DE2903554C2

DE2903554C2 - Opto-Koppler zur opto-elektronischen Signalübertragung

Info

Publication number: DE2903554C2
Application number: DE19792903554
Authority: DE
Inventors: Ernst 6370 Oberursel Bischoff; Herbert 6090 Rüsselsheim Bittner; Peter 6234 Hattersheim Wilczek
Original assignee: Telefonbau und Normalzeit GmbH
Current assignee: Telenorma Telefonbau und Normalzeit GmbH
Priority date: 1979-01-31
Filing date: 1979-01-31
Publication date: 1983-11-17
Also published as: DE2903554A1

Description

Die Erfindung betrifft einen Opto-Koppler zur opto-elektronischen Signalübertragung, bestehend aus einer lichtemittierenden Diode, die mit einem auf das von der Diode ausgesendete Licht ansprechenden und leitend werdenden Fototransistor zusammengefaßt ist, wobei die Diode und der Fototransistor nebeneinander angeordnet sind und das von der Diode ausgesendete Licht über ein oberhalb der Diode und des Fototransistors angebrachtes reflektierendes Medium zum Fototransistor gelangt

Ein solcher Opto-Koppler geht aus der F i g. 3 der DE-OS 25 54 626 hervor. Dort sind eine Leuchtdiode und ein Fototransistor in einer lichtdurchlässigen Kunststoffvergußmasse nebeneinander angeordnet eingebettet Dabei tritt an der Oberfläche der Vergußmasse eine Totalreflexion auf. Es ist in dieser Schrift nicht näher erläutert, wie die Stromzuführungsleitungen beschaffen sind, und ob dabei eine zu große Wärmezufuhr vermieden wird.

Eine fotoelektrische Kopplervorrichtung, deren lichtemittierende Diode und Fototransistor ebenfalls nebeneinander angeordnet sein können, ist angegeben in der DE-OS 25 22 964. Hierbei werden Diode und Fototransistor ebenfalls mit einem lichtdurchlässigen Kunststoff umgeben, der im Falle der Nebeneinanderanordnung eine zusätzliche Beschichtung mit reflektierendem Medium aufweisen muß, um das Licht von der Diode zum Fototransistor zu leiten, wie dies bei der Beschreibung der F i g. 3 und 7 erwähnt ist Wie außerdem aus den Zeichnungen hervorgeht, sind die elektronischen Elemente auf elektrischen Anschlußleitern befestigt, die einen relativ hohen Querschnitt haben, weil %iss den Dioden bzw. den Transistoren eine stabile Lage: geben müssen.

Beide bekannten Opto-Koppler weisen jedoch Nachteile auf. Zum einen hat sich nämlich mittlerweile herausgestellt, daß Kunststoff als lichtleitendes Medium für diesen Fall nicht sonderlich geeignet ist Durch eine

ίο im Kunststoff stattfindende Ionenwanderung, die schont bei einer geringen Spannungsdifferenz von einigen Volt: auftritt, wie sie zwischen Leuchtdiode und Fototransistor vorherrschen kann, bildet sich nämlich dann eiiu Niederschlag auf der Leuchtdiode oder dem Fototransi-

• 5 stör. Dadurch wird der Kopplungsfaktor innerhalb des: Opto-Kopplers ungünstig beeinflußt, und es kann zum; vorzeitigen Ausfall des Opto-Kopplers kommen.

Zum anderen stellen die bei der Fertigung mit einem. Lötband in Berührung kommenden starken elektrischen:

Anschlußdrähte, auf denen die elektronischen Bauelemente (Chips) angeordnet (aufgebondet) sind, sehr gute: Wärmeleiter dar. Daher wird die Hitze des Lötbades zu leicht zum Dioden- und/oder Transistorschip geleitet, die dadurch eine Beschädigung erleiden können, durch.

die der spätere Betrieb der gesamten Schaltungsanordnung negativ beeinflußt wird. Und der hohe Querschnitt der Anschluttdrähte ist aus Gründen einer hohen mechanischen und damit optischen Stabilität der Ausrichtung der optischen Achsen und des gegenseitigen Ab- Standes der beiden zusammenwirkenden Bauelemente und somit eines stabilen Wirkungsgrades des gesamten Opto-Kopplers erforderlich.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen Opto-Koppler vorzustellen, der bezüglich seiner Anschlüsse eine geringe Wärmeleitfähigkeit hat, mit anderen Teilen einer hybriden Schaltungsanordnung leicht kombinierbar ist und bei dem keinerlei Kunststoff unmittelbar mit den elektronischen Elementen Diode und Transistor in Berührung kommt

Die Lösung dieser Aufgabe geschieht durch eine Merkmalskombination, wie sie im Patentanspruch 1 angegeben ist

