DE2703465A1 - Optisch gekoppelte isolationsanordnung - Google Patents
Optisch gekoppelte isolationsanordnungInfo
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Description
F 7611
Fairchild Camera and Instrument
Corporation
464 Ellis Street
Mountain View, California 94040, USA
Optisch gekoppelte Isolationsanordnung
Die Erfindung bezieht sich auf optisch gekoppelte Isolatoren,
welche auch als Optokoppler, Photonenkoppler oder Optoisolatoren
bezeichnet werden. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf eine Verbesserung einer optisch gekoppelten
Isolationsanordnung, wobei vor allem besonders günstige, also relativ hohe elektrische Isolationseigenschaften
erreicht werden sollen. Auch bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Anordnung.
Optisch gekoppelte Isolationsanordnungen bestehen aus zwei elektronischen Schaltungen, welche optisch miteinander gekoppelt
sind, nicht aber elektrisch. Durch eine isolierende Wandung werden elektronische Signale zwischen den beiden
Schaltungen durch Licht oder Photonen, nicht aber durch Elektronen, übertragen. Vorzugsweise enthält die Isolationsanordnung
in der ersten Schaltung eine Halbleiterstrahlungsquelle, z. B. eine lichtemittierende Diode, deren Strahlung
auf einen Halbleiter-Photonendetektor auftrifft, z. B. einen Phototransistor, welcher sich in der zweiten Schaltung
befindet. Eine strahlungsdurchlässige Isolation füllt
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den Raum zwischen der Strahlungsquelle und dem Detektor aus. Sie bildet die entsprechende elektrische Isolation.
Vielfach werden Galliumarsenid-Infrarot-Strahlungsquellen verwendet, weil die Wellenlänge von 900 Nanometer der von
ihnen ausgesandten Strahlung in die Nähe der maxiaalen spektralen Empfindlichkeit des gewöhnlich verwendeten Siliziumphototransistors fällt. Da sowohl die Strahlungsquelle als auch der Empfänger Halbleiteranordnungen sind,
wird der Isolator unter Anwendung üblicher Halbleiterbearbeitungsverfahren hergestellt; er hat verhältnismässig
kleine Abmessungen, und er wird gewöhnlich in einer kleinen standardisierten Einkapselung untergebracht.
Bei manchen Anwendungen von Isolationsanordnungen ist es erwünscht, eine Schaltung gegenüber einer anderen elektrisch zu isolieren, z. B. bei medizinischen Ausrüstungen. Bei anderen Anwendungen 1st es erwünscht, ein elektronisches Signal zwischen Schaltungen zu übermitteln und
dabei Rauschen innerhalb des Signals zu eliminieren, beispielsweise bei elektronischen Datenverarbeitungsanlagen
und anderen Arten von Einrichtungen mit Schaltfunktionen·
Die Höhe der angelegten Spannung, welche von einem Isolator beherrscht werden kann, ohne dass eine elektrische Verbindung zwischen Schaltungen auftritt, ist eine Funktion
des Abstandes zwischen der Strahlungsquelle und dem Empfänger, und sie ist eine Funktion der Durchschlagsfestigkeit des strahlungsdurchlässigen Isolators, welcher in
dem Zwischenraum zwischen der Strahlungsquelle und dem Smpfänger vorhanden ist. Es ist nun erforderlich, die Herstellung von Isolationsanordnungen dadurch wirtschaftlich
zu gestalten, dass Einkapselungen mit standardisierten Abmessungen verwendet werden, z. B. die als "small dual-inline package11 bezeichnete Einkapselung; die Länge des Rau-
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mes, welcher zwischen der Strahlungsquelle und dem Empfänger zur Verfügung steht, ist daher begrenzt. Wenn hingegen
der Raum zu lang wird, so hätte dies eine Verminderung des Wirkungsgrades der Isolationsanordnung zur Folge,
weil Strahlungsenergie zwischen der Strahlungsquelle und dem Empfänger verloren geht, insbesondere durch Beugungserscheinungen,
Diffusion, Reflexion usw. Im allgemeinen ist die Empfängerfläche, welche der Strahlungsquelle
zugewandt ist, grosser als die dem Empfänger zugewandte Fläche der Strahlungsquelle, damit mehr Licht auf den Empfänger
auftrifft. Bei einer gegebenen Länge des Zwischenraumes zwischen der Strahlungsquelle und dem Empfänger bestimmt
daher die Durchschlagsfestigkeit des Isolators in dem Zwischenraum die Fähigkeit des Isolators, angelegten
hohen Spannungswerten unter Aufrechterhaltung der elektrischen Isolation zu widerstehen. In dem Raum zwischen
der Strahlungsquelle und dem Empfänger wurden bisher verschiedene Arten von Isolationsmaterial verwendet, z. B.
