CN115101515B - 一种光电耦合器封装结构及其封装方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及电子封装技术领域，特别涉及一种光电耦合器封装结构及其封装方法；封装结构包括陶瓷底座、陶瓷盖板、导电胶、光电晶体管、键合丝、发光二极管和绝缘保护膜，陶瓷底座的底面为引出端，顶面有发光二极管的电信号输入端焊盘一，陶瓷底座的芯腔中有粘接区一和键合指，焊盘一、粘接区一和键合指分别与引出端在陶瓷底座内部联通；光电晶体管通过导电胶粘接在粘接区一上，通过键合丝与键合指互联；陶瓷盖板为单层单面金属化，其单面金属化图形有粘接区二、焊盘二和引线键合区；在不改变现有表面安装型陶瓷封装外形尺寸的情况下，保证空封陶瓷封装光电耦合器的隔离电压不降低，无缝隙，提高光电耦合器抗污染能力，使用可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及电子封装技术领域，特别涉及一种光电耦合器封装结构及其封装方法。
背景技术
现有光电耦合器采用塑料封装(如PSOP16等)、陶瓷或金属封装(如CLCC4、CSOP16、TO-5等)，通过输入的电信号驱动发光二极管发出一定波长的光，再被光电晶体管接收产生电流并放大后输出，实现输入、输出电信号的隔离。随着光电耦合器小型化、表贴化等应用范围的扩大，采用陶瓷封装的光电耦合器存在不密封易被颗粒污染、不能表面贴装和键合兼容，目前尚未有相应的封装方案。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了一种光电耦合器封装结构及其封装方法，本发明要解决的技术问题是在不改变现有表面安装型陶瓷封装外形尺寸的情况下，保证空封陶瓷封装光电耦合器的隔离电压不降低，无缝隙，提高光电耦合器抗污染能力，使用可靠性。
本发明通过以下技术方案予以实现：
一种光电耦合器封装结构，所述封装结构包括陶瓷底座、陶瓷盖板、导电胶、光电晶体管、键合丝、发光二极管和绝缘保护膜，所述陶瓷底座的底面为引出端，顶面有发光二极管的电信号输入端焊盘一，陶瓷底座的芯腔中有粘接区一和键合指，焊盘一、粘接区一和键合指分别与引出端在陶瓷底座内部联通；所述光电晶体管通过导电胶粘接在粘接区一上，通过键合丝与键合指互联；所述陶瓷盖板为单层单面金属化，其单面金属化图形有粘接区二、焊盘二和引线键合区；发光二极管通过导电胶粘接在粘接区二上，通过键合丝与引线键合区互联；所述陶瓷底座的焊盘一和陶瓷盖板的焊盘二通过导电胶对应粘接在一起；所述绝缘保护膜贴于陶瓷底座和陶瓷盖板的侧面。
优选的，所述陶瓷底座与陶瓷盖板的平面外形尺寸相同，均采用高温共烧陶瓷工艺制备。
优选的，所述陶瓷底座的焊盘一和陶瓷盖板的焊盘二是一个平面，其与陶瓷底座的引出端不是一个平面；陶瓷底座的引出端独立后采用焊膏在模块或电路板上进行表面贴装，或也可以采用键合丝键合到模块或电路板上。
优选的，所述陶瓷底座的焊盘一与陶瓷盖板的焊盘二通过导电胶对应粘接在一起后，陶瓷底座与陶瓷盖板之间的缝隙、电镀工艺连筋引出端头由绝缘保护膜在四个侧面包封起来，使芯腔与外界隔开且保证电绝缘。
本发明还提供了一种光电耦合器封装结构的封装方法，包括如下步骤：
S1：陶瓷底座的制备和光电晶体管的组装；陶瓷盖板的制备和发光二极管的组装；其陶瓷底座和陶瓷盖板均采用含量不低于90％的氧化铝陶瓷与钨浆经过高温共烧制造；
