專利名稱：光學耦合半導體裝置和電子裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及應用于固體繼電器等的光學耦合半導體裝置，以及其中安裝有該光學耦合半導體裝置的電子裝置。
背景技術：
參照圖15描述傳統(tǒng)光學耦合半導體裝置的示例。圖15為示出了傳統(tǒng)光學耦合半導體裝置的側視圖。
傳統(tǒng)光學耦合半導體裝置101例如配置成固體繼電器。在該固體繼電器中，使用樹脂密封部116整體密封功率控制半導體元件芯片、發(fā)光元件以及點火(firing)光接收元件。功率控制半導體元件芯片置于副側上，驅動例如電機的負載。發(fā)光元件置于主側，將電學信號轉換成光學信號。點火光接收元件置于副側上，在從與其光學耦合的發(fā)光元件接收到光學信號時點火該功率控制半導體元件芯片。
在光學耦合半導體裝置101中，大的有效電流流到功率控制半導體元件芯片從而驅動負載。因此產生大量的熱，使得結部分的溫度上升。當不對光學耦合半導體裝置101采取任何措施時，性能惡化且可靠性降低。
為了解決上述的溫度上升，在傳統(tǒng)光學耦合半導體裝置101中，用作散熱裝置的散熱器121通過粘合層124與樹脂密封部116的外部緊密接觸。置于樹脂密封部116一個面上的散熱器121僅通過空氣層散熱，因為傳統(tǒng)光學耦合半導體裝置101設有例如形式為DIP(雙直列封裝)的引線引出部，該引線引出部引至外部以安裝在安裝板上。
此外，散熱器121向上(或向下)開口，因此其對沿箭頭F所示方向的力的抵抗力較小。因此存在例如由于可能從樹脂密封部116剝落而引起的散熱器121缺乏可靠性的問題。
對于SIP(單直列封裝)的情形，作為散熱裝置的散熱器通過螺絲固定到預先設于樹脂密封部內的通孔。
除此以外，日本專利No.2797978、日本專利No.3173149、JP H4-20245U和JP H5-21451U中描述了設有散熱器的半導體裝置。然而，這些散熱器具有復雜的配置，無法容易地附著。即使散熱器可以容易地附著，但是仍存在附著強度的問題。
圖16為示出了可以流過功率控制半導體元件芯片的有效電流IT與環(huán)境溫度Ta之間的關系的降額(derating)特征的曲線圖。
水平軸示出了環(huán)境溫度Ta(℃)，垂直軸示出了有效電流IT(A)。對于應用于固體繼電器的光學耦合半導體裝置101的情形，更大的有效電流提供了更寬的應用范圍，因此需要允許盡可能大的有效電流流過。此外，圖16中的虛線示出了傳統(tǒng)光學耦合半導體裝置中功率控制半導體元件的有效電流IT和環(huán)境溫度Ta之間的關系。
更具體而言，在功率控制半導體元件芯片的工作溫度范圍內可以流過的有效電流IT表現(xiàn)出由圖16中虛線所示的降額特性，其取決于光學耦合半導體裝置101的封裝(樹脂密封部116)的熱阻Rth(j-a)。因此，對于環(huán)境溫度Ta超過預定溫度Tap的情形，有效電流IT隨溫度上升而降低，且有效電流IT基本不能在溫度Tam下流動。因此，在更高溫度側，不能流過大的有效電流IT。
為了允許大的有效電流IT在更高溫度側流動，需要通過減小封裝的熱阻Rth(j-a)，使有效電流IT開始減小的溫度Tap朝更高溫度側偏移，由此改善散熱。
然而，在傳統(tǒng)光學耦合半導體裝置中，分別獨立地形成散熱器或散熱端子，因此無法實現(xiàn)高的熱散逸。換言之，降額特性正如圖16中虛線所示，因此大的有效電流不能在更高溫度側流動。
此外，在引線框延伸或者散熱器暴露于封裝的一個側面的配置中，在生產過程中需要使用大量的特殊材料和設備，因此成本增大。

發(fā)明內容
鑒于這些情況進行了本發(fā)明，其目的是提供一種光學耦合半導體裝置，以及其中安裝了該光學耦合半導體裝置的電子裝置，在該光學耦合半導體裝置中大于傳統(tǒng)示例的有效電流可以在更高溫度側流動，因為通過設計用于散熱以改善熱散逸的裝置的配置，相對于環(huán)境溫度的有效電流的降額特性得到改善。
本發(fā)明涉及一種光學耦合半導體裝置，其設有樹脂密封部和引線引出部，該樹脂密封部整體密封功率控制半導體元件芯片；點火光接收元件芯片，用于點火該功率控制半導體元件芯片；以及與該點火光接收元件光學耦合的發(fā)光元件芯片，用于將電學信號轉換成光學信號，且該引線引出部連接到該功率控制半導體元件芯片、該點火光接收元件以及該發(fā)光元件芯片，并從該樹脂密封部引出，該光學耦合半導體裝置包括U形散熱器，具有沿與該引線引出部的引出方向相交的方向延伸的延伸部，并可工作以將該樹脂密封部保持于其間。