plastisches Filmmaterial, wie Mylar (Polyesterfilm), und plastische Kunstharze, wie Silikon und Epoxid, welche alle
bis zu etwa 95 % oder mehr der angelegten Strahlung weiterleiten, und diese Stoffe sind auch im Rahmen der Technik
der Behandlung und Verarbeitung von Halbleitermaterial verwendbar. Die durchschnittliche Durchschlagsfestigkeit vieler
dieser Materialien liegt in der Grössenordnung von etwa 20 Volt/Mikrometer (500 V/mil), so dass hiermit Isolatoren
hergestellt werden können, welche angelegten Spannungen von 2.500 bis 3.000 Volt widerstehen können. Um zu
erreichen, dass der Isolator höheren angelegten Spannungen ausgesetzt werden kann, ist es erwünscht, dass das strahlungsdurchlässige
Isolationsmaterial in dem Raum eine Durchschlagsfestigkeit in der Grössenordnung von etwa AO Volt/
Mikrometer (1.000 V/mil) oder mehr besitzt, also etwa das Doppelte der Werte der erwähnten Materialien.
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Als Isoliermaterial in dem Raum zwischen der Strahlungsquelle und dem Empfänger könnte Glas verwendet werden;
dieses Material gibt bis zu 98 % oder mehr der auftreffenden Strahlung weiter, und es hat auch eine hohe Durchschlagsfestigkeit,
die in der erwähnten Grössenordnung von etwa 40 Volt/Mikrometer (1.000 V/mil) liegt. Leider
ist Glas verhältnismässig hart und steif, und es bereitet bei der Verarbeitung Schwierigkeiten, wenn die üblichen
Verfahrenstechniken der Halbleiterbearbeitung bei der Herstellung der Isolationsanordnungen angewandt werden.
DarUberhinaus ist in gewissem Umfang eine besondere Strukturierung erforderlich, damit das Glas fest an seinem
Platz in dem Raum zwischen der Strahlungsquelle und dem Empfänger gehalten ist und die erforderliche Ausrichtung
während des anschliessenden Zusammenbaus und der Benutzung des Systems erhalten bleibt, insbesondere für den
Fall, dass plötzliche Stösse oder starke Vibrationen auftreten. Früher wurde durchweg eines von mehreren bekannten
Metallisierungsverfahren angewandt, um Bereiche auf dem Glas herzustellen, welche an einer Art Rahmen in der
Isolationsanordnung befestigt werden konnten. Eine Metallisierung erfordert jedoch Verfahrensschritte des Auftragens
und des chemischen Ätzens, wobei oft verschiedene Chemikalien benutzt werden müssen, insbesondere Säuren.
Eine solche chemische Behandlung kann das Glas verunreinigen, so dass Rest-Metallionen, z. B. Natrium, bei Erreichen
einer Temperatur des Glases von etwa 27 0C (80 0F)
die Möglichkeit haben, von der Glasoberfläche in den Empfänger zu wandern, welcher sich in unmittelbarem Kontakt
mit dem Glas befindet, so dass der Empfänger seine Fähigkeit verliert, in Ordnungsgemässer Weise in einer Isolationsanordnung
zu arbeiten. Selbst wenn es aber möglich wäre, die Glasoberfläche gründlich von Fremdionen durch
kräftiges Spülen in entionisiertem Wasser nach dem Ver-
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fahrensschritt der Ätzung zu reinigen, würden Alkali-Ionen,
welche in gewissem Umfang in jedem Glas vorhanden sind, freiwerden und unter dem Einfluss der Temperatur und des
elektrischen Feldes in den Empfänger wandern, da sich Glas und Empfänger unmittelbar berühren.