S2：在陶瓷底座的粘接区点上导电胶，在导电胶上贴装光电晶体管的芯片并固化，然后用键合机将光电晶体管与键合指通过键合丝互联起来；陶瓷盖板的发光二极管的芯片粘接区点上适量导电胶，在导电胶上贴装发光二极管并固化，用键合机将发光二极管与引线键合区通过键合丝互联起来；陶瓷底座上的发光二极管的电信号输入端焊盘一上点上导电胶；
S3：再将组装好的陶瓷盖板以焊盘二为对准点对扣在陶瓷底座上，陶瓷底座和陶瓷盖板上下对齐，再高温固化连接起来；
S4：最后用绝缘保护膜将陶瓷底座、陶瓷盖板侧面包封起来，陶瓷底座与陶瓷盖板被粘接在一起，陶瓷底座与陶瓷盖板之间的缝隙、电镀工艺连筋引出端头被封掉。
优选的，所述陶瓷底座的引出端、发光二极管的电信号输入端焊盘一、光电晶体管的粘接区一和键合指、和陶瓷盖板的粘接区二、焊盘二和引线键合区均依次电镀有1.3μm～8.9μm镍层和0.30μm～5.7μm金层。
优选的，所述步骤S2中，光电晶体管和发光二极管分别采用DAD-87导电胶粘在粘接区一和粘接区二中央，高温固化的条件为120℃～150℃、0.5h～2h。
优选的，所述步骤S3中，高温固化的条件为120℃～150℃、0.5h～2h。
优选的，所述步骤S4中，用2.0mm×3.3mm黑色BSP150绝缘保护膜将陶瓷底座和陶瓷盖板的四个侧面贴上，并经过150℃、1h～2h高温固化，冷却后揭去基材。
本发明具有以下有益效果：
本发明通过将陶瓷底座底面排列引出端、腔壁的顶面做发光二极管焊盘分开，使封装结构可以表面贴装，也可以引线键合到模块或电路板上；侧面用绝缘保护膜封掉陶瓷底座与陶瓷盖板之间的缝隙、电镀工艺连筋引出端头被封掉，解决了密封问题，提升了光电耦合器使用可靠性；实现了光电耦合器表面安装型陶瓷封装外形的尺寸小型化、密封，以及应用中的表面贴装、引线键合的兼容问题；在不改变现有表面安装型陶瓷封装外形尺寸的情况下，保证空封陶瓷封装光电耦合器的隔离电压不降低，无缝隙，提高光电耦合器抗污染能力，使用可靠性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明的一种光电耦合器CDFN6封装结构图；其中(a)为俯视图；(b)为仰视图；(c)为侧视图；(d)为仰视图的A-A剖视图。
图2是本发明的一种光电耦合器CDFN6陶瓷底座图；其中(a)为仰视图；(b)为俯视图；(c)为侧视图；(d)为俯视图的B-B剖视图。
图3是本发明的CDFN6陶瓷底座封装光电晶体管后的半成品图；其中(a)为侧视图；(b)为俯视图；(c)为俯视图的B'-B'剖视图。
图4是本发明的一种光电耦合器陶瓷盖板图；其中(a)为仰视图；(b)为仰视图的C-C剖视图。
图5是本发明的陶瓷盖板封装发光二极管后的半成品图；其中(a)为仰视图；(b)为仰视图的C'-C'剖视图。
图中：1-陶瓷底座；11-陶瓷底座的引出端；12-发光二极管的电信号输入端焊盘一；13-光电晶体管粘接区一；14-键合指；2-陶瓷盖板；21-发光二极管粘接区二；22-发光二极管焊盘二；23-发光二极管键合区；3-导电胶；4-光电晶体管；5-键合丝；6-发光二极管；7-绝缘保护膜。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1至图5所示，是本发明的一种光电耦合器封装结构，包括：陶瓷底座1、陶瓷底座的引出端11、焊盘一12、粘接区一13、键合指14，陶瓷盖板2、陶瓷盖板的发光二极管粘接区二21、焊盘二22、键合区23，导电胶3、光电晶体管4、键合丝5、发光二极管6、绝缘保护膜7。光电晶体管4通过导电胶3粘接在粘接区一13上，通过键合丝5与键合指14互联；发光二极管6通过导电胶3粘接在粘接区二21上，通过键合丝5与键合指14互联；陶瓷底座1的焊盘一12和陶瓷盖板2的焊盘二22通过导电胶3粘接在一起；最后绝缘保护膜7贴于陶瓷底座1和陶瓷盖板2侧面并固化。
