光導電リレー、組立体および光導電リレーの組立方法
【課題】小型、高周波、高性能光導電リレーの提供。
【解決手段】本発明の光導電リレー（１００）は、半導体発光素子（１０１）と、該発光素子の発光面から発生する駆動光を受光する受光面を備えた光導電スイッチ素子（１０２）と、前記発光面と前記受光面とを対向させて固定接続するための導電柱（１０３）を３本以上備え、前記発光面と受光面との距離を１００μｍ以下にしている。
【解決手段】本発明の光導電リレー（１００）は、半導体発光素子（１０１）と、該発光素子の発光面から発生する駆動光を受光する受光面を備えた光導電スイッチ素子（１０２）と、前記発光面と前記受光面とを対向させて固定接続するための導電柱（１０３）を３本以上備え、前記発光面と受光面との距離を１００μｍ以下にしている。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は概して半導体発光素子と半導体受光素子からなる光導電リレーの構造に関し、特にマイクロ波への応用における小型化、高性能化、低製造コスト化に関する。
【０００２】
【従来の技術】所定の間隙を有する電極を備えた光導電素子に光を照射してスイッチ動作を行わせる光導電スイッチがある。光導電素子はGaAsやInPに代表されるIII-V族系半導体からなる半絶縁性半導体である。光導電素子をレーザや発光ダイオード（以下ＬＥＤと称する）等の発光素子と組み合わせた小型、超高速光導電リレー素子に期待が持たれている。
【０００３】特開平６−１８５５４号公報には、図１に示すように、このような光導電スイッチを用いた高周波信号測定用のプローブ装置５０が開示されている。半導体レーザのような光源２０により生成される輻射パルスは、例えば、光ファイバー２１及びコリメータ・レンズ２２から成る光学システムを経由して基板１４上の配線１３を中継する光導電スイッチ１６に伝送されている。光導電スイッチ１６により配線１３上を流れる信号電流が導通・遮断される。また、同公報には、もし半導体レーザが光源として使われ、光導電素子の近くに基板と直接接触してそれを配置することができるならば、大袈裟な伝送システムは省略されるであろうことが述べられている。さらにまた、同公報には、光ファイバーのコアの端面に被着された透明電極と測定用チップで光導電素子を挟持する構成も開示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上記のように、光源を基板に直接接続して小型化することが望まれる。高速スイッチの受光面積は小さく、また短絡時の端子間抵抗を下げるため、その受光面積になるべく多くの光を集光させることが望まれる。そのため光源とスイッチの受光領域との距離を短くかつ正確に位置あわせしなければならない。小型化するにつれ、位置あわせの精度への要求も高くなるが、製造工程が簡単で、調整時間やコストがかからず、不良率も低いことが望まれる。スイッチの開放時の端子間容量（オフ容量）を少なくするためにはスイッチ周囲の誘電率は低いことが望まれる。また、リレーの駆動信号がスイッチの接続される回路に漏れないことが望ましい。さらに、発光素子の駆動電力による温度上昇に対しても機械的、電気的安定性が確保されることが望ましい。また、新しい発光素子や光導電素子に適応してそれらを採用できることが望ましい。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決或いは問題の解消に役立つ本発明の光導電リレーは半導体発光素子と光導電スイッチ素子とをフリップチップボンディング方式により導電柱を設けて接続している。素子間の位置あわせは、溶融バンプの表面張力による自己整合によっている。また、受光素子と発光素子との熱膨張係数を合わせることにより、バンプ接続部の熱応力の発生を軽減している。
【０００６】上記課題を達成するため、本発明の光導電リレーは、半導体発光素子と、該発光素子の発光面から発生する駆動光を受光する受光面を備えた光導電スイッチ素子と、前記発光面と前記受光面とを対向させて固定接続するための導電柱を３本以上備え、前記発光面と受光面との距離を１００μｍ以下にした構成である。上記導電柱にはすず、鉛、銀、金、インジウム、アンチモン、ビスマスのうちのいずれか１つを含む合金が用い得る。すずやインジウムは単体で用いることもできる。
【０００７】さらに、導電柱が前記発光素子を駆動するための駆動電流を供給するように、例えば光導電スイッチ素子側から駆動電流を供給しても良い。また、逆に、導電柱が前記光導電スイッチ素子へ信号電流を供給するように、例えば発光素子側から信号電流を導入・導出してもよい。半導体発光素子としてはLED素子もしくは面発光型レーザー素子が好適である。LED素子は廉価であるが、入力できるパワーに限界があり、スイッチ素子の導通時の抵抗であるON抵抗が比較的高くなります。一方、レーザー素子は高価だが、高いパワーを入力できるので、ON抵抗を下げられるというメリットがあります。また、LED素子からの放射光は比較的広帯域であり、一方、レーザー素子からの放射光は狭帯域であるので、LED素子の光導電スイッチの光波長特性に対する適応度が大きい。すなわち、光導電スイッチ素子の種類と光導電リレーの用途によって使い分けることが可能です。
【０００８】光導電スイッチ素子として、第１、第２、第３の層を順次積層してなる３層構造を有し、第２の層は一のエネルギーバンド幅を有する材料から成りるとともに第１、第３の層は該一のエネルギー・バンド幅より広いエネルギー・バンド幅を有する材料から成り、第２の層は前記駆動光の照射により抵抗の低下を生じる高性能素子が好適である。この高性能素子は本発明の発明者等により発明されたものである。
【０００９】半導体発光素子の駆動電流の方向と前記光導電スイッチ素子を流れる信号電流の方向とが前記受光面の近傍で略直交しているように配置すれば、駆動電流の影響が信号電流に及ぶことを緩和できる。発光面と受光面とが対向する空間は透明な樹脂を充填することにより補強を図ることもできるが、真空、不活性気体、空気等の絶縁性気体が実質的に充満しているようにすれば、光導電スイッチの浮遊容量を少なくすることができる。また、例えば図８に示すように、一つの基板に本発明の光導電リレーを複数集積して、多チャンネルの信号収録装置のサンプリングを行うサンプリング・ヘッドを構成することができる。あるいは、多重化スイッチと本発明の光伝導リレーを用いることもできる。
【００１０】本発明の光伝導リレーを組立てるばあいは、受光面のそれぞれに導電パッドを設け、発光面と受光面とを対向位置決めして、対向する前記導電パドの間に導電塊を挟持させる。つぎに、導電塊を溶融させ、溶融した該導電塊により前記発光面と前記受光面の一方を他方に対して偏移させ、溶融した導電塊を凝固させて導電柱とすることで発光面と受光面とを固定接続する。固定接続された前記発光面と前記受光面との間隙が１００μｍ以下であるのが好ましい。溶融した該導電塊により前記発光面と前記受光面の一方を他方に対して偏移させるばあいに、発光面と受光面とが水平面に平行で、上方に位置する面が固定支持されているようにもできるし、下方に位置する面を固定支持するようににもできる。
