JPS5858821B2 - ホトカプラ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、発光素子と受光素子との間の絶縁耐圧の信
頼性を高めるようにしたホトカプラに関する。

周知のように、ホトカプラは発光部と受光部を相対向し
て配置し、発光部を１次側、受光部を２次側として、た
とえば、インピーダンス変換、入出力間の絶縁分離など
に使用されている。

このようなホトカプラは、発光部として発光ダイオード
素子を使用し、また受光部として、ＣｄＳのような光抵
抗変換素子あるいは、ホトダイオード、ホトトランジス
タのようなジャンクション部（Ｐ−ｎ接合部）をもつ光
電変換素子を使用したものがある。

第１図および第２図はそれぞれ従来のホトカプラの要部
の側断面であり、このうちまず、第１図のホトカプラの
場合について述べると、第１図のホトカプラの場合は、
リードフレーム１に発光素子２が装着されており、また
、リードフレーム３に受光素子４が装着されている。

発光素子２とす−ドフレーム１間にはボンディングワイ
ヤ５がボンディングされ、受光素子４とリードフレーム
３間にもボンディングワイヤ６がボンディングされてい
る。

発光素子２と受光素子４は相対向して配設されており、
その両者間には透明な樹脂７が充填されている。

そして、発光素子２、受光素子４および透明な樹脂７は
外部光を遮断するための黒色樹脂８で色面されている。

一方、第３図は上記発光素子２としてＧａＡｓ赤外発光
ダイオードを例にとって模式的に示したものであり、こ
の第３図における９はｎ＋ＧａＡｓ基板でちる。

このｎ＋ＧａＡｓ基板９上に０層１０および９層１１が
設げられており、このような発光素子ではｐ −ｎ接合
面１２に垂直で受光素子と対向している面より出る正面
光１３と、ｐ −ｎ接合面１２に平行な側面光１４が出
るようになっている。

上記第１図の場合のホトカプラにおいて、上述の第３図
のような発光素子を使用すると、発光素子２より得られ
る光が受光素子４に入るのは、第３図にて示した正面光
１３であり、側面光１４はその大部分が黒色樹脂８に吸
収されてしまう。

これに対して、第２図に示すホトカプラは第１図におけ
る黒色樹脂８に代えて、黒色樹脂ケース１５を使用し、
透明の樹脂７を包囲（空間を有する）するようにしたも
のである。

この第２図の場合の絶縁耐圧はプリコートの透明の樹脂
７と黒色樹脂ケース１５との間の間隙層１６の界面で決
まってしまう。

つまり、プリコートの透明の樹脂７の周辺長によって決
まる。

この絶縁耐圧を大きくするためには、あるいは絶縁耐圧
の信頼性を上げるためには、発光素子２と受光素子４と
の間隔を大きくする方法もあるが、この場合光の伝達効
率は小さくなり、光電変換効率が減少する欠点がある。

この発明は、上記欠点にかんがみなされたもので、その
伝達効率を上げ、さらに発光素子と受光素子間の絶縁耐
圧の信頼性を高めることのできるホトカプラを提供する
ものである。

次に、図面に基づきこの発明のホトカプラの実施例につ
いて説明すると、第４図はその一実施例における発光素
子側のリードフレームの平面図である。

この第４図において、１７はリードフレームであって、
リードフレームＩＴのほぼ中央部には、所定の間隔をも
って舌片１８，１９，２０が設けられている。

舌片１９には発光素子２１が設けられており、発光素子
２１と舌片１８との間にはボンディングワイヤ２２がボ
ンディングされている。

発光素子２１として、発光ダイオードが使用されている
場合には、舌片１８がアノード用端子となり、舌片１９
がカソード用端子となるものである。

なお、リードフレーム１７の４隅角部には位置合せを行
なうための円孔２３ａ 、２３ｂ 、２４ａ 、２４ｂ
が設けられている。

一方、第５図はこの発明のホトカプラにおける受光素子
側のリードフレームを示す平面図であり、この第５図に
おける２５はリードフレームであり、このリードフレー
ム２５のほぼ中央部には舌片２６゜２７．２８が設けら
れている。

