專利名稱：半導體裝置及制造方法、功率控制裝置、電子設備與模塊的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及半導體裝置、半導體裝置的制造方法、功率控制裝置、電子 設備以及模塊，詳細地說，涉及控制對照明裝置等的負載提供交流功率的半 導體裝置和該半導體裝置的制造方法、以及使用了該半導體裝置的功率控制 裝置、電子設備以及模塊。
背景技術：
以往，作為半導體裝置，存在用于驅(qū)動LED照明的功率控制裝置的半導 體裝置。該半導體裝置一般需要DC (直流)電源，由AC (交流)電源提供 功率時，需要AC-DC轉(zhuǎn)換器。
另一方面，對可進行交流直接驅(qū)動的負載進行功率調(diào)整時，為了利用非 過零型的光觸發(fā)元件，對輸入到負載的交流輸入電壓進行相位控制，并檢測 交流輸入電壓的過零點(交流電壓通過GND的點)，使用雙向的光電耦合器。
此外，作為檢測交流電壓的過零的功率控制裝置，存在在交流輸入電壓 的從正側(cè)到負側(cè)或者從負側(cè)到正側(cè)切換的定時輸入端的發(fā)光元件發(fā)光，接受 來自該發(fā)光元件的光而光電耦合器輸出輸出信號，從而進行檢測的裝置(例 如，參考特開平10-145200號公報)。
此外，作為以往的其他的功率控制裝置，存在利用了以固態(tài)繼電器進行 相位控制的方式的調(diào)光器(例如，參考特開2001-126882號公報)。
作為在照明裝置等的電子產(chǎn)品(例如燈泡式的照明裝置)中安裝的驅(qū)動 器用的半導體裝置，存在若使用AC-DC轉(zhuǎn)換器則導致裝置變大的課題，需要 以能夠收藏于燈泡的燈頭的尺寸的AC能夠進行直接驅(qū)動的小型的半導體裝 置。
此外，由于用于以往的交流電壓的過零檢測的光電耦合器和用于相位控 制的固態(tài)繼電器，分別作為具有不同功能的半導體裝置而分開制造，并安裝 在基板上，因此存在安裝面積增大且制造成本提高的問題。
發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的課題在于，提供一種能夠小型化且能夠降低制造成本的 半導體裝置以及此導體裝置的制造方法。
此外，本發(fā)明的另一個課題在于，提供一種利用了能夠小型化且能夠降 低制造成本的半導體裝置的功率控制裝置和利用了該半導體裝置的電子設備 以及利用了該半導體裝置的模塊。
為了解決上述課題，本發(fā)明的半導體裝置，包括
固態(tài)繼電器，具有第1發(fā)光元件，被輸入用于控制上述交流功率的控 制信號；光觸發(fā)元件，接受來自上述第1發(fā)光元件的光，從而將從上述交流 電源施加到上述負載的交流電壓接通斷開；以及第l樹脂密封單元，由透光 性樹脂密封上述第1發(fā)光元件和上述光觸發(fā)元件；
雙向輸入型光電耦合器，具有第2、第3發(fā)光元件，相互反方向并列 連接，并被輸入表示上述交流電壓的信號；光電晶體管，接受來自上述第2、 第3發(fā)光元件的光，輸出表示上述交流電壓的過零的信號；以及第2樹脂密 封單元，由透光性樹脂密封上述第2、第3發(fā)光元件和上述光電晶體管；以 及
遮光壁，在上述固態(tài)繼電器和上述雙向輸入型光電耦合器之間進行遮光， 在由上述遮光壁在上述固態(tài)繼電器和上述雙向輸入型光電耦合器之間進 行遮光的狀態(tài)下，將上述固態(tài)繼電器和上述雙向輸入型光電耦合器1封裝 (package )化。
根據(jù)上述結(jié)構的半導體裝置，在控制從交流電源提供給負載的交流功率 的功率控制裝置中，基于表示從上述交流電壓的信號被輸入到輸入側(cè)的雙向 輸入型光電耦合器的光電晶體管輸出的交流電壓的過零的信號，對與雙方輸 入型光電耦合器一同被1封裝化的固態(tài)繼電器的第1發(fā)光元件輸入控制信號， 從而通過固態(tài)繼電器的光觸發(fā)元件接通斷開從交流電源對負載提供的交流電 壓。上述固態(tài)繼電器和雙向輸入型光電耦合器在被遮光壁遮光的狀態(tài)下被1 封裝化，因此來自雙方的光對另一方產(chǎn)生影響。由此，能夠降低適用于控制 從交流電源對負載提供交流功率的功率控制裝置的半導體裝置的安裝面積和 制造成本。
此外， 一實施方式的半導體裝置中，將上述第1、第2、第3發(fā)光元件配 置在沿著同 一 面被排列連接部分的多個引線的上述連接部分。根據(jù)上述實施方式，通過將上述第1、第2、第3發(fā)光元件配置在沿著同 一面被排列連接部分的多個引線的上述連接部分，從而在將第1、第2、第3 發(fā)光元件安裝在引線時，共用相同芯片焊接(diebond)裝置等，能夠抑制制 造成本。相反，不在同一面上配置第1、第2、第3發(fā)光元件時，需要2 3臺 用于將發(fā)光元件搭載在？I線框的芯片焊接裝置，效率變差。
