专利名称：光学耦合半导体装置和电子装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及应用于固体继电器等的光学耦合半导体装置，以及其中安装有该光学耦合半导体装置的电子装置。
背景技术：
参照图15描述传统光学耦合半导体装置的示例。图15为示出了传统光学耦合半导体装置的侧视图。
传统光学耦合半导体装置101例如配置成固体继电器。在该固体继电器中，使用树脂密封部116整体密封功率控制半导体元件芯片、发光元件以及点火(firing)光接收元件。功率控制半导体元件芯片置于副侧上，驱动例如电机的负载。发光元件置于主侧，将电学信号转换成光学信号。点火光接收元件置于副侧上，在从与其光学耦合的发光元件接收到光学信号时点火该功率控制半导体元件芯片。
在光学耦合半导体装置101中，大的有效电流流到功率控制半导体元件芯片从而驱动负载。因此产生大量的热，使得结部分的温度上升。当不对光学耦合半导体装置101采取任何措施时，性能恶化且可靠性降低。
为了解决上述的温度上升，在传统光学耦合半导体装置101中，用作散热装置的散热器121通过粘合层124与树脂密封部116的外部紧密接触。置于树脂密封部116一个面上的散热器121仅通过空气层散热，因为传统光学耦合半导体装置101设有例如形式为DIP(双直列封装)的引线引出部，该引线引出部引至外部以安装在安装板上。
此外，散热器121向上(或向下)开口，因此其对沿箭头F所示方向的力的抵抗力较小。因此存在例如由于可能从树脂密封部116剥落而引起的散热器121缺乏可靠性的问题。
对于SIP(单直列封装)的情形，作为散热装置的散热器通过螺丝固定到预先设于树脂密封部内的通孔。
除此以外，日本专利No.2797978、日本专利No.3173149、JP H4-20245U和JP H5-21451U中描述了设有散热器的半导体装置。然而，这些散热器具有复杂的配置，无法容易地附着。即使散热器可以容易地附着，但是仍存在附着强度的问题。
图16为示出了可以流过功率控制半导体元件芯片的有效电流IT与环境温度Ta之间的关系的降额(derating)特征的曲线图。
水平轴示出了环境温度Ta(℃)，垂直轴示出了有效电流IT(A)。对于应用于固体继电器的光学耦合半导体装置101的情形，更大的有效电流提供了更宽的应用范围，因此需要允许尽可能大的有效电流流过。此外，图16中的虚线示出了传统光学耦合半导体装置中功率控制半导体元件的有效电流IT和环境温度Ta之间的关系。
更具体而言，在功率控制半导体元件芯片的工作温度范围内可以流过的有效电流IT表现出由图16中虚线所示的降额特性，其取决于光学耦合半导体装置101的封装(树脂密封部116)的热阻Rth(j-a)。因此，对于环境温度Ta超过预定温度Tap的情形，有效电流IT随温度上升而降低，且有效电流IT基本不能在温度Tam下流动。因此，在更高温度侧，不能流过大的有效电流IT。
为了允许大的有效电流IT在更高温度侧流动，需要通过减小封装的热阻Rth(j-a)，使有效电流IT开始减小的温度Tap朝更高温度侧偏移，由此改善散热。
然而，在传统光学耦合半导体装置中，分别独立地形成散热器或散热端子，因此无法实现高的热散逸。换言之，降额特性正如图16中虚线所示，因此大的有效电流不能在更高温度侧流动。
此外，在引线框延伸或者散热器暴露于封装的一个侧面的配置中，在生产过程中需要使用大量的特殊材料和设备，因此成本增大。
发明内容
鉴于这些情况进行了本发明，其目的是提供一种光学耦合半导体装置，以及其中安装了该光学耦合半导体装置的电子装置，在该光学耦合半导体装置中大于传统示例的有效电流可以在更高温度侧流动，因为通过设计用于散热以改善热散逸的装置的配置，相对于环境温度的有效电流的降额特性得到改善。
本发明涉及一种光学耦合半导体装置，其设有树脂密封部和引线引出部，该树脂密封部整体密封功率控制半导体元件芯片；点火光接收元件芯片，用于点火该功率控制半导体元件芯片；以及与该点火光接收元件光学耦合的发光元件芯片，用于将电学信号转换成光学信号，且该引线引出部连接到该功率控制半导体元件芯片、该点火光接收元件以及该发光元件芯片，并从该树脂密封部引出，该光学耦合半导体装置包括U形散热器，具有沿与该引线引出部的引出方向相交的方向延伸的延伸部，并可工作以将该树脂密封部保持于其间。
