光耦合型絕緣裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明的實施方式提供一種耐噪音性更高的光耦合型絕緣裝置。實施方式的光耦合型絕緣裝置包括光發(fā)送部、以及光接收部。光發(fā)送部包括具有第1焊墊部的電源引線、設(shè)置在第1芯片座部的發(fā)光元件、具有第2焊墊部的接地引線、以及設(shè)置在第2芯片座部并且具有電源焊墊部、發(fā)光元件焊墊部及輸入焊墊部的驅(qū)動集成電路。第1輸入引線的內(nèi)引線與第2輸入引線的內(nèi)引線的中心間距為第1輸入引線的外引線與第2引線的外引線的中心間距以下。
【專利說明】
光耦合型絕緣裝置[0001][相關(guān)申請案][0002]本申請案享受以日本專利申請2014-162336號(申請日:2014年8月8日)為基 礎(chǔ)申請案的優(yōu)先權(quán)。本申請案通過參照該基礎(chǔ)申請案而包含基礎(chǔ)申請案的全部內(nèi)容。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003]本發(fā)明的實施方式涉及一種光耦合型絕緣裝置?！颈尘凹夹g(shù)】
[0004]包含具有模數(shù)轉(zhuǎn)換電路的光發(fā)送部以及光接收部的光耦合型絕緣裝置可在輸入端子與輸出端子已被絕緣的狀態(tài)下傳送電信號。
[0005]模數(shù)電路等的急劇的電流變化因由引線的電感所形成的電磁感應(yīng)而產(chǎn)生噪音電壓。噪音電壓通過引線間的寄生電容等并且經(jīng)由電容耦合或引線間的磁性耦合等而進入到電路中。
[0006]如果噪音電壓變高，則有絕緣裝置進行誤動作的情況。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的實施方式提供一種耐噪音性被提高的光耦合型絕緣裝置。[〇〇〇8]實施方式的光耦合型絕緣裝置包括光發(fā)送部、以及光接收部。所述光發(fā)送部包括具有第1芯片座部的電源引線、設(shè)置在所述第1芯片座部的發(fā)光元件、具有第2芯片座部的接地引線、以位于所述電源引線與所述接地引線之間的方式設(shè)置的第1及第2輸入引線、以及設(shè)置在所述第2芯片座部并且具有電源焊墊部、發(fā)光元件焊墊部及輸入焊墊部的驅(qū)動集成電路(Integrated Circuit，1C)。所述光接收部隔著樹脂與所述光發(fā)送部相對。所述電源引線、所述第1及第2輸入引線、所述接地引線各自的外引線沿第1方向延伸。所述第1 輸入引線的內(nèi)引線與所述第2輸入引線的內(nèi)引線的中心間距為所述第1輸入引線的所述外引線與所述第2引線的所述外引線的中心間距以下?！靖綀D說明】
[0009]圖1是第1實施方式的光耦合型絕緣裝置的框圖。
[0010]圖2(a)是第1實施方式的光耦合型絕緣裝置的示意性剖視圖，圖2(b)是光發(fā)送部的示意性仰視圖，圖2(c)是光接收部的示意性俯視圖，圖2(d)是圖2(b)中的光發(fā)送部的示意性剖視圖，圖2(e)是圖2(c)中的光接收部的示意性剖視圖。
[0011]圖3是說明由引線的電感產(chǎn)生的噪音電壓的電路圖。
[0012]圖4是比較例的光發(fā)送部的示意性仰視圖。
[0013]圖5是模擬地求出噪音電壓的曲線圖。
[0014]圖6(a)是第1實施方式的第1變形例的光發(fā)送部的示意性仰視圖，圖6(b)是第 1實施方式的第2變形例的光發(fā)送部的示意性仰視圖。
[0015]圖7是第1實施方式、其第1、第2變形例的光耦合型絕緣裝置的噪音電壓的曲線圖。
