專利名稱：光耦合裝置及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通過(guò)光信號(hào)將一個(gè)端子與另一個(gè)端子進(jìn)行電耦合的光耦合裝置及其制造方法。具體地講，涉及如下光耦合裝置及其制造方法，該光耦合裝置將輸入電信號(hào)轉(zhuǎn)換為光信號(hào)，再將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為輸出電信號(hào)，由此保持輸入輸出之間的絕緣，并使輸入輸出之間電耦合。
背景技術(shù)：
光耦合裝置具有用于將輸入電信號(hào)轉(zhuǎn)換為光信號(hào)的發(fā)光元件、和將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為輸出電信號(hào)的受光元件，構(gòu)成為從發(fā)光元件射出的光被反射面反射，并由受光元件接收。在這種光耦合裝置中，為了提高發(fā)光元件與受光元件之間的耦合效率，并增大受光元件的受光量，希望使發(fā)光元件與受光元件靠近。但是，在使發(fā)光元件與受光元件靠近時(shí)，存在發(fā)光元件與受光元件之間的絕緣耐壓惡化的問(wèn)題。作為解決這種問(wèn)題的方案有專利文獻(xiàn)1公開(kāi)的光耦合裝置。這種光耦合裝置11 在形成于耐熱性樹(shù)脂基板12的上表面的布線圖案13、14上分別安裝了發(fā)光元件15和受光元件16。覆蓋發(fā)光元件15及受光元件16的一次模塑體17 (透光性樹(shù)脂)從側(cè)面觀察形成為橢圓形狀，把發(fā)光元件15的發(fā)光面配置在該橢圓的第1焦點(diǎn)處，把受光元件16的受光面配置在第2焦點(diǎn)處。另外，在一次模塑體17的外周面上使用Al、Au、Cu等形成反射率高的金屬反射膜18，由此形成反射面，金屬反射膜18及一次模塑體17周圍由用于遮擋干擾光的二次模塑體19覆蓋。根據(jù)這種構(gòu)造的光耦合裝置11，從發(fā)光元件15的發(fā)光面(第1焦點(diǎn))射出的光被金屬反射膜18反射，然后會(huì)聚在受光元件16的受光面(第2焦點(diǎn))上，因而能夠保持發(fā)光元件15與受光元件16的距離，并提高光的利用效率。但是，在這種光耦合裝置11中，由于采用金屬反射膜18作為反射面，所以發(fā)光元件15與金屬反射膜18之間的絕緣性、以及受光元件16與金屬反射膜18之間的絕緣性容易惡化。由于金屬反射膜18是通過(guò)濺射等成膜的，所以工時(shí)和部件費(fèi)用增加，容易成為光耦合裝置成本上升的原因。由于在一次模塑體與二次模塑體的界面形成有無(wú)機(jī)材料層(金屬反射膜)，所以容易發(fā)生界面剝離，存在光耦合裝置的可靠性下降等問(wèn)題。在先技術(shù)文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)1日本特開(kāi)平5-218491號(hào)公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明就是鑒于這種技術(shù)課題而提出的，其目的在于提供一種光耦合裝置，在使從發(fā)光元件射出的光被反射面反射后由受光元件接收的構(gòu)造的光耦合裝置中，能夠進(jìn)一步提高發(fā)光元件與受光元件之間的光耦合效率及絕緣性。在本發(fā)明的光耦合裝置中，把將電信號(hào)轉(zhuǎn)換為光信號(hào)的第1轉(zhuǎn)換元件以及將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的第2轉(zhuǎn)換元件分別安裝在第1端子板及第2端子板的相同朝向的面上， 