CN1674216A - 光耦合器以及使用该光耦合器的电子设备 - Google Patents

光耦合器以及使用该光耦合器的电子设备 Download PDF

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Abstract

在具有其厚度方向上贯穿的通孔7的引线框4的一个表面上，设置具有透明片用于封闭引线框4的通孔7的子安装台。在与子安装台8面对引线框4的通孔7的表面相对的子安装台的表面上，半导体光学器件3以其中其光学部分面向通孔的方式设置。该半导体光学器件3通过导线5电连接到引线框4上。在引线框4另一表面侧上的通孔7露出的情况下，引线框4的至少一个表面、半导体光学器件3以及子安装台8用由非透明模塑树脂制成的模塑部分10进行密封。

Description

光耦合器以及使用该光耦合器的电子设备
技术领域
本发明涉及一种具有半导体光学器件的光耦合器以及使用该光耦合器的电子设备，特别是涉及一种使用在用光纤作为传输媒介的发送和接收光信号的光通讯线路等中的光耦合器，以及使用该光耦合器的电子设备。
背景技术
传统地，我们已经知道耦合半导体光学器件如LED(发光二极管)和PD(光电二极管)到光纤上的光耦合器，其用于家里和汽车中的设备之间的光通讯。
作为这些光耦合器，广泛使用如图10所示的透明树脂的传递模塑法所制造的那些。图10所示的光耦合器101这样进行构造使得设置在引线框104上的半导体光学器件103用透明树脂110进行密封，并且半导体光学器件103通过透明树脂110的部分形成的透镜108而光学连接到光纤102上。半导体光学器件103通过导线105电连接到引线框104上。此外，在一些情况下，用于驱动和控制半导体光学器件103的半导体器件安装在引线框104上。这种采用传递模塑法的光耦合器与例如采用玻璃透镜的光耦合器相比具有容易低成本制造的特性。
我们知道，具有填充剂的掺树脂模塑材料使得可调节线性膨胀系数以及导热性，并且因此不需要光学性质的半导体器件用添加有填充剂的模塑树脂(通常为碳黑)密封。由于采用透明树脂110的上述光耦合器101强调光学性质，因此难于添加具有填充剂的树脂(或者树脂仅加有少量的填充剂)，并且这样光耦合器101在环境阻值方面存在问题(包括热冲击阻值和散热)。
因此，如图11所示，提出一种具有改进结构的光耦合器，其中通过加入填充剂的彩色模塑树脂(见，如JP2000-173947A)。在图11所示的光耦合器201中，半导体光学器件203安装在引线框204上，同时仅有其光学部分206附着在玻璃透镜208上，并且半导体光学器件203的光学部分206周围的电极通过导线205电连接到引线框204上。然后，用加有填充剂的彩色模塑树脂209执行传递模塑，其使得可以用彩色模塑树脂209密封半导体光学器件203以及导线205，而彩色模塑树脂209并不阻断光线路径，通过该光线路径，光进入到并从半导体器件203出去。
如图11所示，光耦合器这样构造使得玻璃透镜208安装在光学部分206上并且半导体光学器件203用彩色模塑树脂209进行密封，玻璃透镜208的一部分包括在彩色模塑树脂209中。然而，用该结构实现树脂密封的实际装置并未在JP2000-173947A中披露。通常，在传递模塑中使用的树脂具有小颗粒，其包括树脂从几微米的空间泄漏的现象。因此，可以想到难于实现在JP2000-173947A中所述的结构。另外，在采用相对较大尺寸(几毫米到几十毫米平方)的半导体光学器件如CCD(电荷耦合器件)的情况下，可以在光学部分设置玻璃透镜。然而，具有小尺寸(几百微米的平方)的半导体器件如LED，其具有非常小的光学部分，需要使用尺寸也非常小的玻璃透镜，因此出现的问题包括：(i)难于设计提供光学效果的透镜；(ii)难于制造机密的玻璃透镜；以及(iii)难于粘结并且对准光学部分和玻璃透镜。此外，如果使用比半导体器件的光学部分大的玻璃透镜，靠近半导体光学器件的光学部分的电极也粘结到玻璃透镜上，这使得可以进行导线粘结。