在具体使用时，一种光电耦合器单路封装CDFN6封装结构，外形尺寸为3.3mm×3.3mm×2.0mm，封装1颗发光二极管、1颗光电晶体管，引出端11为底面双列排列，具体如下：
首先陶瓷底座1制备和光电晶体管4的组装。陶瓷底座1采用含量不低于90％的氧化铝陶瓷与钨浆经过高温共烧制造，外形尺寸为3.3mm×3.3mm×1.6mm，芯腔为尺寸约为2.0mm×1.9mm×1.0mm，引出端11与焊盘一12、粘接区一13、键合指14在陶瓷底座内部一一相连；陶瓷底座的引出端11、发光二极管的电信号输入端焊盘一12、光电晶体管粘接区一13和键合指14电镀1.3μm～8.9μm镍层、0.30μm～5.7μm金层。用DAD-87导电胶3将光电晶体管4粘在粘接区一13中央，经过120℃～150℃、0.5h～2h高温固化；再用φ30μm金键合丝5将光电晶体管4与键合指14键合互联起来。
其次陶瓷盖板2制备和发光二极管6组装。陶瓷盖板2采用含量不低于90％的氧化铝陶瓷与钨浆经过高温共烧制造，外形尺寸为3.3mm×3.3mm×0.3mm，粘接区二21、键合区23在陶瓷盖板表面引出焊盘二22；陶瓷盖板2的粘接区二21、焊盘二22和键合区23电镀1.3μm～8.9μm镍层、0.30μm～5.7μm金层。用DAD-87导电胶3将发光二极管6粘在粘接区二21中央，经过120℃～150℃、0.5h～2h高温固化；再用φ30μm金键合丝5将发光二极管6与键合区23键合互联起来。
然后，将陶瓷底座1和陶瓷盖板2对接粘接。陶瓷底座1的焊盘一12上点上DAD-87导电胶3，再将组装发光二极管6的陶瓷盖板2的焊盘二22与陶瓷底座1的焊盘一12对准并对扣上，陶瓷底座1和陶瓷盖板2上下对齐，经过120℃～150℃、0.5h～2h高温固化固定。
最后，陶瓷底座1和陶瓷盖板2侧面密封。用2.0mm×3.3mm黑色BSP150绝缘保护膜7将陶瓷底座1和陶瓷盖板2的四个侧面贴上，并经过150℃、1h～2h高温固化，冷却后揭去基材。
综上所述，借助于本发明的上述技术方案，本发明通过将陶瓷底座底面排列引出端、腔壁的顶面做发光二极管焊盘分开，使封装结构可以表面贴装，也可以引线键合到模块或电路板上；侧面用绝缘保护膜封掉陶瓷底座与陶瓷盖板之间的缝隙、电镀工艺连筋引出端头被封掉，解决了密封问题，提升了光电耦合器使用可靠性。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (9)
1.一种光电耦合器封装结构，所述封装结构包括陶瓷底座(1)、陶瓷盖板(2)、导电胶(3)、光电晶体管(4)、键合丝(5)、发光二极管(6)和绝缘保护膜(7)，其特征在于：所述陶瓷底座(1)的底面为引出端(11)，顶面有发光二极管(6)的电信号输入端焊盘一(12)，陶瓷底座(1)的芯腔中有粘接区一(13)和键合指(14)，焊盘一(12)、粘接区一(13)和键合指(14)分别与引出端(11)在陶瓷底座(1)内部联通；所述光电晶体管(4)通过导电胶(3)粘接在粘接区一(13)上，通过键合丝(5)与键合指(14)互联；所述陶瓷盖板(2)为单层单面金属化，其单面金属化图形有粘接区二(21)、焊盘二(22)和引线键合区(23)；发光二极管(6)通过导电胶(3)粘接在粘接区二(21)上，通过键合丝(5)与引线键合区(23)互联；所述陶瓷底座(1)的焊盘一(12)和陶瓷盖板(2)的焊盘二(22)通过导电胶(3)对应粘接在一起；所述绝缘保护膜(7)贴于陶瓷底座(1)和陶瓷盖板(2)的侧面。
