DE19818276C2 - Photoempfindlicher Halbleiterbaustein und Herstellungsverfahren dafür - Google Patents

Photoempfindlicher Halbleiterbaustein und Herstellungsverfahren dafür

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Description

Die Erfindung betrifft einen photoempfindlichen Halbleiterbaustein und insbe­ sondere einen Photokoppler, der einen Photoemitter und einen Photodetektor in integrierter Form enthält.
Fig. 4 zeigt einen Schnittaufbau eines Photokopplers nach dem Stand der Technik, der nachfolgend erläutert wird.
In Fig. 4 bezeichnen die Bezugszeichen 1 und 2 ein Anschlußdrahtgerüst auf der Photo- oder Lichtemissionsseite bzw. ein Anschlußdrahtgerüst auf der Photo- oder Lichtempfangsseite. Ein Licht- oder Photoemitter 3 und ein Licht- oder Photo­ empfänger oder -detektor 4 sind an Inseln der Anschlußdrahtgerüste 1 bzw. 2 befestigt. Das Bezugszeichen 5 in Fig. 4 bezeichnet ein lichtdurchlässiges oder durchscheinendes Harz, das den Photoemitter 3 und den Photodetektor 4 in einem Zustand, in dem sie einander gegenüberliegen, miteinander verbindet. Diese sind außerdem mit einem Epoxid-Formharz vergossen, um äußeres Zufallslicht abzu­ halten.
Fig. 5(A) und 5(B) zeigen jeweils Gestaltungen eines konventionellen Anschluß­ drahtgerüstes 1 auf der Lichtemissionsseite und eines Anschlußdrahtgerüstes 2 auf der Lichtempfangsseite. Fig. 6 veranschaulicht die Art und Weise, wie das durchscheinende Harz 5 eingebracht wird. Unter Bezugnahme auf Fig. 5 und 6 wird nachfolgend ein Verfahren zur Herstellung des in Fig. 4 gezeigten Photo­ kopplers beschrieben.
An schraffiert dargestellten Bereichen der Inseln der in Fig. 5(A) und 5(B) ge­ zeigten Anschlußdrahtgerüste werden ein Photoemitter 3 und ein Photodetektor 4 befestigt.
Danach werden das Anschlußdrahtgerüst 1 mit dem darauf plazierten Photoemitter 3 und das Anschlußdrahtgerüst 2 mit dem darauf plazierten Photodetektor 4 einander gegenüberliegend angeordnet, wie in Fig. 6 gezeigt. In diesem Zustand wird das durchscheinende Harz 5 unter Verwendung eines Spenders 7 von diagonal oberhalb des Anschlußdrahtgerüstes 1 zwischen das Anschlußdrahtgerüst 1 und das Anschlußdrahtgerüst 2 gefüllt, um den Photoemitter 3 und den Photodetektor 4 miteinander zu koppeln.
Danach wird das ganze Teil mit einem Versiegelungsmaterial 6 vergossen, um den in Fig. 4 gezeigten Photokoppler zu erzeugen.
Bei der Herstellung des konventionellen Photokopplers besteht das Problem, daß infolge einer feinen Lageverschiebung des Spenders 7 zum Einfüllen des durch­ scheinenden Harzes 5 das einzufüllende durchscheinende Harz 5 an einer Ober­ seite (entsprechend einer vom Anschlußdrahtgerüst 2 auf der Lichtemissionsseite abgewandten Seite) des Anschlußdrahtgerüstes 1 haftet (dieser Zustand ist in Fig. 6 mit einem Kreis markiert).
Als Folge verändert sich die Form des durchscheinenden Harzes 7 in Übereinstim­ mung mit der Position des Spenders 7. Dieser Typ Photokoppler leidet darunter, daß Licht, das von einer Grenzfläche zwischen dem durchscheinenden Harz 5 und dem Formharz 6 reflektiert wird, vom Photodetektor 4 nachgewiesen wird, so daß sich der Lichtdurchlaßgrad des Photokopplers verändert, wenn das durchscheinen­ de Harz 5 seine Form ändert.
