DE2431375B2 - Verfahren zum herstellen eines optoelektronischen koppelelementes - Google Patents
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Description
40
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines optoelektronischen Koppelelementes, nach dem
Oberbegriff des Anspruchs i. Ein solches Verfahren ist z. B. aus der US-PS 36 28 039 bekannt.
Es sind optoelektronische Koppelelemente bekannt, bei denen die beiden Bauelemente einander gegenüberliegend
und gegeneinanderweisend angeordnet sind (DT-OS 2118 391, DT-OS 22 48 068 und US-PS
27 064). Zur Herstellung derartiger Koppelelemente werden die beiden Einzelbauelemente beispielsweise
auf Teilen eines zusammenklappbaren Kontaktierungsstreifens befestigt. Dieser Kontaktierungsstreifen wird
dann so zusammengefaltet, daß die Bauelemente einander direkt gegenüberliegen. Bei der Herstellung
derartiger Koppelelemente liegt die Schwierigkeit darin, einen definierten Abstand zwischen den beiden
Bauelementen einzuhalten, um einen reproduzierbaren Koppelfaktor zu erzielen. Unter dem Koppelfaktur
versteht man den Quotienten aus dem Eingangsstrom auf der Senderseite und dem Ausgangsstrom auf der
Empfängerseite.
Die beiden Halbleiterbauelemente bestehen bei einem Koppelelement beispielsweise aus einer lichtemittierenden
Diode und einem Fototransistor. Anstelle eines Fototransistors kann auch ein Fotofeldeffektlransistor
eine Fotodiode oder ein anderes fotoempfindliches Halbleiterbauelement oder lichtempfindliche integrierte
Schaltung verwendet werden. Zwischen den Oberflächen der Bauelemente wird auch bei den
bekannten Anordnungen ein lichtübertragendes Material eingefügt, das auf die Frequenz des zu übertragenden
Lichtes abgestimmt ist.
Bei den optoelektronischen Koppelelementen muß die einmal fixierte räumliche Lage der beiden
Bauelemente unverändert beibehalten werden. Außerdem ist erwünscht, daß das Gesamtelement mechanischen
Belastungen standhält und vor Verunreinigungen geschützt ist. Aus diesem Grund werden die genannten
Koppelelemente meist in eine Kunststoffassung eingebettet.
Wie bereits erwähnt, ist ein Verfahren bekannt, bei dem die beiden Bauelemente des Koppelelementes auf
einem zusammenklappbaren Kontaktierungsstreifen befestigt werden (US-PS 37 27 064). Bei einem anderen
Verfahren ist vorgesehen, daß beiden Bauelemente auf voneinander getrennten Kontaktstreifen zu befestigen
(DT-OS 21 18 391 und DT-OS 22 48 068) und dann diese
beiden Streifen übereinander einzujustieren und zu vergießen. Danach werden die einzelnen Zuleitungszinken
der Kontaktierungsstreifen voneinander getrennt, so daß die Zuleitungselektroden der beiden Bauelemente
voneinander elektrisch isoliert sind. Auch bei der Verwendung von zwei Kontaktierungsstreüen ist die
Einhaltung eines definierten Abstandes zwischen den beiden Bauelementen äußerst schwierig. Außerdem ist
diese Herstellungweise teuer und technisch aufwendig. Ferner ist aus der US-PS 36 28 039 ein optoelektronisches
Koppelelement bekannt, zu dessen Herstellung gesonderte gekapselte Bauelemente auf einem einheitlichen
und nicht strukturierten Trägerkörper befestigt werden. Danach wird über diese gesondert gekapselten
Bauelemente ein Reflektorgehäuse gestülpt, dessen Innenwandung die Form eines Halbellipsoids hat und
mit besonderen Justierhilfen auf die Halbleiterbauelemente einjustiert werden muß. Hierbei treten jedoch
nicht korrigierbare Justierfehler durch die gesonderte Kapselung der Halbleiterbauelemente auf. Ganz abgesehen
davon, daß die Herstellungsweise aufwendig ist, da zunächst die Halbleiterbauelemente in Gehäuse
eingebracht werden müssen und schließlich noch für die Gesamtunordnung ein zusätzliches Reflektorgehäuse
erforderlich wird.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein einfaches Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen
Koppelelementes anzugeben, bei dem die beiden Bauelemente stets den exakt gleichbleibenden
Abstand voneinadner aufweisen und einen möglichst hohen Koppelfaktor in Verbindung mit einer hohen
Isolatiorisspannung besitzen. Dieses Verfahren soll den Einsatz der leicht beherrschbaren und automatisierbaren
Streifentechnik ermöglichen. Zur Lösung dieser Aufgabe werden erfindungsgemäß bei einem Verfahren
der eingangs zitierten Art die Verfahrensschritte des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1 vorgeschlagen.