【００１１】
【発明の実施の形態】発光素子と受光素子を組み合わせた光導電リレーでは、発光素子からの光をできるだけ損失なく受光素子即ち受光スイッチ素子に入力させることが重要である。そのため両素子の光学中心を一致させ、両素子間の距離を短く保つことが必要である。発光素子はレンズなどの光学部品を用いない限り、広がりを持った照射パターンを有している。したがって、発光中心の位置が一致しないと照射パターンが受光素子の受光すべき領域である受光領域から外れる光があり、そのような光はスイッチの短絡抵抗を低下させる効果を有しない。また、光の強度も発光点からの距離の２乗に反比例するため、発光素子と受光素子の距離が近い方がより高密度に高エネルギーの光を照射することができる。本発明の光導電リレーでは、小型化、組立や調整の容易さを考えレンズや光ファイバの利用を極力避けるものである。
【００１２】図２に本発明の一実施例のリレー１００の封じエポキシ樹脂１２０を一部剥離して示す正面図を示し、図３はエポキシ樹脂１２０を全部剥離して示す図２の一部の拡大図である。発光面から発光するLEDや面発光型レーザーである光源１０６を有する半導体発光素子１０１の駆動電極でもある導電パッド即ち接続パッド１０８−１と１０８−２は、光導電スイッチ１０７を備えた光導電スイッチ素子１０２上の接続パッド１０９−１と１０９−２に導電柱またはバンプ１０３−１と１０３−２を介して取り付けられている。光導電スイッチ素子１０２上には接続パッド１０９−１と１０９−２に結合された、或いは光導電スイッチ１０７の電極に光導電スイッチ素子１０２上のメタル１１４（複数のメタル１１４−１、−２、−３、・・・の総称）により結合されたボンディングパッド１１０−１と１１０−２が設けられている。光導電スイッチ素子１０２は導電性ペースト(図示せず)により金属製リードフレーム１０４に固定され、前記ボンディングパッド１１０−１及び１１０−２とリードフレーム１０４上のリード１１２−１及び１１２−２との電気的接続はボンディングワイヤ１０５−１及び１０５−２とによりなされている。
【００１３】本明細書において接続パッド１０８−１と１０８−２等を総称して接続パッド１０８と呼称し、接続パッド１０９−１と１０９−２等を総称して接続パッド１０９と呼称し、バンプ１０３−１と１０３−２等を総称してバンプ１０３、或いは導電柱１０３と呼称し、ボンディングパッド１１０−１と１１０−２等を総称してボンディングパッド１１０と呼称し、リード１１２−１及び１１２−２等を総称してリード１１２と呼称することとする。
【００１４】この実施例では発光素子１０１と光導電スイッチ素子１０２全体をエポキシ樹脂１２０によりモールドしている。発光素子１０１の光を放射する発光領域１０６と光導電スイッチ１０７の間の空間の全部或いは一部間を除いてエポキシ樹脂１２０を充填モールドすれば、光導電スイッチ近傍に置かれる誘電率の大きい材料が減少し、光導電スイッチ素子の開放容量を減らせるので好ましい。樹脂モールドせずに、セラミックパッケージ内に収納してもよい。従来例に比較すると全体を小さく、電気配線を短くでき、高周波の信号を扱えることがわかる。
【００１５】図３を参照してさらに説明すると、接続パッド１０８や１０９は錫鉛合金に塗れ易い、例えばニッケルと金の多層構造が選ばれる。バンプ１０３は錫鉛合金からなり、接続パッド１０８や１０９を機械的、電気的に接続する。発光素子からの光が効率よく光導電スイッチを駆動するためには相対する発光面と受光面の距離が１００μｍ以下であることが望ましく、本実施例のバンプの高さは約３０μｍ、直径は約５０μｍである。また、これら互いに略平行な両面間の距離はバンプの高さを調節することによって、駆動効率を上げるため必要に応じて１０μｍか、あるいはそれ以下にすることも可能であることが判明した。また、後述する自己整合効果によって、光源１０６の発光面と、光導電スイッチ１０７の受光面の面内での相対位置を正確に合わせることができる。
【００１６】図４は、本発明の一実施例の光導電スイッチ素子１０２の平面図である。ボンディングパッド１１０−１と１１０−３のそれぞれから、メタル１１４−１、１１４−３のそれぞれが光導電スイッチ１０７の電極まで伸びている。光導電スイッチ１０７の開閉に応じてボンディングパッド１１０−１と１１０−３間の電気接続が断続する。ボンディングパッド１１０−２と１１０−４のそれぞれから、メタル１１４−２、１１４−４のそれぞれが接続パッド１０９−２，１０９−４にそれぞれ伸びている。ボンディングパッド１１０−２と１１０−４間に電流を流すことにより、光導電リレー組立後の半導体発光素子１０１をバンプ１０３を介して駆動して発光させる。光源６を流れる電流を点線１１５で示す。
【００１７】この実施例ではボンディングパッド１１０−１と１１０−３の間のメタル１１４−１と１１４−３とは好ましくは略直線的に延伸し、メタル１１４−２と１１４−４および半導体発光素子１０１の光源１０６を流れる駆動電流も略直線的であり前記延伸方向と直交させることが望ましい。接続パッド１０９−１は実質的な電気的作用を持たず、両素子１０２，１０１の位置決めをおこなうためのものである。位置決め精度の統計的効果による精密化や光導電スイッチ周囲のシールド、素子１０１上の他の電気素子との通信のため等の目的でさらに多くの接続パッドを設けることもできる。
【００１８】図５には本発明の別の実施例におけるの光導電スイッチ素子５０２の平面図である。光導電スイッチ素子５０２は光導電スイッチ素子１０２と実質的に同様の構成であるが、メタル５１４の配置がメタル１１４の配置と異なり、光導電スイッチを通る信号電流と光源１０６の駆動電流の伝送路の向きが異なる。ボンディングパッド５１０−３と５１０−４のそれぞれから、メタル５１４−３、５１４−４のそれぞれが光導電スイッチ５０７の電極まで伸びている。光導電スイッチ５０７の開閉に応じてボンディングパッド５１０−３と５１０−４間の電気接続が断続する。ボンディングパッド５１０−１と５１０−２のそれぞれから、メタル５１４−１、５１４−２のそれぞれが接続パッド５０９−１，５０９−２にそれぞれ伸びている。ボンディングパッド５１０−１と５１０−２間に電流を流すことにより、光導電リレー組立後の光源１０６をバンプ１０３を介して駆動して発光させる。発光素子１０１の光源１０６を流れる電流を点線５１５で示す。
