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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Die
Erfindung betrifft einen Optokoppler mit einem optischen Halbleiterbauteil
sowie eine diesen verwendende elektronische Einrichtung, und spezieller
betrifft sie einen Optokoppler zur Verwendung in optischen Übertragungsstrecken
usw. zum Senden und Empfangen optischer Signale durch eine optische
Faser als Übertragungsmedium
sowie eine diesen verwendende elektronische Einrichtung.
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Herkömmlicherweise
sind Optokoppler zum Ankoppeln optischer Halbleiterbauteile wie
LEDs (Licht emittierende Dioden) und PDs (Fotodioden) an optische
Fasern bekannt, die für
optische Kommunikationsvorgänge
zwischen Einrichtungen, zu Hause und in Kraftfahrzeugen, verwendet
wurden.
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Als
derartige Optokoppler werden solche in weitem Umfang verwendet,
die unter Verwendung eines Spritzpressvorgangs eines transparenten
Harzes, wie durch die 10 veranschaulicht,
hergestellt wurden. Ein in der 10 dargestellter
Optokoppler 101 ist so aufgebaut, dass ein auf einem Leiterrahmen 104 angeordnetes
optisches Halbleiterbauteil 103 mit einem transparenten
Harz 110 umschlossen ist und das optische Halbleiterbauteil 103 über eine
Linse 108, die aus einem Teil des transparenten Harzes 110 besteht,
optisch mit einer optischen Faser 102 gekoppelt ist. Das
optische Halbleiterbauteil 103 ist über einen Draht 105 elektrisch
mit dem Leiterrahmen 104 verbunden. Ferner ist in einigen
Fällen
ein Halbleiterbauteil zum Ansteuern und Kontrollieren des optischen
Halbleiterbauteils 103 auf dem Leiterrahmen 104 montiert.
Derartige Optokoppler unter Verwen dung eines Spritzgießvorgangs zeigen
die Eigenschaft, dass sie im Vergleich zu z.B. Optokopplern unter
Verwendung einer Glaslinse einfach und billig herstellbar sind.
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Es
ist bekannt, dass das Dotieren von Harzgießmaterialien mit Füllstoffen
eine Einstellung des linearen Expansionskoeffizienten und der Wärmeleitfähigkeit
erlaubt, und daher werden Halbleiterbauteile, die keine optischen
Eigenschaften benötigen,
mit Gießharzen
(normalerweise Schwarz) eingeschlossen, denen Füllstoffe zugesetzt sind. Da
beim oben genannten Optokoppler 101 unter Verwendung des transparenten
Harzes 110 Nachdruck auf die optischen Eigenschaften gelegt
war, war es schwierig, das Harz mit einem Füllstoff zu versetzen (oder
das Harz wird nur mit einer kleinen Füllstoffmenge versetzt), und
so zeigt der Optokoppler 101 ein Problem hinsichtlich der
Umweltbeständigkeit
(einschließlich der
Wärmeschockbeständigkeit
und der Wärmeabfuhr).
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Demgemäß wurde,
wie es in der 11 dargestellt
ist, ein Optokoppler mit modifiziertem Aufbau vorgeschlagen, bei
dem ein Eingießen
durch ein farbiges Gießharz
erfolgt, dem ein Füllstoff
zugesetzt ist (siehe z.B. JP 2000-173947 A). Bei einem Optokoppler 201,
wie er in der 11 dargestellt
ist, ist ein optisches Halbleiterbauteil 203 so an einem
Leiterrahmen 204 montiert, dass nur ein optischer Teil 206 desselben
an eine Glaslinse 208 angeklebt ist und Elektroden um den
optischen Teil 206 des optischen Halbleiterbauteils 203 herum über einen
Draht 205 elektrisch mit dem Leiterrahmen 204 verbunden
sind. Dann erfolgt ein Spritzpressen mit einem farbigen Gießharz 209,
dem ein Füllstoff
zugesetzt ist, was es ermöglicht,
das optische Halbleiterbauteil 203 und den Draht 205 mit
dem farbigen Gießharz 209 einzuschließen, ohne
dass dieses einen optischen Pfad versperrt, durch den Licht in das
optische Halbleiterbauteil 203 eintritt und aus ihm austritt.
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Wie
es in der
11 dargestellt
ist, ist der Optokoppler so aufgebaut, dass die Glaslinse
208 am
optischen Teil
206 angebracht ist und das optische Halbleiterbauteil
203 so
in das farbige Gießharz
209 eingeschlossen
ist, dass ein Teil der Glaslinse
208 in diesem liegt. Jedoch
ist in
JP 2000-173947 A keine
praktische Maßnahme
zum Ausführen
eines Harzvergusses mit diesem Aufbau offenbart. Im Allgemeinen
verfügt
harz zur Verwendung beim Spritzpressen über kleine Teilchen, was zum
Effekt führt, dass
Harz aus einem Raum von einigen μm
ausleckt. Daher wird es als schwierig angesehen, einen Aufbau zu
realisieren, wie er in JP 2000-173947 A angegeben ist. Darüber hinaus
ist es im Fall der Verwendung eines optischen Halbleiterbauteils
mit relativ großen
Abmessungen (einigen mm bis einigen Dutzend mm
2),
wie CCDs (Charge Coupled Devices), möglich, eine Glaslinse an einem
optischen Teil anzubringen. Jedoch muss bei einem optischen Halbleiterbauteil
mit kleinen Abmessungen (einigen 100 μm
2),
wie LEDs, die über
einen extrem kleinen optischen Teil verfügen, eine Glaslinse verwendet
werden, die ebenfalls extrem klein ist, was zu Problemen führt, zu
denen die folgenden gehören:
(i) Es ist schwierig, eine Linse zu konstruieren, die optische Effekte
zeigen kann; (ii) es ist schwierig, eine winzige Glaslinse herzustellen;
und (iii) es ist schwierig, den optischen Teil und die Glaslinse
zu verbinden und auszurichten. Ferner werden, wenn eine Glaslinse verwendet
wird, die größer als
der optische Teil des optischen Halbleiterbauteils ist, Elektroden
nahe am optischen Teil des optischen Halbleiterbauteils ebenfalls
mit der Glaslinse verbunden, was es unmöglich macht, ein Drahtbonden
auszuführen.
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Für den oben
angegebenen Optokoppler wurde auch ein Verfahren unter Verwendung
einer Harzlinse vorgeschlagen. Jedoch ist im Fall des Verwendens
eines optischen Halbleiterbau teils mit geringer Größe, wie
bei LEDs, der zugehörige
optische Teil klein, und daher bestehen bei der praktischen Anwendung
wegen einiger Gründe
Schwierigkeiten. Ferner ist es im Fall der Verwendung einer Harzlinse wegen
der Wärmebeständigkeit
der Linse erforderlich, einen Gießvorgang mit einem farbigen
Gießharz auszuführen, bevor
die Harzlinse angebracht wird, was es erforderlich macht, den optischen
Teil des optischen Halbleiterbauteils und ein Formwerkzeug durch
Druckkontakt oder mit einem winzigen Zwischenraum zu halten, um
zu verhindern, dass farbiges Harz in den optischen Teil des optischen
Halbleiterbauteils gelangt. Dies erfordert eine Schadensverhinderung
für das
optische Halbleiterbauteil sowie eine Handhabung des Formwerkzeugs
mit hoher Genauigkeit (sowie das Verhindern einer Verformung eines
Leiterrahmens), was zu Herstellschwierigkeiten führt. Insbesondere im Fall eines
optischen Halbleiterbauteils mit geringer Größe, wie bei LEDs, ist es extrem
schwierig, so zu handhaben, dass verhindert wird, dass farbiges
Gießharz
in den optischen Teil gelangt, während
Drähte
geschützt
werden.
