DD140820A1

DD140820A1 - Optoelektronische koppelanordnung

Info

Publication number: DD140820A1
Application number: DD20974078A
Authority: DD
Inventors: Friedhelm Banse; Heinz Hornung; Juergen Puhlmann; Kurt Schmidt
Original assignee: Friedhelm Banse; Heinz Hornung; Juergen Puhlmann; Kurt Schmidt
Priority date: 1978-12-14
Filing date: 1978-12-14
Publication date: 1980-03-26

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine optoelektronische Koppelanordnung,· bestehend aus einem strahlungsemittierenden Halbleiterbauelement als Sender und einem strahlungsempfindlichen Halbleiterbauelement als Empfänger in einem gemeinsamen Gehäuse. Das Ziel der Erfindung besteht darin, eine optoelektronische Koppelanordnung zu finden, die einerseits alle bei der Montage und Justierung auftretenden herkömmlichen Fehler ausschließt und andererseits bei kleiner Gehäuseform einen hohen Stromübergangskoeffizienten und einen hohen Isolationswiderstand sichert. Das Wesen der Erfindung besteht darin, daß sowohl Senderais auch Empfängerchip auf verschiedenen. Bondlaschen eines einzigen Trägerstreifens angeordnet sind und nach dem Chip- und Drahtbonder, ein Umbiegen einer oder mehrerer Bondlaschen derart erfolgt, daß sich Sender- und Empfängerchip gegenüberstehen. Die Erfindung findet Anwendung bei der Herstellung optoelektronischer Koppler

Description

Titel der Erfindung Optoelektronische Koppelanordnung Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine optoelektronische Koppel™ anordnungj bestehend aus einem strahlungsemittierenden Halbleiterbauelement als Sender und einem strahlungsempfindlichen Halbleiterbauelement als Empfänger in einem gemeinsamen Gehäuse«

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Es ist bekannt₉ optoelektronische Koppelanordnungen aus einer Strahlungsemittierenden Lumineszenzdiode_s insbesondere GaAs-Biοde_r und einem lichtempfindlichen Fotodetektor _f insbesondere Si^Foto&iode oder Si~3?ototransist.O2?s aufzubauen* Hierbei werden beide Elemente in einem gemeinsamen_g abgedunkelten Gehäuse angeordnet*. VJi den Fotodetektor vor Außenlicht zu schützen_f da ein Fotostroüi nur bei entsprechend angeregtem? Luminossenzdiode fließen darf©-

Es ist weiterhin bekannt, das Lumineszenzdiodenelement und das Fotodetektorelement gemeinsam in einem TO 18, TO 5 oder Plastgehäuse nebeneinander oder übereinander anzuordnen und als lichtdurchlässiges Koppelmedium transparenten Kunststoff, Glas, elastisch-plastisches Material, beispielsweise Silikonkautschuk, Kunstharz oder einen organischen Farbstoff zu verwenden, wobei ein Kunststoffreflektor mit eingegossen sein kann·

Es ist auch bekannt, daß im Gehäuse der optoelektronischen Koppe!anordnung ein Linsensystem angeordnet wird, so daß das vom Strahler ausgesandte Licht ge- · sammelt und auf den Empfänger fokussiert wird«,

Schließlich -aist auch bekannt, eine aus einer licht emittierenden Diode und einem Fotodetektor bestehende optoelektronische KoppelanOrdnung mit einem aus dem gleichen Halbleitermaterial bestehenden Koppelmedium herzustellen,

. Bei allen bekannten optoelektronischen Koppelanordnungen tritt der gemeinsame Nachteil auf, daß das Bauelement aus zwei Halbfabrikaten hergestellt werden muß» Es werden entweder komplette Sender- und Empfängerbauelemente zu einem optoelektronischen Koppelelement zusammengesetzt, wobei Lichtleiter, Linsen, Gläser oder spezielle Koppelmedien als Lichtübertragungsmedium benutzt werden, oder es werden Trägerstreifen mit Sendern und Trägerstreifen mit Empfängern bestückt und zu. optoelektronischen Kopplern verarbeitete Wenn.Lichtquelle und Fotodetektor getrennt hergestellt und in einem Gehäuse angeordnet werden, sind die Kosten gewöhnlich sehr hochp da viele VerfsJarensschritte notwendig -sind· Wegen der hierbei entstehenden großen Abstände zwischen

Sender und Empfänger ist außerdem der Stromübertragungs-'faktor, d· tu der Quotient aus Eingangs- und Ausgangsstroms sehr gering* Als weiterer Kachteil kommt das der fortschreitenden Miniaturisierung entgegenwirkende gro-Be Gehäuse hinzuo

