TW201711218A - 光耦合裝置 - Google Patents

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Abstract

本發明之實施形態係提供一種可一邊緩和作用於發光元件之應力一邊提昇發光元件之光利用效率之光耦合裝置。 實施形態之光耦合裝置具備：發光元件；受光元件，其係與發光元件對向；引線框架，其具有設置有發光元件之第1面、及與第1面對向之第2面；第1被覆構件，其係將發光元件覆蓋；第2被覆構件，其係將第1被覆構件、受光元件、及引線框架覆蓋；及第3被覆構件，其係將第2被覆構件覆蓋者，且第2被覆構件與第3被覆構件之第1接著強度及第2被覆構件與第2面之第2接著強度中之至少一個接著強度低於第1被覆構件與第2被覆構件之第3接著強度。

Description

光耦合裝置 [相關申請案]
本申請享有以日本專利申請2015-174611號(申請日：2015年9月4日)為基礎申請之優先權。本申請係藉由參照該基礎申請而包括基礎申請之全部內容。
本發明之實施形態係關於一種光耦合裝置。
作為包含光繼電器(PHOTO RELAY)或光耦合器(Photocoupler)之光耦合裝置之模製結構之一例，已知有雙模結構。於雙模結構中，一般而言，發光元件與受光元件係被內模(inner mold)樹脂所覆蓋，且該內模樹脂係被外模(outer mold)樹脂所覆蓋。
上述雙模結構存在當周圍溫度產生變化時，應力自內模樹脂作用於發光元件，且因該應力而導致發光元件劣化之虞。因此，作為緩和該應力之方法，已知有利用矽樹脂將發光元件覆蓋之後，利用內模樹脂將該矽樹脂覆蓋之方法。
然而，矽樹脂之溫度特性係與內模樹脂之溫度特性較大地不同。因此，當周圍溫度產生變化時，矽樹脂與內模樹脂之間之界面容易剝離。若該界面剝離，則自發光元件至受光元件為止之光程被遮擋。藉此，受光元件之受光量減少，故存在光之利用效率惡化之虞。
本發明之實施形態係提供一種可一邊緩和作用於發光元件之應 力一邊提昇發光元件之光利用效率之光耦合裝置。
根據實施形態，提供一種光耦合裝置，其特徵在於具備：發光元件；受光元件，其係與上述發光元件對向；引線框架，其係具有設置有上述發光元件之第1面、及與上述第1面對向之第2面；第1被覆構件，其係將上述發光元件覆蓋；第2被覆構件，其係將上述第1被覆構件、上述受光元件、上述第1面、及上述第2面覆蓋；及第3被覆構件，其係將上述第2被覆構件覆蓋者，且上述第2被覆構件與上述第3被覆構件之第1接著強度、及上述第2被覆構件與上述第2面之第2接著強度中之至少一個接著強度低於上述第1被覆構件與上述第2被覆構件之第3接著強度。
1‧‧‧光耦合裝置
10‧‧‧發光元件
11‧‧‧受光元件
12、13‧‧‧引線框架
12a‧‧‧第1面
12b‧‧‧第2面
13a‧‧‧第3面
13b‧‧‧第4面
14‧‧‧第1被覆構件
15‧‧‧第2被覆構件
16‧‧‧第3被覆構件
17‧‧‧脫模劑
20、21‧‧‧導體
L1‧‧‧光
L2‧‧‧反射光
L3‧‧‧出射光
R‧‧‧區域
圖1係表示第1實施形態之光耦合裝置之概略性構成之俯視圖。
圖2係沿著圖1所示之切斷線A-A之剖視圖。
圖3係圖2所示之區域R之放大圖。
圖4(a)係將比較例之光耦合裝置之一部分放大所得之剖視圖，(b)係將第1實施形態之光耦合裝置之一部分放大所得之剖視圖。
圖5(a)係將第2實施形態之光耦合裝置之一部分放大所得之剖視圖，(b)係表示於(a)所示之光耦合裝置中，引線框架與第2被覆構件之間之界面已剝離之狀態之剖視圖。
圖6(a)係將第2實施形態之變化例之光耦合裝置之一部分放大所得之剖視圖，(b)係表示於(a)所示之光耦合裝置中，引線框架與第2被覆構件之間之界面已剝離之狀態之剖視圖。
以下，參照圖式說明本發明之實施形態。於以下之實施形態中，作為光耦合裝置之一例，以光耦合器之構成為中心進行說明。但，本實施形態亦可適用於光耦合器以外之其他光耦合裝置、例如光繼電器。