采用这种配置，树脂密封部的上表面和下表面由该U形散热器的延伸部夹持，因此从树脂密封部散逸热的面积增大。因此，散热性能得到改善，且高温下的有效电流由此可以提高，使得可以获得具有高可靠性的光学耦合半导体装置。此外，该U形散热器形成为不会从该树脂密封部剥落的简单形状，因此在生产过程中或者安装时的生产失效可以降低。由此可以获得具有良好生产率的低成本的光学耦合半导体装置。
此外，在根据本发明的光学耦合半导体装置中，凹槽部形成于该延伸部的内表面上。
采用这种配置，具有与凹槽部的深度相对应的足够厚度的粘合层可以确保位于该U形散热器和该树脂密封部之间。因此，可以改善U形散热器相对于该树脂密封部的粘合强度，使得可以改善散热性能和可靠性。
此外，在根据本发明的光学耦合半导体装置中，该凹槽部沿与该延伸方向相交的方向形成。
采用这种配置，粘合层的厚度可以变得均匀。因此，可以降低热散逸性能的不均衡，且由此可以获得具有高可靠性的光学耦合半导体装置。
此外，在根据本发明的光学耦合半导体装置中，通过该延伸部的端部向外弯曲而形成向外突出部。
采用这种配置，该树脂密封部可以容易地插入到该U形散热器，由此可以容易地实施接合。
此外，在根据本发明的光学耦合半导体装置中，该延伸部形成为使得其间的相对距离在端部的侧部上较短。
采用这种配置，该延伸部的端部与该树脂密封部压力接触。因此，改善了夹持力，使得可以改善接合强度。
此外，在根据本发明的光学耦合半导体装置中，该向外突出部形成为使得由该延伸部和该向外突出部定义的外部接触面与该树脂密封部平行。
采用这种配置，可以防止该外部接触面相对于该树脂密封部倾斜。因此，获得了一种光学耦合半导体装置，其中该树脂密封部可以与安装板平行地安装在该安装板上。
此外，在根据本发明的光学耦合半导体装置中，通过将该延伸部的端部向内弯曲形成向内突出部。
采用这种配置，可以彻底地防止该U形散热器从该树脂密封部剥落，因此粘合层可以制得薄。
此外，在根据本发明的光学耦合半导体装置中，用于该延伸部之间连接的连接部被弯曲。
采用这种配置，可以改善该U形散热器(延伸部)的弹簧性能。因此，可以改善该U形散热器与该树脂密封部的接触，使得可以改善热散逸性能。
此外，在根据本发明的光学耦合半导体装置中，该延伸部具有通过选择性地除去与从该树脂密封部引出的该引线引出部相对应的部分而形成的切口部。
采用这种配置，可以保证蠕变距离以防止该U形散热器与从该树脂密封部引出的该引线引出部之间的电学放电。由此获得了一种不会导致电学放电并由此具有高的可靠性的光学耦合半导体装置。
此外，在根据本发明的光学耦合半导体装置中，该延伸部具有用于选择性地夹持从该树脂密封部引出的该引线引出部的夹持部。
采用这种配置，该U形散热器可以连接到设有芯片的该引线引出部，该芯片尤其需要在从该树脂密封部引出的该引线引出部中热散逸。因此，进一步改善了热散逸性能，使得可以获得具有高可靠性的光学耦合半导体装置。
此外，在根据本发明的光学耦合半导体装置中，该夹持部在其间夹持有其上安装有该功率控制半导体元件芯片的引线框的引线引出部。
采用这种配置，该功率控制半导体元件芯片的热散逸可以得到改善。因此获得了一种光学耦合半导体装置，其中即使在高温下仍可以被供给大的功率。
此外，在根据本发明的光学耦合半导体装置中，置于更靠近安装板的该延伸部长于另一个延伸部。
采用这种配置，可以增大邻抵该安装板的面积，因此获得一种光学耦合半导体装置，其中朝向该安装板的热散逸性能得到改善。
此外，本发明涉及一种电子装置，其中光学耦合半导体装置安装在安装板上，其中该光学耦合半导体装置为根据本发明的该光学耦合半导体装置。
采用这种配置，可以增大高温下的有效电流，因此可以获得一种具有高可靠性的电子装置。
此外，在根据本发明的光学耦合半导体装置中，置于更靠近该安装板的该延伸部与该安装板接触。
采用这种配置，热不通过空间而直接从该U形散热器传导到该安装板。因此可以保证到该安装板的热散逸，使得可以进一步改善热散逸性能。
图1A为示出了不包含U形散热器的根据本发明实施例1的光学耦合半导体装置的轮廓的透明平面视图，从发光元件芯片侧示出了具有功率控制半导体元件的平面。
图1B为沿箭头B所示方向观察的，示出了位于图1A截面上的主要部件的透明侧视图。
图2A为示出了根据本发明实施例1的光学耦合半导体装置的平面视图。
图2B为沿箭头B所示方向观察的图2A的侧视图。
图3A为示出了根据本发明实施例2的光学耦合半导体装置的平面视图。
图3B为沿箭头B所示方向观察的图3A的侧视图。
图4A为示出了根据本发明的改进的实施例2的光学耦合半导体装置的平面视图。
图4B为沿箭头B所示方向观察的图4A的侧视图。