利用具有透光性的一次模塑樹(shù)脂覆蓋所述第1轉(zhuǎn)換元件和所述第2轉(zhuǎn)換元件，利用折射率比所述一次模塑樹(shù)脂低的二次模塑樹(shù)脂覆蓋所述一次模塑樹(shù)脂的表面，使從所述第1轉(zhuǎn)換元件發(fā)出的光信號(hào)在所述一次模塑樹(shù)脂與所述二次模塑樹(shù)脂的界面處全反射，由此使所述第1轉(zhuǎn)換元件和所述第2轉(zhuǎn)換元件進(jìn)行光學(xué)耦合，所述光耦合裝置的特征在于，所述一次模塑樹(shù)脂的表面形成為橢圓面，所述第1轉(zhuǎn)換元件的發(fā)光中心位于與下述平面相比更遠(yuǎn)離所述橢圓面的中心的一側(cè)，該平面通過(guò)所述橢圓面的某個(gè)軸上的一個(gè)焦點(diǎn)，與垂直于所述第1 端子板的安裝有所述第1轉(zhuǎn)換元件的面并包含所述軸的平面垂直，而且與所述第1端子板的安裝有所述第1轉(zhuǎn)換元件的面垂直，所述第2轉(zhuǎn)換元件的受光區(qū)域的中心位于與下述平面相比更遠(yuǎn)離所述橢圓面的中心的一側(cè)，該平面通過(guò)所述軸上的另一個(gè)焦點(diǎn)，與垂直于所述第1端子板的安裝有所述第1轉(zhuǎn)換元件的面并包含所述軸的平面垂直，而且與所述第1 端子板的安裝有所述第1轉(zhuǎn)換元件的面垂直。本發(fā)明的光耦合裝置不采用金屬反射膜，而是通過(guò)使光信號(hào)在一次模塑樹(shù)脂與二次模塑樹(shù)脂的界面處全反射，將從第1轉(zhuǎn)換元件射出的光信號(hào)向第2轉(zhuǎn)換元件引導(dǎo)而接收。 因此，不存在像以往那樣、第1轉(zhuǎn)換元件和第2轉(zhuǎn)換元件的絕緣性由于金屬反射膜而惡化的問(wèn)題。并且，不需要通過(guò)鍍覆等在一次模塑樹(shù)脂等的表面形成金屬反射膜，所以能夠簡(jiǎn)化光耦合裝置的制造工藝，能夠抑制光耦合裝置的制造成本。另外，當(dāng)在一次模塑樹(shù)脂與二次模塑樹(shù)脂之間設(shè)置金屬反射膜的情況下，有可能發(fā)生兩個(gè)模塑樹(shù)脂之間的界面剝離，而本發(fā)明的光耦合裝置不采用金屬反射膜，所以不會(huì)發(fā)生這種界面剝離。而且，盡管不采用金屬反射膜，但是將一次模塑樹(shù)脂的表面設(shè)為橢圓面，使第1轉(zhuǎn)換元件的發(fā)光中心位于與下述平面相比更遠(yuǎn)離橢圓面的中心的一側(cè)，該平面通過(guò)橢圓面的某個(gè)軸上的一個(gè)焦點(diǎn)，與垂直于第1端子板的安裝有第1轉(zhuǎn)換元件的面并包含該軸的平面垂直，而且與第1端子板的安裝有第1轉(zhuǎn)換元件的面垂直，所以從第1轉(zhuǎn)換元件射出的光信號(hào)不易發(fā)生這種情況不在一次模塑樹(shù)脂與二次模塑樹(shù)脂的界面處全反射而透射過(guò)該界面向外部泄漏。因此，能夠使從第1轉(zhuǎn)換元件射出的光信號(hào)高效地入射到第2轉(zhuǎn)換元件上，能夠提高第1轉(zhuǎn)換元件與第2轉(zhuǎn)換元件的光耦合效率。本發(fā)明的光耦合裝置的某個(gè)實(shí)施方式的特征在于，所述第1轉(zhuǎn)換元件及所述第2 轉(zhuǎn)換元件分別被安裝在所述第1端子板及所述第2端子板的與如下面相對(duì)的面上，該面通過(guò)所述橢圓面的中心并且平行于所述第1端子板的安裝有所述第1轉(zhuǎn)換元件的面。根據(jù)這種實(shí)施方式，能夠減少在從第1轉(zhuǎn)換元件射出光信號(hào)時(shí)，從一次模塑樹(shù)脂與二次模塑樹(shù)脂的界面(以下稱為反射面)向外部泄漏的光信號(hào)，能夠提高第1轉(zhuǎn)換元件與第2轉(zhuǎn)換元件的光耦合效率。本發(fā)明的光耦合裝置的另一個(gè)實(shí)施方式的特征在于，所述軸是所述橢圓面的長(zhǎng)軸。根據(jù)這種實(shí)施方式，能夠減小從第1轉(zhuǎn)換元件射出而到達(dá)第2轉(zhuǎn)換元件的光信號(hào)的路徑中的反射面的曲率，所以能夠減少?gòu)姆瓷涿嫦蛲獠啃孤┑墓庑盘?hào)，能夠提高第1轉(zhuǎn)換元件與第2轉(zhuǎn)換元件的光耦合效率。并且，由于第1轉(zhuǎn)換元件與第2轉(zhuǎn)換元件的距離變長(zhǎng)，所以能夠提高兩個(gè)元件之間的絕緣性。本發(fā)明的光耦合裝置的另一個(gè)實(shí)施方式的特征在于，所述軸相對(duì)于所述第1端子板的安裝有所述第1轉(zhuǎn)換元件的面傾斜。