JP2016018832A - 光結合装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】コストを抑えつつ耐ノイズ性を向上することのできる光結合装置を提供する。【解決手段】光結合装置１は、発光部４と、受光部５１と、一次導電板２と、二次導電板３と、第１導電部３１とを備える。発光部４は、入力された電気信号を光に変換する。受光部５１は、発光部４からの光を受けて電気信号に変換する。一次導電板２には、発光部４が取り付けられる。二次導電板３は、一次導電板２と間隔を空けて対向する。また、二次導電板３には、受光部５１が取り付けられる。第１導電部３１は、一次導電板２と対向し、一次導電板２と二次導電板３との間に電圧を印加することで生じる電界の集中点を含んでいる。そして、第１導電部３１は、受光部５１から離れた位置に集中点を有している。【選択図】図１

Description

本発明は、一般に光結合装置に関し、より詳細には、発光部と受光部とが光結合する光結合装置に関する。
従来、光信号を入力信号として動作する半導体装置が知られており、例えば特許文献１に開示されている。特許文献１に記載の従来例は、半導体基板に設けられるフォトダイオード（受光素子）と、半導体基板上に形成される絶縁膜と、少なくとも受光素子の上を開口するように半導体基板上に形成される遮光性導電膜とを備えている。受光素子の上に形成される絶縁膜の内部には、網目状の透光性導電膜が形成されている。
この従来例は、発光素子と受光素子とから構成されるフォトカプラ（光結合装置）に応用されている。光結合装置において、発光素子と受光素子との間に急峻な立ち上がりをもつノイズ（同相ノイズ）が印加されると、発光素子と受光素子との間の寄生容量により、変位電流が生じる場合がある。この従来例は、受光素子を透光性導電膜で被覆することで、変位電流を透光性導電膜によりシールドし、誤動作を防いでいる。
特開平６−２９１３５６号公報
しかしながら、上記従来例では、光結合装置の製造工程において、透光性導電膜で受光素子を被覆する工程が必要となるため、コストが嵩むという問題があった。
本発明は、上記の点に鑑みて為されており、コストを抑えつつ耐ノイズ性を向上することのできる光結合装置を提供することを目的とする。
本発明の光結合装置は、入力された電気信号を光に変換する発光部と、前記発光部からの光を受けて電気信号に変換する受光部と、前記発光部が取り付けられる一次導電板と、前記一次導電板と間隔を空けて対向し、且つ前記受光部の受光面が前記発光部の発光面と対向するように前記受光部が取り付けられる二次導電板と、前記一次導電板と対向し、前記一次導電板と前記二次導電板との間に電圧を印加することで生じる電界の集中点を含む第１導電部とを備え、前記第１導電部は、前記受光部から離れた位置に前記集中点を有しているとする第１導電部とを備えることを特徴とする。
この光結合装置において、前記第１導電部は、前記受光部から遠い側の一端から、前記発光部に向かって突出する第２導電部をさらに備えることが好ましい。
この光結合装置において、前記第２導電部は、前記発光部に近い側の一端から、前記受光部から離れる向きに突出する第３導電部をさらに備えることが好ましい。
この光結合装置において、前記第３導電部は、前記発光部と対向する一面が前記受光部の前記受光面よりも前記発光部に近い位置にあることが好ましい。
この光結合装置において、前記二次導電板と前記第１導電部との間に隙間を備えることが好ましい。
この光結合装置において、前記第１導電部は、特定の電位点に電気的に接続されることが好ましい。
この光結合装置において、前記特定の電位点は、前記二次導電板が電気的に接続される電位点と同じ電位であることが好ましい。
この光結合装置において、前記受光部に電気的に接続され、前記受光部から出力される電気信号を処理する処理回路と、前記発光部、前記受光部を少なくとも封止する封止部材とを備えることが好ましい。
本発明は、一次導電板と二次導電板との間に電圧を印加することで生じる電界の集中点を含む第１導電部を備えている。そして、第１導電部は、受光部から離れた位置に集中点を有している。このため、本発明は、一次導電板と受光部との間に電気力線が集中するのを避けることで、一次導電板と受光部との間の寄生容量を低減することができる。その結果、本発明は、同相ノイズによる瞬間的な電圧の変動を低減し、瞬時同相除去電圧を高めることができる。したがって、本発明は、従来例のように透光性導電膜を設ける必要がなく、コストを抑えつつ耐ノイズ性を向上することができる。