对于上述光耦合器，已经披露一种使用树脂透镜的方法。然而，在使用具有小尺寸半导体光学器件如LED的情况下，其光学部分小并且由于相同的原因这样在实际应用中存在问题。此外，在使用树脂透镜的情况下，由于透镜的耐热性，因此有必要在安装树脂透镜之前用彩色模塑树脂实现模塑，这使得有必要通过压力接触或者用精密的缝隙保持半导体光学器件的光学部分以及模型，以便防止彩色树脂进入到半导体光学器件的光学部分。这需要防止半导体光学器件以及高精度模塑管理的损害(还有防止引线框的变形)，使得难于进行制造。特别是在具有小尺寸的半导体光学器件如LED的情况下，非常难于管理，以便防止在保护导线的同时彩色模塑树脂进入到光学部分中。
另外，透明模塑树脂、半导体光学器件、引线框以及粘结导线在线性膨胀系数上通常不同。因此，在高的运行温度的范围中，粘结导线的破碎、外壳断裂等的发生，使得其极难制造具有高可靠性的光耦合器。
发明内容
考虑到上述情形，本发明的一个目的是提供一种具有简单结构的能提供优良的耐环境性以及高可靠性的光耦合器，具有高耦合效率并在尺寸和价格方面实现减小，并且使用具有小尺寸的半导体光学器件如LED和PD，以及使用该光耦合器的电子设备。
为了实现上述目的，本发明的光耦合器包括：
具有在其厚度方向贯通的通孔的引线框；
具有透明片的子安装台，透明片设置在引线框的一个表面上从而关闭引线框的通孔；
半导体光学器件，该半导体光学器件以半导体光学器件的光学部分面向通孔的方式设置在与子安装台面向引线框的通孔的表面相对的子安装台的表面上，并且该半导体光学器件通过导线电连接到引线框上；以及
由非透明模塑树脂制成的模塑部分，用于在引线框的另一表面侧上的通孔露出时密封引线框的至少一个表面、半导体光学器件以及子安装台。
根据上述结构，引线框的至少一个表面、半导体光学器件以及子安装台在引线框的另一表面侧上的通孔露出时用由非透明模塑树脂制成的模塑部分进行密封。在其中半导体器件是例如光接收器件的情况下，在通过引线框厚度方向上贯穿的通孔的入射光通过具有透明片的子安装台，并且成为半导体光学器件设置在与引线框的通孔面对的子安装台的表面相对的子安装台的表面上的光学部分(光接收表面)的入射光。在其中半导体光学器件是发光器件的情况下，半导体光学器件的光学部分(发射表面)的出射光穿过具有透明片的子安装台并且出射通过引线框的通孔。因此，借助简单的结构，可以用非透明模塑树脂可靠地密封半导体光学器件和导线，使得可以实现具有优良地耐环境性和高可靠性的光耦合器。此外，可以满足尺寸和价格方面的减小，并且具有高耦合效率，并且可以采用具有小尺寸如LED和PD的半导体光学器件。
此外，在一个实施例中，非透明模塑树脂包括70wt％或者更多的填充剂。
根据上述实施例，采用包含70wt％或者更多填充剂的非透明模塑树脂可以减小半导体光学器件、引线框以及粘结导线之间的线性膨胀系数中的差别，使得可以制造具有高可靠性的光耦合器，并且防止粘结导线破碎或者外壳裂缝。
此外，在一个实施例中，子安装台设置有电极，该电极电连接到半导体光学器件的前表面电极上。
根据上述实施例，在子安装台上安装半导体光学器件的同时粘结电极到半导体光学器件上使得在半导体光学器件和子安装台之间容易形成电连接，这使得可以实现光耦合器的小型化并且由此节省空间。
此外，在一个实施例中，子安装台和半导体光学器件的光学部分之间的空间填充有透明树脂。
根据上述实施例，在半导体光学器件和子安装台之间不出现空气层，这使得可以实现具有高耦合效率的光耦合器。
此外，在一个实施例中，安装在子安装台上的电极具有至少一个凹槽。
根据上述实施例，当填充透明树脂到子安装台和半导体光学器件的光学部分之间的空隙时，透明树脂通过使用设置在子安装台的电极上的凹槽导入，这使得容易填充透明树脂。
此外，在一个实施例中，子安装台具有设置在引线框通孔内部的透镜。
根据上述实施例，设置在子安装台上的透镜可以增加光纤和半导体光学器件之间的耦合效率。
此外，一个实施例还包括信号处理集成电路，其设置在引线框上并且电连接到半导体光学器件上。
根据上述实施例，半导体光学器件和信号处理集成电路可制造成单个封装，由此实现小型化和空间节省。
此外，在一个实施例中，半导体光学器件是光接收器件，并且信号处理集成电路是用于放大光接收器件的输出信号的放大集成电路，并且光接收器件和放大集成电路在单片中形成。
根据上述实施例，由于光接收器件和放大集成电路之间不需要导线的，所以杂散电容减小并且实现快速响应。另外，由于芯片数量减小，因此简化了制造并且实现成本减少。
此外，在一个实施例中，半导体光学器件包括发光器件以及光接收器件，并且