采用這種配置，樹脂密封部的上表面和下表面由該U形散熱器的延伸部夾持，因此從樹脂密封部散逸熱的面積增大。因此，散熱性能得到改善，且高溫下的有效電流由此可以提高，使得可以獲得具有高可靠性的光學耦合半導體裝置。此外，該U形散熱器形成為不會從該樹脂密封部剝落的簡單形狀，因此在生產過程中或者安裝時的生產失效可以降低。由此可以獲得具有良好生產率的低成本的光學耦合半導體裝置。
此外，在根據本發(fā)明的光學耦合半導體裝置中，凹槽部形成于該延伸部的內表面上。
采用這種配置，具有與凹槽部的深度相對應的足夠厚度的粘合層可以確保位于該U形散熱器和該樹脂密封部之間。因此，可以改善U形散熱器相對于該樹脂密封部的粘合強度，使得可以改善散熱性能和可靠性。
此外，在根據本發(fā)明的光學耦合半導體裝置中，該凹槽部沿與該延伸方向相交的方向形成。
采用這種配置，粘合層的厚度可以變得均勻。因此，可以降低熱散逸性能的不均衡，且由此可以獲得具有高可靠性的光學耦合半導體裝置。
此外，在根據本發(fā)明的光學耦合半導體裝置中，通過該延伸部的端部向外彎曲而形成向外突出部。
采用這種配置，該樹脂密封部可以容易地插入到該U形散熱器，由此可以容易地實施接合。
此外，在根據本發(fā)明的光學耦合半導體裝置中，該延伸部形成為使得其間的相對距離在端部的側部上較短。
采用這種配置，該延伸部的端部與該樹脂密封部壓力接觸。因此，改善了夾持力，使得可以改善接合強度。
此外，在根據本發(fā)明的光學耦合半導體裝置中，該向外突出部形成為使得由該延伸部和該向外突出部定義的外部接觸面與該樹脂密封部平行。
采用這種配置，可以防止該外部接觸面相對于該樹脂密封部傾斜。因此，獲得了一種光學耦合半導體裝置，其中該樹脂密封部可以與安裝板平行地安裝在該安裝板上。
此外，在根據本發(fā)明的光學耦合半導體裝置中，通過將該延伸部的端部向內彎曲形成向內突出部。
采用這種配置，可以徹底地防止該U形散熱器從該樹脂密封部剝落，因此粘合層可以制得薄。
此外，在根據本發(fā)明的光學耦合半導體裝置中，用于該延伸部之間連接的連接部被彎曲。
采用這種配置，可以改善該U形散熱器(延伸部)的彈簧性能。因此，可以改善該U形散熱器與該樹脂密封部的接觸，使得可以改善熱散逸性能。
此外，在根據本發(fā)明的光學耦合半導體裝置中，該延伸部具有通過選擇性地除去與從該樹脂密封部引出的該引線引出部相對應的部分而形成的切口部。
采用這種配置，可以保證蠕變距離以防止該U形散熱器與從該樹脂密封部引出的該引線引出部之間的電學放電。由此獲得了一種不會導致電學放電并由此具有高的可靠性的光學耦合半導體裝置。
此外，在根據本發(fā)明的光學耦合半導體裝置中，該延伸部具有用于選擇性地夾持從該樹脂密封部引出的該引線引出部的夾持部。
采用這種配置，該U形散熱器可以連接到設有芯片的該引線引出部，該芯片尤其需要在從該樹脂密封部引出的該引線引出部中熱散逸。因此，進一步改善了熱散逸性能，使得可以獲得具有高可靠性的光學耦合半導體裝置。
此外，在根據本發(fā)明的光學耦合半導體裝置中，該夾持部在其間夾持有其上安裝有該功率控制半導體元件芯片的引線框的引線引出部。
采用這種配置，該功率控制半導體元件芯片的熱散逸可以得到改善。因此獲得了一種光學耦合半導體裝置，其中即使在高溫下仍可以被供給大的功率。
此外，在根據本發(fā)明的光學耦合半導體裝置中，置于更靠近安裝板的該延伸部長于另一個延伸部。
采用這種配置，可以增大鄰抵該安裝板的面積，因此獲得一種光學耦合半導體裝置，其中朝向該安裝板的熱散逸性能得到改善。
此外，本發(fā)明涉及一種電子裝置，其中光學耦合半導體裝置安裝在安裝板上，其中該光學耦合半導體裝置為根據本發(fā)明的該光學耦合半導體裝置。
采用這種配置，可以增大高溫下的有效電流，因此可以獲得一種具有高可靠性的電子裝置。
此外，在根據本發(fā)明的光學耦合半導體裝置中，置于更靠近該安裝板的該延伸部與該安裝板接觸。
采用這種配置，熱不通過空間而直接從該U形散熱器傳導到該安裝板。因此可以保證到該安裝板的熱散逸，使得可以進一步改善熱散逸性能。


圖1A為示出了不包含U形散熱器的根據本發(fā)明實施例1的光學耦合半導體裝置的輪廓的透明平面視圖，從發(fā)光元件芯片側示出了具有功率控制半導體元件的平面。
圖1B為沿箭頭B所示方向觀察的，示出了位于圖1A截面上的主要部件的透明側視圖。
圖2A為示出了根據本發(fā)明實施例1的光學耦合半導體裝置的平面視圖。
圖2B為沿箭頭B所示方向觀察的圖2A的側視圖。
圖3A為示出了根據本發(fā)明實施例2的光學耦合半導體裝置的平面視圖。
圖3B為沿箭頭B所示方向觀察的圖3A的側視圖。
圖4A為示出了根據本發(fā)明的改進的實施例2的光學耦合半導體裝置的平面視圖。
