光耦合器(也稱作光隔離器)是半導體元件，容許電信號在電路或系統之間傳送，並保證電路或系統之間被電氣隔離。
典型的雙列直插式(DIP)光耦合器包含三個基本單元：...
光耦合器(也稱作光隔離器)是半導體元件，容許電信號在電路或系統之間傳送，並保證電路或系統之間被電氣隔離。
典型的雙列直插式(DIP)光耦合器包含三個基本單元：一個紅外線(IR)發光二極體(LED)、一個輸出光電檢測器，以及對於相互連接極其重要的耦合介質。本文即為各位介紹新型BGA封裝光耦合器較傳統DIP元件的優越之處。
當正向電流(If)通過LED時，電子被轉換成光子。輻射能量通過光耦合介質發射並到達檢測器的表面，在此處光子又被轉換成電子。光電檢測器(在很多情況下稱作光敏電晶體)的設計具有較大的基極面積，因此具有較大的基極-集極連接面積，及較小的射極面積。如果光敏電晶體的基極和射極接地，而集極接正電壓，則該元件可作為光電二極體運作。這樣電流從集極流向基極，在負載電阻(RL)上產生電壓降。面結電容(Ccb)會產生與輸出電壓上升時間相對的輸出電路時間常數(RL*Ccb)。輸出電流在這種配置下會很小，因此這種連接通常不使用。
耦合介質可優化從LED發射至光電檢測器的光線傳送。耦合介質必須對發射波長呈光學透明並且具有高折射指數。有時在透明的耦合介質上製作反射塗層，用以優化耦合效率。耦合介質和反射塗層必須仔細選擇，以限制在連接線和以GaAs或AlGaA為基礎LED上產生的熱機械應力。
最常見的電路應用是讓基極連接開路，這樣，總體集極電流較光產生的電流大很多，並且比之前配置的電流高出數百倍。但也帶來了減慢工作速度的問題。這種連接的輸出時間常數為(*RL*Ccb)。光敏電晶體的輸出電流與砷化鎵二極體的輸入電流之比被稱為電流傳輸比(CTR)。
光耦合器的一種普通應用是開關電源。在保持信號完整和安全性的情況下，提供從次級低壓邊到初級高壓邊的隔離反饋，以便進行控制。除提供高度電氣隔離外，光耦合管亦可提高差模與共模信號之比。
DIP封裝(圖1)廣泛應用於積體電路封裝，以及普通光耦合器封裝。光耦合器DIP封裝一般有4、6、8或16引腳等不同型款。P-DIP光耦合器封裝可進行一些改進，例如光耦合器封裝需要昂貴和耗時的過鑄模製程。在過鑄模製程中，鑄模混合充膠劑將光耦合器封裝的其他部分封裝起來。除了過鑄模製程本身以外，還要使用鑄模材料清除技術(如樹脂切除和殘膠切除技術)來除去多餘的鑄模混合物，因而增加了光耦合器封裝的製造時間和製造成本。此外，還需要投入大量資金來製造不同外形因數(如4、6、8腳封裝)的鑄模。因此，如能取消過鑄模製程，就可降低生產光耦合器封裝的相關時間和成本。此外，DIP光耦合器封裝不利於PCB表面黏著，引腳必須進行整形，以便適應常有微小裂紋危險出現的表面黏著迴焊，並影響元件的可靠性。此外，這種DIP封裝的高度仍然會給用戶帶來問題，假如所使用的其他元件為低高度的表面黏著元件，如TSSOP或TQFP。
Microcoupler(圖1)便經由其設計特性來解決這些問題。低側高微型表面黏著元件的高度描述為最高1.2mm，佔位面積較現今的PDIP型小。Microcoupler不需要灌封(鑄模混合物)，而且它的製造工具與封裝大小無關。它的設計還有利於改進元件在加速測試中(如熱迴圈試驗)的可靠性能。並可利用無鉛焊球建造完全的無鉛封裝。圖2比較了普通鑄模DIP型光耦合器和Microcoupler封裝光耦合器的典型製程流程。
Microcoupler由帶有線路的基底和連接砷化鎵LED及光電檢測器晶片的裸片附著踏板所構成。LED黏結在外部以使其偏壓，而光電檢測器與輸出連接。LED與光電檢測器利用光學塗層耦合，能在介質之間進行高速傳送。此外，光學塗層上覆蓋一種反射塗層，將傳送到光敏晶片的輻射提升到最高，焊球形成2級互聯(封裝至印刷線路板)。圖3所示為Micro-coupler的近視圖。
使用業內普遍的基底和製程可以製造側高很低的表面黏著光耦合器封裝。而且，這種獨特的封裝設計可以省去一系列投資密集的製程步驟，如鑄模、殘膠去除修整和整形。使用傳統的鑽石劃片機可進行Microcoupler的分割。
Microcoupler元件與採用整合相同發射器和檢測器的4腳DIP封裝進行比較，絕緣測試測量了1mA輸入電流和5V偏壓下的CTR、80V Vce下的Iceo，以及為時1秒的絕緣電壓。圖4比較了研究結果。兩種封裝從25oC到125oC範圍的CTR衰減測量結果也進行比較。圖5顯示Microcoupler的高溫衰減(在1mA、5V情況下)僅為30%左右，而4腳DIP封裝則為60%。圖6所示為低輸入電流下Microcoupler的CTR性能隨溫度變化。圖7所示為Microcoupler封裝的初步可靠性測試結果。
FEA分析顯示最大應力為131Mpa，遠遠低於晶片的臨界應力(約700Mpa)，焊球和反射塗層的應力較低。結果顯示正如實驗驗證，這種封裝在260oC迴焊下是穩定堅固的(圖8、9)。
經比較後，表面黏著Microcoupler封裝的結構及其裝配流程有利於低側高表面黏著元件，具有較現今封裝選擇簡化的裝配製程流程。FEA分析顯示該封裝在嚴格的260oC(無鉛)迴焊條件下所受應力很小或沒有，並經獨立進行的實驗驗證。而使用無鉛焊球可製造完全無鉛的光耦合器封裝。此外，關鍵參數如電流傳遞比(CTR)的初步特性結果顯示，這封裝尺寸無衰減問題。最後，這些獨特/新穎的材料和設計的早期可靠性測試結果，顯示出穩定的封裝和優良的裝配製程。