光學(xué)耦合器件及制造光學(xué)耦合器件的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及光學(xué)耦合器件及制造光學(xué)耦合器件的方法。第一密封樹脂密封發(fā)光元件和絕緣構(gòu)件之間的空間，并且第二密封樹脂密封光接收元件和絕緣構(gòu)件之間的空間。第一密封樹脂包括具有比第一密封樹脂的折射率高的折射率的多個第一顆粒。隨著顆粒從發(fā)光元件接近絕緣構(gòu)件，第一密封樹脂中的第一顆粒的含量比分階段地或連續(xù)地改變。在離發(fā)光元件達(dá)10μm的范圍中在第一密封樹脂中的第一顆粒的含量比高于在離絕緣構(gòu)件達(dá)10μm的范圍中在第一密封樹脂中的第一顆粒的含量比。
【專利說明】光學(xué)耦合器件及制造光學(xué)耦合器件的方法
[0001]本申請基于日本專利申請N0.2013-164214，其全部內(nèi)容在此引入以供參考。

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]本發(fā)明涉及光學(xué)耦合器件及制造光學(xué)耦合器件的方法，并且涉及適用于包括例如發(fā)光元件和光接收元件的光學(xué)耦合器件的技術(shù)。

【背景技術(shù)】
[0003]在以不同電壓操作的兩個電路彼此絕緣的狀態(tài)下傳輸信號的一種裝置是光學(xué)耦合器件。光學(xué)耦合器件具有通過密封樹脂來密封發(fā)光元件和光接收元件的構(gòu)造。
[0004]日本未審專利公開N0.2004-15063公開了在密封發(fā)光元件的密封樹脂中，混合具有比密封樹脂更高的折射率的第一顆粒和熒光顆粒。第一顆粒的直徑小于從發(fā)光元件發(fā)出的光的波長。此外，通過包括第一顆粒，密封樹脂的折射率變?yōu)榛九c熒光顆粒的折射率相同的水平。
[0005]為增加從發(fā)光元件到光接收元件的信號傳輸?shù)木?，有必要增加從發(fā)光元件到達(dá)光接收元件的光量。構(gòu)成發(fā)光元件的光出射面的材料的折射率通常高于密封樹脂的折射率。為此，發(fā)明人已經(jīng)考慮到在發(fā)光元件和密封樹脂之間反射一部分光，由此劣化光提取效率。為防止這一點(diǎn)，只得增加密封樹脂的折射率。
[0006]另一方面，為了確保發(fā)光元件和光接收元件之間的絕緣強(qiáng)度電壓，有時在密封樹脂之間設(shè)置絕緣構(gòu)件。在這種情況下，因?yàn)槊芊鈽渲恼凵渎逝c絕緣構(gòu)件的折射率之間的差異增加，通過簡單地增加密封樹脂的折射率，在密封樹脂和絕緣構(gòu)件之間反射一部分光。為此，難以在確保發(fā)光元件和光接收元件之間的耐電壓的同時，增加從發(fā)光元件到達(dá)光接收元件的光量。
[0007]其他問題和新的特征將從本發(fā)明的說明和附圖變得更清楚。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]在一個實(shí)施例中，絕緣構(gòu)件設(shè)置在發(fā)光元件和光接收元件之間。用第一密封樹脂密封發(fā)光元件和絕緣構(gòu)件之間的空間，并且用第二密封樹脂密封光接收元件和絕緣構(gòu)件之間的空間。第一密封樹脂包括具有比第一密封樹脂的折射率高的折射率的多個第一顆粒。隨著顆粒從發(fā)光元件接近絕緣構(gòu)件，第一密封樹脂中的第一顆粒的含量比分階段地(stepwise)或連續(xù)地改變。在離發(fā)光元件達(dá)10 μ m的范圍中在第一密封樹脂中的第一顆粒的含量比高于在離絕緣構(gòu)件達(dá)10 μ m的范圍中在第一密封樹脂中的第一顆粒的含量比。
[0009]在另一實(shí)施例中，絕緣構(gòu)件設(shè)置在發(fā)光元件和光接收元件之間。用第一密封樹脂密封發(fā)光元件和絕緣構(gòu)件之間的空間，并且用第二密封樹脂密封光接收元件和絕緣構(gòu)件之間的空間。絕緣構(gòu)件包括具有比第一密封樹脂和第二密封樹脂的折射率低的折射率的第一層，以及形成在第一層中的面對第一密封樹脂的第一表面上并且其折射率位于第一密封樹脂和第一層的折射率之間的第二層。