[0016]圖8(a)是第2實施方式的光發(fā)送部的示意性仰視圖，圖8(b)是第3實施方式的光發(fā)送部的示意性仰視圖，圖8(c)是第4實施方式的光發(fā)送部的示意性仰視圖。
[0017]圖9是第2?第4實施方式的噪音電壓的曲線圖?！揪唧w實施方式】
[0018]下面，一邊參照附圖一面對本發(fā)明的實施方式進行說明。
[0019]圖1是第1實施方式的光耦合型絕緣裝置的框圖。
[0020]光耦合型絕緣裝置5包含光發(fā)送部10、以及光接收部30。
[0021]光發(fā)送部10具有發(fā)光元件12、以及驅(qū)動發(fā)光元件12的驅(qū)動IC14。
[0022]光發(fā)送部10例如可更包含編碼電路18、以及發(fā)光元件12的驅(qū)動電路20而設(shè)為單芯片(one chip)。驅(qū)動IC14具有包含時鐘產(chǎn)生器17的模數(shù)轉(zhuǎn)換電路16。而且，在驅(qū)動 IC14的上表面設(shè)置電源焊墊、發(fā)光元件焊墊、以及輸入焊墊。模數(shù)轉(zhuǎn)換電路16例如可設(shè)為 A E ADC (Delta-Sigma型模數(shù)轉(zhuǎn)換電路)。
[0023]光接收部30例如具有受光元件32、光電轉(zhuǎn)換電路36、解碼電路38、以及輸出緩沖器40等。光接收部30可設(shè)為單芯片。光接收電路30接收來自發(fā)光元件12的發(fā)射光并將其轉(zhuǎn)換成電信號。
[0024]圖2(a)是第1實施方式的光耦合型絕緣裝置的示意性剖視圖，圖2(b)是光發(fā)送部的示意性仰視圖，圖2(c)是光接收部的示意性俯視圖，圖2(d)是沿圖2(b)中的A-A線的光發(fā)送部的示意性剖視圖，圖2(e)是沿圖2(c)中的A-A線的光接收部的示意性剖視圖。
[0025]光發(fā)送部10包括具有第1芯片座部50a的電源引線50、設(shè)置在第1芯片座部50a 的發(fā)光元件12、供模擬差動信號VIN+輸入的第1輸入引線51、供模擬差動信號VIN輸入的第 2輸入引線52、具有第2芯片座部53a的接地引線53、以及粘接在第2芯片座部53a并且驅(qū)動發(fā)光元件12的驅(qū)動IC14。第1及第2輸入引線51、52位于電源引線50與接地引線53 之間。
[0026]而且，光耦合型絕緣裝置可以更包含樹脂成型體65。電源引線50、第1輸入引線 51、第2輸入引線52、接地引線53各自的外引線50d、51d、52d、53d依次從樹脂成型體65的一側(cè)面65c向第1方向8突出。各自的外引線通常設(shè)為相同之間距(中心間距)P1。在樹脂成型體65的內(nèi)部，第1輸入引線51的內(nèi)引線51c與第2輸入引線52的內(nèi)引線52c的中心間距P2設(shè)為間距P1以下。
[0027]引線框架的尺寸例如設(shè)為寬度為0.4mm、厚度為0.15mm等，材料設(shè)為銅合金等，并且在引線框架的表面設(shè)置Pd鍍層等。
[0028]光接收部30例如具有接地引線55、供V。#輸出的第2輸出引線56、供V#輸出的第1輸出引線57、電源引線58、以及粘接在接地引線55上的光接收部30的芯片。輸出可為模擬輸出及數(shù)字輸出中的任一種。而且，樹脂成型體65密封光發(fā)送部10、以及光接收部30。接地引線55、第1輸出引線57、第2輸出引線56、電源引線58各自的外引線設(shè)為與第1方向8平行。輸出Vout也可以不為差動輸出。而且，光接收部30也可以輸出時鐘信號(CLK)〇
[0029]樹脂成型體65可包含具有透光性的內(nèi)樹脂65a、以及設(shè)置在內(nèi)樹脂65a的外側(cè)并且具有遮光性的外樹脂65b。
