤボンディングによる配線を行ってもボンデ
ィングワイヤのループが発光素子から離間する方向に形
成され、すなわち受光側における電気的な配線が発光素
子と受光素子との間の絶縁距離に影響を与えることがな
く、従来の光結合装置の構造に比べて絶縁距離を安価に
かつ組立精度に影響されずに安定して確保することがで
きる。したがって、一次側と二次側との間に生じる雑音
による誤動作を軽減し、ＣＭＲの向上を図ることができ
る。As is apparent from the above description, according to the present invention, the light emitting element and the back side of the semiconductor substrate of the light receiving element are arranged to face each other, and light can be received from the back side of the semiconductor substrate of the light receiving element. Therefore, even if wiring is performed by wire bonding on the front side of the semiconductor substrate in the light receiving element, the loop of the bonding wire is formed in the direction away from the light emitting element, that is, the electrical wiring on the light receiving side is the connection between the light emitting element and the light receiving element. The insulation distance is not affected, and the insulation distance can be stably ensured at a low cost as compared with the structure of the conventional optical coupling device and without being affected by the assembly accuracy. Therefore, malfunction due to noise generated between the primary side and the secondary side can be reduced, and the CMR can be improved.
【００５７】受光素子は、入光窓を有する受光側リード
フレームの発光素子からの光が照射される側と反対側に
搭載され、かつ受光領域に対応する受光可能な半導体基
板の裏側が入光窓に面しているので、受光側リードフレ
ームが受光素子の信号処理回路部のシールドの役割を果
たし、別部材を設けることなく発光素子からの光が信号
処理回路部に進入するのを防止することができる。[0057] the light receiving element is mounted on the side opposite to the side on which light is irradiated from the light emitting element of the light receiving side lead frame having entrance window, and the back side of the receivable semiconductor substrate corresponding to the light receiving area entrance Since it faces the light window, the lead frame on the light receiving side acts as a shield for the signal processing circuit section of the light receiving element, preventing the light from the light emitting element from entering the signal processing circuit section without providing a separate member. can do.
【００５８】また、一次側の発光素子と二次側の受光素
子との間の絶縁距離は、少なくとも発光側のボンディン
グワイヤのループ頂点と受光側リードフレームとの間の
距離となるので、受光側においてはボンディングワイヤ
のループ形状にバラツキが生じても絶縁距離に影響を与
えることがなく、絶縁距離を安定して十分に確保するこ
とができる。これらにより、一次側と二次側との間に生
じる雑音による誤動作を軽減し、ＣＭＲの向上をより一
層図ることができる。The insulation distance between the light emitting element on the primary side and the light receiving element on the secondary side is at least the distance between the loop apex of the bonding wire on the light emitting side and the lead frame on the light receiving side. In the above, the insulation distance is not affected even if the loop shape of the bonding wire varies, and the insulation distance can be stably and sufficiently secured. As a result, malfunction caused by noise generated between the primary side and the secondary side can be reduced, and the CMR can be further improved.
【００５９】また、受光素子において半導体基板の表側
の信号処理回路部に通常の作業により容易にワイヤボン
ディングによる配線を行うことができ、従来の光結合装
置のように新たにボンディングパッドを形成して半導体
基板の裏側でワイヤボンディング配線を行う必要がな
く、部品点数を削減できて作業が簡単となり、製造コス
トを安価にすることができる。Further, in the light receiving element, wiring can be easily performed by wire bonding on the signal processing circuit portion on the front side of the semiconductor substrate, and a new bonding pad is formed like a conventional optical coupling device. Since it is not necessary to perform wire bonding wiring on the back side of the semiconductor substrate, the number of parts can be reduced, the work can be simplified, and the manufacturing cost can be reduced.
