一种光耦封装结构的制作方法

专利检索2025-01-08  31


本技术涉及光耦封装的领域,尤其是涉及一种光耦封装结构。


背景技术:

1、光耦,作为一种用于隔离电子元件之间电气信号的器件,经过多年的发展和不断的技术创新,其性能和应用领域都取得了显著的提升,已经在各种电子设备和系统中得到广泛应用。在数字通信、医疗设备、工业控制等领域中的广泛应用。通过光电转换的方式,光耦能够实现电路之间的电气隔离,提高系统的稳定性和安全性。在现代电子产品中,光耦已经成为不可或缺的一部分,为各种设备的正常运行提供了可靠的支持。

2、然而,尽管光耦在各个领域取得了显著的成就,其封装技术仍然是一个需要不断突破的难题。目前,光耦一般采用对立插件式封装和单片点胶式封装两种主流方式。

3、对立插件式封装需要通过支架折弯和灌胶工艺,将光电芯片和外围电路固定在一起,确保光学部件的稳定性和电气连接的可靠性。这一封装方式在生产过程中复杂度较高,工艺控制相对繁琐,同时生产效率也受到一定的限制。

4、单片点胶式封装则采用点胶工艺,将硅胶应用于光电芯片和外围电路的连接处,并在硅胶固化后贴上pi胶带,形成封装结构。虽然这种方式相对于对立插件式封装来说更为简便,但点硅胶和贴pi胶带的工序依然相对复杂,需要高度的工艺精度和质量控制。

5、总体而言,相关的光耦封装结构存在结构复杂导致生产复杂度较高要求过高的问题。


技术实现思路

1、为了简化光耦封装结构降低生产复杂度,本技术提供一种光耦封装结构。

2、本技术提供的一种光耦封装结构采用如下的技术方案:

3、一种光耦封装结构,包括线框、隔离保护层、发光芯片和接收芯片,所述线框包括第一线框和第二线框,所述第一线框与所述第二线框相对设置分设在两侧,所述发光芯片设置于所述第一线框上,所述接收芯片设置于所述第二线框上,所述隔离保护层包括第一隔离保护层和第二隔离保护层,所述第一隔离保护层包覆所述发光芯片和所述接收芯片以及部分所述线框且填充其中间隔的空间,所述第二隔离保护层包覆所述第一隔离保护层,并且所述第二隔离保护层外保留有所述线框的引脚。

4、通过采用上述技术方案,第一线框和第二线框分设在两侧,发光芯片和接收芯片分别设置在第一线框和第二线框上,第一隔离保护层包覆了这些芯片和部分线框,有助于增强光耦的电气隔离性能,减少电气信号的串扰和干扰。隔离保护层的设计也可以减少光的散射和吸收,提高光的传输效率。 第二隔离保护层包覆第一隔离保护层并留有线框引脚,方便连接到外部电路,提供了更便捷的封装接口。通过分层的隔离保护层设计,包覆芯片与线框,保证了封装结构的绝缘性,简化了封装过程,降低了生产成本,提高了生产效率。

5、可选的,所述第一隔离保护层和所述第二隔离保护层的热膨胀系数相同。

6、通过采用上述技术方案,由于不同材料的热膨胀系数不匹配可能导致封装结构在温度变化时发生变形或裂纹。而具有相同热膨胀系数的隔离保护层在温度变化时会以相似的速度膨胀或收缩,从而减小封装结构内部的应力。有助于提高光耦的热稳定性,防止由于温度变化引起的结构应力集中,从而提高封装的可靠性,减缓材料老化过程。

7、可选的,所述第一隔离保护层和所述第二隔离保护层采用环氧树脂材料。

8、通过采用上述技术方案,环氧树脂具有较高的相对漏电起痕指数,绝缘性能优秀,有助于防止电流在封装结构中发生意外的漏电,提高了产品的整体绝缘性能。对于光耦等需要高度可靠的电气隔离的器件来说尤为重要,有助于增强光耦封装结构的耐久性,能够在复杂的工作环境中保持稳定性。此外,具有高绝缘性能的环氧树脂材料可以减少电气故障的风险,降低维护和更换成本,延长产品的使用寿命。