图5为示出了根据本发明实施例3用于夹持光学耦合半导体装置的树脂密封部的未接合U形散热器的侧视图。
图6A为示出了通过线性地弯曲连接部以形成弯曲面，用于改善根据本发明实施例3的用于夹持光学耦合半导体装置的树脂密封部的U形散热器的弹簧性能的配置示例的侧视图。
图6B为示出了通过曲线地弯曲连接部以形成弯曲面，用于改善根据本发明实施例3的用于夹持光学耦合半导体装置的树脂密封部的U形散热器的弹簧性能的配置示例的侧视图。
图7A为示出了根据本发明实施例4的用于夹持光学耦合半导体装置的树脂密封部的未接合U形散热器的侧视图，其为该光学耦合半导体装置的主要部件。
图7B为示出了与该树脂密封部接合的该U形散热器的侧视图，该视图为与图7A类似的解释性图示。
图8为根据本发明实施例5的光学耦合半导体装置的侧视图。
图9为根据本发明实施例6的光学耦合半导体装置的平面视图。
图10A为示出了用于生产根据本发明实施例6的用于夹持光学耦合半导体装置的树脂密封部的U形散热器的方法的工艺图示，该图示为在第一切割工艺中准备好的长基底材料的平面视图。
图10B为示出了用于生产根据本发明实施例6的U形散热器的方法的工艺图示，该图示为在第二切割工艺中准备好的长基底材料的平面视图。
图10C为示出了用于生产根据本发明实施例6的U形散热器的方法的工艺图示，该图示为在第二切割工艺中获得的对称U形散热器的平面视图。
图10D为示出了用于生产根据本发明实施例6的U形散热器的方法的工艺图示，该图示为多个已经形成的U形散热器的平面视图。
图11A为根据本发明实施例7的光学耦合半导体装置的平面视图。
图11B为沿箭头B所示方向观察的图11A的侧视图。
图12A为根据本发明实施例7的光学耦合半导体装置的平面视图。
图12B为沿箭头B所示方向观察的图12A的侧视图。
图13A为根据本发明实施例8的光学耦合半导体装置的平面视图。
图13B为沿箭头B所示方向观察的图13A的侧视图。
图14A为示出了用于生产根据本发明实施例8的用于夹持光学耦合半导体装置的树脂密封部的U形散热器的方法的工艺图示，该图示为在第三切割工艺中准备好的长基底材料的平面视图。
图14B为示出了用于生产根据本发明实施例8的U形散热器的方法的工艺图示，该图示为在第四切割工艺中准备好的长基底材料的平面视图。
图14C为示出了用于生产根据本发明实施例8的U形散热器的方法的工艺图示，该图示为在第四切割工艺中获得的U形散热器的侧视图。
图14D为示出了用于生产根据本发明实施例8的U形散热器的方法的工艺图示，该图示为其上形成有夹持部的U形散热器的侧视图。
图14E为示出了用于生产根据本发明实施例8的U形散热器的方法的工艺图示，该图示为其上形成有夹持部的U形散热器的平面视图。
图15为示出了传统光学耦合半导体装置的侧视图。
图16为示出了可以流到功率控制半导体元件芯片的有效电流IT与环境温度Ta之间的关系的降额特性的曲线图。
具体实施例方式
下文参照附图描述本发明的实施例。
实施例1参照图1A、1B、2A和2B描述根据本发明实施例1的光学耦合半导体装置。
图1A为示出了在接合U形散热器之前的根据本发明实施例1的光学耦合半导体装置的轮廓的透明平面视图，从发光元件芯片侧示出了具有功率控制半导体元件的平面。图1B为沿箭头B所示方向观察的，示出了位于图1A截面上的主要部件的透明侧视图。在图1B中，省略了阴影。
光学耦合半导体装置1具有彼此相对的主侧引线框14f和副侧引线框14s。在副侧引线框14s的内侧上形成了基本上位于同一平面上的多个芯片安装部14sc。功率控制半导体元件芯片11和用于点火该功率控制半导体元件芯片11的点火光接收元件芯片12分别安装在各个芯片安装部14sc上。该功率控制半导体元件芯片11可以使用三端双向(triac)元件芯片或者闸流管元件芯片。在主侧引线框14f的内侧上形成了其上安装有发光元件芯片13的芯片安装部14fc。发光元件芯片13将电学信号转换成光学信号，并与该点火光接收元件芯片12光学耦合。
功率控制半导体元件芯片11、点火光接收元件芯片12、以及光接收元件芯片13通过配线而恰当地相互电连接，并通过树脂密封部16被整体密封。恰当地连接到功率控制半导体元件芯片11、点火光接收元件芯片12、以及光接收元件芯片13的引线引出部14fp和14sp彼此相对并从树脂密封部16引出。因此，光学耦合半导体装置1按照DIP(双直列封装)的形式使用树脂密封。
