JPH0669105B2 - 固体リレ−装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の技術分野］ この発明はフォトカプラ等の固体リレー装置に関し、特
に従来のこの種の装置よりも入力端子と出力端子との間
の絶縁耐量が高く、且つ製造工程の自動化が容易な固体
リレー装置に関するものである。

［発明の技術的背景］ 第４図及至第６図に、従来製造されているフォトカプラ
やモノリシック固体リレー装置（SSR）等の固体リレー
の構造を示す。

第４図乃至第６図において、１はセラミック基板、２は
発光素子取付用の板状のフレーム、３はフレーム２に取
り付けられた発光ダイオード（LED）等の発光素子、４
は受光素子取付用の板状のフレーム、５はセラミック基
板またはフレーム４に取付けされたフォトトランジスタ
や光サイリスタもしくは光トライアック等の受光素子、
６は発光素子３と受光素子５とを被覆して両素子間に光
通路を形成しているゲル状の透光性エンキャップ剤の
層、７は発光素子３にボンディングワイヤ10を介して接
続された入力リード端子、８は受光素子５にボンディン
グワイヤ10を介して接続された出力リード端子、９は以
上の主要部分を内蔵するように形成された外囲器（たと
えば樹脂モールド部）である。

前記のごとき従来の固体リレーではいずれも発光素子３
と受光素子５との間の光通路が、流動性シリコーンゴム
を滴下あるいは付着させこれをゲル状に硬化させた、ゲ
ル状の透光性エンキャップ剤６で構成されている。ま
た、第４図と第６図に示した固体リレーでは発光素子３
と受光素子５が同一水平面上に互いに離隔して配置され
ているが、第５図に示した固体リレーでは発光素子３と
受光素子５が上下方向に相対向して配置された構造とな
っている。

前記のごとき固体リレーにおいては近年、安全性の面か
ら、定められた規格値を満足するよう発光素子と受光素
子との間の絶縁耐量を増大することが必要となってきて
おり、これに伴って発光素子と受光素子との相互間隔を
従来の固体リレーよりも更に大きくした固体リレーの開
発が要請されている。

［背景技術の問題点］ 前記のごとき従来構造の固体リレーにおいては、発光素
子と受光素子との間の光通路が硬化前流動性であるゲル
状物質で形成されるため、発光素子と受光素子との間隔
を従来よりも大きくすると、硬化前の流動状態にあるゲ
ル状物質が、たれ落ちやすくなって光伝達に好ましいド
ーム状形態に形成することが困難になり、従って、発光
素子と受光素子との間隔をあまり大きくすることは不可
能であった。また、作業は流動状態のものを取り扱うた
め製造工程の自動化も困難であった。特に、第５図に示
す構造のものでは、発光素子と受光素子との位置決めや
両素子間へのエンキャップ剤の注入等の操作が第４図及
び第６図に示すものよりも複雑になるため、一層自動化
がむずかしいという問題点があった。

そこで、プラスチックで成形された枠内に透光性エンキ
ャップ剤を充填したものを光通路として使用する固体リ
レー装置も考案されているが、製造工程が複雑になると
ともに製造工程の自動化が困難になるという問題点があ
った。

［発明の目的］ この発明の目的は、従来の固体リレー装置よりも発光素
子と受光素子との間隔を大きくすることができるととも
に製造工程の簡素化及び自動化が容易な固体リレー装置
を提供することである。

［発明の概要］ この発明による固体リレー装置においては、互いに離隔
されるとともにほぼ同一水平面上にかつ上方に向けて配
置された発光素子と受光素子との間に設ける光通路とし
て、たとえばアクリル系樹脂、石英ガラス等の有機もし
くは無機の素材から形成された棒状もしくは板状の固体
光伝達部材であって、発光素子若しくは受光素子に対し
てオーバーハングとなるような平面又は凹曲面の端面形
状を有するものを、その伝達光軸を横方向にして用いる
とともに、該光伝達部材の両端面と発光素子及び受光素
子との間の空間に従来の透光性エンキャップ剤を球体状
もしくは曲面体状に形成させたことを特徴とするもので
ある。

ただし固体光伝達部材の固体とは、外力の作用によって
永久変形を起こさない弾性体（剛体を含む）の意味で用
いている。従って、本発明の固体リレー装置では理論
上、発光素子と受光素子との間隔を非常に大きくするこ
とができ、その結果、入出力間の絶縁耐量が非常に大き
な固体リレー装置が実現され、また扱いにくい透光性エ
ンキャップ剤の使用が短い光通路の形成だけになされる
ため製造工程の自動化が容易となる。

また、光伝達部材の端面形状は、発光素子若しくは受光
素子に対してオーバーハングとなるような平面又は凹曲
面にする。オーバーハングの平面又は凹曲面は、滴下し
たエンキャップ剤のドーム状曲面に一致若しくはほぼ一
致するために、気泡が入りにくくまた光伝達面積が広く
なるからである。

［発明の実施例］ 以下に第１図乃至第３図を参照して本発明の実施例につ
いて説明する。なお、第１図乃至第３図において第４図
乃至第６図と同一符号で示された部分は従来の固体リレ
ー装置と同一の部分である。また、添字Ａをつけて表示
されている部分は従来の固体リレー装置の部分とはわず
かに異なっていることを表している。