[0010]根據(jù)實(shí)施例，可以增加從發(fā)光元件達(dá)到光接收元件的光量，同時確保發(fā)光元件和光接收元件之間的耐電壓。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]從下述結(jié)合附圖的某些優(yōu)選實(shí)施例的描述，本發(fā)明的上述和其他目的、優(yōu)點(diǎn)和特征將更顯而易見:
[0012]圖1是示例根據(jù)第一實(shí)施例的光學(xué)耦合器件的構(gòu)造的截面圖。
[0013]圖2是示例第一密封樹脂的構(gòu)造的圖。
[0014]圖3是示意性地示例從發(fā)光元件到光接收元件的折射率的變化的例子的圖。
[0015]圖4是示例圖3的改進(jìn)例子的圖。
[0016]圖5A是示例制造光學(xué)耦合器件的方法的圖。
[0017]圖5B是示例制造光學(xué)耦合器件的方法的圖。
[0018]圖5C是示例制造光學(xué)耦合器件的方法的圖。
[0019]圖是示例制造光學(xué)耦合器件的方法的圖。
[0020]圖6A是示例制造根據(jù)第二實(shí)施例的光學(xué)耦合器件的方法的截面圖。
[0021]圖6B是示例制造根據(jù)第二實(shí)施例的光學(xué)耦合器件的方法的截面圖。
[0022]圖6C是示例制造根據(jù)第二實(shí)施例的光學(xué)耦合器件的方法的截面圖。
[0023]圖6D是示例制造根據(jù)第二實(shí)施例的光學(xué)耦合器件的方法的截面圖。
[0024]圖6E是示例制造根據(jù)第二實(shí)施例的光學(xué)耦合器件的方法的截面圖。
[0025]圖7是示意性地示例從發(fā)光元件到光接收元件的折射率的變化的圖。
[0026]圖8是示例通過模擬從發(fā)光元件到絕緣構(gòu)件的光的透射比與從發(fā)光元件到第一密封樹脂的光的入射角之間的關(guān)系獲得的結(jié)果的圖。
[0027]圖9A是示例比較例子中的折射率的變化的圖。
[0028]圖9B是示例在比較例子中，通過模擬從發(fā)光元件到絕緣構(gòu)件的光的透射比與從發(fā)光元件到第一密封樹脂的光的入射角之間的關(guān)系獲得的結(jié)果的圖。
[0029]圖10是示例根據(jù)第三實(shí)施例的光學(xué)耦合器件的構(gòu)造的圖。
[0030]圖11是示意性地示例從發(fā)光元件到光接收元件的折射率的變化的圖。
[0031]圖12是示例根據(jù)第四實(shí)施例的光學(xué)耦合器件的構(gòu)造的圖。

【具體實(shí)施方式】
[0032]現(xiàn)在，將參考示例性實(shí)施例，描述本發(fā)明。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將意識到使用本發(fā)明的教導(dǎo)，能實(shí)現(xiàn)許多替代實(shí)施例，并且本發(fā)明不限于為說明目的而示例的實(shí)施例。
[0033]在下文中，將參考附圖，描述本發(fā)明的實(shí)施例。在所有圖中，由相同的參考數(shù)字表示相同的元件，并且將不重復(fù)其描述。
[0034](第一實(shí)施例)
[0035]圖1是示例根據(jù)第一實(shí)施例的光學(xué)耦合器件OD的構(gòu)造的截面圖。光學(xué)耦合器件OD包括發(fā)光元件SD1、光接收元件SD2、絕緣構(gòu)件INSF、第一密封樹脂PRl和第二密封樹脂PR2。發(fā)光元件SDl和光接收元件SD2彼此面對。絕緣構(gòu)件INSF設(shè)置在發(fā)光元件SDl和光接收元件SD2之間，并且透射由發(fā)光元件SDl發(fā)出的光。第一密封樹脂PRl密封發(fā)光元件SDl和絕緣構(gòu)件INSF之間的空間，并且第二密封樹脂PR2密封光接收元件SD2和絕緣構(gòu)件INSF之間的空間。第一密封樹脂PRl包括具有比第一密封樹脂PRl的折射率高的折射率的多個第一顆粒FRl (圖2所示)。隨著顆粒從發(fā)光元件SDl接近絕緣構(gòu)件INSF，第一密封樹脂PRl中的第一顆粒FRl的含量比分階段地或連續(xù)地改變。在離發(fā)光元件SDl達(dá)10 μ m的范圍中在第一密封樹脂PRl中的第一顆粒FRl的含量比高于在離絕緣構(gòu)件INSF達(dá)1ym的范圍中在第一密封樹脂PRl中的第一顆粒FRl的含量。在下文中，將詳細(xì)描述。
