光耦器件和包括其的设备的制作方法

本申请涉及半导体领域，具体而言，涉及一种光耦器件和包括其的设备。

背景技术：

光电耦合器简称光耦器件，在电路中的主要作用是信号传输以及电气隔离，光耦器件内部结构由两部分组成，分别是输入端芯片和输出端芯片，输入端芯片一般是发光二极管，输出端芯片一般是光敏三极管。

目前，行业内输入端芯片和输出端芯片都采用的金线绑定工艺大致相同，对于输入端芯片和输出端芯片来说，大致都为金线03通过劈刀与输出端芯片01的输入端焊接，再通过一定弧度弯折后直线连接到输出端的铜框架02，如图1所示，此种工艺设计导致金线03与铜框架02之间的有效间距过小，易出现金线03塌丝与铜框架02接触问题。

光耦器件因其优异的性能优势广泛应用在各种电器设备和通讯设备中。当前空调内外机通讯电路中使用的东芝光耦器件在实际应用中出现可靠性差的问题，空调应用出现大量无通讯故障，分析是输出端塌丝导致失效售后表现最为突出(失效现象均是输出端芯片的输入端和输出端的金线坍塌，造成光耦器件的输出端芯片的输入端和输出端短路或阻抗严重偏低，最终造成e6通讯故障。光耦器件失效严重影响空调整体质量及用户实际体验效果。

经过大量实践验证在光耦器件制造、生产以及使用过程中很难通过设备及测试手段等方式有效控制塌丝现象，一般电器在恶劣环境中使用过程一段时间后才表现出性能异常，导致光耦器件最终失效。

因光耦器件的制造工艺复杂，制造过程中的各环节发生异常(抖动、设备振动、链速以及框架压合等)都有可能导致塌丝问题，该问题是目前行业都存在疑难问题，很难有效控制，给电器设备等工作可靠性带来很大影响。

在背景技术部分中公开的以上信息只是用来加强对本文所描述技术的背景技术的理解，因此，背景技术中可能包含某些信息，这些信息对于本领域技术人员来说并未形成在本国已知的现有技术。

技术实现要素：

本申请的主要目的在于提供一种光耦器件和包括其的设备，以解决现有技术中光耦器件的输出单元容易发生塌丝导致的失效问题。

为了实现上述目的，根据本申请的一个方面，提供了一种光耦器件，该光耦器件包括隔离设置的输出单元和输入单元，上述输出单元包括第一导电框架、输出端芯片和第一键合导线，上述输出端芯片位于上述第一导电框架的部分表面上，上述输出端芯片包括第一端和第二端，上述第一端和上述第二端中的一个为输入端，另一个为输出端，上述第二端与上述第一导电框架接触设置，上述第一端与上述第一导电框架通过上述第一键合导线电连接，其中，上述第一键合导线包括依次连接的第一段导线、第二段导线和第三段导线，与上述第一段导线连接的第二段导线为第一个第二段导线，上述第一个第二段导线与上述第一段导线形成的角为θ1，上述第三段导线的反向延长线与上述第一段导线的反向延长线形成的角为θ2，θ1>θ2，上述第一段导线的远离上述第二段导线的一端和上述第一端电连接，上述第三段导线的远离上述第二段导线的一端和上述第二端电连接。

进一步地，上述第一导电框架包括第一导电部分和第二导电部分，上述第一导电部分包括本体部和突出部，上述突出部与上述本体部连接且沿远离上述本体部的方向突出，上述输出端芯片与上述本体部的部分接触设置，上述第二导电部分的部分与上述突出部的远离上述本体部的部分接触设置且沿远离上述本体部的方向延伸，且上述第二导电部分与上述本体部之间具有间隔。

进一步地，上述本体部的与上述输出端芯片接触的表面为第一表面，上述第一表面中靠近上述第二导电部分的边界线为第一边界线，以上述第一键合导线所在的平面与上述第一边界线的交点为第一点，以第一点为圆心的一个圆与上述第一键合导线相切且切点为第二点，上述第一点和上述第二点之间的距离为l，0.15≤l≤0.20mm。

进一步地，0.15≤l≤0.17mm。

进一步地，上述第二段导线有一个或者有多个，当上述第二段导线有多个时，多个上述第二段导线依次连接。

进一步地，上述第一键合导线包括金线，上述第一导电框架包括铜框架，上述输出端芯片包括光敏三极管。

进一步地，上述第一段导线包括竖直段，第一个上述第二段导线包括水平段。

进一步地，上述输入单元包括第二导电框架、输入端芯片和第二键合导线，上述输入端芯片位于上述第二导电框架的表面上，上述输入端芯片包括第三端和第四端，上述第三端和上述第四端通过上述第二键合导线电连接，上述第二键合导线包括依次连接的第四段导线、第五段导线和第六段导线，上述第五段导线至少有一个，上述第五段导线与上述第四段导线形成的角为θ1，上述第六段导线的反向延长线与上述第四段导线形成的角为θ2，θ1>θ2，上述第四段导线的远离上述第五段导线的一端和上述第三端电连接，上述第六段导线的远离上述第五段导线的一端和上述第四端电连接。

