[發明專利]可嵌入式光耦合器陣列及在制備混合集成電路中的應用

無效

• 申請號: 200810231664.3
• 申請日: 2008-10-09
• 公開（公告）號: CN101369611A
• 公開（公告）日: 2009-02-18
• 發明（設計）人: 郭清軍;王俊峰;王鳳生
• 申請（專利權）人: 中國航天時代電子公司第七七一研究所
• 主分類號: H01L31/12
• 分類號: H01L31/12;H01L31/18;H01L25/16;H01L21/50
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司
• 代理人: 朱海臨

技術領域

本發明涉及一種光電耦合器、混合集成電路技術，特別涉及一種可嵌入式光耦合器陣列及在制備混合集成電路中的應用。

背景技術

光耦合器(optical?coupler)亦稱光電耦合器，一般由三部分組成：光的發射、光的接收及信號放大，通常把發光器(紅外線發光二極管LED)與受光器(光敏半導體管)封裝在同一管殼內。輸入的電信號驅動發光二極管(LED)，使之發出一定波長的光，被光探測器接收而產生光電流，再經過進一步放大后輸出，完成電—光—電的轉換，起到輸入、輸出間的隔離作用。目前的光耦合器多以DIP(雙列直插式)封裝的單路和雙路為主，尚沒有多路的光電耦合器陣列，另外將單路多路光耦合器陣列直接集成到集成電路管殼中，目前還沒有這方面的報道。

發明內容

為了解決光耦合器在混合集成電路中的集成問題，特別是系統集成中多路大數量光耦合器的集成技術，本發明提供了一種可嵌入式光耦合器陣列及在制備混合集成電路中的應用。

為達到以上目的，本發明是采取如下技術方案予以實現的：

一種可嵌入式光耦合器陣列，包括分別設置在上、下基板相對面的發光芯片和光敏芯片組成的光耦，光耦周圍用支架框隔離，構成光耦合器單元，其特征在于，所述光耦合器單元至少有四個，并沿平面縱橫布置構成矩形陣列；相鄰光耦合器單元間共用一個支架框隔離；下基板為單獨的基板或為集成電路基板的一部分。

上述方案中，所述支架框與下基板連為一體，即在下基板制成帶深腔的基板，光敏芯片設置在腔體底面。

前述可嵌入式光耦合器陣列在制備混合集成電路中的應用，包括下述步驟：

(1)以單獨的平面基板或集成電路基板的一部分作為下基板，其上面裝貼至少四個光敏芯片，并沿平面縱橫排列構成矩形陣列；

(2)制作一個空腔數量與光敏芯片數量一樣多的支架框將每個光敏芯片周圍隔離，相鄰光敏芯片間共用一個支架框隔離；

(3)制作一個可覆蓋支架框的上基板，其下面裝貼至少四個發光芯片，使每個發光芯片都與下基板相應的光敏芯片相對，并將支架框空腔覆蓋，使上、下基板相對面的發光芯片和光敏芯片組成光耦，并處于支架框構成的腔體內。

上述方法中，所述支架框采用陶瓷厚膜基板材料切割加工而成，或采用金屬材料(如可伐)板，進行切割加工形成陣列框架，再進行表面絕緣處理。所述支架框與下基板也可連為一體，即采用多層陶瓷基板直接制成帶深腔的基板，光敏芯片設置在腔體底面。所述上基板采用厚膜基片，雙面印刷導帶，正反面經過通孔互連。

本發明的特點是采用混合集成電路技術，發光管和光敏管直接利用裸芯片制作，并以集成電路基板的一部分作為下基板，將多路光耦合器陣列嵌入到集成電路封裝管殼中，實現了多路信號的電氣隔離，提高了混合集成電路的抗干擾能力。

本發明可適用于光直接耦合的任何型號的光耦，如低速線性光耦(如OC302)、高速開關光耦(如OC5601)等，其技術指標正向壓降V_F、正向電流I_F、集電極-發射極反向擊穿電壓V_(BR)CEO，與標準DIP封裝的光耦是相同的。

附圖說明

圖1是光耦合器單元結構示意圖。

圖2是本發明可嵌入式光耦合陣列結構圖。其中，圖2a為分解圖；圖2b為封裝圖。

圖3是本發明一個4×10路可嵌入式光耦合陣列的分解結構圖。

圖4是本發明一個2×3路光耦合器陣列嵌入到集成控制電路LHB389中的封裝結構示意圖。

圖5是圖4的俯視圖。

圖6是圖4的光耦合陣列部分的立體剖圖，示意了上基板的通孔，上基板與下基板用鍵合絲的互連。

圖1到圖6中：1-上基板，2-支架框，3-下基板，4-發光芯片，5-光敏芯片，6-鍵合絲，7-集成電路基板，8-管殼底座，9-光耦合器陣列，10-封裝蓋板，11-引出腳，12-上下基板鍵合絲，13-上基板中的通孔，14-導帶。

具體實施方式

以下結合附圖及實施例對本發明做進一步的詳細說明。

如圖1所示，光耦合器單元采用獨立腔體三層結構，作為發光管和接收管的發光芯片和光敏芯片4、5上下面對面分別貼于上下基板1、3內構成光耦，發光芯片和光敏芯片4、5分別用鍵合絲6與上、下基板連接，周圍用支架框2隔離。