小型多信道光耦合器的关键技术：堆栈LED结构

最新的光耦合器的核心是输入led和输出光侦测器，二者是由一个光传导媒介(也可提供电气绝缘功能)或额外的光传导介电层所隔开。光侦测器可以是光电晶体管、光电二极管加晶体管、或整合的侦测器/逻辑集成电路。大部份的光耦合器都必须依照UL1577、CSA和IEC/DIN EN/EN 60747-5-2的基本安全标准进行认证。

在某些应用中，提高一个封装内的光耦合器数量，有助于降低制造成本及节省印刷电路板的空间。以计算机系统为例，在一个封装内整合2个以上的光耦合器信道，可大幅减少并行接口与串行接口(如RS232/485/422、SPI(串行周边接口)和I2C总线)的零件使用数量及电路板空间。多信道光耦合器为工业、电子量测及医疗系统的PLC(可编程逻辑控制器)、Fieldbus接口和数据采集，以太网供电(POE)和网络电路板等通信应用，以及等离子显示面板和其它消费类设备提供了相同的优点。

以往试图将多个光耦合器整合到单颗DIP/表面贴装而进行的工程，已被证实是一大挑战。主要的问题来自于各种封装工艺的结合及led裸片(Dice)的向前发射特性。其中的一些困难包括：

1. 制造步骤变得更多且更复杂；

2. 在光耦合器的信道间会出现轻微的泄漏/串音；

3. 因为绝缘材料的配置困难导致需要增加IC芯片的数量；

4. 基于引线框和封装几何学而需要非常大的封装。

光耦合器的工运作必须依赖LED发射器传到光侦测器的光线，当中会通过一个透明的媒介，它可提供2.5 kV到6 kV的高电压绝缘。光线耦合的程度取决于光导的结构和透明度。光导材料本身或额外的光传导介电材料，可提供绝缘效果。LED的排列、光导材料、介电材料和IC，会直接影响光耦合与高电压绝缘的性能。一般而言，光耦合器的封装与传统IC的封装很类似，差别在于必须透过特殊的工艺步骤和材料来形成光导，及达到高电压绝缘需求。下列表格分别介绍各种不同的成型光耦合器制造技术，并说明特殊的材料、工艺与限制。

图1：封装成型光耦合器的双模子工艺。

表1：双模子工艺。

图2：封装成型光耦合器的介电配置工艺。

表2：介电配置工艺。

图3：封装成型光耦合器的平面工艺。