【００６０】しかも、受光素子を受光側リードフレーム
に搭載する際に、信号処理回路部と受光側リードフレー
ムとの絶縁を必要とせず、通常のダイボンド等の工程で
簡単に搭載することができ、従来の光結合装置において
信号処理回路部と受光側リードフレームとの絶縁のため
に絶縁ペースト等を塗布するときのような不具合が発生
せず、光結合装置として高い信頼性が得られるととも
に、作業が簡単となり、製造コストを安価にすることが
できる。Moreover, when the light-receiving element is mounted on the light-receiving side lead frame, insulation between the signal processing circuit section and the light-receiving side lead frame is not required, and the light-receiving element can be easily mounted by a normal die bonding process or the like. In the conventional optical coupling device, there is no problem such as when applying an insulating paste or the like to insulate the signal processing circuit unit and the lead frame on the light receiving side, and high reliability as an optical coupling device can be obtained, and work can be performed. Can be simplified and the manufacturing cost can be reduced.
【００６１】集光手段により、発光素子からの光を受光
素子に効率良く導くことができ、受光素子の受光効率を
向上させることができる。したがって、応答性が良くな
り、光結合装置としての性能を向上することができ、ま
た消費電力の低減を図ることもできる。 By the light collecting means , the light from the light emitting element can be efficiently guided to the light receiving element, and the light receiving efficiency of the light receiving element can be improved. Therefore, the response is improved, the performance as the optical coupling device can be improved, and the power consumption can be reduced.
【００６２】発光素子および受光素子が絶縁基板に搭載
されているので、発光素子と受光素子との間の絶縁距離
は絶縁基板の厚み分となり、絶縁距離をより一層安定し
てかつ十分に確保することができる。また、発光素子と
受光素子との間の絶縁距離は絶縁基板により確保されて
いるので、発光素子および受光素子における電気的な配
線に対しての制約が減り、用途に応じて自由に設計変更
が可能となる。Since [0062] Luminous element and a light receiving element is mounted on the insulating substrate, the insulating distance between the light emitting element and the light receiving element becomes the thickness of the insulating substrate, more stably and sufficiently secure the insulation distance can do. Further, since the insulating distance between the light emitting element and the light receiving element is secured by the insulating substrate, restrictions on electrical wiring in the light emitting element and the light receiving element are reduced, and the design can be freely changed according to the application. It will be possible.
【００６３】絶縁基板をガラス製とすることにより、発
光素子からの光はガラスを媒体として受光素子に到達す
るので、透光性樹脂を媒体とするときに比べて光の伝達
効率が向上し、受光素子の受光効率を向上させることが
できる。また、絶縁基板のパターンにより、発光素子か
らの光が受光素子の信号処理回路部に進入するのを防止
することができ、一次側と二次側との間に生じる雑音に
よる誤動作を軽減し、ＣＭＲの向上を図ることができ
る。[0063] With insulated substrate made of glass, light from the light emitting element so reaches the light receiving element of the glass as a medium, light transmission efficiency is improved as compared to when the translucent resin with medium The light receiving efficiency of the light receiving element can be improved. In addition, the pattern of the insulating substrate can prevent light from the light emitting element from entering the signal processing circuit section of the light receiving element, and reduce malfunction due to noise generated between the primary side and the secondary side. The CMR can be improved.
【図１】本発明の第一の実施形態における光結合装置の
縦断面図FIG. 1 is a vertical sectional view of an optical coupling device according to a first embodiment of the present invention.
【図２】光結合装置の要部縦断面図FIG. 2 is a longitudinal sectional view of an essential part of an optical coupling device.
【図３】光結合装置の内部平面図FIG. 3 is an internal plan view of the optical coupling device.
【図４】リードフレームの素子搭載部分の平面図FIG. 4 is a plan view of the element mounting portion of the lead frame.
【図５】第二の実施形態における光結合装置の要部縦断
面図FIG. 5 is a vertical sectional view of an essential part of an optical coupling device according to a second embodiment.
