固态继电器、电子装置、以及制造该固态继电器的方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及固态继电器。用于接收来自发光元件的信号光的光接收元件和负载控制功率元件安装在固态继电器的输出侧引线架上。光接收元件的第一电极连接到第一控制端子，光接收元件的第二电极在树脂密封部分内连接到负载控制功率元件的栅极电极。负载控制功率元件的第一电极连接到第一输出端子，负载控制功率元件的第二电极连接到第二输出端子。第一控制端子、第一输出端子、以及第二输出端子每个单独地引出到树脂密封部分外部作为引线端子。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及固态继电器(SSR)、装备所述SSR的电子装置、以及制造所述SSR的方法，保护元件能够容易地连接到所述SSR作为用于防止浪涌(surge)的措施。
技术介绍
利用半导体元件作为开关元件用于对负载接通和关断电源的SSR是公知的。由于SSR直接控制电源的接通和关断，所以要求SSR具有高击穿电压。为此，SSR装备有作为负载控制功率元件(load-controlling power element)的高击穿电压、高功率半导体元件例如三端双向可控硅开关(triac)。由于要求确保具有较低电压的作为控制系统的初级(输入)侧(primary side)与具有较高电压的处理大电源的次级(输出)侧(secondary side)之间的隔离，所以能够容易地实现输入/输出隔离的光耦合(光电耦合器(photocoupler))被用于输入和输出侧之间的信号传输。此类SSR实现了良好的输入/输出隔离和控制，因此经常用于诸如功率装置、家用电器、变换控制器的电子装置中。图10是部分剖切透视图，示出常规SSR的示例。SSR 50包括作为发光元件安装在输入侧的发光二极管51、以及安装在输出侧分别作为光接收元件和作为负载控制功率元件的光三端双向可控硅开关(photo-triac)52和三端双向可控硅开关53。发光二极管51利用银膏等进行芯片焊接(die-bond)且利用金线等丝线键合(wire-bond)到输入侧引线架(lead frame)55。光三端双向可控硅开关52利用银膏或诸如聚酰亚胺树脂的绝缘膏进行芯片焊接且利用金线等丝线键合到输出侧引线架56。发光二极管51和光三端双向可控硅开关52彼此面对地设置，配置为允许其间信号光的传输。发光二极管51和光三端双向可控硅开关52的内侧利用白色半透明树脂构成的内部树脂密封部分57以树脂密封，且利用黑色树脂密封部分58从其外侧以树脂密封。与光三端双向可控硅开关52相似，三端双向可控硅开关53芯片焊接并丝线键合到输出侧引线架56，且当光三端双向可控硅开关52接收到来自发光二极管51的信号光时，三端双向可控硅开关53被来自光三端双向可控硅开关52的电流信号驱动，从而构成控制对负载接通和关断电源的开关元件(未示出)。图11是图10所示的常规SSR的接线图。此类型的常规SSR在例如JPH7-106629A中被公开。SSR 50在输入侧提供有阳极端子Ta和阴极端子Tk，发光二极管51的阳极51a连接到阳极端子Ta，发光二极管的阴极51k连接到阴极端子Tk。在输出侧提供有第一输出端子Tp1和第二输出端子Tp2，三端双向可控硅开关53的第一电极53f连接到第一输出端子Tp1，三端双向可控硅开关53的第二电极53s连接到第二输出端子Tp2。光三端双向可控硅开关52的第一电极52f连接到第一输出端子Tp1，光三端双向可控硅开关52的第二电极52s连接到三端双向可控硅开关53的栅极电极53g。此类型的SSR 50用在电子装置例如功率装置中。然而，其中使用有电子装置的环境的增加的多样性意味着这样的装置经常经受外部电流和电压浪涌，导致由浪涌引起的光三端双向可控硅开关52的击穿经常发生。由浪涌引起的光三端双向可控硅开关52的损坏具有破坏电子装置本身的风险，因而产生了对防止浪涌从而稳定并改善SSR 50的运行可靠性的措施的需求。图12是引入防御浪涌的防范措施的固态继电器的接线图。图13是其中图12所示的保护元件(见下)应用到图10所示的常规固态继电器的情况的示意性横截面图。引入防御浪涌的防范措施的SSR 60(图12)就基本电路配置而言与图11所示的常规示例相同，但不同在于内置电阻器R3作为保护元件连接于光三端双向可控硅开关52的第一电极52f与三端双向可控硅开关53的第一电极53f之间。