図１Ａは、実施形態１に係る光結合装置を示す断面図で、図１Ｂは、実施形態１に係る光結合装置を示す平面図である。 実施形態１に係る光結合装置において、封止部材を除いた斜視図である。 図３Ａは、同相ノイズの波形図で、図３Ｂ，図３Ｃは、それぞれ同相ノイズの影響を受けた出力信号の波形図である。 図４Ａは、従来の光結合装置を示す断面図で、図４Ｂは、従来の光結合装置における同相ノイズによる電気力線の分布を示す図である。 実施形態１に係る光結合装置における同相ノイズによる電気力線の分布を示す図である。 図６Ａは、実施形態１の変形例１に係る光結合装置を示す断面図で、図６Ｂは、実施形態の変形例１に係る光結合装置における同相ノイズによる電気力線の分布を示す図で、図６Ｃは、第２導電部の高さと第２寄生容量との相関を示す図である。 図７Ａは、実施形態１の変形例２に係る光結合装置を示す断面図で、図７Ｂは、第３導電部の長さと第２寄生容量との相関を示す図である。 図８Ａは、実施形態２に係る光結合装置を示す断面図で、図８Ｂは、実施形態２に係る光結合装置を示す平面図で、図８Ｃは、隙間の幅と第２寄生容量との相関を示す図である。 図９Ａは、実施形態２に係る光結合装置の他の構成を示す平面図で、図９Ｂは、実施形態２に係る光結合装置の他の構成を示す断面図である。 実施形態２に係る光結合装置のさらに他の構成を示す平面図である。 図１１Ａ，図１１Ｂは、それぞれ実施形態２の変形例１に係る光結合装置を示す平面図である。 実施形態２の変形例２に係る光結合装置を示す平面図である。 図１３Ａ，図１３Ｂは、それぞれ実施形態２の変形例３に係る光結合装置を示す平面図である。 実施形態２の変形例４に係る光結合装置を示す平面図である。 実施形態２の変形例５に係る光結合装置を示す平面図である。
（実施形態１）
本発明の実施形態１に係る光結合装置１は、図１Ａ，図１Ｂに示すように、発光部４と、受光部５１と、一次導電板２と、二次導電板３と、第１導電部３１を備える。発光部４は、入力された電気信号を光に変換する。受光部５１は、発光部４からの光を受けて電気信号に変換する。一次導電板２には、発光部４が取り付けられる。二次導電板３は、一次導電板２と間隔を空けて対向する。また、二次導電板３には、受光部５１の受光面５１０が発光部４の発光面４００と対向するように受光部５１が取り付けられる。第１導電部３１は、一次導電板２と対向し、一次導電板２と二次導電板３との間に電圧を印加することで生じる電界の集中点を含む。そして、第１導電部３１は、受光部５１から離れた位置に集中点を有している。
以下、本実施形態の光結合装置１について詳細に説明する。但し、以下に説明する構成は、本発明の一例に過ぎず、本発明は下記の実施形態に限定されることはなく、この実施形態以外であっても、本発明に係る技術的思想を逸脱しない範囲であれば、設計等に応じて種々の変更が可能である。また、以下の説明では、図１Ａの上下左右を上下左右、図１Ｂの上下方向を奥行き方向として説明するが、光結合装置１の使用形態を限定する趣旨ではない。
本実施形態の光結合装置１は、図１Ａ，図１Ｂに示すように、一次導電板２及び二次導電板３と、発光部４と、集積回路（Integrated Circuit：ＩＣ）５とを備えている。また、本実施形態の光結合装置１は、第１入力端子６１及び第２入力端子６２と、第１出力端子７１及び第２出力端子７２及び第３出力端子７３と、封止部材９とをさらに備えている。
一次導電板２及び二次導電板３は、何れも導電性を有するリードフレームのダイパッドから成り、上下方向において互いに板面を対向させるように間隔を空けて配置されている。図１Ａ，図１Ｂの例では、一次導電板２が二次導電板３の上方に位置するように、一次導電板２と二次導電板３とが平行に配置されている。このため、一次導電板２の下面と二次導電板３の上面とは、所定の間隔を空けて互いに対向する。なお、「平行」とは、完全な平行のみならず、ほぼ平行を含む概念である。一次導電板２における二次導電板３との対向面（ここでは下面）は、発光部４を取り付けるための取付面となる。また、二次導電板３における一次導電板２との対向面（ここでは上面）は、集積回路５を取り付けるための取付面となる。
発光部４は、入力された電気信号を光に変換する素子で構成されている。本実施形態の光結合装置１では、発光部４は、発光ダイオード（Light Emitting Diode：ＬＥＤ）で構成されている。発光部４は、透光性を有する透光性基板（図示せず）上に、ｎ型半導体層とｐ型半導体層とを有する発光層（図示せず）が形成され、発光層で発生した光が透光性基板を通して出射される構成とする。発光部４は、その発光面４００（ここでは下面）を二次導電板３に向けて、一次導電板２の取付面に取り付けられている。また、発光部４は、透光性を有する樹脂材料で形成される半球形状の光結合部４１により封止されている。