【００１９】この実施例ではメタル５１４−４と５１４−３とは好ましくは略直交して延伸する。ボンディングパッド５１０−１からメタル５１４−１、接続パッド５０９−１を介して光源１０６に至る駆動電流通路は略直線的であり、ボンディングパッド５１０−２からメタル５１４−２、接続パッド５０９−２を介して光源１０６に至る駆動電流通路も略直線的であり、両通路は略直交するのが望ましい。また、メタル５１４−１とメタル５１４−４とはそれらの延伸方向が直交するようにすることが望ましい。この素子構成では、リレーの駆動用ボンディングパッドと信号電流取り出し用ボンディングパッドがそれぞれの辺にまとめられるので、実装上好都合な場合がある。接続パッド５０９−３は実質的な電気的作用を持たず、両素子５０２，１０１の位置決めをおこなうためのものである。位置決め精度の統計的効果による精密化や光導電スイッチ周囲のシールド、素子１０１上の他の電気素子との通信のため等の目的でさらに多くの接続パッドを設けることもできる。
【００２０】上述の実施例において光源１０６の駆動を平衡駆動とすることにより、光源１０６の駆動電流が光導電スイッチ１０７、５０７を通る信号電流に及ぼす影響を小さくできる。
【００２１】本発明の光導電リレー１００を組立てる場合、半導体発光素子１０１と光導電スイッチ素子１０２、５０２とを正確に位置決めして結合することが必要である。図６を参照して説明する結合方法は、光導電スイッチ素子１０２、５０２上に半導体発光素子１０１をフリップチップ・ボンディングにより結合するものである。もちろん、光導電スイッチ素子１０２、５０２を半導体発光素子１０１上にフリップチップ・ボンディングして結合する構成をとることもできる。この構成では、発光素子１０１の発生する熱を放熱するのが容易になる場合がある。
【００２２】図６の(a)に示すように面発光型レーザー素子１０１上の接続パッド１０８には、予めバンプ１０３a（１０３−１a、１０３−２a、・・・の総称）が形成されており、これを光導電スイッチ素子１０２の上に設置する。この設置は市販のフリップチップボンダを用いて行っても良いが、後述するように正確な位置あわせを必ずしも要としないので、市販のチップ部品の自動マウンターや、目視で位置合せを行う簡易手動マウンターでも可能である。この際、一点鎖線で示された両者の光学中心は必ずしも正確に一致させる必要はない。実用的にはバンプ１０３aが、光導電スイッチ素子１０２上の接続パッド１０９から外れない程度の精度があれば良い。また、この際必要に応じてフラックスなどの界面活性剤を接続パッド１０９上に印刷により塗布するか、あるいはあらかじめバンプ１０３a上に転写により塗布ことによって良好な接続が得られる。予め塗布や印刷などで付着した界面活性剤は光導電スイッチ素子１０２上と接続パッド１０９とを軽く接着する作用も持ちあわせているので、次の加熱工程までに両素子間に位置ずれが生じるのを防いでいる。
【００２３】両素子を１０１，１０２を上下方向で重ねたものをステージ上に載置し加熱装置に搬送する。加熱はステージを通じて下の素子チップを加熱するか、あるいは装置内雰囲気全体を加熱する。ベルトコンベアーのついた雰囲気炉を用いるのが好適である。バンプ１０３aの融点以上、錫鉛合金場合は例えば220度程度、に加熱するとバンプ１０３aが溶融し図６の（ｂ）に示すように溶融バンプ１０３bの状態に成る。溶融した錫鉛合金のバンプ１０３bは接続パッド１０８，１０９のみに濡れる。この時、その各バンプ１０３bの表面張力によって各バンプ１０３bは最も安定する形状すなわち球に近い形状になろうとするため、両素子１０１，１０２は接続パッド１０８と１０９とが相対する位置になるように自然に移動する。即ち自己整列効果を生ずる。したがって、接続パッドをフォトリソグラフィ等の方法により正確に位置決め設計しておけば、例えば、最も単純には面発光型レーザー素子１０１上の接続パッド１０８を光導電スイッチ素子１０２上の接続パッド１０９を鏡面対称の位置に設計しておけば、両素子の温度を降下させて温図６の(c)に示したように光学中心が一致するように接続パッドを凝固させて接続パッド１０３とすることができる。なお、加熱時間は加熱方法やチップの熱容量によって異なるが、30秒から長くとも数分である。例えば、ベルトコンベアー付きの雰囲気炉を用いた場合には入り口から徐々に昇温し、ある場所で最高温度となり、また出口に向かって降温するので、最高温度に保持される時間はほんの数秒ということもある。
【００２４】図７には自己整合（セルフアライメント）効果を測定した実験結果を示す。3mm角のシリコンチップを４つの同一形状バンプを用いてガラス基板上に結合する実験を行った。周知の金とニッケルの多層接続パッドの大きさとすず鉛共晶半田バンプの大きさを変えて結合を行い、結合後に合致すべき中心位置の相互ずれを顕微鏡を用いて測定した。これによると、バンプ１０３aの直径が小さいほど中心位置の相互ずれ即ち誤差も小さくなることがわかる。この例では直径３０μmのバンプを用いると接合位置の設計値に対する誤差が０．５μm以下になる。この実験結果は、本発明の実施において有効に利用できよう。バンプの配置方法や個数の増加によってさらに接合位置の設計値に対する誤差を小さくすることも可能である。
【００２５】上記した本発明の実施例の説明では、バンプの数は３であるが、バンプにより平面を画定するために必要な個数である。バンプの個数を増加すれば、両素子の位置あわせ精度が向上するが、小さな径のバンプは製造ならびに取り扱いが困難となるので、最終的に光導電リレーのコストが上昇する。したがって、バンプの径は両素子間の距離にたいする要求を満足する程度で良い。また、金属バンプは熱伝導率が高く、その素子面における配置も比較的自由であるから、発熱部からの放熱経路をえらんで、温度敏感な回路をさけたり、放熱量をますようにすることもできる。これは、熱伝導率の小さい樹脂等で結合する場合には得られない本発明の利点の一つである。
【００２６】光導電スイッチ素子を多数集積した基板に各光導電スイッチを駆動する半導体発光素子をフリップチップ・ボンディングしてリレーの配列を得ることもできる。また、半導体発光素子を多数集積した基板に各光源が駆動するは光導電スイッチ素子をフリップチップ・ボンディングしてリレーの配列を得ることもできる。上記のいずれの場合でも、基板上に他の回路を混載することにより色々な機能を有する集積回路を実現することができる。図８は多数の実装素子８１０（実装素子８１０−１、８１０−２、・・・の総称）を実装集積基板８０５に実装した光導電リレー組立体８００を模式的に示すものである。各実装素子８１０は、例えば、それが発光素子ならば、実装集積基板８０５に集積された各光導電スイッチ８０７に対応し、したがってそれらは各光導電リレーを構成している。実装素子８１０が光導電スイッチならば、対応して実装集積基板８０５に集積さるのは光源である。各光導電リレー間の距離や各光導電リレーと回路との距離が小さくでき、また、マイクロストリップ・ライン等を使用し、ボンディング・ワイアを不要にできるので、回路全体としての周波数特性が良くなるというメリットが生まれる。一例では２GHz以上の信号電流を開閉できる。上記のように本発明は光導電リレーを単体で使うこともできるし、多数を集積して使うこともできる。単体として樹脂封じしたものは性能は劣るが従来部品との置き換えが容易である。