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Jedoch
verfügen
das transparente Gießharz, das
optische Halbleiterbauteil, der Leiterrahmen und der Bonddraht im
Allgemeinen über
verschiedene lineare Ausdehnungskoeffizienten. Demgemäß treten im
Bereich hoher Betriebstemperaturen Unterbrechungen des Bonddrahts,
Gehäuserisse
usw. auf, was es übermäßig erschwert,
einen Optokoppler mit hoher Zuverlässigkeit herzustellen.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Unter
Berücksichtigung
der obigen Situation ist es eine Aufgabe der Erfindung, einen Optokoppler, der
hervorragende Umweltbeständigkeit
und hohe Zuverlässigkeit
bei einfachem Aufbau zeigen kann, wobei eine Verkleinerung sowohl
der Größe als auch des
Preises bei hohem Kopplungswirkungsgrad er zielt wird und ein optisches
Halbleiterbauteil geringer Größe, wie
LEDs und PDs, verwendet werden, und eine elektronische Einrichtung
unter Verwendung desselben zu schaffen.
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Um
die obige Aufgabe zu lösen,
ist der erfindungsgemäße Optokoppler
mit Folgendem versehen:
- – einem Leiterrahmen mit einer Öffnung,
die ihn in seiner Dickenrichtung durchdringt;
- – einem
Hilfsträger
mit Transparenz, der so auf einer Fläche des Leiterrahmens angeordnet
ist, dass er die Öffnung
desselben verschließt;
- – einem
optischen Halbleiterbauteil, das auf solche Weise auf einer Fläche des
Hilfsträgers,
die von einer Fläche
desselben abgewandt ist, die der Öffnung des Leiterrahmens zugewandt
ist, angeordnet ist, dass ein optischer Teil des optischen Halbleiterbauteils
der Öffnung
zugewandt ist, mit elektrischer Verbindung zum Leiterrahmen über einen
Draht; und
- – einem
Gießabschnitt
aus einem nicht-transparenten Gießharz zum Eingießen zumindest
einer Fläche
des Leiterrahmens, wobei sich das optische Halbleiterbauteil und
der Hilfsträger
in einem Zustand befinden, in dem die Öffnung an der anderen Flächenseite
des Leiterrahmens freiliegt.
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Gemäß dem obigen
Aufbau sind mindestens eine Fläche
des Leiterrahmens, das optische Halbleiterbauteil und der Hilfsträger durch
den Gießabschnitt
aus dem nicht-transparenten Gießharz
im Zustand vergossen, in dem die Öffnung an der anderen Flächenseite
des Leiterrahmens freiliegt. Wenn das optische Halbleiterbauteil
z.B. ein Lichtempfangs-Bauteil ist, durchdringt Einfallslicht durch
die Öffnung,
die in der Dickenrichtung des Leiterrahmens hindurchläuft, den
Hilfsträger
mit Transparenz, und es fällt
auf den optischen Teil (Lichtempfangsfläche) des optischen Halbleiterbauteils,
der an der Fläche des
Hilfsträgers
liegt, die von der Fläche desselben abgewandt
ist, die der Öffnung
des Leiterrahmens zugewandt ist. Wenn das optische Halbleiterbauteil ein
Lichtemissions-Bauteil ist, läuft
austretendes Licht aus dem optischen Teil (Emissionsfläche) des optischen
Halbleiterbauteils durch den Hilfsträger mit Transparenz, und es
tritt durch die Öffnung
des Leiterrahmens aus. Daher wird es, mit einem einfachen Aufbau,
möglich,
das optische Halbleiterbauteil und den Draht zuverlässig mit
einem nicht-transparenten Gießharz
zu vergießen,
was die Realisierung eines Optokopplers mit hervorragender Umweltbeständigkeit
und hoher Zuverlässigkeit
erlaubt. Ferner wird es möglich,
einer Verringerung sowohl der Größe als auch
des Preises bei hohem Kopplungswirkungsgrad zu genügen und
ein optisches Halbleiterbauteil mit geringer Größe, wie LEDs und PDs, zu verwenden.
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Ferner
enthält
das nicht-transparente Gießharz
bei einer Ausführungsform
70 Gew.% oder mehr an Füllstoff.
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Gemäß der obigen
Ausführungsform
ermöglicht
es die Verwendung eines nicht-transparenten Gießharzes, das 70 Gew.% oder
mehr an Füllstoff enthält, den
Unterschied der linearen Wärmeexpansionskoeffizienten
zwischen dem optischen Halbleiterbauteil, dem Leiterrahmen und dem
Bonddraht zu verringern, was die Herstellung eines Optokopplers mit
hoher Zuverlässigkeit
ohne Abbrechen des Bonddrahts oder Gehäuserisse erlaubt.
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Ferner
ist, bei einer Ausführungsform,
der Hilfsträger
mit einer Elektrode versehen, die elektrisch mit einer Vorderseitenelektrode
des optischen Halbleiterbauteils verbunden ist.
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Gemäß der obigen
Ausführungsform
erlaubt das Anbonden der Elektrode an das optische Halbleiterbauteil
gleichzeitig mit dem Montieren desselben auf dem Hilfsträger eine
einfache elektrische Verbindung zwischen dem optischen Halbleiterbauteil
und dem Hilfsträger,
was es ermöglicht,
eine Verkleinerung des Optokopplers und damit eine Raumeinsparung
zu erzielen.
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Ferner
ist, bei einer Ausführungsform,
ein Raum zwischen dem Hilfsträger
und dem optischen Teil des optischen Halbleiterbauteils mit einem
transparenten Harz aufgefüllt.
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Gemäß der obigen
Ausführungsform
ist zwischen dem optischen Halbleiterbauteil und dem Hilfsträger keine
Luftschicht vorhanden, was es ermöglicht, einen Optokoppler mit
hohem Kopplungswirkungsgrad zu realisieren.
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Ferner
verfügt,
bei einer Ausführungsform, die
am Hilfsträger
angebrachte Elektrode über
mindestens eine Kerbe.
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Gemäß der obigen
Ausführungsform
wird, wenn das transparente Harz in einen Zwischenraum zwischen
dem Hilfsträger
und dem optischen Teil des optischen Halbleiterbauteils eingefüllt wird,
das transparente Harz unter Verwendung der an der Elektrode des
Hilfsträgers
vorhandenen Kerbe eingeleitet, was ein einfaches Einfüllen des
transparenten Harzes erlaubt.
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Ferner
verfügt,
bei einer Ausführungsform, der
Hilfsträger über eine
Linse, die innerhalb der Öffnung
des Leiterrahmens angeordnet ist.
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Gemäß der obigen
Ausführungsform
ermöglicht
es die am Hilfsträger
vorhandene Linse, den Kopplungswirkungsgrad einer optischen Faser
und des optischen Halbleiterbauteils zu erhöhen.
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Ferner
verfügt
eine Ausführungsform
weiterhin über
inte grierte Signalverarbeitungsschaltung, die auf dem Leiterrahmen
angeordnet ist und elektrisch mit dem optischen Halbleiterbauteil
verbunden ist.
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Gemäß der obigen
Ausführungsform
können das
optische Halbleiterbauteil und die integrierte Signalverarbeitungsschaltung
als einzelner Baustein hergestellt werden, wodurch eine Verkleinerung
und eine Raumeinsparung realisiert werden.
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Ferner
ist, bei einer Ausführungsform,
- – das
optische Halbleiterbauteil ein Lichtempfangs-Bauteil und die integrierte
Signalverarbeitungsschaltung ist ein Verstärkungs-IC zum Verstärken eines
Ausgangssignals der Lichtempfangs-Bauteil; und
- – das
Lichtempfangs-Bauteil und der Verstärkungs-IC sind in einem einzelnen
Chip ausgebildet.
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Gemäß der obigen
Ausführungsform
ist kein Draht zwischen dem Lichtempfangs-Bauteil und dem Verstärkungs-IC
erforderlich, so dass eine Streukapazität verringert ist und eine schnelle
Reaktion erzielbar ist. Darüber
hinaus ist, da die Anzahl der Chips verringert ist, die Herstellung
erleichtert, und es kann eine Kostensenkung erzielt werden.
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Ferner
enthält,
bei einer Ausführungsform, das
optische Halbleiterbauteil ein Lichtemissions-Bauteil und ein Lichtempfangs-Bauteil;
und
- – die
integrierte Signalverarbeitungsschaltung enthält einen Treiber-IC zum Ansteuern
des Lichtemissions-Bauteils und einen Verstärkungs-IC zum Verstärken eines
Ausgangssignals des Lichtempfangs-Bauteils.
