[發明專利]一種抗輻照的高速光電耦合器及其制作方法

有效

• 申請號: 202011237861.3
• 申請日: 2020-11-09
• 公開（公告）號: CN112331644B
• 公開（公告）日: 2023-05-23
• 發明（設計）人: 胡銳興;謝俊聃;張廣涵;蔣利群;舒紅梅;周來芳
• 申請（專利權）人: 中國電子科技集團公司第四十四研究所
• 主分類號: H01L25/16
• 分類號: H01L25/16;H01L21/98;H01L23/04
• 代理公司: 重慶輝騰律師事務所 50215
• 代理人: 王海軍

1.一種抗輻照的高速光電耦合器，其特征在于，器件包括：底座(1)、光敏集成板(2)、蓋板(3)以及封裝外殼(4)；

所述底座(1)的內部設置有凹槽(11)，該凹槽用于放置光敏集成板(2)和蓋板(3)；

所述光敏集成板(2)包括：底板(21)、多角金屬導片(22)、下金屬導片(23)、光敏集成數字電路輸出芯片(24)以及兩個支撐座(25)；兩個支撐座分別設置在底板(21)的兩端，所述多角金屬導片(22)設置在底板(21)的上部平面的上部，把上部的支撐座覆蓋；下金屬導片(23)設置在底板(21)的上部平面的下部，把下部的支撐座覆蓋；所述光敏集成數字電路輸出芯片(24)設置在下金屬導片(23)上，將光敏集成數字電路輸出芯片(24)的引腳通過金絲與多角金屬導片(22)導通；所述光敏集成數字電路輸出芯片(24)包括光敏探測器、數字處理電路以及硅基單片；所述光敏探測器和所述數字處理電路在所述硅基單片上集成；所述數字處理電路包括集電極開路輸出電路和圖騰柱輸出電路；集電極開路輸出電路的光敏輸入級采用肖特基嵌位電路，中間級采用跨導放大電路結構，輸出級采用肖特基三極管實現電平轉換和傳輸速率；圖騰柱輸出電路采用有源泄放網絡和肖特基抗飽和結構提高響應速度和電流輸出能力；

所述蓋板(3)包括固定板(31)、短金屬導片(32)、長金屬導片(33)以及發光LED光源芯片(34)；所述短金屬導片(32)設置在固定板(31)上部平面的上部；所述長金屬導片(33)設置在固定板(31)上部平面的下部；所述發光LED光源芯片(34)設置在長金屬導片(33)上；在光發光LED光源芯片(34)的引腳上引出一條金絲與短金屬導片(32)導通；

將蓋板(3)上設置有金屬導片的一面放置在光敏集成板(2)上，且蓋板上的短金屬導片(32)與光敏集成板(2)的多角金屬導片(22)接觸導通，蓋板上的長金屬導片(33)與光敏集成板(2)的下金屬導片(23)導通；

采用封裝外殼(4)將底座(1)、光敏集成板(2)、蓋板(3)進行氣密性封裝。

2.根據權利要求1所述的一種抗輻照的高速光電耦合器，其特征在于，底座(1)的凹槽(11)的大小與光敏集成板(2)和蓋板(3)的大小相同。

3.根據權利要求1所述的一種抗輻照的高速光電耦合器，其特征在于，所述LED光源芯片(34)為AlGaAs/GaAs/AlGaAs正面發光的雙異質結發光二極管，將GaAs作為有源區，不同組份AlGaAs作為限制層；在襯底上生長分布布拉格反射層DBR；采用叉形電極結構為光源提供均勻分布電流。

4.根據權利要求1所述的一種抗輻照的高速光電耦合器，其特征在于，在放置蓋板(3)時，將AlGaAs雙異質結構發光LED光源芯片與光敏集成數字電路輸出芯片(24)的光敏面耦合對準。

5.根據權利要求1所述的一種抗輻照的高速光電耦合器，其特征在于，所述封裝外殼(4)為無引線貼片式可密封陶瓷金屬化殼體。

6.一種抗輻照的高速光電耦合器的制作方法，其特征在于，所述方法包括：

步驟1：采用金屬陶瓷工藝設計高速光電耦合器的底座(1)；

步驟2：采用金屬陶瓷工藝設計光敏集成板(2)的底板(21)，采用焊接的方式將兩個支撐座固定在底板(21)的上部和下部；將多角金屬導片(22)設置在底板(21)上部，下金屬導片(23)固定在底板(21)的下部，且將支撐座覆蓋；采用共晶焊工藝將光敏集成數字電路輸出芯片(24)安裝在下金屬導片(23)上，采用金絲將光敏集成數字電路輸出芯片(24)與多角金屬導片(22)連接，實現電學導通；其中光敏集成數字電路輸出芯片(24)包括光敏探測器、數字處理電路以及硅基單片；所述光敏探測器和所述數字處理電路在所述硅基單片上集成；所述數字處理電路包括集電極開路輸出電路和圖騰柱輸出電路；集電極開路輸出電路的光敏輸入級采用肖特基嵌位電路，中間級采用跨導放大電路結構，輸出級采用肖特基三極管實現電平轉換和傳輸速率；圖騰柱輸出電路采用有源泄放網絡和肖特基抗飽和結構提高響應速度和電流輸出能力；

步驟3：采用共晶焊工藝將光敏集成板(2)固定在底座(1)的凹槽中；

步驟4：采用金屬陶瓷工藝設計陶瓷蓋板的固定板(31)，在固定板的側面設置一個半圓形缺口；采用焊接方式將短金屬導片(32)固定在固定板(31)的上部，將長金屬導片(33)固定在固定板(31)的下部；將AlGaAs雙異質結構發光LED光源芯片(34)固定在長金屬導片(33)上，采用金絲將發光LED光源芯片(34)與短金屬導片(32)連接，實現電學導通；

步驟5：采用燒結工藝將陶瓷蓋板固定在底座(1)的凹槽中，在安裝陶瓷蓋板時將AlGaAs雙異質結構發光LED光源芯片(34)與光敏集成數字電路輸出芯片(24)的光敏探測部分進行耦合對準；

步驟6：采用封裝外殼對底座(1)、光敏集成板(2)以及陶瓷蓋板(3)進行氣密性封裝；所述封裝方式為平行縫焊方式。