CN102736189A

CN102736189A - 光耦合器

Info

Publication number: CN102736189A
Application number: CN2011100830386A
Authority: CN
Inventors: 苏炤亘
Original assignee: Everlight Yi Guang Technology Shanghai Co ltd; Everlight Electronics Co Ltd
Current assignee: Everlight Electronics China Co Ltd
Priority date: 2011-04-01
Filing date: 2011-04-01
Publication date: 2012-10-17
Also published as: TW201242063A

Abstract

本发明提供一种光耦合器，包括第一支架、第二支架、发光芯片、感光芯片、可调稳压芯片以及多层封装体。第一支架与第二支架相对设置，发光芯片设置在第一支架上，并发射出一光线，感光芯片设置在第二支架上以面向发光芯片。多层封装体包括第一可透光封装胶、第二可透光封装胶与第三不透光封装胶，其中第一可透光封装胶包覆发光芯片，第二可透光封装胶包覆感光芯片以及第一可透光封装胶，第三不透光封装胶包覆第二可透光封装胶。且可调稳压芯片设置于第一支架，与发光芯片电性连接，第二可透光封装胶包覆可调稳压芯片。本发明克服由于胶体脱层产生的高压失效问题，并且不需再另加可调式稳压器，使组装过程简单，整体占用的空间也较小。

Description

光耦合器

技术领域

本发明涉及一种光耦合器。

背景技术

光耦合器为一种安全电路元件，以光为媒介传输电信号，对输入、输出电信号有良好的隔离作用。现有光耦合器一般主要包含发光芯片与感光芯片，分别设置于第一支架与第二支架上。所述第一支架与第二支架处于同一水平面上，且所述发光芯片与感光芯片朝同一方向设置。发光芯片、感光芯片以及分别支撑发光芯片和感光芯片的第一支架与第二支架的部分区域的周围一体包覆有一层可透光的胶体，所述可透光的胶体外层再包覆一层不透光封装体，所述不透光封装体表面具有反射功能。所述发光芯片受输入电信号的驱动发出光线，所述光线穿过所述可透光的胶体再经过所述不透光封装胶表面发生反射，最后所述感光芯片收到光线产生输出电信号输出。所述光耦合器通过发光芯片与感光芯片的相互搭配，进行电转为光、光再转为电的转换。因此，光耦合器可以避免在一般的直接电性连接中，如果输入电信号发生突波等不稳定状况时，使输出端的电路产生如烧毁等无法正常运作的情形。但是此种光耦合器存在一个问题，即当所述可透光的胶体与所述不透光封装体脱层时，其之间的空隙可能会被高压击穿而导致光耦合器失效。

光耦合器在使用时，通常会连接一个可调式稳压器，用以保护光耦合器中的发光芯片，使发光芯片能够在一个恒定的电压下工作。目前业界的电路设计中，通常将光耦合器与可调式稳压器两个独立元件共同组装到电路板上，其中可调式稳压器由光耦合器中发光芯片端的输出电压所驱动。此种设计使得现有光耦合器在使用时组装过程较为繁琐，线路较为复杂，而且整体结构占用空间较大。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足之处，提供一种在使用时组装过程简单、线路简单、整体结构占用空间较小的光耦合器。

本发明提供一种光耦合器，可以克服现有技术的高压失效的问题。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是一种光耦合器，包括发光芯片、感光芯片、第一支架、第二支架以及多层封装体，发光芯片设置在第一支架上，并发射出一光线，感光芯片设置在第二支架上以面向发光芯片，并接收发光芯片发出的光线，多层封装体包覆发光芯片、感光芯片、第一支架以及第二支架，其特征在于：第一支架与第二支架相对设置，感光芯片接收来自发光芯片发出的光线，多层封装体包括第一可透光封装胶、第二可透光封装胶与第三不透光封装胶，其中第一可透光封装胶包覆发光芯片，第二可透光封装胶包覆感光芯片、以及第一可透光封装胶，第三不透光封装胶包覆第二可透光封装胶，光耦合器包括可调稳压芯片，可调稳压芯片设置于第一支架，并且与发光芯片电性连接，第二可透光封装胶包覆可调稳压芯片。