圖4B為沿箭頭B所示方向觀察的圖4A的側視圖。
圖5為示出了根據本發(fā)明實施例3用于夾持光學耦合半導體裝置的樹脂密封部的未接合U形散熱器的側視圖。
圖6A為示出了通過線性地彎曲連接部以形成彎曲面，用于改善根據本發(fā)明實施例3的用于夾持光學耦合半導體裝置的樹脂密封部的U形散熱器的彈簧性能的配置示例的側視圖。
圖6B為示出了通過曲線地彎曲連接部以形成彎曲面，用于改善根據本發(fā)明實施例3的用于夾持光學耦合半導體裝置的樹脂密封部的U形散熱器的彈簧性能的配置示例的側視圖。
圖7A為示出了根據本發(fā)明實施例4的用于夾持光學耦合半導體裝置的樹脂密封部的未接合U形散熱器的側視圖，其為該光學耦合半導體裝置的主要部件。
圖7B為示出了與該樹脂密封部接合的該U形散熱器的側視圖，該視圖為與圖7A類似的解釋性圖示。
圖8為根據本發(fā)明實施例5的光學耦合半導體裝置的側視圖。
圖9為根據本發(fā)明實施例6的光學耦合半導體裝置的平面視圖。
圖10A為示出了用于生產根據本發(fā)明實施例6的用于夾持光學耦合半導體裝置的樹脂密封部的U形散熱器的方法的工藝圖示，該圖示為在第一切割工藝中準備好的長基底材料的平面視圖。
圖10B為示出了用于生產根據本發(fā)明實施例6的U形散熱器的方法的工藝圖示，該圖示為在第二切割工藝中準備好的長基底材料的平面視圖。
圖10C為示出了用于生產根據本發(fā)明實施例6的U形散熱器的方法的工藝圖示，該圖示為在第二切割工藝中獲得的對稱U形散熱器的平面視圖。
圖10D為示出了用于生產根據本發(fā)明實施例6的U形散熱器的方法的工藝圖示，該圖示為多個已經形成的U形散熱器的平面視圖。
圖11A為根據本發(fā)明實施例7的光學耦合半導體裝置的平面視圖。
圖11B為沿箭頭B所示方向觀察的圖11A的側視圖。
圖12A為根據本發(fā)明實施例7的光學耦合半導體裝置的平面視圖。
圖12B為沿箭頭B所示方向觀察的圖12A的側視圖。
圖13A為根據本發(fā)明實施例8的光學耦合半導體裝置的平面視圖。
圖13B為沿箭頭B所示方向觀察的圖13A的側視圖。
圖14A為示出了用于生產根據本發(fā)明實施例8的用于夾持光學耦合半導體裝置的樹脂密封部的U形散熱器的方法的工藝圖示，該圖示為在第三切割工藝中準備好的長基底材料的平面視圖。
圖14B為示出了用于生產根據本發(fā)明實施例8的U形散熱器的方法的工藝圖示，該圖示為在第四切割工藝中準備好的長基底材料的平面視圖。
圖14C為示出了用于生產根據本發(fā)明實施例8的U形散熱器的方法的工藝圖示，該圖示為在第四切割工藝中獲得的U形散熱器的側視圖。
圖14D為示出了用于生產根據本發(fā)明實施例8的U形散熱器的方法的工藝圖示，該圖示為其上形成有夾持部的U形散熱器的側視圖。
圖14E為示出了用于生產根據本發(fā)明實施例8的U形散熱器的方法的工藝圖示，該圖示為其上形成有夾持部的U形散熱器的平面視圖。
圖15為示出了傳統(tǒng)光學耦合半導體裝置的側視圖。
圖16為示出了可以流到功率控制半導體元件芯片的有效電流IT與環(huán)境溫度Ta之間的關系的降額特性的曲線圖。
具體實施例方式
下文參照附圖描述本發(fā)明的實施例。
實施例1參照圖1A、1B、2A和2B描述根據本發(fā)明實施例1的光學耦合半導體裝置。
圖1A為示出了在接合U形散熱器之前的根據本發(fā)明實施例1的光學耦合半導體裝置的輪廓的透明平面視圖，從發(fā)光元件芯片側示出了具有功率控制半導體元件的平面。圖1B為沿箭頭B所示方向觀察的，示出了位于圖1A截面上的主要部件的透明側視圖。在圖1B中，省略了陰影。
光學耦合半導體裝置1具有彼此相對的主側引線框14f和副側引線框14s。在副側引線框14s的內側上形成了基本上位于同一平面上的多個芯片安裝部14sc。功率控制半導體元件芯片11和用于點火該功率控制半導體元件芯片11的點火光接收元件芯片12分別安裝在各個芯片安裝部14sc上。該功率控制半導體元件芯片11可以使用三端雙向(triac)元件芯片或者閘流管元件芯片。在主側引線框14f的內側上形成了其上安裝有發(fā)光元件芯片13的芯片安裝部14fc。發(fā)光元件芯片13將電學信號轉換成光學信號，并與該點火光接收元件芯片12光學耦合。
功率控制半導體元件芯片11、點火光接收元件芯片12、以及光接收元件芯片13通過配線而恰當?shù)叵嗷ル娺B接，并通過樹脂密封部16被整體密封。恰當?shù)剡B接到功率控制半導體元件芯片11、點火光接收元件芯片12、以及光接收元件芯片13的引線引出部14fp和14sp彼此相對并從樹脂密封部16引出。因此，光學耦合半導體裝置1按照DIP(雙直列封裝)的形式使用樹脂密封。