根據(jù)這種實(shí)施方式，能夠利用橢圓面的軸傾斜的角度改變反射面中的光的狀態(tài)，所以光耦合裝置的設(shè)計(jì)自由度提高。本發(fā)明的光耦合裝置的制造方法是用于制造本發(fā)明的光耦合裝置的制造方法，其特征在于，包括以下步驟將第1轉(zhuǎn)換元件安裝在第1端子板的上表面，將第2轉(zhuǎn)換元件安裝在第2端子板的上表面；向所述第1及第2端子板的上表面提供具有透光性的流動(dòng)狀態(tài)的一次模塑樹(shù)脂，使其覆蓋所述第1及第2轉(zhuǎn)換元件；將所述第1及所述第2端子板上下翻轉(zhuǎn)，使所述一次模塑樹(shù)脂保持從所述第1及第2端子板垂下的狀態(tài)，在該狀態(tài)下使所述一次模塑樹(shù)脂固化；利用折射率比所述一次模塑樹(shù)脂低的二次模塑樹(shù)脂覆蓋所述一次模塑樹(shù)脂的表面。根據(jù)本發(fā)明的光耦合裝置的制造方法，使流動(dòng)狀態(tài)的一次模塑樹(shù)脂保持從第1及第2端子板垂下的狀態(tài)，由此能夠使一次模塑樹(shù)脂成形為大致橢圓面狀。因此，不需要用于對(duì)一次模塑樹(shù)脂進(jìn)行成型的成型模具，即可高效地對(duì)一次模塑樹(shù)脂進(jìn)行成型，并能夠降低光耦合裝置的制造成本。本發(fā)明的光耦合裝置的制造方法的某個(gè)實(shí)施方式的特征在于，所述第1端子板的安裝所述第1轉(zhuǎn)換元件的部分、和所述第2端子板的安裝所述第2轉(zhuǎn)換元件的部分整體上形成為橢圓形。根據(jù)這種實(shí)施方式，在向第1端子板及第2端子板上提供流動(dòng)狀態(tài)的一次模塑樹(shù)脂時(shí)，能夠通過(guò)第1及第2端子板控制成使一次模塑樹(shù)脂的邊緣成為橢圓形。結(jié)果， 能夠?qū)⑹挂淮文Ｋ軜?shù)脂從第1及第2端子板垂下時(shí)的形狀整形成為大致橢圓面。另外，本發(fā)明的用于解決前述課題的手段具有將以上說(shuō)明的構(gòu)成要素適當(dāng)組合形成的特征，本發(fā)明能夠進(jìn)行基于這種構(gòu)成要素的組合的多種變形。


圖1是專利文獻(xiàn)1記載的光耦合裝置的剖面圖。圖2是本發(fā)明的實(shí)施方式1的光耦合裝置的剖面圖。圖3是表示在實(shí)施方式1的光耦合裝置中，在引線框的元件安裝部安裝了發(fā)光元件和受光元件的狀態(tài)的俯視圖。圖4是表示三維的旋轉(zhuǎn)橢圓體的立體圖。圖5是表示在實(shí)施方式1的光耦合裝置中從發(fā)光元件射出的光信號(hào)的狀態(tài)的圖。圖6是表示將發(fā)光元件置于焦點(diǎn)位置的比較例中的光信號(hào)的狀態(tài)的圖。圖7是表示將發(fā)光元件置于焦點(diǎn)位置外側(cè)的實(shí)施方式1的光耦合裝置中的光信號(hào)的狀態(tài)的圖。圖8的(a)是表示圖6所示的比較例中的底面的照度的圖，圖8的(b)是表示圖 7所示的實(shí)施方式1的光耦合裝置中的底面的照度的圖，圖8的(c)表示照度的標(biāo)尺。圖9是表示改變發(fā)光元件的位置來(lái)測(cè)定配置在對(duì)稱位置的受光元件的受光量的結(jié)果的圖。圖10是表示根據(jù)圖9求出傳遞效率的結(jié)果的圖。圖11是說(shuō)明一次模塑部與二次模塑部的界面的形狀的確定方法的概略圖。圖12是表示一次模塑部和二次模塑部的折射率差、與兩個(gè)模塑樹(shù)脂間的界面的全反射角之間的關(guān)系的圖。圖13是表示制造實(shí)施方式1的光耦合裝置時(shí)的一個(gè)步驟的概略圖。