此外，在一實施方式的半導體裝置中，上述光觸發(fā)元件和上述光電晶體 管通過高熱傳導性膠(paste)或焊料固定在上述引線的上述連接部分，
上述光觸發(fā)元件和上述光電晶體管互相電絕緣。
根據(jù)上述實施方式，將通過高熱傳導性膠或焊料固定在上述引線的連接 部分的光觸發(fā)元件和光電晶體管互相電絕緣，從而能夠容易使包含交流電源 的初級側(cè)的電路和次級側(cè)的控制系統(tǒng)的電路絕緣。
此外，在一實施方式的半導體裝置中，
包括溫度傳感器，配置在上述固態(tài)繼電器和上述雙向輸入型光電耦合器 的相同封裝內(nèi)，且通過高熱傳導性膠或焊料固定在上述引線的連接部分。
根據(jù)上述實施方式，在上述固態(tài)繼電器和雙向輸入型光電耦合器的相同 封裝內(nèi)配置通過高熱傳導性膠或焊料固定在引線的連接部分的溫度傳感器， 從而能夠正確監(jiān)視上述引線的溫度。此外，在上述封裝的外部，在固定了溫 度傳感器的引線連接負載，從而能夠通過引線檢測此負栽的溫度。
此外，在一實施方式的半導體裝置中，上述溫度傳感器檢測上述光觸發(fā) 元件的結(jié)點(junction)溫度或封裝溫度。
根據(jù)上述實施方式，基于由上述溫度傳感器檢測的光觸發(fā)元件的結(jié)點溫 度或者封裝溫度，能夠?qū)ω撦d進行功率調(diào)整，以使在例如具有微型計算機等 控制單元的功率控制裝置中控制光觸發(fā)元件的溫度上升或者封裝的溫度上 升。
此外，在一實施方式的半導體裝置中， 將上述溫度傳感器和上述光觸發(fā)元件配置在相同的引線上， 將配置了上述溫度傳感器和上述光觸發(fā)元件的上述引線引出至外部。 根據(jù)上述實施方式，通過將配置了上述溫度傳感器和光觸發(fā)元件的引線 引出到外部，此外，在被引出的引線的部分安裝由金屬或陶瓷等構成的放熱 板，從而能夠更正確地檢測例如在外部經(jīng)由放熱板連接在引線上的負載的溫 度。此外， 一實施方式的半導體裝置，
將上述溫度傳感器和上述光觸發(fā)元件配置在相同的引線上， 所述半導體裝置包括放熱板，安裝在配置了上述溫度傳感器和上迷光觸
發(fā)元件的上述引線上。
根據(jù)上述實施方式，在配置了上述溫度傳感器和光觸發(fā)元件的同一引線
上安裝放熱板，從而熱傳導率上升，能夠更正確地檢測光觸發(fā)元件的溫度。 此外，在一實施方式的半導體裝置中，上述溫度傳感器為熱敏電阻。 根據(jù)上述實施方式，通過在上述溫度傳感器上使用熱敏電阻，從而能夠
在封裝內(nèi)的小空間配置溫度傳感器，實現(xiàn)小型化。 此外，在一實施方式的半導體裝置中，
設上述光觸發(fā)元件是光敏晶閘管或雙向光敏晶閘管，或者，設為在光敏 晶閘管或雙向光敏晶閘管的輸出端子連接三端雙向可控硅開關元件的柵極的 結(jié)構。
此外，在一實施方式的半導體裝置中，上述光觸發(fā)元件是具有過零功能 的光敏晶閘管或雙向光敏晶閘管。
根據(jù)上述實施方式，在上述光觸發(fā)元件上使用具有過零功能的光敏晶閘 管或雙向光敏晶閘管，從而能夠更筒單地進行接通斷開控制，且與非過零相 比能夠增加噪音容量。
此外，本發(fā)明的半導體裝置的制造方法中，
所述半導體裝置用于控制從交流電源提供給負載的交流功率的功率控制
裝置，包括
固態(tài)繼電器，包括第l發(fā)光元件，被輸入用于控制上述交流功率的控 制信號；光觸發(fā)元件，接受來自上述第1發(fā)光元件的光，從而將從上述交流 電源施加到上述負載的交流電壓接通斷開；以及第1樹脂密封單元，由透光 性樹脂密封上述第1發(fā)光元件和上述光觸發(fā)元件；
雙向輸入型光電耦合器，包括第2、第3發(fā)光元件，相互反方向并列 連接，并被輸入表示上述交流電壓的信號；光電晶體管，接受來自上述第2、 第3發(fā)光元件的光，輸出表示上述交流電壓的過零的信號；以及第2樹脂密 封單元，由透光性樹脂密封上述第2、第3發(fā)光元件和上述光電晶體管；
遮光壁，在上述固態(tài)繼電器和上述雙向輸入型光電耦合器之間進行遮光；
以及溫度傳感器，配置在上述固態(tài)繼電器和上述雙向輸入型光電耦合器的同 一封裝內(nèi)，且通過高熱傳導性膠或焊料固定在上述引線的連接部分，
在由上述遮光壁在上述固態(tài)繼電器和上述雙向輸入型光電耦合器之間進 行遮光的狀態(tài)下，將上述固態(tài)繼電器和上述雙向輸入型光電耦合器1封裝化，
其特征在于，所述半導體裝置的制作方法包括
性樹脂的步驟；以及
在涂填了上述絕緣性樹脂后，通過上述絕緣性樹脂在上述同一引線上搭 載上述光觸發(fā)元件和上述溫度傳感器。
