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多信道光采用堆栈led结构

时间:2014-11-12 01:45 来源: 作者: 点击:

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在某些应用中,提高一个封装内的光耦合器数量,有助于降低制造成本及节省印刷电路板的空间。以计算机系统为例,在一个封装内整合2个以上的光耦合器信道,可大幅减少并行接口与串行接口(如rs232/485/422、spi(串行周边接口)和i2c总线)的零件使用数量及电路板空间。多信道光耦合器为工业、电子量测及医疗系统的plc(可编程逻辑控制器)、fieldbus接口和数据采集,以太网供电(poe)和网络电路板等通信应用,以及等离子显示面板和其它消费类设备提供了相同的优点。
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  以往试图将多个光耦合器整合到单颗dip/表面贴装而进行的工程,已被证实是一大挑战。主要的问题来自于各种封装工艺的结合及led裸片(dice)的向前发射特性。其中的一些困难包括:
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制造步骤变得更多且更复杂;

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在光耦合器的信道间会出现轻微的泄漏/串音;

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因为绝缘材料的配置困难导致需要增加ic芯片的数量; 建材网

基于引线框和封装几何学而需要非常大的封装。   光耦合器制造技术
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  光耦合器的工运作必须依赖led发射器传到光侦测器的光线,当中会通过一个透明的媒介,它可提供2.5 kv到6 kv的高电压绝缘。光线耦合的程度取决于光导的结构和透明度。光导材料本身或额外的光传导介电材料,可提供绝缘效果。led的排列、光导材料、介电材料和ic,会直接影响光耦合与高电压绝缘的性能。一般而言,光耦合器的封装与传统ic的封装很类似,差别在于必须透过特殊的工艺步骤和材料来形成光导,及达到高电压绝缘需求。下列表格分别介绍各种不同的成型光耦合器制造技术,并说明特殊的材料、工艺与限制。 WWW.STEELT.CN

  在单信道光耦合器的双模子工艺(double mold process)中,led和ic裸片会被附着在两个不同的引线框并进行引线接合,然后再利用焊接将两个引线框结合在一起。当引线框焊接在一起之后,led会正对着ic,并且位在ic上方。接着使用白色的光传导化合物来铸造结合的引线框以构成光导,如此就可将光线从led传到ic光侦测器。此白色化合物也能提供高电压绝缘。最后,使用不透明的化合物来铸造组件,以完成最后的封装轮廓。 WWW.STEELT.CN 建材网

  在介电配置工艺中,led与ic的排列跟在双模子工艺中一样,但这次会在led与ic之间使用硅树脂来构成光导,而非使用白色化合物。此外,还会在led与ic之间加入一个光传导介电,以形成高电压绝缘。最后,再以不透明的成型化合物来铸造组件。
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  在平面工艺中,led和ic必须位在同一个引线框的相同平面,并进行引线接合,然后加上一层透明的硅树脂,以近似圆顶的形状覆盖在led和ic上面。这层硅树脂可提供光导。为防止光线漏出,必须在透明硅树脂上再涂一层白色颜料,这样led发出的光将会反射到圆顶内的ic。最后再使用不透明的成型化合物来填充组件。 WWW.STEELT.CN 建材网

  堆栈led技术

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  图4显示一个光耦合器的横切面,其中led直接堆放在光电探测器ic上。这种堆栈led方法的关键,在于向后发射的led。 WWW.Steelt.cn

  光电二极管芯片包含了两个透明层:sio2钝化/绝缘层和光传导聚醯亚氨层。led利用一个透明连接层,牢牢附着在光电二极管上。ic裸片必须使用环氧化银来附着在引线框上,介电材料须以光传导环氧化物附着在ic上,而led裸片则得用光传导环氧化物附着在介电材料上。最后再对组件进行引线接合与铸造。标准的裸片附着工艺可用来完成所有的配置,封装则以一层不透明的成型化合物来铸模。
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  堆栈led的优点
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  高整合度:堆栈led技术使用传统的ic组装设备,大幅提升封装的能力和弹性。基本上,在任何的整合封装内都可插入发射器-侦测器芯片组。
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  减少制程步骤:这种方法所需的工艺步骤较少,因此是比较有效的制造方法。

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  小巧超薄的封装:封装的总高度完全取决于ic、led、超薄的聚醯亚氨、及led引线接合高度的整个组合的厚度。 STEELT.CN

  图5比较了不同工艺的封装高度。 STEELT.CN

  向后发射led

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  图6显示传统的向前发射led与透明基板向后发射led的横切面。表4描述了它们的特性。 wWw.steelt.cn

  对于向后发射的led来说,必须将作用层置于透明基板上,让组合物渐渐变成所需的波长。发光区是在晶圆工艺中定义的,装置上的基板则会保持完整不变。 www.steelt.Cn

  安捷伦在新系列的多信道和双向15 mbd数字逻辑闸光耦合器中加入了堆栈led结构。这个系列包含了二、三和四信道产品,主要采用小巧的8接脚(二信道为4.9mm×5.9mm×1.7mm)和16接脚三和四信道为9.9mm×5.9mm×1.7mm)soic封装。 www.steelt.cn 建材网

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