DE2744167A1

DE2744167A1 - Photokoppler

Info

Publication number: DE2744167A1
Application number: DE19772744167
Authority: DE
Inventors: Yasutoshi Kurihara; Tadahiko Miyoshi
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1976-09-30
Filing date: 1977-09-30
Publication date: 1978-04-06
Also published as: NL177956C; US4143385A; DE2744167C2; NL177956B; NL7710763A

Description

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BESCHREIBUNG

Die Erfindung betrifft einen Photokoppler, bei welchem ein photoempfindliches Halbleiterelement und ein lichtemittierendes Halbleiterelement in einem Loch eines isolierenden Substrats mit zwei Gruppen elektrischer Verbindungen vorgegebenen Musters einander gegenüber liegen.

Eine optische Koppelvorrichtung mit einem lichtemittierenden Halbleiterelement und einem photoempfindlichen Halbleiterelement (hier Photokoppler genannt) wurde für die Isolierung von Festkörperrelais und Transmissionsleitungen verwendet. Ebenso bieten ein Photokopplerfeld mit vielen auf einem gemeinsamen Substrat angeordneten Photokopplern oder eine kombinierte Schaltung aus einem Photokoppler und einer integrierten Schaltung viele Vorteile bei Logik- und Tonschaltungen.

Als lichtemittierendes Halbleiterelement für den Photokoppler wird üblicherweise außer in den Fällen, wo eine sehr hohe Ansprechgeschwindigkeit, wie etwa bei der Nachrichtenübertragung, erforderlich ist, eine aus der Flüssigphase gezogene Si-dotierte GaAs-Infrarotleuchtdiode verwendet, uzw. unter anderem aus folgenden Gründen:
(1) Die Lichtausbeute ist hoch und

(2) die Emissionswellenlänge beträgt ungefähr 940 nm, wo ein photoempfindliches Si-Element besonders empfindlich ist.

Üblicherweise ist das lichtemittierende Halbleiterelement ungefähr 0,3 χ 0,3 mm² groß oder aus Gründen leichter Handhabung auch größer.

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In der offengelegten japanischen Patentanmeldung 17 862/1977 sind zwei Verfahren zur Anbringung des lichtemittierenden Halbleiterelements in Bezug auf das photoempfindliehe Halbleiterelement beschrieben. Das erste Verfahren ordnet einen pn-übergang im lichtemittierenden Halbleiterelement parallel zur Lichtempfängerfläche des photoempfindlichen Halbleiterelements an. Der Photokoppler solchen Aufbaus heißt Hauptflächenlicht-Typ. Nach dem zweiten Verfahren wird ein pn-übergang des lichtemittierenden Halbleiterelements senkrecht zur Lichtempfängerfläche des photoempfindlichen Halbleiterelements angeordnet. Der Photokoppler dieser Anordnung heißt Seitenflächenlicht-Typ.

Im lichtemittierenden Halbleiterelement findet die Lichtemission in der Umgebung des pn-übergangs statt. Ein Teil des emittierten Lichts wird im Kristall des lichtemittierenden Halbleiterelements absorbiert, während der übrige Teil nach außen abgestrahlt wird.

Dementsprechend ist die Helligkeit des abgestrahlten Lichts am höchsten in Richtung der Seitenfläche, nach der der pn-übergang offen ist, und unter dem Einfluß der inneren Absorption vergleichsweise gering in Richtung der Hauptfläche. In diesem Zusammenhang beträgt die Helligkeit des Lichts in Richtung der Hauptfläche ungefähr 1/2 derjenigen in Richtung der Seitenfläche.

Bei einem Photokoppler des Hauptflächenlicht-Typs wird das Licht von der gesamten Hauptfläche des lichtemittierenden Halbleiterelements abgestrahlt. In Fällen, wo der Lichtempfangsbereich des photoempfindlichen Halbleiterelements im wesentlichen genauso groß wie die Hauptfläche des lichtemittierenden Halbleiter-

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elements ist, erreicht daher der größte Teil des abgestrahlten Lichts den Lichtempfangsbereich und es ergibt sich eine vergleichsweise hohe optische Koppelausbeute. Wenn jedoch die Größe des Lichtcr.ipfangsbereichs zur Erhöhung des Intcgrationsausnuißes der photoempfindlichen Ilalbleitcrelemente klein gehalten wird, erreicht nur ein geringer Bruchteil des abgestrahlten Lichts den Lichteinpfangnbereich, und das übrige Licht fällt auf andere Bereiche des photoempfindlichen Halbleiterelemonts. Die Folge davon ist, daß die optische Koppelausbeute gering wird. Darüber hinaus wird das auf andere eils den Lichtempfangsbereich bildende Teile fallende Licht zu Streulicht und gibt zu Funktionsstörungen des photoempfindlichen Halbleiterelements Anlaß. Es war daher unmöglich, in einem Photokopplerfeld oder in einer kombinierten Vorrichtung aus einem Photokoppler und einer integrierten Schaltung die Integration weit zu treiben.

Andererseits ist in einem Photokoppler vom Seitenflächenlicht-Typ die Breite des lichtemittierenden Bereichs nur ungefähr 50 um groß, und dementsprechend klein kann der Lichtempfangsbereich gemacht werden. Es ist daher möglich, das Integrationsausmaß anzuheben.

Da jedoch sowohl der Lichtemfpangsbereich als auch der lichtemittierende Bereich klein sind, läßt sich die optische Koppelausbeute nicht in zufriedenstellender Weise anheben, es sei denn beide Bereiche sind exakt aufeinander ausgerichtet.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen Photokoppler mit hoher Lichttransmissionsausbeute und einem hohen Maß an Integration zu schaffen.

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Diese Aufgabe v/ird erf indungsgeniüß dadurch gelöst, daß dar. photoempfindliche Halbleiterelement und das
lichtemittierende Halbleiterelement auf einem isolierenden Substrat so einander gegenüberliegend angeordnet
sind, daß ein pn-übergang des letzteren senkrecht zu
einer Lichternpfangsflache des eratcren liegt, und daß
wenigstens eines der beiden Elemente mit einer elektrischen Verdrahtung auf dem isolierenden Substrat unter
Verwendung eines Lotmaterials an drei oder mehr Punkten verbunden ist, die in einer Ebene des isolierenden Substrats, jedoch nicht auf einer geraden Linie liegen.
Ein solcher Photokoppler ist darüber hinaus in hohem
Maße zuverlässig und eignet sich für die Massenherstellung.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von bevorzugten Ausführungsformen in Verbindung mit der beigefügten Zeichnung beschrieben. Auf dieser ist bzw. sind
Fig. 1 ein Vertikalschnitt einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Photokopplers,