在本发明的一实施方式中，所述发光芯片是红外发光二极管芯片。

在本发明的一实施方式中，所述感光芯片为光敏晶体管芯片。

在本发明的一实施方式中，所述第一可透光封装胶包含硅胶，用以保护所述发光芯片。

在本发明的一实施方式中，所述第二可透光封装胶包含环氧树脂与二氧化硅，使发光芯片发出的光能够直接在所述第二可透光封装胶中传输至所述感光芯片。

在本发明的一实施方式中，所述第三不透光封装胶包含环氧树脂与炭黑，以阻隔来自外部的光线。

在本发明的一实施方式中，还包括第一引脚与第三引脚，分别电性连接所述发光芯片。所述可调稳压芯片电性连接所述第三引脚。此外，还包括第四引脚与第二引脚，分别电性连接所述可调稳压芯片，其中第四引脚接地。

在本发明的一实施方式中，还包括第五引脚与第六引脚，分别电性连接所述感光芯片。

基于上述，由于本发明的光耦合装置设有可调稳压芯片，在使用时不需再另加可调式稳压器共同组装到电路板上，所以组装过程简单，线路较为简单、整体结构占用的空间也较小。此外，由于本发明的光耦合装置具有多层封装体的封装方式，包括以第一可透光封装胶仅包覆发光芯片，以第二可透光封装体包覆感光芯片以及第一可透光封装胶，以第三不透光封装体包覆第二可透光封装体，所以，即使第一可透光封装胶与第二可透光封装胶之间出现胶体脱层而存在空隙，在高压操作的情况下，也不会出现因空隙被高压击穿导通而使光耦合器失效的问题。

附图说明

为让本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，以下结合附图对本发明的具体实施方式作详细说明，其中：

图1为本发明所述光耦合器的具体实施方式的剖视图；

图2A为图1所示光耦合器的发光芯片侧的电路示意图；

图2B为图1所示光耦合器的感光芯片侧的电路示意图。

具体实施方式

请参见图1所示，其图示为本发明一实施方式的光耦合器100的剖面示意图，其中所述光耦合器100主要包括第一支架101、第二支架102、发光芯片103、感光芯片104、可调稳压芯片105以及包覆所述第一支架101、第二支架102、发光芯片103、感光芯片104、可调稳压芯片105的多层封装体。第一支架101与第二支架102相对设置，感光芯片104设置在第二支架102上以面向发光芯片103，发光芯片103系用以发射出一光线109，而感光芯片104是直接接收来自发光芯片发射的光线109。在本实施方式中，发光芯片103与可调稳压芯片105共同设置在第一支架101上，而发光芯片103与可调稳压芯片105电性连接。在一实施例中，发光芯片103与可调稳压芯片105可以设置于第一支架的同一表面上，并且位于同一水平面高度或不同水平面高度。在另一实施例中，发光芯片103与可调稳压芯片105可以设置于第一支架的相对不同表面上，并且位于同一水平面高度或不同水平面高度。发光芯片103为红外发光二极管芯片，感光芯片104为光敏晶体管芯片，当然，本发明的发光芯片103和感光芯片104并不以此具体实施方式为限，本领域一般技术人员均知道可以根据实际应用情况选择相同功能的其他元件轻易置换。