此外，引線引出部14fp和14sp沿著與樹脂密封部16的上表面16su和下表面16sd相交的方向彎曲，使得可以容易地執(zhí)行將在下文描述的安裝到(插入至)安裝板30(見圖2B)。上表面16su和下表面16sd的用語“上”和“下”表示相對位置關系，更靠近安裝板30的表面視為下表面16sd。對于不需要區(qū)分上表面16su和下表面16sd的情形，這些表面簡稱為密封部表面16s。
其上安裝有功率控制半導體元件芯片11的芯片安裝部14sc被引出成為輸出端子(副側上的端子)的第8引腳(第二輸出端子T2)。功率控制半導體元件芯片11的另一端子引出成為第6引腳(第一輸出端子T1)。
圖2A為示出了根據本發(fā)明實施例1的光學耦合半導體裝置的平面視圖。圖2B為沿箭頭B所示方向觀察的圖2A的側視圖。在圖2B中，光學耦合半導體裝置安裝在電子裝置(未示出)的安裝板30上。
根據本實施例的光學耦合半導體裝置1設有具有延伸部22的U形散熱器21，該延伸部22沿與引線引出部14fp和14sp的引出方向LD相交的延伸方向ED延伸，并從其上表面和下表面夾持該樹脂密封部16。
U形散熱器21具有彼此相對的呈平板形狀的兩個延伸部22，以及連接在該兩個延伸部22之間的連接部23。延伸部22鄰抵(接合)樹脂密封部16(的上表面16su和下表面16sd)。因此，由在連接部23相對側上的延伸部22形成了開口，且樹脂密封部16可以從該開口插向U形散熱器21的內部。更具體而言，與延伸方向ED相反的方向為樹脂密封部16插入U形散熱器21的方向。
通過對例如鋁、銅或鐵的金屬或者具有良好導熱性的樹脂執(zhí)行擠出成形(extrusion-molding)或板材加工，可以容易地形成U形散熱器21。
通過由用于散熱的硅樹脂粘合劑等構成的粘合層24接合，樹脂密封部16和U形散熱器21彼此緊固(接合)。更具體而言，在用于散熱的硅樹脂粘合劑等被涂敷到密封部表面16s或者U形散熱器21的內表面上時，樹脂密封部16從第二輸出端子T2側插入穿過U形散熱器21的開口，并置成使得樹脂密封部16通過粘合層24鄰抵連接部23的內表面。
因此，根據光學耦合半導體裝置1，樹脂密封部16的上表面和下表面由U形散熱器21的延伸部22夾持，使得熱從樹脂密封部16的兩個密封部表面散逸，因此從樹脂密封部16散逸熱的面積顯著增大。因此，可以改善從樹脂密封部16的熱散逸，并因此提高高溫下的有效電流，使得可以改善可靠性。
這里，延伸部22的厚度等于或者大于光學耦合半導體裝置1的基準距離(stand-off)Gss(安裝板30和下表面1 6sd之間的間距)。這種厚度下，當光學耦合半導體裝置1安裝在安裝板30上時，U形散熱器21確保與安裝板30的表面接觸。更具體而言，熱可以從U形散熱器21散逸到安裝板30而不穿過空氣層，與熱散逸裝置僅設于上表面16su上的情形相比，可以保證顯著更高的熱散逸。因此可以更加有效地散逸熱。
考慮到安裝板30的厚度，以及引線引出部14fp和14sp沿安裝板30厚度方向的長度，延伸部22的厚度的上限被確定為使得與安裝板30的連接(例如焊接)是可能的。對于通過將引線引出部14fp和14sp插入安裝板30建立連接的通孔形式的情形，確定為使得引線引出部14fp和14sp的端部從安裝板30的背表面突出。
如前所述，根據本實施例，由于U形散熱器21呈現(xiàn)由延伸部22和連接部23形成的U的形狀，可以改善從光學耦合半導體裝置1的底面(下表面16sd)的熱散逸效果，且通過空氣層擴散到上表面的熱可以有效地分散到安裝板30。因此，可以獲得在高溫下可以流過大的有效電流IT的光學耦合半導體裝置1。
此外，由于連接到功率控制半導體元件芯片11的副側引線框14s置于下表面16sd側上，可以可靠地降低樹脂密封部16的熱阻Rth(j-a)，因此可以實現(xiàn)有效的熱散逸，使得可以流過更大的有效電流IT。
此外，由于U形散熱器21夾持樹脂密封部16，U形散熱器21相對于樹脂密封部16的緊固強度(接合強度)得到改善。因此，與傳統(tǒng)示例中熱散逸裝置僅設于一個表面上的情形相比，U形散熱器21在生產過程中或者在安裝到安裝板30上時不會剝落，因此可以保證穩(wěn)定的生產率。
應該注意，對于從功率控制半導體元件芯片11等產生大量的熱的情形，通過提高連接部23的厚度t可以進一步改善熱散逸效果，由此提高U形散熱器21的熱散逸能力。
實施例2參照圖3A、3B、4A和4B描述根據本發(fā)明實施例2的光學耦合半導體裝置。
圖3A為示出了根據本發(fā)明實施例2的光學耦合半導體裝置的平面視圖。圖3B為沿箭頭B所示方向觀察的圖3A的側視圖。在圖3B中，光學耦合半導體裝置安裝在電子裝置(未示出)的安裝板30上。