Fig. 2 eine Darstellung, die in vergrößertem Maßstab den Anbringungsabschnitt des lichtemittierenden Halbleiterelements im in Fig. 1 gezeigten Photokoppler zeigt,

Fig. 3 eine Schnittansicht des Anbringungsabschnitts des lichtemittierenden Halbleiterelements mit

Schnittebene längs Linie III-III der Fig. 2,
Fig. 4 ein Vertikalschnitt, welcher eine Abwandlung

des in Fig. 2 dargestellten lichtemittierenden Halbleiterelements zeigt,

Fig. 5 ein Vertikalschnitt, welcher den Anbringungsabschnitt des lichtemittierenden Halbleiterelements gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung zeigt,

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Fig. 6 eine Sehnittansicht des Anbringungsabschnitts des lichtemittierenden Halbleiterelements mit Schnittebene längs Linie VI-VI in Fig. 5, Fign. 7 Vertikalschnitte verschiedener Ausführungsund 8 formen von Photokopplerfeldern, wie sie sich durch Anwendung der Erfindung ergeben ,

Fign. 9 (a)Darstellungen der Herstellungsschritte des bis 9(f) in Fig. 7 gezeigten Photokopplerfeldes, Fign.10(a)Darstellungen der Herstellungsschritte des bis 10(g) in den Fign. 5 und 6 gezeigten Photokopplers, Fig. 11 ein Vertikalschnitt einer weiteren Ausführungs-

form des Photokopplers nach der Erfindung , Fig. 12 ein Vertikalschnitt einer wiederum weiteren Ausführungsform des Photokopplers nach der Erfindung,
Fig. 13 eine Schnittansicht des Anbringungsabschnitts des lichtemittierenden Halbleiterelements dieser Ausführungsform mit Schnittebene längs

Linie XIII-XIII in Fig. 12 und

Fig. 14 eine perspektivische Ansicht des Anbringungsabschnitts des lichtemittierenden Halbleiterelements in einer weiteren Ausführungsform der Erfindung.

In den Fign. 1 und 3 bezeichnen 11 und 12 isolierende Substrate, die übereinander geschichtet sind. Elektrische Verbindungsleitungen 13 bis 16 mit vorgegebenen Mustern sind an der Außenfläche der isolierenden Substrate mit Hilfe einer bekannten Technik, wie etwa selektives Aufdampfen, aufgebracht. Ein photoempfindliches Halbleiterelement 18 mit einem Lichtempfangsbereich 17 ist

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auf dem isolierenden Substrat 12 angebracht. Elektroden 19 und 20 des photoempfindlichen Halbleiterelements sind elektrisch und mechanisch mit den eine Gruppe bildenden elektrischen Verbindungen 15 und 16 über ein bei 21 und 22 gezeigtes Lötmaterial, wie etwa ein gewöhnliches Lot, verbunden. Auf den elektrischen Verbindungen 15 und 16 sind Glasdünune 23 und 24 vorgesehen, welche dazu dienen, die Kontaktierungsstellen der Lotabschnitte 21 und 22 einzustellen und zu verhindern, daß diese in andere Bereiche auslaufen. Das isolierende Substrat 12 weist ein Loch 12a auf, und ein lichteinittierendes Halbleiterelement 26 ist in einer Ausnehmung 25 aufgenommen, welche durch die beiden isolierenden Substrate 11 und 12 definiert ist. Elektroden 27 und 28 sind auf den Hauptflächen des lichtemittierenden Halbleiterelements 26 an dessen beiden Seiten vorgesehen. Die Elektroden 27 und 28 sind mit den die andere Gruppe bildenden elektrischen Verbindungen 13 und 14 auf dem isolierenden Substrat 11 elektrisch und mechanisch unter Verwendung eines Lötmaterials, wie etwa eines gewöhnlichen Weichlots, an jeweils zwei Stellen (Stellen 29 bis 31 sind angegeben) verbunden. 32 und 33 bezeichnen Glasdämme, welche die gleiche Funktion haben wie die Glasdämme 23 und 24. Das lichtemittierende Halbleiterelement 26 weist einen pn-übergang J auf, dessen freiliegende Oberfläche senkrecht zum Lichtempfangsbereich 17 des photoempfindlichen Halbleiterelements 18 liegt, so daß beide Elemente 18 und 26 einen Photokoppler des Seitenflächenlicht-Typs bilden. Die Elektroden 27 und 28 haben die Form eines umgekehrten U, und die Enden der elektrischen Verbindungen 13 und 14 sind entspre-

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chend den Endprofilen dor Elektroden 27 und 28 bzw. den vorgegebenen Mustern unterteilt.

Bei dieser Ausführumjsform ist das lichtemittiorende Halbleiterelement 2G an den vier Ecken eines Vierecks, d.h. nn vier Punkten, die in einer Ebene aber nicht auf einer geraden Linie liegen, unter Verwendung des Lötmaterials bei 29 bis 31 (ein weiterer Punkt ist nicht gezeigt) auf dem isolierenden Substrat 11 befestigt.

Dementsprechend wird eine hochexakte Parallelität zwischen der lichtemittierenden Fläche des lichtemittierenden Halbleiterelements 2G und der Lichtempfängerfläche des photoempfindlichen Halbleiterelements 18 erreicht, und beide Elemente 18 und 26 lassen sich dank der Selbstausrichtwirkung der Lötabsc lnitte 21, 22 und 29 bis 31 an vorgegebenen Stellen der isolierenden Substrate 11 und 12 befestigen. Daneben kann, weil es sich um einen Photokoppler des Seitenflächenlicht-Typs handelt, Licht hoher Helligkeit genau auf den Lichtempfängerbereich zum Einfall gebracht und damit eine Verbesserung der optischen Koppelausbeute erreicht werden. Da ferner die Lichteinstrahlung auf nur die Lichtempfängerfläche des photoempfindlichen Halbleiterelements 18 begrenzt werden kann, läßt sich der Lichtempfangsbereich 17 im photoempfindlichen Halbleiterelement klein machen und damit das Integrationsausmaß erhöhen. Eine Funktionsstörung durch Streulicht kann kaum auftreten, was zu einer hohen Zuverlässigkeit des Photokopplers führt.

Wenn gewöhnliches Weichlot als das Lötmaterial 21, und 2 9 bis 31 verwendet wird und die Elemente mit der Kontaktierungsflache (dem "Gesicht") nach unten (engl. face

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down bonding) kontaktiert werden, ist die Möglichkeit einer Massenproduktion mit hoher Stückzahl gewährleistet, und ebenso ist die Zuverlässigkeit hoch, da Lei tungsunterbrochunfjci) und ähnliche Schwierigkeiten nicht auftreten. Da beide Elemente 18 und 26 ohne Behinderung durch Elektroden eng aneinander gebracht werden können, ist die optische Koppelausbeute hoch.