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Gemäß der obigen
Ausführungsform
ermöglicht
es das Bedecken des Lichtemissions-Bauteils und des Lichtempfangs-Bauteils
in gesonderter Weise durch das nicht-transparente Gießharz, den
Einfluss einer Streulichtstörung
zu entfernen, um Kommunikation mit hoher Übertragungsqualität bei einem einfachen
Aufbau zu erzielen, und eine Verkleinerung zu erzielen.
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Ferner
sind, bei einer Ausführungsform,
der Treiber-IC und der Verstärkungs-IC
in einem einzelnen Chip ausgebildet.
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Gemäß der obigen
Ausführungsform
ist die Anzahl der Chips verringert, was die Herstellung erleichtert
und eine Kostensenkung erlaubt.
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Ferner
verfügt,
bei einer Ausführungsform die
integrierte Signalverarbeitungsschaltung über einen externen Ausgangs-Verbindungsanschluss
zum Ausgeben von Information hinsichtlich Betriebszuständen und/oder
einen externen Eingangs-Verbindungsanschluss zum Empfangen von Steuerungsinformation.
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Gemäß der obigen
Ausführungsform
ermöglichen
es das Ausgangssignal vom externen Ausgangs-Verbindungsanschluss
und das Eingangssignal vom externen Eingangs-Verbindungsanschluss, den
Betrieb der Signalverarbeitungsschaltung zu steuern, wodurch eine
ausgeklügelte
Kommunikation mit hoher Übertragungsqualität möglich ist.
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Ferner
ist, bei einer Ausführungsform,
der Gießabschnitt
aus dem nicht-transparenten Gießharz
auf solche Weise vorhanden, dass beinahe die gesamte andere Fläche des
Leiterrahmens freiliegt.
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Gemäß der obigen
Ausführungsform
können mit
einem Aufbau, der die Herstellung erleichtert, die Kosten gesenkt
werden, und es kann eine Verkleinerung erzielt werden.
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Ferner
verfügt,
bei einer Ausführungsform, der
Gießabschnitt
aus dem nicht-transparenten Gießharz über einen
Eingriffsab schnitt an der anderen Flächenseite des Leiterrahmens
auf solche Weise, dass der Leiterrahmen zwischen den Gießabschnitt
an der einen Flächenseite
des Leiterrahmens und den Eingriffsabschnitt eingefügt ist.
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Gemäß der obigen
Ausführungsform
wird der Leiterrahmen zwischen den Gießabschnitt an einer Flächenseite
des Leiterrahmens und den Eingriffsabschnitt eingefügt, so dass
das nicht-transparente Gießharz
zuverlässig
mit dem Leiterrahmen in Kontakt treten kann, was es ermöglicht,
hohe Zuverlässigkeit
und eine Verkleinerung zu erzielen.
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Ferner
bedeckt, bei einer Ausführungsform, der
Gießabschnitt
aus dem nicht-transparenten Gießharz
die andere Fläche
des Leiterrahmens mit Ausnahme eines die Öffnung freilegenden Lochabschnitts.
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Gemäß der obigen
Ausführungsform
erleichtert und gewährleistet
der Lochabschnitt im Gießabschnitt
aus dem nichttransparenten Gießharz
die Ausrichtung des Optokopplers und einer optischen Faser, so dass
Kommunikation mit hoher Übertragungsqualität erzielt
wird. Darüber
hinaus ist es nicht erforderlich, eine Ausrichtungseinrichtung gesondert anzubringen,
was es ermöglicht,
eine Verkleinerung zu erzielen.
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Ferner
ist, bei einer Ausführungsform,
der Lochabschnitt im Gießabschnitt
aus dem nicht-transparenten Gießharz
so geformt, dass er von seiner Öffnung
zur Öffnungsseite
des Leiterrahmens hin enger wird.
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Gemäß der obigen
Ausführungsform
wird die Ausrichtung der optischen Faser sicherer, und der Lochabschnitt
ist so geformt, dass er von seiner Öffnung zur Leiterrahmenseite
hin enger wird, so dass dann, wenn das optische Halbleiterbauteil
z.B. ein Lichtempfangs-Bauteil ist, die Einführung ein fallenden Lichts erleichtert
ist und der Lichtempfangs-Wirkungsgrad verbessert ist.
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Ferner
enthält
eine elektronische Einrichtung einer Ausführungsform den obigen Optokoppler.
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Betreffend
die elektronische Einrichtung ermöglicht es die Verwendung des
Optokopplers, die Zuverlässigkeit
zu verbessern und auch eine Verkleinerung und eine Kostensenkung
zu erzielen.
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Wie
es aus der obigen Beschreibung deutlich ist, ist es betreffend den
erfindungsgemäßen Optokoppler
selbst dann, wenn ein kleines optisches Halbleiterbauteil wie PDs
und LEDs verwendet wird, möglich,
das optische Halbleiterbauteil und den Draht bei einem einfachen
Aufbau mit dem nichttransparenten Gießharz mit hervorragender Umweltbeständigkeit
zu vergießen,
was es ermöglicht,
einen kleinen Optokoppler mit hervorragender Umweltbeständigkeit
und hoher Zuverlässigkeit
billig herzustellen. Darüber
hinaus wird dadurch eine Verbesserung des optischen Kopplungswirkungsgrads
ermöglicht, dass
der Öffnung
des Leiterrahmens und der Hilfshalterung Lichtsammelfunktion (z.B.
Linse) verliehen wird.
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Ferner
ist, da das Lichtempfangs-Bauteil und der Verstärkungs-IC in einem einzelnen
Chip ausgebildet sind, kein Draht zwischen dem Lichtempfangs-Bauteil
und dem Verstärkungs-IC
erforderlich, so dass eine Streukapazität verringert ist und ein schnelles
Ansprechverhalten erzielbar ist. Darüber hinaus ist die Herstellung
erleichtert und es kann eine Kostensenkung erzielt werden, da die
Anzahl der Chips verringert ist.
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Ferner
sind das Lichtempfangs-Bauteil, der Treiber-IC für das Lichtemissions-Bauteil
und der Verstärkungs-IC
für das Lichtempfangs-Bauteil
in einem einzelnen Baustein ausgebildet und durch das nicht-transparente
Gießharz
vergossen, so dass der Einfluss von Streulichtrauschen ohne komplizierten Mechanismus
beseitigt werden kann, was Kommunikationsvorgänge mit hoher Übertragungsqualität erlaubt
und es ermöglicht,
eine Verkleinerung zu erzielen.
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Ferner
verfügt
der Halbleiter-Optokoppler über
einen externen Ausgangs-Verbindungsanschluss und/oder einen externen
Eingangs-Verbindungsanschluss zum Empfangen und Liefern von Information
hinsichtlich Betriebszuständen
sowie Steuerungsinformation vom Treiber-IC für das Lichtemissions-Bauteil
und an diesen sowie vom Verstärkungs-IC
für das
Lichtempfangs-Bauteil und an diesen, was eine ausgeklügelte Kommunikations
mit hoher Übertragungsqualität ermöglicht.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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Die
Erfindung wird aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung
und den beigefügten Zeichnungen,
die nur zur Veranschaulichung angegeben werden und demgemäß die Erfindung
nicht einschränken
sollen, vollständiger
verständlich
werden.