在本實施例中，改進了實施例1中的U形散熱器21的形狀。其他配置與實施例1相同，因此合適地省略了對其的描述。
對于延伸部22的內表面與實施例1一樣是平坦的情形，由于U形散熱器21和密封部表面16s之間的間距(間隙)，U形散熱器21相對于樹脂密封部16可朝上或朝下偏移。這種情況下，一側上的粘合層24非常薄，因此可能無法獲得足夠的粘合強度。本實施例旨在解決這個問題。
更具體而言，在本實施例中，沿與延伸方向ED相交的方向的凹槽部22a形成于延伸部22的內表面上。當凹槽部22a設于U形散熱器21的內表面上時，可以保證與凹槽部22a深度相對應的足夠的粘合層24厚度。換言之，當粘合劑涂敷到U形散熱器21時，粘合劑涂敷了足夠的厚度，因此在樹脂密封部16的上側部和下側部上可以保證U形散熱器21的足夠的粘合層24厚度。優(yōu)選地，凹槽部22a在樹脂密封部16的上側部和下側部制成是對稱的。
圖4A為示出了根據本發(fā)明的改進的實施例2的光學耦合半導體裝置的平面視圖。圖4B為沿箭頭B所示方向觀察的圖4A的側視圖。在圖4B中，光學耦合半導體裝置安裝在電子裝置(未示出)的安裝板30上。
在圖4A和4B中，凹槽疊置于圖3A和3B的凹槽上。其他配置與實施例1相同，因此合適地省略了對其的描述。
更具體而言，圖3A和3B中凹槽部22a的深度是一致的，但是在圖4A和4B中，沿與延伸方向ED相交的方向疊置的凹槽部22b形成為使得疊置的凹槽部22b疊置于凹槽部22a上。該配置達到了與圖3A和3B相似的作用和效果。
此外，凹槽部22a和22b可以具有與圖3A、3B、4A和4B所示矩形不同的形狀，例如三角形或弧形。具體而言，對于三角形或矩形的頂角被修圓的情形，所涂敷的粘合劑的流動性得到改善，因此獲得了空氣層在粘合層24內難以產生的優(yōu)點。優(yōu)選地，凹槽部22a和22b在樹脂密封部16的表面是對稱的，但這不是限制。
由于凹槽部22a和22b沿與延伸方向ED相交的方向(與元件插入方向相交的方向)布置，因此可以防止當樹脂密封部16插入U形散熱器21時粘合劑受到樹脂密封部16的拉扯而變得不均勻。
此外，在生產U形散熱器21時例如通過擠出成形或切割，可以容易地形成凹槽部22a和22b，因此可以實現(xiàn)穩(wěn)定的批量生產。
實施例3參照圖5、6A和6B描述根據本發(fā)明實施例3的光學耦合半導體裝置。
圖5為示出了根據本發(fā)明實施例3用于夾持光學耦合半導體裝置的樹脂密封部的未接合U形散熱器的側視圖。在圖5中，光學耦合半導體裝置1未示出，但是具有與前述實施例相同的配置，因此恰當?shù)貐⒄者@些實施例中所使用的參考數(shù)字描述本實施例。
根據本實施例的光學耦合半導體裝置1的U形散熱器21具有彈簧性能，使得當樹脂密封部16未插入時，延伸部22之間的相對距離Lg在連接部23側較長，在延伸部22端部側較短。因此，當相對距離Lg位于與樹脂密封部16的厚度(上表面16su和下表面16sd之間的長度)處于相同水平時，此時相對長度Lg最長，整個延伸部22與樹脂密封部16壓力接觸，因此接合強度可以進一步改善。
更具體而言，由于延伸部22與樹脂密封部16壓力接觸，U形散熱器21可以可靠地夾持樹脂密封部16。此外，不需要形成粘合層24(見實施例1、實施例2、和改進的實施例2)，因此生產工藝可以簡化。
圖6A為示出了通過線性地彎曲連接部以形成彎曲面，用于改善根據本發(fā)明實施例3的用于夾持光學耦合半導體裝置的樹脂密封部的U形散熱器的彈簧性能的配置示例的側視圖。圖6B為示出了通過曲線地彎曲連接部以形成彎曲面，用于改善根據本發(fā)明實施例3的用于夾持光學耦合半導體裝置的樹脂密封部的U形散熱器的彈簧性能的配置示例的側視圖。圖6A和6B所示的U形散熱器21為圖5的U形散熱器21的改進示例。
在圖6A中，通過線性地彎曲連接部23的中間部分而形成彎曲面，由此提供有彈簧性能，使得當樹脂密封部16未插入時，延伸部22之間的相對距離Lg在連接部23側較長，在延伸部22端部側較短。與圖5的情形相比，這種配置可以改善壓力接觸效果，并獲得與圖5相似的作用與效果。
在圖6B，通過曲線地彎曲連接部23的中間部分而形成彎曲面，由此提供有彈簧性能，使得當樹脂密封部16未插入時，延伸部22之間的相對距離Lg在連接部23側較長，在延伸部22端部側較短。與圖5的情形相比，這種配置可以改善壓力接觸效果，并獲得與圖5相似的作用與效果。
應該注意，本實施例可以恰當?shù)貞糜谄渌麑嵤├?br> 實施例4參照圖7A和7B描述根據本發(fā)明實施例4的光學耦合半導體裝置。