【図６】同じく別の光結合装置の要部縦断面図FIG. 6 is a longitudinal sectional view of the main part of another optical coupling device of the same.
【図７】第三の実施形態における光結合装置の縦断面図FIG. 7 is a vertical sectional view of an optical coupling device according to a third embodiment.
【図８】発光素子がパンプ処理にて搭載された光結合装
置の要部縦断面図FIG. 8 is a longitudinal sectional view of an essential part of an optical coupling device in which light emitting elements are mounted by a pumping process.
【図９】発光素子が別のワイヤボンドレス搭載方法にて
搭載された光結合装置の要部縦断面図FIG. 9 is a vertical cross-sectional view of a main part of an optical coupling device in which a light emitting element is mounted by another wire bondless mounting method.
【図１０】第四の実施形態における光結合装置の要部縦
断面図FIG. 10 is a longitudinal sectional view of an essential part of an optical coupling device according to a fourth embodiment.
【図１１】同じく別の光結合装置の要部縦断面図FIG. 11 is a longitudinal sectional view of the main part of another optical coupling device.
【図１２】一般的な光結合装置の縦断面図FIG. 12 is a vertical cross-sectional view of a general optical coupling device.
【図１３】受光素子の縦断面図FIG. 13 is a vertical sectional view of a light receiving element.
【図１４】従来の光結合装置の縦断面図FIG. 14 is a vertical sectional view of a conventional optical coupling device.
１ 発光側リードフレーム ２ 発光素子 ３ 受光側リードフレーム ４ 受光素子 １０ 受光領域 １１ 信号処理回路部 １２ 半導体基板 ２０ 入光窓 ３６ 集光レンズ体 ３７ 透光性樹脂体 ４０ 絶縁基板 ４２ パターン 1 Light emitting side lead frame 2 light emitting element 3 Light receiving side lead frame 4 Light receiving element 10 Light receiving area 11 Signal processing circuit section 12 Semiconductor substrate 20 incident light window 36 Condensing lens body 37 Translucent resin body 40 insulating substrate 42 patterns
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平２−90576（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−185880（ＪＰ，Ａ) 実開 昭61−207049（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭64−44655（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭51−69572（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭60−146357（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭50−94873（ＪＰ，Ｕ) 実開 平５−82059（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 31/12 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (56) References Japanese Patent Laid-Open No. 2-90576 (JP, A) Japanese Patent Laid-Open No. 3-185880 (JP, A) Actually open 61-207049 (JP, U) Actually open 64- 44655 (JP, U) Actual opening 51-69572 (JP, U) Actual opening 60-146357 (JP, U) Actual opening 50-94873 (JP, U) Actual opening Flat 5-82059 (JP, U) (58) Fields surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) H01L 31/12
Claims (5)
素子と受光側リードフレームに搭載された受光素子とが
対向配置され、前記受光素子は、受光領域と該受光領域
からの電気信号を処理する信号処理回路部とが半導体基
板の表側に並設されてなる光結合装置において、前記半
導体基板は、その裏側が前記受光側リードフレームの前
記発光素子からの光が照射される側と反対側に面するよ
うに前記受光側リードフレームに搭載され、前記受光側
リードフレームに前記発光素子からの光を前記受光領域
に入光させるための入光窓が形成され、前記信号処理回
路部がワイヤにより前記受光側リードフレームの反対側
に直接電気的に接続されたことを特徴とする光結合装
置。1. A light emitting element mounted on a light emitting side lead frame and a light receiving element mounted on a light receiving side lead frame are arranged to face each other, and the light receiving element processes a light receiving region and an electric signal from the light receiving region. In an optical coupling device in which a signal processing circuit section is arranged side by side on the front side of a semiconductor substrate , the semiconductor substrate has a back side on a side opposite to a side irradiated with light from the light emitting element of the light receiving side lead frame. I'll face you
Is mounted on the light-receiving side lead frame, a light-entering window for allowing light from the light-emitting element to enter the light-receiving region is formed in the light-receiving side lead frame, and the signal processing circuit unit is connected to the light-receiving side by a wire. An optical coupling device, which is electrically connected directly to the opposite side of the lead frame.
