JP2513428B2

JP2513428B2 - フォトカプラ

Info

Publication number: JP2513428B2
Application number: JP24469393A
Authority: JP
Inventors: 道成浅井
Original assignee: Nippon Electric Co Ltd
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1993-09-30
Filing date: 1993-09-30
Publication date: 1996-07-03
Anticipated expiration: 2011-07-03
Also published as: JPH07106625A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、フォトカプラに関し、
特に耐ノイズ性に優れ、かつ高速動作可能なフォトカプ
ラに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のフォトカプラは一般に図３に示す
ように、互いに対向するリードフレーム６上にそれぞれ
発光素子１と、受光部５を持つ受光素子４がマウントさ
れており、発光素子１はＳｉ樹脂ポッティング７されて
いる。そして、これらを透光性のエポキシ樹脂で１次モ
ールド２し、さらに不透光性のエポキシ樹脂で２次モー
ルド３された構成（２重モールド構造）を有している。

【０００３】以上の構成により、発光素子１が発光する
と、光が透光性の１次モールド２を通過し、受光素子４
に到達して信号の伝達が行われる。また、この２重モー
ルド構造は、１次モールド２と２次モールド３との熱膨
張係数がほぼ同じであるため、１次モールド２と２次モ
ールド３との界面の剥離がなく、フォトカプラの入出力
間の絶縁耐圧を高くすることができ、耐湿性，耐熱性等
の信頼性も高いため、現在一般的に採用されている。

【０００４】しかし、この２重モールド構造は、１次モ
ールド２と２次モールド３の熱膨張係数を等しくするた
めに、１次モールド２中にフィラーを入れてあるため、
１次モールドの光透過率が２４％程度と低いという欠点
があった。このため、受光素子４は受光感度を上げる必
要があり、受光部５の面積を大きくする必要があった。
受光部５の面積が大きくなるということは、受光素子４
のコレクターエミッタ間容量を増大させ、応答速度の低
下を引き起こしたり、入出力間容量の増大による耐ノイ
ズ性の低下を引き起こす。

【０００５】この問題を解決するため光の利用効率を上
げる方法として、従来は図４のように凸レンズ８を利用
する方法（実開昭６０−３７２５８号参照）や、図５の
ように屈折率の異なる２種類の内部透光性樹脂の界面を
利用し、光を集光する方法（実開昭６１−３０２６２号
参照）があった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】これら従来のフォトカ
プラでは、凸レンズ８や屈折率の異なる２種類の内部透
光性樹脂の界面を利用し、発光素子１と受光素子４が焦
点となるように発光素子１と受光素子４の光軸を一致さ
せるものであるが、実際の組立において、発光素子１及
び受光素子４のマウント位置精度，凸レンズ８の位置精
度が足りなかったり、屈折率の異なる２種類の内部透光
性樹脂の界面の形成が精度よくできず、発光素子１と受
光素子４の光軸を一致させることができなくなり、光の
利用効率を上げることができないという問題点があっ
た。

【０００７】本発明の目的は、光軸の設定を必要とせず
集光を行い、光の利用効率を向上したフォトカプラを提
供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明に係るフォトカプラは、発光素子と受光素子
の対と、透明体と、１次モールドと、２次モールドとを
有し、光を媒体として信号を伝送するフォトカプラであ
って、発光素子は、光を出射するものであり、受光素子
は、透明体を介して発光素子の出射光を受光するもので
あり、透明体は、発光素子からの出射光を集光し、その
光を受光素子に入光させるものであり、光入射面と光出
射面と反射膜とを有し、光入射面は、発光素子とは向き
合わせに設けられ、該発光素子からの出射光が入射する
のに十分な大きさの面積をもつものであり、光出射面
は、光入射面より小さな面積をもち、透明体に入射した
光を絞って受光素子に出射するものであり、反射膜は、
透明体の光入射面及び光出射面を除く側面に形成され、
透明体の側面から外部に光が漏出するのを阻止するもの
であり、１次モールドは、透明性樹脂からなり、発光素
子，受光素子，透明体を被覆するものであり、２次モー
ルドは、１次モールドの外殻を被覆し、外部光を遮断す
るものである。

