DE4327133B4 - Verfahren zum Aufbringen eines optischen Koppelmediums - Google Patents
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Abstract
Verfahren
zum Aufbringen eines optischen Koppelmediums zum optischen Koppeln
eines lichtemittierenden Halbleiterchips mit einem lichtdetektierenden
Halbleiterchip,
die auf zwei voneinander getrennten Leiterbändern, die Teile eines Leadframes sind, aufgebracht und koplanar zueinander angeordnet sind,
bei dem die mit den Chips (1, 2) versehenen Seiten der Leiterbänder (3, 4) nach unten gedreht werden, und
bei dem ein Tropfen eines transparenten, aushärtbaren Kunststoffes von oben her in einem Tropfvorgang auf die koplanare Chipanordnung so aufgebracht wird, dass der Tropfen sich auf der Leiterbandoberseite und auf der Leiterbandunterseite verteilt und dass auch die beiden Chips (1, 2) auf der Unterseite der Leiterbänder (3, 4) gleichmäßig tropfenförmig eingehüllt werden,
wobei der Tropfen (5) auf die Leiterbänder (3, 4) ohne darunter befindliche Unterlage für die Tropfenbildung aufgebracht wird.
die auf zwei voneinander getrennten Leiterbändern, die Teile eines Leadframes sind, aufgebracht und koplanar zueinander angeordnet sind,
bei dem die mit den Chips (1, 2) versehenen Seiten der Leiterbänder (3, 4) nach unten gedreht werden, und
bei dem ein Tropfen eines transparenten, aushärtbaren Kunststoffes von oben her in einem Tropfvorgang auf die koplanare Chipanordnung so aufgebracht wird, dass der Tropfen sich auf der Leiterbandoberseite und auf der Leiterbandunterseite verteilt und dass auch die beiden Chips (1, 2) auf der Unterseite der Leiterbänder (3, 4) gleichmäßig tropfenförmig eingehüllt werden,
wobei der Tropfen (5) auf die Leiterbänder (3, 4) ohne darunter befindliche Unterlage für die Tropfenbildung aufgebracht wird.
Description
- Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Aufbringen eines optischen Koppelmediums zum optischen Koppeln eines lichtemittierenden Halbleiterchips mit einem lichtdetektierenden Halbleiterchip, die auf zwei voneinander getrennte Leiterbahnen aufgebracht und koplanar zueinander angeordnet sind, bei dem ein Tropfen eines transparenten, aushärtbaren Kunststoffes auf die koplanare Chipanordnung aufgebracht wird.
- Es ist bekannt, bei optoelektronischen Koppelelementen bzw. Optokopplern beispielsweise eine Lichtemissionsdiode (LED) und einen Photodetektor auf getrennten Leiterbahnen zu montieren und so anzuordnen, daß ein möglichst großer Teil der Emissionsstrahlung auf die Empfängerfläche des Photodetektors fällt. Die optische Kopplung kann durch eine Kunststoffzwischenschicht als Koppelmedium, die zugleich eine höhere Isolierung bewirkt, verbessert werden. Das Koppelmedium zwischen den beiden Optohalbleiterbauelementen kann beispielsweise durch Umpressen, Vergießen, aber auch durch Tröpfeln hergestellt werden. Anstelle von zwei Leiterbändern, die es erlauben, Sender- und Empfängerchip einander gegenüberliegend aufzubauen, können auch Reflexoptokoppler mit koplanarem Aufbau von Sender- und Empfängerchip hergestellt werden. Das beispielsweise aus einem für das von der LED emittierte Licht transparenten Kunststoff bestehende Koppelmedium wird dabei in Form eines Tropfens auf die Chips, die zugehörigen Leiterbahnteile und die Kontaktverbindungen (Bonddrähte) aufgebracht, so daß diese Teile in das Koppelmedium eingebettet sind. Das Koppelmedium kann noch mit einer reflektierenden Schicht überzogen und das gesamte Bauelement außen mit Kunststoff umpreßt und konfektioniert werden.
- Beim tropfenförmigen Aufbringen des Koppelmediums auf die Halbleiterchips besteht das Problem, daß die Tropfenform durch Verfließen nur schwer reproduzierbar ist. Dieses Problem ist insbesondere dann gravierend, wenn an die Form des Koppelmediums als Reflektor zum Erzielen eines hohen Koppelwirkungsgrades besonders hohe Anforderungen gestellt werden.
- Um dem Problem des Verfließens von Abdecktropfen beizukommen, hat man bereits aufwendige Formstempel verwendet. Dabei tritt u.a. allerdings ein nachteiliges Fädenziehen auf. Eine andere Möglichkeit, die Reproduzierbarkeit der Form der Abdeckung zu verbessern, besteht in der allerdings relativ aufwendigen Verwendung hochthixotroper Vergußmassen. Auch durch die Verwendung eines UV-Gels mit entsprechender Steuerung kann die Reproduzierbarkeit ebenfalls verbessert werden.