Es wäre daher vorteilhaft und von besonderer Bedeutung, eine Struktur und ein Verfahren zur Herstellung einer solchen
Struktur zu schaffen, bei der das strahlungsdurchlässige Isoliermaterial in dem Raum zwischen der Strahlungsquelle
und dem Empfänger eine verhältnismässig hohe Durchschlagsfestigkeit hat und ausserdem mit den üblichen HaIbleiterherstellungs-
und -bearbeitungsverfahren kompatibel ist, so dass die Kosten der Herstellung der Isolationsanordnung
nicht wesentlich erhöht werden.
Die Anordnung gemäss der Erfindung ermöglicht, die beschriebenen
Nachteile der vorbekannten Isolationsanordnungen dadurch zu beheben, dass Isoliermaterialien in dem
Raum zwischen der Strahlungsquelle und dem Empfänger der Anordnung verwendet werden, welche eine verhältnismässig
hohe Durchschlagsfestigkeit haben, einen Schutz gegenüber wandernden Alkali-Ionen bilden, und welche die Anwendung
üblicher Halbleiterbearbeitungs- und -herstellungstechniken für den Zusammenbau ermöglichen, so dass die Kosten
der Herstellung einzelner Isolationsanordnungen nicht wesentlich erhöht werden.
Die Anordnung gemäss der Erfindung enthält im wesentlichen zwei Sätze oder Gruppen metallischer Verbindungsleiter,
wobei eine Halbleiterstrahlungsquelle an einem Leiter in einer der Leitergruppen und ein Halbleiterphotodetektor
(Empfänger) an einem Leiter in einer anderen Leitergruppe befestigt ist. Ein Teil einer Leitergruppe über-
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läppt einen Teil der anderen Leitergruppe und ermöglicht
dadurch, dass sich die Strahlungsquelle und der Empfänger gegenüberstehen, wobei ein räumlicher Abstand zwischen ihnen vorhanden ist. In dem Raum zwischen der Strahlungsquelle und dem Empfänger befindet sich eine Schicht aus klarem
Glas, welche fest an ihrem Platz durch zwei oder mehr Schichten aus strahlungsdurchlässigem Übergangsdeckmaterial gehalten ist.
Das Verfahren zum Herstellen der Isolationsanordnung gemäss der Erfindung enthält im wesentlichen die folgenden Schritte: Ausbilden von zwei Leitergruppen, Befestigen eines die
Strahlungsquelle bildenden Plättchens an einem Leiter in der ersten Leitergruppe und eines Photodetektorplättchene
an einem Leiter in der zweiten Leitergruppe; Ausbilden von Drahtverbindungen zwischen Jedem Plättchen und anderen Leitern in derjenigen Gruppe, in der sich das Plättchen befindet; Aufbringen einer ersten Schicht aus Übergangsdeckmaterial auf den freiliegenden Teil des Empfängerplättchens
einschliesslich derjenigen Stellen, an denen !Drähte mit den
Plättchen verbunden sind; Erhitzen des Übergangsdeckmaterials, bis es härtet; Aufbringen einer zweiten Schicht aus
Übergangsdeckmaterial auf die erste; Anordnen einer Glasschicht über der zweiten Schicht; Erhitzen der zweiten
Schicht, bis sie härtet; Anordnen der zweiten Leitergruppe mit der daran befestigten Strahlungsquelle über dem Glas,
jedoch im Abstand hiervon, wobei die Strahlungsquelle und der Detektor derart ausgerichtet sind, dass sie einander
zugewandt sind; Ausfüllen des Raumes zwischen Glas und Strahlungsquelle mit einer dritten Schicht aus Übergangsdeckmaterial; Erhitzen der dritten Schicht, bis sie härtet; und Umgeben der Struktur mit einem geeigneten Material, z. B. Pressmasse, um sie einzukapseln.
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-ψ -
Bevorzugte Ausführungsformen werden zur Erläuterung der Erfindung nachfolgend anhand der Zeichnungen näher beschrieben.
Fig. 1-8 stellen vereinfachte Schnittdarstellungen der Isolationsanordnung während der Herstellung dar.
Fig. 9-11 enthalten vereinfachte zweidimensional Ansichten
zur Erläuterung von Verfahrensschritten bei der Herstellung der Isolationsanordnung; sie zeigen Leiterrahmen
mit einer durch Drahtverbindung angeschlossenen Strahlungsquelle (Fig. 9), mit einem Empfänger (Fig. 10)
und eine über dem Empfänger angeordnete Glasschicht (Fig. 11).
