DE3735489A1 - Verfahren fuer die fertigung von optokopplern - Google Patents
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf Optokoppler und richtet
sich insbesondere auf ein Verfahren für die Fertigung von
Optokopplern, welches es ermöglicht, die Kombination von
Emitter und Sensor vor dem Herstellen der Anschlüsse und
vor der Einkapselung des Optokopplers zu prüfen.
Es gibt zahlreiche im Handel erhältliche Optokoppler,
welche grundsätzlich jeweils ein Halbleiter-Sensorelement
und ein Halbleiter-Emitterelement aufweisen, welche durch
ein transparentes dielektrisches Material voneinander
getrennt und dadurch elektrisch voneinander isoliert sind.
Die meisten derzeit verfügbaren Optokoppler werden in der
Weise gefertigt, daß der Emitter und der Sensor voneinander
getrennt und unabhängig an einem Anschlußträger angebracht
und getrennt voneinander geprüft werden, bevor sie zu
einem fertigen Optokoppler zusammengesetzt werden. Zusätz
lich zu den verschiedenen Prüfvorgängen erfordern die
meisten gegenwärtigen Fertigungsverfahren ein relativ
kritisches Ausrichten zwischen den beiden Anschlußträgern
mit den daran angebrachten Emitter- und Sensorelementen
während der letzten Phasen der Fertigung. Dabei findet
gewöhnlich keine Prüfung der aus dem Emitter und dem Sensor
gebildeten Kombination statt, bevor diese an einem Anschluß
träger angebracht und in gewissen Fällen fertig eingekapselt
ist. Bei einigen bekannten Verfahren ist zwar vorgesehen,
daß das Emitterelement direkt an einem dielektrischen
Material angebracht wird, welches zuvor auf dem Sensor
element aufgebracht wurde, so daß sich die Kopplung der
beiden Elemente miteinander relativ genau bestimmen läßt,
selbst dieses Verfahren erfordert jedoch die getrennte
Anbringung der Emitter- und Sensorkreise an einem getrennten
Anschlußträger, bevor die daraus gebildete Kombination
geprüft werden kann.
Erstrebenswert wäre daher die Schaffung eines Verfahrens
für den Zusammenbau eines Optokopplers, welches im wesent
lichen ohne eine kritische Ausrichtung von Anschlußträgern
auskäme, eine geringere Anzahl von Kunststoff-Formen
erforderte, die optische Kopplung verbessern und es
ermöglichen würde, die aus einem Emitter und einem Sensor
gebildete Kombination vor der Anbringung an einem Anschluß
träger oder vor der Einkapselung zu prüfen.
Ein Ziel der Erfindung ist daher die Schaffung eines Ver
fahrens für den Zusammenbau eines Optokopplers, bei welchem
das Emitter- und das Sensorelement direkt an einem dielek
trischen Material angebracht werden, bevor sie mit einem
Anschlußträger verbunden werden.
Ein weiteres Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines
Verfahrens für den Zusammenbau eines Optokopplers, bei
welchem die aus einem Emitter und einem Sensor gebildete
Kombination vor der Anbringung an einem Anschlußträger
oder vor der Einkapselung geprüft werden kann.
Noch ein weiteres Ziel der Erfindung ist die Schaffung
eines Optokopplers, bei welchem die optische Kopplung
verbessert und die Bauhöhe verringert ist.
Bei einem Verfahren für den Zusammenbau eines Optokopplers
sind die vorstehend genannten Ziele gemäß der Erfindung
dadurch erreicht, daß man einen eine Anzahl von getrennte
Photosensor-Chips aufweisenden Wafer herstellt, daß man
eine Schicht aus dielektrischem Material auf ausgewählte
Bereiche des Sensorwafers aufbringt, daß man eine Anzahl
von einzelnen Lichtemitter-Chips mit z.B. Leuchtdioden
fertigt, daß man jeweils einen solchen Emitter-Chip auf
jedem Sensor-Chip des Sensor-Wafers anbringt, daß man den
Sensor-Wafer zu getrennte Paaren von Emittern und Sensoren
zerschneidet und daß man jedes Emitter-Sensorpaar an einem
Anschlußträger anbringt. Dieses Verfahren ermöglicht das
Prüfen der einzelnen Emitter-Sensorpaare noch als Teile
des Sensor-Wafers. Die einzelnen Emitter-Sensorpaare eignen
sich auch für eine Flächenmontage anstatt der Anbringung
an einem Anschlußträger.
Im folgenden ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung
anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine vereinfachte Schnittansicht eines Optokopplers
bekannter Ausführung,
Fig. 2 eine bildliche Darstellung des erfindungsgemäßen
Verfahrens und
Fig. 3 eine Schrägansicht einer unter Anwendung eines
Verfahrens gemäß einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung gefertigten Anordnung.