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1A und 1B sind
eine schematische Schnittansicht bzw. eine Vorderansicht, die schematisch
den Aufbau eines Optokopplers gemäß einer ersten Ausführungsform
der Erfindung zeigen;
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2A und 2B sind
eine Unteransicht bzw. eine Seitenansicht, die schematisch den Aufbau eines
Hilfsträgers
des Optokopplers gemäß der ersten
Ausführungsform
zeigen;
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3A und 3B sind
eine Unteransicht bzw. eine Seitenansicht, die einen anderen Aufbau eines
Hilfsträgers
des Opto kopplers gemäß der ersten
Ausführungsform
zeigen, und eine 3C ist eine Unteransicht, die
noch einen anderen Aufbau eines Hilfsträgers zeigt;
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4A und 4B sind
eine schematische Schnittansicht bzw. eine Vorderansicht, die schematisch
den Aufbau eines anderen Optokopplers mit einem anderen Gießabschnitt
gemäß der ersten
Ausführungsform
der Erfindung zeigen;
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5A und 5B sind
eine schematische Schnittansicht bzw. eine Vorderansicht, die schematisch
den Aufbau noch eines anderen Optokopplers mit einem anderen Gießabschnitt
gemäß der ersten Ausführungsform
der Erfindung zeigen;
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6A und 6B sind
eine schematische Schnittansicht bzw. eine Vorderansicht, die schematisch
den Aufbau eines Optokopplers gemäß einer zweiten Ausführungsform
der Erfindung zeigen;
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7A und 7B sind
eine schematische Schnittansicht bzw. eine Vorderansicht, die schematisch
den Aufbau eines Optokopplers gemäß einer dritten Ausführungsform
der Erfindung zeigen;
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8 ist
eine erläuternde
Ansicht, die schematisch den Aufbau einer Treiberschaltung für ein Lichtemissions-Bauteil
in einem Optokoppler gemäß einer
vierten Ausführungsform
der Erfindung zeigt;
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9 ist
eine erläuternde
Ansicht, die schematisch den Aufbau einer Verstärkungsschaltung für ein Lichtempfangs-Bauteil im Optokoppler
zeigt;
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10 ist
eine Schnittansicht, die schematisch den Aufbau eines herkömmlichen
Optokopplers zeigt; und
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11 ist
eine Schnittansicht, die schematisch den Aufbau eines anderen herkömmlichen
Optokopplers zeigt.
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DETAILLIERTE
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Nachfolgend
werden ein Optokoppler und eine elektronische Einrichtung unter
Verwendung desselben bei der Erfindung in Verbindung mit den Ausführungsformen
unter Bezugnahme auf die beigefügten
Zeichnungen detailliert beschrieben.
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(ERSTE AUSFÜHRUNGSFORM)
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Die 1A ist
eine schematische Schnittansicht, die schematisch den Aufbau eines
Optokopplers gemäß einer
ersten Ausführungsform
der Erfindung zeigt, und die 1B ist
eine Vorderansicht, die den Optokoppler von der Seite einer optischen
Faser 2 her gesehen zeigt. Die 1A zeigt
einen Schnitt entlang einer Linie I-I in der 1B.
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Wie
es in den 1A und 1B dargestellt ist,
verfügt
der Optokoppler 1 über
ein optisches Halbleiterbauteil 3, einen Leiterrahmen 4,
auf dem das optische Halbleiterbauteil 3 angeordnet ist,
einen Glas-Hilfsträger 8 als
Beispiel eines Hilfsträgers
mit Lichttransmission, eine Linse 9 auf dem Glas-Hilfsträger 8 sowie
eine Signalverarbeitungsschaltung (Halbleiterbauteil) 12 als
Beispiel eines Signalverarbeitungs-IC (IC = integrated circuit =
integrierter Schaltkreis). An der Position des Leiterrahmens 4, die
einem optische Teil 6 des optischen Halbleiterbauteils 3 gegenübersteht,
ist eine Öffnung 7 ausgebildet,
die in der Dickenrichtung durchläuft.
Der optische Teil 6 bezeichnet hier einen Teil des optischen Halbleiterbauteils 3 zum
Emittieren von Licht oder einem Teil zum Empfangen von Licht, der
z.B. eine Lichtemissionsfläche
in LEDs und eine Lichtempfangsflä che
in PDs repräsentiert.
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Das
optische Halbleiterbauteil 3 wird mit dem Glas-Hilfsträger 8 in
einem Zustand verbunden, in dem zu diesem elektrische Leitung besteht,
wobei der optische Teil 6 dem Leiterrahmen 4 in
der Richtung entgegengesetzt zur normalen Anbringungsrichtung (Layout
mit der Oberseite nach unten) zugewandt ist. Der Glas-Hilfsträger 8 ist
mit Elektroden (nicht dargestellt) versehen, um elektrisch mit Elektroden
(nicht dargestellt) des optischen Halbleiterbauteils 3 verbunden
zu werden. Die elektrische Verbindung zwischen den Elektroden des
Glas-Hilfsträgers 8 und
denjenigen des optischen Halbleiterbauteils 3 erfolgt durch
eutektisches Gold-Zinn-Bonden unter
Verwendung einer Ag-Paste, unter Verwendung eines Au-Kontakthöckers usw.
Sowohl die Elektroden des Glas-Hilfsträgers 8 als auch diejenigen des
optischen Halbleiterbauteils 3 sind so vorhanden, dass
sie einen optischen Pfad des optischen Teils 6 nicht versperren.
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Wenn
der Glas-Hilfsträger 8 elektrisch
mit dem optischen Halbleiterbauteil 3 verbunden wird, wird
zwischen dem Glas-Hilfsträger 8 und
dem optischen Teil 6 des optischen Halbleiterbauteils 3 eine Luftschicht
erzeugt. Durch die Erzeugung einer derartigen Luftschicht verschlechtert
sich der Wirkungsgrad beim Entnehmen von Licht aus dem Lichtemissions-Bauteil
(Transmissionswirkungsgrad), wenn das optische Halbleiterbauteil 3 ein
Lichtemissions-Bauteil ist, während
sich der Kopplungswirkungsgrad des Lichtempfangs-Bauteils (Empfangswirkungsgrad)
verschlechtert, wenn das optische Halbleiterbauteil 3 ein
Lichtempfangs-Bauteil ist. Demgemäß ist der Optokoppler bei der
ersten Ausführungsform
so aufgebaut, dass der Abstand zwischen dem Glas-Hilfsträger 8 und
dem optischen Halbleiterbauteil 3 mit einem transparenten
Harzabschnitt 11 ausgefüllt
ist, um die Erzeugung einer Luftschicht zu verhindern und um eine
Beeinträchtigung des Transmissionswirkungsgrads
und des Empfangswirkungsgrads zu verhindern. Als transparentes Harz
wird Silikonharz, Epoxyharz usw. verwendet.
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Ferner
kann die auf dem Glas-Hilfsträger 8 vorhandene
Linse 9, die vorhanden ist, um den Transmissionswirkungsgrad
des Lichtemissions-Bauteils oder den Empfangswirkungsgrad des Lichtempfangs-Bauteils
zu verbessern, einstückig mit
dem Glas-Hilfsträger 8 hergestellt
werden, oder sie kann gesondert hergestellt und mit diesem verbunden
werden. So werden eine Rückseitenelektrode
des optischen Halbleiterbauteils 3 und die Signalverarbeitungsschaltung 12 elektrisch über einen Draht 5 verbunden,
der Glas-Hilfsträger 8 und
der Leiterrahmen 4 werden elektrisch über einen Draht 5 verbunden,
die Signalverarbeitungsschaltung 12 und der Leiterrahmen 4 werden
elektrisch über
einen Draht 5 verbunden, und die Leiterrahmen 4 werden jeweils über einen
Draht 5 elektrisch miteinander verbunden.
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Die 2A ist
eine Unteransicht, die einen Hilfsträger des Optokopplers gemäß der ersten
Ausführungsform
der Erfindung gesehen von der Elektrodenseite her zeigt, und die 2B ist
eine Seitenansicht des Hilfsträgers 8.
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In
den 2A und 2B ist
auf einer Fläche
des Glas-Hilfsträgers 8 eine
Elektrode 20 vorhanden, die elektrisch mit einer Vorderseitenelektrode
des optischen Halbleiterbauteils (nicht dargestellt) verbunden ist,
wobei jede Elektrode 20 mit einem beinahe kreisförmigen Loch 21 für einen
optischen Pfad versehen ist, um einen optischen Teil (d.h., einen Lichtemissionsabschnitt
und einen Lichtempfangsabschnitt) des optischen Halbleiterbauteils
nicht zu versperren.
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Die
Vorderseitenelektrode des optischen Halbleiterbauteils wird, wie
oben beschrieben, durch eutektisches Gold-Zinn- Bonden unter Verwendung einer Ag-Paste,
unter Verwendung eines Au-Kontakthöckers usw. elektrisch mit der
Elektrode 20 verbunden.
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Das
Loch 21 des optischen Pfads wird mit einem transparenten
Harz aufgefüllt,
um eine Beeinträchtigung
des Transmissions- oder
des Empfangswirkungsgrads des optischen Halbleiterbauteils zu verhindern.
