专利名称：光耦合器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于光电装置的封装。
背景技术：
电流隔离器提供用于在两个电路必须以其它方式彼此电隔离时将信号从一个电路移动到另一电路的构件。通常，所述两个电路以不同电压操作且因此必须电隔离。举例来说，考虑其中利用5V电池供电式控制器板来控制以240V操作的马达电路的应用。在此实例中，将240V马达电路与5V控制器电路电隔离同时准许5V控制器电路从240V马达电路发送或接收信号是必要的。在此类型的应用中，可使用电流隔离器来提供电压及噪音隔离，同时准许两个电路系统之间的信息交换。对于具有以不同电压操作的两个以上电路的电系统，可使用多通道电流隔离器。存在三种主要类型的电流隔离器。第一种类型为无线射频收发器，其中经由无线信号将信号从一个电路发送到另一电路。第二种类型为磁隔离器，其中借助磁场将信号从一个电路传输到另一电路。第三种类型为光耦合器，其中借助光波在电路之间传送信号。电流隔离器可用于涉及以千伏特操作的电压的应用中。磁隔离器及射频隔离器可在屏蔽从一个电路系统到另一电路系统的噪音方面具有限制，这是因为所述隔离器中的整个电路可易受可感应电压或电流的强磁场或射频波影响。然而，借助光波耦合信号的光耦合器以不同于磁隔离器或射频收发器感应噪音的方式感应噪音。一般来说，光耦合器包括光学发射器裸片及光学接收器裸片。所述光学发射器裸片及所述光学接收器裸片可装纳于单个封装中。多通道光耦合器可具有一对以上光学发射器或接收器裸片。通常将信号从光学发射器裸片传输到光学接收器裸片。为了防止光损失，通常采用光导。在多数情形中，通过在光学发射器及接收器裸片上方施配呈液体形式的透明囊封剂形成光导。接着经由固化工艺使所述透明囊封剂硬化成光导。光导的形状可取决于囊封剂的粘度，且因此可难以控制光导的形状。此控制光导形状的问题对于具有大裸片的光耦合器来说或对于多通道光耦合器来说可更为严重。
发明内容
本发明的一个实施例涉及一种用于光电装置的封装。所述用于光电装置的封装包括:第一光学发射器裸片，其经配置以发射光；第一光学接收器裸片，其经配置以接收由所述第一光学发射器裸片发射的所述光的一部分；多个导体，所述第一光学发射器裸片及所述第一光学接收器裸片安装于所述多个导体中的至少一者上；限制元件，其附着到所述多个导体，使得所述多个导体中的所述至少一者夹在所述限制元件与所述第一光学发射器裸片及所述第一光学接收器裸片中的一者之间；第一光导，其形成于所述限制元件上，所述第一光导为囊封所述第一光学发射器裸片及所述第一光学接收器裸片的大致透明囊封剂，其中所述第一光导经配置以将光从所述第一光学发射器裸片传输到所述第一光学接收器裸片；及不透明囊封剂，其囊封所述第一光导及所述限制元件。本发明的另一实施例涉及一种光稱合器。所述光稱合器包括:第一光学发射器裸片，其经配置以发射光，所述第一光学发射器裸片经配置以从第一外部电源汲取电力；第一光学接收器裸片，其经配置以接收由所述第一光学发射器裸片发射的光，所述第一光学接收器裸片经配置以从第二外部电源汲取电力；多个导电引线，其中所述第一光学发射器裸片及所述第一光学接收器裸片安装于所述导电引线中的至少一者上；限制元件，其附着到所述多个导电引线中的夹在所述限制元件与所述第一光学发射器裸片及所述第一光学接收器裸片中的一者之间的所述至少一者；光导，其囊封形成于所述限制元件上的所述第一光学发射器裸片及所述第一光学接收器裸片，其中第一光导经配置以将光从所述第一光学发射器裸片传输到所述第一光学接收器裸片；及不透明囊封剂，其囊封所述第一光导及所述限制元件。
在图式中以举例方式而非以限制方式图解说明了图解说明性实施例。贯穿描述及图式，可使用类似元件符号来识别类似元件。图1图解说明呈引线框架封装的光耦合器的横截面图；图2图解说明具有附着到共用导电垫的光学发射器裸片及接收器裸片的呈引线框架封装的光耦合器的横截面图；图3在不具有线接合且不具有囊封剂的情况下图解说明在印刷电路板上具有由透明囊封剂囊封的两个光学发射器及一个光学接收器的部分完成的多通道光耦合器的实施例；图4图解说明呈引线框架封装的具有光导界定元件的光耦合器的横截面图；图5图解说明呈引线框架封装的具有光导界定元件及胶带的光耦合器的横截面图；图6图解说明包括光导界定元件的具有附着到共用导电垫的光学发射器裸片及接收器裸片的光耦合器的横截面图；图7图解说明具有附着到印刷电路板的光导界定元件的光耦合器的横截面图；图8A图解说明光导界定元件的透视图；图SB图解说明光导界定元件沿线3-3的横截面图；图8C图解说明光导界定元件的俯视图；图9图解说明包括具有两个腔的光导元件的多通道光耦合器的俯视图；图10图解说明具有光分离元件的多通道光耦合器的光导界定元件的俯视图；图11图解说明包括具有单个腔的光导界定元件的多通道光耦合器的俯视图；图12图解说明