前記発光素子からの光を集光して前記受光素子に導く集
光手段が設けられたことを特徴とする請求項１記載の光
結合装置。2. An optical path from the light emitting element to the light receiving element,
Optical coupling device according to claim 1, wherein the condensing means condenses the light from the light emitting element guided to the light receiving element is provided.
前記受光素子は、受光領域と該受光領域からの電気信号
を処理する信号処理回路部とが半導体基板の表側に並設
されてなる光結合装置において、前記受光素子は、絶縁
基板に搭載され、前記半導体基板の裏側が前記発光素子
に対向し、前記半導体基板の表側が前記絶縁基板の前記
発光素子からの光が照射される側に面して配置され、前
記絶縁基板の光が照射される側に配線パターンが形成さ
れ、該配線パターンに前記信号処理回路部が電気的に接
続され、前記半導体基板の前記信号処理回路部に対応す
る裏側が遮光されたことを特徴とする光結合装置。3. A light emitting element and a light receiving element are arranged to face each other,
The light receiving element, the optical coupling device and the signal processing circuit section for processing the electrical signals from the light receiving region and the light receiving region is formed by juxtaposed on the front side of the semiconductor substrate, the light receiving element is mounted on the insulation substrate the back side of the semiconductor substrate is opposed to the light emitting element, the light of the front side of the semiconductor substrate from the light emitting element of the insulating substrate is disposed facing the side to be irradiated, prior to
A wiring pattern is formed on the side of the insulating substrate that is illuminated by light.
The signal processing circuit section is electrically connected to the wiring pattern, and the back side of the semiconductor substrate corresponding to the signal processing circuit section is shielded from light.
うちの一方に発光素子が搭載され、前記絶縁基板の表面
と裏面のうちの他方に受光素子が搭載され、該受光素子
は、受光領域と該受光領域からの電気信号を処理する信
号処理回路部とが半導体基板の表側に並設されてなり、
前記受光素子は、前記半導体基板の裏側が前記絶縁基板
に面して配置され、前記信号処理回路部が前記絶縁基板
から離れて位置する受光側リードフレームにワイヤによ
り電気的に接続されたことを特徴とする光結合装置。4. A light emitting element is mounted on one of a front surface and a back surface of a translucent insulating substrate, and a light receiving element is mounted on the other of the front surface and the back surface of the insulating substrate. A light-receiving region and a signal processing circuit section for processing an electric signal from the light-receiving region are arranged in parallel on the front side of the semiconductor substrate,
The light receiving element is arranged such that the back side of the semiconductor substrate faces the insulating substrate, and the signal processing circuit unit includes the insulating substrate.
To the lead frame on the receiving side, which is located away from
Ri optical coupling apparatus characterized in that it is electrically connected.
に受光素子の信号処理回路部に対応する半導体基板の裏
側を遮光するためのパターンが形成されたことを特徴と
する請求項４記載の光結合装置。5. The insulating substrate is made of glass, according to claim 4, wherein the pattern for shielding the backside of the semiconductor substrate corresponding to the signal processing circuit section of the light receiving elements in the insulating substrate is formed Optical coupling device.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02668396A JP3437363B2 (en) | 1996-02-14 | 1996-02-14 | Optical coupling device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02668396A JP3437363B2 (en) | 1996-02-14 | 1996-02-14 | Optical coupling device |
Publications (2)
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|---|---|
| JPH09223817A JPH09223817A (en) | 1997-08-26 |
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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-
1996
- 1996-02-14 JP JP02668396A patent/JP3437363B2/en not_active Expired - Fee Related
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| JPH09223817A (en) | 1997-08-26 |
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