TW201429176A - 光耦合器 - Google Patents

Abstract

本發明係揭露一種光耦合器，其包含接收單元、金屬凸塊、基板、透明導光模塊、發光單元以及傳輸單元。其中金屬凸塊係形成於接收單元上，並連結至基板上。傳輸單元係電性連接發光單元，以選擇性地控制發光單元發光或不發光。透明導光模塊係包覆發光單元，並連結至光感測器，以將光線導入光感測器。本發明利用金屬凸塊連結接收單元與基板，再將透明導光模塊包覆發光單元，因此可簡化光耦合器之結構。

Description

光耦合器

本發明係關於一種光耦合器，特別是一種透過金屬凸塊將接收單元形成於基板上之光耦合器。

光耦合器為一種安全電路元件，以光為媒介傳輸電訊號，對輸入、輸出電訊號有良好的隔離作用。目前，一般之光耦合器如第1圖所示，包含有發光晶片1、感光晶片3、第一透光封裝膠5、第二透光封裝膠6以及第三不透光封裝膠7。其中，發光晶片1設置於第一支架2上，用以發出光線；感光晶片3設置於與第一支架2相對之第二支架4上，以將感光晶片3面對發光晶片1而接收發光晶片1發出的光線；第一透光封裝膠5包覆發光晶片1；第二透光封裝膠6包覆感光晶片3；第三不透光封裝膠7包覆第一透光封裝膠5以及第二透光封裝膠6。

如此一來，發光晶片1可受輸入電訊號的驅動發出光線，光線穿過可透光的膠體5以及6後，由感光晶片3收到光線產生輸出電訊號輸出。光耦合器藉由發光晶片1與感光晶片3的相互搭配，進行電轉為光、光再轉為電的轉換。因此，光耦合器可以避免在一般的直接電性連接中，如果輸入電訊號發生突波等不穩定狀況時，使輸出端的電路產生如燒毀等無法正常運作的情形。但是此種光耦合器需要封裝多層封膠膜等，因此結構較為複雜。

有鑑於上述習知技藝之問題，本發明之目的就是在提供光耦合器，其利用金屬凸塊連接接收單元以及基板，以簡化光耦合器之結構。

根據本發明之一目的，提出一種光耦合器，包含接收單元、金屬凸塊、基板、透明導光模塊、發光單元以及傳輸單元。接收單元包含感光器設置於接收單元之第一表面，金屬凸塊形成於接收單元之第一表面，基板具有面對第一表面之第二表面，金屬凸塊係連接第二表面。透明導光模塊連接感光器，以將光線導入感光器。發光單元包覆於透明導光模塊內。傳輸單元電性連接發光單元，以選擇性地控制發光單元發光或不發光。

較佳地，金屬凸塊可具有預定厚度，透明導光模塊係連接感光器與第二表面，發光單元係面對感光器。

較佳地，傳輸單元可位於接收單元之側邊，且設置於基板之第二表面。

較佳地，基板可更包含凹槽，凹槽係位於基板之第二表面且與感光器相對設置，發光單元係位於凹槽內。

較佳地，基板可具有金屬連接線電性連接傳輸單元以及發光單元，發光單元係面對感光器設置。

較佳地，光耦合器可更包含不透光層覆蓋該接收單元、金屬凸塊、透明光模塊、發光單元以及傳輸單元。

較佳地，接收單元可以覆晶技術透過金屬凸塊連接至基板之第二表面。

較佳地，基板係可為印刷電路板。

較佳地，透明導光模塊可為透明矽基材。

承上所述，本發明之光耦合器藉由形成金屬凸塊於接收單元上，再利用覆晶技術將接收單元連結基板，因此只需利用透明導光模塊將發光單元封裝後，再利用不透光層覆蓋基板上之元件，比起傳統之光耦合器需要形成多個封膠膜於光耦合器之結構更為簡易。又本發明之光耦合器可於基板上形成凹槽，將發光單元置於凹槽內，因此本發明之光耦合器可進一步減小其整體厚度。

1．．．發光晶片

2．．．第一支架

3．．．感光晶片

4．．．第二支架

5．．．第一透光封裝膠

6．．．第二透光封裝膠

7．．．第三不透光封裝膠

10、20、30．．．光耦合器

100．．．接收單元

102．．．感光器

103．．．第一表面

110．．．金屬凸塊

120．．．基板

121．．．第二表面

122．．．凹槽

125．．．金屬連接線

130．．．透明導光模塊

140．．．發光單元

150．．．傳輸單元

160．．．不透光層

D．．．預定厚度

第1圖係為習知技術之光耦合器。
第2圖係為本發明之光耦合器之第一實施例之示意圖。
第3圖係為本發明之光耦合器之第二實施例之第一示意圖。
第4圖係為本發明之光耦合器之第二實施例之第二示意圖。
第5圖係為本發明之光耦合器之第三實施例之第一示意圖。
第6圖係為本發明之光耦合器之第三實施例之第一示意圖。
第7圖係為本發明之光耦合器之第四實施例之示意圖。