圖7A為示出了根據本發(fā)明實施例4的用于夾持光學耦合半導體裝置的樹脂密封部的未接合U形散熱器的側視圖，其為該光學耦合半導體裝置的主要部件。圖7B為示出了與該樹脂密封部接合的該U形散熱器的側視圖，該視圖為與圖7A類似的解釋性圖示。
在根據本實施例的光學耦合半導體裝置1的U形散熱器21中，通過將延伸部22的端部向外彎曲而形成向外突出部22d。由于是通過彎曲延伸部22的端部形成向外突出部22d，夾持位置位于外側，在內側上形成小的角部R。當樹脂密封部16插入U形散熱器21時，該配置可以將樹脂密封部16引導至U形散熱器21。因此可以降低生產過程中在元件插入時的工作載荷。
應該注意，盡管此處是通過線性地彎曲端部而形成向外突出部22d，但是也可以形成整個向外突出部22d成為彎曲面。
本實施例中的U形散熱器21具有由延伸部22和向外突出部22d定義的外接觸面Ss。在U形散熱器21與樹脂密封部16接合，從而將樹脂密封部16(光學耦合半導體裝置1)與安裝板30平行地安裝在該安裝板上的狀態(tài)下，優(yōu)選地與樹脂密封部16(密封部表面16s)平行地形成外接觸面(見圖7B)。更具體而言，通過防止外接觸面Ss相對于樹脂密封部16傾斜，可以獲得光學耦合半導體裝置1，其中樹脂密封部16與安裝板30平行地安裝在該安裝板30上。
應該注意，當應用于實施例3所示的U形散熱器21時，本實施例更為有效。
實施例5參照圖8描述根據本發(fā)明實施例5的光學耦合半導體裝置。
圖8為根據本發(fā)明實施例5的光學耦合半導體裝置的側視圖。在圖8中，光學耦合半導體裝置安裝在電子裝置(未示出)的安裝板30上。
在根據本實施例的光學耦合半導體裝置1的U形散熱器21中，通過沿與實施例4相反的方向將延伸部22的端部向內彎曲而形成向內突出部22c。由于向內突出部22c是通過彎曲延伸部22的端部而形成，因此可以完全防止U形散熱器21從樹脂密封部16剝落。
通過預先形成長的延伸部22，且在樹脂密封部16插入U形散熱器21后使用夾具恰當?shù)貜澢瞬浚纱丝梢孕纬上騼韧怀霾?2c。其余配置與實施例1相同，因此可以恰當?shù)厥÷詫ζ涞拿枋?。采用這種配置，粘合層24可以制成較薄，且如果需要則可省略粘合層24。因此工藝可以簡化。
實施例6參照圖9、10A、10B、10C和10D描述根據本發(fā)明實施例6的光學耦合半導體裝置。
圖9為根據本發(fā)明實施例6的光學耦合半導體裝置的平面視圖。
電器和材料安全法(Electrical Appliance and Material Safety Law)例如規(guī)定了為功率控制半導體元件芯片1的輸出端子的第8引腳(第二輸出端子T2)和第6引腳(第一輸出端子T1)之間的該引線引出部14sp的間距(蠕變距離)。對于U形散熱器21由例如鋁、銅和鐵的金屬制成的情形，第8引腳和第6引腳之間的蠕變距離較短。因此，需要改變U形散熱器21的形狀從而提高蠕變距離。
在根據本實施例的光學耦合半導體裝置1的U形散熱器21的延伸部22中，通過選擇性地除去與從樹脂密封部16引出的引線引出部14sp相對應的部分，由此形成切口部22e，從而提高第8引腳和第6引腳之間的蠕變距離。
采用這種配置，可以保證用于防止U形散熱器21和從樹脂密封部16引出的引線引出部14sp之間電學放電的蠕變距離，因此可以獲得不會引起電學放電并因此具有高可靠性的光學耦合半導體裝置1。
應該注意，所示的切口部22e的形狀僅僅是一個示例，可以應用任意的形狀，只要該形狀能夠提高蠕變距離即可。
圖10A為示出了用于生產根據本發(fā)明實施例6的用于夾持光學耦合半導體裝置的樹脂密封部的U形散熱器的方法的工藝圖，該圖示為在第一切割工藝中準備好的長基底材料的平面視圖。圖10B為在第二切割工藝中準備好的長基底材料的平面視圖。圖10C為在第二切割工藝中獲得的對稱U形散熱器的平面視圖。圖10D為多個已經形成的U形散熱器的平面視圖。
首先，準備已經成形為長的形狀的長U形散熱器21m作為基底材料。長的U形散熱器21m是由與延伸部22相對應的長延伸部22m以及與連接部23相對應的長連接部23m構成。
接著，如圖10A所示，使用厚的并可以切割預定面積的第一切片器40切割并除去與切口部22e相對應的區(qū)域(第一切割工藝)。在第一切割工藝之后，如圖10B所示，使用比第一切片器40薄并可以不浪費面積地切割區(qū)域的第二切片器41切割與U形散熱器21相對應的區(qū)域，由此形成被對稱地切割的U形散熱器21(第二切割工藝)。
圖10C示出了在第二切割工藝中獲得的對稱的U形散熱器21。當與具有原始形狀的U形散熱器21對稱形成的對稱U形散熱器21r如箭頭RR所示被翻轉時(圖10C)，可以同時形成具有相同形狀的多個U形散熱器21(圖10D)。