Das erfindungsgemäße Verfahren hat den Vorteil,
daß nur ein ebener Kontaktierungsstreifen benötigt wird und daß die beiden Bauelemente auf Teilen dieses
Kontaklierungsstreifens in einer Ebene befestigt werden können. Der über den beiden Bauelementen
angeordnete Reflektor sorgt dafür, daß das vom Sender ausgehende Licht auf das Empfängerbauelement reflektiert
wird. Ferner ist nur eine Gehäusebildung für beide Bauelemente erforderlich. Der Reflektor besteht aus
einem Kunststoff mit einem hohen Reflexionsvermögen. Ein Kunststoffreflektor ist deshalb vorzuziehen,
weil auf diese Weise eine hohe Isolationsspannung erzielt wird. Der Reflektor ist auf der den Bauelementen
zugewandten konkaven Oberfläche gut poliert und hat beispielsweise an dieser Fläche die Form einer
Halbkugel oder eines Halbellipsoids. Dieser kunststoff-,reflektor
kann durch Ausgießen einer entsprechend hergestellten Silikon-Gummiform hergestellt werden.
Dabei wird sich die optimale geometrische Form der Reflektorfläche nach der Lage der beiden Bauelemente
auf dem Kontaktierungsstreifen richten.
In einem Air.führungsbeispie! besteht der genannte
Kunststoffreflektor aus Epoxydgießharz mit beigemischtem Titanoxid. Bei einem Mischungsverhältnis aus
drei Teilen Epoxydgisßharz und einem Teil Titanoxid ergab sich bei der erforderlichen Wellenlänge von
0,9 mm ein Reflexionsfaktor von 95 bis 98%.
Ähnliche Reflektoren kann man auch durch Mischung von Magnesiumoxid und anderen transparenten Kunststoffen,
wie beispielsweise Polycarbonat, herstellen.
Der Zwischenraum zwischen den Streifenteilen, die mit den Halbleiterbauelementen verbunden sind, und
dem Reflektor wird mit einem lichtdurchlässigen Kunststoff aufgefüllt. Hierzu eignet sich beispielsweise
ein transparentes und temperaturbeständiges Epoxydgießharz. Abschließend wird noch der Reflektor samt
den mit dem Bauelementen verbundenen Streifenteilen in einen lichtundurchlässigen Kunststoff eingegossen.
Hierfür eignet sich beispielsweise eine undurchsichtige Silikonpreßmasse.
Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert.
In der Fig. 1 ist der für das Koppelelement vorgesehene Teil eines Kontaktierungsstreifens dargestellt.
Es sei darauf hingewiesen, daß diese Streifen die Form eines fortlaufenden Bandes haben und zur
Kontaktierung zahlreicher Koppelelemente geeignet sind. In der F i g. 2 ist im Schnitt das fertig eingekapselte
Koppelelement dargestellt.
Der für ein Koppelelement vorgesehene Teil 1 des Kontaktierungsstreifens weist die Form eines Metallrahmens
5 auf. Die beiden Außenholme 2 und 3 dienen zum Transport und zur Halterung, sie sind durch
Querstege 4 und 5 miteinander verbunden. Für jedes Bauelement ist eine Gruppe von drei streifenförmigen
Kontaktierungszinken 6 bis 8, bzw. 9 bis 11 vorgesehen.
Die Gruppen der Kontaktierungszinken liegen in einer Ebene. Je zwei liegen einander gegenüber. Jede Gruppe
wird durch einen Mittelsteg 12 bzw. 13 zusammengehalten. Dieser Mittelsteg ist zur Halterung mit den
Querstegen 4 und 5 verbunden. Der Kontaktierungsstreifen besteht beispielsweise aus einer Kupfereisenlegierung
und ist mit einer dünnen Goldschicht plattiert.
