DE60002367T2

DE60002367T2 - Fotokoppler

Info

Publication number: DE60002367T2
Application number: DE60002367T
Authority: DE
Inventors: Yasushi Yamatotakada-shi Hasegawa; Hideya Kitakatsuragi-gun Takakura; Kazuo Shiki-gun Kusuda
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1999-01-13
Filing date: 2000-01-11
Publication date: 2004-02-19
Anticipated expiration: 2020-01-12
Also published as: EP1020933B1; US6507035B1; TW456055B; EP1020933A1; DE60002367D1

Description

Hintergrund der Erfindung
1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Photokopplervorrichtung, die integral ein Licht-emittierendes Element einschließt, und einen Ausgangsphotodetektor und einen Monitorphotodetektor zum Empfangen von Licht, das von dem Lichtemittierenden Element emittiert wird.
2. Beschreibung des verwandten Sachstandes
In einer Photokopplervorrichtung wird ein optisches Signal von einem Licht-emittierenden Element auf einer Primärseite zu einem Photodetektor auf einer Sekundärseite übertragen, während die Primärseite und die Sekundärseite elektrisch voneinander isoliert sind. Das Licht-emittierende Element und der Photodetektor sind auf einem Führungsrahmen befestigt, ein optischer Pfad dazwischen ist aus einem lichtdurchlässigen Harz ausgeführt, und der optische Pfad ist mit einem Lichtabschirmharz abgedeckt.
Die JP-A-10209488 und das entsprechende Patent Abstract of Japan, Band 1988, Nr. 13, offenbaren eine optische gekoppelte Vorrichtung, die einen primären und sekundären Schmelzkörper einschließt.
In jüngerer Zeit sind eine Photokopplervorrichtung, die zwei Photodetektoren einschließt, einen zur Signalübertragung und den anderen zur Überwachung, vorgeschlagen worden. Spezifisch ist ein zusätzlicher Photodetektor auf der Primärseite bereitgestellt, um einen Emissionsausgangspegel des Lichtemittierenden Elements zu überwachen und um das Überwachungsergebnis zurück zu dem Licht-emittierenden Element zuzuführen. Dies löst das Problem einer Nichtlinearität in Temperatureigenschaften, etc., die spezifisch ist für Licht-emittierende Elemente, wodurch der Emissionsausgangspegel stabilisiert wird.
10 ist eine ebene Ansicht, die ein Beispiel der herkömmlichen Photokopplereinrichtung zeigt. 11 ist eine Quer- schnittsansicht der Photokopplereinrichtung, die in 10 gezeigt ist. Wie in den 10 und 11 gezeigt, ist ein Licht-emittierendes Element 101 auf einem Primärseiten-Führungsrahmen 102a über einen elektrisch leitfähigen Kleber oder dergleichen befestigt und mit einem Führungsrahmen 103 zum Verbinden einer Leitung durch einen Au-Draht 104 oder dergleichen verbunden. Ein Ausgangsphotodetektor 105 ist auf einem Sekundärseiten-Führungsrahmen 102b befestigt und ist mit einem Führungsrahmen 106 zum Verbinden einer Leitung durch einen Au-Draht 104 oder dergleichen verbunden. Ein Photodetektor 107 zum Überwachen (nachstehend als ein "Monitorphotodetektor 107") bezeichnet, ist auf den Primärseiten-Führungsrahmen 102 auf die gleiche Weise wie das Licht-emittierende Element 101 verbunden und mit einem Führungsrahmen 108 zum Verbinden einer Leitung durch den Au-Draht 104 oder dergleichen verbunden.
Das Licht-emittierende Element 101, der Ausgangsphotodetektor 105 und der Monitorphotodetektor 107 sind auf der gleichen Ebene platziert und sind mit einer lichtdurchlässigen Harzschicht 109 abgedeckt, die aus einem durchlässigen Vergussharz, wie etwa einem Siliconharz, ausgeführt ist. Zusätzlich ist der resultierende Aufbau mit einer Vergussschicht 110, die aus einem Lichtabschirmharz, wie etwa einem Epoxidharz, ausgeführt ist, abgedeckt, um ein optisches Signal von dem Lichtemittierenden Element 101 zu reflektieren und/oder störendes Licht von der Außenseite abzublocken.
12 ist ein schematisches Schaltungsdiagramm der Photokopplereinrichtung, die das Licht-emittierende Element 101, den Ausgangsphotodetektor 105 und den Monitorphotodetektor 107 einschließt, die elektrisch voneinander isoliert sind. Zwischen dem Licht-emittierenden Element 101 und dem Photodetek tor 105 und zwischen dem Licht-emittierenden Element 101 und dem Photodetektor 107 werden nur optische Signale übertragen.
In einem derartigen Aufbau konvertiert, auf ein Empfangen eines elektrischen Signals über den Führungsrahmen 103 zum Verbinden einer Leitung hin, das Licht-emittierende Element 101 das elektrische Signal photoelektrisch in ein optisches Signal und emittiert das optische Signal. Das optische Signal breitet sich durch die lichtdurchlässige Harzschicht 109 aus und wird von der Grenzfläche zwischen der lichtdurchlässigen Harzschicht 109 und der Vergussschicht 110 reflektiert. Das reflektierte optische Signal erreicht den Ausgangsphotodetektor 105 und den Monitorphotodetektor 107. Der Ausgangsphotodetektor 105 konvertiert das optische Signal in ein elektrisches Signal und gibt das elektrische Signal aus. In gleicher Weise konvertiert der Monitorphotodetektor 107 das optische Signal in ein elektrisches Signal und gibt das elektrische Signal aus. Das elektrische Signal von dem Monitorphotodetektor 107 wird zurückgeführt, um einen Emissionsbetrieb des Lichtemittierenden Elements 101 zu steuern.
Als Nächstes wird ein Stand der Technik, der auf einen Führungsrahmen für eine Photokopplervorrichtung gerichtet ist, beschrieben.
17 ist ein Schaltungsdiagramm, das ein Konfigurationsbeispiel einer analogen Photokopplervorrichtung einer hohen Linearität (nachstehend einfach als ein "linearer Photokoppler" bezeichnet) zeigt. Obgleich nicht gezeigt, sind zwei Vorrichtungen zur Substitution von Puls-Übergängen erforderlich. Somit schließen eine Vielzahl von linearen Photokopplervorrichtungen zwei Kanäle von Vorrichtungen in einem Gehäuse ein.
Ein typischer linearer Photokoppler schließt ein Licht-emittierendes Element (LED) 202 und ein Monitorausgangselement (Photodiode) 203 auf einer Primärseite und ein Ausgangselement (Photodiode) 204 auf einer Sekundärseite ein. In dem Fall, wo ein Strom, der durch das Licht-emittierende Element 202 auf der Primärseite fließt, durch IF dargestellt wird und photo elektrische Ströme, die durch das Monitorausgangselement 203 und das Ausgangselement 204 fließen, durch IPD1 bzw. IPD2 dargestellt werden, sind die Beziehungen zwischen IF, IPD1 und IPD2 wie folgt:
IPD1 = IFK1, IPD2 = IF × K2.
Wenn K3 = K2/K1, IPD2 = IPD1 × K3. Es ist wünschenswert, dass K3 so nahe wie möglich bei 1 ist. "K3 = 1" ist am wünschenswertesten zum Erleichtern der Auslegung der peripheren Schaltungen. D. h., es ist erforderlich, die photoelektrischen Ströme, die durch das Monitorausgangselement 203 und das Ausgangselement 204 fließen, auf den gleichen oder im Wesentlichen identischen Wert einzustellen (d. h. es ist erforderlich, dass die Elemente 203 und 204 Licht von dem Licht-emittierenden Element 202 auf dem gleichen Pegel empfangen). Überdies ist eine elektrische Isolation zwischen den Primär- und Sekundärseiten erforderlich, die eine wesentliche Eigenschaft der Photokopplervorrichtung ist.