ここで、発光部４は、例えば導電性ペーストなどの導電性材料により、一次導電板２の取付面に固定される。導電性ペーストは、例えば銀（Ａｇ）粉末を含有するエポキシ樹脂である。したがって、発光部４のｎ型半導体層に設けられたｎ型電極（図示せず）は、一次導電板２に電気的に接続されている。また、発光素子のｐ型半導体層に設けられたｐ型電極（図示せず）は、ボンディングワイヤ８によって第１入力端子６１に電気的に接続されている。
集積回路５は、フォトＩＣで構成されている。集積回路５は、受光部５１と、処理回路５２とをワンチップに集積化して構成されている。受光部５１は、発光部４からの光を受けて電気信号に変換する素子である。本実施形態の光結合装置１では、受光部５１は、フォトダイオードである。なお、受光部５１は、フォトトランジスタや太陽電池などであってもよい。受光部５１は、例えばｎ型シリコン基板にｐ型不純物をドープ（dope）してｐ型領域を形成することで構成される。
集積回路５は、受光部５１の受光面５１０（ここでは上面）を一次導電板２に向けて、結合部材（図示せず）によって二次導電板３の取付面に取り付けられている。結合部材は、二次導電板３の取付面に対して受光部５１を固定できればよく、合成樹脂（エポキシ樹脂やアクリル樹脂など）のような電気絶縁材料であってもよいし、導電性ペーストなどの導電性材料であってもよい。
処理回路５２は、受光部５１に電気的に接続され、受光部５１で変換された電気信号を処理する回路である。処理回路５２は、例えば受光部５１で変換された電気信号を増幅する増幅回路を含んで構成される。処理回路５２の一対の入力点のうちの第１入力点（図示せず）は、受光部５１のアノードに電気的に接続されている。また、処理回路５２の一対の入力点のうちの第２入力点（図示せず）は、受光部５１のカソードに電気的に接続されている。
集積回路５の上面には、図１Ｂに示すように、第１電極５０１と、第２電極５０２と、第３電極５０３とが設けられている。第１電極５０１は、処理回路５２の一対の出力点のうちの第１出力点（図示せず）に電気的に接続されている。第２電極５０２は、処理回路５２の一対の出力点のうちの第２出力点（図示せず）に電気的に接続されている。第３電極５０３は、処理回路５２の電源用端子（図示せず）に電気的に接続されている。また、集積回路５の上面は、受光部５１及び各電極５０１〜５０３を除いて、金属製の遮蔽部材（図示せず）で覆われている。
第１入力端子６１及び第２入力端子６２は、何れも導電性を有するリードフレームのリードから成り、長手方向の一端を残して封止部材９に埋め込まれている。本実施形態の光結合装置１では、第１入力端子６１及び第２入力端子６２の各々の左端が、封止部材９の左方へ突出している。第１入力端子６１の封止部材９の内部にある一端（右端）は、ボンディングワイヤ８により発光部４のアノードと電気的に接続されている。また、第２入力端子６２の封止部材９の内部にある一端（右端）は、一次導電板２と一体に形成されている。そして、第２入力端子６２は、一次導電板２を介して発光部４のカソードと電気的に接続されている。
第１出力端子７１及び第２出力端子７２及び第３出力端子７３は、何れも導電性を有するリードフレームのリードから成り、長手方向の一端を残して封止部材９に埋め込まれている。本実施形態の光結合装置１では、各出力端子７１〜７３の右端が、封止部材９の右方へ突出している。第１出力端子７１の封止部材９の内部にある一端（左端）は、ボンディングワイヤ８により第１電極５０１に電気的に接続されている。第２出力端子７２の封止部材９の内部にある一端（左端）は、二次導電板３と一体に形成されている。また、二次導電板３及び第２出力端子７２は、ボンディングワイヤ８により第２電極５０２に電気的に接続されている。さらに、二次導電板３及び第２出力端子７２は、回路グランド（図示せず）に電気的に接続されている。第３出力端子７３の封止部材９の内部にある一端（左端）は、ボンディングワイヤ８により第３電極５０３に電気的に接続されている。また、第３出力端子７３は、集積回路５に動作電力を供給するための外部電源（図示せず）に電気的に接続されている。