[0030]如圖2(b)所示，驅(qū)動IC14具有與第1方向8平行的第1側(cè)面14a、以及與第1方向8正交的第2側(cè)面14b。電源焊墊部14c及發(fā)光元件焊墊部14d排列在驅(qū)動IC14的第1 側(cè)面14a—側(cè)。而且，分別與第1輸入引線51及第2輸入引線52連接的兩個輸入焊墊部 14e排列在驅(qū)動IC14的第2側(cè)面14b —側(cè)。
[0031]光耦合型絕緣裝置5可稱為光耦合型隔離放大器等。例如可設(shè)為橫向長度L1為 5.5mm、縱向長度L2為7.5mm等。
[0032]通過模數(shù)轉(zhuǎn)換電路16將發(fā)光元件12控制為接通或斷開。在此情況下，例如，發(fā)光元件12被與取樣時鐘連動的尖峰狀電流驅(qū)動，因此產(chǎn)生內(nèi)部噪音。下面，對內(nèi)部噪音進行說明。
[0033]圖3是說明由引線的電感產(chǎn)生的噪音電壓的電路圖。
[0034]如圖3所示，在包含反相器等的邏輯電路中，如果電流i發(fā)生急劇變化，則因與引線的電感L對應(yīng)的電磁感應(yīng)而產(chǎn)生vn = LX(di/dt)的內(nèi)部噪音。內(nèi)部噪音或外來噪音通過由構(gòu)成光發(fā)送部10的引線框架或鍵合線所形成的磁性耦合、或引線間的電容耦合而進入到光發(fā)送部10的內(nèi)部，并且與信號重疊。
[0035]當光發(fā)送部 10 的電路具有 MOSFET (Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor，金屬氧化物半導體場效應(yīng)晶體管)等時，如果噪音電壓vn超過直流偏移電壓， 則有邏輯電路進行誤動作的情況?？赏ㄟ^對設(shè)置在引線框架上的表示光發(fā)送部10的三維構(gòu)造的等效電路進行電磁場模擬而求出噪音電壓vn。
[0036]圖4是比較例的光發(fā)送部的示意性仰視圖。
[0037]比較例中，電源引線150的第1芯片座部150a與接地引線153的第2芯片座部 153a —邊保持間隔DD1 —邊沿第1方向108平行地對向，并且一邊保持間隔DD2 —邊沿第 1方向108的正交方向?qū)ο颉?br>[0038]而且，第1輸入引線151的內(nèi)引線151c具有彎折部，并且以間隔DD3、DD4等接近電源引線150的第1芯片座部150a。因此，電容耦合增強。
[0039]將第1輸入引線151的內(nèi)引線151c的端部與接地引線153的第2芯片座部153a 之間隔設(shè)為DD2。將第2輸入引線152的內(nèi)引線152c的端部與接地引線153的第2芯片座部153a之間隔設(shè)為DD2。如果縮小間隔DD2,則電容耦合變強。
[0040]由于第1輸入引線151的內(nèi)引線部151c具有彎折，因此比第2輸入引線152長， 電感變大。因此，在供差動信號輸入的兩條引線之間、并且在第1輸入引線51與第2輸入引線52之間，無法消除噪音。
[0041]電源引線150與驅(qū)動IC114之間由鍵合線BW11連接。而且，第1及第2輸入引線15U152與驅(qū)動IC114由鍵合線BW13連接。鍵合線BW11與鍵合線BW13均以跨及驅(qū)動 IC114的第2側(cè)面114b的方式設(shè)置。因此，電磁場的正交成分少，磁性耦合增強，噪音容易從電源引線150進入。比較例的配置容易提高打線接合步驟的生產(chǎn)性。
[0042]圖5是模擬地求出噪音電壓的曲線圖。
[0043]縱軸為電壓(V)，橫軸為施加了上升脈沖的時間t0以后的相對時間。虛線表示比較例的電壓，實線表示第1實施方式的電壓。
[0044]噪音電壓vn隨時間而衰減。如果驅(qū)動電流脈沖急劇上升或急劇下降，則噪音電壓 vn增大。電流i急劇上升后，比較例中的噪音電壓vn的最初的峰值為大致7.5mV。相對于此，第1實施方式中的噪音電壓vn的最初的峰值低為大致2.5mV。