Wie oben beschrieben, schließt ein typischer Photokoppler das Licht-emittierende Element 202, den Monitorphotodetektor 203, der zum Stabilisieren der Emission des Licht-emittierenden Elements 202 verwendet wird, auf der Primärseite und den Ausgangsphotodetektor 204 auf der Sekundärseite ein. In einer derartigen Vorrichtung ist es erforderlich, dass der gleiche Pegel von Licht von dem Licht-emittierenden Element 202 auf jeden der beiden Photodetektoren 203 und 204 einfällt und dass die Primärseite und die Sekundärseite elektrisch voneinander isoliert sind.
Nachstehend wird ein beispielhafter Aufbau des herkömmlichen linearen Photokopplers und ein beispielhaftes Herstellungsverfahren davon unter Bezugnahme auf die 18A und 18B, 19 und 20 beschrieben werden.
Unter Bezugnahme auf die 18A (ebene Ansicht) und 18B (Querschnittsansicht) sind ein Licht-emittierendes Element 202, ein MonitorAusgangsphotodetektor 203 und ein Ausgangspho todetektor 204 auf einen flachen Führungsrahmen 201 druckbondiert (angeheftet). Nachdem die Elemente mit den äußeren Leitungen durch Golddrähte 205 verbunden sind, werden die Elemente mit einem transparenten Siliconharz 206 oder dergleichen abgedeckt und dann mit einem Epoxidharz 207 überschmolzen.
19 (ein Beispiel eines Aufbaus der Führungsrahmen) und 20 (eine Querschnittsansicht eines Beispiels eines Photokopplers) zeigt ein weiteres Beispiel. In diesem Beispiel werden Führungsrahmen 201 und 201' verwendet. Eine Spitze des Führungsrahmens 201 ist aufwärts erhoben und mit nur dem Licht-emittierenden Element 202, das darauf angeheftet und befestigt ist, versehen, während eine Spitze des Führungsrahmens 201' abgesenkt und mit einem Photodetektor 203 zum Überwachen und einem Photodetektor 204 zur Ausgabe, die daran angeheftet und montiert sind, versehen ist. Jedes Element ist an den äußeren Leitungen jeweils drahtbondiert, wie in den Zeichnungen gezeigt. Das Licht-emittierende Element 202 ist mit einem transparenten Siliconharz 208 zum Entlasten der Spannung davon vorbeschichtet und dann über dem Photodetektor 203 zum Überwachen und dem Photodetektor für eine Ausgabe 204 positioniert, um so den Photodetektoren 203 und 204 gegenüberzustehen.
Danach wird der erste Überschmelzungsprozess mit einem lichtdurchlässigen Epoxidharz 209 durchgeführt, und zusätzlich wird der zweite Überschmelzungsprozess mit einem Lichtabschirmharz 210 durchgeführt, was zu dem Aufbau, der in 20 gezeigt ist, führt.
Für die Photokopplervorrichtung sind das Verhältnis der Ausgangspegel zwischen dem Monitorphotodetektor und dem Ausgangsphotodetektor und die Stabilität davon sämtliche Eigenschaften. Somit sind verschiedene Ideen und beträchtliche Anstrengungen auf die Bildung der lichtdurchlässigen Harzschicht gerichtet worden, d. h. den optischen Pfad, der das Verhältnis der Ausgangspegel zwischen den Photodetektoren beeinflusst. Beispielsweise kann, indem die Position des Lichtemittierenden Elements und/oder der Photodetektoren bezüglich des Führungsrahmens eingestellt wird oder indem eine Spannung des Au- Drahts oder dergleichen, der jeweils das Licht-emittierenden Element und/oder die Photodetektoren mit dem Führungsrahmen verbindet, justiert wird, die Form der lichtdurchlässigen Harzschicht stabilisiert werden. Alternativ kann, indem ein Siliconharz, das eine hohe Viskosität aufweist, als ein lichtdurchlässiges Harz eingesetzt wird, die Form der lichtdurchlässigen Harzschicht stabilisiert werden.
Jedoch sind in der herkömmlichen Photokopplervorrichtung ein Licht-emittierendes Element, ein Photodetektor für eine Ausgabe und ein Photodetektor für eine Überwachung auf derselben Ebene platziert. In einer derartigen Auslegung nehmen diese Elemente eine große Fläche ein, und somit ist eine große Menge von Siliconharz erforderlich, um die gesamten Elemente abzudecken. Dementsprechend führt eine Verwendung des Siliconharzes zur Verbesserung des Betriebsverhaltens der Photokopplervorrichtung zu einer Erhöhung der Kosten, weil das Siliconharz teuer ist.
Überdies wird die Form der Licht-durchlässigen Harzschicht unter Verwendung einer Oberflächenspannung des Siliconharzes stabilisiert, die durch die Form des Au-Drahtes oder dergleichen, der die Elemente mit dem Führungsrahmen verbindet, herbeigeführt wird. Somit wird, wenn eine instabile Anordnung und ein Herstellungsprozess dazu führt, dass die Form des Au-Drahtes oder dergleichen variieren, um so die Oberflächenspannung des Siliconharzes zu ändern, die lichtdurchlässige Harzschicht deformiert, und dementsprechend variiert das Verhältnis in dem Ausgangspegel zwischen dem Photodetektor zum Überwachen und dem Photodetektor für den Ausgang.
Außerdem ist, da die Licht-durchlässige Harzschicht und die darauf bereitgestellte geschmolzene Harzschicht unterschiedliche Koeffizienten einer thermischen Expansion aufweisen, der Zustand der Grenzfläche dazwischen instabil gegenüber der Temperaturvariation, und der Zustand einer Reflexion auf der Grenzfläche ist auch instabil. Somit ändert eine Temperaturvariation die Übertragungseffizienz der optischen Signale zwischen dem Licht-emittierenden Element und jedem der Photode tektoren. Folglich wird eine Zuverlässigkeit der Rückführsteuerung auf der Grundlage des Ausgangs von dem Photodetektor für die Überwachung verschlechtert.
In der herkömmlichen Photokopplervorrichtung ist, da sich das optische Signal unter Verwendung einer Reflexion ausbreitet, ein weißer Harz mit wenig Füllstoff typischerweise für die äußere geschmolzene Schicht verwendet worden. Dementsprechend ist es wahrscheinlich, dass die Photokopplervorrichtung durch Störungen von Streulicht von außen beeinträchtigt wird und somit eine geringere Zuverlässigkeit aufweist.
In dem oben stehend unter Bezugnahme auf die 18A und 18B beschriebenen Stand der Technik, der auf die Photokopplervorrichtung und den Führungsrahmen für eine Photokopplervorrichtung gerichtet ist, ist es erforderlich, dass sämtliche der drei Elemente (d. h. das Licht-emittierende Element, das Monitorausgangselement 203 und das Ausgangselement 204) vollständig mit dem Siliconharz 206 abgedeckt sind. In einer derartigen Technik ist es sehr schwierig, die Menge von Harz einzustellen und die Form des aufgetragenen Harzes zu stabilisieren. Überdies ist es, wenn die Menge und/oder die Form des Siliconharzes 206 nicht gleichförmig ist, unmöglich, den gleichen Betrag an Licht zu dem Monitorausgangselement 203 und dem Ausgangselement 204 zu übertragen. Folglich wird ein Unterschied in dem Betrag des photoelektrischen Stroms zwischen dem Monitorausgangselement 203 und dem Ausgangselement 204 sehr groß. Deswegen wird der Unterschied zwischen K1 und K2, die oben stehend beschrieben sind, sehr groß.