封止部材９は、外部からの衝撃や外部からの光などから発光部４や受光部５１を保護するための部材である。封止部材９は、電気絶縁性及び遮光性を有する樹脂材料で形成されている。このような樹脂材料としては、例えば黒色の顔料を混合したエポキシ樹脂やシリコーン樹脂などがある。本実施形態の光結合装置１では、封止部材９は、一次導電板２と、二次導電板３と、発光部４と、集積回路５とを封止している。また、封止部材９は、各入力端子６１，６２の一部、及び各出力端子７１〜７３の一部を除いて、各入力端子６１，６２及び各出力端子７１〜７３を封止している。なお、封止部材９は、発光部４と集積回路５（受光部５１）とを少なくとも封止していればよい。また、封止部材９の内部は、例えばシリコーン樹脂などの電気絶縁性及び透光性を有する樹脂材料で充填されている。
本実施形態の光結合装置１では、第１入力端子６１と第２入力端子６２との間に入力される電気信号に応じて発光部４が発光する。受光部５１は、発光部４から出射される光を受けると、受けた光に応じた電気信号に変換して処理回路５２に向けて出力する。そして、処理回路５２から出力される出力信号は、第１出力端子７１及び第２出力端子７２を介して取り出される。つまり、第１出力端子７１と第２出力端子７２との間の電圧が、出力信号の電圧となる。
ここで、本実施形態の光結合装置１では、一次導電板２と二次導電板３とは、封止部材９の内部に充填された樹脂材料と併せて、キャパシタと同様の構造をなしている。このため、一次導電板２と二次導電板３との間、特に一次導電板２と集積回路５との間には、寄生容量が存在する。この寄生容量は、主に第１寄生容量Ｃ１と、第２寄生容量Ｃ２とに分けられる。第１寄生容量Ｃ１は、図２に示すように、一次導電板２と、集積回路５の受光部５１を除いた部分との間に生じる寄生容量である。第２寄生容量Ｃ２は、図２に示すように、一次導電板２と、受光部５１との間に生じる寄生容量である。
本実施形態の光結合装置１だけに限らず、この種の光結合装置では、高周波数の同相ノイズ（いわゆる、コモンモードノイズ）が外乱として入力される可能性がある。例えば、図３Ａに示すようなパルス状の同相ノイズが、第２入力端子６２（つまり、発光部４のカソード）と回路グランドとの間に入力されると仮定する。このとき、第１寄生容量Ｃ１を通して流れる変位電流は、集積回路５を覆う遮蔽部材を介して回路グランドへと逃がされる。
一方、第２寄生容量Ｃ２を通して流れる変位電流は、受光部５１が遮蔽部材に覆われていないため、受光部５１を介して処理回路５２に入力される。すると、出力信号がハイレベルの場合、同相ノイズが立ち上がると、図３Ｂに示すように出力信号の電圧が瞬間的に低下する虞がある。また、出力信号がローレベルの場合、同相ノイズが立ち下がると、図３Ｃに示すように出力信号の電圧が瞬間的に上昇する虞がある。何れの場合でも、同相ノイズにより出力信号の電圧が変動し、光結合装置が誤動作する可能性がある。
特許文献１に記載の従来例では、既に述べたように、受光素子を透光性導電膜で被覆することで、上記の問題の解決を図っている。しかしながら、上記従来例では、光結合装置の製造工程において、透光性導電膜で受光素子を被覆する工程が必要となるため、コストが嵩むという問題がある。また、上記従来例では、透光性導電膜と受光素子との間に新たに寄生容量が生じるため、応答性が低下するという問題が生じ得る。さらに、上記従来例では、網目状の透光性導電膜により受光素子を被覆しているので、透光性導電膜が透光性を有するとしても受光素子の有効な受光面積が狭くなり、ＳＮ（Signal to Noise）比が低下するという問題が生じ得る。
ここで、出力信号の同相ノイズによる瞬間的な電圧の変動は、同相ノイズの大きさと、第２寄生容量Ｃ２の容量値とに比例する。したがって、第２寄生容量Ｃ２の容量値を低減することで、同相ノイズによる瞬間的な電圧の変動を低減し、結果として瞬時同相除去電圧（Common-Mode Transient Rejection：ＣＭＴＲ）を高めることができる。この瞬時同相除去電圧（単位：Ｖ／μｓ）は、光結合装置の同相ノイズに対する耐性を表すパラメータである。この瞬時同相除去電圧が高くなるほど、光結合装置の耐ノイズ性が良い。
そこで、本実施形態の光結合装置１は、第２寄生容量Ｃ２の容量値を低減すべく、二次導電板３に第１導電部３１を備えている。第１導電部３１は、図１Ａに示すように、二次導電板３と一体に形成されており、二次導電板３の一端（左端）から左向き（つまり、受光部５１から離れる向き）に突出するように設けられている。したがって、二次導電板３の第２出力端子７２とは反対側の一端（左端）は、第１導電部３１の第２出力端子７２とは反対側の一端（左端）となる。つまり、本実施形態の光結合装置１では、第１導電部３１を備えることにより、二次導電板３の第２出力端子７２とは反対側の一端（左端）は、受光部５１から離れた位置となる。
