JPH046214Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は、発光素子と受光素子の樹脂封止構造
に改良を加えたホトカプラに関する。

〔従来の技術〕

従来の樹脂封止型のホトカプラは、第４図に示
す如く、一方の支持板１上に発光素子３を固着
し、他方の支持板２上に受光素子４を固着し、図
示されていないリードに対して発光素子３及び受
光素子４を内部リード５，６で接続し、発光素子
３及び受光素子４を共通に被覆するように光透過
性（透明性）樹脂から成る光結合用樹脂７を設
け、この光結合用樹脂７を囲むように封止用樹脂
８を設けた構造になつている。なお、各支持板
１，２に延長してリード１ａ，２ａが設けられて
いる。

このホトカプラにおいて、発光素子３から受光
素子４への光伝達は、主として界面９による反射
光路１０で行われる。つまり、受光素子４の光入
力の大部分は、発光素子３から放射した光が光結
合用樹脂７と封止用樹脂８との界面９で反射する
ことに基づいて得られる。従つて、発光素子３と
受光素子４との光結合効率を高めるためには、光
結合用樹脂７の透明度が高いこと、及び封止用樹
脂８の光反射率が高いことが望ましい。

〔考案が解決しようとする問題点〕

ところで、第４図の従来構造のホトカプラに
は、次の問題点がある。

(1) 第４図のホトカプラにおいて、封止用樹脂８
に白色系樹脂を使用し、光反射率を高めると、
封止用樹脂８を設ける前の光結合効率をR_Cと
したとき、2.5R_C程度の高い光結合効率を得る
ことができる。しかし、白色系樹脂では外部光
を完全に遮断することが困難であり、外部光の
一部が受光素子４まで達し、ホトカプラが誤動
作することがある。従つて、従来の多くのホト
カプラでは、封止用樹脂８として光遮断性能の
高い黒色系樹脂が使用されている。この様に黒
色系樹脂を使用すると、光結合効率は0.2R_C程
度に低下する。

(2) 光結合用樹脂７と封止用樹脂８とは異質のも
のであるから、ホトカプラを長期に渡つて使用
すると、界面９が変質し、ひどいときは光結合
用樹脂７から封止用樹脂８がはく離し、この変
質やはく離が起こると、界面９の光反射率が変
化し、光結合効率が変動する。このため、ホト
カプラの特性安定性及び信頼性の面で改善の余
地がある。

(3) 光結合用樹脂７は一般に液状のシリコン樹脂
を発光素子３及び受光素子４の上に滴下し、熱
処理して硬化されたラバー状又はゲル状の軟質
樹脂である。従つて、光結合用樹脂７及び封止
用樹脂８の形状を厳密に制御することができな
い。このため、光結合用樹脂７及び封止用樹脂
８の形状のバラツキが光結合効率のバラツキと
なり、ホトカプラの製造歩留りが悪くなる。

なお、上記(1)の外部光によるホトカプラの誤動
作の問題点を解決するために、光結合用樹脂７の
上に光反射率の大きい白色系樹脂を薄く被覆し、
その上を光遮断性能の高い黒色系樹脂で封止する
三層封止構造も考えられる。しかし、光結合用樹
脂７の上に薄く被覆できるような流動性を持つた
白色系樹脂が見当らないのが実状である。適当な
白色系樹脂があつたとしても、製造工程は複雑化
するし、上記(2)(3)の問題点の解決にはならない。

そこで本考案の目的は、光結合効率が大きく、
外部光による誤動作が起らず、光結合効率の変動
及びバラツキが小さく、かつ製造が容易なホトカ
プラを提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的を達成するための本考案は、支持部材
上に固着された発光素子と、前記支持部材又は別
の支持部材上に固着された受光素子と、前記発光
素子と前記受光素子とを共通に被覆する光結合用
樹脂と、前記光結合用樹脂を被覆する封止用樹脂
とを有するホトカプラにおいて、前記光結合用樹
脂がSiO₂系ガラスの微粉末から成る光散乱物質
を６〜13重量％混入した光透過性樹脂であり、前
記封止用樹脂が白色系樹脂よりも光遮断性能の高
い非白色系樹脂であり、前記発光素子から放射さ
れた光が前記光結合用樹脂と前記封止用樹脂の界
面で反射して前記受光素子に至る量に比べて、前
記発光素子から放射された光が前記界面の反射を
伴なわないで前記光結合用樹脂内で光散乱して前
記受光素子に至る量が多くなるように前記光結合
用樹脂及び前記封止用樹脂が構成されていること
を特徴とするホトカプラに係わるものである。

〔作用〕

発光素子から出た光は、光結合用樹脂で散乱さ
れ、その一部が受光素子に到達する。発光素子か
ら出た光が光結合用樹脂によつて散乱すると、光
結合用樹脂と封止用樹脂の界面まで届く量が少な
くなる。このため、封止用樹脂の光反射率が発光
素子と、受光素子との光結合効率に及ぼす影響が
少なくなり、封止用樹脂として光遮断性能の高い
非白色系樹脂を使用しても封止用樹脂を形成した
ことによる光結合効率の低下は従来より少ない。
また、外部光が光結合用樹脂に到達しても、この
外部光は光結合用樹脂の光散乱作用によつて受光
素子まで到達し難く、外部光の光遮断が強化され
る。更にまた、封止用樹脂と光結合用樹脂との界
面の変質、はく離及び光結合用樹脂の形状のバラ
ツキが生じても、光結合効率に及ぼす影響が小さ
い。