Mit größer werdender Zahl der Befestigungspunkte wird die Parallelität zwischen den beiden Elementen 18 und 26 besser. Bei größerem Oberflächenbereich des Lötmaterials wird der Selbstausrichtungseffekt des Lötmaterials infolge der Oberflächenspannung stärker, in einem Bereichsrahmen, der keine nachteiligen Auswirkungen auf die Akkordausbeute hat, ist daher eine Erhöhung der Anzahl der Befestigungspunkte mit dem Lötmaterial wünschenswert.

Um die oben beschriebenen vorteilhaften Ergebnisse zu erzielen, muß wenigstens eines der beiden. Elemente 18 und 26 an wenigstens drei Punkten befestigt sein, die in einer Ebene, aber nicht auf einer geraden Linie liegen. Fig. 4 zeigt eine Abwandlung des Anbringungsabschnitts des lichtemittierenden Halbleiterelements.

Bei dieser Ausführungsform liegt die untere Stirnfläche des lichtemittierenden Halbleiterelements 26 höher als die unteren Stirnflächen der Elektroden 27 und 28. Auf diese Weise breiten sich beim Aufschmelzen und Befestigen auf dem Lötmaterial bei 29 und 30 die Lötabschnitte 29 und 30 nicht zum unteren Ende des lichtemittierenden Halbleiterelements 26 aus und es besteht keine Gefahr, daß das Lötinaterial den pn-übergang J kurzschließt und

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dabei die elektrischen Eigenschaften des lichtemittierenden Halbleiterelements 26 beeinträchtigt.

In Fig. 4 bezeichnen cjleicho Bezugszeichen wie in den Fign. 1 bis 3 gleiche oder äquivalente Komponenten. Da die Elektroden 27 und 28 des lichtemittierenden Halbleiterelements 26 dicker sind, ist die Würmeabstrahlung des Elements 26 besser und damit seine Lebensdauer langer. Vom Standpunkt der Wärmeabstahlung stellen Ag, Cu, Au etc. ausgezeichnete Metalle für die Elektroden 27 und 28 dar. Insbesondere sind Ag und Cu billig und haben den Vorteil, daß billiges und sehr zuverlässiges Pb-Sn-Lot als Lötmaterial verwendet werden kann. Bei Verwendung von Cu für die Elektroden 27 und 28 können Sperrschichten aus Nickel oder dergleichen, die den Durchgang von Kupfer abblocken, zwischen den Cu-Elektroden und dem lichtemittierenden Halbleiterelement 26 angeordnet sein, da die Lichtausbeute durch die Diffusion von Cu in das lichtemittierende Halbleiterelement 26 abnimmt.

Eine Dicke der Elektroden 27 und 28 von ungefähr 100 μΐη oder mehr ist wünschenswert. Wenn die Elektroden zu dünn sind, wird ihre Kontaktfläche mit den Lötabschnitten 29 bis 31 klein, so daß eine bestimmte Kontaktierfestigkeit des lichtemittierenden Halbleiterelements nicht sichergestellt werden kann. Wenn sie zu dick sind, wird die Unterteilung ihrer unteren Enden in mehrere Teile schwierig und die Genauigkeit des Endprofils geringer. Unter diesem Gesichtspunkt ist daher eine Dicke von höchstens ungefähr 300 μΐη wünschenswert.

Als ein Weg zur Schaffung des lichtemittierenden Halbleiterelements 26 mit den Elektroden 27 und 28 wurde einerseits ein Verfahren ersonnen, bei welchem

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eine Metallplatte mit einem Lötmaterial, wie Au-Ge und Au-Si, kontaktiert wird. Zum anderen wurde ein Verfahren ersonnen, bei welchem eine Metallschicht aus Au oder dergleichen auf dem lichtemittierenden HaIbleiterelement niedergeschlagen und darauf eine dicke Metallschicht galvanisch abgeschieden wird.

Vom Standpunkt der Herstellbarkeit in Massenfertigung ist es wünschenswert, Metallschichten auf einer GaAs-Einkristallscheibe auszubilden und dann die sich ergebende Struktur in Tabletten lichtemittierender Halbleiterelemente zu zerschneiden. Es ist jedoch extrem schwierig, die dicken Metallschichten und die GaAs-Einkristallscheibe gleichzeitig und mit hoher Genauigkeit zu schneiden. Daher können vorher zu einem bestimmten Muster verarbeitete Metallplatten kontaktiert werden. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, daß die Metallplatten nach dem Kontaktieren in das bestimmte Muster gebracht v/erden, indem ihre wegzuschneidenden Teile mit Hilfe der Photoätztechnik entfernt werden. Vertraut man auf die galvanische Abscheidung, kann die selektive Abscheidung herangezogen werden. In Fällen, wo die Oberflächenträgerkonzentration der GaAs-Einkristallscheibe vorher hoch gemacht worden ist, ist es möglich, die Oberflächen der GaAs-Scheibe direkt mit Au oder Ag galvanisch zu beschichten. Mit den Metallen Ag und Cu läßt sich das selektive galvanische Beschichten leicht durchführen.

Die Fign. 5 und 6 zeigen ein Beispiel, bei welchem anstelle des Metalls ein Halbleiter für die Elektroden des in den Fign. 1 bis 4 dargestellten lichtemittierenden Halbleiterelements verwendet wird. In beiden Figuren stellen gleiche Bezugszeichen wie in den Fign. 1 bis 3

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die gleichen oder äquivalente Komponenten ckir. 41 und 42 bezeichnen in den Fign. 5 und 6 Elektroden aus niederohnii gern Silizium, die mit den beiden Hauptflächen des ]ichtemittierendon Halb]eiterolements 26 durch Lötmaterialab.schnitte 43 bzw. 44 kontaktiert sind. Ein SiC^-Film 4 5 als Isolationsschicht ist auf der Unterseite des lichtemittierenden Hulbleiterelements 26 und der beiden Si-Elcktroden 41 und 42 vorgesehen, d.h. auf der Fläche, auf der das Element 26 einschließlich der Elektroden 41 und 4 2 durch die Lötmaterialabschnitte 29 bis 31 befestigt v/erden soll. Der SiC^-Film 4 5 ist mit Öffnungen versehen, durch welche hindurch Metallfilme 4G, 47 und 4Ü in ohmschem Kontakt mit den Si-Elektroden 41 und 4 2 gehalten werden. Die Metallfilme 46 bis 48 sind mit den elektrischen Verbindungen 13 und 14 über die Lötmaterialabschnitte 29 bis 31 verbunden.