Überdies ist es in diesem Aufbau wahrscheinlich, dass Eigenschaften des Elements aufgrund der Temperaturfluktuation um das Element herum (herbeigeführt durch einen Rückfluss, ein Löten, etc.) variieren. Spezifisch werden, wegen der Wärme in der Grenzfläche zwischen dem Siliconharz 206, das die Elemente 202, 203 und 204 abdeckt, und dem Epoxidharz 207, das Siliconharz 206 und das Epoxidharz 207 voneinander abgeschält oder miteinander an der Grenzfläche dazwischen verklebt. Dies beeinträchtigt die Reflexion von Licht von dem Licht-emittieren den Element 202 und führt deswegen dazu, dass die Lichttransmissionseffizienz von dem Element 202 zu dem Monitorausgangselement 203 und dem Ausgangselement 204 variiert wird. Zusätzlich wird die Spannungsfestigkeit zwischen den primären und sekundären Seiten schlechter gegenüber jener des Photokopplers von Dual-Übertragungstyp, der in den 19 und 20 gezeigt ist.
Auf der anderen Seite ist der Stand der Technik, der oben stehend unter Bezugnahme auf die 19 und 20 beschrieben ist, frei von derartigen Problemen. Jedoch sind, da zwei Führungsrahmen 201 und 201' in ein Laminat kombiniert werden, wie in 21 gezeigt, Leitungen, die von primären und sekundären Führungsrahmen des Gehäuses vorstehen, nicht in der gleichen Ebene vorhanden.
Überdies wird, wie in 21 gezeigt, ein Verbindungsstangenabschnitt 211 auf einem weiteren Verbindungsstangenabschnitt 211' aufgelegt. Derartige unnötige Abschnitte (schraffierte Bereiche) der Verbindungsstange werden durch ein Metallschmelzen weggeschnitten, nachdem sie mit einem Lichtabschirm-Epoxidharz 210 abgedeckt sind. Um die schraffierten Abschnitte wegzuschneiden, ist mehr Druck erforderlich, verglichen mit dem Fall, wo eine einzige Verbindungsstange (die 1/2 der Dicke des schraffierten Bereichs aufweist) abgeschnitten wird. Folglich wird ein größerer Druck auf die Elemente gegeben und verursacht im schlimmsten Fall die Deformation der Leitungen oder Risse in dem Gehäuse. Zusätzlich werden Abschnitte 211A der Verbindungsstange 211 nicht weggeschnitten und verbleiben deswegen auf den Leitungen. Diese Reste könnten in der Schmelze verbleiben, wenn sie nicht manuell entfernt werden. Dies kann Schwierigkeiten herbeiführen, wie etwa einen Bruch der Gussform. Wenn die Reste manuell entfernt werden, nimmt die Produktivität beträchtlich ab.
Wie oben beschrieben, bringt die herkömmliche Photokopplervorrichtung verschiedene komplizierte Probleme betreffend der Eigenschaften, des Aufbaus und der Produktivität davon mit sich. Um derartige Probleme anzugehen, ist es erforderlich gewesen, einen Photokoppler zu ersinnen, der einen neuartigen Aufbau aufweist.
Zusammenfassung der Erfindung
Eine Photokopplervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist in Anspruch 1 definiert.
Weitere Ausführungsformen sind in den Ansprüchen 2–6 definiert.
Wie in den 1 und 2 gezeigt, konvertiert, auf ein Empfangen eines elektrischen Signals über den Führungsrahmen 17 zum Verbinden einer Leitung hin, das Licht-emittierende Element 12 das elektrische Signal photoelektrisch in ein optisches Signal und gibt das optische Signal aus. Das optische Signal breitet sich über das Licht-durchlässige Harz 22 aus und erreicht den Ausgangsphotodetektor 15 und den Monitorphotodetektor 13. Der Ausgangsphotodetektor 15 konvertiert das optische Signal in ein elektrisches Signal und gibt das elektrische Signal über den Führungsrahmen 13 zum Verbinden einer Leitung aus. In gleicher Weise konvertiert der Monitorphotodetektor 13 das optische Signal in ein elektrisches Signal und gibt das elektrische Signal über den Führungsrahmen 18 zum Verbinden einer Leitung aus. Das elektrische Signal von dem Monitorphotodetektor 13 wird zurückgeführt, um den Ausgangsbetrieb des Lichtemittierenden Elements 12 zu steuern. Da das Licht-emittierende Element 12 so platziert ist, dem Monitorphotodetektor 13 und dem Ausgangsphotodetektor 15 gegenüberzustehen, sind beide optischen Pfade zwischen dem Licht-emittierenden Element 12 und dem Photodetektor 13 und zwischen dem Licht-emittierenden Element 12 und dem Photodetektor 15 linear.
Überdies sind in dem Führungsrahmen gemäß der vorliegenden Erfindung, die den oben beschriebenen Aufbau aufweist, wie in den 13A, 13B, 14A, 14B und 15 gezeigt, die Primär- und Sekundärseiten-Führungsrahmen 231 und 232 in ein Laminat kombiniert und weisen die gleiche Referenzebene auf, wenn sie kombiniert werden. Die Führungsrahmen 231 und 232 sind mit E lementbefestigungsabschnitten 212–217 bzw. 218–223 versehen und bezüglich einer Referenzebene heraufgedreht oder heruntergedreht. Einer der Elementbefestigungsabschnitte, der aufwärts verläuft, steht nicht über irgendeinem anderen Elementbefestigungsabschnitt vor, der aufwärts verläuft, und einer der Elementbefestigungsabschnitte, der abwärts verläuft, steht nicht unterhalb irgendeinem anderen Elementbefestigungsabschnitt vor, der abwärts verläuft. Auf den Elementbefestigungsabschnitten jeder der Primär- und Sekundärseiten-Führungsrahmen sind ein Licht-emittierendes Element 202, ein Monitorausgangselement 203 und ein Ausgangselement 204 in abwechselnder Reihenfolge platziert. Wenn die Primär- und Sekundärseiten-Führungsrahmen kombiniert werden, steht ein Elementpaar einschließlich des Licht-emittierenden Elements und des Monitorausgangselements auf der Primärseite dem Ausgangselement auf der Sekundärseite gegenüber, und ein Elementpaar einschließlich des Licht-emittierenden Elements und des Monitorausgangselements auf der Sekundärseite steht dem Ausgangselement auf der Primärseite gegenüber.
Nachstehend werden Wirkungsweisen der vorliegenden Erfindung beschrieben werden.
Gemäß einer Photokopplervorrichtung der vorliegenden Erfindung sind ein Licht-emittierendes Element und ein Ausgangsphotodetektor platziert, einander gegenüberzustehen. Somit wird ein optischer Pfad zwischen dem Licht-emittierenden Element und dem Rusgangsphotodetektor linear, wodurch Licht, das von dem Licht-emittierenden Element emittiert, direkt auf den Ausgangsphotodetektor einfällt. Folglich sind Wirkungen des optischen Pfads auf die optischen Signale gering. Überdies ist der optische Pfad linear und kurz, und teures Siliconharz ist für die Bildung des optischen Pfads nicht erforderlich. Auch wenn Siliconharz verwendet wird, ist eine winzige Menge von Siliconharz ausreichend. Zusätzlich ist es, da sich das optische Signal ohne Verwendung einer Reflexion ausbreitet, nicht wahrscheinlich, dass das optische Signal durch die externe Form des optischen Pfads beeinflusst wird. Folglich wird ein Ausgangsverhältnis zwischen dem Monitorphotodetektor und dem Aus gangsphotodetektor stabil. Überdies variiert eine Übertragungseffizienz des optischen Signals zwischen dem Lichtemittierenden Element und dem Photodetektor nicht, auch wenn der Zustand der Reflexionsoberfläche aufgrund der Temperaturvariation variiert wird, weil sich das optische Signal ohne Verwendung einer Reflexion ausbreitet. Überdies kann, aus dem gleichen Grund, ein Lichtabschirmharz, z. B. ein Harz eines schwarzen Farbe, auf die äußerste Fläche der Photokopplervorrichtung aufgetragen werden, wodurch ein Stören von Streulicht von außen sicher blockiert wird. Folglich kann die Zuverlässigkeit der Photokopplervorrichtung erhöht werden.
