一种高介质耐电压的陶瓷密封光电隔离开关的制作方法

1.本实用新型属于隔离开关的制造技术领域，具体涉及一种高介质耐电压的陶瓷密封光电隔离开关。


背景技术：

2.随着我国武器装备的快速发展，军事电子装备的小型化、高可靠已是必然趋势，光电隔离开关由于具有体积小、灵敏度高、寿命长、过负载能力强、ttl兼容性等优点，在武器装备领域得到广泛应用。
3.近几年在导弹系统、卫星监测等武器装备的测量、测试设备中，高耐压高电压光电隔离开关的需求急剧增加。光电隔离开关主要有塑封和密封两种封装形式。塑封光电隔离开关由于环境适应性差，无法满足武器装备对恶劣环境的使用要求，因此亟需与之配套的高可靠高耐压光电隔离开关来满足应用需求。


技术实现要素：

4.为了解决现有技术中存在的上述问题，本实用新型提供了一种高介质耐电压的陶瓷密封光电隔离开关。本实用新型要解决的技术问题通过以下技术方案实现：
5.一种高介质耐电压的陶瓷密封光电隔离开关，包括陶瓷管座和密封所述陶瓷管座的金属盖板；所述陶瓷管座的两侧分别封装有输入脚和输出脚；
6.所述陶瓷管座内的底面一侧具有第一焊盘、陶瓷隔离台和第二焊盘，所述第一焊盘和第二焊盘上分别焊接场效应管芯片，所述陶瓷隔离台位于第一焊盘和第二焊盘之间并凸出场效应管芯片的顶端，且所述陶瓷隔离台的顶面上具有第三焊盘；所述陶瓷管座内的底面另一侧具有两个陶瓷安装台和第四焊盘，且第四焊盘位于两个陶瓷安装台之间，所述两个陶瓷安装台的顶面上均具有第五焊盘，所述第四焊盘上焊接有光伏组件阵列芯片；所述两个陶瓷安装台上设置有陶瓷基板，所述陶瓷基板的下端面上具有两个第六焊盘，且其中一个第六焊盘上焊接有红外发光二极管芯片，所述红外发光二极管芯片与另一个第六焊盘通过键合线电连接，通过第六焊盘与第五焊盘焊接将所述陶瓷基板固定在陶瓷安装台上，并使红外发光二极管芯片位于光伏组件阵列芯片的正上方；
7.所述场效应管芯片分别通过键合线与第三焊盘电连接，所述场效应管芯片、第三焊盘分别通过键合线与光伏组件阵列芯片电连接，所述第五焊盘分别与所述输入脚对应电连接，所述第一焊盘、第二焊盘、第三焊盘与所述输出脚对应电连接。
8.进一步地，所述光伏组件阵列芯片的感光区上涂覆有光敏介质层。
9.进一步地，所述陶瓷管座的端口上具有金属封口环，通过所述金属盖板与所述金属封口环焊接将所述陶瓷管座的端口密封。
10.进一步地，所述场效应管芯片、光伏组件阵列芯片及红外发光二极管芯片均为不封装的裸露芯片。
11.本实用新型的有益效果：
12.本实用新型采用陶瓷密封结构，且场效应管芯片之间通过陶瓷隔离台分隔，使场效应管芯片之间的电连接通过陶瓷隔离台过渡，增大了爬电距离，避免高压产生电弧，加之通过在光伏组件芯片感光区涂覆高强度光敏介质，使发光区与感光区之间增加固体介质，进而使介质耐电压指标达到4000vr.m.s，满足了武器装备领域的使用标准。
13.以下将结合附图及实施例对本实用新型做进一步详细说明。
附图说明
14.图1为本实用新型的外形结构示意图；
15.图2为本实用新型去掉盖板后的结构示意图；
16.图3为陶瓷基板的结构示意图；
17.图4为本实用新型的内部结构示意图；
18.图5为本实用新型的电路原理示意图。
19.附图标记说明：
20.1-陶瓷管座；2-金属盖板；3-输入脚；4-输出脚；5-第一焊盘；6-陶瓷隔离台；7-第二焊盘；8-场效应管芯片；9-第三焊盘；10-陶瓷安装台；11-第四焊盘；12-第五焊盘；13-光伏组件阵列芯片；14-陶瓷基板；15-第六焊盘；16-红外发光二极管芯片；17-金丝键合线；18-金属封口环。
具体实施方式
21.下面结合具体实施例对本实用新型做进一步详细的描述，但本实用新型的实施方式不限于此。
22.请同时参见图1～5，本实用新型实施例提供了一种高介质耐电压的陶瓷密封光电隔离开关，具体包括：陶瓷管座1和密封所述陶瓷管座1的金属盖板2；所述陶瓷管座1的两侧分别封装有输入脚3和输出脚4。该引出端均为印制电路板式，只需简单的外围连线，即可实现光电开关的功能。