信号处理集成电路包括用于驱动发光器件的驱动集成电路以及用于放大来自光接收器件的输出信号的放大集成电路。
根据上述实施例，用非透明模塑树脂分别覆盖发光器件和光接收器件可以去掉杂散光噪声的影响，从而用简单的结构实现具有高通讯质量的通讯并且实现小型化。
此外，在一个实施例中，驱动集成电路和放大集成电路在单片中形成。
根据上述实施例，芯片数量减小，这简化制造并且使成本降低。
此外，在一个实施例中，信号处理集成电路包括用于输出信息相关运行状态的输出外部连接端子和用于接收控制信息的输入外部连接端子中的至少一个。
根据上述实施例，输出外部通讯端子的输出信号和输入外部通讯端子的输入信号可以控制信号处理电路的操作，由此可以得到具有高通讯质量的改进通讯。
此外，在一个实施例中，由非透明模塑树脂制成的模塑部分以引线框的另一表面的几乎整个表面被暴露的方式设置。
根据上述实施例，用简化制造的结构可降低成本并且可实现小型化。
此外，在一个实施例中，由非透明模塑树脂制成的模塑部分具有啮合部分，该啮合部分以其中引线框插入在引线框一个表面侧上的模塑部分和啮合部分之间的方式设置在引线框的另一表面侧上。
根据上述实施例，引线框插入在引线框的一个表面侧的模塑部分和啮合部分之间，这样非透明模塑树脂可可靠地与引线框啮合，使得可以实现高可靠性和小型化。
此外，在一个实施例中，由非透明模塑树脂制成的模塑部分覆盖引线框除露出通孔的孔洞部分的另一表面。
根据上述实施例，在由非透明模塑树脂制成的模塑部分中的孔洞部分简化并且确保了光耦合器和光纤之间的对准，这样可实现具有高通讯质量的通讯。另外，不必单独设置对准装置，这使得可以实现小型化。
此外，在一个实施例中，在由非透明模塑树脂制成的模塑部分中的孔洞部分成形为从其开口向引线框的通孔侧变窄。
根据上述实施例，光纤的对准更加可靠，并且孔洞部分成形为从其开口向引线框侧变窄从而收集光，这样在其中半导体光学器件是例如光接收器件的情况下，简化了入射光的引入，并且改进了光接收效率。
此外，一个实施例的电子设备包括上述光耦合器。
根据该电子设备，使用该光耦合器使得可以改进可靠性并且实现小型化和降低成本。
从上述说明书中清楚看见，根据本发明的光耦合器，即使在其中使用小型半导体光学器件如PD或者LED的情况下，也可以采用简单的结构来通过在耐环境性优良的非透明模塑树脂密封半导体光学器件和导线，这使得可以以低成本提供具有优良耐环境性并且高可靠性的小型光耦合器。另外，提供集光功能(如，透镜)给引线框的通孔和子安装台使得可以改进光耦合效率。
此外，由于光接收器件和放大集成电路在单片中形成，因此光接收器件和放大集成电路之间不需要导线，这样减小了杂散电容并且实现快速响应。另外，由于芯片数量减小，简化制造并且实现了成本降低。
此外，发光器件、光接收器件、发光器件的驱动集成电路、光接收器件的放大集成电路在单个封装中形成并且用非透明模塑树脂密封，这样可不用复杂的机构而减小杂散光噪声的影响，这使得可以得到具有高通讯质量的通讯并且可以实现小型化。
此外，半导体光耦合器与输出外部连接端子和输入外部连接端子的至少一个连接，用于从以及给用于发光器件的驱动集成电路和用于光接收器件的放大集成电路接收和供给信息相关运行状态和控制信息，这使得可以得到具有高通讯质量的改进通讯。
附图说明
从下面给出的详细描述和附图中本发明将更加全面理解，附图仅为通过说明给出，并且因此不旨在限制本发明，其中：
图1A和1B是分别示出根据本发明第一实施例的光耦合器的外形结构的示意剖视图和前视图；
图2A和2B是分别示出根据第一实施例的光耦合器的子安装台的外形结构的底视图和侧视图；
图3A和3B是分别示出根据第一实施例的光耦合器的子安装台的另一结构的底视图和侧视图，并且图3C是示出子安装台的又一结构的底视图；
图4A和4B是分别示出根据本发明第一实施例的具有不同模塑部分的另一光耦合器的外形结构的示意剖视图和前视图；
图5A和5B是分别示出根据本发明第一实施例的具有不同模塑部分的又一光耦合器的外形结构的示意剖视图和前视图；
图6A和6B是分别示出根据本发明第二实施例的光耦合器的外形结构的示意剖视图和前视图；
图7A和7B是分别示出根据本发明第三实施例的光耦合器的外形结构的示意剖视图和前视图；
图8是示出在根据本发明第四实施例的光耦合器中的发光器件驱动电路的外形结构的示意图；
