TWM671608U - 疊晶式光耦合器封裝結構 - Google Patents

Abstract

一種疊晶式光耦合器封裝結構，包括：第一導腳；第二導腳，鄰設於第一導腳；光電單元，設置在第一導腳之上；透光絕緣塊，設置在光電單元上；發光單元，設置在透光絕緣塊上；及反光膠體，包覆透光絕緣塊。

Description

疊晶式光耦合器封裝結構

本揭露係有關於一種疊晶式光耦合器封裝結構。

光耦合器亦可以稱之為光電耦合元件（Photo Coupler）、光隔離器及光電隔離器，是透過可見光或紅外線等光線作為媒介來傳輸電訊號的裝置。光耦合器具有輸入電路及輸出電路之間電性隔離的特性。

一般的疊晶式光耦合器封裝結構具有發光單元、透光絕緣塊及光電單元，並以黑膠一次塑封上述元件完成封裝。當發光單元發射光線時，光線可以穿透透光絕緣塊，再由光電單元接收。藉此達成光耦合器的功效。

然而，一般的疊晶式光耦合器封裝結構的發光單元所發射的光線可能會從透光絕緣塊的側壁射出並被黑膠吸收，使部分的光線沒有被光電單元接收，導致發光單元發射光線與光電單元接收光線之間的能量轉換率不佳。若為了使光電單元接收足夠的光線，而將發光單元的驅動電源提高，則會造成電能的浪費。

有鑑於此，如何提高疊晶式光耦合器封裝結構的發光單元與光電單元之間的能量轉換率，實為當前亟欲解決的問題之一。

本揭露提供一種疊晶式光耦合器封裝結構，其可以提高發光單元與光電單元之間的能量轉換率。

本揭露提供一種疊晶式光耦合器封裝結構，包括：第一導腳；第二導腳，鄰設於第一導腳；光電單元，設置在第一導腳之上；透光絕緣塊，設置在光電單元上；發光單元，設置在透光絕緣塊上；及反光膠體，包覆透光絕緣塊。

在某些實施例中，反光膠體實質上為半球狀。

在某些實施例中，反光膠體包括二氧化鈦。

在某些實施例中，反光膠體的顏色實質上為白色。

在某些實施例中，反光膠體在發光單元的運作光譜範圍內為具有反光性。

在某些實施例中，反光性為反射率大於等於50%。

在某些實施例中，疊晶式光耦合器封裝結構更包括：封裝膠體，包覆第一導腳的一部分、第二導腳的一部分、光電單元、透光絕緣塊、發光單元及反光膠體。

在某些實施例中，封裝膠體的顏色實質上為黑色。

在某些實施例中，封裝膠體相對於發光單元的運作光譜範圍內為具有不透光性。

在某些實施例中，不透光性為穿透率小於等於10%。

承上所述，本揭露之疊晶式光耦合器封裝結構使輸入電訊號源轉換為光訊號再轉換為電訊號，並保持電性隔離，因而具有良好的電絕緣能力和抗干擾能力。在電路中加入本揭露之疊晶式光耦合器封裝結構可以避免後端的電路元件被不完美的輸入電訊號源、閃電、靜電放電、電磁干擾及切換脈波所毀損。第一導腳可以透過透光絕緣塊支撐光電單元，因此光電單元不需設置在其他的支撐結構上。

再者，本揭露之疊晶式光耦合器封裝結構具有反光膠體，增加光線傳遞至光電單元的路徑。藉此提高發光單元發射光線與光電單元接收光線之間的能量轉換率，達成省電的效果。反光膠體可以僅包覆該透光絕緣塊，反光膠體可以實質上為半球狀，以節省製造反光膠體的材料。

而且，本揭露之疊晶式光耦合器封裝結構具有可以避免疊晶式光耦合器封裝結構外部的光線穿透封裝膠體而照射到光電單元，以避免外部的光線干擾光電單元，亦可以避免誘發錯誤的訊號至光電單元。

有關本揭露之詳細說明及技術內容，配合圖式說明如下，然而所附圖式僅提供參考與說明用，並非用來對本揭露加以限制者。

如本文中所使用的，諸如「第一」及「第二」等用語描述了各種元件、組件、區域、層及/或部分，這些元件、組件、區域、層及/或部分不應受這些術語的限制。這些術語僅可用於將一個元素、組件、區域、層或部分與另一個做區分。除非上下文明確指出，否則本文中使用的諸如「第一」及「第二」的用語並不暗示順序或次序。