根據(jù)上述結(jié)構，經(jīng)由絕緣性樹脂在同一引線上^^載上述光觸發(fā)元件和溫 度傳感器，從而將光觸發(fā)元件和溫度傳感器電絕緣，并能夠容易檢測光觸發(fā) 元件的溫度。
此外，本發(fā)明的功率控制裝置，其特征在于，包括 上述半導體裝置；以及
控制單元，基于表示從上述半導體裝置的上述雙向輸入型光電耦合器的 上述光電晶體管輸出的上述交流電壓的過零的信號，對上述固態(tài)繼電器的上 述第1發(fā)光元件輸出上述控制信號，從而將上述固態(tài)繼電器的上述光觸發(fā)元 件接通斷開，從而控制從上述交流電源對上述負載提供的交流功率，
上述控制單元基于根據(jù)上述半導體裝置的上述溫度傳感器檢測到的溫 度，進行上述半導體裝置的過熱保護控制。
根據(jù)上述結(jié)構,上述控制單元，基于表示從半導體裝置的雙向輸入型光 電耦合器的光電晶體管輸出的上述交流電壓的過零的信號，對固態(tài)繼電器的 第l發(fā)光元件輸出交流電壓，從而在通過固態(tài)繼電器的光觸發(fā)元件接通斷開 從交流電源對負載提供的交流電壓時，基于由半導體裝置的溫度傳感器檢測 的溫度，進行半導體裝置的過熱保護控制，從而能夠防止由半導體裝置的熱 而引起的損傷。此外，在LED照明負栽的情況下，進行過熱保護控制，從而 能夠控制依賴于溫度的LED的壽命的降低。
此外，本發(fā)明的電子設備，其特征在于搭載了上述半導體裝置。
根據(jù)上述電子設備，通過搭載上述半導體裝置，能夠有效利用安裝空間， 且實現(xiàn)電子設備的小型化。
此外，本發(fā)明的模塊，其特征在于，上述半導體裝置或上述功率控制裝置或者上述電子設備、和作為上述負載的LED光源一體化。
根據(jù)上述結(jié)構，設為將上述半導體裝置或功率控制裝置、和LED光源一
體化的模塊，從而作為照明裝置能夠?qū)崿F(xiàn)小型化。此外，通過與上述功率控
制裝置一體化，從而能夠?qū)κ褂脮r發(fā)熱量較多的LED光源進行過熱保護控制。 從以上可知，根據(jù)本發(fā)明的半導體裝置，能夠?qū)崿F(xiàn)能夠小型化且能夠降
低制造成本的半導體裝置、半導體裝置的制造方法、功率控制裝置、電子設
備以及模塊。
本發(fā)明從以下的詳細的說明和附圖能夠進一步充分理解。附圖只是用于 說明，并不是限制本發(fā)明。在附圖中，
圖l是利用了本發(fā)明的第1實施方式的半導體裝置的功率控制裝置的等 效電^各圖。
圖2是本發(fā)明的半導體裝置的第1實施方式的結(jié)構圖。 圖3是表示上述半導體裝置的外形的平面圖。 圖4是上述半導體裝置的等效電路圖。
圖5是利用了本發(fā)明的第2、第3實施方式的半導體裝置的功率控制裝 置的等效電路圖。
圖6是本發(fā)明的半導體裝置的第2實施方式的結(jié)構圖。
圖7是表示上述半導體裝置的外形的平面圖。
圖8是上述半導體裝置的等效電路圖。
圖9是本發(fā)明的半導體裝置的第3實施方式結(jié)構圖。
圖IO是表示上述半導體裝置的次級側(cè)的結(jié)構的模塊圖。
圖11是上述半導體裝置和LED光源的一體模塊的結(jié)構圖。
圖12是上式半導體裝置的LED光源的一體模塊的結(jié)構圖。
圖13是上述半導體裝置的變形例的結(jié)構圖。
圖14是本發(fā)明的第4實施方式的半導體裝置的制造步驟流程圖。
圖15是上述半導體裝置的絕緣切斷前的平面圖。
具體實施例方式
以下，通過圖示的實施方式詳細說明本發(fā)明的半導體裝置、半導體裝置的制造方法、功率控制裝置、電子設備以及模塊。 [第1實施方式]
圖l是表示利用了本發(fā)明的第1實施方式的半導體裝置的功率控制裝置
的等效電路圖。該第1實施方式的功率控制裝置包括半導體裝置101、連接 到上述半導體裝置101的次級側(cè)的控制單元102、輸入來自交流電源100的 交流電壓，并對上述半導體裝置101輸出表示交流電壓的信號的驅(qū)動電路 103、以及將從上述驅(qū)動電路103提供的交流電壓轉(zhuǎn)換為直流電壓從而提供給 上述控制單元102的轉(zhuǎn)換器104。在上述半導體裝置101的光觸發(fā)元件16的 一端連接負載105的一端，在負載105的另一端連接交流電源100的一端， 在交流電源100的另一端連接半導體裝置101的光觸發(fā)元件16的另一端。
上述控制裝置102由微型計算機和輸入輸出電路等構成，包括脈沖發(fā)生 單元102a和過零電壓檢測單元102b。