請參閱第2圖，其係為本發明之光耦合器之第一實施例之示意圖。圖中，光耦合器10包含接收單元100、金屬凸塊110、基板120、透明導光模塊130、發光單元140、傳輸單元150以及不透光層160。其中，接收單元100包含有感光器102設置於接收單元100之第一表面103上。透明導光模塊130連接感光器102，用以將發光單元140之光訊號導入感光器102。本實施例之透明導光模塊130之材質可為透明矽基材，但不以此為限。

金屬凸塊110係形成於接收單元100之第一表面103上，並且連接基板120。更詳細而言，本實施例之接收單元100係利用覆晶技術於第一表面103上形成多個金屬凸塊110後，再將金屬凸塊110連結至基板120之第二表面121上。其中，本實施例之金屬凸塊110可為銲錫凸塊(Solder Bump)，但不以此為限。基板120可為印刷電路板(Printed Circuit Biard, PCB)，但不以此為限。

其中，本實施例之金屬凸塊110具有一預定厚度D，此預定厚度D大致上相等於接收單元100之第一表面103以及基板120之第二表面121之間之距離。發光單元140係設置於基板120上，且面對感光器102設置。亦即，發光單元140係設置於基板120以及感光器102之間，且透明導光模塊130係包覆發光單元140，並且連接感光器102以及基板120之第二表面121。

發光單元140係包覆於透明導光模塊130內，使得透明導光模塊130可將發光單元140發出的光線導入感光器102中。其中，本實施例之發光單元140可為發光二極體(Light-Emitting Diode, LED)，但不以此為限。

傳輸單元150電性連接發光單元140，以選擇性地控制發光單元140發光或不發光，並藉以傳輸電子訊號。舉例而言，若發光單元140發光，則可代表為電子訊號中的1，若發光單元140不發光，則可代表電子訊號中的0。

傳輸單元150可位於接收單元100之側邊，並設置於基板120之第二表面121上。其中，本實施例之傳輸單元150係藉由拉線之方式直接與發光單元140相連，但不以此為限。在本發明之其它實施例中，傳輸單元150可藉由基板120之金屬打缐(wire bonding)與發光單元140電性相連。

不透光層160係覆蓋接收單元100、金屬凸塊110、透明導光模塊130以及傳輸單元150。本實施例之不透光層160之材質可為黑色樹脂，用以吸收光線，但不以此為限。在本發明之其它實施例中，不透光層160之材質可為白色樹脂，用以反射光線。如此一來，不透光層160可用以避免感光器102接收到發光單元140以外之光線，如反射光線或環境光源等。

在此要說明的是，本實施例之發光單元140以及接收單元100之間較佳需相隔一段距離，用以避免發光單元140以及接收單元100之間之電氣訊號透過透明導光模塊130連通。由於光耦合器10中發光單元140以及接收單元100通常具有極大的電壓差，所以即使透明導光材料130為絕緣材料，若發光單元140以及接收單元100之間距離過近仍可能造成電子訊號的誤傳，因此本實施例之發光單元140以及接收單元100之間較佳需相隔一段距離，此距離之大小需視材料本身的耐壓度而定。

舉例而言，本實施例之金屬凸塊110之預定厚度可約為0.4公釐，由於接收單元100係透過金屬凸塊110連接於基板120上，所以基板120與接收單元100之間之距離也大致等於0.4公釐。如此一來，發光單元140可設置於接收單元100以及基板120之間，且本實施例之發光單元140與感光器102之間約相隔0.2公釐，以避免感光器102與發光單元140之間之電氣訊號誤傳，干擾光訊號之傳輸。其中發光單元140與感光器102之間之距離可透過透明導光模塊130之耐壓程度而決定，以本實施例為例，發光單元140與感光器102之間之壓差約為50伏特，而透明導光模塊130之耐壓程度約為每公釐250伏特，所以發光單元140與感光器102之間至少需間隔0.2公釐。

接著請一併參考第3圖與第4圖，第3圖係為本發明之光耦合器之第二實施例之第一示意圖，第4圖係為本發明之光耦合器之第二實施例之第二示意圖。其中，在本實施例中與第一實施例相同的標號代表相同或類似的元件，在此便不贅述。如圖所示，本實施例之光耦合器20包含接收單元100、金屬凸塊110、基板120、透明導光模塊130、發光單元140、傳輸單元150以及不透光層160。

其中，本實施例與第一實施例最大的不同在於，本實施例之基板120更包含凹槽122，凹槽122位於基板120之第二表面121且與感光器102相對設置，並且發光單元140係設置於凹槽122之底部。如此一來，本實施例之金屬凸塊110將較第一實施例之金屬凸塊110之厚度小。因此，本實施例在形成金屬凸塊110於接收單元100之第一表面103上時，可形成較小的金屬凸塊110，亦即利用一般業界之覆晶技術將接收單元100連結基板120，而不需另外客製化製作有特定厚度的金屬凸塊110。