Der SiC>2-Film 45 verhindert, daß beim Kontaktieren und Befestigen des lichtemitticrenden Halbleiterelements 26 auf dem isolierenden Substrat 11 das Lötmaterial 29 bis 31 seitlich auf die Si-Elektroden 41 bis 42 avisfließt. Bei einem solchen Elektrodenaufbau, unter Verwendung von gewöhnlichem Lot als Lötmaterial 29 bis 31 und unter Anwendung einer Kontaktierung mit nach unten gekehrter Kontaktierfläche sind die Reproduzierbarkeit des Herstellungsverfahrens und der Kontaktierfesitgkeit hoch. Die Metallschichten 46 bis 48 können dünn sein, und ihre Lagen und Formen lassen sich mit hoher Genauigkeit steuern. Deshalb ist die Ausrichtgenauigkeit in Bezug auf die elektrischen Verbindungen 13 bis 14 bei dieser Ausführungsform höher als bei den in den Fign. 1 bis 4 gezeigten Ausführungsformen.

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Als das Lötmatorial 29 bis 31 ist Pb-Sn-Lot äußerst günstig, weil es billig und sehr zuverlässig ist und dar Schmelzpunkt nicht sehr hoch, nämlich unter ungefähr 330° C liegt.

Wenn ein Material mit hohem Schmelzpunkt als Lötmaterial 29 bis 31 verwendet wird, verflüchtigen sich beim Kontaktieren wegen der Aufwärmung Gruppe-V-Elemente von den Oberflächen des lichtemittierenden Halbleiterelements 26, wodurch sich die Lichtausbeute

IQ bei ihm vermindert. Dieser Einfluß macht sich oberhalb einer Temperatur von 4 50° C deutlich bemerkbar. Es ist daher wünschenswert, als Lötmaterial 29 bis 31 ein Material zu verwenden, das einen Schmelzpunkt von 450° C oder weniger hat.

Die Fign. 7 und 8 zeigen beide Photokopplerfelder, bei welchen erfindungsgemäße Photokoppler verwendet sind. In beiden Figuren bezeichnen gleiche Symbole wie in den Fign. 1 bis 6 die gleichen oder äquivalente Komponenten.

Gemäß Fig. 7 weist das photoempfindliche Halbleiterelement 18 Lichtempfangsbereiche 17a und 17b längs eines pn-übergangs des lichtemittierenden Halbleiterelements 26 auf. Vom lichtemittierenden Halbleiterelement 26 emittiertes Licht wird durch einen Lichtleiter 51 aus transparentem Kunstharz mit hohem

Wirkungsgrad zu den Lichtempfangsbereic^; η 17a und 17b des photoempfindlichen Halbleiterelemer geleitet. Das dargestellte Beispiel ist so eingerichtet, daß die Lichtempfangsbereiche 17a und 17b durch die Lichtemission des lichtemittierenden Halbleiterelements gleichzeitig in Funktion gebracht werden.

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BAD ORIGINAL

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Gemäß Fig. 8 bezeichnen die Symbole 26a und 26b lichtemittierende Halbleiterelemente. 61 bis 63 bezeichnen aus Silizium hergestellte Elektroden auf den beiden Elementen 26a und 26b. Das photoempfindliche Halbleiterelement 18 mit Lichtempfangsbereichen 17a und 17b ist über die Elektroden 19 und 20 sowie über die Lötabschnitte 21 und 22 mit den auf dem Substrat 12 befindlichen elektrischen Verbindungen 15 und 16 elektrisch und mechanisch verbunden.

Ein zur Lichtübertragung eingerichteter isolierender SiC^-Film 64 ist auf der Unterseite des photoempfindlichen Halbleiterelements 18 vorgesehen, und ebenso sind elektrische Verbindungen 65 bis 67 in einer Weise vorgesehen, daß sie von den Lichtempfangsbereichen 17a und 17b ferngehalten sind.

Der geschichtete und kontaktierte Körper, bestehend aus den lichtemittierenden Halbleiterelementen 26a, 26b und den Si-Elektroden 61 bis 63, ist über auf den Elektroden 61 bis 63 befindliche Elektroden 46 bis 48 sowie die Lötabschnitte 29 bis 31 elektrisch und mechanisch mit den elektrischen Verbindungen 65 bis 67 verbunden.

Bei dieser Ausführungsform wird die Elektrode gemeinsam benutzt, und durch Aufgabe eines Signals auf die Elektrode 61 oder 6 3 können die Lichtempfangsbereiche 17a und 17b gleichzeitig oder unabhängig zur Wirkung gebracht werden. Da die lichtemittierenden Halbleiterelemente 26a und 26b direkt auf dem photoempfindlichen Halbleiterelement 18 befestigt sind, ist die Ausrichtgenauigkeit zwischen beiden Arten von Elementen noch höher als bei den zuvor beschriebenen Ausführungsformen.

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Natürlich sind bei den beiden Ausführungsformen der Fign. 7 und 8 die Lötmaterialabschnitte an drei oder mehr Stellen vorgesehen, die in einer gemeinsamen Ebene und nicht auf einer geraden Linie liegen. Anhand der Fign. 9(a) bis 9(f) wird ein Beispiel eines Herstellungsverfahrens für das in Fig. 7 gezeigte Photokopplerfeld erläutert.

Wie in Fig. 9(a) gezeigt, wurden eine Si-dotierte n-GaAs-Schicht und nachfolgend eine Si-dotierte p-GaAs-Schicht nach herkömmlichen Verfahren auf einem n-GaAs-Substrat gezogen, wobei, sich ein Substrat 71 mit einem pn-Ubergang J ergab. Durch Läppen des Substrats wurde die Dicke der ganzen Scheibe auf 200 um gebracht. Danach wurde, wie in Fig. 9(b) gezeigt, eine Schicht 72 aus einer Au-Ge-Ni-Legierung und Gold auf die n-Seite des Substrats 71 aufgedampft, während eine Schicht 73 aus einer Au-Zn-Legierung und Gold auf die p-Seite aufgedampft wurde. Danach wurde, wie in Fig. 9(c) gezeigt, Ag in einer Dicke von 150 um durch selektive galvanisehe Abscheidung unter Verwendung von Photoresist-Filmen als Maske abgeschieden, wobei sich eine Struktur ergab, bei welcher Ag-Schichten 74 bis 79 mit bestimmten Stellen der Scheibe verbunden waren. Nach Er wärmen der entstandenen Scheibe unter H2 bei 350° C wurde sie mit einem Diamantschneider auf eine Größe von 0,4 χ 0,4 mm² geschnitten und die Schnittflächen geläppt. Damit ergab sich ein lichtemittierendes Halbleiterelement 80 des in Fig. 9(d) gezeigten Aufbaus. Dieses lichtemittierende Element 80 entspricht dem in Fig. 7 gezeigten Element 26. Fig. 9(e) ist eine Seitenansicht des in Fig. 9(d) gezeigten lichtemittierenden Halbleiterelements 80.

