JP2787387B2 - 光結合装置 - Google Patents

光結合装置

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JP2787387B2
JP2787387B2 JP4824492A JP4824492A JP2787387B2 JP 2787387 B2 JP2787387 B2 JP 2787387B2 JP 4824492 A JP4824492 A JP 4824492A JP 4824492 A JP4824492 A JP 4824492A JP 2787387 B2 JP2787387 B2 JP 2787387B2
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也寸志 長谷川
添二 田辺
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  • Photo Coupler, Interrupter, Optical-To-Optical Conversion Devices (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、光結合装置(フオトカ
プラ)の構造に関する。
【0002】
【従来の技術】従来における二重トランスフアモールド
タイプの光結合装置(フオトカプラ)の構造を図6に示
す。従来の光結合装置は、発光素子1(LED)と受光
素子2(フオトトランジスタ)を、42アロイまたはC
u等より成るリードフレーム3,4上にAgペースト
(図示しない)等で固着し、金線5等を用いて前記受発
光素子1,2とリードフレーム3,4とを電気的に接続
した後、シリコン等の透光性樹脂6で覆い、さらにエポ
キシ樹脂等を主流とした遮光性樹脂7でモールドしたタ
イプが主流である(従来例1)。なお、図7は図6に示
した光結合装置の製造工程をしめす工程フローチヤート
である。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】一般に光結合装置は、
電源部等に使用されるリレーのようなものであり、一次
(発光側)と二次(受光側)の間の絶縁耐圧が要求され
る。そのため、発光側と受光側との距離は極力長い方が
好ましい。
【0004】しかしながら、従来例1の場合、両リード
フレーム3,4の位置決め精度に限界があるため、光学
的結合を確保するには、発光素子1と受光素子2の間の
距離をある程度短くする必要があり、故に耐絶縁性に限
界があつた。
【0005】このような問題を解決するために、予め成
形されたケースに受発光単体素子を挿入し、密封する光
結合装置があつた。その構造を図8,9に、その工程フ
ローチヤートを図10に示す。すなわち、ポリカーボネ
イト等を用いて成形された外側ケース8内に、発光側の
単体デバイス1aと受光側の単体デバイス2aを受発光
面が対向し略同一光軸となるよう挿入し、同じくポリカ
ーボネイト等で成形された内側ケース9を挿入し、エポ
キシ樹脂等の固定用遮光性樹脂7で固定している(従来
例2)。
【0006】この構造の場合、二重トランスフアモール
ドタイプより受発光素子1,2間の距離を長くとれるた
め、高い絶縁性が得られるが、図10の工程フローチヤ
ートに示すように、生産工程が単品処理や手作業となる
工程が多いため、生産工数が増大し、結果として製品一
個当たりの生産コストが高価なものとなつていた。
【0007】本発明は、上記課題に鑑み、受発光間の電
気的絶縁性を向上し得、かつ製造工程を簡素化し得る光
結合装置の提供を目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明請求項1による課
題解決手段は、図1,2の如く、透光性樹脂16にてモ
ールドされた発光側単体デバイス13を熱可塑性樹脂に
よつて一体的に成形してなる発光側遮光体18と、透光
性樹脂16にてモールドされた受光側単体デバイス15
を熱可塑性樹脂によつて一体的に成形してなる受光側遮
光体19とを備え、該各遮光体18,19に、前記発光
側単体デバイス13から受光側単体デバイス15に至る
光路を形成する光路室21が設けられ、両遮光体18,