具有适于级联到邻近光耦合器的另一光导界定元件的通道的光导界定元件的透视图；图13图解说明用于制造具有光导界定构件的光耦合器的方法；图14图解说明具有胶合引线框架封装的限制元件的光耦合器的横截面图，其中光学发射器及接收器裸片位于引线框架的不同引线处；图15图解说明具有使用环氧树脂附着到引线框架封装的限制元件的光耦合器的横截面图，其中光学发射器及接收器裸片位于引线框架的不同导体处；图16A图解说明具有胶合引线框架封装的限制元件的光耦合器的横截面图，其中光学发射器及接收器裸片位于一个导电垫上；图16B在不具有线接合且不具有不透明囊封剂的情况下图解说明图16A中所展示的部分完成的光耦合器的透视图；图17图解说明具有使用两个限制元件的两个腔的多通道光耦合器的俯视图；图18A在不具有线接合且不具有不透明囊封剂的情况下图解说明具有单个腔的多通道光耦合器的俯视图；图18B图解说明具有不一致形状的限制元件；及图18C图解说明用于接纳包括限制元件的光导及多个导体的一部分的表面。
具体实施例方式图1图解说明呈引线框架封装的光耦合器100的横截面图。光耦合器100包括多个导体111到112、光学发射器裸片120及光学接收器裸片130。多个导体111到112由导电材料制成且可由引线框架形成。多个导体111到112可称作引线或导电迹线。导体111到112可经延伸以形成导电垫118到119，使得导电垫118到119可经配置以固持光学发射器裸片120及光学接收器裸片130。多个导体111到112可经配置为将裸片120及裸片130连接到外部电路(未展示)的构件。举例来说，多个导体111到112可延伸到光耦合器100的边缘或底部以充当到外部电路(未展示)的电触点。光学发射器裸片120可为发光二极管(本文中下文称为LED)或能够发射光的任何光源。光学发射器裸片120可为具有嵌入式LED的集成电路及驱动器电路。取决于设计要求，可将控制电路集成到光学发射器裸片120中。光学发射器裸片120可经配置以由第一电力供应器(未展不)借助导体111供电。光学发射器裸片120可操作以根据来自在第一电力供应器(未展示)上操作的外部电路(未展示)的逻辑信号发射光。举例来说，可经由导体111将逻辑信号“高”传输到光学发射器裸片120。响应于此，光学发射器裸片120将发射指示“高”信号的光输出。光学接收器裸片130可包括光电检测器135,例如光电二极管或光电晶体管。光学接收器裸片130可为具有嵌入式光电检测器135的集成电路，或者用以放大由光电检测器135产生的光电流的放大器电路(未展示)。取决于设计要求，可将控制电路集成到光学接收器裸片130中以提供信号处理。光学接收器裸片130可经配置以由第二电力供应器(未展示)经由导体122供电。光学接收器裸片130可操作以接收从光学发射器裸片120发射的呈光的形式的信号。光学发射器裸片120及光学接收器裸片130可由透明囊封剂(例如，清透环氧树月旨、硅或用以形成光导140的其它类似材料)囊封。所述透明囊封剂接着由不透明囊封剂囊封以形成包括上部部分171及下部部分172的主体170。上部部分171及下部部分172可在模制工艺中使用两个不同工具制成。所述不透明囊封剂可为塑料、陶瓷或用以形成封装的主体170的任何其它大致不透明或黑色化合物。任选地，所述透明囊封剂可在囊封于不透明囊封剂中之前由能够反射光的反射材料150(例如，白色环氧树脂、金属材料或其它类似反射材料)围封。透明囊封剂形成用于将从光学发射器裸片120发射的光传输到光学接收器裸片130的光导140。透明囊封剂可通过施配呈液体形式的囊封剂以囊封光学发射器裸片120及光学接收器裸片130两者而形成。液体透明囊封剂接着固化成固体，从而形成光导140。光导140的大小通过控制所施配的液体囊封剂的量来控制，且可在很大程度上取决于液体囊封剂的粘度。对于小光导140来说，依赖于所施配的透明环氧树脂的粘度及量可足以在不借助太多工艺变化的情况下实现大致一致大小及形状。然而，对于较大裸片120到130来说或对于多通道光耦合器来说，在光导140的大小及形状方面的工艺变化可为显著的，从而产生不一致大小及形状的光导。一种用以获得较一致光导140的方式是通过使光学发射器裸片120与光学接收器裸片130的距离较靠近彼此，使得光导140为小的。此可通过将裸片120到130附着到共用导电垫118到119上来实现，如图2中所展示。然而，由于可将光学发射器裸片120及光学接收器裸片130连接到两个不同电力供应器，因此确保两个裸片120到130之间的适当电及噪音隔离是必要的。图2图解说明呈引线框架类型封装的光耦合器200的横截面图。光耦合器200包括多个导体211到212、光学发射器裸片220、光学接收器裸片230、由透明囊封剂形成的光导240以及具有上部部分271及下部部分272的主体270。光学接收器裸片230进一步包括光电检测器235。