圖14的(a)及(b)是表示在本發(fā)明的實(shí)施方式2的光耦合裝置中，能夠配置發(fā)光元件及受光元件的區(qū)域的立體圖和剖面圖。圖15是表示實(shí)施方式2的光耦合裝置的一例的概略剖面圖。圖16是表示本發(fā)明的實(shí)施方式3的光耦合裝置的概略剖面圖。圖17是表示使一次模塑部的表面從傾斜的旋轉(zhuǎn)橢圓體變形時(shí)的條件的圖。圖18是表示制造實(shí)施方式3的光耦合裝置時(shí)的一個(gè)步驟的概略圖。圖19是表示在本發(fā)明的實(shí)施方式4的光耦合裝置中，能夠配置發(fā)光元件及受光元件的區(qū)域的立體圖。圖20的(a)及(b)是表示在實(shí)施方式4的光耦合裝置中，能夠配置發(fā)光元件及受光元件的區(qū)域的剖面圖。圖21是表示實(shí)施方式4的光耦合裝置的一例的概略剖面圖。圖22是表示本發(fā)明的實(shí)施方式5的光耦合裝置的概略剖面圖。圖23是表示本發(fā)明的實(shí)施方式6的光耦合裝置的剖面圖。標(biāo)號(hào)說(shuō)明31、51、61、71、81、91光耦合裝置；32,33引線框；32a,33a元件安裝部；34發(fā)光元件(第1轉(zhuǎn)換元件)；35受光元件(第2轉(zhuǎn)換元件)；38 —次模塑部(一次模塑樹(shù)脂)；39 二次模塑部(二次模塑樹(shù)脂)；40密封樹(shù)脂；46受光單元；49透光性樹(shù)脂。
具體實(shí)施例方式下面，參照

本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式。但是，本發(fā)明不限于以下實(shí)施方式， 可以在不脫離本發(fā)明的要旨的范圍內(nèi)進(jìn)行各種設(shè)計(jì)變更。(第1實(shí)施方式)首先，說(shuō)明實(shí)施方式1的光耦合裝置31的構(gòu)造。圖2是表示實(shí)施方式1的光耦合裝置31的構(gòu)造的剖面圖。圖3是表示在光耦合裝置31的內(nèi)部被安裝在引線框32、33的元件安裝部32a、33a上的發(fā)光元件34 (第1轉(zhuǎn)換元件)和受光元件35 (第2轉(zhuǎn)換元件)的俯視圖。光耦合裝置31如圖3所示具有引線框32 (端子板)，其用于對(duì)發(fā)光元件34進(jìn)行芯片焊接；引線框33 (端子板)，其用于安裝受光元件35 ；引線框41，其用于與發(fā)光元件34 進(jìn)行引線接合；引線框42、42，其用于與受光元件35進(jìn)行引線接合。引線框32、33、41及42由銅、鐵、42合金等金屬材料制成，其表面被實(shí)施了鍍覆處理。各個(gè)引線框32、33、41及42的被密封在密封樹(shù)脂40內(nèi)的部分(內(nèi)部引線)被實(shí)施了包括銀或鎳(底層)/鈀(中間層)/金(上層)這三層的鍍覆處理，以提高引線接合性能。 并且，各個(gè)引線框32、33、41及42的露出于密封樹(shù)脂40外部的部分(外部引線)被實(shí)施了焊錫鍍覆或銀(底層)/鈀等無(wú)鉛鍍覆(上層)這兩層的鍍覆處理，以利用焊錫等進(jìn)行安裝。在形成于引線框32的一端的元件安裝部3 上，通過(guò)芯片焊接安裝發(fā)光元件34。 發(fā)光元件34的芯片焊接面的相反面(上表面)成為光射出面。并且，利用由Au線、Al線或Cu線(一般采用Au線)構(gòu)成的接合線36，將發(fā)光元件34與引線框41的接線部41a之間電連接。發(fā)光元件34是將電信號(hào)轉(zhuǎn)換為光信號(hào)的元件，主要采用發(fā)光二極管(LED)。例如，
6可以采用 AlGaAs 系的 LED、GaAs/GaAs 系的 LED、GaAlAs/GaAlAs/GaAs 系的 LED 等，但由于發(fā)光波長(zhǎng)的峰值因材料而異，所以考慮受光元件35的峰值敏感度波長(zhǎng)或部件成本來(lái)選定合適的元件。在形成于引線框33的一端的元件安裝部33a上安裝受光元件35。受光元件35是將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的元件，主要采用光電二極管陣列，在安裝面的相反面(上表面)形成有受光區(qū)域。并且，利用由Au線、Al線或Cu線(通常采用Au線)構(gòu)成的接合線37，將受光元件35的引線接合盤(pán)43、44與引線框42、42的接線部42a、4h之間分別電氣接線。受光元件35是在基板45的上表面設(shè)置多個(gè)受光單元46而形成的。受光單元46 是把光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的區(qū)域，即接收光信號(hào)而產(chǎn)生光電動(dòng)勢(shì)的區(qū)域。