藉由本實施例之凹槽122之設置，發光單元140與接收單元100之距離也可以達到防止電氣訊號透過透明金屬導光模塊130誤傳之功效。值得一提的是，本實施例之發光單元140可透過基板120之金屬連接線125與傳輸單元150電性相連，因此發光單元140可設置於感光器102之正下方。亦即，本實施例之發光單元140可與感光器102互相面對，可增加光訊號傳輸的靈敏度。

其中，本實施例之透明導光模塊130係覆蓋發光單元140以及凹槽122，並貼附至感光器102。之後，在形成黑色之不透光層160覆蓋接收單元100、金屬凸塊110、透明導光模塊130以及傳輸單元150。如此一來，發光單元140發出的光線可順利導入感光器102中，而不會被反射光線或環境光源等影響。

接著請一併參閱第5圖以及第6圖，第5圖係為本發明之光耦合器之第三實施例之第一示意圖，第6圖係為本發明之光耦合器之第三實施例之第二示意圖。如圖所示，本實施例與前述實施例中相同的標號代表相同或類似的元件，在此便不贅述。本實施例之光耦合器30包含接收單元100、金屬凸塊110、基板120、透明導光模塊130、發光單元140、傳輸單元150以及不透光層160。其中，基板120包含有凹槽122位於基板120之第二表面121上，發光單元140係設置於凹槽122之底部。

值得一提的是，本實施例與第二實施例之不同在於本實施例之發光單元140係透過拉金屬導線的方式直接與傳輸單元150互相連接，如此一來，本實施例之製造過程中可省去在基板120上打缐的步驟。

接著請參閱第7圖，其係為本發明之光耦合器之第四實施例之示意圖。如圖所示，本實施例之可於基板120上製作多個光耦合器，其中本實施例之光耦合器可為第一實施例之光耦合器10、第二實施例之光耦合器20或第三實施例之光耦合器30。藉由一次在基板120上形成多個光耦合器10、20或30，可有效地降低製造成本。

綜上所述，本發明藉由覆晶技術在接收單元上形成多個金屬凸塊，再將金屬凸塊連結於基板上，接著形成透明導光模塊於發光單元上，以及黑色或白色不透光層於基板上，以覆蓋基板上之發光單元、接收單元以及透明導光模塊等。因此相較於傳統之光耦合器需要分別包含透明導光模塊於感光器以及發光單元而言，其結構更為簡單。

以上所述僅為舉例性，而非為限制性者。任何未脫離本發明之精神與範疇，而對其進行之等效修改或變更，均應包含於後附之申請專利範圍中。

10．．．光耦合器

100．．．接收單元

102．．．感光器

103．．．第一表面

110．．．金屬凸塊

120．．．基板

121．．．第二表面

130．．．透明導光模塊

140．．．發光單元

150．．．傳輸單元

160．．．不透光層

D．．．預定厚度

Claims (9)

1. 一種光耦合器，其包含：
   一接收單元，係包含一感光器設置於該接收單元之一第一表面；
   一金屬凸塊，係形成於該接收單元之該第一表面；
   一基板，具有面對該第一表面之一第二表面，該金屬凸塊係連接該第二表面；
   一透明導光模塊，係連接該感光器，以將光線導入該感光器；
   一發光單元，該透明導光模塊係包覆該發光單元；以及
   一傳輸單元，係電性連接該發光單元，以選擇性地控制該發光單元發光或不發光。
2. 如申請專利範圍第1項所述之光耦合器，其中該金屬凸塊具有一預定厚度，該透明導光模塊係連接該感光器與該第二表面，該發光單元係面對該感光器。
3. 如申請專利範圍第1項所述之光耦合器，其中該傳輸單元係位於該接收單元之側邊，且設置於該基板之該第二表面。
4. 如申請專利範圍第1項所述之光耦合器，其中該基板更包含一凹槽，該凹槽係位於該基板之該第二表面且與該感光器相對設置，該發光單元係位於該凹槽內。
5. 如申請專利範圍第4項所述之光耦合器，其中該基板具有一金屬連接線電性連接該傳輸單元以及該發光單元，該發光單元係面對該感光器設置。
6. 如申請專利範圍第1項所述之光耦合器，更包含一不透光層覆蓋該接收單元、該金屬凸塊、該透明光模塊、該發光單元以及該傳輸單元。
7. 如申請專利範圍第1項所述之光耦合器，其中該接收單元係以覆晶技術透過該金屬凸塊連接至該基板之該第二表面。
8. 如申請專利範圍第1項所述之光耦合器，該基板係為印刷電路板。
9. 如申請專利範圍第1項所述之光耦合器，該透明導光模塊係為透明矽基材。