(第1實施形態)
圖1係表示第1實施形態之光耦合裝置之概略性構成之俯視圖。又，圖2係沿著圖1所示之切斷線A-A之剖視圖。進而，圖3係圖2所示之區域R之放大圖。
如圖1、圖2、及圖3所示，本實施形態之光耦合裝置1具有：發光元件10、受光元件11、引線框架12、13、第1被覆構件14、第2被覆構件15、第3被覆構件16、及脫模劑17。
發光元件10係藉由導體20而電性連接於引線框架12。若電流自引線框架12經由導體20供給至發光元件10，則發光元件10朝向受光元件11發射光。
於本實施形態中，發光元件10為LED(Light Emitting Diode，發光二極體)，但該發光元件10並非限定於LED，亦可為其他種類之發光元件。又，導體20係鋁之接合線，但該導體20並非限定於鋁，亦可為金等其他種類之金屬。
受光元件11係藉由導體21而電性連接於引線框架13。若受光元件11接收到發光元件10之光，則與受光量對應之電流自受光元件11經由導體21輸出至引線框架13。再者，於本實施形態中，導體21亦與導體20同樣地為鋁之接合線，但該導體20亦不僅限於鋁，亦可為其他種類之金屬。
引線框架12、13係包含例如金屬等之導電構件。引線框架12具有設置有發光元件10之第1面12a、及與第1面12a對向之第2面12b。引線框架13具有以與發光元件10對向之方式設置有受光元件11之第3面 13a、及與第3面13a對向之第4面13b。
再者，本實施形態中，於光耦合裝置1設置有複數個引線框架12與複數個引線框架13。複數個引線框架12之1個引線框架12中藉由焊料而接合有發光元件10。該發光元件10係藉由導體20而電性連接於與自身接合之引線框架12不同之引線框架12。
又，複數個引線框架13之1個引線框架13中藉由焊料接合有受光元件11。該受光元件11係藉由導體20而電性連接於與自身接合之引線框架13不同之引線框架13。
第1被覆構件14係將發光元件10覆蓋。第1被覆構件14係包含例如矽樹脂。於本實施形態中，第1被覆構件14係作為保護發光元件10之封裝樹脂發揮功能。
第2被覆構件15係將受光元件11、引線框架12、13、及第1被覆構件14覆蓋。第2被覆構件15包含可穿過發光元件10之光之透明樹脂。
第3被覆構件16係將第2被覆構件15覆蓋。第3被覆構件15包含例如具備遮光性之黒色系之遮光樹脂。藉此，可防止發光元件10之光向外部洩漏，進而，可防止受光元件11因外界光而誤動作。
本實施形態中，第2被覆構件15係相當於所謂之內模樹脂，第3被覆構件16係相當於所謂之外模樹脂。即，於本實施形態中，藉由第2被覆構件15與第3被覆構件16而形成雙模結構。
脫模劑17係包含例如長鏈脂肪酸等具有脫模作用之有機物。於本實施形態中，脫模劑17係於第2被覆構件15之成型後，塗佈於該第2被覆構件15之外表面。此後，藉由實施第3被覆構件16之成型，而使脫模劑17包含於第2被覆構件15與第3被覆構件16之間。
再者，於本實施形態中，脫模劑17係塗佈於第2被覆構件15之外表面之一部分，具體而言塗佈於與引線框架12之第2面12b對向之區域。然而，脫模劑17亦可遍佈第2被覆構件15之外表面之全區域地塗 佈。
圖4(a)係將比較例之光耦合裝置之一部分放大所得之剖視圖，圖4(b)係將本實施形態之光耦合裝置1之一部分放大所得之剖視圖。
於圖4(a)所示之比較例中，脫模劑17不包含於第2被覆構件15與第3被覆構件16之間。換而言之，於本比較例中，第1被覆構件14與第2被覆構件15之接著強度低於第2被覆構件15與第3被覆構件16之接著強度。因此，於周圍溫度上升之情形時，如圖4(a)所示，第1被覆構件14與第2被覆構件15之間之界面剝離之可能性變高。
若上述界面剝離，則光之折射率產生變化。因此，如圖4(a)所示，即便自發光元件10發出之光L1入射至第1被覆構件14與第2被覆構件15之間之界面，入射光之大部分亦將成為反射光L2。其結果，受光元件11之受光量減少，從而光之利用效率惡化。作為其對策，考慮將第1被覆構件14去除，利用第2被覆構件15將發光元件10覆蓋。然而，於該情形時，存在發光元件10因自第2被覆構件15所受到之應力而劣化之虞。