ここで、本実施形態の光結合装置１において第１導電部３１を備えない光結合装置を、従来の光結合装置１００（図４Ａ参照）として、従来の光結合装置１００における一次導電板２と二次導電板３との間の電気力線Ｅ１の分布について説明する。一次導電板２と二次導電板３との間に電圧（同相ノイズ）が印加されると、一次導電板２と二次導電板３との間に生じる電気力線Ｅ１の分布は、図４Ｂに示す分布となる。図４Ｂに示すように、一次導電板２の一端（左端）と、二次導電板３の端（左端）との間には、電気力線Ｅ１が集中する。つまり、各導電板２，３の一端（左端）は、電気力線Ｅ１（電界）が集中する点（集中点）となる。そして、従来の光結合装置１００では、集中点の近傍に受光部５１が位置しており、一次導電板２と受光部５１との間の電気力線Ｅ１の密度が高くなる。したがって、従来の光結合装置１００では、電気力線Ｅ１の密度が高いことから、第２寄生容量Ｃ２の容量値が増大してしまう。
一方、本実施形態の光結合装置１において、一次導電板２と二次導電板３との間に電圧（同相ノイズ）が印加されると、一次導電板２と二次導電板３との間の電気力線Ｅ１の分布は、図５に示す分布となる。図５に示すように、本実施形態の光結合装置１では、第１導電部３１の一端（左端）が二次導電板３の一端（左端）となるため、集中点が受光部５１から離れた位置となる。つまり、本実施形態の光結合装置１では、集中点の近傍に受光部５１が位置しないため、従来の光結合装置１００と比較して、一次導電板２と受光部５１との間の電気力線Ｅ１の密度が低くなる。したがって、本実施形態の光結合装置１では、従来の光結合装置１００と比較して電気力線Ｅ１の密度が低いことから、第２寄生容量Ｃ２の容量値を小さくすることができる。
上述のように、本実施形態の光結合装置１は、一次導電板２と二次導電板３との間に電圧を印加することで生じる電界の集中点を含む第１導電部３１を備えている。そして、第１導電部３１は、受光部５１から離れた位置に集中点を有している。このため、本実施形態の光結合装置１は、一次導電板２と受光部５１との間に電気力線Ｅ１が集中するのを避けることで、第２寄生容量Ｃ２の容量値を低減することができる。その結果、本実施形態の光結合装置１は、同相ノイズによる瞬間的な電圧の変動を低減し、瞬時同相除去電圧を高めることができる。つまり、本実施形態の光結合装置１は、特許文献１に記載の従来例のように透光性導電膜を設ける必要がなく、コストを抑えつつ耐ノイズ性を向上することができる。また、本実施形態の光結合装置１では、透光性導電膜が不要であることから、上記従来例のように応答性が低下したり、ＳＮ比が低下したりするという問題が生じ難い。
なお、本実施形態の光結合装置１では、第１導電部３１は、二次導電板３と一体に形成されているが、この構成に限定する趣旨ではない。つまり、第１導電部３１は、二次導電板３と別体に形成されていてもよい。
（変形例１）
以下、本実施形態の変形例１の光結合装置１について説明する。本変形例の光結合装置１では、図６Ａに示すように、二次導電板３は、第１導電部３１の他に第２導電部３２をさらに備えている。第２導電部３２は、二次導電板３及び第１導電部３１と一体に形成されており、第１導電部３１の一端（左端）から上向きに突出するように設けられている。つまり、第１導電部３１は、発光部４から遠い側の一端（左端）から、発光部４１に近づく向き（上向き）に突出する第２導電部３２をさらに備えている。
本変形例の光結合装置１において、一次導電板２と二次導電板３との間に電圧（同相ノイズ）が印加されると、一次導電板２と二次導電板３との間の電気力線Ｅ１の分布は、図６Ｂに示す分布となる。図６Ｂに示すように、本変形例の光結合装置１では、第２導電部３２の一端（上端）が集中点となる。このため、本変形例の光結合装置１では、受光部５１に電気力線Ｅ１が集中するのを避ける効果をより高めることができる。
ここで、一次導電板２と二次導電板３との間に電圧（同相ノイズ）を印加した状態で、第２導電部３２の高さ（上下方向の寸法）Ｈ１を変化させたときのシミュレーションの結果を図６Ｃに示す。但し、図６Ｃにおいて、横軸は、第２導電部３２の高さＨ１を表している。また、図６Ｃにおいて、縦軸は、第２導電部３２の高さＨ１が０ｍｍ、すなわち第２導電部３２を備えていない場合の第２寄生容量Ｃ２の容量値を‘１．０’とした、第２寄生容量Ｃ２の容量値の相対値を表している。
図６Ｃに示すように、第２導電部３２の高さＨ１が高くなるにつれて、第２寄生容量Ｃ２の容量値は小さくなっている。このように、本変形例の光結合装置１は、第１導電部３１のみを備える場合と比較して、第２寄生容量Ｃ２の容量値をより低減することができる。したがって、本変形例の光結合装置１は、第１導電部３１のみを備える場合と比較して、耐ノイズ性をより向上することができる。
