一種測(cè)量光耦內(nèi)部結(jié)構(gòu)的方法

周汝派

【摘 要】本文根據(jù)光耦的原理，并結(jié)合X光下的透視圖，理論分析光耦內(nèi)部電氣間隙和爬電距離、絕緣穿透距離的可能存在路徑，進(jìn)而實(shí)驗(yàn)中利用3只樣品即可快速找到最短路徑，此方法可為光耦的產(chǎn)品認(rèn)證及質(zhì)量篩選提供了有用的參考。

【關(guān)鍵詞】光耦；認(rèn)證；絕緣穿透距離；內(nèi)部結(jié)構(gòu)

【Abstract】According to the principle of optocoupler， combined with X-ray perspective， it analyzes theoretically possible path of optocoupler internal clearance and creepage distance and insulation through distance， and three samples can be quickly found the shortest path in the experiment with this method. This method can provides a useful reference for product certification and quality of the optocoupler screening.

【Key words】Optocoupler； Certification； Distance through insulation； Structure

0 引言

光耦是發(fā)光器件和光敏器件組合所構(gòu)成的光電結(jié)合器件的總稱，可以實(shí)現(xiàn)執(zhí)行電-光-電信號(hào)的變換，具有體積小、壽命長(zhǎng)、無(wú)觸點(diǎn)、抗干擾能力強(qiáng)、輸出和輸入之間絕緣等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于隔離電路、開關(guān)電路和數(shù)模轉(zhuǎn)換電路等[1]。現(xiàn)國(guó)內(nèi)對(duì)光耦的產(chǎn)品認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)是GB 4943.1-2011和GB 8898-2011，這兩標(biāo)準(zhǔn)都需檢測(cè)光耦的內(nèi)部電氣間隙和爬電距離、絕緣穿透距離，正確的測(cè)量方法不但使光耦產(chǎn)品認(rèn)證工作事半功倍，還將有利于光耦質(zhì)量的篩選。光耦的原理雖然簡(jiǎn)單，但實(shí)際測(cè)起來(lái)卻相當(dāng)繁瑣，為此，本文結(jié)合筆者的平時(shí)工作經(jīng)驗(yàn)提出了一種較簡(jiǎn)單且周全的測(cè)試方法。

1 測(cè)量光耦內(nèi)部結(jié)構(gòu)的原理

光耦的封裝結(jié)構(gòu)為黑色塑封外殼，內(nèi)部透明樹脂構(gòu)成，從安全角度分析，這就在黑色塑封外殼和透明樹脂之間形成了一道粘合的接縫，沿此接縫處形成一個(gè)電氣間隙和爬電距離較短的內(nèi)部路徑，而光耦中穿過(guò)絕緣化合物的導(dǎo)電零部件之間的距離就是光耦的絕緣穿透距離[2]。常見的光耦電氣模型如下圖所示：

其中1為陽(yáng)極，2為陰極，3為發(fā)射極，4為集電極；那么，內(nèi)部電氣間隙和爬電距離則為發(fā)光二極管的陽(yáng)極或陰極沿著粘合的接縫到光敏三極管的發(fā)射極或集電極之間的距離，絕緣穿透距離則為發(fā)光二極管穿過(guò)絕緣化合物到光敏三極管的距離，示意圖如圖2所示[3]：

2 測(cè)量方法和實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

光耦的電氣間隙和爬電距離，其路徑和測(cè)量都相對(duì)容易，但可能路徑，都應(yīng)進(jìn)行測(cè)量，從中找到最短距離；對(duì)絕緣穿透距離，要找到最短路徑，并不容易，因?yàn)榻^緣穿透距離的最短路徑可能是在一個(gè)立體空間里，整個(gè)測(cè)試過(guò)程繁瑣且費(fèi)時(shí)，且最終容易漏掉一些路徑的考慮。下面的4個(gè)步驟是一種較為快捷的測(cè)量方法，可以較快找到測(cè)量路徑。

步驟i：先準(zhǔn)備3只樣品，分別以下圖擺放位置進(jìn)行X光透視圖，X光拍照時(shí)應(yīng)設(shè)法不讓引腳擋住而影響內(nèi)部結(jié)構(gòu)的觀察。

步驟ii：根據(jù)對(duì)光耦的X、Y、Z三軸方向的X光照片結(jié)果，分析可能存在的最短路徑。

步驟iii：將3只光耦進(jìn)行金相切片，沿相應(yīng)的剖面研磨，邊研磨邊在高精度顯微鏡下觀察，直到找到步驟2的最短路徑。

步驟iv：使用高精度顯微鏡測(cè)量最短路徑的距離。

根據(jù)以上步驟，以光寶的817B型光耦為例，實(shí)物擺放位置及其對(duì)應(yīng)的X、Y、Z三軸方向的X光照片分別如圖所示：

從圖3可知，理論分析光耦內(nèi)部爬電距離及電氣間隙存在4條路徑，分別為圖4所示：

在高精度顯微鏡下，實(shí)際測(cè)得路徑1的值為5.755mm，路徑2的值為5.867mm，路徑3的值為5.012mm，路徑4的值為5.065mm。

4條路徑的值，值最小的路徑為路徑4，即為內(nèi)部爬電距離及電氣間隙路徑。

根據(jù)圖2的定義，絕緣穿透距離只有1條路徑，如圖5所示，即金絲到芯片之間的距離；但金絲與芯片有可能不在同一平面，不是最短距離，因此在研磨出同時(shí)看見金絲與芯片時(shí)，還需驗(yàn)證二者是否同處一平面。

為了驗(yàn)證芯片與金絲在同一平面，需進(jìn)行以下方向的研磨，如圖6所示：

從圖6易知，芯片是與金絲是同處一平面。因此圖5的路徑即為光耦內(nèi)部的絕緣穿透距離路徑。

3 總結(jié)

本文提出了一種較簡(jiǎn)單且全面的能測(cè)量光耦內(nèi)部電氣間隙和爬電距離、絕緣穿透距離的方法，其考慮了多種存在路徑，并最終能快速選出最短路徑。此方法可作為測(cè)量光耦內(nèi)部結(jié)構(gòu)的通用方法，為光耦的安產(chǎn)品認(rèn)證提供一定的參考，對(duì)光耦在工程上的選樣或評(píng)價(jià)具有很大的實(shí)用價(jià)值和重要的理論指導(dǎo)意義。

【參考文獻(xiàn)】

[1]田浦延，布良基，等.光電耦合器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及封裝特點(diǎn)[J].半導(dǎo)體技術(shù)， 2002， 27（11）：55-57.

[2]GB4943.1-2011 信息技術(shù)設(shè)備安全 第1部分：通用要求[S].

[3]GB8898-2011 音頻、視頻及類似電子設(shè)備 安全要求[S].

[責(zé)任編輯：楊玉潔]