CN1333526C - 固态继电器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种固态继电器。固态继电器通过将发光元件设置在发光侧引线框架上，将光接收元件或响应所述光接收元件和来自所述光接收元件的信号进行操作的开关元件设置在光接收侧引线框架上，在发光侧和光接收侧彼此相对地设置这些引线框架，并密封进一个封装中形成，并通过在发光侧引线框架和光接收侧引线框架中的至少一个上设置保护发光元件或光接收元件的保护元件，并将所述保护元件或保护元件和开关元件设置在密封发光元件和光接收元件的主模制树脂内形成。

Description

固态继电器
本发明要求享有2004年3月3日在日本递交的专利申请No.2004-059581的优先权，其全部内容在此包含引作参考。
技术领域
本发明涉及设置在各种类型的电子设备中作为开关元件的固态继电器，如Triac(双向三端可控硅)输出、MOS(金属氧化物半导体)输出或IGBT(绝缘栅双极晶体管)输出。本发明尤其涉及最适用于例如电源装置、家用电器、变换器控制装置等具有在使输入与输出电隔离的同时传送信号的电路的电子装置的固态继电器。
背景技术
如图12所示，例如，常规的固态继电器通过如下形成：使用诸如银膏或高温焊料在金属性引线(metallic lead)92上设置光耦合元件91、电连接到光耦合元件91上的光接收部分的开关元件93(例如晶体管、Triac、IGBT或C-MOS开关元件)、在输出侧上用作保护元件的片式电阻94、片式电容95、及用作光耦合元件91内部的LED限制电阻(limiting resistor)的片式电阻96(输入侧上的保护元件)，并使用黑色遮光树脂进行密封从而保护片式安装部分，确保电隔离，并保护光耦合元件91免于外部杂散光干扰。
在此，在光耦合元件91中例如通过如下形成光路：将LED(用作发光元件)与光电二极管、光电晶体管、光可控硅(phototriac)、光电池(photovoltaic)或类似器件(用作光接收元件)设置在两个相对的引线框架上，并使用例如半透明树脂密封两个引线框架。
应当注意到，上述的常规固态继电器也披露在如JP2001-127099A和JPH5-206504A中。
可是，在其中设置有发光元件、光接收元件、开关元件以及如片式电阻和片式电容的保护元件的上述常规固态继电器中，其上分别设置有发光元件和光接收元件的两个引线框架首先被彼此相对设置并通过如传递模塑(transfer molding)用树脂密封，从而制造光耦合元件，然后将光耦合元件、开关元件以及保护元件设置在例如另外其他的引线框架的基板上，然后该基板通过树脂密封。
在上述常规方法中，树脂密封步骤以及元件设置步骤的数量增加，并且集成度降低。因此，存在成本增加以及装置封装尺寸变大的问题。
鉴于这种情况完成了本发明，并且本发明的一个目的提供一种固态继电器，其允许组装步骤的简化和装置的小型化。
发明内容
为了解决上述问题，本发明的固态继电器通过将发光元件设置在发光侧引线框架上，将光接收元件或光接收元件和响应来自光接收元件的信号进行操作的开关元件设置在光接收侧引线框架上，彼此相对地设置发光侧引线框架和光接收侧引线框架，并将框架密封进一个封装中形成，其中保护发光元件或光接收元件的保护元件被设置在发光侧引线框架和光接收侧引线框架中的至少一个上，并且保护元件、或保护元件和开关元件被设置在密封发光元件和光接收元件的主模制树脂(primary mold resin)内。
根据本发明的这一方面，因为发光元件、光接收元件和保护元件、或者发光元件、光接收元件、保护元件和开关元件由主模制树脂密封，所以通过使用半透明树脂进行一次传递模塑，就能够形成光路并用树脂密封设置在引线框架上的元件(发光元件、光接收元件、和保护元件，或者发光元件、光接收元件、保护元件和开关元件)。
