(57)【要約】【課題】高電圧で動作可能な、過剰な光損失を回避できるフォトカプラを提供する。【解決手段】フォトカプラ２は、発光チップ２２、光検知チップ２３、光伝達性の内側封止材パッケージ２５および外側パッケージ２６からなる。発光チップ２２および光検知チップ２３はともに同方向に向き、光検知チップ２３は発光チップ２２により発される光線を受ける。光伝達性の内側封止材パッケージ２５は発光チップ２２および光検知チップ２３を囲み、外側パッケージ２６は光伝達性の内側封止材パッケージ２５を囲む。境界面２８は、光伝達性の内側封止材パッケージ２５と外側パッケージ２６との間に、光線を反射するため形成される。発光チップ２２に隣接する反射湾曲面２５１が、光検知チップ２３に光線の第１部分２４ｃを反射し集束させるため、光伝達性の内側封止材パッケージ２５の境界面に設けられる。【選択図】図３
2010206194.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光線を発するために、配置された方向に面した発光チップと、
光線を受けるため、配置された方向に面した光検知チップと、
当該発光チップおよび当該光検知チップを囲む光伝達性の内側封止材パッケージと、
当該光伝達性の内側封止材パッケージを囲み、当該光線を反射するため、当該光伝達性の内側封止材パッケージとの境界面を形成する外側パッケージと
からなり、
当該境界面は、当該光線の第１部分を当該発光チップから当該光検知チップへ反射して集束させるための、発光チップに隣接した反射湾曲面を有する
フォトカプラ。
【請求項２】
前記反射湾曲面は、前記発光チップに関し前記光検知チップと対抗する側に配置される
請求項１に記載のフォトカプラ。
【請求項３】
前記発光チップおよび前記光検知チップは同一平面に配置される
請求項１に記載のフォトカプラ。
【請求項４】
前記境界面は、前記発光チップから前記光検知チップに発光された光線の第２部分を反射するための、前記発光チップと前記光検知チップとの間の反射面を含み、
前記発光チップから発する前記光線の第３部分は前記光伝達性の内側封止材パッケージから直接前記光検知チップに伝達する
請求項１に記載のフォトカプラ。
【請求項５】
さらに少なくとも２つのリードフレームを備え、前記発光チップおよび前記光検知チップはそれぞれ当該リードフレームに設けられ、当該少なくとも２つのリードフレームは互いから離れて外側に伸びる
請求項１に記載のフォトカプラ。
【請求項６】
さらに少なくとも２つのリードフレームを備え、前記発光チップおよび前記光検知チップはそれぞれ当該リードフレームに設けられ、当該少なくとも２つのリードフレームは互いから離れて外側に伸びる
請求項３に記載のフォトカプラ。
【請求項７】
前記光伝達性の内側封止材パッケージの素材はエポキシ樹脂である
請求項１に記載のフォトカプラ。
【請求項８】
前記外側パッケージの素材はエポキシ樹脂母材と白い充填材からなり、当該白い充填材は二酸化チタン（ＴｉＯ２）からなる
請求項１に記載のフォトカプラ。
【請求項９】
光線を発するため第１のリードフレームに設けられた発光チップと、
光線を受けるため第２のリードフレームに設けられた光検知チップであって、当該発光チップおよび当該光検知チップは、同方向に面し、同一平面に配置されたものと、
当該発光チップおよび当該光検知チップを囲む光伝達性の内側封止材パッケージと、
当該光伝達性の内側封止材パッケージを囲み、当該光伝達性の内側封止材料パッケージとの間に光線を反射するための境界面を構成する外側パッケージとからなり、
当該境界面は、当該発光チップから発した光線の第１部分を当該光検知チップに反射し集束させる、当該発光チップに隣接した反射湾曲面を備える
フォトカプラ。
【請求項１０】
前記反射湾曲面は、前記発光チップに関して前記光検知チップと対抗する側に配置される
請求項９に記載のフォトカプラ。
【請求項１１】
前記境界面は、前記光線の第２部分を前記発光チップから前記光検知チップへ反射させるため、前記発光チップと前記光検知チップとの間に反射湾曲面を備える
請求項９に記載のフォトカプラ。
【請求項１２】
前記第１のリードフレームと前記第２のリードフレームは互いから離れて外側に伸びるか、あるいは同方向において伸びる
請求項９に記載のフォトカプラ。
【請求項１３】
光線を発する発光チップと、