23.所述陶瓷管座1内的底面一侧具有第一焊盘5、陶瓷隔离台6和第二焊盘7，所述第一焊盘5和第二焊盘7上分别焊接场效应管芯片8，所述陶瓷隔离台6位于第一焊盘5和第二焊盘7之间并凸出场效应管芯片8的顶端，即所述陶瓷隔离台6的高度大于所述场效应管芯片8的高度，且所述陶瓷隔离台6的顶面上具有第三焊盘9；所述陶瓷管座1内的底面另一侧具有两个陶瓷安装台10和第四焊盘11，且第四焊盘11位于两个陶瓷安装台10之间，所述两个陶瓷安装台10的顶面上均具有第五焊盘12，所述第四焊盘11上焊接有光伏组件阵列芯片13；所述两个陶瓷安装台10上设置有陶瓷基板14，所述陶瓷基板14的下端面上具有两个第六焊盘15，且其中一个第六焊盘15上焊接有红外发光二极管芯片16，所述红外发光二极管芯片16与另一个第六焊盘15通过金丝键合线17电连接，通过第六焊盘15与第五焊盘12焊接将所述陶瓷基板14固定在陶瓷安装台10上，并使红外发光二极管芯片16位于光伏组件阵列芯片13的正上方，两者之间通过光电隔离传导，形成垂直光照结构，使得光电转换效率最高。
24.所述场效应管芯片8分别通过金丝键合线17与第三焊盘9电连接，所述场效应管芯片8、第三焊盘9分别通过金丝键合线17与光伏组件阵列芯片13电连接，所述第五焊盘12分
别与所述输入脚3对应电连接，所述第一焊盘5、第二焊盘7、第三焊盘9与所述输出脚4对应电连接。
25.具体地，所述陶瓷管座1的端口上具有金属封口环18，通过金属盖板2与金属封口环18焊接将所述陶瓷管座1的端口密封。
26.具体地，陶瓷管座1、陶瓷隔离台6、陶瓷安装台10的材质均为多层黑色氧化铝陶瓷，金属盖板2和金属封口环18的材质均为4j42。
27.陶瓷管座1采用多层黑色氧化铝陶瓷，其良好的密封性和散热性，从而使得整个隔离开关的环境适应性提高。
28.具体地，该场效应管芯片8为功率场效应管芯片；光伏组件阵列芯片13为单晶硅光伏组件阵列芯片；所述功率场效应管芯片8、单晶硅光伏组件阵列芯片13及红外发光二极管芯片16均为不封装的裸露芯片。该种组装方式气密性好，芯片的可靠性高，整个隔离开关的体积小、重量轻、可靠性高，且环境适应性好，满足输出的电性能设计和结构设计要求。
29.进一步地，所述光伏组件阵列芯片13的感光区上设置有高强度光敏介质层，该高强度光敏介质层涂覆在光伏组件阵列芯片13的感光区，使发光区与感光区之间增加固体介质，从而提高了隔离开关的介质耐电压指标。
30.具体地，该高强度光敏介质层为光敏胶。
31.本实用新型中的光电隔离开关采用标准dip6双列直插、且陶瓷密封的封装形式，内部采用垂直光照结构，一组输入，一组常开输出，双向/直流两种输出配置，输出负载为400vd.c.、0.15/0.3a；并采用混合微电路技术，陶瓷管座1内部的红外发光二极管、光伏组件阵列以及场效应管均采用裸露芯片进行组装，该种装组装方式气密性好，芯片的可靠性高，整个隔离开关的体积小、重量轻、可靠性高，且环境适应性好，满足输出的电性能设计和结构设计要求。
32.本实用新型的工作原理：
33.该光电隔离开关以红外发光二极管芯片、光伏组件阵列芯片作为隔离耦合器件，功率场效应管芯片作为输出器件集成一体的微型化固体继电器；当输入电流达到开关的输入接通电流时，红外发光二极管芯片发出的光信号直射单晶硅光伏组件阵列芯片，在光伏组件阵列芯片的输出端产生电压，当电压达到功率场效应管的开启电压时，功率场效应管芯片接通；当开关的输入电压小于其输入关断电压时，单晶硅光伏组件阵列芯片输出端产生的电压小于功率场效应管芯片的开启电压，功率场效应管芯片关断。
34.以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本实用新型的保护范围。