承接上述，本具体实施方式中所述多层封装体包括第一可透光封装胶106、第二可透光封装胶107以及第三不透光封装胶108，第一可透光封装胶106包覆发光芯片103以及第一支架101支撑发光芯片103的部分区域，一方面保护固定发光芯片103，一方面使发光芯片103的热量得以分散，并且方便光线的传输。另外，第一可透光封装胶106用于包覆发光芯片103，如此一来，可以对点胶时的胶量以及包覆位置相对比较容易的控制。在一实施例中，在发光芯片103的周围外侧，更可设置一封装胶限定结构于第一支架101上，用以限定第一可透光封装胶于有限区域内而包覆发光芯片103。其中，封装胶限定结构可以是凸起结构或凹槽结构。在本具体实施方式中，第一可透光封装胶106选择使用硅胶，当然，并非限制第一可透光封装胶106的材质只能是硅胶，本领域一般技术人员均知道可以根据实际应用情况选择相同功能的其他元件轻易置换。第二可透光封装胶107包覆感光芯片104、可稳压芯片105、第一可透光封装胶106、第一支架101及第二支架102的内部固晶区，如此一来，即使第一可透光封装胶106与第二可透光封装胶107之间出现胶体脱层而存在空隙，在高压操作的情况下，也不会出现空隙因高压击穿导通而使光耦合器100产生失效的问题。此外，第三不透光封装胶108包覆第二可透光封装胶107，用以暴露第一支架101及第二支架102的外部引脚区，第一支架101及第二支架102的外部引脚区分别与第一支架101及第二支架102的内部固晶区连接，此时发光芯片103、感光芯片104以及可调稳压芯片105共同包覆于上述多层封装体内。第三不透光封装胶108用于阻隔来自外部的光线，避免感光芯片104与发光芯片103受到外部光线的影响。

须特别说明的是，第二可透光封装胶107与第三不透光封装胶108的材质较佳选择为环氧树脂，而由于第三不透光封装胶108需用于阻隔外部光线，因此在本实施方式中，第三不透光封装胶108中增加了炭黑。由于第三不透光封装胶108中包含炭黑，第二可透光封装胶107与第三不透光封装胶108的热膨胀系数将会有差异，因此，可在第二可透光封装胶107中适当添加二氧化硅，使第二可透光封装胶107与第三不透光封装胶108的热膨胀系数较为接近，并且同时保证第二可透光封装胶107仍有适当透光性。

请参见图2A、图2B，图2A为上述实施方式中光耦合器100的发光芯片103侧的电路示意图，其中第一支架101包含4个引脚，分别为第一引脚1011、第二引脚1012、第三引脚1013与第四引脚1014。发光芯片103设置于第二引脚上1012，发光芯片103的两电极分别电性连接第一引脚1011与第三引脚1013，因此，第一引脚1011与第三引脚1013构成光耦合器100的输入电信号端。本实施方式的可调稳压芯片105设置于第四引脚1014上，并有三个电极，这些电极其中的一与第三引脚1013电性连接，而其余两电极分别电性连接第一支架101的第二引脚1012与第四引脚1014，第二引脚1012与外部反馈电路(feedback circuit)相连，而第四引脚1014接地。在本实施方式中，可调稳压芯片105与发光芯片103共同设置在第一支架101上，并与发光芯片103电性相连，借此，可调稳压芯片105可以调节发光芯片103两端的电压，使得发光芯片103始终在一个恒定的工作电压下工作。请再继续参阅图2B，图2B为上述实施方式中光耦合器100的感光芯片104侧的电路示意图，其中第二支架102包含至少2个引脚，例如是4个引脚，在本具体实施方式中，仅使用了其中两个引脚，即第五引脚1021与第六引脚1022。感光芯片104设置于第五引脚上，第五引脚1021与第六引脚1022分别电性连结感光芯片104的两端，构成所述光耦合器100的输出电信号端。图2A及图2B的右下角落的圆圈圈用以表示上述引脚的方向性与定义，举例而言，图2A的右下角落的圆圈圈定义出第一支架101的第四引脚1014。

以下对本发明所述光耦合器100的工作过程做具体说明，请同时参阅图1、图2A及图2B。当发光芯片103接收到输入电信号之后，根据输入电信号的强弱发射光线109。同时，与发光芯片103电性相连接的可调稳压芯片105会调节发光芯片103两端的电压，使得发光芯片103始终在一个恒定的工作电压下工作。所述光线109穿过第一可透光封装胶106与第二可透光封装胶107，到达感光芯片104，而所述感光芯片104根据光线109的强度将其转换为输出电信号输出。