第１図及び第２図に示す本発明の第一実施例の固体リレ
ー装置では、発光素子３を支持しているフレーム２と受
光素子５を支持しているフレーム４との間にPMMA（ポリ
メチルメタアクリレート）もしくは石英ガラス等の素材
から成形した棒状もしくは板状の光伝達部材11が架橋状
に設けられ、該光伝達部材11の両端面は図示の如く各素
子３及び５に対してオーバーハングとなるように傾斜し
た傾斜面として成形されている。そして、該光伝達部材
11の端面と発光素子３及び受光素子５との間には該素子
を包囲して球体状もしくは曲面体状を成した透光性エン
キャップ剤６が設けられている。また、これらの部分を
封止する樹脂モールド部9Aは従来と同じくエポキシ樹脂
等で構成されているが、光伝達部材11やエンキャップ剤
６からの光の漏洩を防止するために白色等の反射性色彩
の樹脂で構成されている。

前記のごとき構造の本実施例の固体リレー装置において
は、発光素子３から発生した光は図示矢印のように透光
性エンキャップ剤６の中から光伝達部材11の中に入った
後、該光伝達部材11の中を矢印の如く全反射して進み、
出力側の透光性エンキャップ剤６の中を通って受光素子
５に入射する。

本実施例のごとき固体リレー装置では、光伝達部材11が
固体又は弾性体の非流動体であるため、発光素子３と受
光素子５との間隔が大きくても両素子間の光通路の大部
分を該光伝達部材11で容易にさし渡すことができ、該光
伝達部材と発光素子及び受光素子との間のわずかな空間
のみにゲル状物質を使用して光結合をすればよく、従っ
て発光素子３から受光素子５に高効率で光信号を伝達す
ることができるとともに製造を容易に且つ自動化するこ
とができる。また、光伝達部材11の両端面は平面で両素
子の上にオーバーハングした構造となっているため、両
素子と光伝達部材との間の光伝達効率が高く、且つ透光
性エンキャップ剤６の表面張力を大きくして該エンキャ
ップ剤６の変形やだれ落ちを効果的に防止することがで
きる。

第３図は本発明の他の実施例を示したものであり、この
実施例の固体リレー装置においては、両素子３及び５に
対面する光伝達部材11の両端面が発光点もしくは受光点
を中心とした凹球面状もしくは凹曲面状に形成され、該
端面が各素子３及び５の上にオーバーハング状に配置さ
れた構造となっている。従って、発光素子３と受光素子
５を被覆する透光性エンキャップ剤６から光伝達部材11
へ反射なく高効率で光が伝達され、第１図のごとき端面
が平面である実施例のものよりも光伝達効率の高い構造
となっている。

なお、光伝達部材の形状や該部材と発光素子及び受光素
子との対応構造は図示実施例に限定されるものではな
く、種々の変形態様が可能である。たとえば、光伝達部
材の両端面の形状を適当に成形することによって受光素
子の特定部分のみに光を入射させたり、単一の発光素子
からの受光光線を同時に複数の受光素子に入射させるよ
うに構成することもできる。

［発明の効果］ 前記実施例で説明したところから明らかなるように、本
発明によれば次のような種々の効果を得ることができ
る。

（ｉ） 発光素子と受光素子との間隔が大きく、従って
従来の固体リレー装置よりも入出力端子間の絶縁耐量が
大きな固体リレー装置が実現する。

（ii） 発光素子と受光素子との間の光通路の大部分
が、硬化前流動性のゲル状物質でない固体（弾性体を含
む）の光伝達部材で構成されているので、光通路の形成
配置が容易で、また常に一定品質の製品が得られる。

（iii） 光伝達部材が固体であるため、製造工程の自
動化が容易である。従って、従来の固体リレー装置にく
らべて製造コストを低減することができる。

（iv） 光伝達部材の端面が発光素子若しくは受光素子
に対してオーバーハングになっているから、透光性エン
キャップ剤から光伝達部材へ高効率で光が伝達されると
ともにエンキャップ剤の変形やだれ落ちを有効に防止す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による固体リレー装置の一実施例の縦断
面図、第２図は第１図のII−II矢視断面図、第３図は本
発明の他の実施例の主要部縦断面図、第４図（ａ）は従
来の固体リレー装置の概略的平面図、第４図（ｂ）は第
４図（ａ）の要部縦断面図、第５図は従来の他の固体リ
レー装置の概略的横断正面図、第６図（ａ）は他の従来
の固体リレー装置の要部平面図、第６図（ｂ）は第６図
（ａ）の縦断側面図である。 １……セラミック基板、2,4……フレーム、３……発光
素子、５……受光素子、６……透光性エンキャップ剤、
７……入力リード端子、８……出力リード端子、９……
樹脂モールド部（外囲器）、10……ボンディングワイ
ヤ、11……光伝達部材。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】互いに離隔されるとともにほぼ同一水平面
   上にかつ上方に向けて配置された発光素子と受光素子と
   を外囲器内に封止し、該発光素子から生じた光によって
   該受光素子を励起するように構成された固体リレー装置
   において、該発光素子と該受光素子との間に、発光素子
   若しくは受光素子に対してオーバーハングとなるような
   平面又は凹曲面の端面形状を有する固体光伝達部材をそ
   の伝達光軸を横方向にして設ける一方、該光伝達部材の
   一端面と該発光素子との間及び該光伝達部材の他端面と
   該受光素子との間には透光性エンキャップ剤によって光
   結合を形成したことを特徴とする固体リレー装置。