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Im
Fall des Hilfsträgers 8 gemäß den 2A und 2B wird,
um für
eine elektrische Verbindung zwischen der Vorderseitenelektrode des
optischen Halbleiterbauteils und der Elektrode 20 des Hilfsträgers 8 zu
sorgen, als Erstes das Loch 21 des optischen Pfads mit
einem transparenten Harz aufgefüllt, die
Vorderseitenelektrode des optischen Halbleiterbauteils und die Elektrode 20 des
Hilfsträgers 8 werden
elektrisch verbunden, und der Raum zwischen dem optischen Halbleiterbauteil
und dem Hilfsträger 8 wird
mit einem transparenten Harz aufgefüllt.
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Darüber hinaus
ist die 3A eine Unteransicht, die einen
Glas-Hilfsträger
mit einem Loch und einer Kerbe, aufgefüllt mit transparentem Harz,
gesehen von der Seite der Elektrode her, zeigt, die 3B ist
eine den Hilfsträger 8A zeigende
Seitenansicht, und die 8C ist eine
Unteransicht, die einen Hilfsträger 8A mit
einer Elektrode 20B mit anderer Form als der in der 3A,
gesehen von der Seite der Elektrode her, zeigt.
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In
den 3A und 3B ist
auf einer Fläche
des Glas-Hilfsträgers 8A eine
Elektrode 20A vorhanden, die elektrisch mit einer Vorderseitenelektrode
des optischen Halbleiterbauteils (nicht dargestellt) verbunden ist,
und die Elektrode 20A ist mit einem Loch 21A für einen
optischen Pfad versehen, um einen optischen Teil (d.h. einen Lichtemissionsteil
und ei nen Lichtempfangsteil) des optischen Halbleiterbauteils nicht
zu versperren, und mit beinahe dreiecksförmigen Kerben 22,
die sich jeweils in der Richtung nach links und nach rechts erstrecken.
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Die
Vorderseitenelektrode des optischen Halbleiterbauteils wird durch
eutektisches Gold-Zinn-Bonden unter Verwendung einer Ag-Paste, unter
Verwendung eines Au-Kontakthöckers
usw., wie oben beschrieben, elektrisch mit der Elektrode 20A verbunden.
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Das
Loch 21A für
den optischen Pfad wird mit einem transparenten Harz aufgefüllt, um
eine Beeinträchtigung
des Transmissions- oder Empfangswirkungsgrads des optischen Halbleiterbauteils
zu verhindern.
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Im
Fall des Hilfsträgers 3A in
den 3A und 3B werden
als Erstes die Vorderseitenelektrode des optischen Halbleiterbauteils
und die Elektrode 20A des Hilfsträgers 8A elektrisch
verbunden, und dann wird vom Loch 21A oder einer Kerbe 22 an der
Elektrode 20A ein transparentes Harz so eingefüllt, dass
der Raum zwischen dem optischen Halbleiterbauteil und dem Hilfsträger 8A durch
das transparente Harz aufgefüllt
wird. In diesem Fall wird eine Überschussmenge
des in das Loch 21A für
den optischen Pfad gefüllten
transparenten Harzes geführt, und
es breitet sich zur Seite der Kerbe 22 aus, was ein Einfüllen des
transparenten Harzes gewährleistet.
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Beim
Beispiel der 3C ist der Hilfsträger 8A mit
einer Elektrode 20B mit einem Loch 21A für einen
optischen Pfad und einer rechteckigen Kerbe 22A versehen.
Das Loch 21A für
den optischen Pfad und die rechteckige Kerbe 22A haben
dieselben Funktionen wie diejenigen der 3A.
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Ferner
werden, wie es in den 1A und 1B dargestellt
ist, das optische Halbleiterbauteil 3, der Draht 5 und
die Signalverarbeitungsschaltung 12 durch einen Gießabschnitt 10 aus
einem nicht-transparenten Gießharz,
das 70 Gew.% oder mehr an Füllstoff
enthält,
um einen linearen Expansionskoeffizienten zu erzielen, der nicht
so sehr von dem des Drahts 5 verschieden ist, und um hohe
Wärmeleitfähigkeit
und hervorragende Umweltbeständigkeit
zu erzielen, bedeckt. Darüber
hinaus wird der Leiterrahmen 4 mit Ausnahme von Leiteranschlüssen 4A mit
dem Gießabschnitt 10 bedeckt.
Auch wird eine Fläche
(Vorderseite) des Leiterrahmens 4, die einer Fläche gegenübersteht,
auf der das optische Halbleiterbauteil 3 angeordnet wird,
mit Ausnahme des Teils der Öffnung 7 mit
dem Gießabschnitt 10 vergossen.
Das optische Halbleiterbauteil 3 wird durch den transparenten
Harzabschnitt 11, den Glas-Hilfsträger 8, die Linse 9 und
die Öffnung 7 des Leiterrahmens 4 optisch
mit der optischen Faser 2 gekoppelt.
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Nun
erfolgt eine Beschreibung zu einem Herstellverfahren für den Optokoppler 1 gemäß der ersten
Ausführungsform.
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Als
Erstes werden eine auf dem optischen Teil der sechsseitigen Fläche des
optischen Halbleiterbauteils 3 ausgebildete Elektrode und
eine auf dem Glas-Hilfsträger 8 ausgebildete
Elektrode elektrisch verbunden. Die elektrische Verbindung zwischen
der Elektrode des Glas-Hilfsträgers 8 und
der Elektrode des optischen Halbleiterbauteils 3 erfolgt durch
ein Leitfähigkeit
vermittelndes Verfahren wie eutektisches Gold-Zinn-Bonden, Löten, Verwendung einer Ag-Paste,
Verwendung eines Au-Kontakthöckers
usw. In diesem Stadium wird ein Raum zwischen dem optischen Halbleiterbauteil 3 und
dem Glas-Hilfsträger 8 mit
einem transparenten Harz aufgefüllt.
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Als
Nächstes
wird der Glas-Hilfsträger 8 auf solche
Weise mit dem Leiterrahmen 4 verbunden, dass der optische
Teil des optischen Halbleiterbauteils 3, der elektrisch
mit dem Glas-Hilfsträger 8 verbunden
ist, der Öffnung 7 des
Leiterrahmens 4 zugewandt ist. Das Verbinden des Glas-Hilfsträgers 8 und des
Leiterrahmens 4 erfolgt durch einen Kleber, eine Ag-Paste
usw. In diesem Fall ist es unter Berücksichtigung der Wärmeabfuhr
vom optischen Halbleiterbauteil 3 wünschenswert, einen Kleber mit
hoher Leitfähigkeit
zu verwenden.
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Als
Nächstes
wird die Signalverarbeitungsschaltung 12 durch einen Kleber
wie Ag-Pasten mit dem Leiterrahmen 4 verbunden. Unter Berücksichtigung
der Wärmeabfuhr
für das
optische Halbleiterbauteil 3 ist es wünschenswert, einen Kleber mit
hoher Wärmeleitfähigkeit
zu verwenden.
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Als
Nächstes
werden die Rückseitenelektrode
des optischen Halbleiterbauteils 3, die Elektrode auf dem
Glas-Hilfsträger 8 sowie
die Signalverarbeitungsschaltung 12 elektrisch über den
Draht 5 mit dem Leiterrahmen 4 verbunden.
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Als
Nächstes
wird ein Spritzgießen
für den Gießabschnitt 10 aus
einem nicht-transparenten Gießharz,
das 70 Gew.% oder mehr Füllstoff
enthält, ausgeführt. Der
Gießabschnitt 10 aus
einem nicht-transparenten Gießharz
verfügt über einen
linearen Expansionskoeffizienten, der nicht allzu verschieden von
dem des Drahts 5 ist, und er verfügt über hohe Wärmeleitfähigkeit und hervorragende Umweltbeständigkeit.
Hierbei wird ein Formwerkzeug an den Umfang der Öffnung 7 gedrückt, um
diese gegenüber
der Vorderseite des Leiterrahmens 4 zu schließen, um
zu verhindern, dass der aus einem Gießharz bestehende Gießabschnitt 10 von
der Vorderseite des Leiterrahmens 4 her in die Öffnung 7 gelangt.
