光耦合装置的制作方法

本申请基于2015年04月24日提出申请的日本专利申请第2015―089496号主张优先权，并且，为了获得权益，在此通过引用包含其全部内容。

技术领域

在此说明的实施方式整体上涉及光耦合装置。

背景技术：

隔离放大器等的光耦合装置在驱动IGBT(Insulated Gate BipolarTransistor、绝缘栅双极型晶体管)等的电力用半导体元件的电路中被通用地使用。光耦合装置通常具备发光元件、发送IC和接收IC，如果发光元件发出基于从发送IC输出的电信号的光信号，则接收IC接收该光信号并变换为电信号，输出该电信号。

上述那样的光耦合装置的主要的特性之一，有偏置电压。偏置电压是输入为零时输出的电压。因此，在光耦合装置的使用时，通过将该电压修正，从而在输入为零时输出也为零。该偏置电压，有随着温度而变动的特性。偏置电压的温度变动幅度受偏置电压的大小影响，所以为了抑制该温度变动幅度，优选的是偏置电压较低。

技术实现要素：

一实施方式是提供一种能够降低偏置电压的光耦合装置。

根据一实施方式，本实施方式提供一种光耦合装置，该光耦合装置具备：发光元件；驱动电路，驱动上述发光元件；电源框，具有设置上述发光元件的第1设置部、和连接于上述第1设置部的电源线部；接地框，具有设置上述驱动电路的第2设置部、和连接于上述第2设置部的接地线部； 第1输入框，具有设在上述电源线部与上述接地线部之间的第1输入端子部、和相对于上述第1输入端子部设在上述第2设置部侧的第1输入信号线部；以及第2输入框，是与上述第1输入框成对的第2输入框，具有设在上述第1输入端子部与上述接地线部之间的第2输入端子部、和相对于上述第2输入端子部设在上述第2设置部侧的第2输入信号线部；从上述第1输入信号线部到上述第1设置部的最短距离比上述第1输入信号线部与上述电源线部之间的距离长。

根据上述结构的光耦合装置，能够提供一种能够降低偏置电压的光耦合装置。

附图说明

图1是将有关第1实施方式的光耦合装置的内部从上方透视的立体图。

图2是表示有关第1实施方式的光耦合装置的内部构造的从侧面的透视图。

图3是表示有关第1实施方式的光耦合装置的发送部的框结构的平面图。

图4是表示有关比较例的光耦合装置的发送部的结构的平面图。

图5是表示有关第1实施方式的变形例1的光耦合装置的发送部的框结构的平面图。

图6是表示有关第1实施方式的变形例2的光耦合装置的发送部的框结构的平面图。

图7是表示有关第2实施方式的光耦合装置的发送部的框结构的平面图。

图8是表示有关第2实施方式的光耦合装置的偏置电压的温度特性的曲线图。

图9是表示有关第2实施方式的变形例1的光耦合装置的发送部的框结构的平面图。

图10是表示有关第2实施方式的变形例2的光耦合装置的发送部的框结构的平面图。

具体实施方式

以下，参照附图说明本发明的实施方式。在以下的实施方式中，以光耦合装置内的特征性的结构为中心进行说明，但在光耦合装置中可能存在在以下的说明中省略的结构。但是，这些省略的结构也包含在本实施方式的范围中。

(第1实施方式)

图1是有关本实施方式的光耦合装置的内部从上方透视的透视图。此外，图2是表示有关本实施方式的光耦合装置的内部构造的从侧面的透视图。

图1及图2所示的光耦合装置1大致上由发送光信号的发送部和接收该光信号的接收部构成。如图2所示，发送部将基于从外部输入的模拟方式的电信号S1的数字方式的光信号S2朝向接收部发光，接收部例如在是模拟信号输出型的情况下，接收该数字方式的光信号S2并变换为模拟方式的电信号，进而输出放大后的电信号S3。此外，在数字信号输出型的情况下，同样输出数字方式的电信号S3。

首先，参照图1对发送部的结构进行说明。发送部由发光元件10、发送IC(Integrated Circuit、集成电路)11、电源框12、接地框13和第1输入框14及第2输入框15构成。

发光元件10朝向接收部发送光信号S2。在本实施方式中，发光元件10是LED(Light Emitting Diode、发光二极管)，但该发光元件10并不限定于LED，也可以是其他种类的发光元件。

