WO2019114166A1 - 一种抗震动的光耦继电器 - Google Patents

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袁瓅
张国珠
滕爱武
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Definitions

  • the signal transmitting end 3 is a light emitting device and the signal receiving end 4 is a light emitting device
  • the signal transmitting end 3 is disposed opposite to the front end of the signal receiving end 4, so that most of the emitted light emitted by the signal transmitting end 3 can be received by the signal receiving end 4 Absorbed, and the distance between the signal transmitting end 3 and the signal receiving end 4 can be adjusted.
  • the effective distance guarantees the isolation voltage.
  • the isolation voltage of 4000V can be guaranteed.
  • the isolation voltage of 6000V can be guaranteed.
  • the distance is increased to 1.2mm or more, 8000V can be guaranteed. Isolation voltage.
  • the isolation voltage of the photocoupler relay is positively correlated with the linear distance between the signal transmitting end 3 and the signal receiving end 4.
  • the signal transmitting end 3 and the signal receiving end 4 are exemplarily shown.
  • the signal transmitting end 3 is connected to the first frame 1 through a bonding wire
  • the signal receiving end 4 is connected to the second frame 2 through a bonding wire
  • the bonding wire has an outward convex arc shape. In determining the distance between the signal transmitting end 3 and the signal receiving end 4, the bonding line needs to be taken into consideration.

Landscapes

  • Photo Coupler, Interrupter, Optical-To-Optical Conversion Devices (AREA)

Abstract

一种抗震动的光耦继电器，涉及封装技术领域，包括物理分离的第一框架(1)和第二框架(2)；第一框架(1)与第二框架(2)在剖面的水平方向平行放置，且第一框架(1)与第二框架(2)在剖面的竖直方向上部分重叠；信号发送端(3)设置在第一框架(1)上的重叠位置，信号接收端(4)设置在第二框架(2)上的重叠位置；信号发送端(3)与信号接收端(4)正面相对，且信号发送端(3)和信号接收端(4)物理隔离；信号发送端(3)与信号接收端(4)被密封在内部树脂(5)中，内部树脂(5)外部封装有外部树脂(6)。解决了一体成型的设计导致对震动敏感、可靠性低、隔离电压小、存在续流以及散热效果差的问题，达到了缓冲外力冲击、提高可靠性、增大隔离电压、避免续流影响以及保证散热的效果。