[0036]發(fā)光元件SDl是例如發(fā)光二極管(LED)或半導(dǎo)體激光器，并且安裝在引線框LFl上。發(fā)光元件SDl通過焊線WIRl電連接到引線框LF1。發(fā)光元件SDl根據(jù)通過焊線WIRl從外部傳輸?shù)男盘柊l(fā)出光，來生成光信號。同時，發(fā)光元件SDl由諸如GaAs的化合物半導(dǎo)體形成?；衔锇雽?dǎo)體的折射率例如等于或大于3.0并且等于或小于5.0。此外，發(fā)光元件SDl的光出射層可以覆蓋有氮化硅膜(具有約2.0的折射率)或氧化硅膜(具有約1.4的折射率)。
[0037]光接收元件SD2安裝在引線框LF2上，并且通過焊線WIR2電連接到引線框LF2。光接收元件SD2包括光電轉(zhuǎn)換元件。光接收元件SD2與發(fā)光元件SDl面對，由此接收從發(fā)光元件SDl傳輸?shù)墓庑盘?，將所接收的信號轉(zhuǎn)換成電信號。通過焊線WIR2和引線框LF2，將電信號傳輸?shù)酵獠侩娐贰Ｊ褂美鏢i形成光接收元件SD2。Si的折射率為3.4至3.8。此外，光接收元件SD2的表面層可以覆蓋有氮化硅膜或氧化硅膜。
[0038]為了提高發(fā)光元件SDl和光接收元件SD2之間的絕緣屬性，在發(fā)光元件SDl和光接收元件SD2之間的空間中，設(shè)置絕緣構(gòu)件INSF。在該圖所示的例子中，該絕緣構(gòu)件INSF是例如絕緣膜，并且由例如聚酰亞胺形成。
[0039]由第一密封樹脂PRl密封發(fā)光元件SDl和絕緣構(gòu)件INSF之間的空間，并且由第二密封樹脂PR2密封光接收元件SD2和絕緣構(gòu)件INSF之間的空間。第一密封樹脂PRl和第二密封樹脂PR2例如是硅樹脂(silicone resin)，并且使用灌封法形成。第一密封樹脂PRl覆蓋發(fā)光元件SDl，但不覆蓋焊線WIRl和引線框LFl之間的連接部分。此外，第二密封樹脂PR2覆蓋光接收元件SD2，但不覆蓋焊線WIR2和引線框LF2之間的連接部分。第一密封樹脂PRl和第二密封樹脂PR2的折射率例如等于或大于1.2并且等于或小于1.6。
[0040]由密封樹脂MDR密封第一密封樹脂PRl、引線框LFl、焊線WIRl、第二密封樹脂PR2、引線框LF2、焊線WIR2和絕緣構(gòu)件INSF。密封樹脂MDR是例如環(huán)氧樹脂。密封樹脂MDR是不透光樹脂，并且抑制光從第一密封樹脂PRl和第二密封樹脂PR2泄漏以及光接收元件SD2由于來自外部的光滲入而故障。同時，引線框LFl的引線端子和引線框LF2的引線端子均未覆蓋有密封樹脂MDR。
[0041]圖2是示例第一密封樹脂PRl的構(gòu)造的圖。在該圖中，為了描述目的，示意性地示例第一密封樹脂PRl的形狀，并且省略絕緣構(gòu)件INSF。使用固定層DB，使發(fā)光元件SDl固定在引線框LFl上。固定層DB是芯片焊接材料，并且例如為銀膏。第一密封樹脂PRl密封在發(fā)光元件SDl和引線框LFl中的位于發(fā)光元件SDl附近的區(qū)域。
[0042]第一密封樹脂PRl包括多個第一顆粒FRl。第一顆粒FRl的直徑例如等于或大于1nm并且等于或小于I μ m。第一顆粒FRl的折射率高于第一密封樹脂PRl的折射率。此夕卜，第一顆粒FRl的密度高于第一密封樹脂PRl的密度。第一顆粒FRl可以是例如氧化鋯、二氧化鉿、砷化鎵和磷化鎵的至少一種，并且第一顆粒FRl可以是構(gòu)成發(fā)光元件SDl的化合物半導(dǎo)體(例如砷化鎵)。隨著顆粒從發(fā)光元件SDl接近絕緣構(gòu)件INSF(在該圖所示的例子中，朝向上方向)，第一密封樹脂PRl中的第一顆粒FRl的含量比分階段地或連續(xù)地改變。在離發(fā)光元件SDl達(dá)1ym的范圍中在第一密封樹脂PRl中的第一顆粒FRl的含量比高于在離絕緣構(gòu)件INSF達(dá)1ym的范圍中在第一密封樹脂PRl中的第一顆粒FRl的含量比。其中，能將第一顆粒FRl的含量比計算為例如在通過切開第一密封樹脂PRl生成的截面區(qū)域中，由第一顆粒FRl占用的面積比。此外，不總是要求第一密封樹脂PRl中的第一顆粒PRl的含量比隨著顆粒從發(fā)光元件SDl接近絕緣構(gòu)件INSF而降低或處于恒定，并且在某些部分中可以增加。