另一方面，根據圖4(b)所示之本實施形態，如上所述，脫模劑17係包含於第2被覆構件15與第3被覆構件16之間。換而言之，於本實施形態中，第2被覆構件15與第3被覆構件16之接著強度低於第1被覆構件14與第2被覆構件15之接著強度，且低於第2被覆構件15與第2面12b之接著強度。因此，於周圍溫度上升之情形時，如圖4(b)所示，第2被覆構件15與第3被覆構件16之間之界面剝離之可能性變高。具體而言，因包含有機物之脫模劑17將包含透明樹脂之第2被覆構件15與包含遮光樹脂之第3被覆構件16之間之氫鍵破壞，導致該等界面變得容易剝離。
若上述界面剝離，則產生於第1被覆構件14與第2被覆構件15之間之應力得以緩和。因此，第1被覆構件14與第2被覆構件15之密接得 以維持，該等界面中之光之折射率變得難以變化。即，於本實施形態之光耦合裝置1中，為使發光元件10之光之利用效率提昇，而藉由促進不位於自發光元件10至受光元件11為止之光程上之構件間之界面之剝離，而確保位於該光程上之構件間之密接。
因此，當自發光元件10發出之光L1入射至第1被覆構件14與第2被覆構件15之界面時，入射光之大部分作為出射光L3被受光元件11接收。其結果，即便不將第1被覆構件14去除，受光元件11之受光量亦相較比較例增加，因此，可一邊緩和作用於發光元件10之應力，一邊使光之利用效率提昇。
又，於本實施形態之光耦合裝置1中，藉由第2被覆構件15與第3被覆構件16之剝離，而緩和產生於裝置內部之應力。藉此，亦將使發光元件10接合於第1面12a之焊料、或使受光元件11接合於第3面13a之焊料所受之應力緩和，故該等焊料之耐熱性穩定。
再者，本實施形態之光耦合裝置1中，因經年劣化，引線框架12與第2被覆構件15之間之接著容易變弱。如此一來，第1被覆構件14中之引線框架12側容易被氧化而變色(例如茶色)。為了抑制此情況，較理想為使第1面12a之平滑度變高等，提昇第2被覆構件15與第1面12a之接著強度(第4接著強度)。
(第2實施形態)
對於第2實施形態，以與第1實施形態不同之處為中心進行說明。圖5(a)係將第2實施形態之光耦合裝置之一部分放大所得之剖視圖，圖5(b)係表示於圖5(a)所示之光耦合裝置中，引線框架12與第2被覆構件15已剝離之狀態之剖視圖。
如圖5(a)所示，本實施形態之光耦合裝置係於脫模劑17包含於引線框架12之第2面12b與第2被覆構件15之間而取代包含於第2被覆構件15與第3被覆構件16之間之方面不同於第1實施形態之光耦合裝置1。
於本實施形態中，脫模劑17係於第2被覆構件15之成型前，塗佈於引線框架12之第2面12b。藉由該脫模劑17，第2面12b與第2被覆構件15之接著強度變得低於第1被覆構件14與第2被覆構件15之接著強度。因此，於周圍溫度上升之情形時，如圖5(b)所示，第2面12b與第2被覆構件15剝離之可能性變高。
若第2面12b與第2被覆構件15剝離，則產生於第1被覆構件14與第2被覆構件15之間之應力得以緩和。因此，可維持第1被覆構件14與第2被覆構件15之密接，從而抑制該等界面之折射率之變化。即，於本實施形態中亦與第1實施形態同樣地，為使發光元件10之光利用效率提昇，而藉由促進不位於自發光元件10至受光元件11為止之光程上之構件間之界面之剝離，而確保位於該光程上之構件間之密接。
因而，與第1實施形態同樣地，自發光元件10發出之光L1之大部分作為出射光L3被受光元件11接收，因此，可一邊緩和作用於發光元件10之應力，一邊使光之利用效率提昇。
再者，本實施形態係使第2面12b與第2被覆構件15剝離，但亦可取而代之，與第1實施形態同樣地，亦使第2被覆構件15與第3被覆構件16剝離。即，第2被覆構件15與第3被覆構件16之接著強度、及第2被覆構件15與第2面12b之接著強度中之至少一個接著強度低於第1被覆構件14與第2被覆構件15之接著強度即可。