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Außerdem wurden keramische riehrschiehtenverbindungssubstrate 11 und 12, hergestellt, die in einem Teil ihrerselbfit nine Ausnehmung definierten, wie sie in Fig. 7 dargestellt ist. Sie wurden zur Ab.scheidung der Lotabschnitte 21, 22 und 29 bis 31 auf den elektrischen Verbindungen 13 bis 1G in geschmolzenes Lot (Sn/Pb) eingetaucht. Als phofoempfindliches Halbleiterelement 18 wurde eines mit einem Aufbau hergestellt, bei welchem drei Photothyristoren, jeder mit einer Grüße von 0,05 χ 0,10 mm², auf einer geraden Linie angeordnet wurden. Al, Cr, Cu, Au und Lot wurden kontinuierlich auf Elektrodenabschnitten 19 und 20 des photoempfindlichen Elements abgeschieden.

Nachfolgend wurde das lichtemittierende Halblciterelement 80 so angeordnet, daß die Ag-Schichten gerade über den elektrischen Verbindungen 13 und 14 in der durch die Mehrschichtkerainiksubstrate definierten Ausnehmung lagen wie dies in Fig. 7 gezeigt ist. Das photoempfindliche Halbleiterelement 18 wurde so angeordnet, daß seine Elektroden 19 und 20 über den elektrischen Verbindungen 15 und 16 auf der Oberseite des Keramiksubstrats liegen. Der entstandene Aufbau wurde auf 330° C erhitzt, um das Lot zu schmelzen und das photoempfindliche Halbleiterelement 18 und das lichtemittierende Halbleiterelement 80 zu verbinden. In diesem Verfahrensschritt trat der auf die Oberflächenspannung des Lots zurückgehende Selbstausrichtungseffekt in Tätigkeit, und das photoempfindliche Halbleiterelement 18 und das lichtemittierende Halbleiterelement 80 wurden so ausgerichtet, daß ihre Elektroden genau oberhalb der elektrischen Verbindungen auf den jeweils zugehörigen isolierenden Substraten lagen. Fig. 9(f) zeigt den An-

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bringungsaufbau den lichtemittierende!! Halbleiterelement.^, 80 in dom nach dom ε-ben beschriebenen Verfahren hergestellten Photokoppler.

Auf diese Weise geschieht das Ausrichten des photoempfindlichen Ilalbleiterelements und des lichtemittierenden Halbleiterelement·!', boi dem ei f indungsgoiaäßen Photokoppler automatisch, so daß das Herstellungsverfahren in hohem Maße zur Massenfertigung geeignet ist. Die Genauigkeit der Ausrichtung ist hoch und j η dem Beispiel der eben beschriebenen Ausführungsform konnte die Fehlausrichtung zv/ischen dem lichtemittierenden Bereich und dem Lichtempfängerbereich auf innerhalb + 30 μιη gedruckt v/erden. Hinzu kommt, daß der lichtemittierende Bereich nur ungefähr 50 um breit ist und daß die Lichtempfängerbereiche unmittelbar längs des lichtemittierenden Bereichs liegen, so daß der Lichtübertragungr.·- bzw. -Überführungswirkungsgrad hoch ist. Mit dem Aufbau, bei welchem der transparente Silikonkautschuk 51 in der in Fig. 7 gezeigten Weise zwischen dem lichtemittierenden Bereich und den Lichternpf ängerbereichen angeordnet war, erreichte der Lichtübertragungswirkungsgrad 65%. Ferner ist der lichtemittierende Bereich schmal und der Abstand zwischen den lichtemittierenden Elementen kann zu so kleinen Werten wie ungefähr 0,1 mm gemacht werden. Deshalb war Streulicht in keiner Weise ein nennenswertes Problem. Im Gegensatz dazu betrug bei einem bekannten Aufbau, welcher die Lichtemission von der Hauptfläche ausnutzte, der Lichtübertragungswirkungsgrad nur 1/4 der vorliegenden Ausführungsform, und Streulicht hatte großen Einfluß aus Gründen wie den folgenden: (1) Da der lichtemittierende Bereich wesentlich größer war als

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der Lichtempfängerboreich, strahlte Licht auch auf die anderen Bereiche des photoempfindlichen Elements ein. (2) Es war schwierig, den Abstand zwischen dem photoempfindlichen Element und der Leuchtdiode klein zu machen.

Auf genau die gleiche Weise wie bei der obigen Ausführungsform wurden Proben hergestellt, bei welchen die Dicke der galvanisch aufgebrachten Schichten zu 50 μΐη, 100 (im, 300 μΐη und 500 um variiert wurde.

Als Ergebnis zeigte sich, daß die Querschnittsstreuung der galvanisch aufgebrachten Schichten innerhalb der Scheibe mit zunehmender Dicke dieser Schichten groß wird, so daß eine Neigung besteht, daß die Ausrichtgenauigkeit des lichtemittierenden Elements mit zunehmender Schichtdicke schlechter wird. Es zeigte sich, daß bei einer Dicke der galvanisch aufgebrachten Schichten von 500 um die Fehlausrichtung zwischen dem lichtemittierenden Bereich und dem Lichtempfängerbereich jenseits von ± 50 um liegt und die Breite (ungefähr 50 um) des lichtemittierenden Bereichs überschreitet, so daß eine derartige Schichtdicke keinen Nutzen bringt. Andererseits zeigte sich auch, daß mit dünner werdenden galvanischen Schichten die Haftfestigkeit des lichtemittierenden Elements auf dem isolierenden Substrat geringer wird und daß eine Dicke von 50 μπι für die galvanische Schicht unbrauchbar ist. Ein ähnlicher Tatbestand wurde in dem Fall festgestellt, wo anstelle der selektiven Bildung der galvanischen Schichten die Metallplatten mit der GaAs-Scheibe verbunden und dann mit der Photoätztechnik bearbeitet wurden. Die dabei erhaltenen Resultate waren dahingehend, daß bei einer Dicke der Metallplatten von mehr als 300 μΐη die

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Mustergenauigkeit gering wurde und daß bei einer Dicke der Metallplatten von weniger als 100 um die Bindefestigkeit des lichtemittierenden Elements mangelhaft wurde. Aus diesen Ergebnissen heraus sind Werte von 100 bis 300 um für die Dicke der auf dem lichtemittierenden Element vorzusehenden Metallschichten als geeignet zu betrachten.