此外，上述驅(qū)動電路103包括， 一端連接在交流電源100的一端，另一 端連接在半導體裝置101的第1引線1的電阻R1; —端連接在交流電源100 的另一端，另一端連接在半導體裝置101的第2引線2的電阻R2;以及連接 在電阻R的另一端和電阻R2的另一端之間的電阻R3。通過上述驅(qū)動電3各 103，控制輸入到半導體裝置101的第2、 3發(fā)光元件12、 14的電流。另夕卜， 上述驅(qū)動電路103不限于圖1所示的電阻電路，也可以利用其他的電路結(jié)構。
以下說明利用了上述第1實施方式的功率控制裝置的相位控制。連接在 第1、第2引線1、 2之間的反相并列配置的第2、 3發(fā)光元件12、 14，在來 自驅(qū)動電路103的交流輸入信號(表示交流電源100的交流電壓的信號)從 負方向向正方向變化時其中一個發(fā)光，交流輸入信號從正方向向負方向變化 時另一個發(fā)光。接受了該第2、 3發(fā)光元件12、 14的光的光電晶體管19經(jīng)由 第7、第8引線7、 8對過零電壓檢測單元102b發(fā)送表示交流電壓的過零的 信號。來自過零電壓檢測單元102b的信號成為交流電壓的過零點的基準點， 對脈沖發(fā)生單元102a發(fā)送該信息。此后，脈沖發(fā)生單元102a根據(jù)過零基準 點在任意的定時生成觸發(fā)光觸發(fā)元件16的脈沖。該定時和脈沖寬度由控制單 元102的微型計算機控制。
如圖1所示，該控制單元102的電源成為，由轉(zhuǎn)換器104將從驅(qū)動電路 103提供的交流電壓轉(zhuǎn)換為直流電壓而提供的形式。另外，作為控制單元102 的電源，也可以另外設置直流電池。來自上述脈沖發(fā)生單元102a的脈沖發(fā)送到經(jīng)由第3、第4引線3、 4連 接的第1發(fā)光元件10，第1發(fā)光元件IO根據(jù)脈沖而發(fā)光，接受此光的光觸 發(fā)元件16接通。光觸發(fā)元件16 —旦成為接通狀態(tài)，則交流電源100的交流 電壓成為過零點為止持續(xù)接通。因此，經(jīng)由第5引線5與光觸發(fā)元件16連接 的負載105在光觸發(fā)元件16接通的期間成為通電狀態(tài)。作為這樣4皮相位控制 的負載105，有焚光燈或發(fā)光二極管的照明裝置等。
圖2表示上述半導體裝置的結(jié)構圖。此外，圖3是表示上述半導體裝置 的外形的平面圖，圖4是上述半導體裝置的等效電路圖。
如圖2所示，半導體裝置101包括固態(tài)繼電器30和雙向輸入型光電耦合 器31。
上述固態(tài)繼電器30包括第1發(fā)光元件10，以導電性膠(paste)等被 芯片焊接在金屬的第4引線4的連接部分；以及光觸發(fā)元件16,以膠等被芯 片焊接在金屬的第5引線5的連接部分的絕緣性樹脂9上。上述第1發(fā)光元 件10和光觸發(fā)元件16以相對的形狀配置，以使光觸發(fā)元件16接收從第1發(fā) 光元件10發(fā)出的光。上述第1發(fā)光元件10被預涂層(pre-coat)樹脂22密 封。金屬的第3引線3通過金屬線21與第1發(fā)光元件10的陽極11電連接， 第4引線4與第l發(fā)光元件IO的陰極電連接。此外，第5引線5通過金屬線 21與光觸發(fā)元件16的陰極(陽極)18電連接，第6引線6通過金屬線21與 光觸發(fā)元件16的陽極(陰極)17電連接。在上述固態(tài)繼電器30中，充填了 作為第1樹脂密封部分的一例的透光性樹脂23。
另一方面，雙向輸入型光電耦合器31包括由導電性膠等芯片焊接在第 1引線1的連接部分的第3發(fā)光元件14、由導電性膠等芯片焊接在第2引線 2的連接部分的第2發(fā)光元件12、以及由導電性膠等芯片焊接在第7引線7 的連接部分的光電晶體管19。上述第2、第3發(fā)光元件12、 14配置為其發(fā)光 面向著相同方向，配置光電晶體管19使其接受來自該第2、第3發(fā)光元件12、 14的光。另外，第1引線1與第3發(fā)光元件14的陰極電連接，通過金屬線 21也與第2發(fā)光元件的陽極13電連接。此外，第2引線2與第2發(fā)光元件 12的陰極電連接，通過金屬線21也與第3發(fā)光元件的陽極15電連接。第7 引線7與光電晶體管19的集電極電連接，第8引線8通過金屬線21與光電 晶體管19的發(fā)射極20電連接。在上述雙向輸入型光電耦合器31中，充填了 作為第2樹脂密封部分的一例的透光性樹脂23。一體化。該被一體化的固態(tài)繼電器30和雙向輸入型光電耦合器31通過遮光 壁25使得互相不接受來自第1發(fā)光元件10和第3發(fā)光元件14或第2發(fā)光元 件12的光。
此外，設光觸發(fā)元件16和光電晶體管19由高熱傳導性的膠或焊料而貼 著的結(jié)構，成為互相電絕緣的結(jié)構。
通過使用上述第1實施方式的半導體裝置，從而能夠減小功率控制裝置 的安裝空間，且能夠較低地抑制制造成本。