[0043]同時，與圖2所示的第一密封樹脂PRl類似，第二密封樹脂PR2可以包括多個第二顆粒FR2。第二顆粒FR2的大小和材料與例如第一密封樹脂PRl中的顆粒的大小和材料相同。第二顆粒FR2的折射率高于第二密封樹脂PR2的折射率。此外，第二顆粒FR2的密度高于第二密封樹脂PR2的密度。隨著顆粒從光接收元件SD2接近絕緣構(gòu)件INSF，第二密封樹脂PR2中的第二顆粒FR2的含量比分階段地或連續(xù)地改變。在離光接收元件SD2達(dá)10 μ m的范圍中在第二密封樹脂PR2中的第二顆粒FR2的含量比高于在離絕緣構(gòu)件INSF達(dá)10 μ m的范圍中在第二密封樹脂PR2中的第二顆粒FR2的含量比。其中，也可以通過與用于第一密封樹脂PRl中的第一顆粒FRl的含量比類似的方法，計算第二密封樹脂PR2中的第二顆粒FR2的含量比。此外，不總是要求第二顆粒FR2的含量比隨著顆粒從光接收元件SD2接近絕緣構(gòu)件INSF而減小或處于恒定，并且在某些部分中可以增加。
[0044]圖3是示意性地示例從發(fā)光元件SDl到光接收元件SD2的折射率的變化的例子的圖。構(gòu)成發(fā)光元件SDl的材料具有比構(gòu)成絕緣構(gòu)件INSF的材料的折射率高的折射率，但隨著密封樹脂從發(fā)光元件SDl接近絕緣構(gòu)件INSF，位于兩者之間的第一密封樹脂PRl的折射率逐漸地減小。這是因?yàn)樵诘谝幻芊鈽渲琍Rl內(nèi)部，第一顆粒FRl的含量比改變。
[0045]類似地，構(gòu)成光接收元件SD2的材料具有比構(gòu)成絕緣構(gòu)件INSF的材料的折射率高的折射率，但隨著密封樹脂從光接收元件SD2接近絕緣構(gòu)件INSF，位于兩者之間的第二密封樹脂PR2的折射率逐漸地減小。這是因?yàn)樵诘诙芊鈽渲琍R2內(nèi)部中，第二顆粒FR2的含量比改變。
[0046]同時，當(dāng)?shù)诙芊鈽渲琍R2不包括第二顆粒FR2時，如圖4所示，在絕緣構(gòu)件INSF和第二密封樹脂PR2之間的邊界處，折射率下降一點(diǎn)或幾乎不改變。在第二密封樹脂PR2和光接收元件SD2之間的邊界處，折射率升高。
[0047]圖5A至是示例制造根據(jù)本實(shí)施例的光學(xué)耦合器件⑶的方法的圖。首先，如圖5A所示，使用固定層DB，將光接收元件SD2固定在引線框LF2上。使用焊線WIR2，使光接收元件SD2和引線框LF2相互連接。將第二密封樹脂PR2滴落在引線框LF2和光接收元件SD2上。在該階段，第二顆粒FR2包括在第二密封樹脂PR2中。
[0048]在固化第二密封樹脂PR2前，使引線框LF2、光接收元件SD2、焊線WIR2和第二密封樹脂PR2靜置預(yù)定時間。該靜置時間例如等于或大于I小時并且等于或小于24小時。由此，如圖5B所示，包括在第二密封樹脂PR2中的第二顆粒FR2由于重力沉淀，并且獲得在第二密封樹脂PR2中偏向光接收元件SD2側(cè)的分布。因此，隨著顆粒從光接收元件SD2接近絕緣構(gòu)件INSF，第二密封樹脂PR2中的第二顆粒FR2的含量比逐漸地減小。同時，在這種情況下，可以將離心力施加到引線框LF2、光接收元件SD2、焊線WIR2和第二密封樹脂PR2。在這種情況下，可以縮短直到包括在第二密封樹脂PR2中的第二顆粒沉淀為止的時間。
[0049]此后，如圖5C所示，將絕緣構(gòu)件INSF設(shè)置在未固化的第二密封樹脂PR2上，然后，固化第二密封樹脂PR2。
[0050]使用固定層DB，使發(fā)光元件SDl固定在引線框LFl上。使用焊線WIR1，使發(fā)光元件SDl和引線框LFl相互連接。將第一密封樹脂PRl滴落在引線框LFl和發(fā)光元件SDl上。在該步驟，第一顆粒FRl包括在第一密封樹脂PRl中。
[0051]在固化第一密封樹脂PRl前，第一顆粒FRl獲得在第一密封樹脂PRl中偏向發(fā)光元件SDl側(cè)的分布。該方法與在第二密封樹脂PR2內(nèi)偏置第二顆粒FR2的方法相同。因此，隨著顆粒從發(fā)光元件SDl接近絕緣構(gòu)件INSF，第一密封樹脂PRl中的第一顆粒FRl的含量比逐漸地減小。