受光單元46主要由光電二極管形成，在這種情況下，受光元件35成為光電二極管陣列。各個(gè)受光單元46具有均勻的面積，并按照固定的間距排列成格子狀，各個(gè)受光單元46彼此相互串聯(lián)連接。引線框32、33的各個(gè)元件安裝部32a、33a都形成為平板狀，并且以隔開(kāi)間隙而鄰接的方式配置在大致同一平面上。元件安裝部32a、33a如圖3所示整體上具有橢圓形的輪廓。換言之，通過(guò)縫隙對(duì)引線框的平板狀橢圓形部分進(jìn)行分割，形成將一方作為元件安裝部 32a、將另一方作為元件安裝部33a的形狀。并且，引線框32、33、41及42都在密封樹(shù)脂40 的外部彎曲成為適合于安裝到印制基板等上的形狀。如圖2所示，安裝在元件安裝部3 上的發(fā)光元件34和安裝在元件安裝部33a上的受光元件35被透光性樹(shù)脂所構(gòu)成的一次模塑部38 (—次模塑樹(shù)脂)覆蓋。另外，一次模塑部38的表面被折射率比一次模塑部38低的透光性樹(shù)脂所構(gòu)成的二次模塑部39 ( 二次模塑樹(shù)脂)覆蓋。在圖2中，一次模塑部38只形成于元件安裝部32a、33a的上方，但也可以形成于元件安裝部32a、33a的下表面?zhèn)?例如參照?qǐng)D21)。并且，二次模塑部39在圖2中只覆蓋一次模塑部38的表面中的元件安裝部32a、33a上方，但也可以利用二次模塑部39 覆蓋一次模塑部38的下表面。一次模塑部38及二次模塑部39由透明或具有透光性的硅酮樹(shù)脂或丙烯酸樹(shù)脂、 尿烷樹(shù)脂橡膠等形成，在設(shè)一次模塑部38的折射率為ni、設(shè)二次模塑部39的折射率為no 時(shí)，這些折射率通常在下述范圍內(nèi)1. 7 > ni 彡 no > 1. 2。另外，光耦合裝置31除了引線框32、33、41及42的端部之外幾乎整體被不透明的密封樹(shù)脂40密封。密封樹(shù)脂40可以是如黑色樹(shù)脂那樣光吸收性的樹(shù)脂，也可以是如白色樹(shù)脂那樣光反射性的樹(shù)脂。并且，如果利用填充了二氧化硅的環(huán)氧樹(shù)脂形成密封樹(shù)脂40，則保護(hù)發(fā)光元件34和受光元件35等不受外力或周圍環(huán)境影響(物理保護(hù)、化學(xué)保護(hù))的效果提高。另外，有時(shí)也在光耦合裝置31內(nèi)安裝驅(qū)動(dòng)電路用的IC等。一次模塑部38形成為表面大致呈橢圓面。即，一次模塑部38形成為至少元件安裝部32a、33a上方的區(qū)域與圖4所示的旋轉(zhuǎn)橢圓體大致一致。(X/a)2+(Y/b)2+(Z/c)2 = 1其中，a表示旋轉(zhuǎn)橢圓體的X軸方向的半徑，b表示Y軸方向的半徑，c表示Z軸方向的半徑，設(shè)X軸方向?yàn)樾D(zhuǎn)橢圓體的長(zhǎng)軸方向(即，a > b，a > c)。在圖2所示的光耦合裝置31中，使近似一次模塑部38的旋轉(zhuǎn)橢圓體的Y軸朝向與元件安裝部3 垂直的方向(S卩，一次模塑部38的高度方向)，使X軸朝向與元件安裝部32a平行的連接發(fā)光元件34和受光元件35的水平方向，使Z軸朝向一次模塑部38的寬度方向。并且，在從上方(Y軸方向)進(jìn)行觀察時(shí)，一次模塑部38的中心與旋轉(zhuǎn)橢圓體的中心一致。并且，一次模塑部38的元件安裝部32a、33a上方的區(qū)域與上述旋轉(zhuǎn)橢圓體的Y > 0 的區(qū)域基本一致。這樣，如果使連接發(fā)光元件34和受光元件35的方向朝向旋轉(zhuǎn)橢圓體的長(zhǎng)軸方向，則能夠使發(fā)光元件34與受光元件35之間的距離變長(zhǎng)，提高兩個(gè)元件34、35之間的絕緣性，而且能夠減小從發(fā)光元件34朝向受光元件35的光的反射面(一次模塑部38的表面)的曲率。并且，發(fā)光元件34的發(fā)光中心位于旋轉(zhuǎn)橢圓體的大致X軸上，而且位于相比X軸上的一個(gè)焦點(diǎn)Al更遠(yuǎn)離旋轉(zhuǎn)橢圓體的中心0的一側(cè)。