此外，在制造該半導體裝置時，如圖2、圖3所示，第1 第4引線1~4 在相同側(cè)，如果設第1~第4引線1~4中的任意一個引線上電連接第1~第3 發(fā)光元件的形式，則能夠使預涂層樹脂22的制造裝置為l個，因此能夠抑制 制造所需的成本。另外，在圖2、圖3中，第1 第3發(fā)光元件元件10、 12、 14焊接在相同側(cè)，但例如也可以使第2發(fā)光元件12和第3發(fā)光元件14的位 置和光電晶體管19的位置相反。
根據(jù)上述結(jié)構的半導體裝置101，在控制從交流電源100對負載提供的 交流功率的功率控制裝置中，基于表示從表示交流電壓的信號被輸入到第2、 第3發(fā)光元件12、 14的雙向輸入型光電耦合器31的光電晶體管19輸出的交 流電壓的過零的信號，通過對固態(tài)繼電器30的輸入側(cè)輸入控制信號，從而調(diào) 整通過固態(tài)繼電器30的光觸發(fā)元件16從交流電源IOO提供給負載的交流電 壓。由于上述固態(tài)繼電器30和雙向輸入型光電耦合器31以被遮光壁25遮光 的狀態(tài)被一封裝，因此來自雙方的發(fā)光元件的光不會影響另一方。由此，使 適合于控制從交流電源100提供給負載的交流功率的功率控制裝置的半導體 裝置101能夠小型化且能夠降低制造成本。
能夠?qū)崿F(xiàn)在LED照明裝置等的交流直接驅(qū)動方式的功率控制裝置中使 用的半導體裝置的小型化，例如除了可以收藏于電燈泡式的照明裝置的燈頭 等較窄的空間之外，而且由于以一個裝配程序就能夠制造，因此實現(xiàn)構造時 間的縮短。
此外，在沿著同一面排列連接部分的第1~第4引線1~4的連接部分配置 上述第1、第2、第3發(fā)光元件10、 12、 14,從而能夠共用相同芯片焊接裝 置等，能夠抑制制造成本。相反，不在同一面上配置第1、第2、第3發(fā)光元 件10、 12、 14時，需要2 3臺用于在引線框安裝發(fā)光元件的芯片焊接裝置等，效率降低。
此外，通過使由高熱傳導性的膠或焊料固定在上述第5~第8引線5~8的 連接部分的光觸發(fā)元件16和光電晶體管19，互相電絕緣，從而能夠容易使 包含交流電源100的初級側(cè)電路和包含控制單元102的次級側(cè)電路絕緣。
圖5是表示利用了本發(fā)明的第2實施方式的半導體裝置的功率控制裝置 的等效電路圖。該第2實施方式的功率控制裝置包括半導體裝置201;連 接在上述半導體裝置201的次級側(cè)的控制單元202;輸入來自交流電源200 的交流電壓，對上述半導體裝置201輸出表示交流電壓的信號的驅(qū)動電路 203;以及將從上述驅(qū)動電路203提供的交流電壓轉(zhuǎn)換為直流電壓而提供給上 述控制單元202的轉(zhuǎn)換器204。在上述半導體裝置201的光觸發(fā)元件16的一 端連接負載205的 一端，在負載205的另 一端連接交流電源200的 一端，在 交流電源200的另一端連接半導體裝置201的光觸發(fā)元件16的另一端。
上述控制單元202由微型計算^/L和輸入輸出電路等構成，包括脈沖發(fā)生 單元202a、過零電壓檢測單元202b、以及溫度檢測單元202c。
此外，上述驅(qū)動電路203的結(jié)構與第1實施方式的圖1所示的驅(qū)動電路 103相同。
圖6表示上述半導體裝置201的結(jié)構圖。此外，圖7是上述半導體裝置 201的外形的平面圖，圖8是上述半導體裝置201的等效電路圖。該第2實 施方式的半導體裝置201除了溫度傳感器28之外，是與第1實施方式的半導 體裝置101相同的結(jié)構，對相同的結(jié)構單元附加相同的標號。
在該第2實施方式的半導體裝置201中，溫度傳感器28與固態(tài)繼電器 30和雙向輸入型光電耦合器31電絕緣。此外，溫度傳感器28的兩個端子分 別通過高熱傳導性的膠或焊料與第9引線26和第10引線27的連接部分固定。
如圖5所示，接受來自上述溫度傳感器28的信號，通過溫度檢測單元 202c檢測半導體裝置201的封裝溫度。如果對該封裝溫度施加控制單元202 的控制，并對脈沖發(fā)生單元202a進行反饋，則能夠?qū)虘B(tài)繼電器30的溫度 特性進行校正，對負載205提供穩(wěn)定的交流功率。此外，假設為了實現(xiàn)小型 化將負載205和半導體裝置201 —體化的結(jié)構的模塊的情況下，根據(jù)封裝溫 度估計負載205的溫度，從而能夠進行過熱保護控制。
此外，通過上述溫度傳感器28檢測光觸發(fā)元件16的結(jié)點(junction)溫度或封裝溫度，從而能夠基于由溫度傳感器28檢測的光觸發(fā)元件16的結(jié)點 溫度或者封裝溫度，通過控制單元202對負載205進行功率調(diào)整，以使能夠 抑制光觸發(fā)元件16的溫度上升或封裝的溫度上升。