如图2的实施例中所展示，导体211到212中的一者经延伸以形成导电垫218。光学发射器裸片220及光学接收器裸片230附着到共用导电垫218。图2中的光耦合器200大致类似于图1中的光耦合器100，但其不同之处至少在于光学发射器裸片220及光学接收器裸片230两者均附着到共用导电垫218。在图2中所展示的实施例中，光学发射器裸片220可电连接到导体211但光学接收器裸片230可连接到导体212。如图2的实施例中所展示，光学发射器裸片220经由包括夹在两个固定层之间的隔离层的三个材料层225附着到导电垫218。所述隔离层提供光学发射器裸片220与导电垫218的电隔离，导电垫218电连接到光学接收器裸片230。所述隔离层可为玻璃、聚酰亚胺或类似电绝缘材料层。所述隔离层可或可不具有充分粘合性质以将光学发射器裸片220固持到导电垫218上。所述固定层可为二氧化硅、硅、氮化物、苯并环丁烷(BCB)或任何其它适合绝缘粘合剂材料层。所述固定层可为适合于裸片附着用途的环氧树脂材料。此环氧树脂包含(但不限于)美国马萨诸塞州的Tra-con销售的所述环氧树脂。所述固定层具有充分粘合性质以将光学发射器裸片220及隔离层固持到导电垫218上。三个材料层225可为电绝缘的，且因此能够提供光学发射器裸片220与导电垫218电压及噪音隔离，导电垫218电连接到光学接收器裸片230。所述固定层可在制造工艺开始时呈液体形式，但稍后可在制造工艺中硬化(举例来说，经由暴露于热或UV光)以形成固体层。所述隔离层可在制造工艺开始时(在所述固定层可呈液体形式时)防止光学发射器裸片220与导电垫218物理接触。在图2中所展示的实施例中，光学发射器裸片220经由三个材料层225附着到导电垫218，而光学接收器裸片230直接附着到导电垫218。此设计还可为相反的。选择可基于各种设计考虑，例如，相对高度轮廓、导热要求、每一裸片220到230的电力及接地要求等
坐寸ο具有一对以上发射器裸片220与接收器裸片230的光稱合器称作多通道光I禹合器。图3在不具有线接合或不透明囊封剂的情况下展示部分完成的多通道光耦合器300。多通道光耦合器300包括衬底310、两个光学发射器裸片320到321及一光学接收器裸片330。裸片320到321及330由形成光导340的透明囊封剂囊封。衬底310可为印刷电路板(本文中下文称为PCB)。衬底310进一步包括多个导体311到316。在PCB的情形中，导体311到316还可称作导电迹线。导体311到316中的一者可经延伸以形成导电垫318。光学发射器裸片320到321及光学接收器裸片330可附着到导电垫318。裸片320到321及330中的一者可直接附着到导电垫318，而其它裸片320到321及330可借助图2中所展示的三个绝缘材料层225附着到导电垫318。虽然使多个裸片320、321及330附着到同一导电垫318可减小光导340的大小，但使光导340呈一致大小可仍具挑战性，这是因为裸片320到321及330的数目增加。为了囊封裸片320到321及330中的所有裸片，光导340的大小将不可避免地增加。一种用以使光导340具有一致大小及形状的有效方式是使用光导界定元件460，如图4中的实施例中所展示。图4中的光耦合器400包括可为引线框架的引线的多个导体411到412、光学发射器裸片420、可具有光电检测器435的光学接收器裸片430、由囊封裸片420到430的透明囊封剂形成的光导440、光导界定元件460以及包括上部部分471及下部部分472的由不透明囊封剂形成的主体470。主体470的上部部分471及下部部分472可在模制工艺中使用两个不同工具来形成。类似地，光导440可划分成上部部分441及下部部分442。导体411到412中的一些导体可经延伸以形成用于接纳裸片420到430的导电垫418到419。类似于分别在图1及图2的实施例中展示的光耦合器100及200，光学发射器裸片420可连接到第一电力供应器(未展示)，而光学接收器裸片430可连接到与所述第一电力供应器(未展示)隔离的第二电力供应器(未展示)。如图4中所展示,光导界定元件460可具有包含反射表面450的腔,反射表面450界定由透明囊封剂形成的光导440。光导界定元件460可界定任何适合形状。然而，所述腔可界定光导440的适合形状，所述适合形状通常为大致圆顶形状。光导界定元件460可由聚碳酸酯、高折射率塑料、丙烯酸塑料或任何其它类似材料形成。为了更好地通过反射表面450控制光的调节，任选地可在反射表面450处形成微光学元件。光导界定元件460可经由不导电环氧树脂480附着到多个导体411到412。此不导电环氧树脂480可包含(但不限于)由汉高(Henkel)公司、住友金属矿山有限公司(Sumitomo Metal MiningC0.Ltd.)、金属矿山有限公司(METAL MINING C0.