发送IC11由作为发光元件10的驱动电路的各种信号处理电路构成。这些信号处理电路将从外部输入的模拟方式的电信号S1变换为数字信号，输出将该数字信号调制处理后的调制信号(例如PWM(Pulse Width Modulation、脉冲宽度调制)信号)。发光元件10基于该调制信号发送光信号S2。

以下，参照图3详细地说明图1中的电源框12、接地框13、和第1输入框14及第2输入框15。图3是表示光耦合装置1的发送部的框结构的平面图。

电源框12具有第1设置部12a和电源线部12b。第1设置部12a在框 的宽度方向x上扩展，设有发光元件10。电源线部12b连接在第1设置部12a上。对于发光元件10及发送IC11，从外部电源经由该电源线部12b供给电力。

接地框13具有第2设置部13a和接地线部13b。第2设置部13a以对置于第1设置部12a侧的方式在宽度方向x上扩展，设有发送IC11。接地线部13b连接在第2设置部13a上。

设在第2设置部13a上的发送IC11通过在第1方向上延伸的两根电源线L1与第1设置部12a电连接，并且通过在与电源线L1相同的第1方向上延伸的两条接地线L2与接地线部13b电连接。此外，发送IC11通过在作为与第1方向交叉的方向的第2方向上延伸的第1信号线L31而与第1输入框14电连接，并且通过第2信号线L32电与第2输入框15电连接。进而，发送IC11通过在第1方向上延伸的驱动线L4与设在第1设置部12a中的发光元件10电连接。由发送IC11生成的调制信号通过该驱动线L4被向发光元件10传送。另外，电源线L1的数量及接地线L2的数量是例示，没有特别限制。

第1输入框14具有第1输入端子部14a和第1输入信号线部14b。此外，第2输入框15也与输入框14同样，具有第2输入端子部15a和第2输入信号线部15b。

在本实施方式中，第1输入框14和第2输入框15构成为一对输入框。同样，第1输入端子部14a和第2输入端子部15a构成为一对输入端子部，第1输入信号线部14b和第2输入信号线部15b构成为一对输入信号线部。此外，对于第1输入框14输入正的电位，对于第2输入框15输入负的电位。第1输入框14和第2输入框15的差电压作为电信号S1被向发送IC11输入。

第1输入端子部14a及第2输入端子部15a设在电源线部12b与接地线部13b之间。具体而言，第1输入端子部14a设在电源线部12b与接地线部13b之间、且电源线部12b与第2输入端子部15a之间，第2输入端子部15a设在电源线部12b与接地线部13b之间、且第1输入端子部14a与接地线部13b之间。

第1输入信号线部14b从第1输入端子部14a的内侧朝向发送IC11延 伸，第2输入信号线部15b从第2输入端子部15a的内侧朝向发送IC11延伸。即，第1输入信号线部14b相对于第1输入端子部设在第2设置部13a侧，第2输入信号线部15b在第2输入端子部15a中设在第2设置部13a侧。

在本实施方式中，第1输入信号线部14b及第2输入信号线部15b的各自的线宽W2与第1输入端子部14a及第2输入端子部15a的各自的线宽W1相等。因此，在第1输入信号线部14b及第2输入信号线部15b中，能够充分确保用来将第1信号线L31及第2信号线L32连接接合的区域。这里，所谓线宽相等，是指各输入信号线部的主要的部分的宽度包括在设计上容许的尺寸误差的范围而大致相等。

另外，参照图1可知，电源框12、接地框13和第1输入框14及第2输入框15在其中途在各框的高度方向(厚度方向)上弯曲。即，各框具有存在于第1平面内的部分、和存在于相对于该第1平面而相当于弯曲部分的高度的相对高的第2平面内的部分。图1及图3所示的平面R表示第1平面。

接着，回到图1及图2，对光耦合装置1的接收部的结构进行说明。接收部如图1所示，由接收IC21、电源框22、接地框23和输出框24、25构成。

如图2所示，接收IC21以对置于发光元件10的方式设置。接收IC21由接收光信号S2的接收电路、具体而言由受光元件及各种信号处理电路构成。该受光元件接收光信号S2并变换为电信号，这些信号处理电路将由受光元件生成的电信号解调，将放大的电信号S3输出。另外，该电信号S3既可以是模拟信号，也可以是数字信号。

电源框22与接收IC21电连接。从外部电源经由该电源框22向接收IC21供电。在接地框23上设有接收IC21。输出框24、25与接收IC21电连接。由接收IC21生成的电信号S3通过该输出框24、25被向外部传送。