[0052]此后，如圖所示，使發(fā)光元件SDl面對光接收元件SD2，并且使第一密封樹脂PRl的上表面與絕緣構(gòu)件INSF接觸。在這種狀態(tài)下，固化第一密封樹脂PRl。
[0053]此后，形成密封樹脂MDR。用這種方式，形成圖1中所示的光學(xué)耦合器件0D。
[0054]同時，在上述過程中，可以交換發(fā)光元件SDl和光接收元件SD2。
[0055]如上所述，根據(jù)本實(shí)施例，隨著顆粒從發(fā)光元件SDl接近絕緣構(gòu)件INSF，第一密封樹脂PRl中的第一顆粒FRl的含量比分階段地地或連續(xù)地改變。在離發(fā)光元件SDl達(dá)10 μ m的范圍中在第一密封樹脂PRl中的第一顆粒FRl的含量比高于在離絕緣構(gòu)件INSF達(dá)1ym的范圍中在第一密封樹脂PRl中的第一顆粒FRl的含量比。為此，隨著密封樹脂從發(fā)光元件SDl接近絕緣構(gòu)件INSF，第一密封樹脂PRl的折射率逐漸地減小。為此，減小在發(fā)光元件SDl與第一密封樹脂PRl之間的界面處的折射率差和在第一密封樹脂PRl與絕緣構(gòu)件INSF之間的界面處的折射率差。因此，當(dāng)光從發(fā)光元件SDl出射到第一密封樹脂PRl時，可以抑制光在這些界面處的反射。此外，當(dāng)光從第一密封樹脂PRl入射在絕緣構(gòu)件INSF上時，可以抑制光在這些界面處的反射。為此，可以增加從發(fā)光元件SDl到達(dá)光接收元件SD2的光量，同時確保發(fā)光元件SDl和光接收元件SD2之間的耐電壓。
[0056]此外，隨著顆粒從光接收元件SD2接近絕緣構(gòu)件INSF，第二密封樹脂PR2中的第二顆粒FR2的含量比分階段地或連續(xù)地改變。在離光接收元件SD2達(dá)10 μ m的范圍中在第二密封樹脂PR2中的第二顆粒FR2的含量比高于在離絕緣構(gòu)件INSF達(dá)10 μ m的范圍中在第二密封樹脂PR2中的第二顆粒FR2的含量比。為此，隨著密封樹脂從絕緣構(gòu)件INSF接近光接收元件SD2，第二密封樹脂PR2的折射率逐漸地增加。為此，減小在絕緣構(gòu)件INSF與第二密封樹脂PR2之間的界面處的折射率差和在第二密封樹脂PR2與光接收元件SD2之間的界面處的折射率差。因此，當(dāng)光從絕緣構(gòu)件INSF入射在第二密封樹脂PR2上時，可以抑制光在這些界面處的反射。此外，當(dāng)光從第二密封樹脂PR2入射在光接收元件SD2上時，可以抑制光在這些界面處的反射。因此，可以進(jìn)一步增加從發(fā)光元件到達(dá)光接收元件的光量。
[0057](第二實(shí)施例)
[0058]圖6A至6E是示例制造根據(jù)第二實(shí)施例的光學(xué)耦合器件OD的方法的截面圖。首先，如圖6A所示，使用固定層DB，使光接收元件SD2固定在引線框LF2上。使用焊線WIR2，使光接收元件SD2和引線框LF2相互連接。將用作第二密封樹脂PR2的第一層PR21的樹脂滴落在引線框LF2和光接收元件SD2上。
[0059]接著，如圖6B所示，將用作第二密封樹脂PR2的至少一層涂布(滴落)到第一層PR21上。在這種情況下，隨著增加上面的層的數(shù)量，包括在樹脂中的第二顆粒FR2的含量比下降。即，在本實(shí)施例中，重復(fù)地執(zhí)行將未固化的第二密封樹脂PR2設(shè)置在光接收元件SD2上的工藝，同時降低第二顆粒FR2的含量比。用這種方式，形成第二密封樹脂PR2。在該圖所示的例子中，第二密封樹脂PR2由三個樹脂層形成。然而，第二密封樹脂PR2可以由四個或更多樹脂層形成。同時，優(yōu)選的是每一層的厚度大于從發(fā)光元件SDl出射的光的峰值波長的10倍。這導(dǎo)致稍后所述的效果提高。
[0060]此后，如圖6C所示，執(zhí)行將超聲振動施加到第二密封樹脂PR2等等，由此，使得在每一樹脂層之間的邊界處發(fā)生相互擴(kuò)散。由此，第二密封樹脂PR2中的每一樹脂層之間的邊界消失(即，存在折射率的連續(xù)改變)，或減小每一樹脂層之間的邊界處的第二顆粒FR2的含量比差(即折射率差)。