Überdies wird gemäß einem Verfahren zum Herstellen eines Photokopplervorrichtung der vorliegenden Erfindung nur ein Licht-emittierendes Element auf dem Primärseiten-Führungsrahmen befestigt, während die Monitor-Photodiode und der Ausgangsphotodetektor auf dem Sekundärseiten-Führungsrahmen befestigt werden. Die Führungsrahmen werden kombiniert, um so ein Licht-emittierendes Element und einen Photodetektor auf der primären Seite und den Ausgangsphotodetektor aus der Sekundärseite bereitzustellen. In einem derartigen Aufbau können in jedem Führungsrahmen das Licht-emittierende Element und jeweilige Photodetektoren getrennt angeordnet werden. Wenn die Anordnungen der Elemente gleichzeitig ausgeführt werden, wird der Herstellungsprozess vereinfacht. Nachdem die Führungsrahmen kombiniert sind, gehört das Licht-emittierende Element und der Monitorphotodetektor zu der Primärseite, während der Ausgangsphotodetektor zu der Sekundärseite gehört. Diese Anordnung verursacht kein Problem beim praktischen Gebrauch.
Somit ermöglicht die hierin beschriebene Erfindung die Vorteile von (1) Bereitstellen einer Photokopplervorrichtung mit einem stabilen Ausgangsverhältnis zwischen Photodetektoren und einer hohen Zuverlässigkeit und eines Herstellungsverfahrens der Photokopplervorrichtung, und (2) eines Bereitstellens eines Führungsrahmens mit einem einfachen Aufbau, überlegenen Eigenschaften und einer verbesserten Produktivität und einer Photokopplervorrichtung unter Verwendung desselben.
Diese und andere Vorteile der vorliegenden Erfindung werden für Durchschnittsfachleute auf ein Lesen und Verstehen der folgenden detaillierten Beschreibung unter Bezugnahme auf die zugehörigen Figuren offensichtlich sein.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
In den Zeichnungen zeigen:
1 eine ebene Ansicht, die eine Photokopplervorrichtung zeigt, die zum Verständnis der vorliegenden Erfindung hilfreich ist;
2 eine Querschnittsansicht der Photokopplervorrichtung, die entlang einer Linie A-A' der 1 genommen ist;
3 eine Querschnittsansicht der Photokopplervorrichtung, die entlang einer Linie B-B' der 1 genommen ist;
4A und 4B eine ebene Ansicht bzw. eine Querschnittsansicht eines ersten Führungsrahmens;
5A und 5B eine ebene Ansicht bzw. eine Querschnittsansicht eines zweiten Führungsrahmens;
6 eine ebene Ansicht, die die ersten und zweiten Führungsrahmen kombiniert miteinander zeigt;
7 eine vergrößerte ebene Ansicht, die eine weitere Kombination der ersten und zweiten Führungsrahmen zeigt;
8A–8E Querschnittsansichten, die jeweils eine Variation einer Photokopplervorrichtung zeigen;
9A–9C Querschnittsansichten, die jeweils eine weitere Variation einer Photokopplervorrichtung zeigen;
10 eine ebene Ansicht, die ein Beispiel der herkömmlichen Photokopplervorrichtung zeigt;
11 eine schematische Vorderansicht der herkömmlichen Photokopplervorrichtung, die in 10 gezeigt ist;
12 eine Schaltungskonfiguration der herkömmlichen Photokopplervorrichtung, die in 10 gezeigt ist;
13A und 13B eine ebene Ansicht bzw. eine Vorderansicht eines Primärseiten-Führungsrahmens gemäß der vorliegenden Erfindung;
14A und 14B eine ebene Ansicht bzw. eine Vorderansicht eines Sekundärseiten-Führungsrahmens gemäß der vorliegenden Erfindung;
15 eine ebene Ansicht, die die Primär- und Sekundärseiten-Führungsrahmen miteinander kombiniert gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
16 eine ebene Ansicht, die ein Beispiel eines Aufbaus eines Photokopplers zeigt;
17 eine beispielhafte Schaltungskonfiguration eines linearen Photokopplers;
18A und 18B ein Aufbaubeispiel des herkömmlichen linearen Photokopplers;
19 ein weiteres Aufbaubeispiel des herkömmlichen linearen Photokopplers;
20 eine Querschnittsansicht des herkömmlichen linearen Photokopplers, der in 19 gezeigt ist; und
21 eine perspektivische Ansicht des herkömmlichen linearen Photokopplers.
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
Nachstehend wird eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben werden.
1 ist eine ebene Ansicht, die eine Photokopplervorrichtung zeigt, die nicht durch die vorliegende Erfindung abgedeckt ist. Die 2 und 3 zeigen Querschnittsansichten der Photokopplervorrichtung, genommen entlang einer Linie A-A' bzw. einer Linie B-B' der 1.
In der Photokopplervorrichtung sind ein Licht-emittierendes Element 12 und ein Photodetektor zum Überwachen 13 (nachstehend als ein "Monitorphotodetektor 13" bezeichnet) auf Sockeln 11a bzw. 11b eines Primärseiten-Führungsrahmens 11 befestigt; ein Photodetektor zum Ausgeben 15 (nachstehend als ein "Ausgangsphotodetektor 15" bezeichnet) ist auf einem Header 14a eines Sekundärseiten-Führungsrahmens 14 befestigt. Der Header llb und der Header 14a sind auf der gleichen Ebene, und der Header 11a ist auf einem unterschiedlichen Niveau. Das Licht-emittierende Element 12 ist so platziert, sowohl dem Monitorphotodetektor 13 als auch dem Ausgangsphotodetektor 15 gegenüberzustehen.
Das Licht-emittierende Element ist mit einem Führungsrahmen 17 zum Verbinden einer Leitung durch einen Au-Draht 16 oder dergleichen verbunden. Der Monitorphotodetektor 13 ist mit einem Führungsrahmen 18 zum Verbinden einer Leitung durch einen Au-Draht 16 oder dergleichen verbunden. Der Ausgangsphotodetektor 15 ist mit einem Führungsrahmen 19 zum Verbinden einer Leitung durch einen Au-Draht 16 oder dergleichen verbunden.
Wie in 3 gezeigt, ist das Licht-emittierende Element 12 mit einem transparenten Siliconharz 21 vorbeschichtet. Das Licht-emittierende Element 12, der Monitorphotodetektor 13 und der Ausgangsphotodetektor 15 sind mit einer Lichtdurchlässigen Harzschicht 22 abgedeckt. Die Licht-durchlässige Harzschicht 22 ist mit einer Lichtabschirm-Harzschicht 23 abgedeckt.
Die Photokopplervorrichtung weist eine Schaltungskonfiguration ähnlich zu jener in 12 gezeigten auf. Wie in 12 gezeigt, sind das Licht-emittierende Element 12, der Monitorphotodetektor 13 und der Ausgangsphotodetektor 15 elektrisch voneinander isoliert. Nur optische Signale werden zwischen den Elementen 12, 13 und 15 übertragen.