9、可选的,所述第一隔离保护层采用透光率大于91%的环氧树脂材料。

10、通过采用上述技术方案,对于光耦,确保信号的准确传递是第一要务,高透光率的环氧树脂有助于最大程度地减少光在隔离保护层中的吸收和散射,从而提高了光的传输效率。同时,使用高透光率的树脂材料有助于保持光学元件的清晰度和精度,使发光芯片和接收芯片的光学性能得到保持,减小光学失真,确保光信号在封装过程中不受到严重的折射、散射或吸收,从而维持信号的准确性和稳定性。

11、可选的,所述第二隔离保护层采用反射率大于83%的环氧树脂材料。

12、通过采用上述技术方案,高反射率的环氧树脂有助于将光信号反射回接受芯片,减小光信号在封装结构中的传播损耗,有助于提高光信号的传输效率,确保信号能够有效地到达接收芯片。同时,高反射率的环氧树脂有助于维持光信号的方向性,减少光的散射,确保光信号沿着预期的路径传播,而不会产生不必要的波动和扩散。

13、可选的,所述第二隔离保护层内设置有反射粒子。

14、通过采用上述技术方案,反射粒子的存在可以有效增强第二隔离保护层的反射性能,减小光信号在隔离保护层中的传播损耗,降低光的能量损失。通过优化反射效果,可以更有效地将光信号引导到接收芯片,提高光电转换效率,并且减小光学失真,保持光信号的清晰度和准确性。另外,可以通过调整反射粒子的类型、密度和分布来优化光学性能,满足不同应用场景的需求。

15、可选的,所述第一隔离保护层靠近所述发光芯片与所述接收芯片的一侧设置有半球型结构,所述半球型结构的材料与所述第一隔离保护层相同。

16、通过采用上述技术方案,半球型结构有助于将从发光芯片发出的光信号集中并引导向接收芯片,可以优化光的聚焦效果,提高光信号的传输效率。半球型结构有助于保持光信号的方向性,可以增强光耦的灵敏度,使其更容易捕捉和传递光信号,从而提高响应速度。

17、可选的,所述第一隔离保护层中所述发光芯片外包覆有硅胶。

18、通过采用上述技术方案,硅胶具有较好的热导性能和热膨胀系数匹配性,可以帮助缓解发光芯片由于温度变化而引起的热应力,有助于提高封装结构的热稳定性和减少热应力对发光芯片的不利影响。同时,在封装材料固化过程中,可能会发生收缩,会引起内部应力,硅胶包覆可以在一定程度上缓解这种收缩引起的应力。此外,硅胶具有一定的柔韧性和韧性,可以在外部机械应力作用下起到缓冲和吸收的作用,有助于降低发光芯片受到机械冲击或振动时产生的机械应力,减小对芯片的损害风险。

19、可选的,所述接收芯片与所述线框、所述发光芯片与所述线框之间均采用金线连接。

20、通过采用上述技术方案,金线能够提供低电阻连接,确保在芯片和线框之间的电信号传输的高效性和稳定性,适用于高频传输,在光通信这种对高频率响应要求较高的应用中尤其适用。此外,金具有较好的导热性能,有助于在芯片和线框之间更有效地传递热量,对于提高整个封装结构的热稳定性和散热效果有积极作用。

21、可选的,所述发光芯片与所述接收芯片之间的距离大于3毫米。

22、通过采用上述技术方案,较大的芯片间距离有助于提高电气隔离性能,减少芯片之间的电气耦合。对于光耦来说尤为重要,因为它通常用于隔离高电压或高频电路,防止电气信号的传导和相互干扰。并且,较大的芯片间距离减少了击穿的风险,即在两个芯片之间形成不受控制的电流通路。此外,也有助于减小漏电流的可能性,提高产品的绝缘性能。