In Fig. 1 erkennt man eine Schnittansicht einer bekannten
Ausführungsform eines Optokopplers, wie er beispielsweise
unter der Teil-Nr. H 11D 1 von der Firma Motorola gefertigt
wird. Bei der Fertigung dieses Optokopplers wird ein
Emitterteil 14 an einem Anschlußträger 10 und ein Sensor
teil 16 getrennt davon an einem Anschlußträger 12 ange
bracht. Die beiden getrennten Anschlußträger 10 und 12
werden dann in einem relativ kritischen Schritt aufein
ander ausgerichtet, wobei es auf die äußerst genaue Ein
haltung des waagerechten und senkrechten Abstands zwischen
den Elementen 14 und 16 ankommt. Anschließend werden die
beiden Elemente 14 und 16 dann mit einem optisch trans
parenten dielektrischen Material umgeben, so daß sich eine
optische Verbindung der beiden Elemente 14 und 16 ergibt,
die Elemente 14 und 16 sowie ihre Anschlußträger 10 bzw. 12
jedoch elektrisch voneinander isoliert sind. Irgendwelche
Prüfungen zur Bestimmung der optischen Verbindung zwischen
den beiden Elementen 14 und 16 oder ihrer elektrischen
Isolierung können dabei nicht stattfinden, bevor die
Elemente an den Anschlußträgern 10, 12 angebracht, diese
aufeinander ausgerichtet sind und das dielektrische
Material eingebracht ist. In diesem Zustand können dann
fehlerhafte Optokoppler zwar in verschiedenen Prüfschritten
ermittelt werden, dabei hat jedoch die aufwendige Anbringung
der Elemente an den Anschlußträgern sowie die Formung des
dielektrischen Material bereits stattgefunden. Es hat also
bereits ein beträchtlicher Aufwand an Zeit und Material
stattgefunden, ehe irgendwelche Fehler hinsichtlich der
Ausrichtung oder der elektrischen Isolierung festgestellt
werden können.
Es gibt verschiedene andere bekannte Verfahren für den
Zusammenbau von Optokopplern, bei einigen von welchen ein
vorgefertigtes Plättchen aus dielektrischem Material direkt
auf ein Sensorelement aufgebracht wird, an welchem bereits
ein Anschlußträger angebracht ist. Ein Emitterelement mit
einem daran angebrachten Anschlußträger wird dann direkt
auf das auf das Sensorelement aufgebrachte dielektrische
Material aufgesetzt. Dieses Verfahren gewährleistet zwar
auf vereinfachte Weise den notwendigen senkrechten Abstand
zwischen dem Emitter und dem Sensor und damit eine gute
optische Kopplung, die Endprüfung des Emitter-Sensorpaares
kann jedoch ebenfalls erst stattfinden, nachdem die
einzelnen Anschlußträger angebracht sind und die gesamte
Anordnung eingekapselt ist.
Fig. 2 zeigt die Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens,
bei welchem die Emitter-Sensorpaare geprüft und fehlerhafte
Paare ausgeschieden werden können, bevor die Anschluß
träger an der jeweiligen Anordnung angebracht sind und
diese eingekapselt ist. In einem ersten Schritt dieses
Verfahrens wird in herkömmlicher Weise ein eine Anzahl
von Fotosensorelementen enthaltender Wafer hergestellt.
Darauf wird dann eine Schicht aus dielektrischem Material
direkt auf den Wafer und auf die darauf befindlichen
Sensorelemente in Form von integrierten Schaltungen oder
Chips aufgebracht. In Fig. 2A erkennt man eine solche ein
einzelnes Fotosensorelement 22 überdeckende Schicht 24 aus
dielektrischem Material. Ein Anschlußbereich 26 dient dem
Anschluß der jeweils notwendigen Leiter an dem Sensor-Chip.
Nach der Fertigung des eine Anzahl von Sensor-Chips enthal
tenden Wafers wird eine Schicht aus dielektrischem Material
direkt auf vorbestimmte Bereiche des gesamten Wafers auf
gebracht. Diese Schicht aus dielektrischem Material muß
optisch transparent sein und die notwendige dielektrische
Durchschlagfestigkeit aufweisen, welche für gebräuchliche
Optokoppler dieser Art in der Größenordnung von 7 kV liegen
sollte. Das Aufbringen der dielektrischen Schicht kann
unter Anwendung eines bekannten Verfahrens erfolgen, z.B.
eines Glassinterverfahrens. Die Schaffung oder Abgrenzung
der vorbestimmten Bereiche kann in herkömmlicher Weise
erfolgen beispielsweise durch Ätzen bestimmter Bereiche der
zuvor auf den Sensorwafer aufgebrachten dielektrischen
Schicht oder durch die Verwendung einer Maske beim Auf
bringen der dielektrischen Schicht. Dabei entsteht dann
durch die dielektrische Schicht hindurch ein Zugang zum
Anschlußbereich 26 bzw. 30 des jeweiligen Sensor-Chips
(Fig. 2C).