In einem derartigen Aufbau, wie er in den 1 und 2 gezeigt ist, konvertiert das Licht-emittierende Element 12, auf ein Empfangen eines elektrischen Signals über den Führungsrahmen 17 zum Verbinden einer Leitung hin, das elektrische Signal photoelektrisch in ein optisches Signal und gibt das optische Signal aus. Das optische Signal breitet sich durch die Lichtdurchlässige Harzschicht 22 aus und erreicht den Ausgangsphotodetektor 15 und den Monitorphotodetektor 13. Der Ausgangsphotodetektor 15 konvertiert das optische Signal in ein elektrisches Signal und gibt das elektrische Signal über den Führungsrahmen 17 zum Verbinden einer Leitung aus. In gleicher Weise konvertiert der Monitorphotodetektor 13 das optische Signal in ein elektrisches Signal und gibt das elektrische Signal über den Führungsrahmen 18 zum Verbinden einer Leitung aus. Das elektrische Signal von dem Monitorphotodetektor 13 wird zurückgeführt, um einen Ausgangsbetrieb des Licht-emittierenden Elements 12 zu steuern.
Wie in 3 gezeigt, ist das Licht-emittierende Element 12 so platziert, dem Monitorphotodetektor 13 und dem Ausgangsphotodetektor 15 gegenüberzustehen, und ist in einer Position gegenüberliegend zu einer Fläche zwischen den Photodetektoren 13 und 15 positioniert. Somit sind der Pegel des Signals, das von dem Photodetektor 13 empfangen wird, und der Pegel des Signals, das von dem Photodetektor 15 empfangen wird, im Wesentlichen die gleichen. Dementsprechend sind die Ausgangspegel von den Photodetektoren 13 und 15 auch im Wesentlichen die gleichen.
Optische Pfade zwischen dem Licht-emittierenden Element 12 und dem Monitorphotodetektor 13 und zwischen dem Lichtemittierenden Element 12 und dem Ausgangsphotodetektor 15 sind beide li near. Somit ändert sich, auch wenn die Form der Lichtdurchlässigen Harzschicht 22 unterschiedlich von einer vorgeschriebenen Auslegung ist oder gegenüber ihrer ursprünglichen Form deformiert ist, ein Ausgangsverhältnis zwischen dem Monitorphotodetektor 13 und dem Ausgangsphotodetektor 15 nicht. Überdies ist es, da es nicht notwendig ist, die Form und Größe der Licht-durchlässigen Harzschicht 22 genau zu definieren, nicht erforderlich, ein teures Siliconharz für die Lichtdurchlässige Harzschicht 22 zu verwenden, um die Form davon zu stabilisieren. Dies vermeidet die Erhöhung von Kosten. Alternativ wird, auch wenn das Siliconharz verwendet wird, eine Menge des zu verwendenden Siliconharzes durch ein Begrenzen der Fläche, auf welche das Siliconharz aufgetragen wird, auf kleine Flächen zwischen dem Licht-emittierenden Element 12 und dem Monitorphotodetektor 13 und zwischen dem Lichtemittierenden Element 12 und dem Ausgangsphotodetektor 15 verringert. Dies unterdrückt die Erhöhung in den Kosten.
Das vorliegenden Beispiel benutzt nicht die Reflexion optischer Signale an einer Grenzfläche zwischen einer Lichtdurchlässigen Harzschicht 22 und einer Lichtabschirm- Harzschicht 23. Somit variieren, auch wenn der Zustand der Grenzfläche zwischen den Harzschichten 22 und 23 aufgrund einer Temperaturvariation variiert wird, Übertragungseffizienzen zwischen dem Licht-emittierenden Element 12 und dem Monitorphotodetektor 13 und zwischen dem Licht-emittierenden Element 12 und dem Ausgangsphotodetektor 15 nicht. Dementsprechend ändert sich das Ausgangsverhältnis zwischen dem Monitorphotodetektor 13 und dem Ausgangsphotodetektor 15 nicht. Folglich kann eine Rückkopplungssteuerung auf der Grundlage des Ausgangs des Monitorphotodetektors 13 wirksam durchgeführt werden.
Überdies kann, da das vorliegende Beispiel die Reflexion optischer Signale an einer Grenzfläche zwischen einer Lichtdurchlässigen Harzschicht 22 und einer Lichtabschirm-Harzschicht 23 nicht benutzt, ein Lichtabschirmharz, das z. B. von schwarzer Farbe ist, als die Lichtabschirm-Harzschicht 23 verwendet werden. Die Lichtabschirm-Harzschicht 23 blockiert im Wesentlichen sämtliches störendes Streulicht von außen. Dementsprechend kann eine Zuverlässigkeit der Photokopplervorrichtung erhöht werden.
Als Nächstes wird ein Verfahren zum Herstellen der Photokopp- lervorrichtung beschrieben werden.
Die 4A und 4B zeigen eine ebene Ansicht bzw. eine Querschnittsansicht eines ersten Führungsrahmens 31. Die 5A bzw. 5B zeigen eine ebene Ansicht und eine Querschnittsansicht eines zweiten Führungsrahmens 32.
Der erste Führungsrahmen 31 weist den Sockel 11a zum Befestigen des Licht-emittierenden Elements 12, den Führungsrahmen 17 zur Verbindung mit dem Licht-emittierenden Element 12 und dergleichen auf. Nachdem die Anordnung des gesamten Führungsrahmenaufbaus vollendet worden ist, wirkt der erste Führungsrahmen 31 als ein Teil des Primärseiten-Führungsrahmens 11, wie in 1 gezeigt.
In dem ersten Führungsrahmen 31 wird das Licht-emittierende Element 12 an den Sockel 11a mit einem Ag-Kleber und dergleichen angeklebt und wird auf der anderen Seite mit dem Führungsrahmen 17 zum Verbinden einer Leitung durch einen Bondierungsdraht, wie etwa einen Au-Draht 16 oder dergleichen verbunden. Danach wird ein Vorbeschichten mit einer Siliconharzschicht 21 (nicht gezeigt) auf das Licht-emittierende Element 12 aufgetragen.
Der zweite Führungsrahmen 32 weist die Sockel 11b und 14a, die Führungsrahmen 18 und 19 zum Verbinden der Photodetektoren 13 und 15 auf. Nachdem die Anordnung des gesamten Führungsrahmenaufbaus vollendet worden ist, wirkt der zweite Führungsrahmen 32 als der Primärseiten-Führungsrahmen 11 und der Sekundärseiten-Führungsrahmen 14, wie in 1 gezeigt.
In dem zweiten Führungsrahmen 32 sind die Monitorphotodetektoren 13 und der Ausgangsphotodetektor 15 an die Sockel 11b bzw. 14a über einen Ag-Kleber und dergleichen angeklebt und sind auf der anderen Seite jeweils mit den Führungsrahmen 18 und 19 zum Verbinden einer Leitung durch einen Bondierungsdraht, wie etwa einen Au-Draht 16, verbunden.
In dem vorliegenden Beispiel wird, wie oben beschrieben, der Prozess eines Befestigens und Verdrahtens des Lichtemittierenden Elements 12 auf dem ersten Führungsrahmen 31 unabhängig von dem Prozess eines Befestigens und Verdrahtens der Photodetektoren 13 und 15 auf dem zweiten Führungsrahmen 32 durchgeführt. Somit können diese Prozesse gleichzeitig durchgeführt werden und können deswegen vereinfacht werden. Auf der anderen Seite wird beispielsweise, wenn ein Licht-emittierendes Element und ein Photodetektor, die einander gegenüberstehen, auf dem gleichen Führungsrahmen befestigt und verdrahtet werden, der Herstellungsprozess kompliziert, weil eine Fläche des Führungsrahmens, auf welcher das Licht-emittierende Element befestigt wird, gegenüberliegend zu einer Fläche ist, auf welcher der Photodetektor befestigt wird.
