CN103236444B - 光耦封装结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种光耦封装结构，包括外塑封体，外塑封体内设置有四个导电支架，第一导电支架安装有红外发射芯片；第三导电支架安装有输出光敏芯片；所述四个导电支架的周围设置有框型绝缘透明内支架，框型绝缘透明内支架内设置有中间绝缘隔离层，所述中间绝缘隔离层的高度以及框型绝缘透明内支架的高度均不低于红外发射芯片和输出光敏芯片的高度；所述外塑封体内设置有用于覆盖框型绝缘透明内支架中金属部分的硅胶封体。本发明能够充分保证各个部件的位置稳定性，进一步提高了产品的合格率。

Description

光耦封装结构

技术领域

本发明涉及应用光学和光电技术领域，特别是一种光耦合器。

背景技术

光耦合器也称之为光电隔离器或光电耦合器，简称光耦，是以光为媒介来进行电信号传输的器件，通常包括封装在同一管壳内的红外发射芯片和输出光敏芯片，当输入端加电信号时，红外发射芯片发出光线，输出光敏芯片接受光线之后就产生光电流，从输出端流出，从而实现电——光——电的转换。由于光耦具有体积小、寿命长、无触点、抗干扰能力强、输出与输入之间绝缘强度高以及单向信号传输等优点，因此在数字电路中得到了广泛应用。

现有的光耦封装结构如图1所示，包括采用热固型封装材料制作的外塑封体，外塑封体内放置有相对设置的导电支架，其中一个导电支架的里端安装有红外发射芯片，与该导电支架对角设置的第三导电支架的里端安装有输出光敏芯片，与该导电支架并列设置的第二导电支架通过焊接导线与红外发射芯片连接，与第三导电支架并列设置的第四导电支架也通过导线与输出光敏芯片连接；然后注入透明绝缘硅胶将四个导电支架包裹在硅胶中；最后在采用白色热固型材料封装管壳，即完成封装。采用此种封装结构，在封装过程中注入硅胶时，由于硅胶的流动性容易引起四个导电支架之间的位置发生移动，不能将导电支架可靠的完全包裹在硅胶中，即不能保证光耦内部的最小高压击穿距离，通常光耦的最小高压击穿距离不应小于4毫米，因此大大降低了光耦的高压隔离可靠性和成品率。

发明内容

本发明解决的技术问题是提供一种可靠性高、能够保证成品高压隔离特性的光耦封装结构，进一步提高成品率。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案如下。

光耦封装结构，包括外塑封体，外塑封体内相对设置有四个导电支架，第一导电支架的里端安装有红外发射芯片，与第一导电支架并列设置的第二导电支架通过焊接导线与红外发射芯片连接；与第一导电支架对角设置的第三导电支架的里端安装有输出光敏芯片，与第三导电支架并列设置的第四导电支架也通过导线与输出光敏芯片连接；所述四个导电支架的上方设置有用于将红外发射芯片、输出光敏芯片以及导线包容在内的框型绝缘透明内支架，框型绝缘透明内支架内设置有用于隔离红外发射芯片和输出光敏芯片的中间绝缘隔离层，所述中间绝缘隔离层的高度以及框型绝缘透明内支架的高度均不低于红外发射芯片和输出光敏芯片的高度；所述外塑封体内设置有用于覆盖框型绝缘透明内支架中金属部分的硅胶封体。所述外塑封体为白色，以保证输入端的红外光能够反射到输出光敏芯片上。

本发明的改进在于：所述框型绝缘透明内支架与外塑封体相接触的表面为粗糙表面。

所述粗糙表面的具体结构为：所述框型绝缘透明内支架外表面的粗糙层为设置有若干下底面窄、上端面宽的坑状结构的表面或者呈V字结构的表面。

所述坑状结构的大小为：所述粗糙层的深度为微米级至纳米级。

本发明的进一步改进在于：所述框型绝缘透明内支架的形状为长方形、或椭圆形。

本发明的进一步改进在于：所述框型绝缘透明内支架和中间绝缘隔离层采用透明PPS或者LCP高温尼龙的一种材料制作。

本发明的改进还在于：所述中间绝缘隔离层以及框型绝缘透明内支架中添加有0.5-10%白色填充料。

由于采用了以上技术方案，本发明所取得技术进步如下。

本发明增加的框型绝缘透明内支架用于将导电支架里端、红外发射芯片、输出光敏芯片以及导线包含在内，通过制作的内塑封体将其定位，然后再注入流体硅胶进行固化，充分保证了各个部件的位置稳定性，提高了产品的合格率。中间绝缘隔离层的设置不仅会产生高压绝缘作用，而且还可以通过向中间绝缘隔离层中加入0.5-10%白色填充料降低调整输入/输出端的传输效率，以适合不同用户对光耦传输效率的要求。框型绝缘透明内支架与外塑封体相接触的表面设置为粗糙表面，用于当模压热塑型外塑封体时，能够将外塑封体的材料潜入到框型绝缘透明内支架表面的粗糙层，不仅增加了产品内部绝缘距离，而且还可增加框型绝缘透明内支架与外塑封体之间的连接可靠性。