Das Verfahren zum Herstellen einer optisch gekoppelten Isolationsanordnung gemäss der Erfindung, welche verhältnismässig
hohen Spannungsbeanspruchungen ausgesetzt werden kann, enthält eine Reihe von Schritten, welche in den
Figuren 1-8 sowie 9-11 dargestellt sind. Zuerst werden zwei Leitergruppen ausgewählt, beispielsweise Leitergruppen
5-7 und 10 - 12 in Leiterrahmen 1 bzw. 2 (Figuren 9 bzw. 10). Während des Herstellungsganges bilden
die Leiterrahmen 1 und 2 die erforderliche Halterung für die Leiter 5-7 bzw. 10 - 12. Später werden die Leiter
von den Rahmen 1 und 2 abgetrennt. Vorzugsweise bestehen die Leiter aus elektrisch leitfähigem Material mit niedrigem
Wärmeausdehnungskoeffizienten, z. B. etwa 5 x 10~ Zoll je Zoll und 0C. Vorzugsweise bestehen die Leiter
aus einer geeigneten Legierung, z. B. Alloy 42 oder Kovar, oder sie bestehen aus einer Legierung mit gleichen
oder ähnlichen Eigenschaften; die Stärke beträgt vorzugsweise
etwa 250 Mikrometer (10 mil). Auf einen Teil des Leiters, auf dem das Halbleiterplättchen zu befestigen
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ist, und auf Teile der anderen Leiter, an denen die Verbindungsdrähte zu dem Plättchen zu befestigen sind, wird
eine dünne Goldschicht aufgebracht.
Während der Ausbildung der Leiterrahmen werden jeweils die äusseren Teile der Leiter, beispielsweise der äussere
Teil 13 des Leiters 10 (vgl. Fig. 1 u. 10) herabgedrückt unter das Niveau des Rahmens, und zwar um etwa
500 Mikrometer (20 mil). Diese Höhendifferenz ermöglicht, dass die beiden Leitergruppen 5-7 und 10 - 12 in einem
nachfolgenden Verfahrensschritt in passender Weise ausgerichtet werden können, wobei eine Gruppe über der anderen
Gruppe angeordnet wird.
Wie im Zusammenhang mit Fig. 9 erkennbar ist, wird das
Strahlungserzeugerplättchen 8 an dem äusseren Teil des
Leiters 5 des Rahmens 1 befestigt, und zwar vorzugsweise unter Verwendung eines kombinierten Gold- und Germanium-
Vorformlings, welcher bei einer Temperatur von etwa 360 0C geschmolzen wird. Aus den Figuren 2 und 10
geht hervor, dass das Empfängerplättchen 15 an dem äusseren Teil 13 des Leiters 10 in der Leitergruppe 10 12
des Rahmens 2 befestigt wird. Während der Befestigung wird eine Schicht eines Silizium-Gold-Eutektikums,
welches sich bereits an der Rückseite des Plättchens befindet, nachgeschmolzen, so dass Gold von dem Leiter in
die Schmelze eintritt, und es ergibt sich eine starke intermetallische Bindung bei der anschliessenden Erstarrung.
In diesem Zusammenhang ist von Bedeutung, dass sowohl
das Plättchen 8 als auch das Plättchen 15 an denjenigen Teilen der Leiter befestigt werden, welche um etwa
500 Mikrometer (20 mil) unter die Rahmenhöhe herabgedrückt worden sind.
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Durch Anbringen kleiner Drähte 9 und 16 mit einem Durchmesser von etwa 28 Mikrometer (1,1 mil) an Ansätzen der
Plättchen 8 und 15 werden elektrische Verbindungen zu anderen Leitern in den Gruppen gebildet, wobei vorzugsweise
Verfahren der Kugel-Thermodruckbindung angewandt werden; die Verbindungen werden zu benachbarten Leitern einer
Gruppe geführt, beispielsweise Leiter 6 des Rahmens 1 und Leiter 11 und 12 des Rahmens 2. Vorzugsweise enthalten
die Ansätze Aluminium.
