中心議題：

• 光學耦合器集成封裝技術
• 堆疊式LED的優勢

解決方案：

• 背麵發光LED的開發
• LED直接堆疊在光電探測器IC
• 使用透明的矽樹脂覆蓋LED和IC

現代光學耦合器的核心是輸入端的LED和輸出端的光電探測器.它們被絕緣的光傳導介質隔開。光電探測器可以是光電晶體管，可以是帶有晶體管的光電二極管，也可以是集成式檢測器/邏輯集成電路。
　　
大多數光學耦合器都經過UL1577、CSA和IEC/DINEN/EN60747-5-2列明的基本安全標準認證。
　　
在(zai)某(mou)些(xie)情(qing)況(kuang)下(xia)，人(ren)們(men)特(te)別(bie)希(xi)望(wang)提(ti)高(gao)一(yi)個(ge)封(feng)裝(zhuang)中(zhong)的(de)光(guang)學(xue)耦(ou)合(he)器(qi)數(shu)量(liang)，以(yi)優(you)化(hua)生(sheng)產(chan)成(cheng)本(ben)，節(jie)約(yue)電(dian)路(lu)板(ban)空(kong)間(jian)。例(li)如(ru)，在(zai)計(ji)算(suan)機(ji)係(xi)統(tong)中(zhong)，在(zai)一(yi)個(ge)封(feng)裝(zhuang)中(zhong)集(ji)成(cheng)兩(liang)條(tiao)以(yi)上(shang)的(de)光(guang)學(xue)耦(ou)合(he)器(qi)通(tong)道(dao)
，可(ke)以(yi)明(ming)顯(xian)降(jiang)低(di)並(bing)行(xing)接(jie)口(kou)和(he)串(chuan)行(xing)接(jie)口(kou)的(de)部(bu)件(jian)數(shu)量(liang)和(he)電(dian)路(lu)板(ban)空(kong)間(jian)，如(ru)RS232/485/422、SPI(串行外設接口)和集成電路之間(I2C)總線。

多通道光學耦合器在工業控製、測試測量、PLC(程控邏輯控製器)醫療係統

、Fieldbus接口和數據采集中;在POE(通過以太網供電)和聯網電路板等通信應用中;在等離子平板顯示器和其它消費家電中都提供了同樣的優勢。
　　
以前把兩個以上的光學耦合器集成到一個DIP/表麵封裝的澆鑄封裝中是一個很大的挑戰。主要問題來自已有的封裝工藝及LED方塊的正麵發光特點。
　　
部分困難包括：

• 製造工藝增加
  ，工藝複雜程度增加;
• 光學耦合器通道之間的光泄漏/串擾;
• 由於隔離材料放置困難而導致IC芯片數量提高的相關問題;
• 由於要求的引線框和封裝圖形，需要明顯大得多的封裝。

　　
光學耦合器製造技術

光學耦合器的工作基礎是LED發出的光通過透明的絕緣介質到光電探測器，這種介質提供2.5kV-6kV範圍的高壓絕緣。光耦合程度取決於光導材料。絕緣將通過光導材料本身或通過額外的光傳導介電材料實現。在任何情況下，LED的排列、光導材料
、介電材料和IC都會直接影響光耦合和高壓絕緣的性能。

一(yi)般(ban)來(lai)說(shuo)，光(guang)學(xue)耦(ou)合(he)器(qi)封(feng)裝(zhuang)與(yu)傳(chuan)統(tong)集(ji)成(cheng)電(dian)路(lu)封(feng)裝(zhuang)類(lei)似(si)，但(dan)它(ta)采(cai)用(yong)獨(du)特(te)的(de)工(gong)藝(yi)步(bu)驟(zhou)和(he)必(bi)要(yao)的(de)材(cai)料(liao)，以(yi)形(xing)成(cheng)光(guang)導(dao)，滿(man)足(zu)高(gao)壓(ya)絕(jue)緣(yuan)要(yao)求(qiu)。下(xia)表(biao)列(lie)明(ming)了(le)各(ge)種(zhong)澆(jiao)鑄(zhu)光(guang)學(xue)耦(ou)合(he)器(qi)的(de)製(zhi)造(zao)方(fang)法(fa)，介(jie)紹(shao)了(le)獨(du)特(te)的(de)材(cai)料(liao)、工藝和限製。