图13所示的SSR 50在输入侧引线架55上装备有发光二极管51，在面对输入侧引线架55的输出侧引线架56上装备有光三端双向可控硅开关52和三端双向可控硅开关53，发光二极管51、光三端双向可控硅开关52、三端双向可控硅开关53、输入侧引线架55、以及输出侧引线架56通过内部树脂密封部分57以树脂密封，且通过树脂密封部分58从其外侧以树脂密封。输入侧引线架55和输出侧引线架56在SSR 50上相对，且SSR 50通过内部树脂密封部分57和树脂密封部分58以树脂密封，在SSR 50上输入侧引线架55和输出侧引线架56在内部树脂密封部分57和树脂密封部分58的几乎整个区域上延伸，从而提高热扩散。如果SSR 50装备有比发光二极管51、光三端双向可控硅开关52、以及三端双向可控硅开关53的芯片厚度更厚的内置电阻器R3(由虚线表示)作为保护元件，则输入侧引线架55与输出侧引线架56之间的最短电距离(electrical distance)将从常规距离d5变为距离d6。换言之，由于输入侧引线架55与输出侧引线架56之间的较短电距离，击穿电压将下降，且电介质击穿的风险将升高。因此，需要增加输入侧引线架55与输出侧引线架56之间的距离从而保持输入侧引线架55与输出侧引线架56之间的绝缘。然而，增加输入侧引线架55与输出侧引线架56之间的距离需要提高作为发光元件的发光二极管51的亮度以及作为光接收元件的光三端双向可控硅开关52的灵敏度以实现准确的光传输。为了提高发光二极管51的亮度，必须增加流到发光二极管51的电流，但是从功耗、发热等角度来看这不是优选的。为了提高光三端双向可控硅开关52的灵敏度，需要扩大光三端双向可控硅开关52的表面积，但是从紧凑性、电流泄漏等角度来看这不是优选的。因此，安装比发光二极管51、光三端双向可控硅开关52、以及三端双向可控硅开关53的芯片厚度更厚的内置电阻器R3是不现实的且难以实现。因此，考虑到上述因素而构思本专利技术，其目的是提供一种能够防止由浪涌引起的光接收元件的击穿的高度可靠的SSR、装备有所述SSR的电子装置、或者用于制造所述SSR的制造方法。
技术实现思路
为了实现上述目的，根据本专利技术的SSR提供一种SSR，包括发光元件，其安装在输入侧引线架上；光接收元件，其安装在输出侧引线架上且接收来自所述发光元件的光；负载控制功率元件，其安装在所述输出侧引线架上且由所述光接收元件驱动；以及树脂密封部分，其以树脂密封所述发光元件、所述光接收元件、以及所述负载控制功率元件，其中所述光接收元件的第一电极连接到第一控制端子，所述负载控制功率元件的第一电极连接到第一输出端子，所述负载控制功率元件的第二电极连接到第二输出端子，所述光接收元件的第二电极连接到所述负载控制功率元件的栅极电极，且所述第一控制端子、所述第一输出端子、以及所述第二输出端子每个单独地引出到所述树脂密封部分的外面作为引线端子。对于此配置，光接收元件的电极与其连接的引线端子引出到树脂密封部分的外面，使得能够在树脂密封部分外将作为防御浪涌的防范措施的保护元件连接到光接收元件。换言之，能够在外部控制流到光接收元件的驱动电流与流到负载控制功率元件的负载电流之间的平衡。这使得能够向光接收元件提供规定的驱动电流，其使得能够准确操作负载控制功率元件，又使得能够确保稳定运行，减少故障。这防止由电流和电压浪涌引起的光接收元件的击穿，允许提供没有故障风险的高度可靠的S本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种固态继电器，包括：发光元件，其安装在输入侧引线架上；光接收元件，其安装在输出侧引线架上且接收来自所述发光元件的光；负载控制功率元件，其安装在所述输出侧引线架上且由所述光接收元件驱动；以及树脂密封部分，其模 塑所述发光元件、所述光接收元件、以及所述负载控制功率元件，其中所述光接收元件的第一电极连接到第一控制端子，所述负载控制功率元件的第一电极连接到第一输出端子，所述负载控制功率元件的第二电极连接到第二输出端子，且所述光接收元件的第二电极 连接到所述负载控制功率元件的栅极电极；且所述第一控制端子、所述第一输出端子、以及所述第二输出端子每个单独地引出到所述树脂密封部分的外面作为引线端子。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：山口洋司，
申请(专利权)人：夏普株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]