JP2012146837A - フォトカプラおよびフォトカプラの組立方法 - Google Patents

Abstract

【課題】光の伝達効率を向上させたフォトカプラを提供する。
【解決手段】図１に示すように、フォトカプラ１００は、第１のリードフレーム１１０と、第１のリードフレーム１１０と対向するように設けられた第２のリードフレーム１２０と、第２のリードフレーム１２０と対向するように第１のリードフレーム１１０に搭載された発光素子１３０と、発光素子１３０と対向するように第２のリードフレーム１２０に搭載された受光素子１４０と、発光素子１３０と受光素子１４０を結んだ線を軸として、当該軸を囲うように配置した光反射用部材１５０と、を含む。本実施形態において、発光素子１３０と受光素子１４０に挟まれる空間の少なくとも一部は、光反射用部材１５０によって囲まれている。
【選択図】図１

Description

本発明はフォトカプラおよびフォトカプラの組立方法に関する。

フォトカプラは、光で信号のやり取りを行う装置であり、入力側（発光側）と出力側（受光側）は、電気的に絶縁されている。また、発光側から受光側への信号伝達効率が高いほど低電流駆動が可能である。したがって、フォトカプラの信号伝達効率を高めるためには、発光素子から放出される光を効率よく受光素子に到達させることが必要である。

なお、特許文献１、２には発光素子から放出された光を効率よく取り出す試みが開示されている。特許文献１では、発光素子が放出した光を効率よく受光素子に到達させるため、発光素子の側面に絶縁性基板の斜面部を設けている。特許文献２では、発光素子が側面に放出する光を受光素子において効率よく取り出すため、発光素子をカップに搭載している。カップの形状は、発光素子の搭載面は平坦であり、かつ開放口が所望の光放射方向に向いている。

特許４１１７８６８号公報 特開平５−１３６４６３号公報

フォトカプラでは、発光素子から放出された光を高効率に受光素子まで伝達することが望まれる。

本発明によれば、第１のリードフレームと、
上記第１のリードフレームと対向するように設けられた第２のリードフレームと、
上記第２のリードフレームと対向するように第１のリードフレームに搭載された発光素子と、
上記発光素子と対向するように上記第２のリードフレームに搭載された受光素子と、
上記発光素子と上記受光素子を結んだ線を軸として、当該軸を囲うように配置した光反射用部材と、
を備え、上記発光素子と上記受光素子に挟まれる空間の少なくとも一部が、上記光反射用部材によって囲まれている形状を有しているフォトカプラが提供される。

さらに本発明によると、第１のリードフレームに発光素子を搭載し、かつ第２のリードフレームに受光素子を搭載する搭載工程と、
上記第１および第２のリードフレームを重ね合わせ、かつ上記発光素子と上記受光素子に挟まれる空間の少なくとも一部を、上記第１および第２のリードフレームにおける上記発光素子の発光面と上記受光素子の受光面と交わる方向に配置された光反射用部材で覆う重ね合わせ工程と、
を含む、フォトカプラの組立方法が提供される。

本発明では、発光素子の側面から出た光は、モールド樹脂に吸収されてしまう可能性があるという点に着目している。
本発明によれば、フォトカプラにおける発光素子と受光素子に挟まれる空間の少なくとも一部に光反射用部材を備える。この光反射用部材は、発光素子と受光素子を結んだ線を軸として、当該軸を囲うように配置してある。このため、発光素子の側面から放出された光を反射させることができる。つまり、光がモールド樹脂に到達する前に光反射用部材によって反射することで、モールド樹脂に吸収されてしまう可能性を抑制できる。すなわち、受光素子まで到達する可能性が高まるため、光の伝達効率を向上させることができる。