此外，在該第2實施方式的功率控制裝置中，控制單元202基于表示來 自半導體裝置201的雙向輸入型光電耦合器31的光電晶體管19的交流電壓 的過零的信號，對固態(tài)繼電器30的第l發(fā)光元件IO輸出控制信號，從而在 由固態(tài)繼電器30的光觸發(fā)16對乂人交流電源200至負載205 4是供交流電壓進 行接通斷開時，基于由半導體裝置201的溫度傳感器28檢測的溫度，進行半 導體裝置201的過熱保護控制，從而能夠防止由半導體裝置201的熱引起的 損傷。
在上述第2實施方式的功率控制裝置中，例如在負栽為LED照明的情況 下，進行過熱保護控制，從而能夠抑制依賴于溫度的LED的壽命的降低。 [第3實施方式]
圖9表示本發(fā)明的第3實施方式的半導體裝置的結(jié)構圖，圖IO表示上述 半導體裝置的次級側(cè)的結(jié)構的模塊圖。該第3實施方式的半導體裝置除了第 11引線29之外，其結(jié)構為第2實施方式的半導體裝置相同的結(jié)構，對相同 結(jié)構單元附件相同標號。
如圖9所示，該第3實施方式的半導體裝置成為光觸發(fā)元件16的溫度傳 感器28芯片焊接在同一第11引線29上裝載的絕緣性樹脂9上的結(jié)構。
上述第11引線29,其一端從由作為樹脂密封單元的一例的遮光性樹脂 24構成的次級模具(mould)部分向外引出。
根據(jù)上述溫度傳感器28能夠感測光觸發(fā)元件16的結(jié)點溫度或封裝溫度。 此時，絕緣性樹脂9使用熱傳導性較好的材料能夠?qū)崿F(xiàn)更正確的溫度感測。
此外，如圖13的變形例所示，通過對第11引線29安裝由金屬或陶瓷等 構成的放熱板38，從而熱傳導率上升，能夠進一步正確地感測溫度。
上述第3實施方式的半導體裝置具有與第1實施方式的半導體裝置相同 的效果。
以上的第1~3實施方式的光觸發(fā)元件16設為光壽丈晶閘管(photo thyristor) 或雙向光敏晶閘管。或者假設光觸發(fā)元件16是在光敏晶閘管或雙向光敏晶閘 管的輸出端連接了三端雙向可控硅開關元件(triac)的柵極的元件。
此外，假設光觸發(fā)元件16是具有過零功能的光敏晶閘管或雙向光敏晶閘管，從而可進行負載的接通斷開控制。此時，與非過零相比，具有噪聲耐受 量大的優(yōu)點。
而且，也可以將第1發(fā)光元件IO和光觸發(fā)元件16構成的固態(tài)繼電器30 設為由門極觸發(fā)型的晶閘管或雙向晶閘管構成的固態(tài)繼電器結(jié)構。 [第4實施方式]
接著，說明本發(fā)明的第4實施方式的半導體裝置的制造方法。圖14表示 該第4實施方式的半導體裝置的制造步驟的流程圖，圖15表示上述半導體裝 置的絕緣切斷前的平面圖。在該第4實施方式中，對第1實施方式的半導體 裝置的制造方法進行說明，同時也說明第2、第3實施方式的半導體裝置的 制造方法。
在圖15所示的次級側(cè)引線框35中，在放置光觸發(fā)元件16的規(guī)定的地方 形成絕緣性樹脂9 (樹脂涂填步驟x)。另外，在第3實施方式中，在放置溫 度傳感器28的地方也形成絕緣性樹脂9。
接著，在初級側(cè)引線框34的連接部分，通過銀膠36芯片焊接第1發(fā)光 元件10和第2發(fā)光元件12以及第3發(fā)光元件14 (芯片焊4妄步驟a),并通過 金屬線21實施內(nèi)部連線(金屬線結(jié)合(wire bond)步驟b )。
接著，通過由硅樹脂構成的預涂層樹脂22對所有的第1、第2、第3發(fā) 光元件IO、 12、 14進行預涂層(預涂層步驟c)。
此外，對次級側(cè)引線框35的規(guī)定的地方實施芯片焊接步驟a和金屬線結(jié) 合步驟b,從而搭載光觸發(fā)元件16和光電晶體管19。這里，在第2實施方式 以及第3實施方式的半導體裝置中，在芯片焊接步驟a和金屬線結(jié)合步驟b 中，也搭載溫度傳感器28。
然后，將初級側(cè)引線框34和次級側(cè)引線框35熔接在設置在其兩端部分 的熔接結(jié)合單元37 (圖15所示)(熔接步驟d)。
接著，通過透光性樹脂23進行一次澆鑄(一次澆鑄步驟e)。
然后，通過遮光性樹脂24進行二次澆鑄(二次澆鑄步驟f )。
圖2、圖6、圖9中的遮光壁25在進行二次澆鑄時同時被形成。
此后，對露在引線的外部的部分實施電鍍(電鍍步驟g)，進行絕緣抗壓 試驗(絕緣試驗步驟h)。另外，在第3實施方式的圖13所示的變形例中， 與電鍍步驟g同時安裝放熱板38。
接著，切斷引線，根據(jù)情況將引線彎曲為容易使用的形狀(tie-bar cutting步驟和成型(forming)步驟i )。