图9是示出在光耦合器中的光接收器件放大电路的外形结构的示意图；
图10是示出传统光耦合器的外形结构的剖视图；以及
图11是示出另一传统光耦合器的外形结构的剖视图。
附图标记说明
1：光耦合器                      2：光纤
3：半导体光学器件                3a：光接收器件
3b：发光器件                     4：引线框
4a：引线端子                     5：导线
6：光学部分                      7：通孔
8，8A：玻璃子安装台              9：透镜
10：模塑部分                     10b：啮合部分
11：透明树脂部分                 12：信号处理电路
13：IC                           14：信号处理电路
20，20A：电极                    21，21A：光径孔
22，22A：凹槽                    50：发光器件驱动电路
51：发光器件驱动电路部分         52：输入信号检测器电路部分
53：发光器件驱动电流控制电路部分 60：光接收器件放大电路
61：已接收信号检测器电路部分     62：光接收器件放大电路部分
101，201：光耦合器               102：光纤
103，203：半导体光学器件         104，204：引线框
105，205：导线                   206：光学部分
108：透镜                        110：透明树脂
208：玻璃透镜                    209：彩色模塑树脂
具体实施方式
下文，将结合实施例参考附图详细描述本发明中的光耦合器以及使用该光耦合器的电子设备。
(第一实施例)
图1A是示出根据本发明第一实施例的光耦合器的外形结构的示意剖视图，以及图1B是示出从光纤2的侧面所见的光耦合器的前视图。图1A示出了沿图1B的线I-I所截取的截面。
如图1A和1B所示，光耦合器1包括半导体光学器件3、其上设置有半导体光学器件3的引线框4、举例为具有光传输的子安装台的玻璃子安装台8、设置在玻璃子安装台8上的透镜9、以及举例为信号处理集成电路的信号处理电路(半导体器件)12。在引线框4相对半导体光学器件3的光学部分6的部分上，形成有在厚度方向上贯穿的通孔7。在此的光学部分6指的是半导体光学器件3用于发光的部分或者用于接收光的部分，例如，其表示LED中的发光表面和PD中的光接收表面。
在半导体光学器件3具有导电性并且光学部分6在相对正常设置方向(向下设置)的方向中面向引线框4时，半导体光学器件3粘结到玻璃子安装台8上。该玻璃子安装台8配备有电极(未示出)以便电连接到半导体光学器件3的电极(未示出)上。在玻璃子安装台8的电极和半导体光学器件3的电极之间的电粘结通过金-锡共晶粘结、银膏的使用、金块的使用等建立。玻璃子安装台8和半导体光学器件3的电极均被设置为不阻断光学部分6的光径。
当玻璃子安装台8电粘结到半导体光学器件3时，在玻璃子安装台8和半导体光学器件3的光学部分6之间产生空气层。由于这种空气层的产生，如果半导体光学器件3是发光器件，从发光器件的吸光效率(传输效率)被降低，同时如果半导体光学器件3是光接收器件时，光接收器件的耦合效率(接收效率)被降低。因此，在第一实施例中的光耦合器这样构造，即玻璃子安装台8和半导体光学器件3之间的空隙用透明树脂部分11进行填充，从而防止空气层的产生并且防止传输效率和接收效率的降低。作为透明树脂，可使用硅、环氧树脂等。
此外，设置在玻璃子安装台8上的透镜9，其为改进发光器件中的传输效率或者光接收器件中的接收效率而设置，可用玻璃子安装台8集成制造或者可单独制造并粘结其上。因此，半导体光学器件3的后表面电极和信号处理电路12通过导线5电连接，玻璃子安装台8和引线框4可通过导线5电连接，信号处理电路12和引线框4可通过导线5电连接，并且引线框4通过导线5互相电连接。
图2A为示出从电极侧看到的根据本发明第一实施例的光耦合器的子安装台的底视图，并且图2B是子安装台8的侧视图。