【００２７】また、両素子間の距離が小さく、また両素子の温度係数に差があると、両素子間の温度差により素子に熱応力を生じ素子性能に悪影響を及ぼすおそれがある。両素子の温度係数、少なくとも基板（あるいは最も熱応力を発揮する層）の熱膨張係数を近似させるのが良い。光導電スイッチとしては光導電層を電子閉じ込め層で挟持したヘテロ接合を有する構造が高性能で好ましい。
【００２８】
【発明の効果】本発明を実施することによって、従来のものに比較して、レンズなどの部品を用いること無く、単純な構造で、半導体発光素子と光導電スイッチ素子とを結合した小型、高速光導電リレーが提供できる。また、結合効率を高めることが可能になり、スイッチの挿入損失を小さくできる。スイッチの開放時にの浮遊容量の増加も少ない。さらに、一括集積が困難な高性能の発光素子と光導電スイッチ素子とを組み合わせて高性能光導電リレーが構成できる。光導電スイッチをフォトトランジスタやフォトダイオードで置き換えた構成においても、本発明を実施することが可能である。光導電スイッチと光源とをモノリシックに組立てることも可能であるが、現在は製造の歩留りがわるく、開放時容量が大きい、放熱経路の自由度がない等の点で本願発明の光導電リレーがより実用的である。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来技術による高周波信号測定用のプローブ装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の一実施例のリレーにおいて、その封じエポキシ樹脂を一部剥離して示す正面図である。
【図３】エポキシ樹脂１２０を全部剥離して示す図２のリレーの一部拡大図である。
【図４】本発明の一実施例の光導電スイッチ素子の平面図である。
【図５】本発明の別の実施例における光導電スイッチ素子の平面図である。
【図６】本発明の一実施例において、光導電スイッチ素子に半導体発光素子をフリップチップ・ボンディングする方法を説明するための図である。
【図７】光導電スイッチ素子に半導体発光素子をフリップチップ・ボンディングする場合の自己整合（セルフアライメント）効果を測定した実験結果を示すグラフである。
【図８】多数の実装素子を実装集積基板に実装した光導電リレー組立体を模式的に示す図である。
【符号の説明】
１００ 光導電リレー
１０１ 発光素子
１０２、５０２ 光導電スイッチ素子
１０３ バンプ
１０４、１０６ 光源
１０７、５０７ 光導電スイッチ
１０８、１０９ 接続パッド
８００ 光導電リレー組立体
８０５ 実装集積回路基板
８１０ 実装素子
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は概して半導体発光素子と半導体受光素子からなる光導電リレーの構造に関し、特にマイクロ波への応用における小型化、高性能化、低製造コスト化に関する。
【０００２】
【従来の技術】所定の間隙を有する電極を備えた光導電素子に光を照射してスイッチ動作を行わせる光導電スイッチがある。光導電素子はGaAsやInPに代表されるIII-V族系半導体からなる半絶縁性半導体である。光導電素子をレーザや発光ダイオード（以下ＬＥＤと称する）等の発光素子と組み合わせた小型、超高速光導電リレー素子に期待が持たれている。
【０００３】特開平６−１８５５４号公報には、図１に示すように、このような光導電スイッチを用いた高周波信号測定用のプローブ装置５０が開示されている。半導体レーザのような光源２０により生成される輻射パルスは、例えば、光ファイバー２１及びコリメータ・レンズ２２から成る光学システムを経由して基板１４上の配線１３を中継する光導電スイッチ１６に伝送されている。光導電スイッチ１６により配線１３上を流れる信号電流が導通・遮断される。また、同公報には、もし半導体レーザが光源として使われ、光導電素子の近くに基板と直接接触してそれを配置することができるならば、大袈裟な伝送システムは省略されるであろうことが述べられている。さらにまた、同公報には、光ファイバーのコアの端面に被着された透明電極と測定用チップで光導電素子を挟持する構成も開示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上記のように、光源を基板に直接接続して小型化することが望まれる。高速スイッチの受光面積は小さく、また短絡時の端子間抵抗を下げるため、その受光面積になるべく多くの光を集光させることが望まれる。そのため光源とスイッチの受光領域との距離を短くかつ正確に位置あわせしなければならない。小型化するにつれ、位置あわせの精度への要求も高くなるが、製造工程が簡単で、調整時間やコストがかからず、不良率も低いことが望まれる。スイッチの開放時の端子間容量（オフ容量）を少なくするためにはスイッチ周囲の誘電率は低いことが望まれる。また、リレーの駆動信号がスイッチの接続される回路に漏れないことが望ましい。さらに、発光素子の駆動電力による温度上昇に対しても機械的、電気的安定性が確保されることが望ましい。また、新しい発光素子や光導電素子に適応してそれらを採用できることが望ましい。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決或いは問題の解消に役立つ本発明の光導電リレーは半導体発光素子と光導電スイッチ素子とをフリップチップボンディング方式により導電柱を設けて接続している。素子間の位置あわせは、溶融バンプの表面張力による自己整合によっている。また、受光素子と発光素子との熱膨張係数を合わせることにより、バンプ接続部の熱応力の発生を軽減している。
【０００６】上記課題を達成するため、本発明の光導電リレーは、半導体発光素子と、該発光素子の発光面から発生する駆動光を受光する受光面を備えた光導電スイッチ素子と、前記発光面と前記受光面とを対向させて固定接続するための導電柱を３本以上備え、前記発光面と受光面との距離を１００μｍ以下にした構成である。上記導電柱にはすず、鉛、銀、金、インジウム、アンチモン、ビスマスのうちのいずれか１つを含む合金が用い得る。すずやインジウムは単体で用いることもできる。
【０００７】さらに、導電柱が前記発光素子を駆動するための駆動電流を供給するように、例えば光導電スイッチ素子側から駆動電流を供給しても良い。また、逆に、導電柱が前記光導電スイッチ素子へ信号電流を供給するように、例えば発光素子側から信号電流を導入・導出してもよい。半導体発光素子としてはLED素子もしくは面発光型レーザー素子が好適である。LED素子は廉価であるが、入力できるパワーに限界があり、スイッチ素子の導通時の抵抗であるON抵抗が比較的高くなります。一方、レーザー素子は高価だが、高いパワーを入力できるので、ON抵抗を下げられるというメリットがあります。また、LED素子からの放射光は比較的広帯域であり、一方、レーザー素子からの放射光は狭帯域であるので、LED素子の光導電スイッチの光波長特性に対する適応度が大きい。すなわち、光導電スイッチ素子の種類と光導電リレーの用途によって使い分けることが可能です。