[0045]也就是說，在第1實施方式中，第1輸入引線51的內(nèi)引線51c與第2輸入引線52 的內(nèi)引線52c沿第1方向8具有相等的長度。在第1輸入引線51及第2輸入引線52中分別誘發(fā)有噪音電壓。在此情況下，因第1及第2輸入引線51、52的長度相等，所以分別被誘發(fā)的噪音電壓的大小變?yōu)橄嗟?。如果分別被輸入至第1輸入引線51及第2輸入引線52的信號產(chǎn)生差動量，則以相等的大小被誘發(fā)的噪音電壓相互抵消。因此，可降低噪音電壓對差動量造成的影響。也就是說，可提高光耦合型絕緣裝置的耐噪音性。
[0046]而且，內(nèi)引線51 c與內(nèi)引線52c的中心間距P2小于第1輸入引線51的外引線51 d 與第2輸入引線52的外引線52d的中心間距P1。也就是說，電源引線50的引出部50b與第1輸入引線51的內(nèi)引線51c之間隔D3大于比較例的距離DD3。也就是說，由接近的兩個引線區(qū)域構(gòu)成的電容器的靜電電容得以降低。因此，可減弱電容耦合，可降低因電源引線 50與接地引線53之間產(chǎn)生的急劇的電流變化產(chǎn)生的噪音電壓的影響。
[0047]同樣地，第2輸入引線52的內(nèi)引線52c與接地引線53的引出部53b之間隔D4大于比較例之間隔DD3,從而可減弱電容耦合。
[0048]第1輸入引線51的內(nèi)引線51c的端部與接地引線53的第2芯片座部53a之間隔、 以及第2輸入引線152的內(nèi)引線152c的端部與接地引線153的第2芯片座部153a之間隔均為D2,并且均大于比較例之間隔DD2。因此，可減弱電容耦合。
[0049]連接電源引線50與驅(qū)動IC14的鍵合線BW1以跨及驅(qū)動IC14的第1側(cè)面14a的方式設(shè)置。因此，可使鍵合線BW1、與連接第1及第2輸入引線51、52與驅(qū)動IC14的鍵合線BW3以接近正交的方式交叉。因此，和比較例相比能進一步減弱磁性耦合。另外，鍵合線 BW3比鍵合線BW1長。
[0050]而且，通過將連接驅(qū)動IC14的接地焊墊14f與接地引線53的鍵合線BW4、與連接第1及第2輸入引線51、52與驅(qū)動IC14的鍵合線BW3以接近正交的方式設(shè)置，可進一步減弱磁性耦合。另外，鍵合線BW3比鍵合線BW4長。
[0051]如上所述，在第1實施方式中，關(guān)于被誘發(fā)于第1及第2輸入引線51、52的噪音電壓，通過使引線長度相等，可在差動信號中消除噪音電壓。而且，通過增大第1輸入引線51 與電源引線50之間隔并且增大第2輸入引線52與接地引線53之間隔，而可減弱電容耦合， 抑制因急劇的電流變化所致的噪音電壓被誘發(fā)至第1及第2輸入引線51、52。進而，使連接第1及第2輸入引線51、52與驅(qū)動IC14的鍵合線BW3、與連接電源引線50與驅(qū)動IC14的鍵合線BW1以接近正交的方式交叉，而可減弱磁性耦合。通過所述情況，可提高光耦合型絕緣裝置的耐噪音性。
[0052]圖6(a)是第1實施方式的第1變形例的光發(fā)送部的示意性仰視圖，圖6(b)是第 1實施方式的第2變形例的光發(fā)送部的示意性仰視圖。
[0053]在圖6(a)所示的第1變形例中，第1輸入引線51的內(nèi)引線51c與第2輸入引線 52的內(nèi)引線52c的中心間距P2與外引線50d?53d的共同間距P1相等。
[0054]而且，在圖6(b)所示的第2變形例中，連接驅(qū)動IC14的電源焊墊14c與電源引線 50的鍵合線BW1設(shè)置在遠離連接第1及第2輸入引線51、52與驅(qū)動IC14的輸入焊墊部14e的鍵合線BW3的位置(第2芯片座部53a的外緣側(cè))，并且兩條鍵合線接近正交。