在图2A和2B中，在玻璃子安装台8的一个表面上，设置有电连接到半导体光学器件的前表面电极(未示出)的电极20，并且电极20每个具有几乎为圆形光径孔21从而不阻断半导体光学器件的光学部分(即发光部分和光接收部分)。
半导体光学器件的前表面电极通过金-锡共晶粘结、银膏的使用、如上所述金块的使用等电连接到电极20。
光径孔21用透明树脂进行填充，用来防止降低半导体光学器件的传输效率和接收效率。
在图2A和2B中的子安装台8的情况下，为了在半导体光学器件的前表面电极和子安装台8的电极20之间建立电粘结，首先，光径孔21用透明树脂填充，半导体光学器件的前表面电极和子安装台8的电极20电连接，并且半导体光学器件和子安装台8之间的空隙用透明树脂填充。
另外，图3A是从电极侧看到的具有孔洞以及用透明树脂填充的凹槽的子安装台的底视图，图3B是子安装台8A的侧视图，并且图3C是从电极侧看到的具有与图3A不同形状的电极20B的子安装台8A的底视图。
在图3A和3B中，在玻璃子安装台8A的一个表面上，设置有电连接到半导体光学器件前表面电极上的电极20A，并且该电极20A具有光径孔21A从而不阻断半导体光学器件的光学部分(即，发光部分或者光接收部分)，并且具有几乎为三角形形状的凹槽22，凹槽在左手方向和右手方向分别扩大。
半导体光学器件的前表面电极通过金-锡共晶粘结、银膏的使用、和如上所述金块的使用等电连接到电极20A上。
光径孔21A用透明树脂填充，用于防止半导体光学器件的传输效率或者接收效率的降低。
在图3A和3B中的子安装台8A的情况下，首先，半导体光学器件的前表面电极和子安装台8A的电极20A电连接，并且然后透明树脂从设置在电极20A上的孔21A或者凹槽22填充，这样半导体光学器件和子安装台8A之间的空间用透明树脂填充。此时，在光径孔21A中填充的透明树脂的过量部分进行导引并且散布到凹槽22侧面，这确保了透明树脂的填充。
在图3C的实施例中，子安装台8A设有具有光径孔21A和矩形凹槽22A的电极20B。光径孔21A和矩形凹槽22A具有与图3A相同的功能。
此外，如图1A和1B所示，半导体光学器件3、导线5和信号处理电路12用由非透明模塑树脂制成的模塑部分10，该非透明模塑树脂包括70wt％或者更多的填充剂，从而具有与导线5差不多的线性膨胀系数，并且具有高导热性以及优良的耐环境性。此外，引线框4用模塑部分10覆盖，除了引线端子4a以外。同样，相对其上设置半导体光学器件3的表面的引线框4的表面(前表面)，除了通孔7的一部分以外，用模塑部分10封闭。半导体光学器件3与光纤2通过透明树脂部分11、玻璃子安装台8、透镜9、以及引线框4的通孔7进行光耦合。
现在给出第一实施例中的光耦合器1的制造方法的描述。
首先，在半导体光学器件3的光学部分6侧表面上形成的电极与在玻璃子安装台8上形成的电极电连接。玻璃子安装台8的电极和半导体光学器件3的电极之间的电连接通过具有导电性的方法建立，如金-锡共晶粘结、焊接、银膏的使用、金块的使用等。在该阶段，半导体光学器件3和玻璃子安装台8之间的空间用透明树脂填充。
接着，玻璃子安装台8以电连接到玻璃子安装台8上的半导体光学器件3的光学部分面对引线框4的通孔7的方式粘结到引线框4上。玻璃子安装台8和引线框4的粘结用附着剂，如银膏等实现。在这种情况下，考虑到半导体光学器件3的散热，希望使用高导热性的附着剂。
接着，信号处理电路12采用附着剂如银膏粘结到引线框4上。考虑到半导体光学器件3的散热，希望使用高导热性的附着剂。
接着，半导体光学器件3的后表面电极、设置在玻璃子安装台8的电极以及信号处理电路12通过导线5电连接到引线框4上。
接着，执行由包括70wt％或者更多填充剂的非透明模塑树脂制成的模塑部分10的传递模塑。由非透明模塑树脂制成的模塑部分10具有与导线5差不多的线性膨胀系数，并且具有高导热性以及优良的耐环境性。在此，模型按压到通孔7的外围从而从引线框4的前表面侧闭合通孔7，从而防止由模塑树脂制成的模塑部分10从引线框4的前表面侧进入到通孔7中。
如图1A所示，实施例为孔洞部分的光纤2的对准导引部分10a设置在引线框4前表面侧上的通孔7附近的模塑部分10上，通过该部分光纤2可精确定位。对准导引部分10a为圆锥形表面。
尽管未在第一实施例中描述，光纤的对准可通过对准导引部分10a定位设置在光纤端面上的插头而实现。