光線を受ける光検知チップと、
当該発光チップおよび当該光検知チップを囲む光伝達性の内側封止材パッケージからなり、
当該発光チップに隣接する当該光伝達性の内側封止材パッケージの表面は、当該発光チップから当該光検知チップに発される光線の第１部分を反射し集束させるための反射湾曲面を備える
フォトカプラ。
【請求項１４】
前記反射湾曲面は、前記発光チップに関し前記光検知チップと対抗する側に配置される
請求項１３に記載のフォトカプラ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はフォトカプラ、そして特に、高い動作電圧を有するフォトカプラに関する。
【背景技術】
【０００２】
フォトカプラは、発光チップおよびフォト検知チップと組み合わされたとき、電気信号を光信号に変換し光信号を電気信号に変換する回路安全装置である。フォトカプラは、ソース側からのバーストおよび他の不安定な条件を取り除くことができ、電気的接続が単に回路を介してなされるときに、それに起因する受け手側の回路の焼付けあるいは故障を予防できる。
【０００３】
図１に示すように、従来のフォトカプラ１は、発光チップ１２および垂直方向に相互に向かい合う光検知チップ１３を含む。発光チップ１２および光検知チップ１３は内側パッケージ１５によって囲まれ、それは発光チップ１２と光検知チップ１３とを相互に電気的に絶縁するために、絶縁物からなる。内側パッケージ１５は次に不透明な外側パッケージ１６によって囲まれ、それは一般に内側および外側から光を遮断し吸収するのに適した黒い色を有する。入力電気信号が発光チップ１２に伝達されると、発光チップ１２は入力電気信号を光線１４ａに変換し、そして光線１４ａはそれから光検知チップ１３により受信され、出力電気信号に変換される。したがって、従来のフォトカプラ１は、回路安全装置の役割を果たすために、電気信号／光信号変換および光信号／電気信号変換のサイクルを遂行する。
【０００４】
外側パッケージ１６の内側および外側からの光を遮断するのに、黒い色とするため、大量の充填材をプラスチック母材に埋め込む必要がある。しかしながら、充填材の使用は外側パッケージ１６の熱膨張係数を大幅に変えてしまう。従って、内側パッケージ１５の熱膨張係数が外側のパッケージ１６のそれとおよそ同じとなるように、適当な量の充填材を内側パッケージ１５にも埋め込む必要があり、それで熱膨張係数の大きな差異による内側パッケージ１５および外側パッケージ１６の過度の温度上昇、それに伴う変形または損傷は回避できる。このため、内側パッケージ１５は、通常白い色をつけられ、低い光透過率を有さざるを得ない。しかしながら、内側パッケージ１５の低い光透過率は、発光チップ１２と光検知チップ１３との間の距離を増加することを更に妨げ、さもなければ、発光チップ１２からの光線１４ａは、内側パッケージ１５内を伝達するときに過剰な損失を伴うこととなり、光検知チップ１３は、光信号を電気信号に変換するために必要となる充分な光を受信することができない。
【０００５】
さらにまた、従来のフォトカプラ１は実質的に５０００Ｖ以下の絶縁電圧（ＶＩＳＯ）を持つので、発光チップ１２および光検知チップ１３は、先端放電を回避するために、少なくとも実質的に０．４ｍｍから０．６ｍｍの最小距離を有する必要がある。しかしながら、実質的に８０００Ｖよりも高い動作電圧を要する場合には、保安規程によれば、発光チップ１２と光検知チップ１３間の最小距離は３．０ｍｍより実質的に大きい必要があり、沿面距離は８．０ｍｍより実質的に大きい必要がある。このような動作条件では、内側パッケージ１５の極めて低い光線透過率のため、発光チップ１２から発される光線１４ａは過剰な損失を伴うこととなるので、光検知チップ１３は正常に光信号を電気信号に変換することができないかもしれず、このような条件下でのフォトカプラ１の動作不良を引き起こす。
【０００６】