【０００８】光導電スイッチ素子として、第１、第２、第３の層を順次積層してなる３層構造を有し、第２の層は一のエネルギーバンド幅を有する材料から成りるとともに第１、第３の層は該一のエネルギー・バンド幅より広いエネルギー・バンド幅を有する材料から成り、第２の層は前記駆動光の照射により抵抗の低下を生じる高性能素子が好適である。この高性能素子は本発明の発明者等により発明されたものである。
【０００９】半導体発光素子の駆動電流の方向と前記光導電スイッチ素子を流れる信号電流の方向とが前記受光面の近傍で略直交しているように配置すれば、駆動電流の影響が信号電流に及ぶことを緩和できる。発光面と受光面とが対向する空間は透明な樹脂を充填することにより補強を図ることもできるが、真空、不活性気体、空気等の絶縁性気体が実質的に充満しているようにすれば、光導電スイッチの浮遊容量を少なくすることができる。また、例えば図８に示すように、一つの基板に本発明の光導電リレーを複数集積して、多チャンネルの信号収録装置のサンプリングを行うサンプリング・ヘッドを構成することができる。あるいは、多重化スイッチと本発明の光伝導リレーを用いることもできる。
【００１０】本発明の光伝導リレーを組立てるばあいは、受光面のそれぞれに導電パッドを設け、発光面と受光面とを対向位置決めして、対向する前記導電パドの間に導電塊を挟持させる。つぎに、導電塊を溶融させ、溶融した該導電塊により前記発光面と前記受光面の一方を他方に対して偏移させ、溶融した導電塊を凝固させて導電柱とすることで発光面と受光面とを固定接続する。固定接続された前記発光面と前記受光面との間隙が１００μｍ以下であるのが好ましい。溶融した該導電塊により前記発光面と前記受光面の一方を他方に対して偏移させるばあいに、発光面と受光面とが水平面に平行で、上方に位置する面が固定支持されているようにもできるし、下方に位置する面を固定支持するようににもできる。
【００１１】
【発明の実施の形態】発光素子と受光素子を組み合わせた光導電リレーでは、発光素子からの光をできるだけ損失なく受光素子即ち受光スイッチ素子に入力させることが重要である。そのため両素子の光学中心を一致させ、両素子間の距離を短く保つことが必要である。発光素子はレンズなどの光学部品を用いない限り、広がりを持った照射パターンを有している。したがって、発光中心の位置が一致しないと照射パターンが受光素子の受光すべき領域である受光領域から外れる光があり、そのような光はスイッチの短絡抵抗を低下させる効果を有しない。また、光の強度も発光点からの距離の２乗に反比例するため、発光素子と受光素子の距離が近い方がより高密度に高エネルギーの光を照射することができる。本発明の光導電リレーでは、小型化、組立や調整の容易さを考えレンズや光ファイバの利用を極力避けるものである。
【００１２】図２に本発明の一実施例のリレー１００の封じエポキシ樹脂１２０を一部剥離して示す正面図を示し、図３はエポキシ樹脂１２０を全部剥離して示す図２の一部の拡大図である。発光面から発光するLEDや面発光型レーザーである光源１０６を有する半導体発光素子１０１の駆動電極でもある導電パッド即ち接続パッド１０８−１と１０８−２は、光導電スイッチ１０７を備えた光導電スイッチ素子１０２上の接続パッド１０９−１と１０９−２に導電柱またはバンプ１０３−１と１０３−２を介して取り付けられている。光導電スイッチ素子１０２上には接続パッド１０９−１と１０９−２に結合された、或いは光導電スイッチ１０７の電極に光導電スイッチ素子１０２上のメタル１１４（複数のメタル１１４−１、−２、−３、・・・の総称）により結合されたボンディングパッド１１０−１と１１０−２が設けられている。光導電スイッチ素子１０２は導電性ペースト(図示せず)により金属製リードフレーム１０４に固定され、前記ボンディングパッド１１０−１及び１１０−２とリードフレーム１０４上のリード１１２−１及び１１２−２との電気的接続はボンディングワイヤ１０５−１及び１０５−２とによりなされている。
【００１３】本明細書において接続パッド１０８−１と１０８−２等を総称して接続パッド１０８と呼称し、接続パッド１０９−１と１０９−２等を総称して接続パッド１０９と呼称し、バンプ１０３−１と１０３−２等を総称してバンプ１０３、或いは導電柱１０３と呼称し、ボンディングパッド１１０−１と１１０−２等を総称してボンディングパッド１１０と呼称し、リード１１２−１及び１１２−２等を総称してリード１１２と呼称することとする。
【００１４】この実施例では発光素子１０１と光導電スイッチ素子１０２全体をエポキシ樹脂１２０によりモールドしている。発光素子１０１の光を放射する発光領域１０６と光導電スイッチ１０７の間の空間の全部或いは一部間を除いてエポキシ樹脂１２０を充填モールドすれば、光導電スイッチ近傍に置かれる誘電率の大きい材料が減少し、光導電スイッチ素子の開放容量を減らせるので好ましい。樹脂モールドせずに、セラミックパッケージ内に収納してもよい。従来例に比較すると全体を小さく、電気配線を短くでき、高周波の信号を扱えることがわかる。
【００１５】図３を参照してさらに説明すると、接続パッド１０８や１０９は錫鉛合金に塗れ易い、例えばニッケルと金の多層構造が選ばれる。バンプ１０３は錫鉛合金からなり、接続パッド１０８や１０９を機械的、電気的に接続する。発光素子からの光が効率よく光導電スイッチを駆動するためには相対する発光面と受光面の距離が１００μｍ以下であることが望ましく、本実施例のバンプの高さは約３０μｍ、直径は約５０μｍである。また、これら互いに略平行な両面間の距離はバンプの高さを調節することによって、駆動効率を上げるため必要に応じて１０μｍか、あるいはそれ以下にすることも可能であることが判明した。また、後述する自己整合効果によって、光源１０６の発光面と、光導電スイッチ１０７の受光面の面内での相対位置を正確に合わせることができる。
【００１６】図４は、本発明の一実施例の光導電スイッチ素子１０２の平面図である。ボンディングパッド１１０−１と１１０−３のそれぞれから、メタル１１４−１、１１４−３のそれぞれが光導電スイッチ１０７の電極まで伸びている。光導電スイッチ１０７の開閉に応じてボンディングパッド１１０−１と１１０−３間の電気接続が断続する。ボンディングパッド１１０−２と１１０−４のそれぞれから、メタル１１４−２、１１４−４のそれぞれが接続パッド１０９−２，１０９−４にそれぞれ伸びている。ボンディングパッド１１０−２と１１０−４間に電流を流すことにより、光導電リレー組立後の半導体発光素子１０１をバンプ１０３を介して駆動して発光させる。光源６を流れる電流を点線１１５で示す。