此外，图4A是示出另一光耦合器的示意图，并且图4B是示出从光纤2的侧面看到的光耦合器的前视图。图4A示出了沿图4B的线IV-IV切割的截面。示出图4A和4B的光耦合器具有与图1A和图1B中所述的光耦合器相同的结构，除了模塑部分，并且因此相同的组成部件用相同的附图标记表示从而省略它们的解释。
如图4A和4B所示，光耦合器可构造成由非透明模塑树脂制成的模塑部分10不进入到引线框4的通孔7。在图4A和4B中的光耦合器中，与图1A和1B中的光耦合器相同，用于传递模塑的模型按压到引线框4的整个前表面，从而防止由模塑树脂制成的模塑部分10进入到引线框4的前表面侧。该结构可以实现光耦合器的小型化并且空间节省。
此外，图5A是示出另一光耦合器的示意剖视图，并且图5B是示出从光纤2侧面看到的光耦合器的前视图。图5A示出了沿图5B的线V-V截取的截面。
如图5A和5B所示，光耦合器构造成由非透明模塑树脂制成的模塑部分10不进入到引线框4的通孔7中，并且由非透明模塑树脂制成的啮合部分10b设置在前框架4和模塑部分10的露出表面侧面4C、10C部分。该结构可以实现光耦合器的小型化并且节省空间，并且还使得由非模塑树脂制成的模塑部分10确保啮合到引线框4上，由此可以实现具有高可靠性的光耦合器。
尽管所用的玻璃子安装台与第一实施例中具有透明片的子安装台相同，透明材料如透明树脂也可以使用。
如上述说明书中清楚所见，根据第一实施例的光耦合器1，即使在其中使用小型半导体光学器件3如LED和PD的情况下，也可以采用简单的结构通过模塑部分10来密封半导体光学器件3和导线5，该模塑部分10由包括填充剂并且在耐环境性的非透明模塑树脂制成，这使得可以以低成本提供具有优良耐环境性并且高可靠性的小型光耦合器。
(第二实施例)
图6A是示出根据本发明第二实施例的光耦合器外形结构的示意剖视图，并且图6B是示出从光纤2的侧面看到的光耦合器的前视图。图6A示出了沿图6B的线VI-VI截取的截面。
第二实施例中的光耦合器与图1A和1B的第一实施例中的光耦合器不同点在于IC(集成电路)13安装在玻璃子安装台8上，其中，在其中半导体光学器件是光接收器件3以及作为第一实施例所示的图1A和1B中的信号处理电路12的集成电路的情况下，IC 13是与光接收器件相连的单片。
作为单片形成的IC 13安装在与第一实施例中半导体光学器件3相同的位置。包括安装方法和结构的光耦合器的其他方面与第一实施例相同。由于光耦合器具有与第一实施例中的光耦合器相同的结构，相同的组成部件用相同的附图标记表示从而省略其解释。
在该第二实施例中，IC 13和导线5可用包括填充剂并且具有简单结构且耐环境性优良的非透明模塑树脂制成的模塑部分10进行密封，由此可以以低成本提供具有优良耐环境性的光学通讯器件。
此外，由于光接收器件和放大集成电路作为IC 13在单片中形成，因此光耦合器20在光接收器件和放大集成电路之间不需要导线，这样减小了杂散电容并且得到了快速响应，同时光耦合器20不容易受到电磁噪声的影响。此外，由于芯片数量减少，简化了制造并且实现了成本降低。
(第三实施例)
图7A是示出根据本发明第三实施例的光耦合器的外形结构的示意剖视图，并且图7B是从光纤2的侧面看到的光耦合器的前视图。图7A示出了沿图7B的线VII-VII截取的截面。
第三实施例中的光耦合器与第一实施例的光耦合器的不同点在于将发光器件3b、光接收器件3a、以及由发光器件3b的驱动集成电路和光接收器件3a的放大集成电路组成的IC 14组合到单个封装中。其他方面与第一实施例相同。
在第三实施例的光耦合器中，发光器件3b、光接收器件3a和IC 14组合到单个封装中，这使得可以构造具有单个封装的用于传输和接收的光耦合器。
通常，在其中用于传输和接收的光耦合器具有单个封装的结构的情况下，由于封装内部的光反射，发光器件的传输光耦合到光接收器件上从而产生噪声(杂散光噪声)成分，这有时导致误动作以及通讯质量的降低。为了防止杂散光噪声，需要安装光屏蔽板等，这使得制造困难并且增加了制造成本。
相反，第三实施例的光耦合器采用由非透明模塑树脂制成的模塑部分10，这样在封装内部不存在光反射并且因此发光器件3b的传输光不耦合到光接收器件3a上。因此，不产生杂散光噪声，并且这样杂散光噪声的影响可减小而不需要复杂的机构，这使得可实现具有高通讯质量的通讯并且可以实现小型化。