應該注意，本實施例可以恰當?shù)貞糜谄渌麑嵤├?br> 實施例7參照圖11A、11B、12A和12B描述根據本發(fā)明實施例7的光學耦合半導體裝置。
圖11A為根據本發(fā)明實施例7的光學耦合半導體裝置的平面視圖。圖11B為沿箭頭B所示方向觀察的圖11A的側視圖。在圖11B中，光學耦合半導體裝置安裝在電子裝置(未示出)的安裝板30上。圖12A為根據本發(fā)明實施例7的光學耦合半導體裝置的平面視圖。圖12B為沿箭頭B所示方向觀察的圖12A的側視圖。在圖12B中，光學耦合半導體裝置安裝在電子裝置(未示出)的安裝板30上。
在本實施例中，設置成更靠近安裝板30的延伸部22形成為長于另一延伸部22。采用這種配置，可以增大鄰抵安裝板30的面積，因此可以獲得光學耦合半導體裝置1，其中朝安裝板30的熱散逸性能得到改善。
在圖11B所示光學耦合半導體裝置1中，設置成更靠近安裝板30的延伸部22設有從連接部23向外延伸的附加延伸部22g。因此，延伸部22顯著地制成更長，且與安裝板30的接觸面積增大，因此到安裝板30的熱散逸效果可以得到改善。
在圖12B所示光學耦合半導體裝置1中，設置成更靠近安裝板30的延伸部22設有從延伸部22的端部向外延伸的附加延伸部22g。因此，延伸部22顯著地制成更長，且與安裝板30的接觸面積增大，因此到安裝板30的熱散逸效果可以得到改善。
通過使附加延伸部22b盡可能地長，則可以進一步改善熱散逸效果。
應該注意，本實施例可以恰當?shù)貞糜谄渌麑嵤├?br> 實施例8參照圖13A、13B、14A、14B、14C、14D和14E描述根據本發(fā)明實施例8的光學耦合半導體裝置。
圖13A為根據本發(fā)明實施例8的光學耦合半導體裝置的平面視圖。圖13B為沿箭頭B所示方向觀察的圖13A的側視圖。
通過延伸其上安裝了功率控制半導體元件芯片11的芯片安裝部14sc而引出的引線引出部14sp為輸出端子的第8引腳(第二輸出端子T2)。由于安裝了功率控制半導體元件芯片11，第8引腳為光學耦合半導體裝置1中產生的熱量最大的端子。當U形散熱器21連接到設有在從樹脂密封部16引出的引線引出部14sp內尤其需要熱散逸的芯片(功率控制半導體元件芯片11)的引線引出部14sp(第8引腳)時，熱散逸效率有效地得到改善。因此可以獲得具有高可靠性的光學耦合半導體裝置，其中即使在高溫下仍可供給大量的電功率。
因此，本實施例的U形散熱器21的延伸部22具有用于選擇性地夾持從樹脂密封部16引出的引線引出部14sp的夾持部22f。通過對稱地彎曲兩個相對的延伸部22形成該夾持部22f，且夾持部22f從其上表面和下表面夾持從樹脂密封部16引出的與第8引腳相對應的選定部分。通過加工延伸部22的一部分可以容易地形成夾持部22f。此外，夾持部22f還緊固引線引出部14sp，因此可以進一步改善U形散熱器21的緊固強度(接合強度)。
圖14A為示出了用于生產根據本發(fā)明實施例8的用于夾持光學耦合半導體裝置的樹脂密封部的U形散熱器的方法的工藝圖示，該圖示為在第三切割工藝中準備好的長基底材料的平面視圖。圖14B為在第四切割工藝中準備好的長基底材料的平面視圖。圖14C為在第四切割工藝中獲得的U形散熱器的側視圖。圖14D為其上形成有夾持部的U形散熱器的側視圖。圖14E為其上形成有夾持部的U形散熱器的平面視圖。
按照圖10A至10D準備長的U形散熱器21m。長的U形散熱器21m具有與圖10A至10D相同的配置。
接著，如圖14A所示，使用可以切割與夾持準備部22fm相對應的長延伸部22m的不需要區(qū)域的第三切片器42，切割并除去對應于夾持準備部22fm的不需要區(qū)域(第三切割工藝)。更具體而言，在第三切割工藝中，形成了用于形成夾持部22f的夾持準備部22fm。
在第三切割工藝之后，如圖14B所示，使用比第三切片器42薄并可以不浪費面積地切割區(qū)域的第四切片器43切割與U形散熱器21相對應的區(qū)域，由此形成被切割的U形散熱器21(第四切割工藝)。
圖14C為圖14B中沿箭頭C、D所示方向觀察的，在第四切割工藝中獲得的U形散熱器21的側視圖。圖示出了，夾持準備部22fm形成于與延伸部22相同的平面上。通過使用恰當?shù)膴A具(模具)彎曲圖14的夾持準備部22fm，形成具有夾持部22f的U形散熱器21(圖14D)。圖14E為圖14D中沿箭頭E所示方向觀察的U形散熱器21的平面視圖。由于夾持部22f的端部通過被恰當?shù)叵蛲鈴澢米鲆龑Р考瑒t可以減少生產過程中的故障，且因此可以改善生產效率。