，Ltd)及环氧树脂技术公司(EpoxyTechnology Inc)销售的所述环氧树脂。还可采用其它附着方法(例如，不导电粘合裸片附着方法或热熔方法)来将光导界定元件460附着到多个导体411到412。一种用以制作图4的实施例中所展示的光耦合器400的可能方法是通过首先将裸片420到430附着到导电垫418到419的一侧。下一步骤可为线接合工艺，其中可将裸片420到430接合到其相应导体411到412以建立电连接。应注意，可存在比图中所展示多的导体411到412。在线接合之后，可经由不导电环氧树脂480将光导界定元件460附着到导体411到412，使得裸片420到430位于由反射表面450界定的腔附近。接着将呈液体形式的透明环氧树脂注入到所述腔中以形成光导440。由光导界定元件460将光导440的上部部分441定界。为了增加可靠性性能且完全囊封裸片420到430，所注入的透明囊封剂的量可超过光导界定元件460的腔所界定的体积。如图4的实施例中所展示，光导440进一步包括位于光导界定元件460的所述腔外部的下部部分442。下部部分442的形状及大小对光学性能具有较小影响，这是因为下部部分442位于光学裸片420到430的相对侧上。出于成本考虑，可不严格控制下部部分442的大小及形状。接下来,可接着使液体透明囊封剂固化成固体形式。可接着由不透明囊封剂囊封光导界定元件460及导体411到412的一部分，从而经由第一模制工艺形成主体470的下部部分472。主体470的下部部分472可称为衬底。主体470的下部部分472可接着经历第二模制工艺以形成主体470的上部部分471。最后，可将导体411到412与引线框架(未展示)分离且弯曲成所需的形状。如图4的实施例中所展示，光导440的上部部分441的形状可为遵循光导界定元件460的形状的大致圆顶形状。在技术上，可将光导440的下部部分442制成大致扁平的或任何其它方便、具成本效益的形状。然而，为了改进可靠性性能且防止弯成拱形或分层，可类似于上部部分421将下部部分442制成较小、大致圆顶形状。或者，可将由麦拉片(Mylar)、聚酰亚胺、聚酯薄膜(Melinex)或任何其它类似材料制成的胶带590(参见图5)附着为或附着到光导440的下部部分442以增加可靠性性能。此展示于图5中，其中胶带590大致替代下部部分442中的一些部分或所有部分。图5展示大致类似于光耦合器400的光耦合器500的实施例，但其不同之处至少在于米用胶带590来增加可靠性性能。光稱合器500包括多个导体511到512、光学发射器裸片520、具有至少一个光电检测器535的光学接收器裸片530、光导540、光导界定元件560以及具有上部部分571及下部部分572的主体570。光导界定元件560经由不导电环氧树脂580附着到导体511到512。任选地，光导界定元件560的反射表面550可具有经配置以将从光学发射器裸片520发射的光引导到光学接收器裸片630的微光学元件。不同于具有大致大的底部部分442的光耦合器400 (如图4中所展示)，光耦合器500中的光导540界定几乎不具有图4中所展示的下部部分442的半圆顶形状。相比来说，使用胶带590来加强光导540的结构。胶带590可经制成为粘合性的且可在透明囊封剂固化之后附着到光导540。使用胶带590的优点中的另一者为胶带590使得下部部分442(参见图4)能够为大致扁平的，以增加光导540的效率。由于胶带590可在下部部分442上为大致扁平的，因此光耦合器500的高度也可降低。在另一实施例中，图5中所展示的光耦合器500可不包含光导界定元件560。光导540的形状取决于囊封剂的粘度。然而，胶带590可能够关于光导540的形状及大小减小工艺变化。图6展示类似于图4中所展示的光耦合器400的光耦合器600的另一实施例。光耦合器600可包括:多个导体611到612，其中导体611到612中的一者经延伸以形成共用导电垫618 ;光学发射器裸片620 ;光学接收器裸片630，其具有至少一个光电检测器635 ；光导640，其由透明囊封剂形成；光导界定元件660 ;及主体670，其具有上部部分671及下部部分672。任选地,微光学兀件可位于光导界定兀件660的反射表面650处。光导640可包括上部部分641及下部部分642，此类似于图4中所展示的光耦合器400。
光耦合器600与图4中所展示的光耦合器400的一个不同之处为光学发射器裸片620及光学接收器裸片630两者均附着到共用导电垫618。光学发射器620可经由包括夹在两个固定层之间的隔离层的三个材料层625附着到共用导电垫618。使光学发射器裸片620及光学接收器裸片630附着到共用垫618使得由光学发射器裸片620发射的光能够在到达光学接收器裸片630之前行进较短距离。另外，光导界定元件660确保光导640将形成为一致大小及形状。因此，图6中所展示的光导640的效率可在理论上大于图4中所展示的实施例。