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Wie
es in der 1A dargestellt ist, ist am Gießabschnitt 10 in
der Nähe
der Öffnung 7 an
der Vorderseite des Leiterrahmens ein Ausrichtungsführungsabschnitt 10A für die opti sche
Faser 2 als Beispiel eines Lochabschnitts vorhanden, wodurch
eine optische Faser 2 genau positioniert werden kann. Der Ausrichtungsführungsabschnitt 10A ist
eine Kegelfläche.
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Obwohl
es bei der ersten Ausführungsform nicht
angegeben wurde, kann die Ausrichtung einer optischen Faser dadurch
erfolgen, dass ein an einer Endfläche derselben vorhandener Stecker
durch den Ausrichtungsführungsabschnitt 10A positioniert
wird.
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Ferner
ist die 4A eine schematische Schnittansicht,
die einen anderen Optokoppler zeigt, und die 4B ist
eine Vorderansicht, die den Optokoppler gesehen von der Seite der
optischen Faser 2 her zeigt. Die 4A zeigt
einen Schnitt entlang der Linie IV-IV der 4B. Der
in den 4A und 4B dargestellte
Optokoppler verfügt über denselben
Aufbau wie der in den 1A und 1B dargestellte
Optokoppler, jedoch mit Ausnahme eines Gießabschnitts, und daher sind
gleiche Bauelemente mit den gleichen Bezugszahlen gekennzeichnet,
um ihre Erläuterung
wegzulassen.
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Wie
es in den 4A und 4B dargestellt ist,
kann der Optokoppler so aufgebaut sein, dass der Gießabschnitt 10 aus
einem nicht-transparenten Gießharz
nicht mit der Öffnung 7 des
Leiterrahmens 4 in Kontakt gelangt. Beim Optokoppler in
den 4A und 4B wird, ähnlich wie
beim Optokoppler in den 1A und 1B,
ein Formwerkzeug zum Spritzpressen an die gesamte Vorderseite des
Leiterrahmens 4 gedrückt,
um zu verhindern, dass der aus einem Gießharz bestehende Gießabschnitt 10 zur
Vorderseite des Leiterrahmens 4 gelangt. Diese Struktur
ermöglicht
ein Verkleinern des Optokopplers und eine Raumeinsparung.
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Ferner
ist die 5A eine schematische Schnittansicht,
die einen anderen Optokoppler zeigt, und die 5B ist
eine Vorderansicht, die den von der Seite einer optischen Faser 2 her
gesehenen Optokoppler zeigt. Die 5A zeigt
einen Schnitt entlang der Linie V-V in der 5B.
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Wie
es in den 5A und 5B dargestellt ist,
ist der Optokoppler so aufgebaut, dass der aus einem nicht-transparenten
Gießharz
bestehende Gießabschnitt 10 nicht
in die Öffnung 7 des
Leiterrahmens 4 gelangt, und an einem Teil der freigelegten
Seitenflächen 4C, 10C des
Leiterrahmens 4 und des Gießabschnitts 10 ist
ein Eingriffsabschnitt 10B aus einem nicht-transparenten
Gießharz
vorhanden. Diese Struktur ermöglicht
eine Verkleinerung des Optokopplers und eine Raumeinsparung, und
sie ermöglicht
es auch, dass der aus einem nicht-transparenten Gießharz bestehende
Gießabschnitt 10 sicher
mit dem Leiterrahmen 4 in Eingriff gelangt, um es zu ermöglichen,
den Optokoppler mit hoher Zuverlässigkeit
herzustellen.
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Obwohl
bei der ersten Ausführungsform
ein Glas-Hilfsträger
als Hilfsträger
mit Transparenz verwendet wird, kann auch ein transparentes Material wie
transparente Harze verwendet werden.
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Wie
es aus der obigen Beschreibung deutlich ist, ist es mit dem Optokoppler 1 gemäß der ersten Ausführungsform,
selbst dann, wenn ein kleines optisches Halbleiterbauteil 3 wie
PDs und LEDs verwendet wird, mit einem einfachen Aufbau möglich, das optische
Halbleiterbauteil 3 und den Draht 5 mit dem aus
einem nicht-transparenten Gießharz,
das einen Füllstoff
enthält
und über
hervorragende Umweltbeständigkeit
verfügt,
bestehenden Gießabschnitt 10 zu
vergießen,
was es ermöglicht,
einen kleinen Optokoppler mit hervorragender Umweltbeständigkeit
und hoher Zuverlässigkeit
billig herzustellen.
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(ZWEITE AUSFÜHRUNGSFORM)
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Die 6A ist
eine schematische Schnittansicht, die schematisch den Aufbau eines
Optokopplers gemäß einer
zweiten Ausführungsform
der Erfindung zeigt, und die 6B ist
eine Vorderansicht, die den Optokoppler gesehen von der Seite einer
optischen Faser 2 her zeigt. Die 6A zeigt
einen Schnitt entlang der Linie VI-VI in der 6B.
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Der
Optokoppler der zweiten Ausführungsform
unterscheidet sich von dem der ersten Ausführungsform der 1A und 1B dadurch,
dass auf einem Glas-Hilfsträger 8 ein
IC (integrierter Schaltkreis) 13 montiert ist, bei dem
es sich um einen Enzelchip handelt, der ein Lichtempfangs-Bauteil,
wenn das optische Halbleiterbauteil das Lichtempfangs-Bauteil 3 ist,
und einen Verstärkungs-IC,
der die Signalverarbeitungsschaltung 12 in den die erste Ausführungsform
zeigenden 1A und 1B ist, enthält.
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Der
als Einzelchip ausgebildete IC 13 ist an derselben Position
wie das optische Halbleiterbauteil 3 bei der ersten Ausführungsform
montiert. Andere Gesichtspunkte des Optokopplers, einschließlich eines
Montageverfahrens und des Aufbaus desselben, sind gleich wie bei
der ersten Ausführungsform.
Da der Optokoppler denselben Aufbau wie der Optokoppler der ersten
Ausführungsform
aufweist, sind gleiche Bauelemente mit den gleichen Bezugszahlen gekennzeichnet,
um ihre Erläuterung
wegzulassen.
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Bei
dieser zweiten Ausführungsform
können der
IC 13 und der Draht 5 mit dem aus einem nicht-transparenten
Gießharz,
das einen Füllstoff enthält und über hervorragende
Umweltbeständigkeit verfügt, bestehenden
Gießabschnitt 10 mit
einfachem Aufbau vergossen werden, was es ermöglicht, eine optische Kommunikation
mit hervorragender Umweltbeständigkeit
billig herzustellen.
-
Ferner
benötigt
der Optokoppler 20, da das Lichtempfangs-Bauteil und der Verstärkungs-IC
als Einzelchip, wie der IC 13, ausgebildet sind, keine
Leitung zwischen dem Lichtempfangs-Bauteil und dem Verstärkungs-IC,
so dass eine Streukapazität
verkleinert ist und ein schnelles Ansprechverhalten erzielbar ist,
während
gleichzeitig der Optokoppler 20 weniger anfällig für den Einfluss
elektromagnetischer Störungen
ist. Darüber
hinaus ist, da die Anzahl der Chips verringert ist, die Herstellung
erleichtert, und es kann eine Kostensenkung erzielt werden.
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(DRITTE AUSFÜHRUNGSFORM)
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Die 7A ist
eine schematische Schnittansicht, die schematisch den Aufbau eines
Optokopplers gemäß einer
dritten Ausführungsform
der Erfindung zeigt, und die 7B ist
eine Vorderansicht, die den Optokoppler gesehen von der Seite optischer Fasern 2 her
zeigt. Die 7A zeigt einen Schnitt entlang
der Linie VII-VII in der 7B.
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Der
Optokoppler bei der dritten Ausführungsform
unterscheidet sich vom Optokoppler der ersten Ausführungsform
dadurch, dass ein Lichtemissions-Bauteil 3B, ein Lichtempfangs-Bauteil 3A und ein
IC 14 aus einem Treiber-IC für das Lichtemissions-Bauteil 3B und
einem Verstärkungs-IC
für das Lichtempfangs-Bauteil 3A in
einem einzelnen Baustein enthalten sind. Andere Gesichtspunkte sind
dieselben wie bei der ersten Ausführungsform.
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Beim
Optokoppler der dritten Ausführungsform
sind das Lichtemissions-Bauteil 3B, das Lichtempfangs-Bauteil 3A und
der IC 14 in einen einzelnen Baustein eingebaut, was es
ermöglicht,
einen Optokoppler zum Senden und Empfangen durch ei nen einzelnen
Baustein zu strukturieren.