在图7A和7B中，作为信号处理电路的发光器件的驱动集成电路和光接收器件的放大集成电路在单片中形成。然而，电路可分别具有单片的结构。此外，类似第二实施例，光接收器件和光接收器件的放大集成电路可作为单片构造并且发光器件的驱动集成电路可分别设置。
从上述描述可以清楚看出，根据第三实施例的光耦合器，即使在其中使用小型半导体光学器件3a和3b，如PD和LED从而构造用于传输和接收的光耦合器的情况下，也可以采用简单的结构通过由包括填充剂并耐环境性优良的非透明模塑树脂制成的模塑部分10来密封半导体光学器件3a、3b以及导线5，这可以以低成本提供具有优良耐环境性的光耦合器1。
(第四实施例)
本发明的第四实施例的特征在于第三实施例中发光器件的驱动集成电路和光接收器件的放大集成电路包括用于供给和接收关于运行状态的信息和控制信息的输出外部连接端子和输入外部连接端子。其他方面与第三实施例相同。
图8示出了实施在第四实施例中的光耦合器中的发光器件的驱动集成电路的发光器件驱动电路50的结构。发光器件驱动电路50由发光器件驱动电路部分51、输入信号检测器电路部分52、以及发光器件驱动电流控制电路部分53组成，其全部在单片中形成。输入信号检测器电路部分52具有的功能是检测传输信号的输入并且输出其代表信号。基于输入信号检测器电路部分52的信号，发光器件驱动电路部分51在没有输入信号时进入待机状态，并且发光器件驱动电路部分51一旦检测到输入信号便进入运行状态。在图8中，示出了发光器件驱动电流控制信号输入端子54、传输信号输入端子55、LED驱动信号输出端子56、以及输入信号接收检测输出端子57。发光器件驱动电流控制信号输入端子54和传输信号输入端子55是输入外部连接端子的实施例，同时LED驱动信号输出端子56和输入信号接收检测输出端子57是输出连接端子的实施例。
由于具有这种结构，在待机状态中减小功率消耗成为可能。此外，通过提供输入信号接收检测输出端子57给外部，在待机状态中以类似方式在其他外围电路中减小功率消耗成为可能。
此外，发光器件驱动电流控制电路部分53基于来自外部的发光器件驱动电流控制信号控制发光器件驱动电路部分51从而控制发光器件的驱动电流。例如，作为发光器件的LED具有的特性是其光学输出在高温时降低。由于使用第四实施例的发光器件驱动电流控制电路部分53，在高温下增加驱动电流、增加光学输出以及在高温下减小光降成为可能，这使得可以实现具有高通讯质量的通讯。
此外，用作发光器件的LED在光学输出方面具有散射，并且此外，由于在制造过程中安装的变化，发送器的光学输出表现出散射。在第四实施例中，可以基于来自外部的发光器件驱动电流控制信号用驱动电流控制LED的光学输出，这样发送器的光学输出可进行监测，并且用专门的光学输出进行匹配，由此实现具有高通讯质量的通讯。
此外，图9示出了在第四实施例的光接收器件中实施放大集成电路的光接收器件放大电路60。该光接收器件放大电路60由已接收信号检测器电路部分61以及光接收器件放大电路部分62组成，两者在单片上形成。已接收信号检测器电路部分61具有的功能是检测已接收信号的输入并且输出检测信号。在图9中，示出了已接收信号输入端子63、输出信号端子64、以及已接收信号检测输出端子65。端子63是输入外部连接端子的实施例，同时输出信号端子64和已接收信号检测输出端子65是输出外部连接端子的实施例。
基于来自己接收信号检测器电路部分61的检测信号，光接收器件放大电路部分62当没有已接收信号时处于待机状态，并且光接收器件放大电路部分62一旦检测到已接收信号即处于运行状态。由于具有这种结构，在待机状态中减小功率消耗成为可能。并且，通过提供已接收信号检测输出信号端子65，还可以在待机过程中以类似方式在其他外围电路中减小功率消耗。
如上所述，在由第四实施例中所述的发光器件驱动电路50和光接收器件放大电路60组成的光耦合器中，发光器件驱动电路50和光接收器件放大电路60合并为接收和供给关于运行状态的信息以及控制信息的输出外部连接端子以及输入外部连接端子，这样信号处理电路的运行可用检测信号和来自外部的输入信号进行控制，由此实现具有高通讯质量的改进通讯。