图7展示使用PCB的光耦合器700的实施例。光耦合器700包括衬底710、光学发射器裸片720、具有至少一个光电检测器735的光学接收器裸片730、具有反射表面750的光导740、光导界定元件760及不透明囊封剂770。衬底710可为具有位于衬底710的两侧处的多个导体711到712的PCB。不同于光耦合器400、500及600，光耦合器700中的光导界定元件760可借助不导电环氧树脂780附着于衬底710上的任何地方而不是限于仅附着到导体711到712。光导界定元件760可具有用于将液体形式透明囊封剂施配到光导界定元件760的腔中的一个或一个以上可选孔口 765。任选地，可在光导界定元件760处形成较多孔口 761以用作用以防止空气陷获于所述腔内的空气逃逸孔。
图8A到8C展示光导界定元件860的各种视图。8A展示光导界定元件860的透视图。图8B展示沿图8A中所展示的线3-3截取的光导界定元件860的横截面图。图8C展示光导界定元件860的俯视图。光导界定元件860可界定具有大致圆顶形状的腔861的大致矩形形状。光导界定元件860可界定适合于附着到导体411到412 (参见图4)或衬底710(参见图7)的任何形状。腔861可界定适合于将来自光学发射器裸片720的光朝向光学接收器裸片730反射的任何形状，图1到7中所展示。任选地，界定腔861的表面可包括反射材料、半反射材料或微光学元件以控制光的分布。通常，在光导界定元件860中可存在一个腔861。然而，对于多通道光耦合器来说，可存在一个以上腔861，如图9中所展示。
图9是在不具有线接合且不具有不透明囊封剂的情况下展示多通道光耦合器900的俯视图的实施例。光耦合器900包括多个导体911到916、多个光学发射器裸片920到921、多个光学接收器裸片930到931及光导界定元件960。光导界定元件960包括多个腔961到962，每一腔界定光导940，每一光导940耦合光学发射器裸片920到921与光学接收器裸片930到931。第一对光学发射器裸片920与光学接收器裸片930可位于第一腔961内或附近，而第二对光学发射器裸片921与光学接收器裸片931可位于第二腔962内或附近。借助此布置，可最小化第一对与第二对发射器裸片920到921与接收器裸片930到931之间的串扰。
为了进一步光学隔离两个腔960到961，可利用图10中所展示的光学分离元件1068。图10图解说明具有多个腔1061到1062的光导界定元件1060的俯视图1000。光学分离元件1068可仅为界定于光导界定元件1060的主体内的空隙，使得可经由全内反射反射光。或者，光学分离元件1068可通过用大致不透明囊封剂材料(例如，用以形成如图4中所展示的光耦合器400的主体470的材料)填充界定于光导界定元件1060的主体中的空隙而形成。在一些情境中，光学发射器裸片920到921及光学接收器裸片930到931可不分离于不同腔961到962中(如图9中所展示)，这是因为来自光学发射器裸片920的信号可由两个接收器裸片930到931中的任一者接收。在此情境中，可使用仅一个腔960。在图11中所图解说明的实施例中展示此情境。图11在不具有线接合且不具有不透明囊封剂的情况下图解说明多通道光耦合器1100。多通道光耦合器1100包括多个导体1111到1116、光学发射器裸片1120到1121、光学接收器裸片1130到1131、光导界定元件1160及光导1140。所有光学发射器裸片1120到1121及接收器裸片1130到1131可在单个腔1161中囊封于光导1140内，如图11中所展示。在其中光I禹合器1100可f禹合到相邻光f禹合器1100以使得可将信号从光学发射器裸片1120到1121中的任一者传输到相邻光耦合器1100的光学接收器裸片1130到1131中的任一者的情形中，光导界定元件1100可不界定圆顶形状，如在图11中。在此情境中，光导界定元件1260可界定可在经度轴的两端处均为敞口的通道1261，如图12中所展示。通过使两个邻近光耦合器(未展示)的通道1261共轴地对准，可实现两个不同光耦合器之间的光学连通。图13是图解说明图4中所描述的光耦合器400的可能制造工艺的流程图1300。在步骤1310中，提供多个导体。所述多个导体可呈引线框架的引线的形式。在步骤1320中，可将光学发射器裸片及光学接收器裸片附着到引线框架的导体中的一者或一者以上。举例来说，可将用于裸片附着的环氧树脂材料施加到裸片的背表面，后续接着将裸片附着到引线框架的适合部分。方法1300可接着进行到步骤1330，其中将光学发射器及接收器裸片线接合到引线框架的相应导体，使得可建立电连接。举例来说，可将光学发射器裸片连接到第一电力供应器，而可将光学接收器裸片连接到与所述第一电力供应器隔离的第二电力供应器。