Nach dem Aufbringen des dielektrischen Materials kann der
Wafer als Ganzes geprüft werden, um das Vorhandensein von
fehlerhaften Sensor-Chips zu ermitteln. Fehlerhafte Chips
können markiert werden und sind dann später leicht heraus
zufinden. Getrennt vom bisher Beschriebenen werden einzelne
Lichtemitter-Chips, z.B. Gas Leuchtdioden, in herkömm
licher Weise gefertigt und einzeln geprüft. Die so geprüften
Lichtemitter-Chips 32 werden dann einzeln auf die nicht
als fehlerhaft gekennzeichneten Sensor-Chips des Wafers
aufgesetzt. Dies kann in einer herkömmlichen Weise erfolgen,
z.B. unter Verwendung einer in einem bestimmten Muster auf
die dielektrische Schicht aufgebrachten Metall-Bindeschicht
28.
Nach dem Anbringen der LED-Chips auf dem die Sensor-Chips
enthaltenden Siliziumwafer können dann die einzelnen
Emitter-Sensorpaare unter Anwendung eines herkömmlichen
Verfahrens geprüft werden, z.B. mittels einer an die
einzelnen Paare anlegbaren Prüfsonde. Nach dieser Prüfung
und der Kennzeichnung von fehlerhaften Paaren wird der
Sensorwafer dann zu einzelnen Emitter-Sensorpaaren zer
schnitten, welche dann jeweils an einem Anschlußträger
angebracht werden können. Von den einzelnen Anschlüssen
des Anschlußträgers ausgehende Leiter werden dann an den
jeweils zuvor ausgebildeten Anschlüssen der jeweiligen
Emitter- und Sensor-Chips angeschlossen. Anschließend
wird dann die gesamte Anordnung unter Anwendung eines
herkömmlichen Verfahrens in einem undurchsichtigen Material
eingekapselt.
Eine derart fertiggestellte Anordnung ist in Fig. 3 dar
gestellt. Darin ist ein einzelnes LED-Element 32 auf ein
einzelnes Silizium-Sensorelement 22 aufgesetzt und durch
den dazwischenliegenden Bereich der dielektrischen Isolier
schicht 24 von diesem getrennt. In Fig. 3 erkennt man
außerdem die von den Anschlüssen des LED-Elements 32 und
des Sensorelements 22 zu diesen zugeordneten Anschlüssen
des Anschlußträgers verlaufenden Leiter. In einer anderen
Ausführungsform kann das Emitter-Sensorpaar unter Anwendung
herkömmlicher Verfahren in Flächenkontakt in einem geeig
neten Gehäuse montiert werden.
Als Alternative zum Aufbringen des dielektrischen Materials
auf den Sensor-Wafer besteht die Möglichkeit, einen LED-
Wafer in der Weise herzustellen, daß das Licht an einer
Seite emittiert wird und beide elektrische Anschlüsse an
der anderen Seite liegen. Das dielektrische Material wird
dann ohne Musterbildung oder Metallisierung auf die licht
emittierende Seite des LED-Wafers aufgebracht. Der LED-
Wafer wird dann geprüft und zerschnitten, worauf dann
die einzelnen LED-Elemente mit dem auf sie aufgebrachten
dielektrischen Material direkt auf den Sensorwafer aufge
setzt werden.
Im Vorstehenden sind die Grundsätze der Erfindung anhand
eines speziellen Verfahrens erläutert, wobei diese Erläu
terungen lediglich als Beispiele aufzufassen sind und
keine Einschränkung des Erfindungsgedankens darstellen
sollen.
Claims (14)
1. Verfahren für die Fertigung von Optokopplern,
dadurch gekennzeichnet,
daß man eine Anzahl von Halbleiter-Fotosensorchips auf einem Wafer ausbildet,
daß man eine dielektrische Schicht auf vorbestimmte Bereiche des Wafers aufbringt,
daß man einzelne Halbleiter-Lichtemitterchips fertigt,
daß man jeweils einen Lichtemitterchips an einer vorbe stimmten Stelle auf der dielektrischen Schicht oberhalb jedes der Fotosensorchips anbringt, so daß eine Anzahl von Emitterchip-Sensorchippaaren entsteht, und
daß man den Wafer zu einzelnen Paaren zerschneidet, von denen jedes einen Fotosensorchip und einen Lichtemitter chip umfaßt.