Ferner war bei Proben, bei denen anstelle der Ag-Galvanisierung 1 (im Ni und 150 \im Cu selektiv galvanisch abgeschieden wurden, ein Kontaktieren mit nach unten gekehrter Fläche mit der gleichen hohen Lagegenauigkeit möglich wie bei Ag-galvanisierten Proben. Ferner betrug beim Durchschicken eines Gleichstroms von 30 mA durch das lichtemittierende Element (0,3 χ 0,4 mm²) des erhaltenen Photokopplers der Temperaturanstieg 10° C. Es zeigte sich daher, daß der Temperaturanstieg ungefähr 1/2 des Wertes ist, den das lichtemittierende Element des bekannten Photokopplers des Hauptflächentyps zeigt, und daß als Ergebnis die Lebensdauer des lichtemittierenden Elements ungefähr das 1,5fache der Lebensdauer des lichtemittierenden Elements des bekannten Aufbaus wird.

Im folgenden wird nun unter Bezugnahme auf die Fign. 10(a) bis 10(g) ein Beispiel für das Herstellungsverfahren des in den Fign. 5 und 6 gezeigten Photokopplers erläutert.

Wie in den Fign. 10(a) und 10(b) gezeigt, wurden auf den beiden Hauptflächen eines Si-dotierten GaAs-Substrats 91 mit einem pn-übergang J₁ das in der gleichen Weise wie in dem Fall der Fign. 9(a) bis 9(f) hergestellt wurde, eine Schicht 92 aus einer Au-Ge-Ni-Legierung und Au und eine Schicht 93 aus einer Au-Zn-Legierung und Au aufgedampft. Danach wurde,

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wie in Fig. 10(c) gezeigt, dar, Substrat 91 zwischen 5 mm Dicke Silisiumpl atten (spezifischer Widerstand: 0,02 Ohm.cm) 94 und 95 als Elektroden gebracht und die sich ergebende Struktur unter II2 auf 400^p C erhitzt, um das Substrat 91 und die Siliziumelektroden 94 und 95 über die Metallschichten 92 und 93 zu verbinden. Danach wurde das Substrat senkrecht zum pnübergang J geschnitten und die geschnittenen Oberflächen geläppt und geebnet.

Nachfolgend wurden, wie durch die Dravifsieht der Fig. 10(d) und den Schnitt der Fig. 10(e) dargestellt, ein SiO2"Film 98 mit einer Dicke von 1 um auf der geläppten Oberfläche durch Aufstäuben ausgebildet und Fenster 99 mit Hilfe der Photoätztechnik vorgesehen. Danach wurden, wie in Fig. 10(f) gezeigt, übereinanderliegend Metallschichten aus Al, Cr, Cu und Au

100 und Lotfichichten (Sn/Pb) 101 auf die Fensterbereiche 99 unter Verwendung von Masken aufgedampft.

Schließlich wurde der Aufbau der Fig. 10(f) in Chips lichtemittierender Elemente aufgeteilt, von denen jeder vier Lotschichten hatte, wie sich aus Fig. 10(g) ergibt. Danach wurde der Chip in der in den Fign. 5 und 6 gezeigten Weise auf den elektrischen Verbindungen 13 und 14 des isolierenden Substrats 11 angeordnet. Der sich ergebende Aufbau wurde auf 300° C erwärmt, um das Lot zu schmelzen und die Si-Elektroden 41 und 42 des lichtemittierendenElements 26 und die elektrischen Verbindungen 13 und 14 mit Hilfe des Lots

101 (29 bis 31 in Fign. 5 und 6) zu verbinden.

Bei der gerade besprochenen Ausführungsform konnte die Technik des Gesicht-nach-unten-Kontaktierens, die in der Siliziumhalbleiterindustrie allgemein

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verwendet wird, ohno jede Kndcrung auf den Verfahrensschritt des Anbringens der Elektroden des lichtemittierenden Elements angewandt werden, weshalb die Reproduzierbnrkeit der Vorgänge sehr gut war. Da sich die Form der Metallschicht 100, mit der das Lot 101 verbunden ist, genau steuern ließ, konnte die Lagegenauigkcit des lichteinittierenden Elements auf so gute Werte wie ungefähr ± 15 μιη gebracht werden.

Fig. 11 zeigt eine Ausführungsform für einen Fall, wo die Verbesserung des Photokoppelwirkungsgrads über den Abstand zwischen dem lichtemittierenden Halbleiterelement und dem photroempf j ndljchen Halbleiterelement nicht sehr wichtig ist und wo eine hohe Isolation zwischen beiden Elementen erreicht werden soll.

In Fig. 11 bezeichnet 111 ein isolierendes Substrat, welches ein Loch 112 aufweist und welches mit elektrischen Verbindungen 113 bis 116 auf seiner oberen und unteren Hauptfläche versehen ist. Ein photoempfindliches Halbleiterelement 118 mit einem Lichtempfängerbereich 117 ist durch Elektroden 119 und 120 und Lötmaterialabschnitte 121 und 122 mit den elektrischen Verbindungen 115 und 116 elektrisch und mechanisch verbunden. Ein lichtemittierendes Halbleiterelement 126 mit einem pn-übergang J weist Si-Elektroden 141 und 142 auf, die an seinen beiden Ilauptflachen über Metallfilme 143 und 144 angebracht sind. Ein SiC^-Film 145 ist auf den oberen Hauptflächen der beiden Elektroden 141 und 142 und dem lichtemittierenden Halbleiterelement 126 vorgesehen. Die Elektroden 141 und 142 sind mit Metallfilmen 146 und 147 versehen, die durch im SiO₂-FiIm 145 ausgebildete öffnungen verlaufen, und diese Metallfilme sind mit den elektrischen Verbindungen 113 und 114 über LötmPterialabschnitte 129 und 130 verbunden.

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In der Figur sind zwar nur zwei Lötabschnitte 129 und 130 gezeigt, das lichtemittierende Element ist jedoch wenigstens durch mindestens drei Lötabschnitte befestigt und dementsprechend läßt sich Parallelität zwj sehen beiden Elementen erzielen. Vom lichtemittierenden Halbleiterelement 126 emittiertes Licht beleuchtet den Lichtempfängerbereich 117 des photoempfindlichen Halbleiterelements 118 durch das Loch 112 des isolierenden Substrats 111.

Bei dieser Ausführungsform ist der Abstand zwischen den beiden Elementen 118 und 126 groß, so daß der Photokoppelwirkungsgrad kleiner als in den Fällen der Fign. 1, 7 und 8 ist. Jedoch wird der Isolationsabstand groß, mit dem Ergebnis, daß eine hohe Stehspannung erreicht wird.