接下来，方法1300可进行到步骤1340，其中可将光导界定元件附着到引线框架的导体或PCB衬底，使得光学发射器及接收器裸片位于光导界定元件的腔内或附近。在步骤1350，将呈液体形式的透明囊封剂注入到光导界定元件的腔中以囊封光学发射器及接收器裸片。所述透明囊封剂还可囊封及保护将裸片接合到导体的所有接合线。接下来，方法1300可进行到步骤1360，其中可使透明囊封剂固化成固体以形成光导。任选地，在步骤1360之前，可将粘合胶带施加到引线框架的与光导界定元件相对的侧，使得所述光导由所述光导界定元件及所述胶带环绕。接下来，方法1300可进行到步骤1370，步骤1370以用以形成主体的下部部分以囊封导体的一部分的第一模制工艺开始。此可后续接着用以形成主体的上部部分从而囊封光导界定元件、导体及随后所有裸片的另一模制工艺。可以其中首先形成上部部分且其次形成下部部分的其它次序形成主体的上部及下部部分。最后，方法1300可进行到步骤1380，其中可从引线框架切割导体且将导体弯曲成特定封装的引线。参考图4，光导440的大小及形状可取决于用以制作光导440的材料的粘度。然而，将液体形式囊封剂限于仅上部部分471可产生在大小及形状方面一致的光导440。通过将光导440限于主体470的仅上部部分471，产生光导440所需的囊封剂的量减小。光导440的体积也大致减小。甚至在不使用光导界定元件460的情况下，此也可产生一致光导440。另外，将光导440仅限于上部部分441具有其它优点。举例来说，光耦合器400的高度可降低。另一优点为可靠性性能可改进。当光导440的总体大小大致减小时，主体470与光导440之间的连锁机构增加。一种用以将光导440局限于上部部分471的方式是借助图5中所展示的胶带590。然而，存在用以将光导440局限于主体470的上部部分471的其它手段，如本文中下文所揭示的各种实施例中所展示。
图14展示大致类似于光耦合器400的光耦合器1400的实施例，但其不同之处至少在于光耦合器1400不具有光导界定元件460但具有用以将光导440局限于主体470的上部部分471 (展示于图4中)的限制元件1490。光耦合器1400包括多个导体1411到1412、光学发射器裸片1420、具有至少一个光电检测器1435的光学接收器裸片1430、光导1440、限制元件1490以及具有上部部分1471及下部部分1472的主体1470。在图14中所展示的实施例中，导体1411到1412中的两者可延伸以界定适于接纳光学发射器裸片1420及光学接收器裸片1430的导电垫1418到1419。然而，在又一实施例中，导体1411到1412中的仅一者可延伸以界定用以接纳光学发射器裸片1420及光学接收器裸片1430两者的导电垫1418。
限制元件1490经配置以确保光导1440限于主体1470的上部部分1471。与图4中所展示的光导440相比，光导1440的光传输效率增加，这是因为由于图4中所展示的光导440的下部部分442所致的光损失大致消除。另外，光导1440可进一步包括用以防止光损失的反射表面1450。
限制元件1490可为由麦拉片、聚酰亚胺、聚酯薄膜或类似于图5中所展示的胶带590的任何其它类似材料制成的电介质胶带。限制元件1490可胶合到导体1411到1412。或者，限制元件1490可为通过使用环氧树脂材料或胶水附着到多个导体1411到1412的经预模制扁平表面塑料。举例来说，光导1440可以液体囊封剂形式施配于限制元件1490上以在固化成固体形式之前囊封光学发射器裸片1420及光学接收器裸片1430。因此，适于固持光学发射器裸片1420及光学接收器裸片1430的导电垫1418及1419分别夹在裸片1420到1430与限制元件1490之间。限制元件1490的大小通常大于光导1440。在一些场景中，限制元件1490可比光导1440大至少50%。
图15展不光稱合器1500的实施例,光稱合器1500包括多个导体1511到1512、光学发射器裸片1520、具有至少一个光电检测器1535的光学接收器裸片1530、光导1540、限制元件1590以及具有上部部分1571及下部部分1572的主体1570。光导1540可包括反射表面1550。光学发射器裸片1520及光学接收器裸片1530附着到导电垫1518到1519。光耦合器1500与光耦合器1400的不同之处至少在于限制元件1590经由环氧树脂层1595附着到多个导体1511到1512。环氧树脂1595的实例为来自Tracon的F202环氧树脂、来自戴马斯(Dymax)的0P-4-20632环氧树脂或任何其它类似类型的环氧树脂。限制元件1590可为类似于光耦合器1400的限制元件1490的电介质胶带或聚合物膜、经模制塑料膜或任何其它材料。
