具有消除或降低寄生电容的层叠光耦合器结构

摘要

本发明公开一种具有消除或降低寄生电容的层叠光耦合器结构，包括一绝缘层、一发光器与至少一光接收器，其中，该发光器及该光接收器两者之间设有该绝缘层，且该发光器所发出的光线，能通过该绝缘层投射至该光接收器，该发光器与该光接收器的光敏感区域彼此错位，不在相对应的位置上，即可有效隔离发光器与光敏感区域，进而消除或降低该发光器与光敏感区域两者间的寄生电容。

说明书

技术领域

本发明涉及层叠光耦合器，尤其涉及一种发光器与光接收器的光敏感区域两者彼此错位的具有消除或降低寄生电容的层叠光耦合器。

背景技术

一般而言，光耦合器(optical coupler，或称光电耦合器、光隔离器及光电隔离器)是以光(如：可见光、红外线)作为媒介来传输电信号的光电转换元件，其大致由光接收器与发光器共同封装而成，且该光接收器与该发光器两者间除了光线之外，不会有任何电气或实体连接。

目前光耦合器普遍分为“左右式结构”与“上下式结构”，现简单说明如下，所谓的“左右式结构”是指发光器与光接收器两者，分别处于光耦合器内的左右相对位置，其中，发光器与光接收器分别设在不同支架上，且该两个支架彼此相隔一间距，而不会相碰触，如此，发光器即能朝光接收器的方向投射出光线。另外，所谓的“上下式结构”则是指发光器与光接收器两者，分别处于光耦合器内的上下相对位置，其中，发光器与光接收器也分别设在不同支架上，且该两个架彼此相隔一间距，而不会相碰触，如此，发光器即能朝光接收器的方向投射出光线。然而，无论是“左右式结构”或“上下式结构”的光耦合器，普遍会面临发光器与光接收器两者距离过远、对位不易及封装对位影响良率…等困扰。

有鉴于此，发明人曾设计出一种层叠光耦合器，如图1所示，该层叠光耦合器1包括一发光器11、一绝缘层12和一光接收器13，其中，该绝缘层12位于发光器11与光接收器13两者之间，该绝缘层12能够供该发光器11的光线穿过，并投射至该光接收器13的一光敏感区域131上，如此，由于该发光器11、绝缘层12与光接收器13均为单独的元件，且光接收器13与发光器11两者是由绝缘层12相隔开，因此，只要控制绝缘层12的厚度，便能够有效缩减光耦合器的整体体积，且光接收器13与发光器11两者对位上，亦较“上下式结构”的光耦合器的悬空对位更为容易与精准。

然而，发明人发现，为了取得最大的光耦合效果，该发光器11直接对应至光敏感区域131，此举，将造成发光器11与光接收器13(光敏感区域131)两者间的寄生电容(parasitic capacitance)过大，尤其是，随着层叠光耦合器1的体积缩小，导致发光器11与光敏感区域131更为接近后，上述寄生电容过大问题会更为严重，进而对部分配置有该层叠光耦合器1的电路性能产生不良影响，因此，如何针对上述缺陷进行改良，令层叠光耦合器1仍能正常运作的情况下，有效消除或大幅降低寄生电容问题，即成为本发明所欲解决的重要课题。

发明内容

有鉴于上述层叠光耦合器的结构仍有改良之处，因此，发明人凭借着多年来专业从事设计的丰富实务经验，且秉持精益求精的研究精神，在经过长久的努力研究与实验后，终于研发出本发明公开的一种具有消除或降低寄生电容的层叠光耦合器结构，以希望通过本发明能提供给使用者更佳的使用经验，以有效解决上述问题。

本发明的一目的，是提供一种具有消除或降低寄生电容的层叠光耦合器结构，包括一绝缘层、一发光器与一第一光接收器，其中，该绝缘层设有一透光区域，且该透光区域能使光线通过该绝缘层的顶面穿过，并由该绝缘层底面投射出去；该发光器位于该绝缘层的顶面，其底面能发出光线，以通过该透光区域而投射出去，该发光器的面积小于该绝缘层的面积；该第一光接收器位于该绝缘层的底面，设有一第一光敏感区域，以接收来自该透光区域的光线；，该发光器与该第一光敏感区域两者彼此错位，而不在相对应的位置上，如此，即可有效隔离发光器与第一光敏感区域，进而消除或降低该发光器与第一光敏感区域两者之间的寄生电容。