2.根据权利要求1所述的一种光电耦合器封装结构，其特征在于，所述陶瓷底座(1)与陶瓷盖板(2)的平面外形尺寸相同，均采用高温共烧陶瓷工艺制备。
3.根据权利要求1所述的一种光电耦合器封装结构，其特征在于，所述陶瓷底座(1)的焊盘一(12)和陶瓷盖板(2)的焊盘二(22)是一个平面，其与陶瓷底座(1)的引出端(11)不是一个平面；陶瓷底座(1)的引出端(11)采用焊膏在模块或电路板上进行表面贴装，或采用键合丝键合到模块或电路板上。
4.根据权利要求1所述的一种光电耦合器封装结构，其特征在于，所述陶瓷底座(1)的焊盘一(12)与陶瓷盖板(2)的焊盘二(22)通过导电胶(3)对应粘接在一起后，陶瓷底座(1)与陶瓷盖板(2)之间的缝隙、电镀工艺连筋引出端头由绝缘保护膜(7)在四个侧面包封起来，使芯腔与外界隔开且保证电绝缘。
5.根据权利要求1-4任一项所述的一种光电耦合器封装结构的封装方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1：陶瓷底座(1)的制备和光电晶体管(4)的组装；陶瓷盖板(2)的制备和发光二极管(6)的组装；其陶瓷底座(1)和陶瓷盖板(2)均采用含量不低于90％的氧化铝陶瓷与钨浆经过高温共烧制造；
S2：在陶瓷底座(1)的粘接区点上导电胶(3)，在导电胶(3)上贴装光电晶体管(4)的芯片并固化，然后用键合机将光电晶体管(4)与键合指(14)通过键合丝(5)互联起来；陶瓷盖板(2)的发光二极管(6)的芯片粘接区点上适量导电胶(3)，在导电胶(3)上贴装发光二极管(6)并固化，用键合机将发光二极管(6)与引线键合区(23)通过键合丝(5)互联起来；陶瓷底座(1)上的发光二极管(6)的电信号输入端焊盘一(12)上点上导电胶(3)；
S3：再将组装好的陶瓷盖板(2)以焊盘二(22)为对准点对扣在陶瓷底座(1)上，陶瓷底座(1)和陶瓷盖板(2)上下对齐，再高温固化连接起来；
S4：最后用绝缘保护膜(7)将陶瓷底座(1)、陶瓷盖板(2)侧面包封起来，陶瓷底座(1)与陶瓷盖板(2)被粘接在一起，陶瓷底座(1)与陶瓷盖板(2)之间的缝隙、电镀工艺连筋引出端头被封掉。
6.根据权利要求5所述的一种光电耦合器封装结构的封装方法，其特征在于，所述陶瓷底座(1)的引出端、发光二极管(6)的电信号输入端焊盘一(12)、光电晶体管(4)的粘接区一(13)和键合指(14)、和陶瓷盖板(2)的粘接区二(21)、焊盘二(22)和引线键合区(23)均依次电镀有1.3μm～8.9μm镍层和0.30μm～5.7μm金层。
7.根据权利要求5所述的一种光电耦合器封装结构的封装方法，其特征在于，所述步骤S2中，光电晶体管(4)和发光二极管(6)分别采用DAD-87导电胶粘在粘接区一(13)和粘接区二(21)中央，高温固化的条件为120℃～150℃、0.5h～2h。
8.根据权利要求5所述的一种光电耦合器封装结构的封装方法，其特征在于，所述步骤S3中，高温固化的条件为120℃～150℃、0.5h～2h。
9.根据权利要求5所述的一种光电耦合器封装结构的封装方法，其特征在于，所述步骤S4中，用2.0mm×3.3mm黑色BSP150绝缘保护膜将陶瓷底座(1)和陶瓷盖板(2)的四个侧面贴上，并经过150℃、1h～2h高温固化，冷却。
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