圖1為本揭露之疊晶式光耦合器封裝結構之側剖面示意圖。圖2為本揭露之一實施例之疊晶式光耦合器封裝結構之局部放大圖。請參照圖1及圖2所示，本實施例之疊晶式光耦合器封裝結構1包括第一導腳21、第二導腳22、光電單元31、透光絕緣塊32、發光單元33及反光膠體41。

第一導腳21的材料例如可以是銀銅金鋁等導電材料。第一導腳21可以支撐其他元件，並使疊晶式光耦合器封裝結構1可以與外部電路電性連接。第一導腳21例如可以具有兩個以上的接腳。

第二導腳22鄰設於第一導腳21。第二導腳22可以位於第一導腳21的同側或對側。第二導腳22及的材料例如可以是銀銅金鋁等導電材料。第二導腳22及使疊晶式光耦合器封裝結構1可以與外部電路電性連接。第二導腳22例如可以具有兩個以上的接腳。

光電單元31設置在第一導腳21之上，光電單元31可以直接接觸第一導腳21，使光電單元31與第一導腳21電性連接。光電單元31可以不接觸第一導腳21，而是透過導線與第一導腳21電性連接。第一導腳21可以支撐光電單元31。第一導腳21及可以引出光電單元31的電訊號。

在某些實施例中，光電單元31包括光敏積體電路、光敏電阻、光電電晶體、光電二極體、或光三端雙向交流開關。光敏積體電路（Photonic Integrated Circuit）是一種將光電元件集成在單一晶片上的積體電路。光敏積體電路可以利用光子來執行訊號處理和傳輸功能的積體電路。光敏電阻（Photoresistor）例如可以包括硫化鎘或硫化鉛。光敏電阻可以隨光照強度改變其電阻值。光電電晶體（Phototransistor）例如可以包括雙極性接面電晶體（BJT）、場效電晶體（FET）或金屬氧化物半導體場效電晶體（MOSFET）。光電二極體（Photodiode）例如可以包括矽或鍺。光電二極體可以在光線照射下產生光電流，並根據光強度提供相應的電流信號。光三端雙向交流開關（Photo TRIAC）又稱光可控矽，是一種半導體元件，結合了三端雙向交流開關（Triode AC Semiconductor Switch）的功能與光敏元件的特性。

透光絕緣塊32設置在光電單元31上，在某些實施例中透光絕緣塊32可以夾設在光電單元31及發光單元33之間，作為光線L傳導的介質，並且電性隔離光電單元31與發光單元33。換句話說，輸入端的電流與電壓不會直接作用在輸出端，輸出端的電流與電壓也不會直接作用在輸入端。透光絕緣塊32的材料例如可以是壓克力板、玻璃、聚碳酸酯、樹脂或塑膠等透光且絕緣的材料，然其非限制性。

發光單元33設置在透光絕緣塊32上並與第二導腳22電性連接。透光絕緣塊32可以傳遞發光單元33所發射的光線L。當第二導腳22接上適當的輸入電訊號源時，輸入電訊號源使發光單元33發射的光線L變化。發光單元33可以為發光二極體、燈泡或日光燈管。

在某些實施例中，發光單元33為發光二極體，例如可以是紅光發光二極體、黃光發光二極體、綠光發光二極體、藍光發光二極體、紫光發光二極體、紅外光發光二極體或紫外光二極體，然其非限制性。發光二極體可以是無機發光二極體或有機發光二極體（Organic Light-Emitting Diode, OLED），然其非限制性。

反光膠體41包覆透光絕緣塊32。反光膠體41例如可以透過塑膠封裝（或稱塑封）的方式包覆光電單元31、透光絕緣塊32及發光單元33。在某些實施例中，反光膠體41亦可以包覆第一導腳21及第二導腳22的一部份。反光膠體41可以反射從透光絕緣塊32側壁逸散的光線L，並將光線L反射至光電單元31。

在某些實施例中，反光膠體41實質上為半球狀。反光膠體41例如為部分球體，其可以大於或小於半球體。反光膠體41例如一面為自由曲面，另一面為平面。舉例來說，反光膠體41可以透過點膠製作，因此反光膠體41依照膠的黏度特性及表面張力形成自由曲面。反光膠體41例如以半球狀的平面處接觸光電單元31，反光膠體41僅包覆透光絕緣塊32及部分發光單元33。在其他實施例中，反光膠體41例如以半球狀的平面處接觸第一導腳21，反光膠體41包覆透光絕緣塊32、發光單元33及光電單元31。