daß man eine Anzahl von Halbleiter-Fotosensorchips auf einem Wafer ausbildet,
daß man eine dielektrische Schicht auf vorbestimmte Bereiche des Wafers aufbringt,
daß man einzelne Halbleiter-Lichtemitterchips fertigt,
daß man jeweils einen Lichtemitterchips an einer vorbe stimmten Stelle auf der dielektrischen Schicht oberhalb jedes der Fotosensorchips anbringt, so daß eine Anzahl von Emitterchip-Sensorchippaaren entsteht, und
daß man den Wafer zu einzelnen Paaren zerschneidet, von denen jedes einen Fotosensorchip und einen Lichtemitter chip umfaßt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß man zum Anbringen der Lichtemitter
chips eine metallische Bindeschicht auf vorbestimmte
Bereiche der dielektrischen Schicht aufbringt.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß man die einzelnen Paare jeweils auf
einem Anschlußträger anbringt.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekenn
zeichnet, daß man Leiterdrähte an vorbestimmten
Stellen der einzelnen Paare und der Anschlußträger
anschließt.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß man die dielektrische Schicht auf die
gesamte Oberfläche des Wafers aufbringt und anschließend
ausgewählte Bereiche der dielektrischen Schicht wegätzt.
6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß man auf den Wafer eine Maske auflegt,
dann die dielektrische Schicht aufbringt und anschließend
die Maske zusammen mit Teilen der dielektrischen Schicht
abnimmt.
7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß man jeden Fotosensorchip nach dem
Aufbringen der dielektrischen Schicht prüft.
8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß man die aus den Fotosensorchips und
Lichtemitterchips gebildeten Paare vor dem Zerschneiden
des Wafers prüft.
9. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß man jedes
einzelne Paar in einem undurchsichtigen Material einkapselt.
10. Verfahren für die Fertigung von Optokopplern,
dadurch gekennzeichnet,
daß man eine Anzahl von Halbleiter-Fotosensorchips auf einem ersten Wafer ausbildet,
daß man eine Anzahl von Halbleiter-Lichtemitterchips auf einem zweiten Wafer ausbildet,
daß man eine dielektrische Schicht auf eine Seite des zweiten Wafers aufbringt,
daß man den zweiten Wafer zu einzelnen Halbleiter-Licht emitterchips zerschneidet,
daß man jeweils einen Lichtemitterchip an einer bestimmten Stelle auf den ersten Wafer aufsetzt, um aus jeweils einem Fotosensorchip und einem Lichtemitterchip bestehende Paare zu bilden, und
daß man den ersten Wafer zu einzelnen Paaren zerschneidet, von denen jedes einen Fotosensorchip und einen Licht emitterchip aufweist.
daß man eine Anzahl von Halbleiter-Fotosensorchips auf einem ersten Wafer ausbildet,
daß man eine Anzahl von Halbleiter-Lichtemitterchips auf einem zweiten Wafer ausbildet,
daß man eine dielektrische Schicht auf eine Seite des zweiten Wafers aufbringt,
daß man den zweiten Wafer zu einzelnen Halbleiter-Licht emitterchips zerschneidet,
daß man jeweils einen Lichtemitterchip an einer bestimmten Stelle auf den ersten Wafer aufsetzt, um aus jeweils einem Fotosensorchip und einem Lichtemitterchip bestehende Paare zu bilden, und
daß man den ersten Wafer zu einzelnen Paaren zerschneidet, von denen jedes einen Fotosensorchip und einen Licht emitterchip aufweist.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekenn
zeichnet, daß man die einzelnen Paare jeweils auf
einem Anschlußträger aufbringt.
12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekenn
zeichnet, daß man Leiterdrähte an vorbestimmten
Stellen der einzelnen Paare und der Anschlußträger anschließt.
13. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekenn
zeichnet, daß man die aus den Fotosensorchips und
Lichtemitterchips gebildeten Paare vor dem Zerschneiden
des ersten Wafers prüft.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 13,
dadurch gekennzeichnet, daß man jedes der
einzelnen Paare in einem undurchsichtigen Material ein
kapselt.
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| US5302554A (en) * | 1992-02-06 | 1994-04-12 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Method for producing semiconductor device |
| EP0645827A2 (de) * | 1993-09-23 | 1995-03-29 | Siemens Aktiengesellschaft | Optokoppler und Verfahren zu dessen Herstellung |
| EP0645827A3 (de) * | 1993-09-23 | 1995-05-17 | Siemens Ag | Optokoppler und Verfahren zu dessen Herstellung. |
| DE10011258A1 (de) * | 2000-03-08 | 2001-09-20 | Rossendorf Forschzent | Integrierter Optokoppler und Verfahren zu seiner Herstellung |
Also Published As
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| US4755474A (en) | 1988-07-05 |
| JPS63166277A (ja) | 1988-07-09 |
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