23、综上所述,本技术包括以下至少一种有益技术效果:

24、1.通过双层隔离保护层的设置,包覆发光芯片、接收芯片与线框,并分设第一线框与第二线框,保证了封装结构的绝缘性,也为发光芯片和接收芯片提供了良好的隔离环境,简化了封装过程,降低了生产成本,提高了生产效率;

25、2.通过对第一隔离保护层和第二隔离保护层的材料和特性的限定,提高了产品的整体绝缘性能,避免了热膨胀系数不匹配导致的变形或裂纹,提高了光的传输效率,维持了光信号的准确性和稳定性;

26、3.通过设置半球型结构,将从发光芯片发出的光信号集中并引导向接收芯片,高光信号的传输效率,增强光耦的灵敏度,提高响应速度。


技术特征:

1.一种光耦封装结构,其特征在于,包括线框(1)、隔离保护层(2)、发光芯片(3)和接收芯片(4),所述线框(1)包括第一线框(11)和第二线框(12),所述第一线框(11)与所述第二线框(12)相对设置分设在两侧,所述发光芯片(3)设置于所述第一线框(11)上,所述接收芯片(4)设置于所述第二线框(12)上,所述隔离保护层(2)包括第一隔离保护层(21)和第二隔离保护层(22),所述第一隔离保护层(21)包覆所述发光芯片(3)和所述接收芯片(4)以及部分所述线框(1)且填充其中间隔的空间,所述第二隔离保护层(22)包覆所述第一隔离保护层(21),并且所述第二隔离保护层(22)外保留有所述线框(1)的引脚。

2.根据权利要求1所述的一种光耦封装结构,其特征在于,所述第一隔离保护层(21)和所述第二隔离保护层(22)的热膨胀系数相同。

3.根据权利要求1所述的一种光耦封装结构,其特征在于,所述第一隔离保护层(21)和所述第二隔离保护层(22)采用环氧树脂材料。

4.根据权利要求3所述的一种光耦封装结构,其特征在于,所述第一隔离保护层(21)采用透光率大于91%的环氧树脂材料。

5.根据权利要求3所述的一种光耦封装结构,其特征在于,所述第二隔离保护层(22)采用反射率大于83%的环氧树脂材料。

6.根据权利要求5所述的一种光耦封装结构,其特征在于,所述第二隔离保护层(22)内设置有反射粒子。

7.根据权利要求1所述的一种光耦封装结构,其特征在于,所述第一隔离保护层(21)靠近所述发光芯片(3)与所述接收芯片(4)的一侧设置有半球型结构(211),所述半球型结构(211)的材料与所述第一隔离保护层(21)相同。

8.根据权利要求1所述的一种光耦封装结构,其特征在于,所述第一隔离保护层(21)中所述发光芯片(3)外包覆有硅胶(212)。

9.根据权利要求1所述的一种光耦封装结构,其特征在于,所述接收芯片(4)与所述线框(1)、所述发光芯片(3)与所述线框(1)之间均采用金线(5)连接。

10.根据权利要求1所述的一种光耦封装结构,其特征在于,所述发光芯片(3)与所述接收芯片(4)之间的距离大于3毫米。


技术总结
本申请涉及光耦封装的领域,尤其是涉及一种光耦封装结构,其包括线框、隔离保护层、发光芯片和接收芯片,线框分设在两侧,中间断开,发光芯片和接收芯片分别设置在两侧的线框上,隔离保护层包括第一隔离保护层和第二隔离保护层,第一隔离保护层包覆发光芯片和接收芯片以及部分线框,第二隔离保护层包覆第一隔离保护层,并留有线框引脚。本申请具有简化光耦封装结构降低生产复杂度的效果。

技术研发人员:谢伟杰,王钧毅,詹伟彬,陈辉楼,郑康辉
受保护的技术使用者:厦门久宏鑫光电有限公司
技术研发日:
技术公布日:2024/5/29
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