Nachdem das Licht-emittierende Element 12 und der Monitorphotodetektor 13 und der Ausgangsphotodetektor 15 befestigt und verdrahtet worden sind, wird der zweite Führungsrahmen 32 umgedreht, so dass die rechte Seite durch die linke Seite ersetzt wird, und auf den ersten Führungsrahmen 31 aufgelegt, wie in 6 gezeigt. In 6 ist der erste Führungsrahmen 31 mit dicken Linien veranschaulicht, und der zweite Führungsrahmen 32 ist mit dünnen Linien veranschaulicht.
Danach wird eine Licht-durchlässige Harzschicht 22 durch ein erstes Spritzpressen gebildet, um so das Licht-emittierende Element 12, die Monitorphotodetektoren 13 und den Ausgangsphotodetektor 15 abzudecken (erster Spritzpressprozess). Überdies wird eine Lichtabschirm-Harzschicht 23 durch einen zweiten Spritzpressprozess gebildet, um so die lichtdurchlässige Harzschicht 22 abzudecken (zweiter Spritzpressprozess). Mit dem obigen Aufbau leckt das geschmolzene Harz aus einem Abschnitt C (6) auf der Primärseite zwischen dem ersten und zweiten Führungsrahmen 31 und 32 während des Spritzprozesses heraus. Gemäß dem vorliegenden Beispiel ist ein Paar von Anpassab schnitten, z. B. eine Aushöhlung und eine Ausbuchtung auf jedem der Abschnitte der oberen und unteren Metallformen, die dem Abschnitt C entsprechen, bereitgestellt, um den Abschnitt C zwischen die ersten und zweiten Führungsrahmen 31 und 32 zu quetschen, wodurch verhindert wird, dass das Harz dort herausleckt. Zusätzlich kann, indem der Abschnitt C zwischen den ersten und zweiten Führungsrahmen 31 und 32 in der Form eines Knicks ausgelegt wird, wie in 7 gezeigt, ein Lecken von Harz effizienter unterdrückt werden.
Somit wird, indem die Elemente 12, 13 und 15 mit den Harzschichten durch die ersten und zweiten Spritzpressprozesse auf die oben beschriebene Weise abgedeckt werden, jedes der Elemente mit einem ausreichenden Schutz versehen, und deswegen verbessert sich deren Zuverlässigkeit.
Nach dem Spritzpressprozess wird ein Abschnitt D (6) der ersten und zweiten Führungsrahmen 31 und 32 herausgeschnitten, um den Primärseiten-Führungsrahmen 11 und den Sekundärseiten-Führungsrahmen 14 zu bilden, wie in 1 gezeigt, wodurch eine Photokopplervorrichtung erhalten wird. Wie in den 1 und 6 klar zu ersehen ist, ist, wenn der erste Führungsrahmen 31 und der zweite Führungsrahmen 32 kombiniert werden, der Primärseiten-Führungsrahmen 11 mit einem Licht-emittierenden Element 12 und dem Monitorphotodetektor 13 versehen, während der Sekundärseiten-Führungsrahmen 14 mit dem Ausgangsphotodetektor 15 versehen ist.
Die 8A–8E zeigen Variationen der Photokopplervorrichtung.
In den 8A–8E sind das Licht-emittierende Element 12 und der Monitorphotodetektor 13 auf dem Primärseiten-Führungsrahmen 11 auf der gleichen Ebene bereitgestellt. Der Ausgangsphotodetektor 15 auf dem Sekundärseiten-Führungsrahmen 14 steht dem Licht-emittierenden Element 12 gegenüber.
Mit einem derartigen Aufbau kann die Form der ersten und zweiten Führungsrahmen vereinfacht werden. Andererseits empfängt der Ausgangsphotodetektor 15 ein optisches Signal direkt von dem Licht-emittierenden Element 12, während der Monitorphotodetektor hauptsächlich Licht empfängt, das von der Grenzfläche zwischen der lichtdurchlässigen Harzschicht 22 und der Lichtabschirmenden Harzschicht 23 reflektiert wird, was einen Unterschied zwischen dem Ausgangspegel des Photodetektors 15 und dem Ausgangspegel des Photodetektors 13 herbeiführt. Jedoch kann in dem üblichen Fall eine Schaltungskonstante (z. B. ein Widerstandswert) einer Schaltung stromabwärts von der Photokopplervorrichtung zum Verarbeiten der Ausgänge von dem Monitorphotodetektor 13 und dem Ausgangsphotodetektor 15 so eingestellt werden, dass der Unterschied zwischen den Ausgangspegeln beseitigt wird.
Die in den 8A–8E gezeigten Variationen können den ersten und zweiten Spritzpressprozessen unterworfen werden. Deswegen verbessert sich eine Zuverlässigkeit jeder Variation der Photokopplervorrichtung.
Überdies verbessert sich, indem jeder der Photodetektoren 13 und 15 mit der Siliconharzschicht 21 wie auch das Licht-emittierende Element 12 vorbeschichtet wird, wie in 8D gezeigt, die Übertragungseffizienz in jedem der optischen Pfade von dem Licht-emittierenden Element 12 zu den Photodetektoren 13 und 15. Folglich wird der Ausgangspegel von jedem der Photodetektoren 13 und 15 erhöht. D. h., die Transparenz der Siliconharzschicht 21 kann höher als jene der Lichtdurchlässigen Harzschicht 22 eingestellt werden, die über den Spritzprozess bereitgestellt wird, wodurch sich die Transparenz einiger Abschnitte in den optischen Pfaden verbessert. Folglich wird eine Übertragungseffizienz in jedem der optischen Pfade erhöht, und der Ausgangspegel jedes der Photodetektoren 13 und 15 erhöht sich.
Überdies verbessert sich, indem das Licht-emittierende Element 12 und der Monitorphotodetektor 13 mit einer einzigen Siliconharzschicht 21 abgedeckt wird, die eine hohe Transparenz aufweist, wie in den 8C und 8E gezeigt, eine Übertragungseffizienz in dem optischen Pfad von dem Licht-emittierenden Ele ment 12 zu dem Monitorphotodetektor 13. Folglich wird der Ausgangspegel des Monitorphotodetektors 13 erhöht.
Alternativ kann das Licht-emittierende Element 12 und der Ausgangsphotodetektor 15 mit einer einzelnen Siliconharzschicht 21 abgedeckt werden, wodurch sich der Ausgangspegel von dem Ausgangsphotodetektor 15 erhöht.
Die 9A–9C zeigen eine weitere Gruppe von Variationen der Photokopplervorrichtung.
In den 9A–9C sind das Licht-emittierende Element 12 und der Monitorphotodetektor 13 des Primärseiten-Führungsrahmens 11 auf unterschiedlichen Niveaus positioniert, d. h. der Monitorphotodetektor 13 ist auf einem niedrigeren Niveau als das Licht-emittierende Element 12 positioniert. Zusätzlich ist das Licht-emittierende Element 12 so platziert, dem Ausgangsphotodetektor 15 des Sekundärseiten-Führungsrahmens 14 gegenüberzustehen.
In einem derartigen Aufbau wird eine sich horizontal ausbreitende Lichtkomponente, die von dem Licht-emittierenden Element 12 emittiert wird, effizient zu dem Monitorphotodetektor 13 übertragen. Folglich vergrößert sich der Ausgangspegel des Monitorphotodetektors 13.
Überdies verbessert sich, indem jeder der Photodetektoren 13 und 15 mit den Siliconharzschichten 21 jeweils wie das Licht-emittierende Element 12 vorbeschichtet wird, wie in 9B gezeigt, die Übertragungseffizienz in jedem der optischen Pfade von dem Licht-emittierenden Element 12 zu den Photodetektoren 13 und 15. Folglich wird der Ausgangspegel von jedem der Photodetektoren 13 und 15 vergrößert.
Nachstehend wird eine Photokopplervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung beschrieben werden.