因此，由于能够省略光耦合元件的常规设置步骤并减少树脂密封以及部件设置步骤的数量，所以能够简化装配工艺并降低成本。
此外，由于通过在发光侧和光接收侧的两个引线框架上设置发光元件、光接收元件、开关元件以及保护元件，并用主模制树脂密封这些元件，所以能够增加集成度、缩小封装尺寸并使得装置更小。
对于本发明的固态继电器，能够以这种方式简化装配工艺并使装置更小。
在此应当注意到，保护元件可以是片式电阻和片式电容，如缓冲电路、发光元件限制电阻或其它类似元件等。
此外，在上述结构的固态继电器中，保护元件可被设置为与相对的引线框架和设置在该引线框架上的发光元件、光接收元件或光接收元件和开关元件中任意一个分离。
在这种情况中，由于保护元件与对立于保护元件的引线框架和设置在该引线框架上的发光元件、光接收元件或光接收元件和开关元件中任意元件分离，所以在上述结构的固态继电器中，能够确保光接收元件和发光元件之间的电隔离距离。因此，例如即使设置比发光元件和光接收元件厚的保护元件，也能够保证装置内光接收元件和发光元件之间的电隔离距离。
此外，在上述结构的固态继电器中，保护元件可被设置为与未设有相对引线框架的区域相对。
在此情况中，由于引线框架或其他发光元件、光接收元件或开关元件中的任意一个都没有设置在与保护元件相对的区域内，所以在上述结构的固态继电器中能够确保光接收元件和发光元件之间的电隔离距离。
此外，在上述结构的固态继电器中，保护元件可被设置在发光侧引线框架和光接收侧引线框架中至少一个的元件安装侧的背面。
在此情况中，由于保护元件与对立于保护元件的引线框架及设置在该引线框架上的发光元件、光接收元件或光接收元件和开关元件中任意一个分离，所以在上述结构的固态继电器中，能够确保装置内部光接收元件和发光元件之间的电隔离距离。
此外，在上述结构的固态继电器中，与保护元件相对的引线框架可在离开保护元件的方向上弯曲。
在此情况中，由于保护元件与对立于保护元件的引线框架及设置在该引线框架上的发光元件、光接收元件或光接收元件和开关元件中任意一个分离，所以在上述结构的继电器中，能够确保装置内部光接收元件和发光元件之间的电隔离距离。
此外，在上述结构的固态继电器中，可在发光侧引线框架和光接收侧引线框架的至少一个内形成用于设置保护元件的凹进部分。
在此情况中，由于保护元件与对立于保护元件的引线框架及设置在该引线框架上的发光元件、光接收元件或光接收元件和开关元件中任意一个分离，所以在上述结构的固态继电器中，能够确保装置内光接收元件和发光元件之间的电隔离距离。
此外，在上述结构的固态继电器中，在至少一个引线框架内设置浮岛部分和围绕该浮岛部分的外围部分；多个在彼此相对设置的浮岛部分和外围部分之间具有不同间隙的安装部分被设置在浮岛部分上和与该浮岛部分相对的外围部分上；并且保护元件被设置为桥接这些安装部分。
在此情况中，由于彼此相对的浮岛部分和外围部分之间的间隙在安装部分之间不同，所以能够设置多个不同尺寸的保护元件。
附图说明
图1为示出本发明的固态继电器的第一实施例的剖面部分的透视图。
图2为示意性示出图1所示的固态继电器的结构的截面图。
图3为示意性示出本发明的固态继电器的第二实施例的结构的截面图。
图4为示意性示出本发明的固态继电器的第二实施例的结构的截面图。
图5为示意性示出本发明的固态继电器的第二实施例的结构的截面图。
图6为示意性示出本发明的固态继电器的第二实施例的结构的截面图。
图7为示意性示出图6所示的固态继电器的修改例的结构的截面图。
图8为示出图7所示的固态继电器的顶视图，省略引线框架的部分。
图9为示出在保护元件设置之后图8所示引线框架的顶视图。
图10为示出本发明的固态继电器的第三实施例的顶视图，省略引线框架的部分。
图11为图10所示的引线框架的部分放大视图。