[0055]圖7是第1實施方式、其第1及第2變形例的光耦合型絕緣裝置的噪音電壓的曲線圖。
[0056]在第1變形例中，第1輸入引線51與電源引線50之間隔D5小于第1實施方式之間隔D3,從而磁性耦合比第1實施方式強。因此，雖產(chǎn)生大致4mV的噪音電壓，但與比較例的7.5mV相比得以降低。
[0057]而且，在第2變形例中，可使連接電源引線50與驅(qū)動IC14的電源焊墊14d的鍵合線BW2、與第1及第2輸入引線51、52隔開并且接近正交。因此，雖產(chǎn)生大致2.8mV的噪音電壓，但與比較例的7.5mV相比得以降低。另外，鍵合線BW3比鍵合線BW2長。也就是說， 鍵合線BW3比鍵合線BW1、鍵合線BW2、鍵合線BW4長。由此，可增大間隔D3及間隔D4。
[0058]圖8(a)是第2實施方式的光發(fā)送部的示意性仰視圖，圖8(b)是第3實施方式的光發(fā)送部的示意性仰視圖，圖8(c)是第4實施方式的光發(fā)送部的示意性仰視圖。
[0059]在第2?第4實施方式的光發(fā)送部10中，第1及第2輸入引線51、52具有相同的長度。因此，可容易地消除差動信號中的噪音電壓。
[0060]而且，連接電源引線50與驅(qū)動IC14的電源焊墊14d的鍵合線BW1以與連結(jié)第1及第2輸入引線51、52與驅(qū)動IC14的輸入焊墊14e的鍵合線BW3接近正交的方式設(shè)置。因此，可降低因磁性耦合所致的噪音電壓。
[0061]圖9是第2?第4實施方式的噪音電壓的曲線圖。
[0062]第2?第4實施方式的噪音電壓為大致5mV以下，與比較例的噪音電壓相比得以降低。而且，圖8(b)的第3實施方式、圖8(c)的第4實施方式能夠比第2實施方式容易地將第1及第2輸入引線51、52的端部接近安裝于接地引線53或電源引線50。在此情況下， 寄生電容比第2實施方式稍增加，但噪音電壓為5.5mV以下，與比較例相比得以降低。
[0063]通過第1?第4實施方式的光耦合型絕緣裝置而降低噪音電壓。因此，光耦合型絕緣裝置的誤動作得以抑制。這些光耦合型絕緣裝置可廣泛地用于控制器、計測器等。
[0064]已對本發(fā)明的若干實施方式進行了說明，但這些實施方式是作為示例而提出的， 并非意欲限定發(fā)明的范圍。這些新穎的實施方式能以其他各種方式實施，并且可在不脫離發(fā)明的主旨的范圍內(nèi)進行各種省略、置換、變更。這些實施方式或其變形包含在發(fā)明的范圍或主旨內(nèi)，并且包含在權(quán)利要求所記載的發(fā)明及其均等的范圍內(nèi)。
[0065][符號的說明]
[0066]5光耦合型絕緣裝置
[0067]8第1方向
[0068]10光發(fā)送部
[0069]12發(fā)光元件
[0070]14驅(qū)動 1C
[0071]14a第 1 側(cè)面
[0072]14b第 2 側(cè)面
[0073]14c電源焊墊部
[0074]14d發(fā)光元件焊墊部
[0075]14e輸入焊墊部
[0076]16模數(shù)轉(zhuǎn)換電路
[0077]30光接收部
[0078]50電源引線
[0079]50a第1芯片座部
[0080]51、51c第1輸入引線
[0081]52、52c第2輸入引線
[0082]53接地引線
[0083]53a第2芯片座部
[0084]65樹脂成型體
[0085]65a內(nèi)樹脂
[0086]P1外引線間間距(中心間距)
[0087]P2輸入引線的內(nèi)引線間中心距離
[0088]BW1連接電源引線與電源焊墊部的鍵合線
[0089]BW2連接發(fā)光元件與發(fā)光元件焊墊部的鍵合線