Die vorliegende Erfindung stellt eine Photokopplervorrichtung einschließlich Führungsrahmen bereit, wobei jeder der Primär und Sekundärseiten-Führungsrahmen sowohl aufwärts gebogene Abschnitte als auch abwärts gebogene Abschnitte zum Befestigen von Licht-emittierenden Elementen und Photodetektoren aufweisen, wie in Anspruch 1 definiert. In einem derartigen Aufbau sind die Licht-emittierenden Elemente und die Photodetektoren so bereitgestellt, dass Licht, das von dem Licht-emittierenden Element emittiert wird, direkt auf die Photodetektoren einfallend ist. Somit tritt eine Variation in optischen Eigenschaften, wie etwa einer Lichtübertragungseffizienz, nicht auf. Die Photokopplervorrichtung der vorliegenden Erfindung zeigt besseres Betriebsverhalten und eine bessere Zuverlässigkeit verglichen mit dem herkömmlichen linearen Photokoppler auf. Zusätzlich kann die Photokopplervorrichtung der vorliegenden Erfindung auf eine stabile Weise hergestellt werden.
Der Ausdruck "Referenzebene" des Führungsrahmens, der hierin verwendet wird, bezieht sich auf eine Fläche auf dem Substrat, auf welchem Elemente bereitgestellt sind.
Die 13A und 13B zeigen eine ebene Ansicht bzw. eine Vorderansicht eines Primärseiten-Führungsrahmens. Die 14A und 14B zeigen eine ebene Ansicht bzw. eine Vorderansicht eines Sekundärseiten-Führungsrahmens. In diesem Beispiel wird ein Führungsrahmen, der für einen linearen Photokoppler vom Dual-Kanal-Typ verwendet werden kann, eingesetzt.
Ein Primärseiten-Führungsrahmen 231 weist Schlitten 233 und 234 auf, und ein Sekundärseiten-Führungsrahmen 232 weist Schlitten 235 und 236 jeweils an beiden Seiten davon auf, auf welchen die Führungsrahmen 231 und 232 gehalten werden. Diese Schlitten erleichtern die Handhabung der Führungsrahmen 231 und 232. Auf jedem der Führungsrahmen 231 und 232 sind Elementpaare eines Licht-emittierenden Elements 202 (nicht gezeigt) und eines Monitorausgangselements 203 (nicht gezeigt) und Ausgangselemente 204 (nicht gezeigt) in abwechselnder Reihenfolge bereitgestellt. Die Primärseiten- und Sekundärseiten-Führungsrahmen 231 und 232 weisen jeweils hochgezogene Abschnitte und herabgezogene Abschnitte zum Befestigen eines Licht-emittierenden Elements 202, eines Monitorausgangsele ments 203 und von Ausgangselementen 204 auf. Die heraufgezogenen Abschnitte und die herabgezogenen Abschnitte sind so gebildet, dass das Elementpaar des Licht-emittierenden Elements 202 und des Monitorausgangselements 203 und die Ausgangselemente 204 einander gegenüberstehen, wenn die Primärseiten- und Sekundärseiten-Führungsrahmen 231 und 232 kombiniert werden. Spezifisch steht ein Elementpaar eines Licht-emittierenden Elements 202 und eines Monitorausgangselements 203 der Primärseite einem entsprechenden Ausgangselement 204 der Sekundärseite gegenüber, und ein Paar eines Licht-emittierenden Elements 202 und eines Monitorausgangselements 203 der Sekundärseite steht einem entsprechenden Ausgangselement 204 der Primärseite gegenüber.
Unter Bezugnahme auf 13B sind in dem Primärseiten-Führungsrahmen 231 ein Sockel 212 und ein Anschluss 213 der Primärseite zum Befestigen des Licht-emittierenden Elements 202 aufwärts gebogen, um das Licht-emittierende Element 202 auf der hinteren Fläche des Führungsrahmens zu befestigen. Ein Sockel 214 und ein Anschluss 215 zum Befestigen des Monitorausgangselements 203, ein Sockel 216 und ein Anschluss 217 zum Befestigen des Ausgangselements 204 sind abwärts gebogen, um das Monitorausgangselement 203 und das Ausgangselement 204 auf der vorderen Fläche des Führungsrahmens zu befestigen. In diesem Beispiel sind zwei Sätze dieser Elemente und Anschlüsse zwischen den Schienen 233 und 234 des Primärseiten-Führungsrahmens 231 gebildet.
Wie in den 14A und 14B gezeigt, verlaufen Leitungen des Sekundärseiten-Führungsrahmens 232 in einer Richtung gegenüberliegend zu der Richtung, in welche die Leitungen des Primärseiten-Führungsrahmens 231 verlaufen. Ein Sockel 218 und ein Anschluss 219 zum Befestigen des Licht-emittierenden Elements 202 sind aufwärts gebogen, um das Licht-emittierende Element 202 auf der hinteren Fläche des Führungsrahmens zu befestigen. Ein Sockel 220 und ein Anschluss 221 zum Befestigen des Monitorausgangselements 203, ein Sockel 222 und ein Anschluss 223 zum Befestigen des Ausgangselements 204 sind abwärts gebogen, um das Monitorausgangselement 203 und das Aus gangselement 204 auf der vorderen Fläche des Führungsrahmens zu befestigen. In diesem Beispiel sind zwei Sätze dieser Elemente und Anschlüsse zwischen den Schlitten 235 und 236 des Sekundärseiten-Führungsrahmens 232 gebildet.
15 zeigt den Primärseiten-Führungsrahmen 231 und den Sekundärseiten-Führungsrahmen 232, wenn sie kombiniert sind. Die Schlitten 233 und 234 des Primärseiten-Führungsrahmens 231 weisen Nocken 238 (gezeigt in 13A) zum Eingreifen in einen Verbindungsbalken 237 (gezeigt in 14A) oder dergleichen des Sekundärseiten-Führungsrahmens 232 auf, so dass der Primärseiten-Führungsrahmen 231 genau bezüglich des Sekundärseiten-Führungsrahmens 232 positioniert ist, wenn er mit dem Sekundärseiten-Führungsrahmen 232 kombiniert wird. Überdies wird, vor einem Kombinieren der Führungsrahmen, der Sekundärseiten-Führungsrahmen 232 abwärts entlang der horizontalen Richtung der 14A gebogen, so dass die Primär- und Sekundärseiten-Führungsrahmen 231 und 232 die gleiche Referenzebene aufweisen, wenn sie in ein Laminat kombiniert werden (siehe 13A, 13B, 14A und 14B).
16 zeigt einen Aufbau einer Photokopplervorrichtung unter Verwendung der Führungsrahmen 231 und 232. Die Primär- und Sekundärseiten-Führungsrahmen 231 und 232 werden wie oben beschrieben kombiniert, wodurch lineare Photokoppler vom Dual-Kanal-Typ gebildet werden, die durch die Bezugszeichen 239 und 240 gekennzeichnet sind.
Wie aus der 16 in Verbindung mit den 13A, 13B, 14A und 14B zu ersehen, bilden, wenn die Primär- und Sekundärseiten-Führungsrahmen 231 und 232 kombiniert werden, ein Paar; das durch das Licht-emittierende Element 202 (auf dem Sockel 212) und das Monitorausgangselement 203 (auf dem Sockel 214) des Primärseiten-Führungsrahmens 231 gebildet wird, und das Ausgangselement 204 (auf dem Sockel 222) des Sekundärseiten-Führungsrahmens 232 einen Kanal 239A aus. Das Ausgangselement 204 (auf dem Sockel 217) des Primärseiten-Führungsrahmens 231 und ein Paar, das durch das Licht-emittierende Element 202 (auf dem Sockel 218) und das Monitorausgangselement 203 (auf dem Sockel 220) des Sekundärseiten-Führungsrahmens 232 gebildet wird, bilden einen weiteren Kanal 239B aus. Die Kanäle 239A und 239B können mit einem lichtdurchlässigen Harz (erster Spritzpressprozess) abgedeckt werden, und die gegossene Struktur kann weiter mit einem Lichtabschirmharz (zweiter Spritz- pressprozess) abgedeckt werden.