進而，進行電性試驗(特性試驗步驟j),并通過進行外裝電鍍、成型等， 從而完成半導體裝置。
在上述半導體裝置的制造方法中，將光觸發(fā)元件16和溫度傳感器28通 過絕緣性樹脂9搭載在相同引線上，從而使光觸發(fā)元件16和溫度傳感器28 電絕緣，且能夠通過溫度傳感器28容易檢測光觸發(fā)元件16的溫度。
如圖11、圖12所示，根據(jù)本發(fā)明，對作為負載的一例的LED光源33 和本發(fā)明的第2實施方式和第3實施方式進行組合，形成一體化^f莫塊，且能 夠作為照明裝置實現(xiàn)小型化。LED光源33其使用時的發(fā)熱量較大，過熱保護 控制的功能也有效。
如圖ll所示，半導體裝置301安裝在基板40上，且配置由金屬或陶瓷 等構成的放熱板32,以覆蓋該半導體裝置301。而且，在上述放熱板32上載 置LED光源33。使上述半導體裝置301的第11引線29接觸放熱板32。
這樣，在LED光源33的下面設置放熱板32，并使放熱板32與第11引 線29接觸，從而能夠經(jīng)由第11引線29由溫度傳感器28感測LED光源33 的溫度。
此外，如圖12所示，半導體裝置401安裝在基板40,配置由金屬或陶 瓷等構成的放熱板32以使其能夠覆蓋該半導體裝置401。然后，在上述放熱 板32上載置LED光源33。使上述半導體裝置401的放熱板38與放熱板32 接觸。
這樣，通過使放熱板32與半導體裝置的放熱板38接觸，從而根據(jù)放熱 板38的熱傳導，能夠更正確地感測溫度。如圖5所示的功率控制裝置那樣， 若將感測的溫度反饋到脈沖發(fā)生單元202a，則能夠進行相位控制從而使輸出 減小，使得LED照明裝置的溫度不超過最大額定溫度，且能夠進行過熱保護 控制。此外，由于溫度傳感器28和引線26以及引線27的連接部分連接時的 膠材料可以是與用于其他引線和光觸發(fā)元件16或者光電晶體管19的芯片焊 接的材料相同的材料，因此能夠控制制造成本。
此外，通過設為上述半導體裝置或功率控制裝置、與LED光源成一體化 的模塊，從而作為照明裝置能夠?qū)崿F(xiàn)小型化。此外，通過與上述功率控制裝 置一體化，從而能夠?qū)κ褂脮r發(fā)熱量較大的LED光源進行過熱保護控制。
此外，用于上述照明用途等的情況下的溫度傳感器，若使用熱敏電阻則其加工較簡單。此外，優(yōu)選地使用具有溫度和電阻值的關系在實際溫度等級 內(nèi)較緩慢的負的溫度特性的熱敏電阻，以便能夠檢測溫度的微小的差。
通過在上述溫度傳感器上使用熱敏電阻，從而能夠在封裝內(nèi)的較小區(qū)域 配置溫度傳感器，且實現(xiàn)小型化。
以上，說明了本發(fā)明的半導體裝置的實施方式，但本發(fā)明也可以是發(fā)光
元件和光接收元件配置在同一平面上的平面搭載型的封裝(例如TO220型)。 此外，本發(fā)明的半導體裝置例如可用于照明裝置或家電設備等電子設備，
并實現(xiàn)安裝空間的有效化。
以上，說明了本發(fā)明的實施方式，很明顯也可以對其進行各種變更。這
樣的變更不應看做脫離本發(fā)明的精神和范圍，對本領域技術人員來說是顯而
易見的變更全部包含在權利要求范圍內(nèi)。
權利要求
1、一種半導體裝置，用于控制從交流電源提供給負載的交流功率的功率控制裝置，其特征在于，包括固態(tài)繼電器，具有第1發(fā)光元件，被輸入用于控制上述交流功率的控制信號；光觸發(fā)元件，接受來自上述第1發(fā)光元件的光，從而將從上述交流電源施加到上述負載的交流電壓接通斷開；以及第1樹脂密封單元，由透光性樹脂密封上述第1發(fā)光元件和上述光觸發(fā)元件；雙向輸入型光電耦合器，具有第2、第3發(fā)光元件，相互反方向并列連接，并被輸入表示上述交流電壓的信號；光電晶體管，接受來自上述第2、第3發(fā)光元件的光，輸出表示上述交流電壓的過零的信號；以及第2樹脂密封單元，由透光性樹脂密封上述第2、第3發(fā)光元件和上述光電晶體管；以及遮光壁，在上述固態(tài)繼電器和上述雙向輸入型光電耦合器之間進行遮光，在由上述遮光壁在上述固態(tài)繼電器和上述雙向輸入型光電耦合器之間進行遮光的狀態(tài)下，將上述固態(tài)繼電器和上述雙向輸入型光電耦合器1封裝化。
2、 如權利要求1所述的半導體裝置，其特征在于，將上述第1、第2、第3發(fā)光元件配置在沿著同一面被排列連接部分的多 個引線的上述連接部分。
3、 如權利要求1所述的半導體裝置，其特征在于， 上述光觸發(fā)元件和上述光電晶體管通過高熱傳導性膠或焊料固定在上述引線的上述連接部分，上述光觸發(fā)元件和上述光電晶體管互相電絕緣。