本発明によれば、発光素子から受光素子に向けて放出された光の伝達効率を向上させることができる。

本発明によるフォトカプラの実施形態を示す上面図である。 本発明によるフォトカプラの実施形態を示す側面図である。 本発明によるフォトカプラの電気的絶縁距離を示す側面図である。 本発明によるフォトカプラの電気的絶縁距離を示す側面図である。 （ａ）は、図１に示したフォトカプラの組立方法における第１のリードフレームの上面図、（ｂ）は、図１に示したフォトカプラの組立方法における第１のリードフレームの側面図である。 （ａ）は、図１に示したフォトカプラの組立方法における第２のリードフレームの上面図、（ｂ）は、図１に示したフォトカプラの組立方法における第２のリードフレームの側面図である。 （ａ）は、図１に示したフォトカプラの製造方法を説明するための上面図、（ｂ）は、図１に示したフォトカプラの製造方法を説明するための側面図である。 （ａ）は、図１に示したフォトカプラの製造方法を説明するための上面図、（ｂ）は、図１に示したフォトカプラの製造方法を説明するための側面図である。 （ａ）は、図１に示したフォトカプラの製造方法を説明するための上面図、（ｂ）は、図１に示したフォトカプラの製造方法を説明するための側面図である。 （ａ）は、図１に示したフォトカプラの製造方法を説明するための上面図、（ｂ）は、図１に示したフォトカプラの製造方法を説明するための側面図である。 （ａ）は、図１に示したフォトカプラの製造方法を説明するための上面図、（ｂ）は、図１に示したフォトカプラの製造方法を説明するための側面図である。 本発明によるフォトカプラの実施形態を示す上面図である。 本発明によるフォトカプラの実施形態を示す側面図である。 図１２に示したフォトカプラの製造方法を説明するための上面図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。尚、すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。

（第１の実施形態）
図１は、本実施の形態に係るフォトカプラ１００の上面図、図２は側面図を示す。
図１に示すように、フォトカプラ１００は、第１のリードフレーム１１０と、第１のリードフレーム１１０と対向するように設けられた第２のリードフレーム１２０と、第２のリードフレーム１２０と対向するように第１のリードフレーム１１０に搭載された発光素子１３０と、発光素子１３０と対向するように第２のリードフレーム１２０に搭載された受光素子１４０と、発光素子１３０と受光素子１４０を結んだ線を軸として、当該軸を囲うように配置した光反射用部材１５０と、を含む。本実施形態において、発光素子１３０と受光素子１４０に挟まれる空間の少なくとも一部は、光反射用部材１５０によって囲まれている。

なお、図２に示すように光反射用部材１５０は、上端および下端が、発光素子１３０および受光素子１４０の側面と重なるように覆う場合もある。

図１や図２に示すようにフォトカプラ１００は、発光素子１３０と受光素子１４０と光反射用部材１５０を第１のモールド樹脂１６０によって封止されている。さらに、第１のモールド樹脂の外側全体を第２のモールド樹脂１７０によって封止されている。

フォトカプラ１００に関して、より具体的に述べる。フォトカプラ１００では、光の反射効率を向上させるため、２枚のリードフレーム１１０および１２０を重ね合わせることで計４面の光反射用部材１５０を構築している。この光反射用部材１５０によって、発光素子１３０と受光素子１４０の間の空間を囲み、かつ光反射用部材１５０の面は、発光素子１３０と受光素子１４０を結んだ軸と水平である。本実施形態において光反射用部材１５０は、リードフレームを用いて形成されているが、これに限定されない。

フォトカプラ１００において、第１および第２のリードフレーム１１０および１２０におけるリード１１９およびリード１２９が、第２のモールド樹脂１７０の外側にはみ出している（図１参照）。これによって、リード１１９から入った電気信号は発光素子１３０によって光信号に変換される。変換された光信号は受光素子１４０に向けて放出される。受光素子１４０に到達した光信号は、電気信号に変換され、この電気信号がリード１２９を通って再びフォトカプラ１００の外部に送り出される。