图16A-16B展不光稱合器1600的实施例，光稱合器1600包括多个导体1611到1616、光学发射器裸片1620、具有至少一个光电检测器1635的光学吸收器裸片1630、具有反射表面1650的光导1640、限制元件1690以及具有上部部分1671及下部部分1672的主体1670。图16B展示光耦合器1600的透视图，但在不具有线接合且不具有主体1670的上部部分1671的情况下展示。图16A为沿图16B中所展示的线4_4截取的光耦合器1600的横截面图。导体1611中的一者可延伸且界定经配置以接纳光学发射器裸片1620及光学接收器裸片1630两者的导电垫1618。导电垫1618可夹在限制元件1690与光学发射器裸片1620及光学接收器裸片1630两者之间，或者在另一实施例中，导电垫1618可夹在限制元件1690与裸片1620或1630中的一者之间。如图16A及16B中所展示，光学发射器裸片1620及光学接收器裸片1630两者均附着到共用导电垫1618但以不同方式附着。光学发射器裸片1620经由包括夹在两个固定层之间的隔离层的三个材料层1625附着到共用导电垫1618。光学接收器裸片1630直接附着到导电垫1618。然而，在又一实施例中此布置可为可互换的。使光学发射器裸片1620及光学接收器裸片1630附着到共用垫1618使得光学发射器裸片1620能够放置于较接近光学接收器裸片630处。因此，与图14及15中所展示的光率禹合器1400及1500相比,光稱合器1600的光导1640可为较小的。较小光导1640可在大量生产中实现一致大小及形状。另外，较短距离还可产生光导1640的较高光传输效率。如图16B中所展示，为了容纳整个光导1640，限制元件1690可大于光导1640。在又一实施例中，限制元件1690可大于光导1640。出于为确保限制元件1690与主体1670之间的连锁的可靠性考虑，通常将限制元件1690囊封于主体1670内。因此，限制元件1690通常小于主体1670。图17是在不具有线接合且不具有主体的上部部分的情况下展示多通道光耦合器1700的俯视图的实施例。光耦合器1700包括多个导体1711到1716、多个光学发射器裸片1720到1721、多个光学接收器裸片1730到1731、多个限制元件1790到1791、多个光导1740到1741以及具有上部部分(未展示)及下部部分1772的主体1770。限制元件1790到1791中的每一者可经配置以分别容纳光导1740到1741中的每一者。在又一实施例中，光耦合器1700可包括经配置以容纳两个光导1740到1741的单个限制元件1790。图18A是在不具有线接合及主体1870的上部部分的情况下展示多通道光耦合器1800的俯视图的实施例。光耦合器1800包括多个导体1811到1816、多个光学发射器裸片1820到1821、多个光学接收器裸片1830到1831、限制元件1890、光导1840以及具有上部部分(未展示)及下部部分1872的主体1870。所有光学发射器裸片1820到1821及光学接收器裸片1830到1831囊封于单个共用光导1840内。光导1840形成于一个限制元件1890上。由于使用单个光导1840，因此来自光学发射器裸片1820到1821中的任一者的光可由光学接收器裸片1830到1831中的任一者接收。虽然通常限制元件1890为薄扁平矩形物件，但限制元件1890可界定任何形状，包含任何不一致形状。举例来说，限制元件1890具有如图18B中所展示的形状，所述形状界定不能容纳光导1840的不一致形状。与导体1811到1816耦合，限制元件1890在附着到导体1811到1816之后界定如图18C中所展示的扁平表面1895。扁平表面1895可配置以容纳主体1870的上部部分1871上的光导1840。光耦合器1400、1500、1600、1700及1800可使用图13中所展示的方法制造，所述方法具有在步骤1320之前或在步骤1330之后附着限制元件1490、1590、1690、1790及1890
的可选步骤。
虽然已描述及图解说明了本发明的特定实施例，但本发明不限于所描述及图解说明的部件的特定形式或布置。应理解，不应狭义地解释所述图解说明及描述。举例来说，光学发射器裸片220可为LED，但还可为具有集成式LED及电路的裸片或使用未来技术的光源。类似地，虽然在所有实施例中图解说明光耦合器，但所属领域的技术人员应理解本发明可适用于具有囊封于共用光导中的至少光学发射器裸片及光学接收器裸片的任何其它光学装置的封装。本发明的范围将由所附权利要求书及其等效物定义。
权利要求
1.一种用于光电装置的封装，其包括: 第一光学发射器裸片，其经配置以发射光； 第一光学接收器裸片，其经配置以接收由所述第一光学发射器裸片发射的所述光的一部分； 多个导体，所述第一光学发射器裸片及所述第一光学接收器裸片安装于所述多个导体中的至少一者上； 限制元件，其附着到所述多个导体，使得所述多个导体中的所述至少一者夹在所述限制元件与所述第一光学发射器裸片及所述第一光学接收器裸片中的一者之间； 第一光导，其形成于所述限制元件上，所述第一光导为囊封所述第一光学发射器裸片及所述第一光学接收器裸片的大致透明囊封剂，其中所述第一光导经配置以将光从所述第一光学发射器裸片传输到所述第一光学接收器裸片；及 不透明囊封剂，其囊封所述第一光导及所述限制元件。