在某些實施例中，反光膠體41包括二氧化鈦。當二氧化鈦分散於反光膠體41中時可以提高反光膠體41的白度以增加漫反射效果。

在某些實施例中，反光膠體41的顏色實質上為白色。反光膠體41例如可以是白膠。反光膠體41例如可以是加入二氧化鈦、碳酸鈣、滑石粉或氧化鋅的膠體或加入白色顏料的膠體，使反光膠體41呈現白色外觀，以利於反射光線L。

在某些實施例中，反光膠體41在發光單元33的運作光譜範圍內為具有反光性。光電單元31可以接收的光線L的頻率具有一定的範圍。舉例來說，光電單元31可以接收紅外線波段及可見光波段。反光膠體41若在紅外線波段及可見光波段具有反光性，則可以增加發光單元33發射光線L與光電單元31接收光線L之間的能量轉換率。在其他實施例中，若發光單元33發射光線L為可見光波段，光電單元31可以接收的光線L亦為可見光波段，則反光膠體41可以在可見光波段具有反光性，以增加發光單元33發射光線L與光電單元31接收光線L之間的能量轉換率。

在某些實施例中，反光性為反射率大於等於50%。反射率（Reflectance）是衡量物體表面反射入射光能量與入射光能量的比例，表示為反射光能量與入射光能量的比值。反射率與入射光的頻率及物體的材料有關，通常介於0%至100%之間。若發光單元33發射的光線L為可見光波段，光電單元31可以接收的光線L亦為可見光波段，則反光膠體41的反射率在可見光波段可以大於等於50%。反光膠體41的反射率例如可以是50%、60%、70%、80%、90%或100%，然其非限制性。

在某些實施例中，反光膠體41可以保護光電單元31、透光絕緣塊32及發光單元33，以防止被機械力、腐蝕性物質、氧氣、水氣或電力破壞。

在某些實施例中，疊晶式光耦合器封裝結構1更包括封裝膠體42包覆第一導腳21的一部分、第二導腳22的一部分、光電單元31、透光絕緣塊32、發光單元33及反光膠體41。封裝膠體42例如可以是環氧樹脂（Epoxy）或熱熔膠（Hot Melt Adhesive）。封裝膠體42可以保護內部電子元件，防止被機械力、腐蝕性物質、氧氣、水氣或電力破壞。第一導腳21及第二導腳22的一部份被封裝膠體42包覆，第一導腳21及第二導腳22的另一部分可以作為與外部電路連接的接腳。

在某些實施例中，封裝膠體42的顏色實質上為黑色。封裝膠體42例如可以是黑膠。封裝膠體42例如可以是加入碳或氧化鐵的膠體或加入黑色顏料的膠體，使封裝膠體42呈現黑色外觀。藉此利於遮蔽疊晶式光耦合器封裝結構1外部的光線L。

在某些實施例中，封裝膠體42相對於發光單元33的運作光譜範圍內為具有不透光性。發光單元33可以接收的光線L的頻率具有一定的範圍。舉例來說，光電單元31可以接收紅外線波段及可見光波段。封裝膠體42在紅外線波段及可見光波段具有不透光性，以避免疊晶式光耦合器封裝結構1外部的紅外線及可見光穿透封裝膠體42而照射到光電單元31。

在某些實施例中，不透光性為穿透率小於等於10%。穿透率（Transmittance）是衡量光線穿過材料時，透射光能量與入射光能量的比例，表示為反射光能量與入射光能量的比值。穿透率與入射光的頻率及物體的材料有關，通常介於0%至100%之間。若發光單元33發射光線L為可見光波段，光電單元31可以接收的光線L亦為可見光波段，則封裝膠體42的穿透率在可見光波段可以小於等於10%，封裝膠體42的穿透率例如可以是0%、1%、2%、3%、4%、5%、6%、7%、8%、9%或10%，然其非限制性。

因此，當疊晶式光耦合器封裝結構1的第二導腳22接上輸入電訊號源時，發光單元33可以發射光線L，光線L可以直接通過透光絕緣塊32，光線L亦可以透過反光膠體41反射後通過透光絕緣塊32，光電單元31可以接收光線L並產生電訊號。換句話說，輸入電訊號源使發光單元33發射的光線L變化，光線L變化使光電單元31產生電壓訊號或電流訊號等電訊號，並從第一導腳21及輸出，藉此達成光耦合器的功能。