なお、本変形例の光結合装置１では、第２導電部３２は、二次導電板３及び第１導電部３１と一体に形成されているが、この構成に限定する趣旨ではない。つまり、第２導電部３２は、二次導電板３及び第１導電部３１と別体に形成されていてもよい。
（変形例２）
以下、本実施形態の変形例２の光結合装置１について説明する。本変形例の光結合装置１では、図７Ａに示すように、二次導電板３は、第２導電部３２の他に第３導電部３３をさらに備えている。第３導電部３３は、二次導電板３及び第１導電部３１及び第２導電部３２と一体に形成されている。第３導電部３３は、第２導電部３２の一端（上端）から左向きに突出するように設けられている。つまり、第２導電部３２は、発光部４に近い側の一端（上端）から、受光部５１から離れる向き（左向き）に突出する第３導電部３３をさらに備えている。
本変形例の光結合装置１では、第３導電部３３の一端（左端）が集中点となる。また、本変形例の光結合装置１では、電気力線Ｅ１を受ける面積が、第３導電部３３の一面（上面）の面積分だけ増大する。このため、本変形例の光結合装置１では、変形例１の光結合装置１と比較して、受光部５１に電気力線Ｅ１が集中するのを避ける効果をより高めることができる。
ここで、一次導電板２と二次導電板３との間に電圧（同相ノイズ）を印加した状態で、第３導電部３３の長さ（左右方向の寸法）Ｌ１を変化させたときのシミュレーションの結果を図７Ｂに示す。但し、図７Ｂにおいて、横軸は、第３導電部３３の幅Ｌ１を表している。また、図７Ｂにおいて、縦軸は、第３導電部３３の長さＬ１が０．２ｍｍ、すなわち第３導電部３３を備えていない場合の第２寄生容量Ｃ２の容量値を‘１．０’とした、第２寄生容量Ｃ２の容量値の相対値を表している。
図７Ｂに示すように、第３導電部３３の長さＬ１が長くなるにつれて、第２寄生容量Ｃ２の容量値は小さくなっている。このように、本変形例の光結合装置１は、第１導電部３１及び第２導電部３２のみを備える場合と比較して、第２寄生容量Ｃ２の容量値をより低減することができる。したがって、本変形例の光結合装置１は、第１導電部３１及び第２導電部３２のみを備える場合と比較して、耐ノイズ性をより向上することができる。
ここで、第３導電部３３は、発光部４と対向する一面（上面）が受光部５１の受光面５１０よりも発光部４に近い位置にあるのが好ましい。この構成では、電気力線Ｅ１が第３導電部３３により集中し易くなるため、一次導電板２と受光部５１との間に生じる電気力線Ｅ１の密度がより低くなり、第２寄生容量Ｃ２の容量値をより低減することができる。
なお、本実施形態の光結合装置１では、第３導電部３３は、二次導電板３及び第１導電部３１及び第２導電部３２と一体に形成されているが、この構成に限定する趣旨ではない。つまり、第３導電部３３は、二次導電板３及び第１導電部３１及び第２導電部３２と別体に形成されていてもよい。
（実施形態２）
以下、本発明の実施形態２に係る光結合装置１について説明する。なお、本実施形態の光結合装置１において、実施形態１の光結合装置１と共通する構成要素については適宜説明を省略する。本実施形態の光結合装置１は、図８Ａ，図８Ｂに示すように、第１導電部３１と二次導電板３との間に隙間３４を備えている。第１導電部３１と二次導電板３とは、各々の奥行き方向における一端（図８Ｂにおける下端）が互いに連結されている。以下の説明では、この連結されている部位を「連結部３５」と称する。そして、連結部３５を除いて、第１導電部３１と二次導電板３との間の部位は、隙間３４となっている。
隙間３４の幅（左右方向の寸法）Ｄ１は、隙間３４の周縁が集中点とならない程度の寸法である。つまり、二次導電板３及び第１導電部３１は、隙間３４を含む一面（端を除く）では、一様に電気力線Ｅ１を受けるように構成されている。
ここで、一次導電板２と二次導電板３との間に電圧（同相ノイズ）を印加した状態で、隙間３４の幅Ｄ１を変化させたときのシミュレーションの結果を図８Ｃに示す。但し、図８Ｃにおいて、横軸は、隙間３４の幅Ｄ１を表している。また、図８Ｃにおいて、縦軸は、隙間３４の幅Ｄ１が０ｍｍ、すなわち隙間３４を備えていない場合の第２寄生容量Ｃ２の容量値を‘１．０’とした、第２寄生容量Ｃ２の容量値の相対値を表している。
図８Ｃに示すように、隙間３４の幅Ｄ１が大きくなるにつれて、第２寄生容量Ｃ２の容量値は小さくなっている。このように、本実施形態の光結合装置１は、第１導電部３１のみを備える場合と比較して、第２寄生容量の容量値をより低減することができる。したがって、本実施形態の光結合装置１は、第１導電部３１のみを備える場合と比較して、耐ノイズ性をより向上することができる。