Wie Fig. 4 zeigt, wird eine erste Schicht 17 aus strahlungsdurchlässigem
Übergangsdeckmaterial (junction coat material), ζ. B. ReiOl-Silizium-Kunstharz, welches von
der Dow Corning Corporation hergestellt wird, oder ein in gleicher Weise wirksames Material auf die freie Oberfläche
des Empfängerplättchens 15 aufgebracht. Die Schicht 17 kann vorzugsweise 95 % oder mehr des einfallenden Lichtes
weitergeben, und sie hat einen verhältnismässig hohen thermischen Ausdehnungskoeffizienten, beispielsweise etwa
80 χ 10 Zoll je Zoll und 0C, und sie hat einen niedrigen
Gehalt an Alkali-Ionen. Die erste Schicht 17 bedeckt die Kugelbindungen, beispielsweise Kugelbindung 18, auf der
Oberfläche des Empfängerplättchens 15, und sie hat vorzugsweise eine Stärke von etwa 75 Mikrometer (3 mil). Die
Stärke der ersten Schicht 17 ist um eine bis zwei Grössenordnungen
grosser als die normale Stärke einer passivierenden Schicht über der Hauptfläche des Empfängerplättchens,
und dies ist im Fall eines Silizium-Phototransistors eine Siliziumdioxydschicht mit einer Stärke von
1 Mikrometer. Die erste Schicht wird dann 30 Minuten lang auf etwa 150 0C erhitzt, so dass sie aushärten kann.
Wie Fig. 5 zeigt, wird anschliessend eine zweite Schicht 20 aus Übergangsdeckmaterial mit gleichen oder ähnlichen
- 10 709831/0737
- IeG -
Eigenschaften wie die erste Schicht 17 auf die erste Schicht aufgebracht, welche die Hauptfläche des Empfängers 15 bedeckt. Vorzugsweise hat die zweite Schicht 20
eine Stärke von etwa 125 Mikrometer (5 mil).
Während sich die zweite Schicht 20 noch im flüssigen Zustand befindet, wird eine Glasschicht 22 auf die zweite
Schicht 20 aus Übergangsdeckmaterial entsprechend der Darstellung in den Figuren 6 und 11 aufgebracht. Die
Glasschicht ist langer und breiter als das Empfängerplättchen 15, und sie ist als Beispiel vorzugsweise etwa
5.000 Mikrometer (200 mil) lang, etwa 2.500 Mikrometer (100 mil) breit und etwa 150 Mikrometer (6 mil) stark.
Vorzugsweise hat die Glasschicht 22 eine verhältnismässig hohe Durchschlagsfestigkeit, beispielsweise etwa 40 Volt/
Mikrometer (1.000 Volt/mil) oder mehr, und sie überträgt
98 % oder mehr der auf sie auftreffenden Strahlung. Vorzugsweise
besteht die Glasschicht 22 aus Corning Type 0211, welches von der Dow Corning Corporation hergestellt
wird, oder aus einem Glas mit gleichen oder ähnlichen Eigenschaften. Nachdem die Glasschicht 22 auf die zweite
Schicht 20 aufgebracht ist, wird die letztere für die Dauer von etwa 30 Minuten auf etwa 150 0C erhitzt, so
dass die zweite Schicht 20 aushärten kann und die Glasschicht 22 fest in ihrer Lage hält. Die Schichten 17 und
20 haben eine Gesamtstärke von etwa 200 Mikrometer (8 mil), und sie bewirken, dass die Glasschicht 22 in einem entsprechenden
Abstand von der dünnen Passivierungsschicht gehalten wird, welche beispielsweise aus Siliziumdioxyd
besteht und auf der Hauptfläche des Empfängerplättchens angeordnet ist. Die kombinierte Schicht hindert bzw. verzögert
Alkali-Ionen in der Glasschicht am Erreichen des Empfängerplättchens, so dass diese Ionen seine Arbeitsweise
nicht im nachteiligen Sinne beeinflussen können.
-U-709831/0737
2703A65
Der Rahmen 2 (Fig. 10), an dessen Leitergruppe das Empfängerplättchen
15 und die Glasschicht 22 befestigt ist, wird auf einer geeigneten Einrichtung, z. B. einer
Schweiss-Aufspannvorrichtung, aufgespannt; die Fläche des
Empfängerplättchens 15 ist dabei aufwärts gerichtet. Der Rahmen 1 (Fig. 9), an dessen Leitergruppe das Strahlungsquellenplättchen
8 befestigt ist, wird anschliessend um etwa 180 ° gedreht, so dass die Fläche des Strahlungsquel
lenplättchens 8 abwärts gerichtet ist. Wie Fig. 7 zeigt, werden die beiden Leitergruppen dann derart angeordnet,
dass das Strahlungsquellenplättchen 8 dem Empfängerplättchen 15 gegenüberliegt, wobei ein Zwischenraum 25 zwischen
ihnen vorhanden ist.