図３および図４は、フォトカプラ１００の電気的絶縁距離を示す２つの例である。フォトカプラ１００では、第１のリードフレーム１１０と光反射用部材１５０との間隔（Ａ（図１参照）＋Ｂ）と第２のリードフレーム１２０と光反射用部材１５０との間隔（Ｃ）の和が、少なくとも発光素子１３０と接続されたボンディングワイヤ１９０と受光素子１４０と接続されたボンディングワイヤ１９０との間隔（Ｄ）より長い構造を有している。
２つのボンディングワイヤ１９０の間隔Ｄは、電気的絶縁性を保つことができると保障されている距離である。このため、Ａ＋Ｂ＋Ｃの長さがＤよりも短い場合、第１のリードフレーム１１０または第２のリードフレーム１２０に通電している電気が光反射用部材１５０に導電してしまう可能性が出る。したがって光反射用部材１５０は、Ａ＋Ｂ＋Ｃ＞Ｄを保つことで電気的絶縁性を維持できている。

次に、図１に示したフォトカプラ１００の組立方法における各工程について説明する。
ここで示すフォトカプラ１００の組立方法における各工程とは、第１のリードフレーム１１０に発光素子１３０を搭載し、かつ第２のリードフレーム１２０に受光素子１４０を搭載する搭載工程と、第１のリードフレーム１１０と第２のリードフレーム１２０とを重ね合わせ、かつ発光素子１３０と受光素子１４０に挟まれる空間の少なくとも一部を、第１のリードフレーム１１０と第２のリードフレーム１２０における発光素子１３０の発光面と受光素子１４０の受光面と交わる方向に配置された光反射用部材１５０で覆う重ね合わせ工程の２工程を含む。

まず、図５および図６（ａ）の上面図、および（ｂ）の側面図に示した第１のリードフレーム１１０と第２のリードフレーム１２０を準備する。
図５（ａ）に示すように、第１のリードフレーム１１０はＸ方向に延伸するリード４００の先端に光反射用部材１５２と、Ｘ方向に延伸するリード３００の先端に位置する発光素子搭載部１１６と、リードフレーム１１０を固定するために配置してある固定部材１１８と、リード１１９によって形成されている。また、リード２００、３００、および４００はそれぞれＸ方向に延伸し、かつ平行に位置している。なお、光反射用部材１５２には、Ｙ方向に伸びる切れ目１１２、及びＸ方向に伸びる切れ目１１４を有している

図６（ａ）に示すように、第２のリードフレーム１２０はＸ方向に延伸するリード４００の先端に光反射用部材１５４と、Ｘ方向に延伸するリード３００の先端に位置する受光素子搭載部１２６と、リードフレーム１１０を固定するために配置してある固定部材１２８と、リード１２９によって形成されている。また、リード２００、３００、および４００はそれぞれＸ方向に延伸し、かつ平行に位置している。なお、光反射用部材１５４には、Ｙ方向に伸びる切れ目１２２、及びＸ方向に伸びる切れ目１２４を有している。
また、図５（ｂ）や図６（ｂ）に示すように、第１および第２のリードフレーム１１０および１２０は側面から見ると平坦である。

次に、図７および図８（ａ）の上面図、および（ｂ）の側面図に示すように、第１のリードフレーム１１０に発光素子１３０を搭載し、かつ第２のリードフレーム１２０に受光素子１４０を搭載する（搭載工程）。
具体的には、光反射用部材１５２を図５にて説明した切れ目１１２に沿って、Ｘ−Ｙ平面と交わるように発光素子１３０を搭載する方向に折り曲げる。次に、光反射用部材１５２を切れ目１１４に沿って、発光素子１３０を搭載する方向に折り曲げる。第１のリードフレーム１１０と同様に第２のリードフレーム１２０においても、光反射用部材１５４を切れ目１２２に沿って、受光素子１４０を搭載する方向に折り曲げる。次に、光反射用部材１５４を切れ目１２４に沿って、受光素子１４０を搭載する方向に折り曲げる。こうして得られた光反射用部材１５２、１５４は、それぞれ発光素子搭載部１１６や受光素子搭載部１２６よりも外側に配置される。なお、光反射用部材１５２、１５４は共に２面ずつ有している。