附图说明

图1为传统光耦的封装结构示意图；

图2为本发明的结构示意图。

其中：1、外塑封体，2、红外发射芯片，3、输出光敏芯片，4、第一导电支架，5、框型绝缘透明内支架，6、中间绝缘隔离层。

具体实施方式

下面将结合具体实施例和附图，对本发明进行进一步详细说明。

一种光耦封装结构，如图2所示，包括外塑封体1，外塑封体内相对设置有四个导电支架，第一导电支架4的里端安装有红外发射芯片2，与第一导电支架4并列设置的第二导电支架通过焊接导线与红外发射芯片连接；与第一导电支架对角设置的第三导电支架的里端安装有输出光敏芯片3，与第三导电支架并列设置的第四导电支架也通过导线与输出光敏芯片连接。所述四个导电支架的上方设置有框型绝缘透明内支架5，框型绝缘透明内支架5将导电支架里端、红外发射芯片、输出光敏芯片以及导线包容在内，框型绝缘透明内支架5的形状可以为长方形或者椭圆形，当然也可以是其他形状，在本实施例中框型绝缘透明内支架5的形状为长方形。

框型绝缘透明内支架内设置有中间绝缘隔离层6，中间绝缘隔离层用于隔离红外发射芯片和输出光敏芯片。本实施例中中间绝缘隔离层6将框型绝缘透明内支架分割为对称的两部分，一部分盛放第一导电支架4的里端、第二导电支架的里端、红外发射芯片2以及连接红外发射芯片与第二导电支架的导线；另一部分盛放第三导电支架的里端、第四导电支架的里端、输出光敏芯片以及连接输出光敏芯片与第四导电支架的导线。框型绝缘透明内支架和中间绝缘隔离层的高度相应，均高于红外发射芯片和输出光敏芯片的高度。

所述框型绝缘透明内支架采用透明PPS或者LCP高温尼龙的一种材料制作，制作完成后再向框型绝缘透明内支架中注入硅胶进行固化，形成硅胶封体，用于覆盖框型绝缘透明内支架内的金属部分，以保证导电支架、框型绝缘透明内支架以及中间绝缘隔离层的位置固定不变。

框型绝缘透明内支架的外表面设置有外塑封体，外塑封体采用白色热塑型或热固性材料制作，以保证输入端的红外光能够反射到输出光敏芯片上。框型绝缘透明内支架与外塑封体接触的表面为粗糙表面，即该接触面上设置有若干下底面窄、上端面宽的坑状结构，该坑状结构可以为圆坑型、V型或者其他形状，坑的深度为微米级至纳米级，用于保证当外塑封体使用热固型材料时，外塑封体材料嵌入绝缘透明内支架表面，增加产品的内部绝缘距离。

框型绝缘透明内支架以及中间绝缘隔离层均采用热塑型材料制作，以保证外塑封体为热塑材料时，外塑封体与框型绝缘透明内支架以及中间绝缘隔离层之间能够彻底的粘合，消除内部高压绝缘距离，提高了光耦高压隔离的可靠性。在制作中间绝缘隔离层和框型绝缘透明内支架的过程中，可通过向热塑型材料中添加0.5-10%白色填充料，即可降低中间绝缘隔离层和框型绝缘透明内支架的透明度，以实现调整输入/输出端之间传输效率的目的；白色填充料的添加量可以根据实际传输效率的需求进行选择。

本发明的封装过程如下所述：

首先，采用注塑方法将透明PPS或者LCP高温尼龙制作框型绝缘透明内支架和中间绝缘隔离层，框型透明内支架5和中间绝缘隔离层6以及四个导电支架4在位于框型绝缘透明内支架中的部分形成内塑封体。框型绝缘透明内支架的外表面制成粗糙表面。

其次，将红外发射芯片和输出光敏芯片分别焊接在第一导电支架和第三导电支架的里端，再通过导线分别将红外发射芯片和第二导电支架、输出光敏芯片与第四导电支架连接起来，导线的连接形式采用焊接方式。

然后，向框型绝缘透明内支架中注入流体硅胶进行固化。

最后，采用热塑型或者热固型材料封装外塑封体，即完成光耦的封装。

Claims (7)

1.一种光耦封装结构，包括外塑封体（1），外塑封体内相对设置有四个导电支架，第一导电支架（4）的里端安装有红外发射芯片（2），与第一导电支架（4）并列设置的第二导电支架通过焊接导线与红外发射芯片连接；与第一导电支架对角设置的第三导电支架的里端安装有输出光敏芯片（3），与第三导电支架并列设置的第四导电支架也通过导线与输出光敏芯片连接；其特征在于：所述四个导电支架的周围设置有用于将红外发射芯片、输出光敏芯片以及导线包容在内的框型绝缘透明内支架（5），框型绝缘透明内支架内设置有用于隔离红外发射芯片和输出光敏芯片的中间绝缘隔离层（6），所述中间绝缘隔离层（6）的高度以及框型绝缘透明内支架的高度均不低于红外发射芯片和输出光敏芯片的高度；所述外塑封体内设置有用于覆盖框型绝缘透明内支架中金属部分的硅胶封体。

2.根据权利要求1所述的光耦封装结构，其特征在于：所述框型绝缘透明内支架与外塑封体相接触的表面为粗糙表面。

3.根据权利要求2所述的光耦封装结构，其特征在于：所述框型绝缘透明内支架外表面的粗糙层为设置有若干下底面窄、上端面宽的坑状结构的表面或者呈V字结构的表面。

4.根据权利要求3所述的光耦封装结构，其特征在于：所述粗糙层的深度为微米级至纳米级。

5.根据权利要求4所述的光耦封装结构，其特征在于：所述框型绝缘透明内支架的形状为长方形或椭圆形。

6.根据权利要求1至5任一项所述的光耦封装结构，其特征在于：所述框型绝缘透明内支架和中间绝缘隔离层采用透明PPS或者LCP高温尼龙的一种材料制作。

7.根据权利要求6所述的光耦封装结构，其特征在于：所述中间绝缘隔离层以及框型绝缘透明内支架中添加有0.5-10%白色填充料。