为便于对本发明目的、技术特征及其效果，做更进一步的认识与了解，现举实施例配合附图，详细说明如下。

附图说明

图1是现有技术中层叠光耦合器的示意图；

图2是本发明的一实施例的层叠光耦合器的示意图；

图3是本发明的另一实施例的层叠光耦合器的示意图；以及

图4是本发明的又一实施例的层叠光耦合器的示意图。

[附图标记说明]

1：层叠光耦合器

11：发光器

12：绝缘层

13：光接收器

131：光敏感区域

2、4：层叠光耦合器

21、41：发光器

211：主连接脚位

23、23’、43：绝缘层

231：透光区域

25、45A：第一光接收器

251、451A：第一光敏感区域

252：第一连接脚位

27：透光胶

29、49：导体层

291：接合点

31、51：接收侧基板

311：第一接点

312：接地接点

32、52：发光侧基板

321：第二接点

45B：第二光接收器

451B：第二光敏感区域

452B：第二接合点

522：第三接点

A1、B1：第一传输线

A2、B2：第二传输线

A3：导线

具体实施方式

本发明公开一种具消除或降低寄生电容的层叠光耦合器结构，在一实施例中，如图2所示，该层叠光耦合器2包括一发光器21(如：LED)、一绝缘层23和一第一光接收器25，为方便说明，以图2的上方作为元件的上方(顶侧)位置，图2的下方作为元件的下方(底侧)位置，上述方向仅为方便说明元件间的配置关系，不涉及层叠光耦合器2实际安装与使用的方向与位置。

如图2所示，该发光器21固定于该绝缘层23的顶面，其底面能发出光线，且其面积小于绝缘层23的面积，在该实施例中，该发光器21能通过一透光胶27而黏合至该绝缘层23的顶面，但不以此为限，只要该发光器21是位于该绝缘层23的顶面，并朝绝缘层23投射光线即可。另外，该绝缘层23设有一透光区域，使得该发光器21所发出的光线，能通过该绝缘层23的顶面穿过，并由该绝缘层23的底面投射出去，其中，该绝缘层23与其透光区域的形式，能够采用如下结构：

(1)以图2为例，在该实施例中，绝缘层23整体为透光材质(如：玻璃、塑料、绝缘油、云母(MICA)、碳化硅(SiC)、氮化硅(Si3N4)…等)制成，以自然形成透光区域；

(2)以图3为例，在另一实施例中，绝缘层23’由不透光材质与透光材质(或开孔)两者结合而成，且透光材质(或开孔)所对应的范围形成透光区域231。

如图2所示，该第一光接收器25位于该绝缘层23的底面，设有一第一光敏感区域251，以接收光线，其中，为了解决现有技术中层叠光耦合器的寄生电容过大问题，在该实施例中，该发光器21与第一光敏感区域251两者彼此错位，而不在相对应的位置上，虽然发光器21与第一光接收器25两者非直接相对，但是，该发光器21所发出的光线，仍会投射至第一光敏感区域251，举例来说，当绝缘层23整体为透光材质时(如图2所示)，该发光器21底面所发出的部分光线，在进入绝缘层23后，因折射现象而透射至第一光敏感区域251，且上述光线强度足以使第一光接收器25执行对应的程序(例如，产生对应信号)，此外，在本发明的其它实施例中，该绝缘层23中还能布设具有折射/反射能力的微粒，以使该发光器21所发出的光线能投射至第一光敏感区域251。