Außerdem besteht das Problem, daß die Haftung zwischen dem Anschlußdraht­ gerüst 1 und dem Formharz 6 verschlechtert wird, wenn das durchscheinende Harz 5 auf die Oberseite des Anschlußdrahtgerüstes 1 gelangt.
Aus der japanischen Patentanmeldung 08-070133 A ist ein reflektiver Fotokoppler bekannt, bei dem ein Fotoemitter und ein Fotodetektor auf einer horizontaler Ebene gegenüberliegend angeordnet sind. Zwischen beiden wird ein durchscheinendes Harz eingebracht. An den vorderen Enden der zugehörigen Anschlussdrahtgerüste sind jeweils Ausnehmungen ausgeformt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Verschlechterung der Haftung zwi­ schen einem Formharz und einem Anschlußdrahtgerüst sowie der Lichtdurchlaß­ eigenschaften infolge der Haftung eines durchscheinenden Harzes an einer Ober­ seite des Anschlußdrahtgerüstes beim Einbringen des durchscheinenden Harzes in den Photokoppler zu vermeiden.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen photoempfindlichen Halbleiterbaustein gemäß Anspruch 1.
Ein Verfahren zur Herstellung des erfindungsgemäßen Halbleiterbausteins ist im Patentanspruch 4 angegeben, und Weiterbildungen des Halbleiterbausteins bzw. des Verfahrens sind in den Unteransprüchen angegeben.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung mehrerer Ausführungsbeispiele und aus der Zeichnung, auf die Bezug genommen wird. In der Zeichnung zeigen:
Fig. 1 ein Anschlußdrahtgerüst auf der Lichtemissionsseite, das in einer ersten Ausführungsform verwendet wird,
Fig. 2 die Art und Weise, in der ein durchscheinendes Harz in einen Photokoppler eingebracht wird,
Fig. 3 ein Anschlußdrahtgerüst auf der Lichtemissionsseite, das in einer zweiten Ausführungsform verwendet wird,
Fig. 4 einen Schnittaufbau eines konventionellen Photokopplers,
Fig. 5 ein Anschlußdrahtgerüst eines konventionellen Photokopplers, und
Fig. 6 die Art und Weise, in der ein durchscheinendes Harz in einen konventionellen Photokoppler eingebracht wird.
Erste Ausführungsform
Fig. 1 ist eine Ansicht eines Anschlußdrahtgerüstes auf der Lichtemissionsseite eines Photokopplers in einer ersten Ausführungsform. Fig. 2 ist eine Ansicht, die die Art und Weise veranschaulicht, in der ein lichtdurchlässiges oder durchschei­ nendes Harz in den Photokoppler eingebracht wird, in dem ein Photoemitter und ein Photodetektor einander gegenüberliegend angeordnet sind. In diesen Zeich­ nungen sind Elemente, die den Fig. 4, 5 und 6 gezeigten Elementen entspre­ chen, mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet. In der nachfolgenden Erläute­ rung wird auf Fig. 1 und 2 Bezug genommen.
Ein Anschlußdrahtgerüst 10 auf der Lichtemissionsseite enthält eine Insel 102 mit einem darauf plazierten Photoemitter sowie Anschlußdrähte 103 und 104, die elektrisch mit der Außenseite verbunden sind. Wie in Fig. 1 gezeigt, enthält die Insel 102 mit dem darauf angebrachten Photoemitter einen konkaven Teil 110, dessen Breite X ungefähr 0,3 mm beträgt und der sich im mittleren Bereich eines Endes der Insel 102 befindet, und scharfe Ränder (konvexe Teile) 111 an den beiden Enden des konkaven Teils 110. Die Breite X des konkaven Teils 110 ist vorzugsweise etwas größer als der Durchmesser eines Spenders 7 zum Einfüllen eines durchscheinenden Harzes 5.