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Im
Allgemeinen wird dann, wenn ein Optokoppler zum Senden und Empfangen über die
Konfiguration eines Einzelbausteins verfügt, aufgrund einer Lichtreflexion
innerhalb desselben das Sendelicht vom Lichtemissions-Bauteil auf
das Lichtempfangs-Bauteil gekoppelt, wodurch eine Störsignalkomponente
(Streulichtstörung)
entsteht, was manchmal zu einer Fehlfunktion und einer Beeinträchtigung
der Übertragungsqualität führt. Um
eine Streulichtstörung
zu verhindern, müssen
eine Lichtausblendplatte und dergleichen montiert werden, was die
Herstellung schwierig macht und die Herstellkosten erhöht.
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Demgegenüber ist
beim Optokoppler der dritten Ausführungsform der Gießabschnitt 10 aus
einem nicht-transparenten Gießharz
verwendet, so dass innerhalb des Bausteins keine Lichtreflexion
erfolgt und daher das Sendelicht vom Lichtemissions-Bauteil 3B nicht
auf das Lichtempfangs-Bauteil 3A gekoppelt wird. Demgemäß wird keine
Streulichtstörung
erzeugt, und so kann ein Einfluss einer solchen ohne komplizierten
Mechanismus beseitigt werden, was Kommunikationsvorgänge mit
hoher Übertragungsqualität erlaubt
und es ermöglicht,
eine Verkleinerung zu erzielen.
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In
den 7A und 7B sind
der Treiber-IC für
das Lichtemissions-Bauteil und der Verstärkungs-IC für das Lichtempfangs-Bauteil, die als Signalverarbeitungsschaltungen
dienen, als Einzelchip ausgebildet. Jedoch können die Schaltungen über jeweilige
Konfigurationen auf getrennten Chips verfügen. Darüber hinaus können, wie
bei der zweiten Ausführungsform,
das Lichtempfangs-Bauteil und der Verstärkungs-IC für dasselbe als Einzelchip strukturiert
sein, und der Treiber-IC für
das Lichtemissions-Bauteil kann gesondert vorhanden sein.
-
Wie
es aus der obigen Beschreibung deutlich ist, ist es beim Optokoppler
gemäß der dritten
Ausführungsform
selbst dann, wenn kleine optische Halbleiterbauteilen 3A und 3B wie
PDs und LEDs dazu verwendet werden, einen Optokoppler zum Senden
und Empfangen zu strukturieren, mit einem einfachen Aufbau möglich, die
optischen Halbleiterbauteilen 3A und 3B und den
Draht 5 mit dem aus einem nicht-transparenten Gießharz, das
einen Füllstoff
enthält
und hervorragende Umweltbeständigkeit zeigt,
bestehenden Gießabschnitt 10 aufzufüllen, was
es ermöglicht,
den Optokoppler 1 mit hervorragender Umweltbeständigkeit
billig herzustellen.
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(VIERTE AUSFÜHRUNGSFORM)
-
Eine
vierte Ausführungsform
der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Treiber-IC für das Lichtemissions-Bauteil und der Verstärkungs-IC für das Lichtempfangs-Bauteil
bei der dritten Ausführungsform über einen
externen Ausgangs-Verbindungsanschluss und einen externen Eingangs-Verbindungsanschluss
zum Zuführen
und Empfangen von Information hinsichtlich der Betriebszustände sowie
Steuerungsinformation enthalten. Andere Gesichtspunkte sind dieselben
wie bei der dritten Ausführungsform.
-
Die 8 zeigt
einen Aufbau einer Treiberschaltung 50 für ein Lichtemissions-Bauteil
als Beispiel eines Treiber-IC für
ein Lichtemissions-Bauteil im Optokoppler der vierten Ausführungsform.
Die Treiberschaltung 50 für das Lichtemissions-Bauteil besteht
aus einem Treiberschaltungsabschnitt 51 für ein Lichtemissions-Bauteil,
einem Eingangssignaldetektor-Schaltungsabschnitt 52 sowie
einem Treiberstrom-Steuerschaltungsabschnitt 53 für das Lichtemissions-Bauteil,
die alle in einem einzelnen Chip ausgebildet sind. Der Eingangssignaldetektor-Schaltungsabschnitt 52 hat
die Funktion des Erkennens der Eingabe eines Übertragungssignals und der
Aus gabe eines dies repräsentierenden
Signals. Auf Grundlage des Signals vom Eingangssignaldetektor-Schaltungsabschnitts 52 wird
der Treiberschaltungsabschnitt 51 für das Lichtemissions-Bauteil
in einen Bereitschaftszustand versetzt, wenn kein Eingangssignal
vorliegt, und er wird bei Erkennung eines Eingangssignals in einen
Betriebszustand versetzt. In der 8 sind ein
Eingangsanschluss 54 für
ein Treiberstrom-Steuersignal für
die Lichtemissions-Bauteil, ein Übertragungssignal-Eingangsanschluss 55,
ein LED-Treibersignal-Ausgangsanschluss 56 und
ein Ausgangsanschluss 57 betreffend die Eingangssignal-Empfangserkennung
dargestellt. Der Eingangsanschluss 54 für ein Treiberstrom-Steuersignal
für die
Lichtemissions-Bauteil und der Übertragungssignal-Eingangsanschluss 55 sind
Beispiele für
externe Eingangs-Verbindungsanschlüsse, während der LED-Treibersignal-Ausgangsanschluss 56 und
der Ausgangsanschluss 57 betreffend die Eingangssignal-Empfangserkennung
Beispiel für
externe Ausgangs-Verbindungsanschlüsse sind.
-
Mit
diesem Aufbau wird es möglich,
den Energieaufbau im Bereitschaftszustand zu senken. Darüber hinaus
wird es durch Anbringen des Ausgangsanschlusses 57 für die Eingangssignal-Empfangserkennung
nach außen
auch möglich,
den Energieverbrauch im Bereitschaftszustand in anderen Peripherieschaltungen
auf ähnliche
Weise zu verringern.
-
Darüber hinaus
steuert der Treiberstrom-Steuerschaltungsabschnitt 53 für das Lichtemissions-Bauteil
den Treiberschaltungsabschnitt 51 für das Lichtemissions-Bauteil
auf Grundlage des Treiberstrom-Steuersignals für das Lichtemissions-Bauteil von außen, um
den Treiberstrom des Lichtemissions-Bauteils zu steuern. Z.B. verfügt eine als
Lichtemissions-Bauteil
dienende LED über
die Eigenschaft, dass ihre optische Ausgangsleistung bei hoher Temperatur
abnimmt. Unter Verwendung des Treiberstrom-Steuerschaltungsabschnitts 53 für das Lichtemissions-Bauteil
bei der vierten Ausführungsform
wird es möglich,
den Treiberstrom bei hoher Temperatur zu erhöhen, die optische Ausgangsleistung
zu erhöhen
und den optischen Abfall bei hoher Temperatur zu verringern, was
es ermöglicht,
Kommunikation mit hoher Übertragungsqualität zu erzielen.
-
Darüber hinaus
zeigen als Lichtemissions-Bauteile dienende LEDs eine Streuung der
optischen Ausgangsleistung, und ferner zeigt, aufgrund von Montagevariationen
während
des Herstellprozesses, die optische Ausgangsleistung von Sendern eine
Streuung. Bei der vierten Ausführungsform
ist es möglich,
die optische Ausgangsleistung einer LED durch den Treiberstrom auf
Grundlage der Treiberstrom-Steuersignale für das Lichtemissions-Bauteil von
außen
zu steuern, so dass die optische Ausgangsleistung eines Senders überwacht
werden kann und mit einer spezifizierten optischen Ausgangsleistung
in Übereinstimmung
gebracht werden kann, um dadurch Kommunikation mit hoher Übertragungsqualität zu erzielen.