【００１７】この実施例ではボンディングパッド１１０−１と１１０−３の間のメタル１１４−１と１１４−３とは好ましくは略直線的に延伸し、メタル１１４−２と１１４−４および半導体発光素子１０１の光源１０６を流れる駆動電流も略直線的であり前記延伸方向と直交させることが望ましい。接続パッド１０９−１は実質的な電気的作用を持たず、両素子１０２，１０１の位置決めをおこなうためのものである。位置決め精度の統計的効果による精密化や光導電スイッチ周囲のシールド、素子１０１上の他の電気素子との通信のため等の目的でさらに多くの接続パッドを設けることもできる。
【００１８】図５には本発明の別の実施例におけるの光導電スイッチ素子５０２の平面図である。光導電スイッチ素子５０２は光導電スイッチ素子１０２と実質的に同様の構成であるが、メタル５１４の配置がメタル１１４の配置と異なり、光導電スイッチを通る信号電流と光源１０６の駆動電流の伝送路の向きが異なる。ボンディングパッド５１０−３と５１０−４のそれぞれから、メタル５１４−３、５１４−４のそれぞれが光導電スイッチ５０７の電極まで伸びている。光導電スイッチ５０７の開閉に応じてボンディングパッド５１０−３と５１０−４間の電気接続が断続する。ボンディングパッド５１０−１と５１０−２のそれぞれから、メタル５１４−１、５１４−２のそれぞれが接続パッド５０９−１，５０９−２にそれぞれ伸びている。ボンディングパッド５１０−１と５１０−２間に電流を流すことにより、光導電リレー組立後の光源１０６をバンプ１０３を介して駆動して発光させる。発光素子１０１の光源１０６を流れる電流を点線５１５で示す。
【００１９】この実施例ではメタル５１４−４と５１４−３とは好ましくは略直交して延伸する。ボンディングパッド５１０−１からメタル５１４−１、接続パッド５０９−１を介して光源１０６に至る駆動電流通路は略直線的であり、ボンディングパッド５１０−２からメタル５１４−２、接続パッド５０９−２を介して光源１０６に至る駆動電流通路も略直線的であり、両通路は略直交するのが望ましい。また、メタル５１４−１とメタル５１４−４とはそれらの延伸方向が直交するようにすることが望ましい。この素子構成では、リレーの駆動用ボンディングパッドと信号電流取り出し用ボンディングパッドがそれぞれの辺にまとめられるので、実装上好都合な場合がある。接続パッド５０９−３は実質的な電気的作用を持たず、両素子５０２，１０１の位置決めをおこなうためのものである。位置決め精度の統計的効果による精密化や光導電スイッチ周囲のシールド、素子１０１上の他の電気素子との通信のため等の目的でさらに多くの接続パッドを設けることもできる。
【００２０】上述の実施例において光源１０６の駆動を平衡駆動とすることにより、光源１０６の駆動電流が光導電スイッチ１０７、５０７を通る信号電流に及ぼす影響を小さくできる。
【００２１】本発明の光導電リレー１００を組立てる場合、半導体発光素子１０１と光導電スイッチ素子１０２、５０２とを正確に位置決めして結合することが必要である。図６を参照して説明する結合方法は、光導電スイッチ素子１０２、５０２上に半導体発光素子１０１をフリップチップ・ボンディングにより結合するものである。もちろん、光導電スイッチ素子１０２、５０２を半導体発光素子１０１上にフリップチップ・ボンディングして結合する構成をとることもできる。この構成では、発光素子１０１の発生する熱を放熱するのが容易になる場合がある。
【００２２】図６の(a)に示すように面発光型レーザー素子１０１上の接続パッド１０８には、予めバンプ１０３a（１０３−１a、１０３−２a、・・・の総称）が形成されており、これを光導電スイッチ素子１０２の上に設置する。この設置は市販のフリップチップボンダを用いて行っても良いが、後述するように正確な位置あわせを必ずしも要としないので、市販のチップ部品の自動マウンターや、目視で位置合せを行う簡易手動マウンターでも可能である。この際、一点鎖線で示された両者の光学中心は必ずしも正確に一致させる必要はない。実用的にはバンプ１０３aが、光導電スイッチ素子１０２上の接続パッド１０９から外れない程度の精度があれば良い。また、この際必要に応じてフラックスなどの界面活性剤を接続パッド１０９上に印刷により塗布するか、あるいはあらかじめバンプ１０３a上に転写により塗布ことによって良好な接続が得られる。予め塗布や印刷などで付着した界面活性剤は光導電スイッチ素子１０２上と接続パッド１０９とを軽く接着する作用も持ちあわせているので、次の加熱工程までに両素子間に位置ずれが生じるのを防いでいる。
【００２３】両素子を１０１，１０２を上下方向で重ねたものをステージ上に載置し加熱装置に搬送する。加熱はステージを通じて下の素子チップを加熱するか、あるいは装置内雰囲気全体を加熱する。ベルトコンベアーのついた雰囲気炉を用いるのが好適である。バンプ１０３aの融点以上、錫鉛合金場合は例えば220度程度、に加熱するとバンプ１０３aが溶融し図６の（ｂ）に示すように溶融バンプ１０３bの状態に成る。溶融した錫鉛合金のバンプ１０３bは接続パッド１０８，１０９のみに濡れる。この時、その各バンプ１０３bの表面張力によって各バンプ１０３bは最も安定する形状すなわち球に近い形状になろうとするため、両素子１０１，１０２は接続パッド１０８と１０９とが相対する位置になるように自然に移動する。即ち自己整列効果を生ずる。したがって、接続パッドをフォトリソグラフィ等の方法により正確に位置決め設計しておけば、例えば、最も単純には面発光型レーザー素子１０１上の接続パッド１０８を光導電スイッチ素子１０２上の接続パッド１０９を鏡面対称の位置に設計しておけば、両素子の温度を降下させて温図６の(c)に示したように光学中心が一致するように接続パッドを凝固させて接続パッド１０３とすることができる。なお、加熱時間は加熱方法やチップの熱容量によって異なるが、30秒から長くとも数分である。例えば、ベルトコンベアー付きの雰囲気炉を用いた場合には入り口から徐々に昇温し、ある場所で最高温度となり、また出口に向かって降温するので、最高温度に保持される時間はほんの数秒ということもある。
【００２４】図７には自己整合（セルフアライメント）効果を測定した実験結果を示す。3mm角のシリコンチップを４つの同一形状バンプを用いてガラス基板上に結合する実験を行った。周知の金とニッケルの多層接続パッドの大きさとすず鉛共晶半田バンプの大きさを変えて結合を行い、結合後に合致すべき中心位置の相互ずれを顕微鏡を用いて測定した。これによると、バンプ１０３aの直径が小さいほど中心位置の相互ずれ即ち誤差も小さくなることがわかる。この例では直径３０μmのバンプを用いると接合位置の設計値に対する誤差が０．５μm以下になる。この実験結果は、本発明の実施において有効に利用できよう。バンプの配置方法や個数の増加によってさらに接合位置の設計値に対する誤差を小さくすることも可能である。