Durch die Anwendung eines durchgehenden gemeinsamen Substrates als Träger für die Diode und den Fo- totransistor ergibt sich eine genau festgelegte Anordnung, und durch den lichtundurchlässigen Körper mit seinem Hohlraum, dessen Wandungen ohne zusätzliche Beschichtung selbst spiegeln, entsteht ein definiertes Übertragungsverhalten, das auch über längere Zeit räume konstant bleibt Außerdem sind günstige Eigen schaften bezüglich der Wärmeleitung gegeben, weil die Zuleitungen zu den elektronischen Elementen einen jehr geringen Querschnitt haben. Auch die Weiterbildungen der Erfindung gemäß den Unteransprüchen sind ohne Schwierigkeiten ausführbar.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert Es zeigt F i g. 1 die Seitenansicht des Opto-Kopplers; F i g. 2 eine Draufsicht auf die Anordnung entlang der

Schnittlinie in Fig. 1.

Aus der F i g. 1 ist ersichtlich, wie die lichtemittierende Diode D und der Fototransistor /Tauf einem durchgehenden gemeinsamen Substrat S nebeneinander angeordnet sind. Die Verbindungen mit den zu anderen Teilen einer Schaltungsanordnung führenden Leiterbahnen L sind in F i g. 2 dargestellt Der lichtundurchlässige Körper K ist so über der Diode D und dem Fototransistor FT angeordnet, daß er mit seinem Hohlraum H

beide Elemente lichtdicht umschließt An den Innenwänden des Hohlraumes wird das von der Diode D abgegebene Licht optimal reflektiert und gelangt zum Fototransistor FT Der lichtundurchlässige Körper K kann beispielsweise aus Kunststoff hergestellt sein, wobei die Innenwände des Hohlraumes H schon direkt bei der Herstellung hochglanzpoliert gespritzt werden. Es sind also keine nachträglichen Bearbeitungen oder Beschichtungen erforderlich, um spiegelnde Flächen zu erhalten. Trotzdem ergeben sich gute Übertragungseigenschaften, die auch bestehen bleiben. Die äußere Form des lichtundurchlässigen Körpers K kann beliebig gewählt werden, lediglich die Mindestgröße ist durch den Abstand von Diode D und Fototransistor FTund durch die Ausgestaltung des Hohlraumes vorgegeben. Es ist zweckmäßig, den Hohlraum H kegelförmig zu gestalten und durch einen zylinderförmigen Ansatz so zu erweitern, daß beim Aufbringen des Körpers K keine Berührung mit den elektronischen Elementen Diode D und Fototransistor FT entstehen kann. Da die Erweiterung durch den zylinderförmigen Ansatz nur Bruchteile von einem Millimeter beträgt, ergibt sich kein Einfluß auf die Übertragungseigenschaften. ·
Ein derart aufgebauter Opto-Koppler kann an beliebiger Stelle in einer hybriden Dick- oder Dünnfilmschaltung angeordnet werden, weil der lichtundurchlässige Körper K als unabhängiges Einzelteil überall leicht angebracht werden kann. Der Opto-Koppler läßt sich in Mehrfachausführung herstellen und ist auch als Einzel-Bauelement für Einsatzfälle aller Art geeignet

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Opto-Koppler zur opto-elektronischen Signalübertragung, bestehend aus einer lichtemittierenden Diode, die mit einem auf das von der Diode ausgesendete Licht ansprechenden und leitend werdenden Fototransistors zusammengefaßt ist, wobei die Diode und der Fototransistor nebeneinander angeordnet sind und das von der Diode ausgesendete Licht über ein oberhalb der Diode und des Fototransistors angebrachtes reflektierendes Medium zum Fototransistor gelangt, dadurch gekennzeichnet,

daß die Diode (D) und der Fototransistor (FT) auf einem durchgehend gemeinsamen Substrat (S) planar angeordnet und mit in Filmtechnik hergestellten Leiterbahnen (L) kontaktiert sind, und daß das reflektierende Medium durch die spiegelnde t,neenoberfläche des Hohlraumes (H) eines als Abdeckkappe dienenden iichtundurchiässigen Körpers (K) gebildet wird.

2. Opto-Koppler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlraum (H) kegelförmig ausgebildet ist

3. Opto-Koppler nach Aaspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlraum (H) einen zylinderförmigen Ansatz hat, der größer ist als die Bauhöhe von Diode (D) und Fototransistor (FT).

4. Opto-Koppler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in die zur Diode (D) und zum Fototransistor (FT) verlaufenden Leiterbahnen (L) bei Bedarf Vorwiderstäruie in bekannter Weise eingebracht sind.