Wie Fig. 8 zeigt, wird nun eine dritte Schicht 30 aus Übergangsdeckmaterial zwischen Glasschicht 22 und Strahlungsquellenplättchen
8 eingebracht. Vorzugsweise besteht die dritte Schicht 30 aus der gleichen Materialart,
wie sie für die erste Schicht 17 und die zweite Schicht 20 verwendet wurde. Die dritte Schicht 30 wird etwa 30
Minuten lang auf etwa 150 0C erhitzt, bis sie härtet.
Die erste Schicht 17 und die zweite Schicht 20 aus Übergangsdeckmaterial und die dritte Schicht 30 aus dem gleichen
Material bewirken nach ihrer Abhärtung in Kombination, dass die Glasschicht 22 fest in ihrer Lage in der
vorgesehenen Ausrichtung zwischen dem Strahlungsquellenplättchen 8 und dem Empfängerplättchen 15 angeordnet
bleibt, und sie bewirkt ausserdem eine gute Absicherung gegenüber Vibrationen und Stössen während der nachfolgenden
Herstellungs- und Zusammenbauschritte und bei der späteren Benutzung in elektronischen Systemen.
Die Anordnung wird anschliessend eingekapselt, vorzugsweise mit Hilfe von Presspritzverfahren, um sie gegen-
- 12 709831/0737
über äusseren Einwirkungen zu schützen. Vorzugsweise hat
die bei dem Presspritzverfahren verwendete Masse 32 einen niedrigen thermischen Expansionskoeffizienten, beispielsweise
in der Grössenordnung von 30 χ 10" Zoll Je Zoll
und 0C. Vorzugsweise besteht die Masse 32 aus DC-308, wie
sie von Dow Corning hergestellt wird, oder aus MC-506, welche von General Electric hergestellt wird, oder aber
einer Masse mit gleichen oder ähnlichen Eigenschaften. Vorzugsweise ist der thermische Ausdehnungskoeffizient
der Masse 32 und der Leiter 5-7 und 10 - 12 niedriger als der des Übergangsdeckmaterials, welches für die erste Schicht 17, die zweite Schicht 20 und die dritte
Schicht 30 benutzt wird. Bei den anschliessenden Verfahrensschritten
der Herstellung und des Zusammenbaus werden die Rahmen 1 und 2 von den Leitern 5-7 und 10 - 11
durch geeignete Massnahmen getrennt, z. B. durch Schneidwerkzeuge oder dgl. mit Scher- oder Börtelwirkung.
Die Verfahrensschritte zum Herstellen und zum Zusammenbau der optisch gekoppelten Isolationsanordnung gemäss
der Erfindung liegen im Rahmen bekannter Arbeltsvorgänge zur Bearbeitung und Herstellung von Halbleiteranordnungen,
und sie führen nicht zu einer nennenswerten Steigerung der Herstellungskosten. Die erfindungsgemäss vorgesehene
Verwendung einer Glasschicht mit hoher Durchschlagsfestigkeit ermöglicht die Isolierung gegenüber
Spannungen in der Grössenordnung von 5.000 - β JDOO Volt, ohne dass eine elektrische Verbindung zwischen der Strahlungsquelle
und dem Empfänger auftritt. Hinzu kommt, dass das Ubergangsdeckmaterial, welches sowohl zum Bedecken
der Plättchen als auch zur festen Halterung der Glasschicht in der vorgegebenen Stellung dient, es in vorteil
hafter Weise ermöglicht, dass auf eine besondere Metallisierung verzichtet werden kann, welche eine unerwünschte
- 13 709831/0737
Verunreinigung bzw. Vergiftung des Glases bewirken kann. Auch verhindert bzw. verzögert die kombinierte Stärke der
ersten beiden Schichten aus Übergangsdeckmaterial, welche nur geringen Gehalt an Alkali-Ionen haben, dass Alkali-Ionen
(z. B. Natrium) aus der Glasschicht zum Empfänger wandern und eine unerwünschte nachträgliche Verschlechterung
der Betriebseigenschaften bewirken. Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist, dass die Länge des Raumes zwischen
der Strahlungsquelle und dem Empfänger nicht geändert wird, so dass die Anordnung ohne Schwierigkeit in
standardisierte dual in-line-Halbleiterkapselungen hineinpasst.