4、 如權利要求1所述的半導體裝置，其特征在于， 包括溫度傳感器，配置在上述固態(tài)繼電器和上述雙向輸入型光電耦合器的同 一封裝內(nèi)，且通過高熱傳導性膠或焊料固定在上述引線的連接部分。
5、 如權利要求4所述的半導體裝置，其特征在于， 上述溫度傳感器檢測上述光觸發(fā)元件的結(jié)點溫度或封裝溫度。
6、 如權利要求5所述的半導體裝置，其特征在于， 將上述溫度傳感器和上述光觸發(fā)元件配置在同一引線上，將配置了上述溫度傳感器和上述光觸發(fā)元件的上述引線引出至外部。
7、 如權利要求5所述的半導體裝置，其特征在于， 將上述溫度傳感器和上述光觸發(fā)元件配置在同一引線上， 所述半導體裝置包括放熱板，安裝在配置了上述溫度傳感器和上述光觸發(fā)元件的上述引線上。
8、 如權利要求4所述的半導體裝置，其特征在于， 上述溫度傳感器是熱敏電阻。
9、 如權利要求1所述的半導體裝置，其特征在于， 上迷光觸發(fā)元件設為光敏晶閘管或雙向光敏晶閘管，或者，設為在光敏晶閘管或雙向光敏晶閘管的輸出端子連接三端雙向可控硅開關元件的柵極的 結(jié)構。
10、 如權利要求1所述的半導體裝置，其特征在于，上述光觸發(fā)元件是具有過零功能的光敏晶閘管或雙向光敏晶閘管。
11、 一種半導體裝置的制造方法，所述半導體裝置用于控制從交流電源提供給負載的交流功率的功率控制 裝置，包括固態(tài)繼電器，包括第1發(fā)光元件，被輸入用于控制上述交流功率的控 制信號；光觸發(fā)元件，接受來自上述第1發(fā)光元件的光，從而將從上述交流 電源施加到上述負載的交流電壓接通斷開；以及第1樹脂密封單元，由透光 性樹脂密封上述第1發(fā)光元件和上述光觸發(fā)元件；雙向輸入型光電耦合器，包括第2、第3發(fā)光元件，相互反方向并列 連接，并被輸入表示上述交流電壓的信號；光電晶體管，接受來自上述第2、 第3發(fā)光元件的光，輸出表示上述交流電壓的過零的信號；以及第2樹脂密 封單元，由透光性樹脂密封上述第2、第3發(fā)光元件和上述光電晶體管；遮光壁，在上述固態(tài)繼電器和上述雙向輸入型光電耦合器之間進行遮光；以及溫度傳感器，配置在上述固態(tài)繼電器和上述雙向輸入型光電耦合器的同 一封裝內(nèi)，且通過高熱傳導性膠或焊料固定在上述引線的連接部分，在由上述遮光壁在上述固態(tài)繼電器和上述雙向輸入型光電耦合器之間進 行遮光的狀態(tài)下，將上述固態(tài)繼電器和上述雙向輸入型光電耦合器1封裝化， 其特征在于，所述半導體裝置的制作方法包括在同一引線上的搭載上述光觸發(fā)元件和上述溫度傳感器的區(qū)域涂填絕緣性樹脂的步驟；以及在涂填了上述絕緣性樹脂后，通過上述絕緣性樹脂在上述同一引線上搭 載上述光觸發(fā)元件和上述溫度傳感器。
12、 一種功率控制裝置，其特征在于，包括 權利要求5所述的半導體裝置；以及控制單元，基于表示從上述半導體裝置的上述雙向輸入型光電耦合器的 上述光電晶體管輸出的上述交流電壓的過零的信號，對上述固態(tài)繼電器的上 述第1發(fā)光元件輸出上述控制信號，從而將上述固態(tài)繼電器的上述光觸發(fā)元 件接通斷開，從而控制從上述交流電源對上述負載提供的交流功率，上述控制單元基于根據(jù)上述半導體裝置的上述溫度傳感器檢測到的溫 度，進行上述半導體裝置的過熱保護控制。
13、 一種電子設備，其特征在于，搭載權利要求1所述的半導體裝置。
14、 一種模塊，將權利要求1所述的半導體裝置或上述功率控制裝置或 者上述電子設備、和作為上述負載的LED光源一體化。
全文摘要
本發(fā)明涉及半導體裝置、半導體裝置的制造方法、功率控制裝置、電子設備以及模塊。半導體裝置包括固態(tài)繼電器，具有第1發(fā)光元件(10)、接受來自第1發(fā)光元件的光的光觸發(fā)元件(16)、以及密封了第1發(fā)光元件和光觸發(fā)元件的透光性樹脂(23)；雙向輸入型光電耦合器(31)，具有反方向并列連接的第2、第3發(fā)光元件(12、14)、接受來自上述第2、第3發(fā)光元件的光的光電晶體管(19)、密封第2、第3發(fā)光元件和光電晶體管的透光性樹脂(23)；以及遮光壁(25)，在固態(tài)繼電器和雙向輸入型光電耦合器之間進行遮光、在由遮光壁在固態(tài)繼電器和雙向輸入型光電耦合器之間進行遮光的狀態(tài)下進行1封裝化。根據(jù)本發(fā)明的半導體裝置能夠?qū)崿F(xiàn)小型化，同時能夠降低制作成本。
文檔編號H05B37/00GK101437337SQ20081017406
公開日2009年5月20日 申請日期2008年11月13日 優(yōu)先權日2007年11月13日
發(fā)明者中島聰司 申請人:夏普株式會社