【００２５】上記した本発明の実施例の説明では、バンプの数は３であるが、バンプにより平面を画定するために必要な個数である。バンプの個数を増加すれば、両素子の位置あわせ精度が向上するが、小さな径のバンプは製造ならびに取り扱いが困難となるので、最終的に光導電リレーのコストが上昇する。したがって、バンプの径は両素子間の距離にたいする要求を満足する程度で良い。また、金属バンプは熱伝導率が高く、その素子面における配置も比較的自由であるから、発熱部からの放熱経路をえらんで、温度敏感な回路をさけたり、放熱量をますようにすることもできる。これは、熱伝導率の小さい樹脂等で結合する場合には得られない本発明の利点の一つである。
【００２６】光導電スイッチ素子を多数集積した基板に各光導電スイッチを駆動する半導体発光素子をフリップチップ・ボンディングしてリレーの配列を得ることもできる。また、半導体発光素子を多数集積した基板に各光源が駆動するは光導電スイッチ素子をフリップチップ・ボンディングしてリレーの配列を得ることもできる。上記のいずれの場合でも、基板上に他の回路を混載することにより色々な機能を有する集積回路を実現することができる。図８は多数の実装素子８１０（実装素子８１０−１、８１０−２、・・・の総称）を実装集積基板８０５に実装した光導電リレー組立体８００を模式的に示すものである。各実装素子８１０は、例えば、それが発光素子ならば、実装集積基板８０５に集積された各光導電スイッチ８０７に対応し、したがってそれらは各光導電リレーを構成している。実装素子８１０が光導電スイッチならば、対応して実装集積基板８０５に集積さるのは光源である。各光導電リレー間の距離や各光導電リレーと回路との距離が小さくでき、また、マイクロストリップ・ライン等を使用し、ボンディング・ワイアを不要にできるので、回路全体としての周波数特性が良くなるというメリットが生まれる。一例では２GHz以上の信号電流を開閉できる。上記のように本発明は光導電リレーを単体で使うこともできるし、多数を集積して使うこともできる。単体として樹脂封じしたものは性能は劣るが従来部品との置き換えが容易である。
【００２７】また、両素子間の距離が小さく、また両素子の温度係数に差があると、両素子間の温度差により素子に熱応力を生じ素子性能に悪影響を及ぼすおそれがある。両素子の温度係数、少なくとも基板（あるいは最も熱応力を発揮する層）の熱膨張係数を近似させるのが良い。光導電スイッチとしては光導電層を電子閉じ込め層で挟持したヘテロ接合を有する構造が高性能で好ましい。
【００２８】
【発明の効果】本発明を実施することによって、従来のものに比較して、レンズなどの部品を用いること無く、単純な構造で、半導体発光素子と光導電スイッチ素子とを結合した小型、高速光導電リレーが提供できる。また、結合効率を高めることが可能になり、スイッチの挿入損失を小さくできる。スイッチの開放時にの浮遊容量の増加も少ない。さらに、一括集積が困難な高性能の発光素子と光導電スイッチ素子とを組み合わせて高性能光導電リレーが構成できる。光導電スイッチをフォトトランジスタやフォトダイオードで置き換えた構成においても、本発明を実施することが可能である。光導電スイッチと光源とをモノリシックに組立てることも可能であるが、現在は製造の歩留りがわるく、開放時容量が大きい、放熱経路の自由度がない等の点で本願発明の光導電リレーがより実用的である。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来技術による高周波信号測定用のプローブ装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の一実施例のリレーにおいて、その封じエポキシ樹脂を一部剥離して示す正面図である。
【図３】エポキシ樹脂１２０を全部剥離して示す図２のリレーの一部拡大図である。
【図４】本発明の一実施例の光導電スイッチ素子の平面図である。
【図５】本発明の別の実施例における光導電スイッチ素子の平面図である。
【図６】本発明の一実施例において、光導電スイッチ素子に半導体発光素子をフリップチップ・ボンディングする方法を説明するための図である。
【図７】光導電スイッチ素子に半導体発光素子をフリップチップ・ボンディングする場合の自己整合（セルフアライメント）効果を測定した実験結果を示すグラフである。
【図８】多数の実装素子を実装集積基板に実装した光導電リレー組立体を模式的に示す図である。
【符号の説明】
１００ 光導電リレー
１０１ 発光素子
１０２、５０２ 光導電スイッチ素子
１０３ バンプ
１０４、１０６ 光源
１０７、５０７ 光導電スイッチ
１０８、１０９ 接続パッド
８００ 光導電リレー組立体
８０５ 実装集積回路基板
８１０ 実装素子
【特許請求の範囲】
【請求項１】半導体発光素子と、該発光素子の発光面から発生する駆動光を受光する受光面を備えた光導電スイッチ素子と、前記発光面と前記受光面とを対向させて固定接続するための導電柱を３本以上備え、前記発光面と受光面との距離を１００μｍ以下にしたことを特徴とする光導電リレー。
【請求項２】前記導電柱がすず、鉛、銀、金、インジウム、アンチモン、ビスマスのいずれかの金属であるか、それら金属の１つを含む合金からなることを特徴とする請求項１に記載の光導電リレー。
【請求項３】前記導電柱が前記発光素子を駆動するための駆動電流を供給することを特徴とする請求項１に記載の光導電リレー。
【請求項４】前記導電柱が前記光導電スイッチ素子へ信号電流を供給することを特徴とする請求項１に記載の光導電リレー。
【請求項５】前記半導体発光素子がLED素子もしくは面発光型レーザー素子であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の光導電リレー。
【請求項６】前記光導電スイッチ素子が、第１、第２、第３の層を順次積層してなる３層構造を有し、第２の層は一のエネルギーバンド幅を有する材料から成りるとともに第１、第３の層は該一のエネルギー・バンド幅より広いエネルギー・バンド幅を有する材料から成り、第２の層は前記駆動光の照射により抵抗の低下を生じることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の光導電リレー。
【請求項７】前記半導体発光素子の駆動電流の方向と前記光導電スイッチ素子を流れる信号電流の方向とが前記受光面の近傍で略直交していることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の光導電リレー。
【請求項８】前記発光面と前記受光面とが対向する空間は真空、不活性気体、空気等の絶縁性気体、実質的に充満していることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の光導電リレー。