进一步地，上述第二键合导线包括金线，上述第二导电框架包括铜框架，上述输入端芯片包括发光二极管。

根据本申请的另一方面，提供了一种设备，包括光耦器件，该光耦器件为任一种上述的光耦器件。

应用本申请的技术方案，上述的光耦器件的输出单元中，第一键合导线包括至少三段，且第一个第二段导线与上述第一段导线形成的角θ1大于θ2，这样使得第二段导线的除了与第三段导线连接的点之外的剩余部分与第一导电框架的垂直距离均高于第三段导线与第一导电框架之间的垂直距离，即相对于现有技术，该光耦器件中的第一键合导线与第一导电框架的垂直距离较大，这样可以缓解或者消除由于抖动以及受力等情况导致的第一键合导线与第一导电框架接触导致的短路问题，还可以缓解或避免在制造过程中的工艺缺陷对光耦整体性能影响，从而有效降低键合导线塌丝概率且降低塌丝导致的光耦失效概率，降低售后故障率。并且，该第一键合导线的结构比较简单，容易制作，成本较低，能够广泛应用在各个领域中的光耦器件中。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1示出了现有技术中的一种输出端芯片的绑定结构示意图；

图2示出了本申请的一种实施例提供的输出单元的局部剖面结构示意图；

图3示出了本申请的另一中实施例提供的输入单元的剖面结构示意图；以及

图4示出了图2的俯视图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

01、输出端芯片；02、铜框架；03、金线；

10、输出单元；11、第一导电框架；12、输出端芯片；13、第一键合导线；111、第一导电部分；112、第二导电部分；113、本体部；114、突出部；115、第一点；131、第一段导线；132、第二段导线；133、第三段导线；134、第二点；20、输入单元；21、第二导电框架；22、输入端芯片；23、第二键合导线。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

应该理解的是，当元件(诸如层、膜、区域、或衬底)描述为在另一元件“上”时，该元件可直接在该另一元件上，或者也可存在中间元件。而且，在说明书以及权利要求书中，当描述有元件“连接”至另一元件时，该元件可“直接连接”至该另一元件，或者通过第三元件“连接”至该另一元件。

正如背景技术所介绍的，现有技术中的光耦器件的输出单元的键合导线容易发生塌丝，导致器件失效，为了解决如上的问题，本申请提出了一种光耦器件和包括其的设备。

本申请的一种典型的实施方式中，提供了一种光耦器件，如图2所示，该光耦器件包括隔离设置的输出单元10和输入单元20，上述输出单元10包括第一导电框架11、输出端芯片12和第一键合导线13，上述输出端芯片12位于上述第一导电框架11的部分表面上，上述输出端芯片12包括第一端和第二端，上述第一端和上述第二端中的一个为输入端，另一个为输出端，上述第二端与上述第一导电框架11接触设置，上述第一端与上述第一导电框架11通过上述第一键合导线13电连接，其中，上述第一键合导线13包括依次连接的第一段导线131、第二段导线132和第三段导线133，与上述第一段导线131连接的第二段导线132为第一个第二段导线，上述第一个第二段导线与上述第一段导线131形成的角为θ1，上述第三段导线133的反向延长线与上述第一段导线131的反向延长线形成的角为θ2，θ1>θ2，上述第一段导线131的远离上述第二段导线132的一端和上述第一端电连接，上述第三段导线133的远离上述第二段导线132的一端和上述第二端电连接。

上述的光耦器件的输出单元中，第一键合导线包括至少三段，且第一个第二段导线与上述第一段导线形成的角θ1大于θ2，这样使得第二段导线的除了与第三段导线连接的点之外的剩余部分与第一导电框架的垂直距离均高于第三段导线与第一导电框架之间的垂直距离，即相对于现有技术，该光耦器件中的第一键合导线与第一导电框架的垂直距离较大，这样可以缓解或者消除由于抖动以及受力等情况导致的第一键合导线与第一导电框架接触导致的短路问题，还可以缓解或避免在制造过程中的工艺缺陷对光耦整体性能影响，从而有效降低键合导线塌丝概率且降低塌丝导致的光耦失效概率，降低售后故障率。并且，该第一键合导线的结构比较简单，容易制作，成本较低，能够广泛应用在各个领域中的光耦器件中。