Auf einem Zinken 7 der einen Dreiergruppe wird das Empfängerelement 14 befestigt. Dies geschieht mittels einem Hartlot oder mit einem Epoxysilberkleber. Das Empfängerbauelement ist beispielsweise ein Fototransistor. Seine restlichen beiden Ansclilußelektroden
Auf einem Zinken 7 der einen Dreiergruppe wird das Empfängerelement 14 befestigt. Dies geschieht mittels einem Hartlot oder mit einem Epoxysilberkleber. Das Empfängerbauelement ist beispielsweise ein Fototransistor. Seine restlichen beiden Ansclilußelektroden
ίο werden mit Hilfe dünner Kontaktierungsdrähte mit den
Kontaktierungszinken 6 und 8 verbunden. Die zweite Dreiergruppe dient zur Kontaktierung des Senderelements
15. Hierbei handelt es sich beispielsweise um eine GaAs-Luminiszenzdiode, die auf dem mittleren Zinken
befestigt wird. Da für das Senderelement nur eine Diode verwendet wurde, bleibt einer der Kontaktierungszinken
9 oder 11 unangeschlossen. Er kann jeodoch auch mit einer der beiden Elektroden verbunden v/erden. Es
ist ersichtlich, daß auf diesen Kontaktierungszinken
μ auch verzichtet werden kann.
Danach wird gemäß Fig. 2 über die beiden Bauelemente der Kunststoffreflektor 16 gestülpt, dessen
Innenfläche die Form eines Ellipsoids hat. Der Zwischenraum zwischen den Bauelementen und dem
Reflektor wird mit einem auch die Kontaktierungszinken umschließenden transparenten Kunststoff 17
ausgefüllt. Abschließend wird der Reflektor 16 samt der transparenten Kunststoffmasse 17 und den Enden der
Kontaktierungszinken in einen das Gehäuse bildenden, lichtundurchlässigen Kunststoff 18 eingegossen. Danach
müssen die Querstege 4 und 5, die Außenholme 2 und 3 sowie die Mittelstege 12 und 13 abgetrennt werden, so
daß die einzelnen Kontaktierungszinken elektrisch isoliert aus dem Konststoffgehäuse des Koppelelementes
herausragen. Der Kontaktierungsstreifen wird durch Ätzen oder Stanzen hergestellt. Die Verbindungsstege
werden mit Hilfe eines Freischneidewerkzeugs abgetrennt.
Dieses Koppelelement weist eine hohe Isolations-
φ spannung aufgrund der verwendeten Kunststoffe und
des relativ großen Abstandes zwischen den beiden Bauelementen auf. Zugleich hat es einen großen
Koppelfaktor von fast K = I1O. Ein weiterer Vorteil
besteht darin, daß auch diese Bauelementenart nunmehr mit Kunststoffgehäuse hergestellt werden kann. Bei
dem Koppelelement wurde eine Isolalionsspannung von 5 bis 8 kV erzielt.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (4)
1. Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Koppelelementes aus einem lichtaussenden- S
den und einem lichtempfindlichen Halbleiterbauelement, bei dem die beiden Bauelemente in einer
Ebene auf einem Trägerkörper befestigt und von einem aus Kunststoff bestehenden Reflektor mit
hohem Reflexionsvermögen umgeben sind, dessen den Halbleiterbauelementen zugewandte konkave
Oberflächenseite so ausgebildet ist, daß die vom lichtaussenden Bauelement ausgehende Strahlung
auf das lichtempfindliche Bauelement reflektiert wird, dadurch gekennzeichnet, daß die
beiden Bauelemente in einer Ebene auf in definiertem Abstand benachbarten Teilen eines zusammenhängenden,
strukturierten Kontaktierstreifens befestigt werden, daß dann über die beiden Sauelemente
der Kunststoff-Reflektor gestülpt und der Zwischenraum zwischen den Bauelementen und dem Reflektor
mit einem auch die Kontaktierungszinken umschließenden lichtdurchlässigen Kunststoff aufgefüllt
wird, daß der Reflektor samt dem lichtdurchlässigen Kunststoff eingegossen wird, und daß
schließlich die den Kontaktierungsstreifen zusammenhaltenden Stege abgetrennt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Reflektor aus drei Teilen
Epoxydgießharz und aus einem Teil Titanoxyd besteht.
3. Verfahren nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß ein Reflektor verwendet wird, der
Magnesiumoxid enthält.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Streifenteile und der Reflektor in
eine undurchsichtige Silikonpreßmasse eingebettet werden.
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| C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
| 8327 | Change in the person/name/address of the patent owner |
Owner name: TELEFUNKEN ELECTRONIC GMBH, 7100 HEILBRONN, DE |
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