【請求項９】一の基板に請求項１〜５のいずれかに記載の光導電リレーが複数集積されてなる光導電リレー組立体。
【請求項１０】駆動光を発生する発光面を備えた半導体発光素子と、該駆動光を受光する受光面を備えた光導電スイッチとを、前記発光面と前記受光面とを対向させて固定接続して成る光導電リレーの組立方法であって、前記発光面と前記受光面のそれぞれに導電パッドを設けるステップ；前記発光面と前記受光面とを対向位置決めして、対向する前記導電パドの間に導電塊を挟持させるステップ；前記導電塊を溶融させ、溶融した該導電塊により前記発光面と前記受光面の一方を他方に対して偏移させるステップ；および前記溶融した導電塊を凝固させて前記発光面と前記受光面とを固定接続するステップ；とを備え、前記固定接続された前記発光面と前記受光面との間隙が１００μｍ以下であることを特徴とする、光導電リレーの組立方法。
【請求項１１】前記偏移させるステップにおいて、前記発光面と前記受光面とが水平面に平行であり、前記発光面と前記受光面のうち上方に位置する面が固定支持されていることを特徴とする請求項９に記載の光導電リレーの組立方法。
【請求項１２】前記偏移させるステップにおいて、前記発光面と前記受光面とが水平面に平行であり、前記発光面と前記受光面のうち下方に位置する面が固定支持されていることを特徴とする請求項９に記載の光導電リレーの組立方法。
【請求項１】半導体発光素子と、該発光素子の発光面から発生する駆動光を受光する受光面を備えた光導電スイッチ素子と、前記発光面と前記受光面とを対向させて固定接続するための導電柱を３本以上備え、前記発光面と受光面との距離を１００μｍ以下にしたことを特徴とする光導電リレー。
【請求項２】前記導電柱がすず、鉛、銀、金、インジウム、アンチモン、ビスマスのいずれかの金属であるか、それら金属の１つを含む合金からなることを特徴とする請求項１に記載の光導電リレー。
【請求項３】前記導電柱が前記発光素子を駆動するための駆動電流を供給することを特徴とする請求項１に記載の光導電リレー。
【請求項４】前記導電柱が前記光導電スイッチ素子へ信号電流を供給することを特徴とする請求項１に記載の光導電リレー。
【請求項５】前記半導体発光素子がLED素子もしくは面発光型レーザー素子であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の光導電リレー。
【請求項６】前記光導電スイッチ素子が、第１、第２、第３の層を順次積層してなる３層構造を有し、第２の層は一のエネルギーバンド幅を有する材料から成りるとともに第１、第３の層は該一のエネルギー・バンド幅より広いエネルギー・バンド幅を有する材料から成り、第２の層は前記駆動光の照射により抵抗の低下を生じることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の光導電リレー。
【請求項７】前記半導体発光素子の駆動電流の方向と前記光導電スイッチ素子を流れる信号電流の方向とが前記受光面の近傍で略直交していることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の光導電リレー。
【請求項８】前記発光面と前記受光面とが対向する空間は真空、不活性気体、空気等の絶縁性気体、実質的に充満していることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の光導電リレー。
【請求項９】一の基板に請求項１〜５のいずれかに記載の光導電リレーが複数集積されてなる光導電リレー組立体。
【請求項１０】駆動光を発生する発光面を備えた半導体発光素子と、該駆動光を受光する受光面を備えた光導電スイッチとを、前記発光面と前記受光面とを対向させて固定接続して成る光導電リレーの組立方法であって、前記発光面と前記受光面のそれぞれに導電パッドを設けるステップ；前記発光面と前記受光面とを対向位置決めして、対向する前記導電パドの間に導電塊を挟持させるステップ；前記導電塊を溶融させ、溶融した該導電塊により前記発光面と前記受光面の一方を他方に対して偏移させるステップ；および前記溶融した導電塊を凝固させて前記発光面と前記受光面とを固定接続するステップ；とを備え、前記固定接続された前記発光面と前記受光面との間隙が１００μｍ以下であることを特徴とする、光導電リレーの組立方法。
【請求項１１】前記偏移させるステップにおいて、前記発光面と前記受光面とが水平面に平行であり、前記発光面と前記受光面のうち上方に位置する面が固定支持されていることを特徴とする請求項９に記載の光導電リレーの組立方法。
【請求項１２】前記偏移させるステップにおいて、前記発光面と前記受光面とが水平面に平行であり、前記発光面と前記受光面のうち下方に位置する面が固定支持されていることを特徴とする請求項９に記載の光導電リレーの組立方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２００１−１５７９４（Ｐ２００１−１５７９４Ａ）
【公開日】平成１３年１月１９日（２００１．１．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願平１１−１７２７４８
【出願日】平成１１年６月１８日（１９９９．６．１８）
【出願人】（３９９１１７１２１）アジレント・テクノロジーズ・インク (710)
【氏名又は名称原語表記】ＡＧＩＬＥＮＴ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＩＥＳ， ＩＮＣ．
【住所又は居所原語表記】３９５ Ｐａｇｅ Ｍｉｌｌ Ｒｏａｄ Ｐａｌｏ Ａｌｔｏ，Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ Ｕ．Ｓ．Ａ．
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１３年１月１９日（２００１．１．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１１年６月１８日（１９９９．６．１８）
【出願人】（３９９１１７１２１）アジレント・テクノロジーズ・インク (710)
【氏名又は名称原語表記】ＡＧＩＬＥＮＴ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＩＥＳ， ＩＮＣ．
【住所又は居所原語表記】３９５ Ｐａｇｅ Ｍｉｌｌ Ｒｏａｄ Ｐａｌｏ Ａｌｔｏ，Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ Ｕ．Ｓ．Ａ．
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]