[0061]后續(xù)工藝與圖5C和所示的工藝相同(圖6D和6E)。同時，在上述工藝中，可以顛倒發(fā)光元件SDl側(cè)和光接收元件SD2偵U。
[0062]圖7是示例在實(shí)施例中，從發(fā)光元件SDl到光接收元件SD2的折射率改變的圖。如上所述，通過重疊多個層(優(yōu)選地，三個或更多)，形成第一密封樹脂PRl和第二密封樹脂PR2。
[0063]隨著密封樹脂從發(fā)光元件SDl接近絕緣構(gòu)件INSF，第一密封樹脂PRl的折射率分階段地地減小。這是因?yàn)樵诘谝幻芊鈽渲琍Rl的內(nèi)部中，第一顆粒FRl的含量比分階段地地改變。然而，在每一層的邊界處，折射率平滑地改變。
[0064]此外，隨著密封樹脂從光接收元件SD2接近絕緣構(gòu)件INSF，第二密封樹脂PR2的折射率也分階段地地減小。這也是因?yàn)樵诘诙芊鈽渲琍R2內(nèi)部，第二顆粒FR2的含量比分階段地地改變。然而，在每一層的邊界處，折射率平滑地改變。
[0065]圖8是示例通過模擬從發(fā)光元件SDl到絕緣構(gòu)件INSF的光的透射比與光從發(fā)光元件SDl到第一密封樹脂PRl上的入射角之間的關(guān)系獲得的結(jié)果的圖。在該模擬中，將發(fā)光元件SDl的折射率設(shè)定為3，并且將絕緣構(gòu)件INSF的折射率設(shè)定成1.6。此外，第一密封樹脂PRl由十三個樹脂層形成，并且使每一層的折射率改變0.1。
[0066]圖9A和9B是示例在比較例子中，通過模擬從發(fā)光元件SDl到絕緣構(gòu)件INSF的光的透射比與光從發(fā)光元件SDl到第一密封樹脂PRl上的入射角之間的關(guān)系獲得的結(jié)果的圖。比例例子中的模擬條件與圖8所示的條件相同，除第一密封樹脂PRl形成為具有單層結(jié)構(gòu)，并且折射率設(shè)定成1.6。
[0067]在圖9A和9B所示的例子中，當(dāng)光的入射角超出10度時，光的透射比逐漸地降低。另一方面，在圖8所示的例子中，當(dāng)光的入射角接近為臨界角的32度時，光的透射比仍然接近100%。由該結(jié)果，根據(jù)本實(shí)施例，能理解到從發(fā)光元件SDl到絕緣構(gòu)件INSF的光的透射比增加。在從絕緣構(gòu)件INSF到光接收元件SD2的光路中，也能獲得相同的效果。
[0068](第三實(shí)施例)
[0069]圖10是示例根據(jù)第三實(shí)施例的光學(xué)耦合器件OD的構(gòu)造的圖。圖11是示意性地示例從發(fā)光元件SDl到光接收元件SD2的折射率的改變的圖。根據(jù)本實(shí)施例的光學(xué)耦合器件OD具有與根據(jù)第一實(shí)施例的光學(xué)耦合器件OD相同的構(gòu)造，除下述要點(diǎn)外。
[0070]首先，第一密封樹脂PRl包含整體上基本均勻的第一顆粒FRl，并且第二密封樹脂PR2也包含整體上基本均勻的第二顆粒FR2。為此，如圖11所示，第一密封樹脂PRl和第二密封樹脂PR2的折射率高，并且分別接近發(fā)光元件SDl和光接收元件SD2的折射率。因此，當(dāng)光從發(fā)光元件SDl入射在第一密封樹脂PRl上時，光的透射比增加，并且當(dāng)光從第二密封樹脂PR2入射在光接收元件SD2上時，光的透射比增加。
[0071]絕緣構(gòu)件INSF包括低折射率層INSLl (第一層)、過渡層INSL2 (第二層)和過渡層 INSL3。
[0072]具體地，過渡層INSL2形成在低折射率層INSLl中的第一密封樹脂PRl側(cè)上的表面(第一表面)處，并且過渡層INSL3形成在低折射率層INSLl中的第二密封樹脂PR2側(cè)上的表面(第二表面)處。過渡層INSL2的折射率位于第一密封樹脂PRl的折射率與低折射率層INSLl的折射率之間。由此，當(dāng)光從第一密封樹脂PRl入射在絕緣構(gòu)件INSF上時，光的透射比增加。此外，過渡層INSL3的折射率在第二密封樹脂PR2的折射率與低折射率層INSLl的折射率之間。因此，當(dāng)光從絕緣構(gòu)件INSF入射在第二密封樹脂PR2上時，光的透射比增加。