【０００９】また、前記透明体は、前記１次モールド樹
脂より高い屈折率をもつ透明物質からなるものである。

【００１０】また、前記透明体は、光入射面に反射防止
膜を有し、反射防止膜は、透明体に入射した光が光入射
面から外部に漏出するのを阻止するものである。

【００１１】

【作用】発光素子からの光を透明体の広い面積の光入射
面に入射させ、その光を透明体に通して絞り込み、その
絞り込んだ光を受光素子に受光させる。

【００１２】

【実施例】次に、本発明について図面を参照して説明す
る。図１（ａ）は、本発明の一実施例を示す断面図であ
る。

【００１３】図１（ａ）において、ディンプル加工して
ある発光側と受光側のリードフレーム６，６は、互いに
向き合わせに配置されている。発光側リードフレーム６
には、発光素子１が銀ペーストによりマウントされてお
り、リードフレーム６と発光素子１とは金線でボンディ
ングされ、さらに発光素子１にはＳｉ樹脂ポッティング
７が行われて被覆されている。一方、受光側リードフレ
ーム６には、発光素子１と向き合う水平部６ａと、水平
部６ａから垂直に立上った立上り部６ｂとが設けられて
おり、リードフレーム６の立上り部６ｂには、発光素子
１とは直交する配置で受光素子４が厚金又は銀ペースト
によりマウントされており、リードフレーム６と受光素
子４は金線でボンディングされている。さらに、後述の
透光性樹脂モールド２より高い屈折率をもつ板状の透明
体（石英ガラス９（屈折率１．４６））は、発光素子１
とは対向し、かつその側面が受光素子４の受光部５に合
うように受光側リードフレーム６の水平部６ａにマウン
トされている。透明体９は、広い入射面積をもつ光入射
面９ａと、狭い入射面積をもつ光出射面９ｂとを有して
おり、発光素子１からの光入射面９ａは、ハーフミラー
を形成している。すなわち、透明体９の光入射面９ａ
は、ハーフミラーを構成しているＣｒからなる反射防止
膜１０が形成されている。また、透明体９の光入射面９
ａと光出射面９ｂを除く側面は、反射膜１１が形成され
ている。また、透明体９の光出射面９ｂは、受光素子４
の受光部５に向き合っている。

【００１４】以上のように各素子がマウント，ボンディ
ングされ、リードフレームが対向するように配置状態に
おいて、これらは、透光性のエポキシ樹脂（屈折率１．
４４）により１次モールド２され、１次モールド２の外
周側が不透光性のエポキシ樹脂により２次モールド３さ
れている。

【００１５】実施例において、発光素子１から出射した
光は、１次モールド２を通して板状の透明体９の光入射
面９ａ上に到達し、一部は反射されるが、大部分は透明
体９中に入射する。板状の透明体９は屈折率が高いた
め、透明体９内に入射した光は、透明体９から外部に出
にくく、また、板状透明体９中の受光部５に向かう面以
外の面は反射面１１が設けられているため、透明体９内
に入射した光は、受光素子４の受光部５に集中し、発光
素子１からの出射光は、受光素子４に受光される。

【００１６】以上の方法により、受光素子４の受光面積
を低減することが可能となる。例えば、板状の透明体９
として、１．０×２．０×０．２ｍｍの大きさのものを
用いると、受光素子１の受光面積は、従来の０．３６ｍ
ｍ²の大きさをもつものが０．２０ｍｍ²の大きさのもの
となり、受光素子４の受光面積は、従来のものに比べ
て、１／２程度に低減できる。また応答速度は、受光素
子４の受光面積の逆数に比例して速くなるため、応答速
度は、上記例の場合に、従来のものに比べて、２倍程度
向上する。耐ノイズ性も入出力間（発光素子−受光素子
間）が離れているため、入出力間容量を小さくでき、数
千Ｖ／μｓまで向上する。