19は、前記両単体デバイス13,15が光路室21内
ほぼ同一光軸上で光学的に結合するよう配置され、さ
らに前記両遮光体18,19と同一の熱可塑性の外装樹
脂20で一体モールドされたものである。
【0009】本発明請求項2による課題解決手段は、請
求項1記載の熱可塑性樹脂の材料が、ポリフエニレンサ
ルフアイド(PPS)、ポリカーボネイト(PC)、ポ
リブチレンテレフタレート(PBT)、結晶性ポリマ
ー、非晶性ポリマー、あるいは液晶ポリマー等の熱可塑
性樹脂のうち一種類またはこれらの混合物であることで
ある。
【0010】本発明請求項3による課題解決手段は、請
求項記載の熱可塑性樹脂の絶縁抵抗、+25°C前
後の常温で1012Ω以上で、かつ+100°C前後の
高温で1011Ω以上に設定されたものである。
【0011】
【作用】上記請求項1〜3による課題解決手段におい
て、発光側単体デバイス13と受光側単体デバイス15
を個別にインジエクシヨンモールドを行ない、二個の遮
光体18,19を形成する。この二個の遮光体18,1
9の周囲を、両単体デバイス13,15が光学的に結合
するよう、外装樹脂20で一体モールドする。そうする
と、各遮光体18,19に光路室21を形成できるの
で、光路長を大とでき、しかも、両遮光体18,19お
よび外装樹脂20の絶縁抵抗を大きく設定しているの
で、受発光間の絶縁性を充分に確保できる。さらに、両
遮光体18,19および外装樹脂20を同一樹脂材料で
形成することにより、外装樹脂20の注入時に両遮光体
18,19の表面の一部を溶かして、一次モールド体と
しての両遮光体18,19と二次モールド体としての外
装樹脂20との樹脂界面を無くすことができる。
【0012】また、請求項2では、熱可塑性樹脂の材料
は、ポリフエニレンサルフアイド(PPS)、ポリカー
ボネイト(PC)、ポリブチレンテレフタレート(PB
T)、結晶性ポリマー、非晶性ポリマー、あるいは液晶
ポリマー等の熱可塑性樹脂のうち一種類またはこれらの
混合物とされ、これらは作業性や成形精度が高く、耐候
性に優れているため、能率よく成形が行える。 また、請
求項3では、熱可塑性樹脂の絶縁抵抗を、+25°C前
後の常温で10 12 Ω以上で、かつ+100°C前後の
高温で10 11 Ω以上に設定することにより、受発光間
の絶縁耐圧を高めて所定の規格に対応することができ
る。
【0013】
【実施例】図1は本発明の一実施例を示す光結合装置の
断面図、図2は光結合装置の製造方法を示す工程フロー
チヤート、図3は各素子を対向配置した状態を示す図、
図4は各遮光体を形成した状態を示す図、図5は両遮光
体を位置決めした状態を示す図である。
【0014】図示の如く、本実施例の光結合装置(フオ
トカプラ)は、光結合装置本体11内で、発光側リード
フレーム12と共にモールドされた発光側単体デバイス
13と、受光側リードフレーム14と共にモールドされ
た受光側単体デバイス15とがほぼ同一光軸上で光学的
に結合するよう対向配置されたものである。
【0015】光素子(図示せず)および受光素子(図
示せず)の夫々は、各リードフレーム12,14に搭載
され、透光性樹脂16にて一体的にモールドされて、そ
れぞれ発光側および受光側単体デバイス13,15とさ
れている。
【0016】前記光結合装置本体11は、前記発光側単
体デバイス13および受光側単体デバイス15の夫々に
ついて個別に形成された発光側遮光体18および受光側
遮光体19と、これらの周囲に一体モールドされた外装
樹脂20とから構成されている。
【0017】前記両遮光体18,19は、例えば、ポリ
フエニレンサルフアイド(PPS)、ポリカーボネイト
(PC)、ポリブチレンテレフタレート(PBT)、結
晶性ポリマー、非晶性ポリマー、あるいは液晶ポリマー
等の熱可塑性樹脂のうち一種類またはこれらの混合物を
用いて、インジエクシヨンモールドされて成る。ここで
熱可塑性樹脂を用いるのは、樹脂成形温度が低い特性を
有するため、各単体デバイス13,15に与える影響が
低いと考えられるからである。また、熱可塑性樹脂とし
ては、その絶縁抵抗が、+25°C前後の常温で10
12Ω以上で、かつ+100°C前後の高温で1011
Ω以上の特性を有するものが使用され、これにより受発
光両リードフレーム12,14間の電気的絶縁性が確保