Die Fign. 12 und 13 zeigen ein Beispiel, bei welchem die Erfindung auf einen kombinierten Photokoppler angewandt ist, welcher sowohl Hauptflächenlicht als auch Seitenflächenlicht ausnützt.

In diesen beiden Figuren bezeichnen 211 und 212 isolierende Substrate und 213 bis 216 elektrische Verbindungen. 218 bezeichnet ein photoempfindliches Halbleiterelement, welches einen Lichtempfängerbereich 217 hat und welches mit den elektrischen Verbindungen 215 und 216 durch Elektroden 219 und 220 sowie Lötmaterialabschnitte 221 und 222 verbunden ist. Ein lichtemittierendes Halbleiterelement 226 mit einem pn-Ubergang J ist in einer Ausnehmung 225 aufgenommen, die durch ein Loch 212a des isolierenden Substrats 212 gebildet ist, und mit den elektrischen Verbindungen 213 und 214 über Lötmaterialabschnitte 227 bis 230 verbunden, die erfindungsgemäß vorgesehen sind.

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Der pn-übergang J des lichtemittierenden Halbleiterelements 226 weist einen Teil auf, der parallel zu seiner Hauptfläche verläuft, und einen Teil, der senkrecht zu derselben verläuft. Die erste bildet einen Photokoppler des Hauptflächenlicht-Typs, die letztere einen Photokoppler des Seitenflächenlicht-Typs. Das Licht beider Teile bestrahlt den Lichtempfängerbereich 217.

Wie in Fig. 13 gut zu sehen, ist das lichtemittierende Halbleiterelement 226 an vier ein Viereck definierenden Punkten mit Hilfe der Lötabschnitte 227 bis 230 befestigt. Es ist daher möglich, eine günstige Parallelität des Elements 226 in Bezug auf das photoempfindliche Halbleiterelement 218 zu erzielen.

Fig. 14 zeigt eine Ausführungsform, bei welcher eine Verbesserung zur Anwendung gelangt, die eine Weitererhöhung der Parallelität und der Ausrichtgenauigkeit erreicht.

An den beiden Hauptflächen eines lichtemittierenden Halbleiterelements 326 sind Elektroden 327 und 328 mit Hilfe von Metallschichten 343 und 344 befestigt. Außer an Teilen 327a, 327b und 328a, 328b, an welchen Lötmaterialabschnitte angebracht werden sollen, sind die Elektroden 327 und 328 mit Filmen 351 und 352 versehen, an welchen das Lötmaterial schlecht haftet. Konkret gesagt, bestehen die Filme aus einer Verbindung, vorzugsweise einem Oxid des Metalls der Elektroden, d.h. CuO oder Ag₂O oder SiC, Cr₂O₃, Fe₂O₃/ Si₃N₄, MnO, Germaniumnitrid, SiO₂ oder Al₂O₃. Im Falle der Verwendung des Oxids des Elektrodenmetalls als Film ist das Herstellen des Films einfach. Hinzu kommt, daß selbst wenn die Elektroden einen komplizierten Aufbau haben, die Filme zuverlässig gebildet werden können, weil nichts

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weiter als eine Oxidation erforderlich ist.

Durch das Vorsehen der Filme 351 und 352 ist beim Verbinden der Endteile 327a, 327b, 328a und 328b mit den elektrischen Verbindungen auf einem isolierenden Substrat durch das Lötmaterial verhindert, daß sich das Lötraaterial nach oben zu anderen Bereichen als den End teilen der Elektroden 327 und 328 ausbreitet. Wenn sich das Lötmaterial in der genannten Weise ausbreitet, kommt es zu einer schrägen Befestigung oder Fehlausrichtung des lichtemittierenden Halbleiterelements.

Falls bei einer Anordnung des lichtemittierenden Halbleiterelements und des photoonipEindlichen Halbleiterelements in einem Abstand von nur ungefähr 100 um eines der beiden Elemente schräg befestigt ist, kommt es zu einer Berühung beider Elemente und damit zu einer Zerstörung der Isolation, oder eine auf die elektrostatische Kopplung zurückgehende Funktionsstörung ist zu befürchten. Daneben ist es, wenn ein Lichtleiter in der in Fig. 7 gezeigten Weise zwischen den beiden Elementen vorgesehen werden soll, unmöglich, diesen in einer vorgegebenen Form anzubringen.

Ferner führt die Fehlausrichtung zur Beleuchtung von Gebieten, die von dem Lichtempfängerbereich des photoempfindlichen Halbleiterelements verschieden sind. Dies führt zu einer Herabsetzung des Photokoppelwirkungsgrads und zu Fehlfunktionen durch Streulicht.

Bei dieser Ausführungsform jedoch sind die Filme 351 und 352 vorgesehen und damit die Befestigungszonen des I.ötmaterials beschränkt. Deshalb kommt der Selbstausrichtungseffekt des Lötmaterials voll zur Wirkung und die Parallelität zwischen den beiden Elementen wird in günstiger Weise erreicht. Dementsprechend sind die

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oben erwähnten Nachteile in keiner Weise zu befürchten.

In den voranstehenden zahlreichen Beispielen wurde die Erfindung für das lichtemittierende Halbleiterelement beschrieben, sie läßt sich jedoch ebenso auf die Befestigung des photoernpf indlichen Halbleiterelements anwenden. Die Anwendung auf beide Elemente ist wirksamer als die auf nur ein Element.

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Leerseite

Claims

PAT E NTAN WA LTtE
SCHIFF ν. FÜNER STRF-HL SC H Ü B E L- HO T¹F C3B,,-jqi

MARIAHILTPt ATZ 2 A 3, MÖNCHEN OO POSTADRESSE: POSTFACH D5 O1 (JO, D-UOOO MÜNCHEN 95

Hitachi, Ltd.

KAfiL LUDWIG SCh(IFF

OlF¹I . CMEM. DU. ALfXANDbH v. FÜNER [JII'L. ING. PEITER STRF-ML Olf'L. CHFM. DP. IJHSLU Λ SCHÜHE.L-HOPF

_-1 Π tZ 4 K ÜIF-'l. ING. DlF-TFFJ F.UhtNGHAUS

DR. INCi. OIETtF* FtNCK

30. September 1977

Photokoppler

PATENTANSPRÜCHE

Photokoppler, bei welchem ein photoempfindliches Halbleiterelement und ein lichteniittierendes Halbleiterelement an einem Loch eines isolierenden Substrats, welches zwei Gruppen elektrischer Verbindungen in vorgegebenen Mustern aufweist, einander gegenüberliegen, dadurch gekennzeichnet, daß ein pn-übergang (J) des lichtemittierenden Halbleiterelements (26, 126, 226, 326) senkrecht zur Lichtempfängerfläche (17, 117, 217) des photoempfind-10