Bei der Justierung von zwei Trägerstreifen mit jeweils sehr vielen Bauelementen, treten in den einzelnen Verarbeitungsschritten über die Länge der Anordnung Abwei- ehungen, Feh!justierungen und Streuungen auf, so daß die Parameter der Koppe!anordnung in vielen Fällen nicht erfüllt werden« Schon bei der Herstellung der Trägerstreifen sind Abweichungen in den Toleranzen nicht zu vermeiden«

Jeder einzelne Trägerstreifen muß justiert und gehalten werden_? d« ho für das Vergießen von Bauelementen mit lichtleitendem Koppelmediuni sind zahlreiche komplizierte Fassungen notwendig* Beim, anschließenden Verkappen müssen weiterhin besondere und aufwendige Vorkehrungen ge-, troffen werden, um die in einer Halterung befindlichen Trägerstreifen beim Verkappen in den eingestellten Parametern nicht zu verändern und um spezielle Reflektoren festzuhaltene

Ziel der Erfindung '

' Das Ziel der Erfindung besteht darin, eine optoelektro™-nische Koppe!anordnung zu finden, die einerseits alle . bei der Montage und 'Justierung auftretenden fehler, wie Schwankungen des Abstandes von Sender und. Kmpfänger_s Fehljustierungen in x~ und y~Richtung und. Abweichungen durch schiefwinkliges Gegenüberstehen der Einzelelemente_s ausschließt und andererseits einen hohen Stromübertra-·*

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gungskoeffizienten zwischen Sender und Empfänger sichert, wobei gleichzeitig bei kleiner Gehäuseform ein hoher Isolationswiderstand und eine hohe Prüfspannung zwischen Eingang und Ausgang erreicht werden«

Darlegung des Wesens der Erfindung

Die Erfindung hat die Aufgabe, eine optoelektronische Koppelanordnung, bestehend aus einem strahlungsemittierenden Halbleiterbauelement als Sender und einem strahlungsempfindlichen Halbleiterbauelement als Empfänger, die in einem gemeinsamen von außen licht undurchlässigen Gehäuse gegenüberliegend angeordnet sind, anzugeben, wobei Sender- und Empfängerchips einzeln chip- und drahtgebondet sindo

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß sowohl das strahlungsemittierende Halbleiterbauelement als auch das εtrahlungsempfindliche Halbleiterbauelement auf verschiedenen Bondlaschen eines Trägerstreifens angeordnet werden, d* h· chip- und drahtgebondet, und daß anschließend ein Umbiegen einer Bondlasche um 180 Grad vorgenommen wird, so daß sich Sender- und Empfangerchip gegenüberstehenβ

Die Bondlaschens auf denen Sender- und Empfangerchip befestigt werden, sind hierbei an solchen Zuleitungen des Trägerstreifens angebracht, die nach entgegengesetzten Richtungen weisen, d« h· alle in eine Richtung weis enden . Zuleitungen sind für den Sender vorbehalten und alle in die entgegengesetzte Richtung weisenden Zuleitungen sind für den Empfänger vorbehalten, wobei das auch für die entsprechenden Kontaktierungsdrähte gilt» Zwischen den Bondlaschen besteht keine leitende Verbindung, vjonn

die optoelektronische KoppelanOrdnung vollständig aufgebaut 'ist, so daß eine hohe Isolationsspannung zwischen Senderseite und Empfangerseite herrscht*

Bei einer weiteren Ausbildung der Erfindung ist eine dritte Bondlasche neben der für den Empfänger vorgesehenen Bondlasche angebracht, wobei diese ebenfalls nicht mit den zwei vorhandenen Bondlaschen leitend verbunden ist und' ansonsten parallel zum Empfänger angebracht ist<, Die vollständige Anordnung wird mit einem hochisolierenden und lichtdurchlässigen Material umhüllt und abschließend mit einem ebenfalls hochisolie- · renden aber lichtundurchlässigen Material vollständig umhüllte

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden«»

In den dazugehörigen Zeichnungen zeigen?

Figo 1 Eine AusführungsVariante der erfindungsgemäßen

Koppelanordnung vor dem Umbiegen einer Bondlasche

Fig« 2 Die Aunfübrungsvariante entsprechend Fig_e 1 nach dem Umbiegen der Bondlasehe

Gemäß Pig« 1 sind die Eondlaschon 6 und ? für den Sender»= chip 8 und dem Empfangerchip ¹V an Zuleitungen befestigt, die in verschiedene Hichtungen weisen* Die Zuleitungen der- Senderseite weisen in Fig_e 1 nach unten, während die Zuleitungen 1 für die Empfangorseite nach oben weisen© Die zugeordneten Bonddrähte 9 bzw* 3 sind ebenfalls an . den entsprechenden Zuleitungen befestigt*