此外，引线引出部14fp和14sp沿着与树脂密封部16的上表面16su和下表面16sd相交的方向弯曲，使得可以容易地执行将在下文描述的安装到(插入至)安装板30(见图2B)。上表面16su和下表面16sd的用语“上”和“下”表示相对位置关系，更靠近安装板30的表面视为下表面16sd。对于不需要区分上表面16su和下表面16sd的情形，这些表面简称为密封部表面16s。
其上安装有功率控制半导体元件芯片11的芯片安装部14sc被引出成为输出端子(副侧上的端子)的第8引脚(第二输出端子T2)。功率控制半导体元件芯片11的另一端子引出成为第6引脚(第一输出端子T1)。
图2A为示出了根据本发明实施例1的光学耦合半导体装置的平面视图。图2B为沿箭头B所示方向观察的图2A的侧视图。在图2B中，光学耦合半导体装置安装在电子装置(未示出)的安装板30上。
根据本实施例的光学耦合半导体装置1设有具有延伸部22的U形散热器21，该延伸部22沿与引线引出部14fp和14sp的引出方向LD相交的延伸方向ED延伸，并从其上表面和下表面夹持该树脂密封部16。
U形散热器21具有彼此相对的呈平板形状的两个延伸部22，以及连接在该两个延伸部22之间的连接部23。延伸部22邻抵(接合)树脂密封部16(的上表面16su和下表面16sd)。因此，由在连接部23相对侧上的延伸部22形成了开口，且树脂密封部16可以从该开口插向U形散热器21的内部。更具体而言，与延伸方向ED相反的方向为树脂密封部16插入U形散热器21的方向。
通过对例如铝、铜或铁的金属或者具有良好导热性的树脂执行挤出成形(extrusion-molding)或板材加工，可以容易地形成U形散热器21。
通过由用于散热的硅树脂粘合剂等构成的粘合层24接合，树脂密封部16和U形散热器21彼此紧固(接合)。更具体而言，在用于散热的硅树脂粘合剂等被涂敷到密封部表面16s或者U形散热器21的内表面上时，树脂密封部16从第二输出端子T2侧插入穿过U形散热器21的开口，并置成使得树脂密封部16通过粘合层24邻抵连接部23的内表面。
因此，根据光学耦合半导体装置1，树脂密封部16的上表面和下表面由U形散热器21的延伸部22夹持，使得热从树脂密封部16的两个密封部表面散逸，因此从树脂密封部16散逸热的面积显著增大。因此，可以改善从树脂密封部16的热散逸，并因此提高高温下的有效电流，使得可以改善可靠性。
这里，延伸部22的厚度等于或者大于光学耦合半导体装置1的基准距离(stand-off)Gss(安装板30和下表面1 6sd之间的间距)。这种厚度下，当光学耦合半导体装置1安装在安装板30上时，U形散热器21确保与安装板30的表面接触。更具体而言，热可以从U形散热器21散逸到安装板30而不穿过空气层，与热散逸装置仅设于上表面16su上的情形相比，可以保证显著更高的热散逸。因此可以更加有效地散逸热。
考虑到安装板30的厚度，以及引线引出部14fp和14sp沿安装板30厚度方向的长度，延伸部22的厚度的上限被确定为使得与安装板30的连接(例如焊接)是可能的。对于通过将引线引出部14fp和14sp插入安装板30建立连接的通孔形式的情形，确定为使得引线引出部14fp和14sp的端部从安装板30的背表面突出。
如前所述，根据本实施例，由于U形散热器21呈现由延伸部22和连接部23形成的U的形状，可以改善从光学耦合半导体装置1的底面(下表面16sd)的热散逸效果，且通过空气层扩散到上表面的热可以有效地分散到安装板30。因此，可以获得在高温下可以流过大的有效电流IT的光学耦合半导体装置1。
此外，由于连接到功率控制半导体元件芯片11的副侧引线框14s置于下表面16sd侧上，可以可靠地降低树脂密封部16的热阻Rth(j-a)，因此可以实现有效的热散逸，使得可以流过更大的有效电流IT。
此外，由于U形散热器21夹持树脂密封部16，U形散热器21相对于树脂密封部16的紧固强度(接合强度)得到改善。因此，与传统示例中热散逸装置仅设于一个表面上的情形相比，U形散热器21在生产过程中或者在安装到安装板30上时不会剥落，因此可以保证稳定的生产率。
应该注意，对于从功率控制半导体元件芯片11等产生大量的热的情形，通过提高连接部23的厚度t可以进一步改善热散逸效果，由此提高U形散热器21的热散逸能力。
实施例2参照图3A、3B、4A和4B描述根据本发明实施例2的光学耦合半导体装置。
图3A为示出了根据本发明实施例2的光学耦合半导体装置的平面视图。图3B为沿箭头B所示方向观察的图3A的侧视图。在图3B中，光学耦合半导体装置安装在电子装置(未示出)的安装板30上。