另外，在有关本实施方式的光耦合装置1中，如图1、图2所示，发光元件10、发送IC11和接收IC21被第1包覆部件31覆盖。该第1包覆部件31为了不妨碍发光元件10与接收IC21之间的光信号S2的收发而由透光性的材料构成。此外，该第1包覆部件31的外表面被第2包覆部件32覆盖。 该第2包覆部件32为了避免接收IC21由于外光的受光进行误动作而由遮光性的材料构成。

接着以上说明的有关本实施方式的光耦合装置1，对有关比较例的光耦合装置进行说明。有关本比较例的光耦合装置也与有关本实施方式的光耦合装置1同样，由发送部和接收部构成。接收部的结构由于与有关本实施方式的光耦合装置1是同样的，所以省略说明，以下说明发送部的结构。

图4是表示有关比较例的光耦合装置的发送部的结构的平面图。如图4所示，有关比较例的发送部由发光元件100、发送IC110、电源框120、接地框130和第1输入框140及第2输入框150构成。

发光元件100相当于上述发光元件10，设在电源框120上。发送IC110相当于上述发送IC11，设在接地框130上。第1输入框140及第2输入框150与发送IC110电连接。

在如上述那样构成的有关本比较例的发送部中，随着脉冲状的电流从电源框120向接地框130流动，从电源框120及接地框130分别放射电磁波。通过该电磁波，由第1输入框140和第2输入框150产生电动势，通过将该电动势向发送IC11输入而产生偏置电压。由于该电动势对应于偏置电压，所以该电动势越大，偏置电压也越大。

在图4所示的比较例中，从位于发送IC110侧的第1输入框140的前端部到电源框120的最短距离D10为比第1输入框140的信号线部与电源框120的电源线部之间的距离D20短。即，第1输入框140的前端部位于电源框120的附近。因此，在第1输入框140中，特别通过来自电源框120的电磁波产生较大的电动势，该电动势被向发送IC110输入，所以可以想到会导致偏置电压的增大。

相对于此，在有关本实施方式的光耦合装置1中，如图3所示，从第1输入框14的第1输入信号线部14b到第1设置部12a的最短距离D1比第1输入信号线部14b与电源线部12b之间的距离D2长。即，从第1输入框14的前端部到电源框12的最短距离与比较例相比变长。因此，起因于来自电源框12的电磁波的第1输入框14的电动势变得比起因于来自电源框120的电磁波的第1输入框140的电动势小。由此，能够降低偏置电压。

此外，在本实施方式中，第1输入信号线部14b及第2输入信号线部 15b与第2设置部13a之间的距离D5为比上述最短距离D1短。进而，在本实施方式中，第1信号线L31及第2信号线L32配置在比驱动线L4距电源线L1更远。即，第1输入信号线部14b及第2输入信号线部15b和第1信号线L31及第2信号线L32从电磁波的强度比较大的第1设置部12a侧尽可能远离而配置。因此，第1输入信号线部14b及第2输入信号线部15b不易受到电磁波的影响，能够贡献于偏置电压的降低。

此外，为了降低偏置电压，第1输入框14及第2输入框15的互感值优选的是相等。具体而言，优选的是，第1输入框14对于电源框12的互感值与第2输入框15对于电源框12的互感值相等，并且第1输入框14对于接地框13的互感值与第2输入框15对于接地框13的互感值相等。作为用来接近于这样的互感值的关系的方法，可以考虑使耦合系数变小。

所以，在本实施方式中，通过相对于两条电源线L1及两条接地线L2将第1信号线L31及第2信号线L32在交叉的方向上配置，能够使上述耦合系数变小。结果，第1输入框14及第2输入框15的互感值大致相等，使偏置电压降低。另外，在这里所述的交叉中，包括正交或大致正交，在技术上意味着以偏置电压比比较例降低的程度而交叉的方向。

进而，在本实施方式中，如图3所示，各线相对于宽度方向x不是平行而是在大致45度的方向上延伸。因此，例如当将作为树脂的第1包覆部件31从框的长度方向y流入而成型时，从第1包覆部件31受到的应力与各线平行于宽度方向x延伸的形态相比被缓和。即各线相对于树脂的流动方向(相对于宽度方向x或长度方向y)及光耦合装置的长边、短边方向变得垂直。由此，能够抑制各线的变形。