[0073]優(yōu)選的是，過渡層INSL2的折射率從第一密封樹脂PRl側(cè)上的表面朝低折射率層INSLl側(cè)的表面分階段地或連續(xù)地減小。這導(dǎo)致當(dāng)光從第一密封樹脂PRl入射在絕緣構(gòu)件INSF上時，光的透射比進(jìn)一步增加。此外，優(yōu)選的是過渡層INSL3的折射率從第二密封樹脂PR2側(cè)上的表面朝低折射率層INSLl側(cè)上的表面也分階段地地或連續(xù)地減小。這導(dǎo)致當(dāng)光從絕緣構(gòu)件INSF入射在第二密封樹脂PR2上時，光的透射比進(jìn)一步增加。
[0074]例如，通過將過渡層INSL2和INSL3施加到低折射率層INSLl上，形成這種絕緣構(gòu)件 INSF。
[0075]同時，絕緣構(gòu)件INSF可以不包括過渡層INSL3。
[0076]在本實(shí)施例中，由于在發(fā)光元件SDl和光接收元件SD2之間設(shè)置絕緣構(gòu)件INSF，也可以確保發(fā)光元件SDl和光接收元件SD2之間的耐電壓。此外，由于在絕緣構(gòu)件INSF中設(shè)置過渡層INSL2和過渡層INSL3，可以增加從發(fā)光元件SDl到達(dá)光接收元件SD2的光量。
[0077](第四實(shí)施例)
[0078]圖12是示例根據(jù)第四實(shí)施例的光學(xué)耦合器件OD的構(gòu)造的圖。根據(jù)本實(shí)施例的光學(xué)耦合器件OD具有與根據(jù)第一或第二實(shí)施例的光學(xué)耦合器件相同的構(gòu)造，除下述要點(diǎn)外。
[0079]首先，在第一密封樹脂RPl和第二密封樹脂PR2之間不設(shè)置絕緣構(gòu)件INSF。代替絕緣構(gòu)件INSF，透光密封樹脂TMDR (絕緣樹脂層)位于第一密封樹脂PRl和第二密封樹脂PR2之間。
[0080]同時，在該圖所示的例子中，透光密封樹脂的外周進(jìn)一步覆蓋有不透光密封樹脂MDR2。與第一實(shí)施例的情形相同，密封樹脂MDR2是不透明樹脂。為此，可以抑制光從透光密封樹脂TMDR泄漏到密封樹脂MDR2，以及光接收元件SD2由于來自外部的光滲入而故障。
[0081]在本實(shí)施例中，由于在發(fā)光元件SDl和光接收元件SD2之間設(shè)置透光密封樹脂TMDR，也可以確保發(fā)光元件SDl和光接收元件SD2之間的耐電壓。此外，由于第一密封樹脂PRl和第二密封樹脂PR2具有與第一或第二實(shí)施例的第一密封樹脂和第二密封樹脂相同的構(gòu)造，因此，可以增加從發(fā)光元件SDl達(dá)到光接收元件SD2的光量。
[0082]如上所述，盡管已經(jīng)基于其實(shí)施例，具體地描述了由本發(fā)明人構(gòu)思的本發(fā)明，本發(fā)明不限于上述實(shí)施例，當(dāng)然，在不背離本發(fā)明的范圍的情況下，可以做出各種改變和改進(jìn)。
[0083]顯而易見的是本發(fā)明不限于上述實(shí)施例，并且可以在不背離本發(fā)明的范圍和精神的情況下改進(jìn)和改變。
【權(quán)利要求】
1.一種光學(xué)耦合器件，包括: 發(fā)光元件； 光接收元件，所述光接收元件面對所述發(fā)光元件； 絕緣構(gòu)件，所述絕緣構(gòu)件設(shè)置在所述發(fā)光元件和所述光接收元件之間，所述絕緣構(gòu)件透射由所述發(fā)光元件出射的光； 第一密封樹脂，所述第一密封樹脂密封所述發(fā)光元件和所述絕緣構(gòu)件之間的空間；以及 第二密封樹脂，所述第二密封樹脂密封所述光接收元件和所述絕緣構(gòu)件之間的空間，其中，所述第一密封樹脂包括多個第一顆粒，所述第一顆粒具有比所述第一密封樹脂的折射率高的折射率， 隨著所述顆粒從所述發(fā)光元件接近所述絕緣構(gòu)件，所述第一密封樹脂中的所述第一顆粒的含量比分階段地或連續(xù)地改變，并且 在離所述發(fā)光元件達(dá)1ym的范圍中在所述第一密封樹脂中的所述第一顆粒的含量比高于在離所述絕緣構(gòu)件達(dá)10 μ m的范圍中在所述第一密封樹脂中的所述第一顆粒的含量比。