次に、発光素子搭載部１１６には発光素子１３０を、受光素子搭載部１２６には受光素子１４０を搭載する。発光素子１３０や受光素子１４０は、発光素子搭載部１１６や受光素子搭載部１２６の、例えば中央に搭載する。また、搭載した発光素子１３０と受光素子１４０は、それぞれボンディングワイヤ１９０を用い発光素子搭載部１１６もしくは受光素子搭載部１２６と電気的に接続している。

次に、図９（ａ）の上面図、および（ｂ）の側面図に示すように、発光素子１３０を搭載した第１のリードフレーム１１０と、受光素子１４０を搭載した第２のリードフレーム１２０を重ね合わせる（重ね合わせ工程）。

具体的には、第１のリードフレーム１１０が備えている２面からなる光反射用部材１５２と、第２のリードフレーム１２０が備えている２面からなる光反射用部材１５４を上から見て内側の面が互いに対向する向きに組み合わせることによって、計４面から成る光反射用部材１５０を構築する。構築した光反射用部材１５０は、第１のリードフレーム１１０における発光素子１３０の発光面と第２のリードフレーム１２０における受光素子１４０の受光面とが、交わる方向に配置されている。光反射用部材１５０を上記のように配置することによって、発光素子１３０の側面から放出された光が、光反射用部材１５０に到達した際、反射される。

次に、図１０（ａ）の上面図、および（ｂ）の側面図に示すように、第１のモールド樹脂１６０によって、発光素子１３０、受光素子１４０、光反射用部材１５０、および第１および第２のリードフレーム１１０および１２０における固定部材１１８および１２８と、リード１１９および１２９以外の部位を封止する。このとき、第１および第２のリードフレーム１１０および１２０における固定部材１１８および１２８と、リード１１９および１２９は、第１のモールド樹脂１６０の外側にはみ出している。

次に、図１１（ａ）の上面図、および（ｂ）の側面図に示すように、固定部材１１８と１２８、およびリード４００を除去する。
また、図１１のように固定部材１１８と１２８を除去することによって、光反射用部材１５０を電気的に絶縁する。

次に、図１１（ａ）および（ｂ）に示したフォトカプラ１００において、第２のモールド樹脂１７０によって第１のモールド樹脂の外側全体を封止する。これによって、図１および図２に示したフォトカプラ１００を得ることができる。

次に、本実施の形態の効果について説明する。フォトカプラ１００は、組立に用いる第１および第２のリードフレーム１１０および１２０に光反射用部材１５０を有している。光反射用部材１５０は、第１のモールド樹脂１６０の内部に位置し、かつ発光素子１３０と受光素子１４０に挟まれる空間において、全４方向に配置されている。このため、発光素子１３０の側面から放出された光は、モールド樹脂１６０、１７０に吸収されることなく反射できる。これによって、発光素子１３０の側面から放射された光を受光素子１４０に向けることができる。つまり光反射用部材１５０は、発光素子１３０の側面から出た光を反射することによって、モールド樹脂１６０、１７０に吸収されてしまう可能性を抑制し、かつ受光素子１４０に到達する可能性も高める。すなわち、発光素子１３０から受光素子１４０に向けて放出された光の伝達効率を向上させている。

（第２の実施形態）
図１２は、本実施形態の上面図を、図１３は側面図を示している。
図１４に示すように、フォトカプラ１００は第１の実施形態とは異なり、重ねあわせ工程において光反射用部材１５０として第３のリードフレーム１８０を第１および第２のリードフレーム１１０および１２０と共に重ね合わせている。また第３のリードフレーム１８０は、第１のリードフレーム１１０および第２のリードフレーム１２０とは別に設けられているという点で第１の実施形態とは異なる。
より具体的に述べると、第３のリードフレーム１８０としては曲げ加工済みのものを使用している。第３のリードフレーム１８０は、余分なリードが第１のモールド樹脂１６０の外部にはみ出た形となり固定される。このため、第１のモールド樹脂が、樹脂封止時に流出する危険性もない。したがって、第１の実施形態と比べ光反射用部材１５０をフォトカプラ１００の内部に配置することができる。