如图4所示，上述第一导电框架11包括第一导电部分111和第二导电部分112，上述第一导电部分111包括本体部113和突出部114，上述突出部114与上述本体部113连接且沿远离上述本体部113的方向突出，上述输出端芯片12与上述本体部113的部分接触设置，上述第二导电部分112的部分与上述突出部114的远离上述本体部113的部分接触设置且沿远离上述本体部113的方向延伸，且上述第二导电部分112与上述本体部113之间具有间隔，这样第二导电部分通过与突出部电连接，从而与第一导电部分电连接，并且，第二导电部分与本体部具有间隔。

为了进一步保证第一键合导线与第一导电框架之间的距离较大，本申请的一种实施例中，如图2和图4所示，上述本体部113的与上述输出端芯片12接触的表面为第一表面，上述第一表面中靠近上述第二导电部分112的边界线为第一边界线，以上述第一键合导线13所在的平面与上述第一边界线的交点为第一点115，以第一点115为圆心的一个圆与上述第一键合导线13相切且切点为第二点134，上述第一点115和上述第二点134之间的距离为l，0.15≤l≤0.20mm。

本申请的另一种实施例中，为了降低工艺的难度，且同时保证光耦器件具有较小的体积，本申请的一种实施例中，0.15≤l≤0.17mm。

本申请的第二段导线可以有一个或者有多个，图2示出的为一个第二段导线的实施例。当上述第二段导线132有多个时，多个上述第二段导线132依次连接。并且，当第二段导线有多个时，第一个第二段导线与第一段导线形成的角θ1大于θ2，其他的第二段导线与第一段导线不能直接形成角，需要反向延长，才能与第一段导线的反向延长线形成角θ3，这个角θ3与θ2之间的大小关系并不固定，可以是θ3大于θ2，也可以等于，也可以是θ3小于θ2。本领域技术人员可以根据实际情况设置其他的第二段导线。

一种具体的实施例中，上述第一键合导线包括金线，金线的导电性能较好，且硬度较小，抗氧化性能较好，进一步保证了光耦器件具有较高的可靠性。上述第一导电框架包括铜框架，铜框架的导电以及导热性能较好，且成本较低，机械性能较好。上述输出端芯片包括光敏三极管。当然，本申请的输出端芯片并不限于包括光敏三激光，还可以包括光敏二极管等器件。本领域技术人员可以根据实际情况选择合适的器件形成本申请的输出端芯片。

本申请中的第一段导线、第二段导线和第三段导线的形状可以是任何可行的形状，只要满足上述有关θ1和θ2的要求即可，本领域技术人员可以根据实际情况设置合适形状的第一段导线、第二段导线和第三段导线。

本申请的另一种实施例中，如图2所示，上述第一段导线131包括竖直段，第一个上述第二段导线包括水平段。这样的第一键合导线结构简单，制作工艺简单，制作效率较高，且该结构的第一键合导线的可靠性更高。

本申请的一种实施例中，如图3所示，上述输入单元20包括第二导电框架21、输入端芯片22和第二键合导线23，上述输入端芯片22位于上述第二导电框架21的表面上，上述输入端芯片22包括第三端和第四端，上述第三端和上述第四端通过上述第二键合导线23电连接。

为了进一步降低提升键合导线踏丝的概率，进一步降低塌丝导致的光耦失效概率，本申请的一种图中未示出的实施例中，上述第二键合导线包括依次连接的第四段导线、第五段导线和第六段导线，上述第五段导线至少有一个，上述第五段导线与上述第四段导线形成的角为θ1，上述第六段导线的反向延长线与上述第四段导线形成的角为θ2，θ1>θ2，上述第四段导线的远离上述第五段导线的一端和上述第三端电连接，上述第六段导线的远离上述第五段导线的一端和上述第四端电连接。

与第一键合导线一样，第二键合导线也可以采用本领域中任何可行的材料，本领域技术人员可以根据实际情况选择合适的材料形成第二键合导线。一种具体的实施例中，上述第二键合导线包括金线。金线的导电性能较好，且硬度较小，抗氧化性能较好，进一步保证了光耦器件具有较高的可靠性。

与第一导电框架一样，第二导电框架也可以采用本领域中任何可行的材料，本领域技术人员可以根据实际情况选择合适的材料形成第二导电框架。一种具体的实施例中，上述第二导电框架包括铜框架，铜框架的导电以及导热性能较好，且成本较低，机械性能较好。

与输出端芯片的情况一样，输入端芯片也可以采用现有技术中任何合适的器件形成，本领域技术人员可以根据实际情况选择合适的器件形成本申请的输入端芯片。一种具体的实施例中，上述输入端芯片包括发光二极管。

上述输出端芯片包括光敏三极管。当然，本申请的输出端芯片并不限于包括光敏三激光，还可以包括光敏二极管等器件。本领域技术人员可以根据实际情况选择合适的器件形成本申请的输出端芯片。