綜上所述，本揭露之疊晶式光耦合器封裝結構使輸入電訊號源轉換為光訊號再轉換為電訊號，並保持電性隔離，因而具有良好的電絕緣能力和抗干擾能力。在電路中加入本揭露之疊晶式光耦合器封裝結構可以避免後端的電路元件被不完美的輸入電訊號源、閃電、靜電放電、電磁干擾及切換脈波所毀損。第一導腳可以透過透光絕緣塊支撐光電單元，因此光電單元不需設置在其他的支撐結構上。

再者，本揭露之疊晶式光耦合器封裝結構具有反光膠體，增加光線傳遞至光電單元的路徑。藉此提高發光單元發射光線與光電單元接收光線之間的能量轉換率，達成省電的效果。反光膠體可以僅包覆該透光絕緣塊，反光膠體可以實質上為半球狀，以節省製造反光膠體的材料。

而且，本揭露之疊晶式光耦合器封裝結構具有可以避免疊晶式光耦合器封裝結構外部的光線穿透封裝膠體而照射到光電單元，以避免外部的光線干擾光電單元，亦可以避免誘發錯誤的訊號至光電單元。

使用於此且未另外定義，「實質上」及「大約」等用語係用於描述及敘述小變化。當結合於一事件或情況，該用語可包含事件或情況發生精確的當下、以及事件或情況發生至一接近的近似點。例如，當結合於一數值，該用語可包含一變化範圍小於或等於該數值之±10%，如小於或等於±5%、小於或等於±4%、小於或等於±3%、小於或等於±2%、小於或等於±1%、小於或等於±0.5%、小於或等於±0.1%、或小於或等於±0.05%。

以上概述了數個實施例的部件，使得在本揭露所屬技術領域中具有通常知識者可以更理解本揭露實施例的概念。在本揭露所屬技術領域中具有通常知識者應該理解，可以使用本揭露實施例作為基礎，來設計或修改其他製程和結構，以實現與在此所介紹的實施例相同的目的及/或達到相同的好處。在本揭露所屬技術領域中具有通常知識者也應該理解，這些等效的結構並不背離本揭露的精神和範圍，並且在不背離本揭露的精神和範圍的情況下，在此可以做出各種改變、取代和其他選擇。因此，本揭露之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定為準。

1:疊晶式光耦合器封裝結構 21:第一導腳 22:第二導腳 31:光電單元 32:透光絕緣塊 33:發光單元 41:反光膠體 42:封裝膠體 L:光線

在以下附圖以及說明中闡述了本說明書中所描述之主題之一或多個實施例的細節。從說明、附圖和申請專利範圍，本說明書之主題的其他特徵、態樣與優點將顯得明瞭，其中：

圖1為本揭露之一實施例之疊晶式光耦合器封裝結構之側剖面示意圖。

圖2為本揭露之一實施例之疊晶式光耦合器封裝結構之局部放大圖。

1:疊晶式光耦合器封裝結構

21:第一導腳

22:第二導腳

31:光電單元

32:透光絕緣塊

33:發光單元

41:反光膠體

42:封裝膠體

L:光線

Claims (10)

1. 一種疊晶式光耦合器封裝結構，包括：一第一導腳；一第二導腳，鄰設於該第一導腳；一光電單元，設置在該第一導腳之上；一透光絕緣塊，設置在該光電單元上；一發光單元，設置在該透光絕緣塊上；及一反光膠體，包覆該透光絕緣塊。
2. 如請求項1所述之疊晶式光耦合器封裝結構，其中該反光膠體實質上為半球狀。
3. 如請求項1所述之疊晶式光耦合器封裝結構，其中該反光膠體包括二氧化鈦。
4. 如請求項1所述之疊晶式光耦合器封裝結構，其中該反光膠體的顏色實質上為白色。
5. 如請求項1所述之疊晶式光耦合器封裝結構，其中該反光膠體在該發光單元的一運作光譜範圍內為具有一反光性。
6. 如請求項5所述之疊晶式光耦合器封裝結構，其中該反光性為反射率大於等於50%。
7. 如請求項1所述之疊晶式光耦合器封裝結構，更包括：一封裝膠體，包覆該第一導腳的一部分、該第二導腳的一部分、該光電單元、該透光絕緣塊、該發光單元及該反光膠體。
8. 如請求項7所述之疊晶式光耦合器封裝結構，其中該封裝膠體的顏色實質上為黑色。
9. 如請求項7所述之疊晶式光耦合器封裝結構，其中該封裝膠體相對於該發光單元的一運作光譜範圍內為具有一不透光性。
10. 如請求項9所述之疊晶式光耦合器封裝結構，其中該不透光性為穿透率小於等於10%。

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