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)耦合器件，其中，隨著所述顆粒從所述發(fā)光元件接近所述絕緣構(gòu)件，所述第一密封樹脂中的所述第一顆粒的含量比以3個或更多階段改變。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)耦合器件，其中，所述第一密封樹脂是硅樹脂，并且 所述第一顆粒是氧化鋯、二氧化鉿、砷化鎵和磷化鎵的至少一種。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)耦合器件，其中，所述絕緣構(gòu)件是絕緣膜。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)耦合器件，其中，所述絕緣構(gòu)件是絕緣樹脂層。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)耦合器件，其中，所述第二密封樹脂包括多個第二顆粒，所述第二顆粒具有比所述第二密封樹脂的折射率高的折射率， 隨著所述顆粒從所述光接收元件接近所述絕緣構(gòu)件，所述第二密封樹脂中的所述第二顆粒的含量比分階段地或連續(xù)地改變，并且 在離所述光接收元件達(dá)ΙΟμπι的范圍中在所述第二密封樹脂中的所述第二顆粒的含量比高于在離所述絕緣構(gòu)件達(dá)ΙΟμπι的范圍中在所述第二密封樹脂中的所述第二顆粒的含量比。
7.一種光學(xué)耦合器件，包括: 發(fā)光元件； 光接收元件，所述光接收元件面對所述發(fā)光元件； 絕緣構(gòu)件，所述絕緣構(gòu)件設(shè)置在所述發(fā)光元件和所述光接收元件之間，所述絕緣構(gòu)件透射由所述發(fā)光元件出射的光； 第一密封樹脂，所述第一密封樹脂密封所述發(fā)光元件和所述絕緣構(gòu)件之間的空間；以及 第二密封樹脂，所述第二密封樹脂密封所述光接收元件和所述絕緣構(gòu)件之間的空間， 其中，所述絕緣構(gòu)件包括: 第一層，所述第一層具有比所述第一密封樹脂和所述第二密封樹脂的折射率低的折射率，以及 第二層，所述第二層形成在所述第一層中的面對所述第一密封樹脂的第一表面上，并且所述第二層的折射率位于所述第一密封樹脂和所述第一層的折射率之間。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的光學(xué)耦合器件，其中，所述第二層的折射率從所述第一密封樹脂層側(cè)上的表面朝所述第一層側(cè)上的表面分階段地或連續(xù)地減小。
9.一種制造光學(xué)耦合器件的方法，包括: 利用第一密封樹脂密封發(fā)光元件； 利用第二密封樹脂密封光接收元件；以及 通過透射由所述發(fā)光元件出射的光的絕緣構(gòu)件，接合所述第一密封樹脂和所述第二密封樹脂， 其中，所述第一密封樹脂包括多個第一顆粒，所述第一顆粒具有比所述第一密封樹脂的折射率高的折射率，并且 利用所述第一密封樹脂密封所述發(fā)光元件的步驟包括: 在所述發(fā)光元件上設(shè)置包括所述多個第一顆粒并且未固化的第一密封樹脂， 通過使重力或離心力作用在位于所述發(fā)光元件上的所述第一密封樹脂上，使所述第一顆粒的分布在所述第一密封樹脂中偏向所述發(fā)光元件側(cè)，以及固化所述第一密封樹脂。
10.一種制造光學(xué)耦合器件的方法，包括: 利用第一密封樹脂密封發(fā)光元件； 利用第二密封樹脂密封光接收元件；以及 通過透射由所述發(fā)光元件出射的光的絕緣構(gòu)件，接合所述第一密封樹脂和所述第二密封樹脂， 其中，所述第一密封樹脂包括多個第一顆粒，所述第一顆粒具有比所述第一密封樹脂的折射率高的折射率，并且 在利用所述第一密封樹脂密封所述發(fā)光元件的步驟中，重復(fù)地執(zhí)行將包括所述多個第一顆粒并且未固化的所述第一密封樹脂設(shè)置在所述發(fā)光元件上的步驟，同時降低所述第一密封樹脂中的所述多個第一顆粒的含量比。
【文檔編號】H01L31/12GK104347750SQ201410386498
【公開日】2015年2月11日 申請日期:2014年8月7日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月7日
【發(fā)明者】松田克己 申請人:瑞薩電子株式會社