Ein Anschlußdrahtgerüst auf der Lichtempfangsseite ist dem in Fig. 5(B) gezeigten konventionellen Anschlußdrahtgerüst ähnlich.
Es wird nun ein Verfahren zur Herstellung des Photokopplers beschrieben.
In dem Anschlußdrahtgerüst 10 auf der Lichtemissionsseite wird an einem schraf­ fiert dargestellten Bereich in Fig. 1 ein Photoemitter 3 befestigt. Ein Photodetektor ist dem im Stand der Technik verwendeten Photodetektor ähnlich.
Danach werden das Anschlußdrahtgerüst 10 mit dem darauf befestigten Photo­ emitter 3 und das Anschlußdrahtgerüst 2 mit dem darauf befestigten Photo­ detektor 4 einander gegenüberliegend angeordnet, wie in Fig. 2 gezeigt. In diesem Zustand wird das durchscheinende Harz 5 unter Verwendung des Spenders 7 von diagonal oberhalb des Anschlußdrahtgerüstes 10 zwischen das Anschlußdraht­ gerüst 10 und das Anschlußdrahtgerüst 2 gefüllt, um den Photoemitter 3 und den Photodetektor 4 miteinander zu koppeln.
Danach wird das ganze Teil mit einem Versiegelungsmaterial 6 vergossen, um die Anschlußdrahtgerüste zu fixieren, wodurch ein Photokoppler erzeugt wird.
Die Ausbildung des konkaven Teils 110 in der Insel 102 des Anschlußdraht­ gerüstes 10 im Herstellungsprozeß des Photokopplers hat zur Folge, daß das durchscheinende Harz 5 durch den konkaven Teil 110 hindurch auf die Unterseite des Anschlußdrahtgerüstes 10 fließt, auch wenn der Spender zum Einfüllen des durchscheinenden Harzes 5 feinfühlig in Position geschoben wird. Daher haftet kein durchscheinendes Harz 5 an der Oberseite des Anschlußdrahtgerüstes 10, und die Haftung des Anschlußdrahtgerüstes 10 am Versiegelungsmaterial 6 wird verbessert.
Da die Insel 102 des Anschlußdrahtgerüstes 10 die Ränder (konvexen Teile) 111 aufweist, kann das durchscheinende Harz 5 unter der Wirkung seiner Oberflächen­ spannung an die Vorderteile oder Spitzen der scharfen Ränder (konvexen Teile) 111 geformt werden. Wegen der vorhandenen scharfen Ränder (konvexen Teile) in der Insel kann das durchscheinende Harz 5 nämlich eine abweichungsfreie sta­ bile Form annehmen. Die Lichtdurchlaßeigenschaften können ebenfalls stabilisiert werden.
Zweite Ausführungsform
Fig. 3 ist eine Ansicht eines Anschlußdrahtgerüstes 20 auf der Lichtemissions­ seite, das in einer zweiten Ausführungsform verwendet wird. In der zweiten Ausführungsform ist ein konkaver Teil 210, der in einer Insel 202 des Anschlußdraht­ gerüstes 20 gebildet ist, bogenförmig gestaltet. Andere Bauelemente sind den in der ersten Ausführungsform verwendeten Bauelementen ähnlich.
Da der konkave Teil 210 in der zweiten Ausführungsform kreisbogenförmig ge­ macht ist, erzielt man eine vorteilhafte Wirkung ähnlich derjenigen in der ersten Ausführungsform. Zusätzlich zu dieser Wirkung wird die Oberflächenspannung des durchscheinenden Harzes 5 größer, wenn das durchscheinende Harz 5 zwischen die Anschlußdrahtgerüste gebracht wird, da es keine Teile senkrecht zu dem kon­ kaven Teil 210 gibt, wodurch das durchscheinende Harz 5 eine stabilere Form erhalten kann. Mit anderen Worten, die Lichtdurchlässigkeit kann stabiler gemacht werden.