雙澆鑄工藝
                                     
                                                      圖1澆鑄光學耦合器封裝使用的雙澆鑄工藝
                                    
　                                         圖2澆鑄光學耦合器封裝使用的介電材料放置工藝

在單通道光學耦合器的雙澆鑄工藝中

，LED和IC通過模具連接到兩個不同的引線框和焊接線上。然後使用焊接把兩個引線框組合在一起。在引線框焊接完畢後，LED直接麵向IC，LED位於IC上方。

去LED照明電源社區看看
[page]

然後，組合好的引線框使用白色光傳導化合物進行澆鑄，構成光導裝置，把光從LED傳送到IC光電檢測器上。白色化合物還提供了高壓絕緣功能。最後，得到的組件使用不透明的化合物澆鑄，構成最終的封裝輪廓。
　　
介電材料放置工藝
　　
在介電放置工藝中，LED和IC的排列與雙澆鑄工藝相同。但它不使用白色化合物
，而是在LED和IC之間使用矽樹脂，形成光導裝置。此外
，它在LED和IC之間放一個光傳導介電裝置，形成高壓絕緣。最後，器件使用不透明的澆鑄化合物澆鑄。

                                         
　                                                 圖3澆鑄光學耦合器封裝使用的平麵工藝
平麵工藝
　　
在平麵工藝中
，LED和IC位於與引線框和焊接線相同的平麵中。然後使用一層透明的矽樹脂，以近似圓屋頂形覆蓋LED和IC。矽樹脂提供了光導能力。為防止光逸出
，在透明矽樹脂上使用了另一層白漆。因此，來自LED的光會在圓屋頂內部反射到IC上。最後
，器件使用不透明的澆鑄化合物封裝。
　　
堆疊式LED技術
　　
圖4是光學耦合器的橫截麵圖，其中LED直接堆疊在光電探測器IC上。這種堆疊式LED方法的主要實現技術是背麵發光LED的開發。
                               
　                      圖4光學耦合器的橫截麵圖，其中LED直接堆疊在光電檢測器IC的上麵
　　
光電二極管芯片采用兩個透明的層：SiO2鈍化/絕緣和光傳導聚酰亞胺。LED使用透明的連接層穩固地連接到光電二極管上。IC使用銀環氧樹脂，通過模具連接到引線框上。介電材料使用光傳導環氧樹脂連接到IC上。LED模mo具ju使shi用yong光guang傳chuan導dao環huan氧yang樹shu脂zhi連lian接jie到dao介jie電dian材cai料liao上shang。最zui後hou，組zu件jian使shi用yong焊han接jie線xian和he澆jiao鑄zhu。它ta使shi用yong標biao準zhun模mo具ju連lian接jie工gong藝yi，完wan成cheng所suo有you放fang置zhi，封feng裝zhuang在zai單dan次ci不bu透tou明ming澆jiao鑄zhu化hua合he物wu中zhong完wan成cheng澆jiao鑄zhu。

堆疊式LED的優勢
　　
集成度高:通過采用傳統IC組件設備
，堆疊式LED技術大大增強了封裝功能和靈活性。從本質上看
，發射機-檢測器芯片組可以插入任何要求的集成式封裝中。
　　
減少流程步驟:該方法減少了流程步驟，因此是一種更加高效的製造方法。
　　
輕薄
、小型封裝:總封裝高度現在單純取決於IC、LED、超薄聚酰亞胺和LED焊接線高度的厚度組合。
　　
圖5比較了各種製造工藝得到的封裝高度。
                       
背麵發光LED

　                           
　                       圖6傳統吸收基底正麵發光LED與透明基底背麵發光LED的橫截麵
　　
對背麵發光的LED，其激活層在透明基底上生長，摻雜程度取決於所要求的發射光波長。發光區域在晶片製造工藝中確定，基底在器件上保持不變。
　　
AvagoTechnologies(安華高科技)已經在一係列新的多通道和雙向15MBd數字邏輯門光學耦合器中采用堆疊式LED結構。該係列分成緊湊的8針(雙通道為4.9mmx5.9mmx1.7mm)和16針(三通道和四通道為9.9mmx5.9mmx1.7mm)薄型小型集成電路(SOIC)封裝，包括雙通道、三通道和四通道三種型號。