される。そうすると、所定の規格(ドイツ連邦共和国:
VDE規格0884番)に合致し、製品の標準化、大量
生産化の要請に対応できる。
【0018】そして、該各遮光体18,19には、発光
側単体デバイス13から受光側単体デバイス15への光
路を形成するため、丸い穴状の光路室21が夫々形成さ
れている。該光路室21は、両遮光体18,19を対向
配置する際に密閉され、またその長さは発光側単体デバ
イス13および受光側単体デバイス15が互いに電気的
に絶縁するよう長寸とされている。
【0019】前記外装樹脂20は、前記遮光体18,1
9と同一の遮光性材料を用いて、その全周に渡つてイン
ジエクシヨンモールドされてなる。
【0020】なお、図1中、16aは光指向性を高める
ための透光レンズである。
【0021】上記構成の光結合装置は、図2のフローチ
ヤートのように製造される。まず、図3の如く、発光素
(図示せず)および受光素子(図示せず)を、発光側
および受光側リードフレーム12,14に搭載し、透光
性樹脂16にてモールドし、発光側および受光側単体デ
バイス13,15の状態として対向配置する。
【0022】次に、図4の如く、発光側単体デバイス
3および受光側単体デバイス15の夫々について、個別
に熱可塑性樹脂でインジエクシヨンモールドして各遮光
体18,19を形成する。この際、光路室21を長寸に
形成しておく。
【0023】そして、図5の如く、両単体デバイス
3,15が光路室21内のほぼ同一光軸上で光学的に結
合するよう両遮光体18,19を対向させ、これらを夫
々後方より押さえながら、図1の如く、この周囲を外装
樹脂20で一体モールドする。
【0024】以上の作業を、多連式に連結された複数の
リードフレーム12,14を用いて、複数のデバイスに
ついて併置した状態で同時に行う。その後、リードフレ
ーム12,14を各光結合装置本体11ごとにカツト
し、個別の光結合装置が完成し、テスト工程に供する。
【0025】ここで、光路室21を長寸に形成し、かつ
遮光体18,19および外装樹脂20として絶縁抵抗の
高い樹脂材料を用いているため、発光側単体デバイス
3と受光側単体デバイス15との距離が取れ、高い絶縁
性が得られる。
【0026】また、例えば、図10に示す従来例2で
は、外側ケースや内側ケース等について単品ごとの処理
になるのに対し、本発明のタイプは、図2の如く、多連
式のフレーム状態のままで成形の段階まで処置できるた
め、金型によつて位置決め等の作業が容易となり、工数
が削減する。したがつて、手作業を廃すことができ、自
動化により安価な製品を提供できる。しかも、外装樹脂
20を金型で成形することにより、従来例2のように嵌
合するタイプに比べてその外寸精度を向上できる。
【0027】また、両遮光体18,19を接触配置させ
たとき、成形誤差によつて僅かに隙間ができることがあ
るが、これらの周囲を外装樹脂20で一体モールドする
ので、光路室21への外乱光の進入を防止できる。した
がつて、信頼性の高い光結合装置を提供できる。
【0028】しかも、両遮光体18,19および外装樹
脂20を、同一樹脂材料で形成しているので、外装樹脂
20の注入時に両遮光体18,19の表面の一部を溶か
して、これら一次モールド体と二次モールド体の樹脂界
面を無くすことができる。したがつて、熱膨張または熱
収縮時等による樹脂破壊等を防止できる。
【0029】なお、本発明は、上記実施例に限定される
ものではなく、本発明の範囲内で上記実施例に多くの修
正および変更を加え得ることは勿論である。
【0030】例えば、遮光体18,19の片側の開口部
の形状を凸状とし、他側の開口部の形状を凹状とすれ
ば、光学的結合のための位置決めが確実となり、かつ作
業性が向上する。
【0031】また、光路室21は円筒形である必要はな
く、矩形等であつてもよい。
【0032】
【発明の効果】以上の説明から明らかな通り、本発明請
求項1によると、発光側単体デバイスおよび受光側単体
デバイスについて夫々別々に形成した二個の遮光体から
構成し、これらを外装樹脂で一体モールドして固定する
ので、受発光間の光路を長寸にしても光学的結合が確保
でき、この間の電気的絶縁性が向上する。しかも、外装
樹脂にて外乱光の進入を防止でき、誤動作等を防止でき
