[發(fā)明專利]光學(xué)耦合半導(dǎo)體裝置和電子裝置

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200710103468.3
• 申請(qǐng)日: 2007-05-18
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101083254A
• 公開(kāi)（公告）日: 2007-12-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 長(zhǎng)谷川也寸志
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 夏普株式會(huì)社
• 主分類號(hào): H01L25/00
• 分類號(hào): H01L25/00;H01L25/16;H01L23/367
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務(wù)所
• 代理人: 陶鳳波

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及應(yīng)用于固體繼電器等的光學(xué)耦合半導(dǎo)體裝置，以及其中安裝有該光學(xué)耦合半導(dǎo)體裝置的電子裝置。

背景技術(shù)

參照?qǐng)D15描述傳統(tǒng)光學(xué)耦合半導(dǎo)體裝置的示例。圖15為示出了傳統(tǒng)光學(xué)耦合半導(dǎo)體裝置的側(cè)視圖。

傳統(tǒng)光學(xué)耦合半導(dǎo)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(shù)脂密封部116整體密封功率控制半導(dǎo)體元件芯片、發(fā)光元件以及點(diǎn)火(firing)光接收元件。功率控制半導(dǎo)體元件芯片置于副側(cè)上，驅(qū)動(dòng)例如電機(jī)的負(fù)載。發(fā)光元件置于主側(cè)，將電學(xué)信號(hào)轉(zhuǎn)換成光學(xué)信號(hào)。點(diǎn)火光接收元件置于副側(cè)上，在從與其光學(xué)耦合的發(fā)光元件接收到光學(xué)信號(hào)時(shí)點(diǎn)火該功率控制半導(dǎo)體元件芯片。

在光學(xué)耦合半導(dǎo)體裝置101中，大的有效電流流到功率控制半導(dǎo)體元件芯片從而驅(qū)動(dòng)負(fù)載。因此產(chǎn)生大量的熱，使得結(jié)部分的溫度上升。當(dāng)不對(duì)光學(xué)耦合半導(dǎo)體裝置101采取任何措施時(shí)，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(xué)耦合半導(dǎo)體裝置101中，用作散熱裝置的散熱器121通過(guò)粘合層124與樹(shù)脂密封部116的外部緊密接觸。置于樹(shù)脂密封部116一個(gè)面上的散熱器121僅通過(guò)空氣層散熱，因?yàn)閭鹘y(tǒng)光學(xué)耦合半導(dǎo)體裝置101設(shè)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(kāi)口，因此其對(duì)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(shù)脂密封部116剝落而引起的散熱器121缺乏可靠性的問(wèn)題。

對(duì)于SIP(單直列封裝)的情形，作為散熱裝置的散熱器通過(guò)螺絲固定到預(yù)先設(shè)于樹(shù)脂密封部?jī)?nèi)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(shè)有散熱器的半導(dǎo)體裝置。然而，這些散熱器具有復(fù)雜的配置，無(wú)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(qiáng)度的問(wèn)題。

圖16為示出了可以流過(guò)功率控制半導(dǎo)體元件芯片的有效電流I_T與環(huán)境溫度Ta之間的關(guān)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I_T(A)。對(duì)于應(yīng)用于固體繼電器的光學(xué)耦合半導(dǎo)體裝置101的情形，更大的有效電流提供了更寬的應(yīng)用范圍，因此需要允許盡可能大的有效電流流過(guò)。此外，圖16中的虛線示出了傳統(tǒng)光學(xué)耦合半導(dǎo)體裝置中功率控制半導(dǎo)體元件的有效電流I_T和環(huán)境溫度Ta之間的關(guān)系。

更具體而言，在功率控制半導(dǎo)體元件芯片的工作溫度范圍內(nèi)可以流過(guò)的有效電流I_T表現(xiàn)出由圖16中虛線所示的降額特性，其取決于光學(xué)耦合半導(dǎo)體裝置101的封裝(樹(shù)脂密封部116)的熱阻Rth(j-a)。因此，對(duì)于環(huán)境溫度Ta超過(guò)預(yù)定溫度Tap的情形，有效電流I_T隨溫度上升而降低，且有效電流I_T基本不能在溫度Tam下流動(dòng)。因此，在更高溫度側(cè)，不能流過(guò)大的有效電流I_T。

為了允許大的有效電流I_T在更高溫度側(cè)流動(dòng)，需要通過(guò)減小封裝的熱阻Rth(j-a)，使有效電流IT開(kāi)始減小的溫度Tap朝更高溫度側(cè)偏移，由此改善散熱。

然而，在傳統(tǒng)光學(xué)耦合半導(dǎo)體裝置中，分別獨(dú)立地形成散熱器或散熱端子，因此無(wú)法實(shí)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(cè)流動(dòng)。

此外，在引線框延伸或者散熱器暴露于封裝的一個(gè)側(cè)面的配置中，在生產(chǎn)過(guò)程中需要使用大量的特殊材料和設(shè)備，因此成本增大。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于這些情況進(jìn)行了本發(fā)明，其目的是提供一種光學(xué)耦合半導(dǎo)體裝置，以及其中安裝了該光學(xué)耦合半導(dǎo)體裝置的電子裝置，在該光學(xué)耦合半導(dǎo)體裝置中大于傳統(tǒng)示例的有效電流可以在更高溫度側(cè)流動(dòng)，因?yàn)橥ㄟ^(guò)設(shè)計(jì)用于散熱以改善熱散逸的裝置的配置，相對(duì)于環(huán)境溫度的有效電流的降額特性得到改善。