これらの舌片２６〜２８は第４図のり−ドフレーム１７
の舌片１８〜２０にそれぞれ対応するものである。

舌片２７には受光素子２９が設けられており、この受光
素子２９と舌片２６および２８間にはそれぞれボンディ
ングワイヤ３０ａ 、３０ｂがボンディングされている
。

受光素子２９がホトトランジスタであれば、舌片２６は
工□ツタ端子となり、舌片２７はコレクタ端子となり、
舌片２８はベース端子となる。

なお、リードフレーム２５の４隅角部には上記リードフ
レーム１７の円孔２３ａと２３ｂ 、２４ａと２４ｂに
それぞれ対応するように、円孔３１ａと３１ ｂ 、３
２ａと３２ｂが設けられている。

第６図は第４図のリードフレーム１７と第５図のリード
フレーム２５とを組み合わせた場合のこの発明のホトカ
プラの要部の側断面図である。

この第６図より明らかなように、発光素子２１を装着し
たリードフレーム１７と受光素子２９を装着したリード
フレーム２５とが対向するようにして、発光素子２１と
受光素子２９とが対向するように配置するが、発光素子
２１と受光素子２９とが所定の間隔をもって隔てられる
ように、リードフレーム１７．２５はあらかじめ折曲さ
れている。

このようにして、発光素子２１と受光素子２９とを対向
させた後、両リードフレーム１７．２５の円孔２３ａ、
３１ｂ、２３ｂ、３１ａ、２４ａと３２ｂ 、２４ｂと
３２ａとをそれぞれ重ね合わせるようにして、ピン３３
．３４を嵌合すれば、発光素子２１と受光素子２９が正
確に位置づけされている。

発光素子２１と受光素子２９が所定間隔をもって隔して
対向するように配置された舌片１９と２７の間を約１０
００ｃｐｓ（センチポイズ）以上の粘度をもつ透明な樹
脂３５で充填されている。

この透明な樹脂３５は発光素子２１より得られる光を透
過して受光素子２９に導くためのものである。

次に、舌片１９と２７の間に舌片１９と２７以上の大き
さの面積をもつ薄いシート３６が透明な樹脂間に挿入さ
れている。

この薄いシート３６は発光素子２１より得られる光を通
過し、しかも電気的に絶縁性を有するもので、たとえば
、厚み２００μｍで、２ｍｍ×２ｍｍの面積を有すると
ともに、透明な樹脂３５と同じかそれ以上の屈折率を有
している。

このようにして、発光素子２１と受光素子２９間に絶縁
性の薄いシート３６を備えた透明な樹脂３５で被覆され
たりリードフレーム１７．２５を室温またはある一定以
上の温度の高温に保存することにより、透明な樹脂３５
が硬化する。

この結果リードフレーム１１とリードフレーム２５は所
定間隔を隔てて固定され、発光素子２１と受光素子２９
間に絶縁される。

さらに、外乱光により受光素子２９の特性が変化しない
ように、黒色の絶縁性の樹脂ケース３７で全体、すなわ
ちリードフレーム１Ｔ、発光素子２１、透明な樹脂３５
、薄いシート３６、受光素子２９、リードフレーム２５
を包囲するごとくにして封止されている。

この樹脂ケース３７と透明な樹脂３５との間は分離され
て、間隙層３８を有するようになっている。

なお、上記の実施例では、発光素子と受光素子との組合
せが１対の場合について述べたが、発光素子と受光素子
が多数組み合わせたプレイ構造あるいは受光素子側に増
幅、演算などの機能もたせたホトカプラについても適用
できることは勿論である。