る。また、受発光両遮光体および外装樹脂を同一の熱可
塑性樹脂材料で形成しているので、外装樹脂の注入時に
両遮光体の表面の一部を溶かして、これら一次モールド
体と二次モールド体の樹脂界面を無くすことができる。
したがつて、熱膨張または熱収縮時等による樹脂破壊等
を防止できる。
【0033】また、従来例2のように両素子を外側ケー
スの中に挿入する作業が省略できるため、手作業を廃
し、自動化により製造効率を高めることができる。
【0034】本発明請求項2によると、熱可塑性樹脂の
材料は、ポリフエニレンサルフアイド(PPS)、ポリ
カーボネイト(PC)、ポリブチレンテレフタレート
(PBT)、結晶性ポリマー、非晶性ポリマー、あるい
は液晶ポリマー等の熱可塑性樹脂のうち一種類またはこ
れらの混合物であり、これらは作業性が高く成形精度の
高い樹脂材料であり、且つ耐候性に優れた樹脂材料であ
るので、能率よく成形を行うことができる。
【0035】本発明請求項3によると、両遮光体および
外装樹脂の絶縁抵抗を大きく設定しているので、受発光
間の絶縁耐圧を高めて所定の規格に対応できるといつた
優れた効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示す光結合装置の断面図
【図2】光結合装置の製造方法を示す工程フローチヤー
【図3】各単体デバイスを対向配置した状態を示す図
【図4】各遮光体を形成した状態を示す図
【図5】両遮光体を位置決めした状態を示す図
【図6】従来例1の光結合装置の断面図
【図7】従来例1の光結合装置の製造方法を示す工程フ
ローチヤート
【図8】従来例2の光結合装置の内側ケース挿入作業時
の断面図
【図9】従来例2の光結合装置の完成後の断面図
【図10】従来例2の光結合装置の製造方法を示す工程
フローチヤート
【符号の説明】
11 光結合装置本体 12 発光側リードフレーム 13 発光側単体デバイス 14 受光側リードフレーム 15 受光側単体デバイス 18 発光側遮光体 19 受光側遮光体 20 外装樹脂 21 光路室
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−283179(JP,A) 特開 平3−19289(JP,A) 特開 平3−203274(JP,A) 実開 昭58−27952(JP,U) 実開 昭62−182561(JP,U) 実開 平3−104766(JP,U) 実開 平2−8156(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H01L 31/12

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 透光性樹脂にてモールドされた発光側単
    体デバイスを熱可塑性樹脂によつて一体的に成形してな
    発光側遮光体と、透光性樹脂にてモールドされた受光
    側単体デバイスを熱可塑性樹脂によつて一体的に成形
    てなる受光側遮光体とを備え、該各遮光体に、前記発光
    側単体デバイスから受光側単体デバイスに至る光路を形
    成する光路室が設けられ、両遮光体は、前記両単体デバ
    イスが光路室内のほぼ同一光軸上で光学的に結合するよ
    う配置され、さらに前記両遮光体と同一の熱可塑性の
    装樹脂で一体モールドされたことを特徴とする光結合装
    置。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の前記熱可塑性樹脂の材料
    は、ポリフエニレンサルフアイド(PPS)、ポリカー
    ボネイト(PC)、ポリブチレンテレフタレート(PB
    T)、結晶性ポリマー、非晶性ポリマー、あるいは液晶
    ポリマー等の熱可塑性樹脂のうち一種類またはこれらの
    混合物であることを特徴とする光結合装置。
  3. 【請求項3】 請求項記載の前記熱可塑性樹脂の絶縁
    抵抗は、+25°C前後の常温で1012Ω以上で、か
    つ+100°C前後の高温で1011Ω以上に設定され
    たことを特徴とする光結合装置。
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