图12为示出常规固态继电器的内部结构的图。
具体实施方式
以下参照附图说明本发明的实施例。
第一实施例
图1和图2示出具有其中发光侧引线框架2a和光接收侧引线框架2b相对的结构的固态继电器1的第一实施例。
该固态继电器1通过如下形成：将发光元件3和保护元件5(发光元件限制电阻片5a)设置在发光侧引线框架2a上，并且将光接收元件4、响应来自光接收元件4的信号进行操作的开关元件6以及保护元件5(片式电阻5b)设置在光接收侧引线框架2b上，并将引线框架2a和2b密封在一个封装中。
彼此相对地设置发光侧引线框架2a和光接收侧引线框架2b。将元件3、4、5和6分别设置在引线框架2a和2b上，然后使用半透明树脂7实现元件的主模制树脂密封，并且使用黑色遮光树脂8实现进一步树脂密封。因此，通过使用半透明树脂7执行一次传递模塑工艺，能够实现光路的形成以及发光元件3、光接收元件4、保护元件5以及开关元件6的树脂密封，并可省略设置光耦合元件的常规步骤。
应当注意到，保护元件5的设置并不限制于上述设置，例如也可以只有发光元件限制电阻片5a设置在发光侧引线框架2a上或只有片式电阻5b设置在光接收侧引线框架2b上。
第二实施例
以下，参照附图说明本发明的实施例2。
图3至9示出本发明的第二实施例。
在根据本实施例的固态继电器1中，为了确保根据第一实施例结构的固态继电器1中的装置内的光接收元件和发光元件之间的电隔离距离，保护元件5被设定为与相对的引线框架2a以及设置在该引线框架2a上的元件(在图3至9中，为发光元件3)分离，并存在例如以下几种变型。
在图3所示的固态继电器1中，保护元件5被设置在光接收侧引线框架2b的对着发光侧引线框架2a的前侧区域上。另外，发光侧引线框架2a不出现在对着设置在此光接收侧引线框架2b的前侧区域上的保护元件5的区域中。在此情况中，由于发光侧引线框架2a没有位于与保护元件5相对的区域内，所以保护元件5能够与发光侧引线框架2a以及设置在该引线框架2a上的元件(发光元件3)分离。因此，即使设置例如比发光元件3和光接收元件4厚的保护元件5，也能确保例如装置内光接收元件和发光元件之间的电隔离距离。
应当注意到，保护元件5的设置和引线框架2a和2b的形状不限于上述情况，而保护元件5的设置和引线框架2a和2b的形状例如也可以是这样的，即保护元件5被设置在发光侧引线框架2a的前侧区域上，而光接收侧引线框架2b没有出现在与保护元件5相对的区域内。
在图4所示的固态继电器1中，保护元件5被设置在光接收侧引线框架2b的背面，其没有朝向发光侧引线框架2a。在该固态继电器1中，保护元件5可以与发光侧引线框架2a和设置在该引线框架2a上的元件(发光元件3)分离。因此，即使设置比发光元件3和光接收元件4厚的保护元件5，也能保证装置内光接收元件和发光元件之间的电隔离距离。
应当注意到，其上设置有保护元件5的面可以是发光侧引线框架2a的背面，其没有对着光接收侧引线框架2b。
在图5所示的固态继电器1中，与保护元件5相对的发光侧引线框架2a在离开保护元件5的方向上弯曲。在此情况中，能够将保护元件5与发光侧引线框架2a进一步分离一个距离，该距离为对应发光侧引线框架2a的弯曲的部分的深度x1。因此，例如即使设置比发光元件3和光接收元件4厚的保护元件5，也能保证装置内光接收元件和发光元件之间的电隔离距离。
应当注意到，保护元件5的设置和引线框架2a和2b的形状不限于上述情况，并且，例如保护元件5也可设置在发光侧引线框架2a上，并且与保护元件5相对的光接收侧引线框架2b可在离开保护元件5的方向上弯曲。
在图6所示的固态继电器1中，保护元件5设置到其上的凹进部分2c形成在光接收侧引线框架2b中。