〔実施例〕

次に、第１図及び第２図によつて本考案の実施
例に係わるホトカプラを説明する。第１図のホト
カプラは、一方の金属板製支持板１の上にGaAs
赤外発光ダイオードチツプから成る発光素子３を
固着し、他方の金属板製支持板２の上にSiホトト
ランジスタチツプから成る受光素子４を固着し、
それぞれに内部リード５，６を接続し、発光素子
３と受光素子４とを光散乱物質入り光結合用樹脂
１１で共通に被覆し、更に光遮断性能の高い黒色
系封止樹脂１２で被覆したものである。なお、一
対の支持板１，２はリードフレームに基づいて得
られたものであり、この延長部にリード１ａ，２
ａを有する。また、内部リード５，６は図示がさ
れていない外部リードに接続されている。

本考案に関係する光散乱物質入り光結合用樹脂
１１は、光透過性（透明性）樹脂であるラバー状
又はゲル状のシリコン樹脂に光散乱物質として
SiO₂系ガラスの微粉末を約10重量％混入したも
のである。また、黒色系封止樹脂１２は、受光素
子４が外部光に応答することを阻止するために、
光吸収体となる顔料、色素、粒子を多く含ませた
黒色エポキシ樹脂である。

この様に構成されたホトカプラにおいては、発
光素子３から放射された光（赤外光）は光路１３
で示す様に散乱物質で反射して受光素子４に至
る。光結合用樹脂１１と封止用樹脂１２と界面に
至り、ここで反射して受光素子４に向う光もある
が、これは光散乱で受光素子４に至るものに比較
して少ない。

このホトカプラの光結合効率は、第４図の従来
の光結合用樹脂７のみを設けた場合の光結合効率
R_Cを基準にして、約0.5R_C（約半分）であるが、
従来の封止用樹脂８を黒色樹脂とした場合の光結
合効率約0.2R_Cよりは向上している。

第１図の構成にすれば、勿論、外部光による誤
動作は完全に防止される。また、光結合用樹脂１
１の形状が少々変化しても、光結合効率の変化は
少なく、±10％以下である。プレツシヤークツカ
ー試験においても、光結合効率の変化（低下）は
従来の1/3以下と良好な成績を示し、光結合効率
が界面９の変質やはく離の影響を受け難くなつて
いることを確認できた。

第２図は、光散乱物質の混合率（SiO₂系ガラ
ス微粉末の透明性シリコン樹脂への混合率）と、
発光素子３と受光素子４間の光結合効率の関係を
示す。なお、発光素子３と受光素子４との間隔が
約１mm、ドーム状に盛り上がつた光結合用樹脂１
１の頂部の高さが支持板１，２の上面から1.5mm
のときのデータである。本考案では、光結合用樹
脂１１からできるだけ外へ光を出さないようにす
る訳であるから、外部に光を出す発光ダイオード
のレンズ体の場合（混合率１〜３％）と比べ、混
合率をかなり大きくすることが望ましい。一般的
には、封止用樹脂１２を設けない状態において、
光混合用樹脂１１から外に出る光量が発光素子３
から放射された全光量の1/2未満になるように光
散乱物質を混入することが望ましい。勿論、混合
率があまり大きくなり過ぎると、発光素子３から
出た光が受光素子４に到達しなくなる。この例で
は６〜13％の混合率が実用範囲である。

〔変形例〕

本考案は、上述の実施例に限定されるものでな
く、変形可能なものである。例えば、第３図に示
す如く、ハイブリツドICのセラミツク基板１４
の上に厚膜導体１５，１６を設け、この厚膜導体
１５，１６の上に発光素子３と受光素子４を固着
し、結合用樹脂１１と封止用樹脂１２とを第１図
と同様に設けてもよい。

〔考案の効果〕

上述から明らかなように、本考案は次の効果を
有する。

(イ) 光結合用樹脂にSiO₂系ガラスの微粉末から
成る光散乱物質を６〜13重量％混入することに
より、光結合効率が高くなる。

(ロ) 光結合用樹脂による光結合が大きく、光結合
用樹脂と封止用樹脂との界面における反射に基
づく光結合が小さいので、界面の変質又は劣化
による光結合特性の変動が少なくなる。

(ハ) 封止用樹脂は非白色系樹脂であるので、外部
光による誤動作を起し難いホトカプラを得るこ
とができる。

(ニ) 光結合用樹脂と封止用樹脂との間に反射層を
設けることが不要であるので、構造が簡単であ
り、ホトカプラの低コスト化が可能になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の実施例に係わるホトカプラを
示す断面図、第２図は光散乱物質の混合率と光結
合効率との関係を示す図、第３図は変形例のホト
カプラを示す断面図、第４図は従来のホトカプラ
を示す断面図である。 １，２……支持板、３……発光素子、４……受
光素子、１１……光散乱物質入り光結合用樹脂、
１２……封止用樹脂。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 支持部材上に固着された発光素子と、前記支持
   部材又は別の支持部材上に固着された受光素子
   と、前記発光素子と前記受光素子とを共通に被覆
   する光結合用樹脂と、前記光結合用樹脂を被覆す
   る封止用樹脂とを有するホトカプラにおいて、 前記光結合用樹脂がSiO₂系ガラスの微粉末か
   ら成る光散乱物質を６〜13重量％混入した光透過
   性樹脂であり、 前記封止用樹脂が白色系樹脂よりも光遮断性能
   の高い非白色系樹脂であり、 前記発光素子から放射された光が前記光結合用
   樹脂と前記封止用樹脂の界面で反射して前記受光
   素子に至る量に比べて、前記発光素子から放射さ
   れた光が前記界面の反射を伴なわないで前記光結
   合用樹脂内で光散乱して前記受光素子に至る量が
   多くなるように前記光結合用樹脂及び前記封止用
   樹脂が構成されていることを特徴とするホトカプ
   ラ。