综上所述，本发明所述光耦合器100包括将第一支架101与第二支架102相对设置，发光芯片103设置于第一支架上，感光芯片104设置于第二支架上以面向发光芯片103，因此，感光芯片104能够直接接收来自发光芯片103发出的光。本发明的光耦合器100并且使用多层封装体的封装方式，所述多层封装体包括第一可透光封装胶106、第二可透光封装胶107与第三不透光封装胶108，第一可透光封装胶106包覆所述发光芯片103以及第一支架101支撑所述发光芯片103的部分区域，第二可透光封装胶107包覆所述感光芯片104、可稳压芯片105、第一可透光封装胶106、第一支架101及第二支架102的内部固晶区，第三不透光封装胶108包覆第二可透光封装胶107，用以暴露第一支架101及第二支架102的外部引脚区，这样即使第一可透光封装胶106与第二可透光封装胶107之间出现胶体脱层而存在空隙，即使在高压的情况下，也不会出现因空隙被高压击穿导通而使光耦合器失效的问题。此外，本发明的光耦合器100是将可调稳压芯片105与发光芯片103共同设置在第一支架101上，并与发光芯片103电性连接，且一同包覆于所述多层封装体内。在一实施例中，发光芯片103与可调稳压芯片105可以设置于第一支架的同一表面上，并且位于同一水平面高度或不同水平面高度。在另一实施例中，发光芯片103与可调稳压芯片105可以设置于第一支架的相对不同表面上，并且位于同一水平面高度或不同水平面高度。如此在使用时不需再另加可调式稳压器，所以组装过程简单，整体结构占用的空间也较小。

在本实施例中，光耦合器100的封装形式可以是小形扁平封装(mini flatpackage，MFP)、双列直插式封装(dual in-line package，DIP)、小外形封装(smalloutline package，SOP)、J型引脚小外形封装(SOJ)、薄小外形封装(TSOP)、甚小外形封装(VSOP)、缩小型SOP(SSOP)、薄的缩小型SOP(TSSOP)、小外形晶体管(SOT)或小外形集成电路(SOIC)。其中，光耦合器100可以是8个引脚的SOP，简称为SO8。

显而易见，本技术领域内的普通技术人员应当认识到，以上的实施方式仅是用来说明本发明，本发明并不限定于上述实施方式所述的光耦合器，只要在本发明的实质精神范围内，对以上所述实施方式的变化、变型都将落在本发明权利要求书的范围内。

Claims

1.一种光耦合器，包括：发光芯片、感光芯片、第一支架、第二支架以及多层封装体，所述发光芯片设置在第一支架上，并发射出一光线，所述感光芯片设置在第二支架上以面向发光芯片，并接收发光芯片发出的光线，所述多层封装体包覆所述发光芯片、感光芯片、第一支架以及第二支架，其特征在于：所述第一支架与第二支架相对设置，所述感光芯片接收发光芯片发出的光线，所述多层封装体包括第一可透光封装胶、第二可透光封装胶与第三不透光封装胶，所述第一可透光封装胶包覆所述发光芯片，所述第二可透光封装胶包覆所述感光芯片以及所述第一可透光封装胶，所述第三不透光封装胶包覆所述第二可透光封装胶，所述光耦合器包括可调稳压芯片，所述可调稳压芯片设置于第一支架，并且与所述发光芯片电性连接，所述第二可透光封装胶包覆所述可调稳压芯片。

2.根据权利要求1所述的光耦合器，其特征在于：所述发光芯片为红外发光二极管芯片。

3.根据权利要求1所述的光耦合器，其特征在于：所述感光芯片为光敏晶体管芯片。

4.根据权利要求1所述的光耦合器，其特征在于：所述第一可透光封装胶包含硅胶。

5.根据权利要求1所述的光耦合器，其特征在于：所述第二可透光封装胶包含环氧树脂与二氧化硅。

6.根据权利要求1所述的光耦合器，其特征在于：所述第三不透光封装胶包含环氧树脂与炭黑，以阻隔来自外部的光线。

7.根据权利要求1所述的光耦合器，其特征在于：还包括第一引脚与第三引脚，分别电性连接所述发光芯片。

8.根据权利要求7所述的光耦合器，其特征在于：所述可调稳压芯片电性连接所述第三引脚。

9.根据权利要求8所述的光耦合器，其特征在于：还包括第二引脚与第四引脚，分别电性连接所述可调稳压芯片，其中第四引脚接地。

10.根据权利要求1所述的光耦合器，其特征在于：还包括第五引脚与第六引脚，分别电性连接所述感光芯片。