在本实施例中，改进了实施例1中的U形散热器21的形状。其他配置与实施例1相同，因此合适地省略了对其的描述。
对于延伸部22的内表面与实施例1一样是平坦的情形，由于U形散热器21和密封部表面16s之间的间距(间隙)，U形散热器21相对于树脂密封部16可朝上或朝下偏移。这种情况下，一侧上的粘合层24非常薄，因此可能无法获得足够的粘合强度。本实施例旨在解决这个问题。
更具体而言，在本实施例中，沿与延伸方向ED相交的方向的凹槽部22a形成于延伸部22的内表面上。当凹槽部22a设于U形散热器21的内表面上时，可以保证与凹槽部22a深度相对应的足够的粘合层24厚度。换言之，当粘合剂涂敷到U形散热器21时，粘合剂涂敷了足够的厚度，因此在树脂密封部16的上侧部和下侧部上可以保证U形散热器21的足够的粘合层24厚度。优选地，凹槽部22a在树脂密封部16的上侧部和下侧部制成是对称的。
图4A为示出了根据本发明的改进的实施例2的光学耦合半导体装置的平面视图。图4B为沿箭头B所示方向观察的图4A的侧视图。在图4B中，光学耦合半导体装置安装在电子装置(未示出)的安装板30上。
在图4A和4B中，凹槽叠置于图3A和3B的凹槽上。其他配置与实施例1相同，因此合适地省略了对其的描述。
更具体而言，图3A和3B中凹槽部22a的深度是一致的，但是在图4A和4B中，沿与延伸方向ED相交的方向叠置的凹槽部22b形成为使得叠置的凹槽部22b叠置于凹槽部22a上。该配置达到了与图3A和3B相似的作用和效果。
此外，凹槽部22a和22b可以具有与图3A、3B、4A和4B所示矩形不同的形状，例如三角形或弧形。具体而言，对于三角形或矩形的顶角被修圆的情形，所涂敷的粘合剂的流动性得到改善，因此获得了空气层在粘合层24内难以产生的优点。优选地，凹槽部22a和22b在树脂密封部16的表面是对称的，但这不是限制。
由于凹槽部22a和22b沿与延伸方向ED相交的方向(与元件插入方向相交的方向)布置，因此可以防止当树脂密封部16插入U形散热器21时粘合剂受到树脂密封部16的拉扯而变得不均匀。
此外，在生产U形散热器21时例如通过挤出成形或切割，可以容易地形成凹槽部22a和22b，因此可以实现稳定的批量生产。
实施例3参照图5、6A和6B描述根据本发明实施例3的光学耦合半导体装置。
图5为示出了根据本发明实施例3用于夹持光学耦合半导体装置的树脂密封部的未接合U形散热器的侧视图。在图5中，光学耦合半导体装置1未示出，但是具有与前述实施例相同的配置，因此恰当地参照这些实施例中所使用的参考数字描述本实施例。
根据本实施例的光学耦合半导体装置1的U形散热器21具有弹簧性能，使得当树脂密封部16未插入时，延伸部22之间的相对距离Lg在连接部23侧较长，在延伸部22端部侧较短。因此，当相对距离Lg位于与树脂密封部16的厚度(上表面16su和下表面16sd之间的长度)处于相同水平时，此时相对长度Lg最长，整个延伸部22与树脂密封部16压力接触，因此接合强度可以进一步改善。
更具体而言，由于延伸部22与树脂密封部16压力接触，U形散热器21可以可靠地夹持树脂密封部16。此外，不需要形成粘合层24(见实施例1、实施例2、和改进的实施例2)，因此生产工艺可以简化。
图6A为示出了通过线性地弯曲连接部以形成弯曲面，用于改善根据本发明实施例3的用于夹持光学耦合半导体装置的树脂密封部的U形散热器的弹簧性能的配置示例的侧视图。图6B为示出了通过曲线地弯曲连接部以形成弯曲面，用于改善根据本发明实施例3的用于夹持光学耦合半导体装置的树脂密封部的U形散热器的弹簧性能的配置示例的侧视图。图6A和6B所示的U形散热器21为图5的U形散热器21的改进示例。
在图6A中，通过线性地弯曲连接部23的中间部分而形成弯曲面，由此提供有弹簧性能，使得当树脂密封部16未插入时，延伸部22之间的相对距离Lg在连接部23侧较长，在延伸部22端部侧较短。与图5的情形相比，这种配置可以改善压力接触效果，并获得与图5相似的作用与效果。
在图6B，通过曲线地弯曲连接部23的中间部分而形成弯曲面，由此提供有弹簧性能，使得当树脂密封部16未插入时，延伸部22之间的相对距离Lg在连接部23侧较长，在延伸部22端部侧较短。与图5的情形相比，这种配置可以改善压力接触效果，并获得与图5相似的作用与效果。
应该注意，本实施例可以恰当地应用于其他实施例。
实施例4参照图7A和7B描述根据本发明实施例4的光学耦合半导体装置。