该凹进部分2c通过在离开发光侧引线框架2a的方向上弯曲部分光接收侧引线框架2b形成。由于在凹进部分2c上设置保护元件5，所以能够将保护元件5与发光侧引线框架2a以对应凹进部分2c的深度x2的距离进一步分离。因此，例如即使设置比发光元件3和光接收元件4厚的保护元件5，也能保证装置内光接收元件和发光元件之间的电隔离距离。
此外，如图7和8所示，也可以只有部分的凹进部分2c处理成降低的形状，该部分接触保护元件5的电极部分。在此情况中，如图9所示，保护元件5设置为桥接光接收侧引线框架2b(凹进部分2c)。通过提供这样的凹进部分，不仅能够确保装置内光接收元件和发光元件之间的电隔离距离，而且在设置保护元件5时易于定位保护元件5。
应当注意到，保护元件5的设置和引线框架2a和2b的形状不限于图6和7所示的情况，并且保护元件5设置到其上的凹进部分2c例如也可以形成在发光侧引线框架2a上。
第三实施例
以下，参照附图说明本发明的第三实施例。
图10和11示出了本发明的第三实施例。
在根据本实施例的固态继电器1中，能够在具有根据第一或第二实施例的结构的固态继电器中适当地设置多个不同尺寸的保护元件。
在图10所示的固态继电器1中，浮岛部分2d和围绕该浮岛部分2d的外围部分2e设置在光接收侧引线框架2b上，在相对的浮岛部分2d与外围部分2e之间具有不同间隙，多个安装部分2f设置于浮岛部分2d和对着浮岛部分2d的外围部分，并且保护元件5设置为桥接安装部分2f。
因为浮岛部分2d和外围部分2e之间的间隙(y1、y2和y3)在安装部分2f之间以图11所示的方式变化，所以能够设置多个不同尺寸的保护元件5到相应的安装部分2f上。
如上所述，本发明能够应用于简化装配步骤并使装置更小的固态继电器。
应当注意到，在不脱离本发明的精神和实质特征的情况下，能够以其他形式实现本发明。本申请中披露的实施例在各方面应看作是说明性的而非限制性的。由所附权利要求而不是之前描述指定本发明的范围，并且在权利要求等价物的意义和范围内进行的所有变化都包含在本发明的范围内。

Claims (7)

1.一种固态继电器，其通过将发光元件设置在发光侧引线框架上、将光接收元件或光接收元件和响应来自所述光接收元件的信号进行操作的开关元件设置在光接收侧引线框架上、彼此相对地设置所述发光侧引线框架和光接收侧引线框架、并将所述发光侧引线框架和光接收侧引线框架密封进一个封装中来形成，
其中保护所述发光元件或所述光接收元件的保护元件设置在所述发光侧引线框架和光接收侧引线框架中的至少一个上；及
其中所述保护元件或所述保护元件和所述开关元件被设置在密封所述发光元件和所述光接收元件的主模制树脂内。
2.根据权利要求1所述的固态继电器，
其中所述保护元件被设置为与相对的引线框架及设置在此相对引线框架上的所述发光元件、所述光接收元件、或所述光接收元件和所述开关元件中的任意一个分离。
3.根据权利要求2所述的固态继电器，
其中所述保护元件对着所述相对引线框架未出现的区域设置。
4.根据权利要求2所述的固态继电器，
其中所述保护元件设置在发光侧引线框架和光接收引线框架的至少一个的元件安装侧的背面。
5.根据权利要求2所述的固态继电器，
其中所述保护元件和所述相对引线框架在离开所述保护元件的方向上弯曲。
6.根据权利要求2所述的固态继电器，
其中用于设置所述保护元件的凹进部分形成在所述发光侧引线框架和光接收侧引线框架的至少一个中。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的固态继电器，
其中浮岛部分和围绕该浮岛部分的外围部分设置在所述发光侧引线框架和光接收侧引线框架的至少一个内；
其中在彼此相对的所述浮岛部分和所述外围部分之间具有不同间隙，多个安装部分设置于所述浮岛部分和与该浮岛部分相对的所述外围部分；以及
其中所述保护元件设置为桥接这些安装部分。
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