高電圧で作動できるフォトカプラを提供することが技術的に重要である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の１つの目的は、高電圧で動作可能な、フォトカプラの動作不良が生じることとなる過剰な光損失を回避できるフォトカプラを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明のフォトカプラは、発光チップ、光検知チップ、光伝達性の内側封止材パッケージおよび外側パッケージからなる。発光チップおよび光検知チップはともに同一方向を向いており、それぞれ光線を発し受信するよう設定されている。光伝達性の内側封止材パッケージは発光チップおよび光検知チップを囲み、一方外側パッケージは光伝達性の内側封封止材パッケージを囲み、光伝達性の内側封止材パッケージと光線を反射するための境界面を構成する。光伝達性の内側封止材パッケージには、外側パッケージによって囲まれたとき、光検知チップに光線の第１部分を反射し集束するのに適した、発光チップに隣接した反射曲面が形成される。
【０００９】
本発明を実施するための詳細な技術および好ましい実施例は、請求項の本発明の特徴を当業者が良く理解するよう、添付の図面を伴う以下の項目に記載されている。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】従来のフォトカプラの概略側面断面図である。
【図２】本発明のフォトカプラの概略下面断面図である。
【図３】本発明のフォトカプラの概略側面断面図である。
【図４】本発明の光伝達性の内側封止材パッケージの概略斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図２および図３において、本発明のフォトカプラ２は発光チップ２２、光検知チップ２３、光伝達性の内側封止材パッケージ２５および外側パッケージ２６とからなる。発光チップ２２および光検知チップ２３は、ともに同じ平面に配置され、同一のフォトカプラ２の方向２１１を向く。
【００１２】
発光チップ２２は、入力電気信号を受信した後に、光線の第１部分２４ｃ、第２部分２４ｂおよび第３部分２４ａを生成し発光するよう設定されている。光線の第１部分２４ｃ、第２部分２４ｂおよび第３部分２４ａを受けて、光検知チップ２３はそれらを出力電気信号に変換して信号を伝達する。光伝達性の内側封止材パッケージ２５は発光チップ２２および光検知チップ２３を囲み、外側パッケージ２６は光伝達性の内側封止材パッケージ２５を囲む。光伝達性の内側封止材パッケージ２５と白い外側パッケージ２６との間に構成された境界面２８により、外側パッケージ２６は光検知チップ２３に対し、光線の第１部分２４ｃ、第２部分２４ｂおよび第３の部分２４ａを、光伝達性の内側封止材パッケージ２５を通して反射する。
【００１３】
本発明において、発光チップ２２は赤外線発光素子（ＩＲ  ＬＥＤ）であるべきであり、一方光検知チップ２３はフォトトランジスタである。光伝達性の内側封止材パッケージ２５の素材は好ましくはエポキシ樹脂から成り、反射率を強化するため外側パッケージ２６の素材は好ましくはエポキシ樹脂母材と白い二酸化チタン（ＴｉＯ２）充填材とからなるべきである。このように、上記の装置では、光伝達性の内側封止材パッケージ２５は発光チップ２２および光検知チップ２３を囲み、一方外側パッケージ２６が光伝達性の内側封止材パッケージ２５を囲む。白い外側パッケージ２６は、発光チップ２２から光検知チップ２３まで、光線の第１部分２４ｃ、第２部分２４ｂおよび第３部分２４ａを効果的に反射することができる。白い内側パッケージ１５を通して伝達される従来のフォトカプラ１の光線１４ａと比較すると、本発明の光線の第１部分２４ｃ、第２部分２４ｂおよび第３部分２４ａは、発光チップ２２と光検知チップ２３との間の損失がほとんどない状態で、光伝達性の内側封止材パッケージ２５を通して伝達される。その結果、光伝達性の内側封止材パッケージ２５の絶縁能力を強化するため、発光チップ２２と光検知チップ２３との間の距離Ｄを拡大することができ、そのため本発明のフォトカプラ２はより高い動作電圧に耐えることができる。
【００１４】
図３および図４に示すように、光伝達性の内側封止材パッケージ２５を通して発光チップ２２から光検知チップ２３までの、光線の第１部分２４ｃ、第２部分２４ｂおよび第３部分２４ａを伝達する効率を更に上げるため、光伝達性の内側封止材パッケージ２５には、光検知チップ２３に光線の第１部分２４ｃを反射して集めるための、発光チップ２２に隣接した反射湾曲面２５１が設けられる。本発明の最も好ましい実施例では、反射湾曲面２５１は、発光チップ２２に隣接した、発光チップ２２に関し光検知チップ２３と対抗する側面に設けられ、すなわち発光チップ２２は、光検知チップ２３と反射湾曲面２５１との間に設けられる。外側パッケージ２６により封止されたときに、反射湾曲面２５１は光線の第１部分２４ｃを光検知チップ２３に反射し集めるように設定される。