ところで、封止部材９の内部に樹脂材料を充填する際に、実施形態１の光結合装置１では、二次導電板３及び第１導電部３１と、封止部材９の内壁との間の隙間Ｇ１に樹脂材料が回り込み難く、成形し難いという問題が生じ得る（図１Ａ参照）。一方、本実施形態の光結合装置１は、二次導電板３と第１導電部３１との間に隙間３４を備えているので、樹脂材料が隙間３４を介して上記の隙間Ｇ１に回り込むため、成形し易いという利点がある。
なお、本実施形態の光結合装置１では、図９Ａ，図９Ｂに示すように、第１導電部３１は、発光部４と対向する一面（上面）が受光部５１の受光面５１０よりも発光部４に近い位置にあってもよい。つまり、第１導電部３１は、二次導電板３よりも上方に位置するように構成されていてもよい。その他、本実施形態の光結合装置１は、図１０に示すように、連結部３５が、第１導電部３１及び二次導電板３の各々の奥行き方向における中央部を互いに連結する構成であってもよい。
なお、本実施形態の光結合装置１では、連結部３５は、二次導電板３及び第１導電部３１と一体に形成されているが、この構成に限定する趣旨ではない。つまり、連結部３５は、二次導電板３及び第１導電部３１と別体に形成されていてもよい。
（変形例１）
以下、本実施形態の変形例１の光結合装置１について説明する。本変形例の光結合装置１は、図１１Ａに示すように、複数（図示では２つ）の連結部３５を備えている。すなわち、本変形例の光結合装置１では、第１導電部３１と二次導電板３とは、各々の奥行き方向における両端（図１１Ａにおける上下両端）がそれぞれ連結部３５により互いに連結されている。そして、２つの連結部３５を除いて、第１導電部３１と二次導電板３との間の部位は、隙間３４となっている。本変形例の光結合装置１も、耐ノイズ性を向上することができるという利点と、成形し易いという利点とを兼ね備える。
なお、本変形例の光結合装置１は、さらに多数の連結部３５を備えていてもよい。例えば、図１１Ｂに示すように、本変形例の光結合装置１は、３つの連結部３５を備えていてもよい。すなわち、この構成では、第１導電部３１と二次導電板３とは、各々の奥行き方向における両端（図１１Ｂにおける上下両端）と、各々の奥行き方向における中央部とがそれぞれ連結部３５により互いに連結されている。そして、３つの連結部３５を除いて、第１導電部３１と二次導電板３との間の部位は、隙間３４となっている。この構成も、耐ノイズ性を向上することができるという利点と、成形し易いという利点とを兼ね備える。
（変形例２）
以下、本実施形態の変形例２の光結合装置１について説明する。本変形例の光結合装置１は、図１２に示すように、複数（図示では２つ）の第１導電部３１を備えている。二次導電板３と隣り合う第１導電部３１と、二次導電板３との間には、隙間３４が設けられている。また、互いに隣り合う２つの第１導電部３１の間にも、隙間３４が設けられている。そして、２つの第１導電部３１と二次導電板３とは、各々の奥行き方向における一端（図１０における下端）が連結部３５により互いに連結されている。本変形例の光結合装置１も、耐ノイズ性を向上することができるという利点と、成形し易いという利点とを兼ね備える。
（変形例３）
以下、本実施形態の変形例３の光結合装置１について説明する。本変形例の光結合装置１では、図１３Ａに示すように、第１導電部３１と二次導電板３とは、左右方向において互いに離隔して設けられている。そして、第１導電部３１は、ボンディングワイヤ８により二次導電板３と電気的に接続されている。また、第１導電部３１と二次導電板３との間の部位は、隙間３４となっている。本変形例の光結合装置１も、耐ノイズ性を向上することができるという利点と、成形し易いという利点とを兼ね備える。
なお、本変形例の光結合装置１は、さらに多数の第１導電部３１を備えていてもよい。例えば、図１３Ｂに示すように、本変形例の光結合装置１は、２つの第１導電部３１を備えていてもよい。すなわち、この構成では、二次導電板３と隣り合う第１導電部３１と、二次導電板３とは、左右方向において互いに離隔して設けられている。同様に、互いに隣り合う２つの第１導電部３１も、左右方向において互いに離隔して設けられている。そして、二次導電板３と隣り合う第１導電部３１は、ボンディングワイヤ８により二次導電板３と電気的に接続されており、２つの第１導電部３１同士も、ボンディングワイヤ８により互いに電気的に接続されている。また、二次導電板３と隣り合う第１導電部３１と、二次導電板３との間の部位、及び隣り合う２つの第１導電部３１の間の部位は、それぞれ隙間３４となっている。この構成も、耐ノイズ性を向上することができるという利点と、成形し易いという利点とを兼ね備える。