此外，为了降低偏置电压，优选的是起因于电磁波的第1输入框14及第2输入框15的电动势的电压差较小。

所以，在有关本实施方式的光耦合装置1中，如图3所示，第1输入信号线部14b与第2输入信号线部15b的相互的间隔中，发送IC11侧的前端部的间隔D3最窄。即，第1输入信号线部14b及第2输入信号线部15b的前端部彼此接近。因此，能够使从第1输入信号线部14b及第2输入信号线部15b分别延伸到发送IC11的第1信号线L31及第2信号线L32的长度大致相等。由此，能够使第1信号线L31及第2信号线L32的电感的值 大致相等，所以能够使起因于电磁波的第1输入框14及第2输入框15的电动势的电压差变小。因此，能够降低偏置电压。

进而，在本实施方式中，第1输入端子部14a及第2输入端子部15a形成为相对于在它们之间延伸的中心线X相互对称的形状，并且第1输入信号线部14b及第2输入信号线部15b也形成为相对于该中心线X相互对称的形状。因此，在第1输入框14整体中产生的电动势与在第2输入框15整体中产生的电动势为等同，所以它们的电压差进一步变小。由此，能够进一步抑制偏置电压。

(变形例1)

对第1实施方式的变形例1进行说明。本变形例中，发送部的框结构与第1实施方式不同。以下，参照图5说明有关本变形例的光耦合装置的发送部的框结构。图5是表示有关第1实施方式的变形例1的光耦合装置的发送部的框结构的平面图。

如图5所示，有关本变形例的接地框13具有第1突起部16和第2突起部17。第1突起部16从第2设置部13a突出到电源线部12b与第1输入信号线部14b之间。另一方面，第2突起部17从第2设置部13a突出到接地线部13b与第2输入信号线部15b之间。

根据本变形例，第1输入信号线部14b通过第1突起部16，变得不易受到来自电源线部12b的电磁波的影响。另一方面，第2输入信号线部15b通过第2突起部17，变得不易受到来自接地线部13b的电磁波的影响。即，由于第1突起部16及第2突起部17作为电磁屏蔽部发挥功能，所以能够进一步降低在第1输入框14及第2输入框15中发生的电动势。因此，也能够进一步降低偏置电压。

此外，由于通过第1突起部16及第2突起部17而第2设置部13a的平面积增加，所以发送IC11的放热路径增加。因此，能够抑制发送IC11的温度变动，所以能够抑制起因于该温度变动的偏置电压的变动。

(变形例2)

对第1实施方式的变形例2进行说明。本变形例中，接地框13的形状与上述第1实施方式的变形例1不同。以下，参照图6说明有关本变形例的光耦合装置的接地框13的结构。图6是表示有关第1实施方式的变形例 2的光耦合装置的发送部的框结构的平面图。

如图6所示，有关本变形例的接地框13具有第3突起部18。第3突起部18从第2设置部13a突出到第1设置部12a与第1输入信号线部14b之间。

根据本变形例，第1、第2输入信号线部14b、15b通过第3突起部18，变得不易受到来自第1设置部12a的电磁波的影响。即，第3突起部18作为电磁屏蔽部发挥功能，所以能够进一步降低由第1输入框14及第2输入框15产生的电动势。因此，偏置电压也能够进一步降低。

此外，在本变形例中，通过第3突起部18而第2设置部13a的平面积增加，因此发送IC11的放热路径增加。因此，发送IC11的温度变动被抑制，所以能够抑制起因于该温度变动的偏置电压的变动。

(第2实施方式)

对有关第2实施方式的光耦合装置进行说明。有关本实施方式的光耦合装置也与有关第1实施方式的光耦合装置1同样，由发送部和接收部构成。接收部由于是与有关第1实施方式的光耦合装置1同样的结构，所以省略说明。发送部框的结构与第1实施方式不同。以下，参照图7对该框结构的差异进行说明。

图7是表示有关第2实施方式的光耦合装置的发送部的框结构的平面图。有关本实施方式的光耦合装置在第1输入信号线部14b及第2输入信号线部15b的各自的线宽W2比第1输入端子部14a及第2输入端子部15a的各自的线宽W1小这一点上与有关第1实施方式的光耦合装置1不同。

根据本实施方式，与第1实施方式同样，从第1输入信号线部14b到第1设置部12a的最短距离D1比第1输入信号线部14b与电源线部12b之间的距离D2长。因此，起因于来自电源框12的电磁波的第1输入框14的电动势变得比起因于来自电源框120的电磁波的第1输入框140的电动势小。由此，能够降低偏置电压。