-
Ferner
zeigt die 9 einen Aufbau einer Verstärkungsschaltung 60 für ein Lichtempfangs-Bauteil
als Beispiel eines Verstärkungs-IC
für das
Lichtempfangs-Bauteil bei der vierten Ausführungsform. Die Verstärkungsschaltung 60 für das Lichtempfangs-Bauteil
besteht aus einem Empfangssignaldetektor-Schaltungsabschnitt 61 und
einem Verstärkungsschaltungsabschnitt 62 für das Lichtempfangs-Bauteil,
die beide in einem einzelnen Chip ausgebildet sind. Der Empfangssignaldetektor-Schaltungsabschnitt 61 hat
die Funktion des Erkennens der Eingabe empfangener Signale und der Ausgabe
von Erfassungssignalen. In der 9 sind ein
Empfangssignal-Eingangsanschluss 63,
ein Ausgangssignalanschluss 64 und ein Empfangssignalerkennungs-Ausgangsanschluss 65 dargestellt.
Der Anschluss 63 ist ein Beispiel für einen externen Eingangs-Verbindungsanschluss,
während
der Ausgangssignalan schluss 64 und der Empfangssignalerfassungs-Ausgangsanschluss 65 Beispiele
externer Ausgangs-Verbindungsanschlüsse sind.
-
Auf
Grundlage eines Erfassungssignals vom Empfangssignaldetektor-Schaltungsabschnitt 61 wird
der Verstärkungsschaltungsabschnitt 62 für das Lichtempfangs-Bauteil
in einen Bereitschaftszustand versetzt, wenn kein Empfangssignal
vorliegt, und bei Erkennung eines empfangenen Signals wird er in
einen Betriebszustand versetzt. Durch diesen Aufbau wird es möglich, den
Energieverbrauch im Bereitschaftszustand zu senken. Darüber hinaus
wird es durch Anbringen des Empfangssignalerfassungs-Ausgangssignalanschlusses 65 auch
möglich, den
Energieverbrauch anderer peripherer Schaltkreise im Bereitschaftszustand
auf ähnliche
Weise zu senken.
-
Wie
oben beschrieben, beinhalten im Optokoppler aus der Treiberschaltung 50 für das Lichtemissions-Bauteil
und der Verstärkungsschaltung 60 für das Lichtempfangs-Bauteil,
wie bei der vierten Ausführungsform
angegeben, diese Treiberschaltung 50 für das Lichtemissions-Bauteil
und die Verstärkungsschaltung 60 für das Lichtempfangs-Bauteil die
externen Ausgangs-Verbindungsanschlüsse und die externen Eingangs-Verbindungsanschlüsse zum Empfangen
und Liefern von Information hinsichtlich der Betriebszustände sowie
Steuerinformation, so dass der Betrieb einer Signalverarbeitungsschaltung durch
Erfassungssignale und Eingangssignale von außen gesteuert werden kann,
um dadurch eine ausgeklügelte
Kommunikation mit hoher Übertragungsqualität zu erzielen.
-
Beim
Optokoppler der vierten Ausführungsform
besteht die Treiberschaltung 50 für das Lichtemissions-Bauteil
aus dem Treiberschaltungsabschnitt 51 für das Lichtemissions-Bauteil,
dem Eingangssignaldetektor-Schaltungsabschnitt 52 und dem
Treiberstrom-Steuerschaltungsabschnitt 53 für das Licht emissions-Bauteil
zum Erkennen des Vorliegens und des Fehlens der Eingabe eines Übertragungssignals
und zum Steuern des Treiberstroms für das Lichtemissions-Bauteil
durch Treiberstrom-Steuersignale für das Lichtemissions-Bauteil
von außen. Zusätzlich zum
Obigen erlaubt es das Integrieren der Treiberschaltung 50 für das Lichtemissions-Bauteil mit
der Verstärkungsschaltung 60 für das Lichtempfangs-Bauteil,
dass sich die Treiberschaltung 50 für das Lichtemissions-Bauteil
nur durch interne Kommunikation ohne Unterstützung durch externe Steuersignale
oder dergleichen selbst steuert, d.h., dass z.B. die Treiberschaltung 50 für das Lichtemissions-Bauteil den Treiberstrom
für das
Lichtemissions-Bauteil auf Grundlage eines Steuersignals von der
Verstärkungsschaltung 60 für das Lichtempfangs-Bauteil
kontrollieren kann.
-
Ferner
besteht zwar die Treiberschaltung 50 für das Lichtemissions-Bauteil
aus dem Treiberschaltungsabschnitt 51 für das Lichtemissions-Bauteil, dem
Eingangssignaldetektor-Schaltungsabschnitt 52 und
dem Treiberstrom-Steuerschaltungsabschnitt 53 für das Lichtemissions-Bauteil,
jedoch kann auch eine Logikschaltung zum Steuern der Treiberschaltung
für das
Lichtemissions-Bauteil enthalten sein.
-
Ferner
besteht zwar die Verstärkungsschaltung 60 für das Lichtempfangs-Bauteil
aus dem Empfangssignaldetektor-Schaltungsabschnitt 61 und dem
Verstärkungsschaltungsabschnitt 62 für das Lichtempfangs-Bauteil,
jedoch kann auch eine Logikschaltung zum Kontrollieren der Verstärkungsschaltung 60 für das Lichtempfangs-Bauteil
enthalten sein.
-
Der
erfindungsgemäße Optokoppler
wird in einer elektronischen Einrichtung wie digitalen TV(Fernseh)-Geräten, digitalen
BS(Broadcasting Satellite = Rundfunksatellit)-Tunern, CS(Communication
Satellite = Kommunikationssatellit)-Tunern, DVD(Digital Versatile
Disc)-Spielern, Superaudio-CD(Compact Disc)-Spielern, AV(Audio-Video)-Verstärkern, Audiogeräten, PCs,
PC-Peripheriegeräten,
Handys und PDAs (persönliche
digitale Assistenten) verwendet. Der erfindungsgemäße Optokoppler
wird auch in einer elektronischen Einrichtung im Freien mit einem
großen
Betriebstemperaturbereich verwendet, z.B. bei Fahrzeugausrüstungen wie
Autoradios, Fahrzeug-Navigationssystemen und -Sensoren, sowie bei
Fabrikroboter-Sensoren und Steuerungseinrichtungen.
-
Nachdem
die Erfindung auf diese Weise beschrieben wurde, ist es ersichtlich,
dass sie auf viele Arten variiert werden kann. Derartige Variationen sind
nicht als Abweichung vom Grundgedanken und Schutzumfang der Erfindung
anzusehen, und alle Modifizierungen, wie sie für den Fachmann ersichtlich
sind, sollen im Schutzumfang der folgenden Ansprüche enthalten sein.
-
- 1
- Optokoppler
- 2
- optische
Faser
- 3
- optisches
Halbleiterbauteil
- 3a
- Lichtempfangs-Bauteil
- 3b
- Lichtemissions-Bauteil
- 4
- Leiterrahmen
- 4a
- Leitungsanschluss
- 5
- Draht
- 6
- optischer
Teil
- 7
- Öffnung
- 8,
8A
- Glas-Hilfsträger
- 9
- Linse
- 10
- Gießabschnitt
- 10b
- Eingriffsabschnitt
- 11
- transparenter
Harzabschnitt
- 12
- Signalverarbeitungsschaltung
- 13
- IC
- 14
- Signalverarbeitungsschaltung
- 20,
20A
- Elektrode
- 21,
21A
- Loch
eines optischen Pfads
- 22,
22A
- Kerbe
- 50
- Treiberschaltung
für ein
Lichtemissions-Bauteil
- 51
- Treiberschaltungsabschnitt
für ein
Lichtemis
-
- sions-Bauteil
- 52
- Eingangssignal-Detektorschaltungsabschnitt
- 53
- Treiberstrom-Steuerschaltungsabschnitt
für ein
-
- Lichtemissions-Bauteil
- 60
- Verstärkungsschaltung
für ein
Lichtempfangs-Bau
-
- teil
- 61
- Empfangssignaldetektor-Schaltungsabschnitt
- 62
- Verstärkungsschaltungsabschnitt
für ein Licht
-
- empfangs-Bauteil
- 101,
201
- Optokoppler
- 102
- optische
Faser
- 103,
203
- optisches
Halbleiterbauteil
- 104,
204
- Leiterrahmen
- 105,
205
- Draht
- 206
- optischer
Teil
- 108
- Linse
- 110
- transparentes
Harz
- 208
- Glaslinse
- 209
- farbiges
Gießharz