Description

一种抗震动的光耦继电器 技术领域
本发明涉及封装技术领域，尤其是一种抗震动的光耦继电器。
 背景技术
大多数的固态继电器（英文：Solid State Relay，简称：SSR）以阻燃型环氧树脂为原材料，采用灌封技术，使得SSR与外界隔离。
目前SSR通常采用一体成型设计，装配框架只有一个，结合参考图1，信号发送端与信号接收端左右分布，在装配时将所有芯片全部装配在框架上，用银浆粘贴，然后回流焊，将引线连出来，通过将树脂固定老化进行封装。
但是对于一体成型的设计，由于是单框架结构，且只有一层树脂，在外力冲击下极易变形，因此对冲击和震动较敏感，可靠性较低；由于信号发送端与信号接收端左右分布，为了保证信号接收端能够接收到信号发送端发射的信号，通常信号发送端与信号接收端之间的距离固定为一个较小的值，从而导致SSR的隔离电压较小；另外，如果SSR应用于电动机控制，由于一体成型的设计寄生电感较大，机构停止后会有续流作用，因此会导致线圈端仍有电流继续存在的问题，散热效果差。
 技术问题
本发明针对一体成型的设计，由于是单框架结构，且只有一层树脂，在外力冲击下极易变形，因此对冲击和震动较敏感，可靠性较低；由于信号发送端与信号接收端左右分布，为了保证信号接收端能够接收到信号发送端发射的信号，通常信号发送端与信号接收端之间的距离固定为一个较小的值，从而导致SSR的隔离电压较小；另外，如果SSR应用于电动机控制，由于一体成型的设计寄生电感较大，机构停止后会有续流作用，因此会导致线圈端仍有电流继续存在，导致散热效果差的问题，提出了一种抗震动的光耦继电器。
 技术解决方案
本发明的技术方案如下：
一种抗震动的光耦继电器，包括物理分离的第一框架和第二框架；
所述第一框架与所述第二框架在剖面的水平方向平行放置，且所述第一框架与所述第二框架在剖面的竖直方向上部分重叠；
信号发送端设置在所述第一框架上的重叠位置，信号接收端设置在所述第二框架上的重叠位置；所述信号发送端与所述信号接收端正面相对，且所述信号发送端和所述信号接收端物理隔离；
所述信号发送端与所述信号接收端被密封在内部树脂中，所述内部树脂外部封装有外部树脂。
其进一步的技术方案为：所述内部树脂是透明硅酮树脂，所述外部树脂是封装树脂。
其进一步的技术方案为：所述内部树脂的剖面为六角形。
其进一步的技术方案为：所述外部树脂的厚度至少为5毫米。
其进一步的技术方案为：所述第二框架上还设置有开关控制器件，所述开关控制器件用于根据所述信号接收端的信号进行开关操作。
其进一步的技术方案为：所述光耦继电器的隔离电压与所述信号发送端和所述信号接收端之间的直线距离呈正相关。
其进一步的技术方案为：所述光耦继电器的两侧引脚的末端向外对齐设置。
 有益效果
通过将物理分离的第一框架和第二框架在剖面的竖直方向平行放置，并且保持第一框架和第二框架在竖直方向上部分重叠，将信号发送端设置在第一框架上的重叠位置，将信号接收端设置在第二框架上的重叠位置，且信号发送端与信号接收端正面相对，使得信号发送端发送的信号容易被信号接收端接收到，从而使得信号发送端与信号接收端之间的距离可以增大来保证隔离电压。通过将信号发送端与信号接收端密封在内部树脂中，在内部树脂外部封装外部树脂，从而通过内部树脂固定分离的第一框架和第二框架，对外力冲击进行缓冲，提高光耦继电器的可靠性，另外，通过内部树脂和外部树脂两层树脂结构，避免续流影响，保证了热量及时散发。
由于内部树脂是透明硅酮树脂，从而能够透过光线且有绝缘作用。
由于内部树脂的剖面为六角形，因此能够避免尖端放电现象。
由于外部树脂的厚度至少为5毫米，因此能够保证击穿电压。
由于光耦继电器的隔离电压与信号发送端和信号接收端之间的直线距离呈正相关，因此通过调整信号发送端和信号接收端之间的直线距离，可以获得不同隔离电压的光耦继电器。
由于引脚向外对齐设置，因此可以避免两个引线尖端相对从而引起放电的问题。
 附图说明
图1是一种常规的光耦继电器的剖面图。
图2是本发明提供的一种抗震动的光耦继电器的剖面图。
图3是隔离电压与信号发送端和信号接收端之间距离的关系图。
图4是本发明提供的另一种抗震动的光耦继电器的示意图。
图5是本发明提供的一种抗震动的光耦继电器的引脚示意图。
图6是本发明提供的一种装配过程示意图。
 本发明的实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式做进一步说明。
图2是本发明提供的一种抗震动的光耦继电器的剖面图，如图2所示，该光耦继电器包括物理分离的第一框架1和第二框架2，第一框架1和第二框架2在剖面的水平方向平行放置，且第一框架1和第二框架2在剖面的竖直方向上部分重叠。
信号发送端3设置在第一框架1上的重叠位置，信号接收端4设置在第二框架2上的重叠位置，在装配时信号发送端3与信号接收端4正面相对，且信号发送端3和信号接收端4物理隔离。
通过物理分离的第一框架1和第二框架2，第一框架1上安装信号发送端3，第二框架2上安装信号接收端4，可以实现完全的物理隔离。
可选的，在实际应用中，信号发送端3为发光器件（比如：发光二极管LED），信号接收端4为光敏器件（比如：光敏二极管、光敏晶体管或光敏闸流管），或者，信号发送端3为射频发射器，信号接收端4为射频接收器。
当信号发送端3为发光器件，信号接收端4为光敏器件时，信号发送端3与信号接收端4正面相对设置，使得信号发送端3发出的绝大部分发射光都能被信号接收端4吸收，并且信号发送端3和信号接收端4之间的距离可以调控。有效距离可以保证隔离电压。可选的，在实际应用中，当距离为0.4mm时，可以保证4000V的隔离电压，当距离增加到0.8mm时，可以保证6000V的隔离电压，当距离增加到1.2mm以上时，可以保证8000V的隔离电压。随着距离的增加，信号接收端4能够接收到的光强变弱，如果采用图1中左右分布的装配方式，在保证隔离电压所必须的距离后，信号接收端无法接收到足够强的光信号，从而会导致电路无法工作，而采用本发明中将第一框架1与第二框架2在剖面的水平方向平行放置且在竖直方向上部分重叠，使得第一框架1上的信号发送端3与第二框架2上的信号接收端4上下分布且正面相对，使得在保证足够远的距离下，信号接收端4仍然能够接收到足够的光信号。
可选的，光耦继电器的隔离电压与信号发送端3和信号接收端4之间的直线距离呈正相关，结合参考图3，其示例性地示出了信号发送端3和信号接收端4之间的距离D与光耦继电器的隔离电压V之间的关系。
信号发送端3通过邦定线连接到第一框架1上，信号接收端4通过邦定线连接到第二框架2上，邦定线呈向外凸起的弧状。在确定信号发送端3与信号接收端4之间的距离时，需要将邦定线考虑在内。
信号发送端3和信号接收端4被密封在内部树脂5中，内部树脂5外部封装有外部树脂6。
通过内部树脂5将物理隔离的信号发送端3和信号接收端4固定起来，或者说将物理分离的第一框架1和第二框架2固定起来，再通过外部树脂6实现隔离，这种分离型框架可以提高隔离电压。
可选的，结合参考图4，第二框架2上还设置有开关控制器件7，开关控制器件7用于根据信号接收端4的信号进行开关操作。
由图4可知，第一框架1和第二框架2是倒扣在一起的，信号发送端3向上，信号接收端4向下，信号发送端3与信号接收端4正面相对。
当信号接收端4接收到信号发送端3发送的信号时，信号接收端4发出信号（比如：光敏器件输出电流）控制开关控制器件7导通。
可选的，内部树脂5是透明硅酮树脂，外部树脂6是封装树脂。
当信号发送端3为发光器件，信号接收端4为光敏器件时，内部树脂5要求透明以通过光路，另外，内部树脂5还能起到绝缘的作用，外部树脂6不需要透光。
可选的，信号发送端3为射频发射器，信号接收端4为射频接收器，采用射频传输可以增加信号发送端3与信号接收端4的距离，示例性的，在光路传输的情况下，信号发送端3与信号接收端4之间的距离可以设置为1.2mm，如果继续增加距离，可能会影响光信号的传输，而射频传输可以使得信号发送端3与信号接收端4之间的距离达到2mm~5mm，从而可以提高隔离电压。
可选的，内部树脂5的剖面为六角形。
将内部树脂5的剖面设计成六角形，可以避免出现尖端放电。
可选的，外部树脂6的厚度至少为5毫米。
将外部树脂6的厚度设置为5mm以上，可以保证击穿电压。
可选的，光耦继电器的两侧引脚的末端向外对齐设置，结合参考图5，其示例性地示出了引脚的形状，光耦继电器的两侧引脚被向外弯折至水平方向，通过向外对齐设置可以避免引脚尖端相对从而引起放电的问题。
可选的，光耦继电器在装配时的具体步骤包括：
第一步，将信号发送端3装配在第一框架1上，通过银浆粘贴，回流焊，将引线连出来。
第二步，将信号接收端4和开关控制器件7装配在第二框架2上，通过银浆粘贴，回流焊，将引线连出来。
这里连出来的引线作为光耦继电器的接线引脚。
第三步，将第一框架1和第二框架2按照距离参数对齐装配。
第四步，涂覆内部树脂，将内部树脂固定老化。
第五步，涂覆外部树脂，将外部树脂固定老化。
第六步，对封装的光耦继电器进行切筋成型。
可选的，装配过程还可以结合参考图6中的示意，第一框架1和第二框架2上包括焊盘8，示例性的，第一框架1上的焊盘8有四个，第二框架2上的焊盘有三个，信号发送端3对应的硅片通过硅片键合的方式固定在第一框架1上，信号接收端4对应的硅片和开关控制器件7对应的硅片通过硅片键合的方式固定在第二框架2上；可选的，若信号接收端4接收的信号较弱时，还可以通过放大电路来放大接收到的信号，在实际应用中，放大电路也设置在信号接收端4对应的硅片上；然后将固定完硅片的第一框架1和第二框架2对齐，使得信号发送端3和信号接收端4正面相对；最后通过引线键合9将引线引出来。
以上所述的仅是本发明的优先实施方式，本发明不限于以上实施例。可以理解，本领域技术人员在不脱离本发明的精神和构思的前提下直接导出或联想到的其他改进和变化，均应认为包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