受光元件35的受光區(qū)域的中心也位于旋轉(zhuǎn)橢圓體的大致X軸上，而且位于相比X軸上的另一個(gè)焦點(diǎn)A2更遠(yuǎn)離中心0的一側(cè)。 即，如果設(shè)旋轉(zhuǎn)橢圓體的X軸上的焦點(diǎn)為Α1(α，0，0)Α2(_α，0，0)，則可表示為a = (a2-b2)，如果設(shè)發(fā)光元件34的發(fā)光中心的X坐標(biāo)為Xe ( > 0)，設(shè)受光元件35的受光區(qū)域的中心的X坐標(biāo)為( < 0)，則可表示為-a < Xr < - αα < Xe < a。根據(jù)具有這種構(gòu)造的光耦合裝置31，能夠利用發(fā)光元件34將從引線框32輸入的電信號(hào)轉(zhuǎn)換為光信號(hào)，并從發(fā)光元件；34射出光信號(hào)。從發(fā)光元件34射出的光信號(hào)L如圖 5所示在一次模塑部38與二次模塑部39的界面處進(jìn)行一次或者多次全反射而入射到受光元件35，被各個(gè)受光單元46接收。由受光元件35接收的光信號(hào)L通過(guò)受光元件35被轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，轉(zhuǎn)換后的電信號(hào)從弓丨線框33輸出。在受光元件35中，多個(gè)受光單元46串聯(lián)連接，所以通過(guò)各個(gè)受光單元46接收光信號(hào)而產(chǎn)生光電動(dòng)勢(shì)，作為受光元件35全體能夠獲得較大的光電動(dòng)勢(shì)。例如，如果一個(gè)受光單元46產(chǎn)生0. 5V 0. 6V的電動(dòng)勢(shì)，則受光元件35全體能夠獲得(0. 5V 0. 6V) X單元數(shù)量的電動(dòng)勢(shì)。并且，在該光耦合裝置31中，使光(光信號(hào))在折射率不同的一次模塑部38與二次模塑部39的界面處進(jìn)行全反射，從而向受光元件35引導(dǎo)光，由于不像專利文獻(xiàn)1那樣一次模塑部38的表面采用金屬反射膜，所以不存在發(fā)光元件34或受光元件35的絕緣性由于金屬反射膜而惡化的情況。并且，由于不需要在一次模塑部38的表面設(shè)置金屬反射膜，所以能夠降低光耦合裝置31的成本。并且，由于在一次模塑部38與二次模塑部39之間等沒(méi)有介入無(wú)機(jī)材料(金屬反射膜)，所以一次模塑部38與二次模塑部39等不會(huì)產(chǎn)生界面剝離，光耦合裝置31的可靠性提高。而且，在該光耦合裝置31中，盡管不使用金屬反射膜，使光在兩個(gè)模塑部38、39的界面(以下稱為反射面47)處進(jìn)行全反射而引導(dǎo)光，但通過(guò)使發(fā)光元件34和受光元件35 都位于遠(yuǎn)離焦點(diǎn)的位置，光不容易從反射面47向外部泄漏，能夠提高發(fā)光元件34與受光元件35的光耦合效率。關(guān)于這一點(diǎn)，使用圖6 圖8進(jìn)行說(shuō)明。
圖6表示比較例，其表示在反射面47 (橢圓面)的焦點(diǎn)Al處配置發(fā)光元件34的情況下從發(fā)光元件34射出的光L的狀態(tài)的模擬結(jié)果。并且，圖8(a)是表示在這種狀況下位于一次模塑部38的底面的矩形區(qū)域48中的照度(受光強(qiáng)度)的分布的模擬結(jié)果的圖。 另外，在該模擬中，設(shè)一次模塑部38的折射率為ni = 1. 53，二次模塑部39的折射率為ni =1.31。如圖6所示，當(dāng)在焦點(diǎn)Al處配置發(fā)光元件34的情況下，大部分光透射過(guò)反射面 47而向外部泄漏，如圖8(a)所示，在矩形區(qū)域48不會(huì)產(chǎn)生照度較高的區(qū)域。圖7表示在將發(fā)光元件34配置在焦點(diǎn)Al外側(cè)(即遠(yuǎn)離中心0的一側(cè)，不包括焦點(diǎn)Al)的情況下，從發(fā)光元件34射出的光L的狀態(tài)的模擬結(jié)果。并且，圖8(b)是表示在這種狀況下矩形區(qū)域48中的照度的分布的模擬結(jié)果的圖。另外，在該模擬中，設(shè)一次模塑部 38的折射率為ni = 1. 