图7A为示出了根据本发明实施例4的用于夹持光学耦合半导体装置的树脂密封部的未接合U形散热器的侧视图，其为该光学耦合半导体装置的主要部件。图7B为示出了与该树脂密封部接合的该U形散热器的侧视图，该视图为与图7A类似的解释性图示。
在根据本实施例的光学耦合半导体装置1的U形散热器21中，通过将延伸部22的端部向外弯曲而形成向外突出部22d。由于是通过弯曲延伸部22的端部形成向外突出部22d，夹持位置位于外侧，在内侧上形成小的角部R。当树脂密封部16插入U形散热器21时，该配置可以将树脂密封部16引导至U形散热器21。因此可以降低生产过程中在元件插入时的工作载荷。
应该注意，尽管此处是通过线性地弯曲端部而形成向外突出部22d，但是也可以形成整个向外突出部22d成为弯曲面。
本实施例中的U形散热器21具有由延伸部22和向外突出部22d定义的外接触面Ss。在U形散热器21与树脂密封部16接合，从而将树脂密封部16(光学耦合半导体装置1)与安装板30平行地安装在该安装板上的状态下，优选地与树脂密封部16(密封部表面16s)平行地形成外接触面(见图7B)。更具体而言，通过防止外接触面Ss相对于树脂密封部16倾斜，可以获得光学耦合半导体装置1，其中树脂密封部16与安装板30平行地安装在该安装板30上。
应该注意，当应用于实施例3所示的U形散热器21时，本实施例更为有效。
实施例5参照图8描述根据本发明实施例5的光学耦合半导体装置。
图8为根据本发明实施例5的光学耦合半导体装置的侧视图。在图8中，光学耦合半导体装置安装在电子装置(未示出)的安装板30上。
在根据本实施例的光学耦合半导体装置1的U形散热器21中，通过沿与实施例4相反的方向将延伸部22的端部向内弯曲而形成向内突出部22c。由于向内突出部22c是通过弯曲延伸部22的端部而形成，因此可以完全防止U形散热器21从树脂密封部16剥落。
通过预先形成长的延伸部22，且在树脂密封部16插入U形散热器21后使用夹具恰当地弯曲端部，由此可以形成向内突出部22c。其余配置与实施例1相同，因此可以恰当地省略对其的描述。采用这种配置，粘合层24可以制成较薄，且如果需要则可省略粘合层24。因此工艺可以简化。
实施例6参照图9、10A、10B、10C和10D描述根据本发明实施例6的光学耦合半导体装置。
图9为根据本发明实施例6的光学耦合半导体装置的平面视图。
电器和材料安全法(Electrical Appliance and Material Safety Law)例如规定了为功率控制半导体元件芯片1的输出端子的第8引脚(第二输出端子T2)和第6引脚(第一输出端子T1)之间的该引线引出部14sp的间距(蠕变距离)。对于U形散热器21由例如铝、铜和铁的金属制成的情形，第8引脚和第6引脚之间的蠕变距离较短。因此，需要改变U形散热器21的形状从而提高蠕变距离。
在根据本实施例的光学耦合半导体装置1的U形散热器21的延伸部22中，通过选择性地除去与从树脂密封部16引出的引线引出部14sp相对应的部分，由此形成切口部22e，从而提高第8引脚和第6引脚之间的蠕变距离。
采用这种配置，可以保证用于防止U形散热器21和从树脂密封部16引出的引线引出部14sp之间电学放电的蠕变距离，因此可以获得不会引起电学放电并因此具有高可靠性的光学耦合半导体装置1。
应该注意，所示的切口部22e的形状仅仅是一个示例，可以应用任意的形状，只要该形状能够提高蠕变距离即可。
图10A为示出了用于生产根据本发明实施例6的用于夹持光学耦合半导体装置的树脂密封部的U形散热器的方法的工艺图，该图示为在第一切割工艺中准备好的长基底材料的平面视图。图10B为在第二切割工艺中准备好的长基底材料的平面视图。图10C为在第二切割工艺中获得的对称U形散热器的平面视图。图10D为多个已经形成的U形散热器的平面视图。
首先，准备已经成形为长的形状的长U形散热器21m作为基底材料。长的U形散热器21m是由与延伸部22相对应的长延伸部22m以及与连接部23相对应的长连接部23m构成。
接着，如图10A所示，使用厚的并可以切割预定面积的第一切片器40切割并除去与切口部22e相对应的区域(第一切割工艺)。在第一切割工艺之后，如图10B所示，使用比第一切片器40薄并可以不浪费面积地切割区域的第二切片器41切割与U形散热器21相对应的区域，由此形成被对称地切割的U形散热器21(第二切割工艺)。
图10C示出了在第二切割工艺中获得的对称的U形散热器21。当与具有原始形状的U形散热器21对称形成的对称U形散热器21r如箭头RR所示被翻转时(图10C)，可以同时形成具有相同形状的多个U形散热器21(图10D)。