Somit fällt gemäß der vorliegenden Erfindung Licht, das von dem Licht-emittierenden Element 202 emittiert wird, direkt auf das Monitorausgangselement 203 und das Ausgangselement 204 auf eine gleichförmige Weise. Zusätzlich sind an den Leitungen unnötige Verbindungsschienen nicht mehr vorhanden. Mit einem Prototyp der Photokopplervorrichtung der vorliegenden Erfindung beträgt das Verhältnis des Ausgangsstroms zwischen dem Monitorausgangselement 203 und dem Ausgangselement 204 (K1/K2) 0,9 (n = 50), was ein zufriedenstellender Wert für einen praktischen Gebrauch ist.
Überdies erhöht eine Auslegung, in welcher der Abstand zwischen dem Licht-emittierenden Element und dem Ausgangselement kurz ist, effektiv den Ausgangsstrom. Somit ist die Vorbeschichtung des transparenten Siliconharzes auf dem Monitorausgangselement und dem Ausgangselement auch effektiv, um den Ausgangsstrom so weit wie möglich zu erhöhen.
Obwohl der lineare Photokoppler vom Dual-Kanal-Typ in dem vorliegenden Beispiel beschrieben worden ist, ist die vorliegende Erfindung auch auf einen linearen Photokoppler vom Einzel-Kanal-Typ anwendbar, wie oben beschrieben.
Wie oben stehend beschrieben, sind gemäß der Photokopplervorrichtung der vorliegenden Erfindung ein Licht-emittierendes Element und ein Ausgangsphotodetektor so positioniert, einander gegenüberzustehen. Somit wird ein optischer Pfad zwischen dem Licht-emittierenden Element und dem Ausgangsphotodetektor linear, wodurch Licht, das von dem Licht-emittierenden Element emittiert wird, direkt auf den Ausgangsphotodetektor einfällt. Folglich sind Wirkungen des optischen Pfads auf optische Signale klein. Überdies ist der optische Pfad linear und kurz, teures Siliconharz ist für die Bildung des optischen Pfads nicht erforderlich. Auch wenn das Siliconharz verwendet wird, ist eine geringe Menge des Siliconharzes ausreichend. Zusätzlich ist es, da sich das optische Signal ohne Verwendung einer Reflexion ausbreitet, nicht wahrscheinlich, dass das optische Signal durch die externe Form des optischen Pfads beeinflusst wird. Folglich wird ein Ausgangsverhältnis zwischen dem Monitorphotodetektor und dem Ausgangsphotodetektor stabilisiert. Überdies variiert die Übertragungseffizienz des optischen Signals von dem Licht-emittierenden Element zu jedem der Photodetektoren nicht, auch wenn der Zustand der Reflexionsfläche aufgrund einer Temperaturänderung variiert wird, weil sich das optische Signal ohne Verwendung einer Reflexion ausbreitet. Überdies kann, da sich das optische Signal ohne Verwendung einer Reflexion ausbreitet, das Lichtabschirmharz, z. B. ein Harz einer schwarzen Farbe, auf die äußerste Fläche der Photokopplervorrichtung aufgetragen werden, um störendes Streulicht von außen vollständig abzublocken. Folglich wird die Zuverlässigkeit der Photokopplervorrichtung erhöht.
Überdies verwirklichen die Führungsrahmen der vorliegenden Erfindung einen linearen Photokoppler mit Eigenschaften und einer Zuverlässigkeit, die den Stand der Technik übertreffen und keine speziellen Schritte in dem Herstellungsprozess davon erfordern.
Folglich können ein Führungsrahmen und eine Photokopplervorrichtung, die unter Verwendung des Führungsrahmens hergestellt ist, die gleichförmigen Eigenschaften aufweisen und keinen Verbindungsbalkenabschnitt auf der Leitung zurückgelassen aufweisen, wenn die Führungsrahmen kombiniert werden, bereitgestellt werden.
Verschiedene andere Modifikationen werden Durchschnittsfachleuten offensichtlich sein und können von diesen einfach ausgeführt werden, ohne von dem Umfang der Ansprüche abzuweichen. Dementsprechend ist es nicht die Absicht, dass der Umfang der Ansprüche, die hieran angehängt sind, auf die Beschreibung, wie sie hierin bekannt gemacht ist, beschränkt ist, sondern dass die Ansprüche vielmehr breit ausgelegt werden.

Claims

Photokopplervorrichtung, umfassend: ein Licht-emittierendes Element (202); ein Monitorausgabeelement (203); ein Ausgabeelement (204); und einen Primärseiten-Führungsrahmen (231) und einen Sekundärseiten-Führungsrahmen (232), die eine gemeinsame Referenzebene aufweisen, wobei die Primär- und Sekundärseiten-Führungsrahmen (231, 232) jeweils eine Vielzahl von Elementbefestigungsabschnitten zum alternativen Befestigen des Lichtemittierenden Elements (202), des Monitorausgabeelements (203) und des Ausgabeelements (204) aufweisen, wobei einige der Vielzahl von Element-Befestigungsabschnitten bezüglich der Referenzebene aufwärts verlaufen und andere abwärts verlaufen, und wobei einer der Elementbefestigungsabschnitte, die aufwärts verlaufen, nicht über irgendeinen anderen Befestigungselementabschnitt verläuft, der aufwärts verläuft, und einer der Befestigungselementabschnitte, die abwärts verlaufen, nicht unterhalb irgendeines anderen Elementbefestigungsabschnitt verläuft, der abwärts verläuft, und die Primär- und Sekundärseiten-Führungsrahmen (231, 232) derart zusammengesetzt sind, dass eines der Paare des Licht-emittierenden Elements (202) und des Monitorausgabeelements (203), die auf dem Primärseiten-Führungsrahmen (231) bereitgestellt sind, einem entsprechenden der Ausgabeelemente (204) gegenübersteht, die auf dem Sekundärseiten-Führungsrahmen (232) bereitgestellt sind, und eines der Paare des Licht-emittierenden Elements (202) und des Monitorausgabeelements (203), die auf dem Sekundärseiten- Führungsrahmen (232) bereitgestellt sind, einem entsprechenden der Ausgabeelemente (204) gegenübersteht, die auf den Primärseiten-Führungsrahmen (231) bereitgestellt sind.
Photokopplervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Monitorausgabeelement (203) und das Licht-emittierende Licht (202) auf dem Primärseiten-Führungsrahmen (231) auf der gleichen Ebene bereitgestellt sind.
Photokopplervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Monitorausgabeelement (203) und das Licht-emittierende Element (202) auf dem Primärseiten-Führungsrahmen (231) auf unterschiedlichen Niveaus positioniert sind.
Photokopplervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Licht-emittierende Element (202), das Monitorausgabeelement (203) und das Ausgabeelement (204) mit einem lichtdurchlässigen Harz durch einen ersten Spritzpressprozess abgedeckt sind und dann weiter mit einem Lichtabschirmharz durch einen zweiten Spritzpressprozess abgedeckt sind.
Photokopplervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Licht-emittierende Element (202) und das Monitorausgabeelement (203) oder das Licht-emittierende Element (202) und das Ausgabeelement (204) mit einer einzigen transparenten Harzschicht abgedeckt sind.
Photokopplervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eines von dem Licht-emittierenden Element (202), dem Monitorausgabeelement (203) und dem Ausgabeelement (204) mit einer transparenten Harzschicht vorbeschichtet ist.