Die Erfindung ist nicht auf die konkaven Teile mit den in den beiden Ausführungs­ formen gezeigten Formen beschränkt, sondern es können auch andere konkave Formen verwendet werden, wobei solche Formen zu wählen sind, die ähnliche Wirkungen wie die obigen haben.
Die beiden Ausführungsformen sind zwar für den Fall beschrieben worden, daß das durchscheinende Harz von der Lichtemissionsseite her eingefüllt wird, das durchscheinende Harz kann aber auch von der Lichtempfangsseite her eingefüllt werden.
Die Erfindung wurde zwar unter Bezugnahme auf die Ausführungsbeispiele be­ schrieben, die Beschreibung ist aber nicht in einem einschränkenden Sinne aus­ zulegen. Aufgrund der Beschreibung ergeben sich für den Fachmann verschiedene Modifizierungen der Ausführungsbeispiele und noch weitere Ausführungsformen der Erfindung. Die Patentansprüche sollen daher alle derartigen Modifizierungen oder Ausführungsformen abdecken, die in den Schutzbereich der Erfindung fallen.

Claims (5)

1. Photoempfindlicher Halbleiterbaustein mit
einem ersten Anschlußdrahtgerüst (10) mit einem ersten Bereich (102), an dem ein Photoemissions-Halbleiterbaustein (3) befestigt ist,
einem zweiten Anschlußdrahtgerüst (2) mit einem zweiten Bereich, an dem ein Photodetektor-Halbleiterbaustein (4) befestigt ist,
einem durchscheinenden Harz (5) zur Kopplung des Photoemissions-Halbleiterbau­ steins (3) und des Photodetektor-Halbleiterbausteins (4) in einem Zustand, in dem sie einander vertikal ausgerichtet gegenüberliegen,
einem Versiegelungsmaterial, das das durchscheinende Harz umgibt, und
einem konkaven Teil (110; 210), der in einem der Enden des ersten und des zweiten Bereiches gebildet ist.
2. Photoempfindlicher Halbleiterbaustein nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der konkave Teil (210) kreisbogenförmig gestaltet ist.
3. Photoempfindlicher Halbleiterbaustein nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Breite des konkaven Teils (110; 210) größer als der Durchmesser eines Spenders zum Einfüllen des durchscheinenden Harzes ist.
4. Verfahren zur Herstellung eines photoempfindlichen Halbleiterbausteins, das folgendes umfaßt:
  • - Vorbereiten eines ersten Anschlußdrahtgerüstes (10), das einen ersten Bereich (102) aufweist, an dessen einem Ende ein konkaver Teil (110; 210) gebildet ist,
  • - Vorbereiten eines zweiten Anschlußdrahtgerüstes (2), das einen zweiten Bereich aufweist,
  • - Befestigen eines Photoemissions-Halbleiterbausteins (3) an einem der beiden Bereiche,
  • - Befestigen eines Photodetektor-Halbleiterbausteins (4) an dem anderen der beiden Bereiche,
  • - Einfüllen eines durchscheinenden Harzes (5) in einem Zustand, in dem der Photo­ emissions-Halbleiterbaustein und der Photodetektor-Halbleiterbaustein einander vertikal ausgerichtet gegenüberliegen, um den Photoemissions-Halbleiterbaustein (3) und den Photodetektor-Halbleiterbaustein (4) miteinander zu verbinden, und
  • - Bilden eines Versiegelungsmaterials, um das durchscheinende Harz (5) zu umgeben.
5. Verfahren nach Anspruch 4, bei dem die Vorbereitung des ersten Anschluß­ drahtgerüstes (10) darin besteht, ein erstes Anschlußdrahtgerüst mit einem ersten Bereich bereitzustellen, der einen konkaven Teil aufweist, der kreisbogenförmig gestaltet ist.
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