【００１７】また透明体９の形状は、板状のものに限る
ものではなく、図１（ｂ）のように受光素子４側の肉厚
が厚くなったくさび状のものでも良く、要は光入射面９
ａが発光素子１の光を採り入れるのに充分な大きさをも
ち、その光を狭い面積に絞り込むような狭い面積を光出
射面９ｂが有していれば、いずれの形状のものでも良
い。さらに、発光素子１からの光が横方向に広がらず、
効率良く透明体９に伝わるようにするため、図２のよう
に２次モールド３の内壁の一部に発光素子１からの光を
透明体９に向けて反射する突起壁３ａを設ける構造（実
開平２−１２７０４６号）と組み合わせると、さらに光
の利用効率が上がる。また、本実施例では、発光素子１
の発光面に対して受光素子４の受光面を直交する方向に
向けて配置したが、この配置関係に限定されるものでは
ない。

【００１８】

【発明の効果】以上説明したように本発明は、発光素子
からの光を透明体の広い面積をもつ光入射面で受け入
れ、これを絞り込んで光出射面から出射して受光素子に
受光させるため、凸レンズや屈折率の異なる２種類の内
部透光性樹脂の界面を利用した従来の場合のように発光
素子と受光素子が焦点となるように発光素子と受光素子
の光軸を一致させる必要がなく、しかも受光素子を小さ
くすることができ、高速応答や耐ノイズ性に優れたフォ
トカプラを実現できる。また、透明体の素材として、１
次モールドよりも高い屈折率をもつ透明物質を用いるこ
とにより、透明体内部に入射した光が外部に漏出するの
を阻止することができ、発光素子からの光を受光素子に
有効に伝達することができる。また、透明体の光入射面
に反射防止膜を設けることにより、光入射面から外部に
漏出する光を抑えて、これを受光素子に有効に伝達する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）は、本発明の一実施例を示す断面図、
（ｂ）は、本発明のもう一つの実施例を示す断面図であ
る。

【図２】本発明のさらにもう一つの実施例を示す断面図
である。

【図３】従来例を示す断面図である。

【図４】従来例を示す断面図である。

【図５】従来例を示す断面図である。

【符号の説明】

１発光素子２１次モールド３２次モールド４受光素子５受光部６リードフレーム７ポッティング８レンズ９透明体９ａ透明体の光入射面９ｂ透明体の光出射面１０反射防止膜１１反射膜

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】発光素子と受光素子の対と、透明体と、
１次モールドと、２次モールドとを有し、光を媒体とし
て信号を伝送するフォトカプラであって、発光素子は、光を出射するものであり、受光素子は、透明体を介して発光素子の出射光を受光す
るものであり、透明体は、発光素子からの出射光を集光し、その光を受
光素子に入光させるものであり、光入射面と光出射面と
反射膜とを有し、光入射面は、発光素子とは向き合わせに設けられ、該発
光素子からの出射光が入射するのに十分な大きさの面積
をもつものであり、光出射面は、光入射面より小さな面積をもち、透明体に
入射した光を絞って受光素子に出射するものであり、反射膜は、透明体の光入射面及び光出射面を除く側面に
形成され、透明体の側面から外部に光が漏出するのを阻
止するものであり、１次モールドは、透明性樹脂からなり、発光素子，受光
素子，透明体を被覆するものであり、２次モールドは、１次モールドの外殻を被覆し、外部光
を遮断するものであることを特徴とするフォトカプラ。
【請求項２】前記透明体は、前記１次モールド樹脂よ
り高い屈折率をもつ透明物質からなるものであることを
特徴とする請求項１に記載のフォトカプラ。
【請求項３】前記透明体は、光入射面に反射防止膜を
有し、反射防止膜は、透明体に入射した光が光入射面から外部
に漏出するのを阻止するものであることを特徴とする請
求項１、又は２に記載のフォトカプラ。