当绝缘层23’由不透光材质与透光材质(或开孔)两者结合而成时(如图3所示)，该发光器21底面所发出的光线，能够通过绝缘层23’的内壁面的反射效果(例如，在不透光材质邻接透光材质(或开孔)的壁面设置反射层)，或是通过透光材质自身的折射效果，而通过该透光区域231投射至第一光敏感区域251，且上述光线强度足以使第一光接收器25执行对应的程序，同样地，当该透光区域231是由透光材质形成时，其中能布设具有折射/反射能力的微粒。如此，虽然本发明的层叠光耦合器2的光耦合效果稍低(相较于现有技术中的层叠光耦合器)，但是，其仍足以使该层叠光耦合器2发挥出使用者预期的效果，并能大幅降低寄生效应，避免形成过大的寄生电容。

另外，为了能更进一步地消除寄生电容，如图2所示，在该实施例中，该绝缘层23的底面或该第一光接收器25的顶面对应于该发光器21的位置，设有一导体层29，且该导体层29接地，现就该导体层29的其中一种接地方式，进行说明，如图2所示，该第一光接收器25被固定(如：焊接、嵌插或黏贴…等)至一接收侧基板31(如：电路板、支架…等)上，且其上设有一第一连接脚位252，该第一连接脚位252能通过一第一传输线A1，电气连接(如：打线接合(Wire bonding))至该接收侧基板31的一第一接点311；该发光器21的一主连接脚位211能电气连接至一发光侧基板32的一第二接点321；在该实施例中，该导体层29的一接合点291能通过一导线A3，电气连接至该接收侧基板31的接地接点312；在本发明的其它实施例中，本领域技术人员能够根据产品需求，而调整该导体层29的接地方式，在此一并说明。

另外，在部分电子装置(如：隔离放大器)中，当需要使输入电路与输出电路相隔离时，但需要使输出电路所输出的信号相同于输入电路所接收到的信号时，亦可在本发明的层叠光耦合器中设置两个光接收器，如图4所示，在又一实施例中，该层叠光耦合器4中包括一发光器41、一绝缘层43、一第一光接收器45A与一第二光接收器45B，其中，该发光器41固定于该绝缘层43的顶面，该第一光接收器45A与第二光接收器45B则分别固定于该绝缘层43的底面，其中，该第一光接收器45A的第一光敏感区域451A，以及该第二光接收器45B的第二光敏感区域451B，上述两者都与该发光器41错位，但是，该发光器41底面所发出的光线，能穿过该绝缘层43的透光区域，而投射至第一光敏感区域451A与第二光敏感区域451B，该绝缘层43对应于发光器41的底面设有导体层49，且该导体层49同样会接地(图4省略其接地方式)。

如图4所示，在该又一实施例中，该第一光接收器45A固定至接收侧基板51，且通过第一传输线B1电气连接至该接收侧基板51，该发光器41则通过第二传输线B2电气连接至发光侧基板52，该第二光接收器45B固定至该发光侧基板52上，且其一第二接合点452B能电气连接至该发光侧基板52的一第三接点522上，如此，由于该第一光接收器45A与第二光接收器45B两者彼此高压隔离，且第一光敏感区域451A与第二光敏感区域451B两者的设置位置相对于发光器41而言大致为对称形式，前述“对称形式”泛指，各该光敏感区域451A、451B在相同距离下，其接收的光线强度完全或几乎相同，举例来说，第一光敏感区域451A、第二光敏感区域451B与发光器41三者为三角形排列时(可能为俯视图形成三角形，或侧视图形成三角形)，该第一光敏感区域451A、第二光敏感区域451B两者能互为对称点，第一光敏感区域451A与发光器41的距离，以及第二光敏感区域451B与发光器41的距离，则能互为对称边。因此，当该发光器41发光时，第一光接收器45A与第二光接收器45B产生相同或极度近似的光接收特性，因此，通过层叠光耦合器4的整体结构，发光器41与第二光接收器45B相连(不隔离)，本领域技术人员能够使发光器41发光，并通过第二光接收器45B的光接收量(即，第二光接收器45B回传的信号)，来计算出第一光接收器45A的光接收量，进而能根据电路需求，而适当地调整发光器41的光线强度、照射时间或照射频率…等。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，本发明所主张的权利保护的范围，并不局限于此，本领域技术人员，依据本发明所公开的技术内容，做出的简单的等效变化，均应属不脱离本发明的权利要求保护的范围。