本申请的另一种典型的实施方式中，提供了一种设备，该设备包括光耦器件，该光耦器件为上述的任一种的光耦器件。

该设备由于包括上述的光耦器件，其可靠性较高，性能较好。

上述设备可以为任何可以应用光耦器件的设备，比如斩波器、级间隔利器或多谐振荡器中。

为了使得本领域技术人员能够更加清楚地了解本申请的技术方案和技术效果，以下将结合具体的实施例来说明。

实施例

该光耦器件结构参见图2至图4。

光耦器件包括隔离设置的输出单元10和输入单元20，上述输出单元10包括第一导电框架11、输出端芯片12和第一键合导线13，上述第一键合导线13为金线，上述第一导电框架11为铜框架，上述输出端芯片12为光敏三极管。上述输出端芯片12位于上述第一导电框架11的部分表面上，上述输出端芯片12包括第一端和第二端，上述第一端和上述第二端中的一个为输入端，另一个为输出端，上述第二端与上述第一导电框架11接触设置，上述第一端与上述第一导电框架11通过上述第一键合导线13电连接。

上述输出端芯片12位于上述第一导电框架11的部分表面上，上述输出端芯片12包括第一端和第二端，上述第一端和上述第二端中的一个为输入端，另一个为输出端，上述第二端与上述第一导电框架11接触设置，上述第一端与上述第一导电框架11通过上述第一键合导线13电连接。

如图2所示，上述第一键合导线13包括依次连接的第一段导线131、第二段导线132和第三段导线133，且第二段导线与上述第一段导线131形成的角为θ1，上述第三段导线133的反向延长线与上述第一段导线131的反向延长线形成的角为θ2，θ1>θ2，上述第一段导线131的远离上述第二段导线132的一端和上述第一端电连接，上述第三段导线133的远离上述第二段导线132的一端和上述第二端电连接。上述第一段导线131为竖直段，上述第二段导线132为水平段。

上述第一导电框架11包括第一导电部分111和第二导电部分112，上述第一导电部分111包括本体部113和突出部114，上述突出部114与上述本体部113连接且沿远离上述本体部113的方向突出，上述输出端芯片12与上述本体部113的部分接触设置，上述第二导电部分112的部分与上述突出部114的远离上述本体部113的部分接触设置且沿远离上述本体部113的方向延伸，且上述第二导电部分112与上述本体部113之间具有间隔。

上述本体部113的与上述输出端芯片12接触的表面为第一表面，上述第一表面中靠近上述第二导电部分112的边界线为第一边界线，以上述第一键合导线13所在的平面与上述第一边界线的交点为第一点115，以第一点115为圆心的一个圆与上述第一键合导线13相切且切点为第二点134，上述第一点115和上述第二点134之间的距离为l，l＝0.17mm。

上述输入单元20包括第二导电框架21、输入端芯片22和第二键合导线23，上述第二键合导线23为金线，且仅具有两段。上述第二导电框架21为铜框架，上述输入端芯片22为发光二极管。上述输入端芯片22位于上述第二导电框架21的表面上，上述输入端芯片22包括第三端和第四端，上述第三端和上述第四端通过上述第二键合导线23电连接。

该光耦器件通过调整金线的形状，在一定范围内可以消除由于抖动、受力等情况导致金线与框架接触导致的短路问题，避免光耦制造过程中存在工艺缺陷对光耦整体性能影响。有效提高光耦实际工作中的可靠性具体为调整金线绑定走线形状，从而有效降低金线塌丝概率及塌丝导致光耦失效概率。并且，对该光耦器件进行全方面评估，该光耦器件的性能参数与结构参数均符合要求，达到整改目标水平。且该光耦器件的结构简单、可靠，可有效降低故障率。

从以上的描述中，可以看出，本申请上述的实施例实现了如下技术效果：

1)、本申请的光耦器件的输出单元中，第一键合导线包括至少三段，且第一个第二段导线与上述第一段导线形成的角θ1大于θ2，这样使得第二段导线的除了与第三段导线连接的点之外的剩余部分与第一导电框架的垂直距离均高于第三段导线与第一导电框架之间的垂直距离，即相对于现有技术，该光耦器件中的第一键合导线与第一导电框架的垂直距离较大，这样可以缓解或者消除由于抖动以及受力等情况导致的第一键合导线与第一导电框架接触导致的短路问题，还可以缓解或避免在制造过程中的工艺缺陷对光耦整体性能影响，从而有效降低键合导线塌丝概率且降低塌丝导致的光耦失效概率，降低售后故障率。并且，该第一键合导线的结构比较简单，容易制作，成本较低，能够广泛应用在各个领域中的光耦器件中。

2)、本申请的设备由于包括上述的光耦器件，其可靠性较高，性能较好。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。