Nach Fig* 2 besteht das Wirkprinzip der erfindungsgemäßen Koppelanordnung weiterhin darin,' daß die Bondlasche ? mit dem Senderchip 8 und dem Bonddraht 9 über der Bondlasche 6 mit dem Empfängerchip 4· und den Bonddrähten 5 derart angeordnet wird, daß sich die lichtstrahlende Fläche des Senders und die fotoempfindliche Fläche des Empfängers in • einem definierten Abstand genau gegenüberstehen Es wir"d hierbei ein einfaches Biegegerät benötigt. Nach dem Umhüllen mit lichtleitendem Koppelmedium und dem Umhüllen .

mit undurchsichtigen Material werden die Haltestege 2 und. 11 durchtrennt j so daß eine fertige Koppelvorrichtung mit dem in Figo 2 dargestellten inneren Aufbau und den äußeren Zuleitungen 10 für den Sender und den äußeren Zuleitungen 1 für den Empfänger vorliegt* Mittels der HaI- terungen 12 können beliebig viele, z· B₀ 10 oder 20, der "... in Fig» 1 bzw, 2 dargestellten Anordnungen zu einem Träger-Streifen verbunden sein» Weiterhin kann die Zuleitung 5 vergrößert und zu einer zusätzlichen Bondlasche werden, wobei die Anzahl der Zuleitungen erhöht werden muß«

Gegenüber den bisher bekannten ⁿ2~Trägerstreifen-Methoden" wird der Vorteil der erfindungsgemäßen Koppelanordnung besonders deutlichj weil bei langen Trägerstreifen, die beispielsweise mit 20 Bauelementen bestückt sind, keine exak-*· te Einhaltung von Toleranzen im Bereich kleiner 50/um mög~ lieh ist» Diese Toleranzen müssen von Bauelement zu Bauelement, von Trägerstreifen zu Trägerstreifen in allen drei Koordinaten und' der optischen Achse eingehalten werden, wobei noch die Schwankungen der Metailisierungsschichten mit denen der Trägerstreifen überzogen werden muß, zu berücksichtigen sind* Aus diesen Gründen ist die geringe Effektivität der bisher bekannten ⁿ2-Trägerstreifen-Methoden" zu erklären» Es kommt noch hinzu, daß zahlreiche Justier»· und Haltevorrichtungen bei der erfindungsgemäßen Koppelanordnung entfallen, da eine einfache Biegevorrichtung zum

Umbiegen des kontakt!erben Sender-Chips, wobei die Chips einzeln umgebogen werden, ausreicht ₉ so daß die erfin™ dungsgeinäße Anordnung auch dei¹ bekannten "1-Trägerstreifen-Methode" mit Kunststoff-Reflektoren als zusätzlich einzubauende Halbfabrikate ökonomisch und technisch überlegen ist₆ Abweichungen über die Länge des Trägerstreifens und andere bereits erwähnte Schwankungen beeinträchtigen nicht die Eigenschaften der optoelektronischen Koppelanordnung _e.

Claims

Erfindungsanspruch

1« Optoelektronische Koppelanordnung, bestehend aus einem strahlungseinittierenden Halbleiterbauelement als Sender und einem strahlungsempfindlichen Halb1eiterbau- ^ element als Empfänger,, die in einem gemeinsamen, von außen lichtundurchlässigen, Gehäuse gegenüberliegend angeordnet sind, wobei Sender- und Empfängerchip ein-' zein chip- und drahtgebondet sind_s dadurch gekennzeichnet, daß Sender- und Empfangerchips auf verschiedenen Bondlaschen eines Trägerstreifens angeordnet sind und nach dem Chip- und Drahtbonden ein Umbiegen, einer oder mehrerer Bondlaschen derart erfolgt, daß sich Sender- und Empfängerchip gegenüberstehen·

2* Optoelektronische Koppel anordnung nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet j daß die zur Befestigung von Sender und Empfänger dienenden Bondlaschen an den gegenüberliegenden Seiten der Trägerstreifenzulei-•fcungen angebracht sind»

3· Optoelektronische Koppelanordnung nach Punkt 1 und 2_S dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktierungsdrähte von Sender und Empfänger an den Zuleitungen des Trägerstreifens angebracht sind, die in dieselbe Eich-, tung weisen wie die entsprechenden Zuleitungen der Bondlaschen*

4y Optoelektronische Koppelanordnung nach Punkt 1 bis $_s dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Bondlaschen nach dem Umhüllen und Durchtrennen der Halterungsstege keine leitende Verbindung besteht»

r. 9

5# Optoelektronische Koppelanordnung "nach Punkt 1_a dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich eine dritte Bondlasche derart angebracht wird, daß ihre Trägerstreifenzuleitung in dieselbe Richtung weist wie J? die des Autoempfängers»

6t, Optoelektronische Koppel anordnung nach Punkt 1 bis 5 dadurch gekennzeichnet! daß Sender und Empfänger mit einem' hochisolierenden und lichtundurchlässigen Koppelmedium verbunden werden und die ganze Anordnung von einem hochisolierenden und lichtundurchlässigen Material umhüllt wirdo .

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