  1. 一种抗震动的光耦继电器，其特征在于，包括物理分离的第一框架和第二框架；
    所述第一框架与所述第二框架在剖面的水平方向平行放置，且所述第一框架与所述第二框架在剖面的竖直方向上部分重叠；
    信号发送端设置在所述第一框架上的重叠位置，信号接收端设置在所述第二框架上的重叠位置；所述信号发送端与所述信号接收端正面相对，且所述信号发送端和所述信号接收端物理隔离；
    所述信号发送端与所述信号接收端被密封在内部树脂中，所述内部树脂外部封装有外部树脂。
  2. 根据权利要求1所述的抗震动的光耦继电器，其特征在于，所述第二框架上还设置有开关控制器件，所述开关控制器件用于根据所述信号接收端的信号进行开关操作。
  3. 根据权利要求1所述的抗震动的光耦继电器，其特征在于，所述内部树脂是透明硅酮树脂，所述外部树脂是封装树脂。
  4. 根据权利要求3所述的抗震动的光耦继电器，其特征在于，所述内部树脂的剖面为六角形。
  5. 根据权利要求3所述的抗震动的光耦继电器，其特征在于，所述外部树脂的厚度至少为5毫米。
  6. 根据权利要求1所述的抗震动的光耦继电器，其特征在于，所述光耦继电器的隔离电压与所述信号发送端和所述信号接收端之间的直线距离呈正相关。
  7. 根据权利要求1至6任一所述的抗震动的光耦继电器，其特征在于，所述光耦继电器的两侧引脚的末端向外对齐设置。
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