应该注意，本实施例可以恰当地应用于其他实施例。
实施例7参照图11A、11B、12A和12B描述根据本发明实施例7的光学耦合半导体装置。
图11A为根据本发明实施例7的光学耦合半导体装置的平面视图。图11B为沿箭头B所示方向观察的图11A的侧视图。在图11B中，光学耦合半导体装置安装在电子装置(未示出)的安装板30上。图12A为根据本发明实施例7的光学耦合半导体装置的平面视图。图12B为沿箭头B所示方向观察的图12A的侧视图。在图12B中，光学耦合半导体装置安装在电子装置(未示出)的安装板30上。
在本实施例中，设置成更靠近安装板30的延伸部22形成为长于另一延伸部22。采用这种配置，可以增大邻抵安装板30的面积，因此可以获得光学耦合半导体装置1，其中朝安装板30的热散逸性能得到改善。
在图11B所示光学耦合半导体装置1中，设置成更靠近安装板30的延伸部22设有从连接部23向外延伸的附加延伸部22g。因此，延伸部22显著地制成更长，且与安装板30的接触面积增大，因此到安装板30的热散逸效果可以得到改善。
在图12B所示光学耦合半导体装置1中，设置成更靠近安装板30的延伸部22设有从延伸部22的端部向外延伸的附加延伸部22g。因此，延伸部22显著地制成更长，且与安装板30的接触面积增大，因此到安装板30的热散逸效果可以得到改善。
通过使附加延伸部22b尽可能地长，则可以进一步改善热散逸效果。
应该注意，本实施例可以恰当地应用于其他实施例。
实施例8参照图13A、13B、14A、14B、14C、14D和14E描述根据本发明实施例8的光学耦合半导体装置。
图13A为根据本发明实施例8的光学耦合半导体装置的平面视图。图13B为沿箭头B所示方向观察的图13A的侧视图。
通过延伸其上安装了功率控制半导体元件芯片11的芯片安装部14sc而引出的引线引出部14sp为输出端子的第8引脚(第二输出端子T2)。由于安装了功率控制半导体元件芯片11，第8引脚为光学耦合半导体装置1中产生的热量最大的端子。当U形散热器21连接到设有在从树脂密封部16引出的引线引出部14sp内尤其需要热散逸的芯片(功率控制半导体元件芯片11)的引线引出部14sp(第8引脚)时，热散逸效率有效地得到改善。因此可以获得具有高可靠性的光学耦合半导体装置，其中即使在高温下仍可供给大量的电功率。
因此，本实施例的U形散热器21的延伸部22具有用于选择性地夹持从树脂密封部16引出的引线引出部14sp的夹持部22f。通过对称地弯曲两个相对的延伸部22形成该夹持部22f，且夹持部22f从其上表面和下表面夹持从树脂密封部16引出的与第8引脚相对应的选定部分。通过加工延伸部22的一部分可以容易地形成夹持部22f。此外，夹持部22f还紧固引线引出部14sp，因此可以进一步改善U形散热器21的紧固强度(接合强度)。
图14A为示出了用于生产根据本发明实施例8的用于夹持光学耦合半导体装置的树脂密封部的U形散热器的方法的工艺图示，该图示为在第三切割工艺中准备好的长基底材料的平面视图。图14B为在第四切割工艺中准备好的长基底材料的平面视图。图14C为在第四切割工艺中获得的U形散热器的侧视图。图14D为其上形成有夹持部的U形散热器的侧视图。图14E为其上形成有夹持部的U形散热器的平面视图。
按照图10A至10D准备长的U形散热器21m。长的U形散热器21m具有与图10A至10D相同的配置。
接着，如图14A所示，使用可以切割与夹持准备部22fm相对应的长延伸部22m的不需要区域的第三切片器42，切割并除去对应于夹持准备部22fm的不需要区域(第三切割工艺)。更具体而言，在第三切割工艺中，形成了用于形成夹持部22f的夹持准备部22fm。
在第三切割工艺之后，如图14B所示，使用比第三切片器42薄并可以不浪费面积地切割区域的第四切片器43切割与U形散热器21相对应的区域，由此形成被切割的U形散热器21(第四切割工艺)。
图14C为图14B中沿箭头C、D所示方向观察的，在第四切割工艺中获得的U形散热器21的侧视图。图示出了，夹持准备部22fm形成于与延伸部22相同的平面上。通过使用恰当的夹具(模具)弯曲图14的夹持准备部22fm，形成具有夹持部22f的U形散热器21(图14D)。图14E为图14D中沿箭头E所示方向观察的U形散热器21的平面视图。由于夹持部22f的端部通过被恰当地向外弯曲而用做引导部件，则可以减少生产过程中的故障，且因此可以改善生产效率。