Schliesslich erhält man noch den Vorteil, dass das Glas nicht den Empfänger oder die Strahlungsquelle berührt,
so dass die Kugelthermodruckbindungen an der Strahlungsquelle und am Empfänger nicht beschädigt oder zerstört
werden.
709831 /0737
L e e r s e i t e
Claims (6)
- PATENTANSPRÜCHEOptisch gekoppelte Isolationsanordnung (Optokoppler) mit: Einer Strahlungsquelle; einer ersten Halterung, an der die Strahlungsquelle angeordnet ist und von ihr gehalten wird; einem Strahlungsempfänger; und einer zweiten Halterung, an der der Strahlungsempfänger angeordnet ist und von ihr gehalten wird, wobei die beiden Halterungen so angeordnet sind, dass die Strahlungsquelle dem Strahlungsempfänger gegenüberliegt und von diesem einen vorgegebenen Abstand hat, dadurch gekennzeichnet, dass eine Schicht aus strahlungsdurchlässigem Glas zwischen der Strahlungsquelle und den Strahlungsempfänger angeordnet ist, welche sowohl eine optische Kopplung als auch eine elektrische Isolierung zwischen der Strahlungsquelle und dem StrahlungsempfAnger bewirkt.
- 2. Optisch gekoppelte Isolationsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Übergangsdeckmaterial zwischen der Strahlungsquelle und der Glasschicht und Übergangsdeckmaterial zwischen dem Strahlungsempfänger und der Glasschicht vorhanden ist.
- 3. Optisch gekoppelte Isolationsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass sie durch ein Gehäuse eingekapselt ist.
- 4. Optisch gekoppelte Isolationsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse aus Pre·»- spritzmaterial besteht.
- 5. Verfahren zum Verbessern der Betriebseigenschaften einer optisch gekoppelten Isolationsanordnung durch- 2 709831/0737ORIGINAL INSPECTEOErhöhung der Fähigkeit, hohen Spannungsbeanspruchungen zu widerstehen, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte :Ausbilden mehrerer Gruppen elektrischer Leiter; Anbringen eines Halbleiter-Strahlungsempfängers an einem Leiter einer Leitergruppe und einer Halbleiterstrahlungsquelle an einem Leiter einer anderen Leitergruppe; Anbringen elektrisch leitfähiger Drähte zwischen dem Strahlungsempfänger und Leitern der Leitergruppe, an welcher der Strahlungsempfänger angebracht ist; Anbringen elektrisch leitfähiger Drähte zwischen der Strahlungsquelle und Leitern der Leitergruppe, an der die Strahlungsquelle angebracht ist; Aufbringen einer ersten Schicht aus Übergangsdeckmaterial auf den freigelegten Teil des Strahlungsempfängers, einschliesslich derjenigen Stellen, an denen die Drähte mit dem Strahlungsempfänger verbunden sind; Erhitzen der ersten Schicht, bis sie abhärtet; Aufbringen einer zweiten Schicht aus Übergangsdeckmaterial auf die erste Schicht;Anordnen einer Glasschicht auf der zweiten Schicht; Erhitzen der zweiten Schicht, bis sie abhärtet; Anordnen der die Strahlungsquelle enthaltenden Leitergruppe über der den Strahlungsempfänger enthaltenden Leitergruppe, derart, dass die Strahlungsquelle dem Strahlungsempfänger gegenüberliegt und sich zwischen beiden ein vorgegebener Abstand befindet; Anordnen einer dritten Schicht aus Übergangsdeckma terial in dem Raum zwischen dem Glas und der Strahlungsquelle; und Erhitzen der dritten Schicht,bis sie härtet.
- 6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass im Anschluss an den Verfahrensschritt der Er-- 3 -709831/0737_3_ 2703A65hitzung der dritten Schicht die Anordnung durch Spritzgussmaterial eingekapselt wird.7098Π /0737
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