また、発光素子２１を発光ダイオードとし、受光素子２
９をホトトランジスタの場合について説明したが、この
発明はこれに限定されるものではない、たとえば発光素
子２１は発光ダイオードに限らず、放電灯（ネオンラン
プ）のごとき半導体以外の発光素子でもよい。

そして、受光素子２９はホトトランジスタのほかに、ホ
トダイオード、ホトサイリスタあるいはＣｄＳのような
光電変換効率であってもよい。

以上詳述したように、この発明のホトカプラによれば、
発光素子と受光素子間に設けられている透明の樹脂に絶
縁性でしかもこの透明の樹脂と同じかまたはそれ以上の
屈折率を有する薄いシートを挿入するようにしたので、
発光素子と受光素子間の絶縁耐圧はたとえ外部光を遮蔽
するための黒色の樹脂ケースとプリコートの透明の樹脂
が分離されて間隙層となっていても、絶縁耐圧の信頼性
が下がることはなく、高信頼性が維持される。

また、黒色の樹脂ケースと透明な樹脂間の間隙層により
、発光素子から発する光の一部がこの間隙層により反射
されて、透明樹脂内に閉じ込められ、受光素子を駆動す
る光となり、ホトカプラの光電変換効率が高くなるほど
の効果を有するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図はそれぞれ従来のホトカプラの構造
を示す要部の側断面図、第３図は発光素子の構造と発光
素子より発する光の放射方向を示した模式図、第４図は
この発明のホトカプラの一実施例における発光素子側の
リードフレームを示す平面図、第５図はこの発明のホト
カプラの受光素子側のリードフレームを示す平面図、第
６図はこの発明のホトカプラの一実施例の構造の要部の
側断面図である。 １７．２５・・・リードフレーム、１８〜２０ 、２６
〜２８・・・舌片、２１・・・発光素子、２９・・・受
光素子、３５・・・透明な樹脂、３６・・・薄いシート
、３７・・・黒色の樹脂ケース、３８・・・間隙層、な
お、図中同一符号は同一部分または相当部分を示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 発光素子と、この発光素子と対向して設けられた受
   光素子と、上記発光素子と受光素子間に設けられ発光素
   子から発する光を受光素子に導く透明な樹脂と、この透
   明な樹脂内に挿入されこの透明な樹脂と同じかまたはそ
   れ以上の屈折率を有し透明でかつ電気的に絶縁性を有す
   る薄いシートと、上記透明な樹脂と所定す間隙層をもっ
   てこの透明な樹脂と発光素子および受光素子とともに包
   囲して外乱光を遮蔽するための黒色の樹脂ケースとを備
   えてなることを特徴とするホトカプラ。 ２ 発光素子および受光素子はそれぞれリードフレーム
   に装着されることを特徴とする特許請求の範囲第１項記
   載のホトカプラ。 ３ 発光素子は発光ダイオードであることを特徴とする
   特許請求の範囲第１項記載のホトカプラ。 ４ 発光素子は放電灯であることを特徴とする特許請求
   の範囲第１項記載のホトカプラ。 ５ 発光素子はホトトランジスタであることを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項記載のホトカプラ。 ６ 発光素子はホトダイオードであることを特徴とする
   特許請求の範囲第１項記載のホトカプラ。 ７ 発光素子はホトサイリスタであることを特徴とする
   特許請求の範囲第１項記載のホトカプラ。 ８ 発光素子はＣｄＳなどの光抵抗変換素子を使用する
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のホトカプ
   ラ。 １ 発光素子と受光素子は複数対使用することを特徴と
   する特許請求の範囲第１項記載のホトカプラ。 １０発光素子側に増幅または演算機能をもつトランジス
   タあるいはＩＣを付加したことを特徴とする特許請求の
   範囲第１項記載のホトカプラ。 １１ 薄いシートは厚さが２００μｍ１面積が２朋×２
   泪であることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
   ホトカプラ。