实施例9根据实施例1至8的光学耦合半导体装置1可以安装在设于电子装置的安装板30上。更具体而言，图2B、3B、4B、8、11B或12B以外的实施例可以类似地应用于设于电子装置上的安装板30。采用这种配置，可以获得设有具有优良热散逸性能的光学耦合半导体装置1的电子装置，且因此可以获得具有良好热散逸性能和高可靠性的电子装置。
当通过使得设置成更靠近安装板30的延伸部22接触安装板30从而保证到安装板30的热散逸时，热直接从U形散热器2 1传导到安装板30而不穿过空间，使得可靠地减小树脂密封部16的热阻Rth(j-a)。因此可以获得具有更佳热散逸性能和更高可靠性的电子装置。
根据实施例1至9的光学耦合半导体装置1的性能如图16中实线所示。
更具体而言，根据本发明的光学耦合半导体装置1可以使有效电流IT开始降低的温度Tai高于传统温度Tap。因此，在根据本发明的光学耦合半导体装置1中，与传统示例相比，可以增大更高温度下的有效电流，且可以控制大量的电功率。
本发明可以在不背离其精神和基本特征的情况下以不同形式实施和实践。因此，上述实施例视为完全是说明性而非限制性的。本发明的范围由所附权利要求而非前述说明书确定。落在权利要求的等同范围之内的所有变形和改进都旨在被包括在其内。
本申请主张于2006年5月29日在日本提交的专利申请No.2006-148444的优先权，其全部内容于此引入作为参考。
权利要求
1.一种光学耦合半导体装置，其设有树脂密封部和引线引出部，所述树脂密封部整体密封功率控制半导体元件芯片；点火光接收元件芯片，用于点火所述功率控制半导体元件芯片；以及与所述点火光接收元件光学耦合的发光元件芯片，用于将电学信号转换成光学信号，且所述引线引出部连接到所述功率控制半导体元件芯片、所述点火光接收元件以及所述发光元件芯片，并从所述树脂密封部引出，所述光学耦合半导体装置包括U形散热器，具有沿与所述引线引出部的引出方向相交的方向延伸的延伸部，并可工作以将所述树脂密封部保持于其间。
2.根据权利要求1的光学耦合半导体装置，其中凹槽部形成于所述延伸部的内表面上。
3.根据权利要求2的光学耦合半导体装置，其中所述凹槽部沿与所述延伸方向相交的方向形成。
4.根据权利要求1至3任意一项的光学耦合半导体装置，其中通过所述延伸部的端部向外弯曲而形成向外突出部。
5.根据权利要求1至3任意一项的光学耦合半导体装置，其中所述延伸部形成为使得其间的相对距离在端部一侧较短。
6.根据权利要求4的光学耦合半导体装置，其中所述向外突出部形成为使得由所述延伸部和所述向外突出部定义的外部接触面与所述树脂密封部平行。
7.根据权利要求1至3任意一项的光学耦合半导体装置，其中通过将所述延伸部的端部向内弯曲形成向内突出部。
8.根据权利要求1至3任意一项的光学耦合半导体装置，其中用于所述延伸部之间连接的连接部被弯曲。
9.根据权利要求1至3任意一项的光学耦合半导体装置，其中所述延伸部具有通过选择性地除去与从所述树脂密封部引出的所述引线引出部相对应的部分而形成的切口部。
10.根据权利要求1至3任意一项的光学耦合半导体装置，其中所述延伸部具有用于选择性地夹持从所述树脂密封部引出的所述引线引出部的夹持部。
11.根据权利要求10的光学耦合半导体装置，其中所述夹持部在其间夹持有其上安装有所述功率控制半导体元件芯片的引线框的引线引出部。
12.根据权利要求1至3任意一项的光学耦合半导体装置，其中置于更靠近安装板的所述延伸部长于另一个延伸部。
13.一种电子装置，其中光学耦合半导体装置安装在安装板上，其中所述光学耦合半导体装置为根据权利要求1至12任意一项所述的光学耦合半导体装置。
14.根据权利要求13的电子装置，其中置于更靠近所述安装板的所述延伸部与所述安装板接触。
全文摘要
在本发明的光学耦合半导体装置的实施例中，光学耦合半导体装置设有树脂密封部和引线引出部。该树脂密封部整体密封功率控制半导体元件芯片；点火光接收元件芯片，用于点火该功率控制半导体元件芯片；以及与该点火光接收元件光学耦合的发光元件芯片，用于将电学信号转换成光学信号。该引线引出部连接到该功率控制半导体元件芯片、该点火光接收元件以及该发光元件芯片，并从该树脂密封部引出。该光学耦合半导体装置还设有U形散热器，其具有沿与该引线引出部的引出方向相交的方向延伸的延伸部，并可工作以将该树脂密封部保持于其间。
文档编号H01L25/16GK101083254SQ200710103468
公开日2007年12月5日 申请日期2007年5月18日 优先权日2006年5月29日
发明者长谷川也寸志 申请人:夏普株式会社