2.根据权利要求1所述的封装，其中所述限制元件为电介质胶带。
3.根据权利要求1所述的封装，其中所述限制元件胶合到所述多个导体。
4.根据权利要求1所述的封装，其中所述限制元件借助环氧树脂附着到所述多个导体。
5.根据权利要求1所述的封装，其中所述限制元件为大致反射的。
6.根据权利要求1所述的封`装，其中所述限制元件大于所述第一光导。
7.根据权利要求1所述的封装，其中与所述多个导体的一部分耦合的所述限制元件界定适于容纳所述第一光导的表面。
8.根据权利要求1所述的封装，其中所述第一光学发射器裸片及所述第一光学接收器裸片中的一者直接附着到所述多个导体中的所述至少一者，所述第一光学发射器裸片及所述第一光学接收器裸片中的另一者经由三个材料层附着到所述多个导体中的至少一者，所述三个材料层包括夹在两个固定层之间的隔离层。
9.根据权利要求1所述的封装，其包括第二光学发射器裸片及第二光学接收器裸片。
10.根据权利要求9所述的封装，其中所述第二光学发射器裸片及所述第二光学接收器裸片囊封于所述第一光导内。
11.根据权利要求9所述的封装，其进一步包括囊封所述第二光学发射器裸片及所述第二光学接收器裸片的第二光导。
12.根据权利要求11所述的封装，其中所述第一光导与所述第二光导光学隔离。
13.根据权利要求11所述的封装，其包括第二限制元件，使得所述多个导体夹在所述第二光导与所述第二光学发射器裸片及所述第二光学接收器裸片之间。
14.根据权利要求1所述的封装，其中所述第一光学发射器裸片及所述第一光学接收器裸片分别附着到所述多个导体中的两者。
15.根据权利要求1所述的封装，其中所述封装形成光耦合器的一部分。
16.—种光稱合器,其包括: 第一光学发射器裸片，其经配置以发射光，所述第一光学发射器裸片经配置以从第一外部电源汲取电力； 第一光学接收器裸片，其经配置以接收由所述第一光学发射器裸片发射的光，所述第一光学接收器裸片经配置以从第二外部电源汲取电力； 多个导电引线，其中所述第一光学发射器裸片及所述第一光学接收器裸片安装于所述导电引线中的至少一者上； 限制元件，其附着到所述多个导电引线中的夹在所述限制元件与所述第一光学发射器裸片及所述第一光学接收器裸片中的一者之间的所述至少一者； 光导，其囊封形成于所述限制元件上的所述第一光学发射器裸片及所述第一光学接收器裸片，其中第一光导经配置以将光从所述第一光学发射器裸片传输到所述第一光学接收器裸片 '及 不透明囊封剂，其囊封所述第一光导及所述限制元件。
17.根据权利要求16所述的光耦合器，其中所述限制元件为电介质膜。
18.根据权利要求16所述的光耦合器，其中所述限制元件为大致反射的。
19.根据权利要求16所述的光耦合器，其中所述多个导电引线中的一者界定导电垫，且其中所述第一光学发射器裸片及所述第一光学接收器裸片中的一者直接附着到所述导电垫，所述第一光学发射器裸片及所述第一光学接收器裸片中的另一者经由三个材料层附着到所述导电垫，所述三个材料层包括夹在两个固定层之间的隔离层。
20.—种光电装置,其包括: 第一光学发射器裸片，其经配置以发射光； 第一光学接 收器裸片，其经配置以接收由所述第一光学发射器裸片发射的光； 多个导电引线，其中所述第一光学发射器裸片及所述第一光学接收器裸片安装于所述导电引线中的至少一者上； 限制元件，其附着到多个导电引线中的所述至少一者，使得所述多个导电引线中的所述至少一者夹在所述第一光学发射器裸片及所述第一光学接收器裸片中的一者与所述限制元件之间； 第一光导，其形成于所述限制元件上，所述光导为囊封所述第一光学发射器裸片及所述第一光学接收器裸片的大致透明囊封剂，其中所述第一光导经配置以将光从所述第一光学发射器裸片传送到所述第一光学接收器裸片；及 不透明囊封剂，其囊封所述第一光导且至少部分地囊封所述多个导电引线及所述限制元件。
全文摘要
本发明揭示一种光耦合器，其具有光学发射器裸片、光学接收器裸片、光导、限制元件及主体。通过使用所述限制元件将所述光导局限于所述主体的上部部分。在一个实施例中，所述限制元件为电介质胶带。在又一实施例中，所述限制元件为经由不导电环氧树脂附着到引线框架的经预模制塑料。所述限制元件的所述使用产生具有一致形状的光导。
文档编号H01L25/16GK103151419SQ20121052378
公开日2013年6月12日 申请日期2012年12月7日 优先权日2011年12月7日
发明者添修·加里·郑, 戈皮纳特·马西 申请人:安华高科技通用Ip(新加坡)公司