實施例9根據實施例1至8的光學耦合半導體裝置1可以安裝在設于電子裝置的安裝板30上。更具體而言，圖2B、3B、4B、8、11B或12B以外的實施例可以類似地應用于設于電子裝置上的安裝板30。采用這種配置，可以獲得設有具有優(yōu)良熱散逸性能的光學耦合半導體裝置1的電子裝置，且因此可以獲得具有良好熱散逸性能和高可靠性的電子裝置。
當通過使得設置成更靠近安裝板30的延伸部22接觸安裝板30從而保證到安裝板30的熱散逸時，熱直接從U形散熱器2 1傳導到安裝板30而不穿過空間，使得可靠地減小樹脂密封部16的熱阻Rth(j-a)。因此可以獲得具有更佳熱散逸性能和更高可靠性的電子裝置。
根據實施例1至9的光學耦合半導體裝置1的性能如圖16中實線所示。
更具體而言，根據本發(fā)明的光學耦合半導體裝置1可以使有效電流IT開始降低的溫度Tai高于傳統(tǒng)溫度Tap。因此，在根據本發(fā)明的光學耦合半導體裝置1中，與傳統(tǒng)示例相比，可以增大更高溫度下的有效電流，且可以控制大量的電功率。
本發(fā)明可以在不背離其精神和基本特征的情況下以不同形式實施和實踐。因此，上述實施例視為完全是說明性而非限制性的。本發(fā)明的范圍由所附權利要求而非前述說明書確定。落在權利要求的等同范圍之內的所有變形和改進都旨在被包括在其內。
本申請主張于2006年5月29日在日本提交的專利申請No.2006-148444的優(yōu)先權，其全部內容于此引入作為參考。
權利要求
1.一種光學耦合半導體裝置，其設有樹脂密封部和引線引出部，所述樹脂密封部整體密封功率控制半導體元件芯片；點火光接收元件芯片，用于點火所述功率控制半導體元件芯片；以及與所述點火光接收元件光學耦合的發(fā)光元件芯片，用于將電學信號轉換成光學信號，且所述引線引出部連接到所述功率控制半導體元件芯片、所述點火光接收元件以及所述發(fā)光元件芯片，并從所述樹脂密封部引出，所述光學耦合半導體裝置包括U形散熱器，具有沿與所述引線引出部的引出方向相交的方向延伸的延伸部，并可工作以將所述樹脂密封部保持于其間。
2.根據權利要求1的光學耦合半導體裝置，其中凹槽部形成于所述延伸部的內表面上。
3.根據權利要求2的光學耦合半導體裝置，其中所述凹槽部沿與所述延伸方向相交的方向形成。
4.根據權利要求1至3任意一項的光學耦合半導體裝置，其中通過所述延伸部的端部向外彎曲而形成向外突出部。
5.根據權利要求1至3任意一項的光學耦合半導體裝置，其中所述延伸部形成為使得其間的相對距離在端部一側較短。
6.根據權利要求4的光學耦合半導體裝置，其中所述向外突出部形成為使得由所述延伸部和所述向外突出部定義的外部接觸面與所述樹脂密封部平行。
7.根據權利要求1至3任意一項的光學耦合半導體裝置，其中通過將所述延伸部的端部向內彎曲形成向內突出部。
8.根據權利要求1至3任意一項的光學耦合半導體裝置，其中用于所述延伸部之間連接的連接部被彎曲。
9.根據權利要求1至3任意一項的光學耦合半導體裝置，其中所述延伸部具有通過選擇性地除去與從所述樹脂密封部引出的所述引線引出部相對應的部分而形成的切口部。
10.根據權利要求1至3任意一項的光學耦合半導體裝置，其中所述延伸部具有用于選擇性地夾持從所述樹脂密封部引出的所述引線引出部的夾持部。
11.根據權利要求10的光學耦合半導體裝置，其中所述夾持部在其間夾持有其上安裝有所述功率控制半導體元件芯片的引線框的引線引出部。
12.根據權利要求1至3任意一項的光學耦合半導體裝置，其中置于更靠近安裝板的所述延伸部長于另一個延伸部。
13.一種電子裝置，其中光學耦合半導體裝置安裝在安裝板上，其中所述光學耦合半導體裝置為根據權利要求1至12任意一項所述的光學耦合半導體裝置。
14.根據權利要求13的電子裝置，其中置于更靠近所述安裝板的所述延伸部與所述安裝板接觸。
全文摘要
在本發(fā)明的光學耦合半導體裝置的實施例中，光學耦合半導體裝置設有樹脂密封部和引線引出部。該樹脂密封部整體密封功率控制半導體元件芯片；點火光接收元件芯片，用于點火該功率控制半導體元件芯片；以及與該點火光接收元件光學耦合的發(fā)光元件芯片，用于將電學信號轉換成光學信號。該引線引出部連接到該功率控制半導體元件芯片、該點火光接收元件以及該發(fā)光元件芯片，并從該樹脂密封部引出。該光學耦合半導體裝置還設有U形散熱器，其具有沿與該引線引出部的引出方向相交的方向延伸的延伸部，并可工作以將該樹脂密封部保持于其間。
文檔編號H01L25/16GK101083254SQ200710103468
公開日2007年12月5日 申請日期2007年5月18日 優(yōu)先權日2006年5月29日
發(fā)明者長谷川也寸志 申請人:夏普株式會社