（変形例４）
以下、本実施形態の変形例４の光結合装置１について説明する。本変形例の光結合装置１では、図１４に示すように、第１導電部３１は、１乃至複数（図示では３つ）の隙間３４を備えている。第１導電部３１には、奥行き方向において等間隔に複数（図示では３つ）の隙間３４が設けられている。これらの隙間３４は、例えば第１導電部３１に切り欠く等の加工を施すことにより、設けられる。本変形例の光結合装置１も、耐ノイズ性を向上することができるという利点と、成形し易いという利点とを兼ね備える。
（変形例５）
以下、本実施形態の変形例５の光結合装置１について説明する。本変形例の光結合装置１では、図１５に示すように、二次導電板３は、隙間３４の代わりに１乃至複数（図示では２つ）の凹部３６を備えている。各凹部３６は、それぞれ二次導電板３の奥行き方向の両端縁から、内向きに窪むように設けられている。これらの凹部３６は、例えば二次導電板３に切り欠く等の加工を施すことにより、設けられる。本変形例の光結合装置１も、凹部３６が隙間３４と同様に機能するため、耐ノイズ性を向上することができるという利点と、成形し易いという利点とを兼ね備える。
ところで、上記各変形例を含めて、本実施形態の光結合装置１では、第１導電部３１は、特定の電位点に電気的に接続されるのが好ましい。特定の電位点は、例えば外部電源の正極や、回路グランドである。特に、本実施形態の光結合装置１では、特定の電位点は、二次導電板３が電気的に接続される電位点と同じ電位であるのが好ましい。
本実施形態の光結合装置１では、二次導電板３は、第２出力端子７２を介して回路グランドに電気的に接続されている。また、本実施形態の光結合装置１では、第１導電部３１は、ボンディングワイヤ８又は連結部３５により、二次導電板３と電気的に接続されている。したがって、本実施形態の光結合装置１では、第１導電部３１は、回路グランドの電位に電気的に接続されている。
また、本実施形態の光結合装置１は、発光部４、受光部５１、一次導電板２、二次導電板３の他に、処理回路５２と、封止部材９とを備えているが、少なくとも発光部４、受光部５１、一次導電板２、二次導電板３を備えていればよい。
１ 光結合装置
２ 一次導電板
３ 二次導電板
３１ 第１導電部
３２ 第２導電部
３３ 第３導電部
３４ 隙間
４ 発光部
４００ 発光面
５１ 受光部
５１０ 受光面
５２ 処理回路
９ 封止部材

Claims (8)

  1. 入力された電気信号を光に変換する発光部と、
    前記発光部からの光を受けて電気信号に変換する受光部と、
    前記発光部が取り付けられる一次導電板と、
    前記一次導電板と間隔を空けて対向し、且つ前記受光部の受光面が前記発光部の発光面と対向するように前記受光部が取り付けられる二次導電板と、
    前記一次導電板と対向し、前記一次導電板と前記二次導電板との間に電圧を印加することで生じる電界の集中点を含む第１導電部とを備え、
    前記第１導電部は、前記受光部から離れた位置に前記集中点を有していることを特徴とする光結合装置。
  2. 前記第１導電部は、前記受光部から遠い側の一端から、前記発光部に向かって突出する第２導電部をさらに備えることを特徴とする請求項１記載の光結合装置。
  3. 前記第２導電部は、前記発光部に近い側の一端から、前記受光部から離れる向きに突出する第３導電部をさらに備えることを特徴とする請求項２記載の光結合装置。
  4. 前記第３導電部は、前記発光部と対向する一面が前記受光部の前記受光面よりも前記発光部に近い位置にあることを特徴とする請求項３記載の光結合装置。
  5. 前記二次導電板と前記第１導電部との間に隙間を備えることを特徴とする請求項１記載の光結合装置。
  6. 前記第１導電部は、特定の電位点に電気的に接続されることを特徴とする請求項５記載の光結合装置。
  7. 前記特定の電位点は、前記二次導電板が電気的に接続される電位点と同じ電位であることを特徴とする請求項６記載の光結合装置。
  8. 前記受光部に電気的に接続され、前記受光部から出力される電気信号を処理する処理回路と、
    前記発光部、前記受光部を少なくとも封止する封止部材とを備えることを特徴とする請求項１乃至７の何れか１項に記載の光結合装置。
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