在第四实施例中的光耦合器中，发光器件驱动电路50由发光器件驱动电路部分51、输入信号检测器电路部分52、以及用于检测是否存在传输信号输入并且用来自外部的发光器件驱动电流控制信号控制发光器件驱动电流的发光器件驱动电流控制电路部分53组成。除上以外，将发光器件驱动电路50和光接收器件放大电路60集成使得发光器件驱动电路50可以仅用内部通讯控制其本身而不用借助外部控制信号等，即，例如，发光器件驱动电路50可基于来自发光器件放大电路60的控制信号控制发光器件。
此外，尽管发光器件驱动电路50由发光器件驱动电路部分51，输入信号检测器电路部分52以及发光器件驱动电流控制电路部分53组成，但是用于控制发光器件驱动电路的逻辑电路也可组合进去。
此外，尽管光接收器件放大电路60由已接收信号检测器部分61和光接收器件放大电路部分62组成，但是用于控制光接收器件放大电路60的逻辑电路也可组合进去。
本发明的光耦合器使用在电子设备中，如数字TV(电视)接收机、数字BS(广播卫星)调谐器、CS(通讯卫星)调谐器、DVD(数字化视频光盘)播放器、超音频CD(光盘)、AV(音频视频)放大器、音频、个人计算机、个人计算机外围设备、移动电话以及PDS(个人数字助理)。本发明的光耦合器还使用在宽的运行温度范围的环境中的电子设备中，如，车载设备如车载音频、汽车导航系统以及传感器、还有工厂机器人传感器以及控制设备。
尽管本发明由此描述，很明显同样可以以各种方式进行改变。这些变形不认为是脱离了本发明精神和范围的，并且所有对于本领域的技术人员来说很明显的这种变形将包括在所附权利要求的范围内。

Claims (16)

1.一种光耦合器，包括：
一具有在其厚度方向上贯穿的通孔的引线框；
一子安装台，该子安装台具有透明片，该透明片设置在引线框的一个表面上以便封闭引线框的通孔；
一半导体光学器件，该半导体光学器件以该半导体光学器件的光学部分面向该通孔的方式设置在与子安装台面对引线框通孔的表面相对的子安装台表面上，并且该半导体光学器件通过导线电连接到引线框上；以及
一由非透明模塑树脂制成的模塑部分，用于在引线框的另一表面侧上的通孔露出的状态下密封引线框的至少一个表面、半导体光学器件以及子安装台。
2.如权利要求1所述的光耦合器，其中
该非透明模塑树脂包括70wt％或者更多的填充剂。
3.如权利要求1所述的光耦合器，其中
该子安装台设有电极，该电极电连接到半导体光学器件的前表面电极上。
4.如权利要求1所述的光耦合器，其中
该子安装台和该半导体光学器件的光学部分之间的空间被透明树脂填充。
5.如权利要求3所述的光耦合器，其中
安装在该子安装台上的该电极具有至少一个凹槽。
6.如权利要求1所述的光耦合器，其中
该子安装台具有一透镜，该透镜设置在引线框的通孔内部。
7.如权利要求1所述的光耦合器，还包括
一信号处理集成电路，该信号处理集成电路设置在引线框上并且电连接到半导体光学器件上。
8.如权利要求7所述的光耦合器，其中
该半导体光学器件是光接收器件，并且信号处理集成电路是用于放大来自光接收器件的输出信号的放大集成电路，以及
该光接收器件以及该放大集成电路形成在一单片上。
9.如权利要求7所述的光耦合器，其中
该半导体光学器件包括发光器件和光接收器件，并且
该信号处理集成电路包括用于驱动发光器件的驱动集成电路和用于放大来自光接收器件的输出信号的放大集成电路。
10.如权利要求9所述的光耦合器，其中
该驱动集成电路和该放大集成电路形成在一单片上。
11.如权利要求7所述的光耦合器，其中
该信号处理集成电路包括用于输出有关运行状态的信息的输出外部连接端子和用于接收控制信息的输入外部连接端子中的至少一个。
12.如权利要求1所述的光耦合器，其中
由非透明模塑树脂制成的模塑部分以引线框的另一表面的几乎整个表面露出的方式设置。
13.如权利要求12所述的光耦合器，其中
由非透明模塑树脂制成的模塑部分具有啮合部分，该啮合部分以其中引线框插入引线框的该一个表面侧上的模塑部分和啮合部分之间的方式设置在引线框的另一表面侧上。
14.如权利要求1所述的光耦合器，其中
由非透明模塑树脂制成的模塑部分覆盖除露出通孔的孔洞部分以外的引线框的另一表面。
15.如权利要求14所述的光耦合器，其中
在由非透明模塑树脂制成的模塑部分中的孔洞部分成形为从其开口向引线框的通孔侧变窄。
16.电子设备，包括如权利要求1所述的光耦合器。
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