[0090]BW3連接第1及第2輸入引線與輸入焊墊部的鍵合線
[0091]D1電源引線的第1芯片座部與接地引線的第2芯片座部的間隔
[0092]D2第1及第2輸入引線的端部與接地引線的第2芯片座部的間隔
【主權(quán)項】
1.一種光耦合型絕緣裝置，其特征在于包括:光發(fā)送部，包括:具有第1芯片座部的電源引線、設(shè)置在所述第1芯片座部的發(fā)光元件、 具有第2芯片座部的接地引線、以位于所述電源引線與所述接地引線之間的方式設(shè)置的第 1及第2輸入引線、以及設(shè)置在所述第2芯片座部并且具有電源焊墊部、發(fā)光元件焊墊部及 輸入焊墊部的驅(qū)動集成電路；以及光接收部，以隔著樹脂與所述光發(fā)送部相對的方式設(shè)置；并且所述電源引線的外引線、所述第1及第2輸入引線的外引線、以及所述接地引線的外引 線分別沿第1方向延伸；所述第1輸入引線的內(nèi)引線與所述第2輸入引線的內(nèi)引線的中心間距為所述第1輸入 引線的所述外引線與所述第2引線的所述外引線的中心間距以下。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光耦合型絕緣裝置，其特征在于:所述驅(qū)動集成電路包括:第1側(cè)面，與所述第1芯片座部的側(cè)面中與所述第1方向平行 的側(cè)面對向；以及第2側(cè)面，與所述第1方向正交并且與所述第1輸入引線的所述內(nèi)引線的 端部及所述第2輸入引線的所述內(nèi)引線的端部對向；所述電源焊墊部及所述發(fā)光元件焊墊部排列在所述驅(qū)動集成電路的所述第1側(cè)面一 偵h并且所述輸入焊墊部排列在所述驅(qū)動集成電路的所述第2側(cè)面一側(cè)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光耦合型絕緣裝置，其特征在于:連接所述第1及第2輸入引線與所述輸入焊墊部的鍵合線比連接所述電源引線與所述 電源焊墊部的鍵合線、連接所述發(fā)光元件與所述發(fā)光元件焊墊部的鍵合線以及連接所述接 地引線與所述驅(qū)動集成電路的鍵合線中的任一條長。4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項所述的光耦合型絕緣裝置，其特征在于:所述第1輸入引線與所述第2輸入引線具有相同的長度。5.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項所述的光耦合型絕緣裝置，其特征在于:所述第1輸入引線的所述內(nèi)引線與所述第2輸入引線的所述內(nèi)引線的所述中心間距小 于所述第1輸入引線的所述外引線與所述第2引線的所述外引線的所述中心間距。6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的光耦合型絕緣裝置，其特征在于:連接所述電源引線與所述驅(qū)動集成電路的鍵合線跨過所述驅(qū)動集成電路的所述第1 側(cè)面；并且連接所述第1輸入引線與所述驅(qū)動集成電路的鍵合線以及連接所述第2輸入引線與所 述驅(qū)動集成電路的鍵合線跨過所述驅(qū)動集成電路的所述第2側(cè)面。7.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項所述的光耦合型絕緣裝置，其特征在于:所述驅(qū)動集成電路包括具有時鐘產(chǎn)生器的模數(shù)轉(zhuǎn)換電路。
【文檔編號】H01L25/16GK105990328SQ201510098201
【公開日】2016年10月5日
【申請日】2015年3月5日
【發(fā)明人】釘山裕太
【申請人】株式會社東芝