53，二次模塑部39的折射率為no = 1. 31，把發(fā)光元件34的位置設(shè)為焦點(diǎn)距離α的1. 8倍的位置(即Xe = 1. 8 α )。在將發(fā)光元件34配置在焦點(diǎn)Al外側(cè)的情況下，根據(jù)圖7所示可知，透過(guò)反射面47而向外部泄漏的光減少，如圖8(b)所示，在另一個(gè)焦點(diǎn)Α2的外側(cè)(即遠(yuǎn)離中心0的一側(cè)，不包括焦點(diǎn)Α2)產(chǎn)生照度較高的區(qū)域。因此，如果將發(fā)光元件34配置在一個(gè)焦點(diǎn)Al的外側(cè)，并將受光元件35配置在另一個(gè)焦點(diǎn)Α2的外側(cè)，則可以在不采用金屬反射膜而使光在反射面47處進(jìn)行全反射而向受光元件35引導(dǎo)光的構(gòu)造的光耦合裝置31，提高光耦合效率。另外，通常受光元件可以在照度較高的區(qū)域具有受光區(qū)域的一部分，所以即使照度較高的區(qū)域在焦點(diǎn)Α2的外側(cè)，配置受光元件的自由度也比較高。但是，此處使用的受光元件35具有將多個(gè)受光單元46串聯(lián)連接形成的構(gòu)造，在這種構(gòu)造的受光元件35中，當(dāng)存在幾乎接收不到光的受光單元46時(shí)，總體上電動(dòng)勢(shì)減小。因此，采用這種受光元件35的光耦合裝置31需要將受光元件35配置成為使其受光區(qū)域的中心位于焦點(diǎn)Α2的外側(cè)。下面，關(guān)于一次模塑部38內(nèi)的發(fā)光元件34及受光元件35的位置與受光元件35 的受光量的關(guān)系，說(shuō)明進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的結(jié)果。關(guān)于在該實(shí)驗(yàn)中使用的一次模塑部38，其與二次模塑部39的界面大致是橢圓形，該橢圓形的長(zhǎng)軸方向(X軸方向)的半徑a為2.0mm(S卩，長(zhǎng)軸方向的總長(zhǎng)為4. Omm的一次模塑部38)。發(fā)光元件34在每次測(cè)定時(shí)在X軸上改變位置， 使得距橢圓的中心的距離為1.5mm、1.6mm、1.7mm、1.8mm。受光元件35配置在X軸上與發(fā)光元件34對(duì)稱的位置。即，受光元件35隔著橢圓的中心配置在發(fā)光元件34的相反側(cè)，而且配置成使其距橢圓的中心的距離與發(fā)光元件34相等。另外，如果將發(fā)光元件34及受光元件35配置成為距橢圓的中心大于1. 8mm的距離，則每個(gè)元件都有一部分溢出到一次模塑部 38的外部而不能進(jìn)行測(cè)定，所以在距橢圓中心的距離大于1. 8mm的位置處不能進(jìn)行受光量的測(cè)定。在測(cè)定中采用了發(fā)光量為7. 738mff的發(fā)光元件34。并且，使發(fā)光元件34及受光元件35的位置(距橢圓中心的距離)按照1. 5mm、1. 6mm、1. 7mm、1. 8mm變化，在各種情況下測(cè)定受光元件35的受光量。這樣測(cè)定得到的受光量如下面的表1所示。并且，在表1中，也示出了根據(jù)下式計(jì)算的傳遞效率(光耦合效率)的值。傳遞效率=(受光量/發(fā)光量)X 100[% ]表1
9
權(quán)利要求
1.一種光耦合裝置，其中，把將電信號(hào)轉(zhuǎn)換為光信號(hào)的第1轉(zhuǎn)換元件以及將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的第2轉(zhuǎn)換元件分別安裝在第1端子板及第2端子板的相同朝向的面上，利用具有透光性的一次模塑樹(shù)脂覆蓋所述第1轉(zhuǎn)換元件和所述第2轉(zhuǎn)換元件，利用折射率比所述一次模塑樹(shù)脂低的二次模塑樹(shù)脂覆蓋所述一次模塑樹(shù)脂的表面，使從所述第1轉(zhuǎn)換元件發(fā)出的光信號(hào)在所述一次模塑樹(shù)脂與所述二次模塑樹(shù)脂的界面全反射，由此使所述第1轉(zhuǎn)換元件與所述第2轉(zhuǎn)換元件進(jìn)行光耦合，所述光耦合裝置的特征在于，所述一次模塑樹(shù)脂的表面形成為橢圓面，所述第1轉(zhuǎn)換元件的發(fā)光中心位于與下述平面相比更遠(yuǎn)離所述橢圓面的中心的一側(cè)， 