次に、本実施の形態の効果について説明する。フォトカプラ１００は、従来提案されてきたフォトカプラと比較すると第１の実施形態におけるフォトカプラ１００と同様の効果が得られている。さらに、第１の実施形態におけるフォトカプラ１００と比べ、光反射用部材１５０の形状や配置場所を自由に設定できる。このため、発光素子１３０と受光素子１４０との間における必要最低限の光経路を光反射用部材１５０によって覆うことが可能である。したがって、第１の実施形態以上の作用効果を得ることができる。

以上、図面を参照して本発明の実施形態について述べたが、これらは本発明の例示であり、上記以外の様々な構成を採用することもできる。

１００ フォトカプラ
１１０ 第１のリードフレーム
１１２ 切れ目
１１４ 切れ目
１１６ 発光素子搭載部
１１８ 固定部材
１１９ リード
１２０ 第２のリードフレーム
１２２ 切れ目
１２４ 切れ目
１２６ 受光素子搭載部
１２８ 固定部材
１２９ リード
１３０ 発光素子
１４０ 受光素子
１５０ 光反射用部材
１５２ 第１のリードフレームにおける光反射用部材
１５４ 第２のリードフレームにおける光反射用部材
１６０ 第１のモールド樹脂
１７０ 第２のモールド樹脂
１８０ 第３のリードフレーム
１９０ ボンディングワイヤ
２００ リード
３００ リード
４００ リード
Ａ 間隔
Ｂ 間隔
Ｃ 間隔
Ｄ 間隔

Claims (7)

1. 第１のリードフレームと、
   前記第１のリードフレームと対向するように設けられた第２のリードフレームと、
   前記第２のリードフレームと対向するように前記第１のリードフレームに搭載された発光素子と、
   前記発光素子と対向するように前記第２のリードフレームに搭載された受光素子と、
   前記発光素子と前期受光素子を結んだ線を軸として、当該軸を囲うように配置した光反射用部材と、
   を備え、
   前記発光素子と前記受光素子に挟まれる空間の少なくとも一部が、前記光反射用部材によって囲まれている形状を有しているフォトカプラ。
2. 前記光反射用部材の上端および下端が、前記発光素子および前記受光素子の側面と重なるように覆われている形状を有している請求項１のフォトカプラ。
3. 前記発光素子と前記受光素子と前記光反射用部材とを封止する第１のモールド樹脂を備える請求項１のフォトカプラ。
4. 前記第１のモールド樹脂の外側全体を封止する第２のモールド樹脂を備える請求項４のフォトカプラ。
5. 第１のリードフレームに発光素子を搭載し、かつ第２のリードフレームに受光素子を搭載する搭載工程と、
   前記第１および第２のリードフレームを重ね合わせ、かつ前記発光素子と前記受光素子に挟まれる空間の少なくとも一部を、前期第１および第２のリードフレームにおける前記発光素子の発光面と前記受光素子の受光面と交わる方向に配置された光反射用部材で覆う重ね合わせ工程と、
   を含む、
   フォトカプラの組立方法。
6. 前記重ねあわせ工程は、前記第１リードフレームと前記第２リードフレームの一部を折り曲げることにより、前記光反射用部材を形成する工程、
   を備える請求項５に記載のフォトカプラの組立方法。
7. 前記重ねあわせ工程は、前記第１および第２のリードフレームとは別に設けられた第３のリードフレームにより前記光反射用部材を形成する工程、
   を備える請求項５に記載のフォトカプラの組立方法。
   
   

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