- Die für den Zweck der Lichtkopplung in Reflexoptokopplern verwendeten Kunstharze und Silicone, insbesondere weiche, klebrige Gele, bereiten bei der Herstellung eines definierten Tropfens Probleme bzw. erfordern einen hohen Aufwand bei der Tropfenbegrenzung und Dosierung.
- Es ist auch bereits bekannt, den Koppelmediumstropfen von oben auf die mit den Chips versehene Seite der Leiterbänder aufzubringen. Das Leiterband liegt zu diesem Zweck auf einer mit Teflon beschichteten, beheizten Unterlage. Der rückseitige Tropfen wird dann in einem zweiten Verfahrensschritt von unten aufgebracht. Allerdings ist auch mit diesen relativ aufwendigen Verfahren eine definierte, reproduzierbare Tropfenform nicht gewährleistet.
- Die JP 62-204582 A beschreibt ein Verfahren zum Aufbringen eines optischen Koppelmediums zum optischen Koppeln von zwei Halbleiterchips, die auf zwei voneinander getrennten Leiterbahnen aufgebracht und koplanar zueinander angeordnet sind, wobei die mit den Chips versehenen Seiten der Leiterbänder nach unten gedreht sind und ein transparentes Harz von oben auf die koplanare Chipanordnung aufgebracht wird. Unterhalb der Chipanordnung ist eine Gießform angeordnet, die dem Koppelmedium eine Tropfenform verleiht.
- Die JP 03-293781 A beschreibt die Ausbildung einer optischen Kopplung zwischen einem lichtemittierenden Element und einem lichtdetektierenden Element mit einem transparenten Harz einer niedrigen Viskosität. Dieses Harz wird mittels einer Injektionsnadel zwischen die Kontaktierungsbereiche eingebracht. Um einen großen Isolierungsabstand zwischen den beiden Elementen zu erreichen, werden die Leiterbänder, nachdem das Harz zeitweise ausgehärtet worden ist, auseinanderbewegt, so dass das zeitweise ausgehärtete Harz verteilt wird.
- Die
US 3,976,877 betrifft eine optoelektronische Fotokoppelvorrichtung, bei der ein Lichtemitter und ein Lichtempfänger mittels eines Lichtleiters optisch gekoppelt sind. Dieser Lichtleiter ist durch einen Tropfen eines ersten transparenten Harzes gebildet, das in ein zweites, ebenfalls transparentes Harz eingebettet ist. - Die
DE 24 31 375 B2 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Koppelelements, bei dem ein lichtaussendendes und ein lichtempfindliches Halbleiterbauelement in einer Ebene auf in definiertem Abstand benachbarten Teilen eines zusammenhängenden, strukturierten Kontaktierstreifens befestigt werden, wobei dann über die beiden Bauelemente ein Kunststoff-Reflektor gestülpt und der Zwischenraum zwischen den Bauelementen und dem Reflektor mit einem lichtdurchlässigen Kunststoff aufgefüllt wird. - Aus der
US 5,329,131 ist ein Optokoppler bekannt, bei dem ein Tropfen einer transparenten umhüllenden Substanz auf einem Leadframe vorgesehen ist, so dass ein Sender und ein Empfänger darin eingebettet sind. - Die JP 63-185075 beschreibt einen Optokoppler, bei dem die Spitze eines einen Lichtsender tragenden Leiterbandes und die Spitze eines einen Fotodetektor tragenden Leiterbandes jeweils schräg gebogen sind. Ein transparenter Harzfilm und ein reflektierender Film werden zwischen den Lichtsender und den Photodetektor eingebracht, und es wird ein Lichtleiter gebildet.
- Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die genannten Nachteile zu vermeiden und ein Verfahren zum Aufbringen eines optischen Koppelmediums zu schaffen, bei dem die Reproduzierbarkeit einer definierten Tropfenform gewährleistet ist und das dadurch insbesondere zum Herstellen von Reflexoptokopplern geeignet ist.
- Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1.
- Als Kunststoff für das Koppelmedium kann vorteilhaft ein klebriges Gel verwendet werden. Es kann auch zweckmäßig sein, einen UV-härtbaren Kunststoff zu verwenden.
- Das erfindungsgemäße Verfahren ist zum Herstellen von Optokopplern besonders geeignet.
- Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß durch die einfach zu handhabende Maßnahme, daß die Chipseite des Leiterbandes nach unten gedreht und von oben getröpfelt wird, folgendes erreicht wird:
- – Optimale Tropfengeometrie auf der Chipseite,
- – optimale Tropfenform auf der Unterseite, und zwar in einem Verfahrensschritt,
- – Positionierung der Tropfnadel zum Leadframe (Leiterbändern) unkritisch,
- – Reproduzierbarkeit entscheidend verbessert,
- – mit dieser Technik auch die Verarbeitung klebriger Gele möglich, da keine Unterlage erforderlich ist,
- – Möglichkeit der Verwendung UV-härtbarer Gele.
- Anhand eines in den Figuren der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels wird die Erfindung im folgenden weiter erläutert. Es zeigen
-
1 eine Seitenansicht des Aufbringens des Koppelmediums, -
2 eine Seitenansicht des Koppelmediums und -
3 eine Draufsicht auf das Koppelmedium. - Bei dem in
1 dargestellten Verfahren zum Aufbringen eines Koppelmediums zum Koppeln eines lichtemittierenden Halbleiterchips1 , beispielsweise einer Lichtemissionsdiode (LED), mit einem lichtdetektierenden Halbleiterchip2 , beispielsweise einer Fotodiode oder einem Fototransistor, sind diese beiden Halbleiterbauelemente auf zwei voneinander getrennten Leiterbahnen3 ,4 aufgebracht und koplanar zueinander angeordnet. Die Leiterbahnen3 ,4 können dabei Teile eines sogenannten Leadframes sein, der eine Serienfertigung derartiger Koppelelemente ermöglicht. Auf die koplanare Anordnung von Sende- und Empfangschip1 ,2 wird mittels einer Dosiernadel7 ein Tropfen5 eines transparenten, aushärtbaren Kunststoffs aufgebracht. Zum Aufbringen des beispielsweise aus einem Gel oder Harz bestehenden Kunststofftropfens5 werden die beiden mit ihren Chips1 ,2 versehenen Leiterbänder3 ,4 nach unten gedreht, so daß sich die Chips1 ,2 beim Tröpfeln auf der der Dosiernadel7 abgewandten Seite der Leiterbänder3 ,4 befinden. Der Tropfen5 wird von oben her auf die Leiterbandzwischenräume so getropft, daß er sich auf der Leiterbandoberseite und auf der Leiterbandunterseite gleichmäßig verteilt und auch die beiden Chips1 ,2 auf der Unterseite der Leiterbänder3 ,4 tropfenförmig bzw. kalottenförmig einhüllt. Nach Verfestigen des das Koppelmedium bildenden Tropfens5 entsteht das in2 dargestellte, im Idealfall einem Ellipsoid entsprechende Gebilde, wobei die beiden aktiven Flächen der Optohalbleiter1 ,2 im Idealfall die Brennpunkte des Ellipsoids bzw. Reflektors bilden sollten. - Aus der Draufsicht gemäß
3 ist die in diesem Beispiel diagonale Anordnung von Lichtsendechip1 und Lichtempfängerchip2 ersichtlich. Sowohl Sendechip1 als auch Empfängerchip2 sind mit den ihnen zugeordneten Leiterbahnen3 ,4 nicht nur mechanisch, sondern auch elektrisch verbunden, d.h. kontaktiert. Den im Falle der Verwendung von Dioden als Chip1 und2 benötigten zweiten Kontakt bilden jeweils zu den ersten Leiterbahnen3 ,4 in diesem Beispiel parallele, entsprechende zweite Leiterbahnen3 ,4 zu denen die Kontaktverbindungen6 beispielsweise in Form von Bonddrähten hergestellt sind.
Claims (4)
- Verfahren zum Aufbringen eines optischen Koppelmediums zum optischen Koppeln eines lichtemittierenden Halbleiterchips mit einem lichtdetektierenden Halbleiterchip, die auf zwei voneinander getrennten Leiterbändern, die Teile eines Leadframes sind, aufgebracht und koplanar zueinander angeordnet sind, bei dem die mit den Chips (
1 ,2 ) versehenen Seiten der Leiterbänder (3 ,4 ) nach unten gedreht werden, und bei dem ein Tropfen eines transparenten, aushärtbaren Kunststoffes von oben her in einem Tropfvorgang auf die koplanare Chipanordnung so aufgebracht wird, dass der Tropfen sich auf der Leiterbandoberseite und auf der Leiterbandunterseite verteilt und dass auch die beiden Chips (1 ,2 ) auf der Unterseite der Leiterbänder (3 ,4 ) gleichmäßig tropfenförmig eingehüllt werden, wobei der Tropfen (5 ) auf die Leiterbänder (3 ,4 ) ohne darunter befindliche Unterlage für die Tropfenbildung aufgebracht wird. - Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Kunststoff ein klebriges Gel verwendet wird.
- Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Kunststoff ein UV-härtbarer Kunststoff verwendet wird.
- Verwendung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3 zum Herstellen von Optokopplern.
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