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lichen Halbleiterelements (18, 118, 218) angeordnet ist, und daß wenigstens eines der beiden Elemente mit der zugehörigen Gruppe von elektrischen Verbindungen (13, 14, 15, 16; 113, 114, 115, 116; 213, 214, 215, 216) mittels eines Lötmaterials (21, 22, 29, 30; 121, 122, 129, 130; 221, 222, 229, 230) an wenigstens drei Punkten, die in einer gemeinsamen Ebene aber nicht auf einer geraden Linie liegen, verbunden ist.
2. Photokoppler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß das lichtemittierende Halbleiterelement (26, 126, 326) auf Hauptflächen auf seinen beiden Seiten Elektroden (27, 28; 74 bis 79; 94, 95; 141, 142; 327, 328) aufweist, daß die Elektroden wenigstens drei Endteile (327a, 327b, 328a, 328b) aufweisen, die in einer gemeinsamen Ebene aber nicht auf einer geraden Linie liegen, und daß das lichtemittierende Halbleiterelement mit den elektrischen Verbindungen (13, 14; 113, 114) an den Endteilen mittels des Lötmaterials (29, 30; 129, 130) verbunden ist.
3. Photokoppler nach Anspruch 2, dadurch

gekennzeichnet , daß die Elektroden

(27, 28; 74 bis 79) aus Ag oder Cu bestehen. 25

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4. Photokoppler nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Elektroden (41, 42; 94, 95; 141, 142) aus Si bestehen.
5. Photokoppler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Lötmaterial (21, 22, 29, 30; 121, 122, 129, 130) ein Pb-Sn-Lot ist.
6. Photokoppler nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß ein Film (351) , auf welchem das Lötmaterial schlecht haftet, in von den Endteilen (327a, 327b, 328a, 328b) die Elektroden, welche das Lötmaterial halten, verschiedenen Bereichen vorgesehen ist.
7. Photokoppler nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Lötmaterial (29, 30; 129, 130) ein Pb-Sn-Lot ist und daß der Film (351) eine Verbindung, vorzugsweise ein Oxid des ffetalls der Elektroden (327, 328), wie SiC, Cr₂O₃, Fe₃O₃, S13N4, MnO, Germaniumnitird, SiO₂ und Al₃O₃, ist.
8. Photokoppler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß das lichtemittierende Halbleiterelement (26; 126) Si-Elektrcden (41, 42; 141, 142) auf Hauptflächen auf seinen beiden Seiten aufweist, daß ein SiO₂ Film (45; 145) auf Oberflächen der Elektroden, die auf der mit dem Lötmaterial (29-31; 129, 130) zu befesti-

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genden Seite liegen, vorgesehen sind, daß Metallschichten (46-48; 146-148) vorgesehen sind, welche durch im SiC^-Film vorgesehene öffnungen in ohmschem Kontakt mit den Elektroden gehalten werden, und daß das Lötrnaterial zur Befestigung an den Metallschichten angreift.
9. Photokoppler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß ein Teil des pn-Übergangs (J) des lichtemittierenden Halbletierelements (226) parallel zur Lichtempfängerfläche

(217) des photoempfindlichen Halbleiterelements

(218) verläuft.
10. Photokoppler, gekennzeichnet

durch erste und zweite isolierende Substrate (11, 12), welche übereinander geschichtet sind, wobei das erste isolierende Substrat ein Loch (12a) aufweist, über welchem ein photoempfindliches Halbleiterelement (18) angeordnet ist, ein lichtemittierendes Halbleiterelement (26), welches in einer durch das Loch des ersten isolierenden Substrats zusammen mit dem zweiten isolierenden Substrat definierten Ausnehmung (25) angeordnet ist, wobei ein pn-übergang (J) des lichtemittierenden Halbleiterelements senkrecht zu einer Lichtempfängerfläche (17) des photoempfindlichen Halbleiterelements verläuft, und da-

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durch, daß das photoempfindliche Halbleiterelement und das lichtemittierende Halbleiterelement mit elektrischen Verbindungen (13, 14, 15, 16) auf den beiden isolierenden Substraten mittels eines Lötmaterials (21, 22, 29, 30) verbunden sind und daß wenigstens eines der beiden Elemente mit den elektrischen Verbindungen mittels des Lötmaterials an wenigstens drei Punkten, welche in einer gemeinsamen Ebene aber nicht auf einer geraden Linie liegen, verbunden ist.
11. Photokoppler, gekennzeichnet

durch ein isolierendes Substrat (111), welches ein Loch (112) und zwei Hauptflächen zwei Gruppen elektrischer Verbindungen (113, 114, 115, 116) in vorgegebenen Mustern aufweist, ein photoempfindliches Halbleiterelement (118) und ein lichtemittierendes Halbleiterelement (126), die einander durch das Loch hindurch gegenüberliegen und mit der zugehörigen Gruppe elektrischer Verbindungen mittels eines Lötmaterials (121,122; 129,130) verbunden sind, einen pn-übergang (J) des lichtemittierenden Halbleiterelements, welcher senkrecht zur Lichtempfängerfläche (117) des photoempf indl.ichen Halbleiterelements liegt, und dadurch, daß wenigstens eines der beiden Elemente mit den elektrischen Verbindungen mittels des Lötmaterials an wenigstens drei Punkten, welche in einer gemeinsamen Ebene aber nicht

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— f\ —

auf cinor geraden Linie liegen, verbunden ist.
12. Photokoppler, gekennzeichnet durch ein isolierendes Substrat (12), welches ein Loch und erste elektrische Verbindungen (15, 16) eines vorgegebenen Husters auf einer Hauptfläche aufweist, ein photoeinpfindliches Halbleiterelement (18), welches mit den ersten elektrischen Verbindungen mittels eines Lötmaterials (21, 22) so verbunden ist, daß es über dem Loch liegt, zweite elektrische Verbindungen (65, 66, 67) eines vorgegebenen Musters, welche auf einer dem isolierenden Substrat zugekehrten Hauptfläche des photoempfindlichen Halbleiterelements vorgesehen sind, ein lichtemittierendes Halbleiterelement (26a; 26b), welches mit den zweiten elektrischen Verbindungen mittels eines Lötmaterials (29, 30, 31) verbunden ist, einen pn-übergang des lichtemittierenden Halbleiterelements, welcher senkrecht zu einer Lichtempfängerfläche (17a; 17b) des photoempfindlichen Halbleiterelements liegt, und dadurch daß wenigstens eines der beiden Elemente mit den entsprechenden elektrischen Verbindungen mittels des Lötmaterials an wenigstens drei Punkten, welche in einer gemeinsamen Ebene aber nicht auf einer geraden Linie liegen, verbunden ist.

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