【００１５】
反射湾曲面２５１によって光検知チップ２３に反射され集められる光線の第１部分２４ｃに加えて、図３に示すように、光線の第３部分２４ａは、発光チップ２２から光検知チップ２３まで光伝達性の内側封止材パッケージ２５を通して、示されるように直接直線的に伝達し、そして光線の第２部分２４ｂは外側パッケージ２６により、光伝達性の内側封止材パッケージ２５を通して、光検知チップ２３に反射される。これにより、本発明のフォトカプラ２は、発光チップ２２から発される光線をより効率的な方法で利用することができ、発光チップ２２と光検知チップ２３との間の最小距離Ｄを更に増加させられ、本発明のフォトカプラ２がより高い動作電圧に耐えられることを可能にする。
【００１６】
本発明の最も好ましい実施例においては、白い外側パッケージ２６を通して光検知チップ２３上に伝達される周囲の光の影響を完全に除去するため、フォトカプラ２は回路基板３に対面する方向２１１に（すなわち、発光チップ２２および光検知チップ２３の両方がフォトカプラ２の底面を向くよう）取り付けられる。加えて、本発明のフォトカプラ２の少なくとも２つのリードフレーム２７ａ、２７ｂは互いから離れて外側に伸び、その複数のピン２７１はまた下向きに伸びて、回路基板３と電気的に接続する。発光チップ２２および光検知チップ２３は、発光チップ２２が入力電気信号出力を受け、光検知チップ２３が電気信号を発信できるよう、それぞれ第１のリードフレーム２７ａおよび第２のリードフレーム２７ｂに設けられる。当業者であれば容易に理解されるように、第１のリードフレーム２７ａおよび第２のリードフレーム２７ｂはその代わりに同一方向に伸びてもよい。
【００１７】
図２において、本発明のフォトカプラ２が実質的に８０００Ｖよりも高い高動作電圧で動作することを可能にするため、発光チップ２２および光検知チップ２３は、光伝達性の内側封止材パッケージ２５の長い側Ｌの２つの端に隣接してそれぞれ設けられる。結果として、発光チップ２２と光検知チップ２３との間の最小距離Ｄは実質的に３．０ｍｍ以上であり、そしてその沿面距離は８．０ｍｍより実質的に大きい。同様に、反射湾曲面２５１は、発光チップ２２に隣接して光伝達性の内側封止材パッケージ２５の長い側Ｌの端に設けられる。このように、発光チップ２２と光検知チップ２３との間の距離を増加することによって、本発明のフォトカプラ２は高い動作電圧で動作し、先端放電を防止するのに適している。そのうえ、光伝達性の内側封止材パッケージ２５、外側パッケージ２６および反射湾曲面２５１の配置のため、発光チップ２２と光検知チップ２３との間の距離が増しても、光線の第１部分２４ｃ、第２部分２４ｂおよび第３部分２４ａの透過効率は減少しない。
【００１８】
上記の記載は詳細な技術的内容およびその発明の特徴に関する。当業者は記載された本発明の開示および示唆に基づいて、その特徴を逸脱しない範囲で、様々な変更および置換えを実行するであろう。にもかかわらず、この種の変更および置換えが上記の記載において完全に開示されてなくとも、それらは添付された以下の請求項に実質的に含まれる。
【００１９】
本出願は、２００９年２月２７日に出願の台湾特許出願第０９８１０６３５３号を優先権主張の基礎とし、その内容すべてを本願の内容として包含する。
【符号の説明】
【００２０】
１  フォトカプラ
２  フォトカプラ
１２  発光チップ
１３  光検知チップ
１４ａ  光線
１５  内側パッケージ
１６  外側パッケージ
２２  発光チップ
２３  光検知チップ
２４ａ  光線の第３部分
２４ｂ  光線の第２部分
２４ｃ  光線の第１部分
２５  内側封止材パッケージ
２６  外側パッケージ
２７ａ  第１のリードフレーム
２７ｂ  第２のリードフレーム
２８  境界面
２１１  方向
２５１  反射湾曲面
２７１  ピン
【図１】
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【図２】
2010206194.tif 000004
【図３】
2010206194.tif 000005
【図４】
2010206194.tif 000006