(變化例)
以下，對第2實施形態之變化例進行說明。圖6(a)係將第2實施形態之變化例之光耦合裝置之一部分放大所得之剖視圖，圖6(b)係表示於圖6(a)所示之光耦合裝置中，引線框架12與第2被覆構件15已剝離之狀態之剖視圖。
如圖6(a)所示，於本變化例之引線框架12中，第2面12b之表面粗糙度大於第1面12a之表面粗糙度。再者，各面之表面粗糙度可由例如 每一單位面積之凹凸之高低差之平均值規定。
因上述表面粗糙度之差異，第2面12b與第2被覆構件15之接觸面積變得小於第1面12a與第2被覆構件15之接觸面積。藉此，第2面12b與第2被覆構件15之接著強度變得低於第1面12a與第2被覆構件15之接著強度。
其結果，如圖6(b)所示，可製成第1面12a與第2被覆構件15密接，且第2面12b與第2被覆構件15已剝離之狀態。即，於本變化例中，藉由破壞第2面12b與第2被覆構件15之密接狀態和第1面12a與第2被覆構件15之密接狀態之平衡，而無需使用脫模劑17，便可使第2面12b與第2被覆構件15剝離。
再者，於本變化例中，亦可對引線框架12之第1面12a實施電漿處理。藉由該電漿處理，第1面12a之平坦性提昇，因此，第1面12a與第2被覆構件15之密接得到強化。即便該情形時，第2面12b與第2被覆構件15之接著強度亦低於第1面12a與第2被覆構件15之接著強度。因而，可製成第2面12b與第2被覆構件15已剝離之狀態。
對本發明之若干個實施形態進行了說明，但該等實施形態係作為示例而提示者，且並非意在限定發明之範圍。該等實施形態可利用其它各種形態而實施，且可於不脫離發明之主旨之範圍內，進行各種省略、置換、變更。該等實施形態或其變化包含於發明之範圍或主旨中，並且包含於專利申請之範圍中記載之發明及其均等之範圍中。
1‧‧‧光耦合裝置
11‧‧‧受光元件
12、13‧‧‧引線框架
16‧‧‧第3被覆構件

Claims (8)

  1. 一種光耦合裝置，其特徵在於具備：發光元件；受光元件，其係與上述發光元件對向；引線框架，其係具有設置有上述發光元件之第1面、及與上述第1面對向之第2面；第1被覆構件，其係將上述發光元件覆蓋；第2被覆構件，其係將上述第1被覆構件、上述受光元件、及上述引線框架覆蓋；及第3被覆構件，其係將上述第2被覆構件覆蓋者，且上述第2被覆構件與上述第3被覆構件之第1接著強度、及上述第2被覆構件與上述第2面之第2接著強度中之至少一個接著強度低於上述第1被覆構件與上述第2被覆構件之第3接著強度。
  2. 如請求項1之光耦合裝置，其中於上述第2被覆構件與上述第3被覆構件之間、或上述第2被覆構件與上述第2面之間包含有脫模劑。
  3. 如請求項2之光耦合裝置，其中上述脫模劑係包含於上述第2被覆構件與上述第3被覆構件之間之與上述第2面對向之區域。
  4. 如請求項1之光耦合裝置，其中上述第2接著強度係低於上述第2被覆構件與上述第1面之接著強度。
  5. 如請求項4之光耦合裝置，其中上述第2面之表面粗糙度大於上述第1面之表面粗糙度。
  6. 如請求項1之光耦合裝置，其中上述第1接著強度低於上述第2接著強度。
  7. 如請求項1之光耦合裝置，其中上述第2被覆構件與上述第1面之 第4接著強度低於上述第3接著強度。
  8. 一種光耦合裝置，其特徵在於具有：發光元件；受光元件，其係與上述發光元件對向；引線框架，其係具有設置有上述發光元件之第1面、及與上述第1面對向之第2面；矽樹脂，其係將上述發光元件覆蓋；透明樹脂，其係將上述矽樹脂、上述受光元件、及上述引線框架覆蓋；遮光樹脂，其係將上述透明樹脂覆蓋；及有機物，其係設置於上述透明樹脂與上述遮光樹脂之間、及上述透明樹脂與上述第2面之間之至少一者。
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