該平面通過(guò)所述橢圓面的長(zhǎng)軸上的一個(gè)焦點(diǎn)，與垂直于所述第1端子板的安裝有所述第1 轉(zhuǎn)換元件的面并包含所述軸的平面垂直，而且與所述第1端子板的安裝有所述第1轉(zhuǎn)換元件的面垂直，所述第2轉(zhuǎn)換元件的受光區(qū)域的中心位于與下述平面相比更遠(yuǎn)離所述橢圓面的中心的一側(cè)，該平面通過(guò)所述軸上的另一個(gè)焦點(diǎn)，與垂直于所述第1端子板的安裝有所述第1轉(zhuǎn)換元件的面并包含所述軸的平面垂直，而且與所述第1端子板的安裝有所述第1轉(zhuǎn)換元件的面垂直。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光耦合裝置，其特征在于，所述第1轉(zhuǎn)換元件及所述第2轉(zhuǎn)換元件分別被安裝在所述第1端子板及所述第2端子板的與如下面相對(duì)的面上，該面通過(guò)所述橢圓面的中心并且平行于所述第1端子板的安裝有所述第1轉(zhuǎn)換元件的面。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光耦合裝置，其特征在于，所述軸是所述橢圓面的長(zhǎng)軸。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光耦合裝置，其特征在于，所述軸相對(duì)于所述第1端子板的安裝有所述第1轉(zhuǎn)換元件的面傾斜。
5.一種光耦合裝置的制造方法，其是用于制造權(quán)利要求1所述的光耦合裝置的制造方法，其特征在于，包括以下步驟將第1轉(zhuǎn)換元件安裝在第1端子板的上表面，將第2轉(zhuǎn)換元件安裝在第2端子板的上表面；向所述第1端子板及第2端子板的上表面提供具有透光性的流動(dòng)狀態(tài)的一次模塑樹(shù)脂，使其覆蓋所述第1轉(zhuǎn)換元件及第2轉(zhuǎn)換元件；將所述第1端子板及所述第2端子板上下翻轉(zhuǎn)，使所述一次模塑樹(shù)脂保持從所述第1 端子板及第2端子板垂下的狀態(tài)，在該狀態(tài)下使所述一次模塑樹(shù)脂固化；利用折射率比所述一次模塑樹(shù)脂低的二次模塑樹(shù)脂覆蓋所述一次模塑樹(shù)脂的表面。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的光耦合裝置的制造方法，其特征在于，所述第1端子板的安裝所述第1轉(zhuǎn)換元件的部分、和所述第2端子板的安裝所述第2轉(zhuǎn)換元件的部分總體上形成為橢圓形。
全文摘要
光耦合裝置及其制造方法。本發(fā)明的課題是在從發(fā)光元件射出的光被反射面反射后由受光元件接收的結(jié)構(gòu)的光耦合裝置中，提高發(fā)光元件與受光元件之間的光耦合效率以及絕緣性雙方。作為解決手段，利用具有透光性的一次模塑部(38)密封發(fā)光元件(34)及受光元件(35)，利用折射率比一次模塑部(38)低的二次模塑部(39)覆蓋一次模塑部(38)的表面。一次模塑部(38)形成為旋轉(zhuǎn)橢圓體(的一部分)。發(fā)光元件(34)位于相比所述旋轉(zhuǎn)橢圓體的長(zhǎng)軸方向的一個(gè)焦點(diǎn)(A1)更遠(yuǎn)離旋轉(zhuǎn)橢圓體的中心(O)的一側(cè)。受光元件(35)也位于相比所述旋轉(zhuǎn)橢圓體的長(zhǎng)軸方向的另一個(gè)焦點(diǎn)(A2)更遠(yuǎn)離旋轉(zhuǎn)橢圓體的中心(O)的一側(cè)。
文檔編號(hào)H01L31/12GK102194813SQ20111003601
公開(kāi)日2011年9月21日 申請(qǐng)日期2011年2月11日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月1日
發(fā)明者久保田哲郎 申請(qǐng)人:歐姆龍株式會(huì)社