特别是，在本实施方式中，由于第1输入信号线部14b的线宽W2变得比第1输入端子部14a的线宽W1小，所以第1输入信号线部14b与电源线部12b之间的距离D2变得比第1实施方式长。同样，由于第2输入信号线部15b的线宽W2也变得比第2输入端子部15a的线宽W1小，所以第2 输入信号线部15b与接地线部13b之间的距离D4也变得比第1实施方式长。进而，第1输入信号线部14b与第1输入端子部14a相比其长度较短、进而与电源线部12b的间隔变得更宽，并且第2输入信号线部15b与第2输入端子部15a相比其长度也较短、进而与接地线部13b的间隔变得更宽。

因此，有关本实施方式的第1输入信号线部14b与第1实施方式相比变得不易受到来自电源线部12b的电磁波的影响，同样，第2输入信号线部15b与第1实施方式相比也变得不易受到来自接地线部13b的电磁波的影响。由此，能够进一步降低由第1输入框14及第2输入框15产生的电动势，所以也能够进一步降低偏置电压。

图8是表示有关本实施方式的光耦合装置的偏置电压的温度特性的曲线图。在图8中，横轴是光耦合装置的周围温度Ta，纵轴是光耦合装置的偏置电压。根据图8可知，有关本实施方式的光耦合装置在约―50℃～约100℃的范围内的偏置电压的温度变动幅度非常小为约0.35mV。

另外，在本实施方式中，也与第1实施方式同样，通过在相对于两条电源线L1及两条接地线L2交叉的方向上配置第1信号线L31及第2信号线L32、并且使发送IC11侧的前端部的间隔D3最窄、并且使第1输入框14及第2输入框15的形状相对于中心线X相互对称，从而实现了偏置电压的进一步的降低。

(变形例1)

对第2实施方式的变形例1进行说明。本变形例发送部的框结构与第2实施方式不同。以下，参照图9说明有关本变形例的光耦合装置的发送部的框结构。图9是表示有关第2实施方式的变形例1的光耦合装置的发送部的框结构的平面图。

如图9所示，有关本变形例的接地框13具有第1突起部16和第2突起部17。这些突起部是与图5所示的第1实施方式的变形例1同样的结构。即，第1突起部16从第2设置部13a突出到电源线部12b与第1输入信号线部14b之间，第2突起部17从第2设置部13a突出到接地线部13b与第2输入信号线部15b之间。

根据本变形例，与第1实施方式的变形例1同样，第1输入信号线部14b通过第1突起部16变得不易受到来自电源线部12b的电磁波的影响， 第2输入信号线部15b通过第2突起部17变得不易受到来自接地线部13b的电磁波的影响。由此，能够进一步降低由第1输入框14及第2输入框15产生的电动势。

此外，由于通过第1突起部16及第2突起部17而第2设置部13a的平面积增加，所以发送IC11的放热路径增加。因此，发送IC11的温度变动被抑制，所以能够抑制起因于该温度变动的偏置电压的变动。

(变形例2)

对第2实施方式的变形例2进行说明。本变形例接地框13的形状与上述第2实施方式的变形例1不同。以下，参照图10说明有关本变形例的光耦合装置的接地框13的结构。图10是表示有关第2实施方式的变形例2的光耦合装置的发送部的框结构的平面图。

如图10所示，有关本变形例的接地框13具有第3突起部18。第3突起部18是与图6所示的第1变形例2同样的结构。即，第3突起部18从第2设置部13a突出到第1设置部12a与第1输入信号线部14b之间。

根据本变形例，与第1实施方式的变形例2同样，第2输入信号线部14b、15b通过第3突起部18变得不易受到来自第1设置部12a的电磁波的影响。由此，能够进一步降低由第1输入框14及第2输入框15产生的电动势。

此外，在本变形例中，由于通过第3突起部18而第2设置部13a的平面积增加，所以发送IC11的放热路径增加。因此，发送IC11的温度变动被抑制，所以能够抑制起因于该温度变动的偏置电压的变动。

说明了本发明的一些实施方式，但这些实施方式是作为例子提出的，并不是要限定发明的范围。这些实施方式能够以其他各种各样的形态来实施，在不脱离发明的主旨的范围内能够进行各种省略、替换、变更。这些实施方式及其变形包含在发明的范围及主旨中，同样包含在权利要求书所记载的发明和其等同的范围中。