半導體元件元件尺寸因應攜帶型和小型裝置的發展，走向小型化，而要求光耦合器具備標準四引腳雙列直插式封裝（DIP）的性能，但僅佔用一小部分空間。微型扁平封裝光耦合器的特色在於以小型化的封裝與接腳間距，提供較傳統光耦合器更小的尺寸。

微型扁平封裝大幅縮小產品尺寸

微型扁平封裝光耦合器一般說來有兩種小形封裝（SOP）結構：引線間距為2.54 mm的全間距型和引線間距為1.27mm的半間距型。(圖一)所示為全間距微型扁平封裝與四引腳DIP的尺寸比較，(圖二)所示為半間距微型扁平封裝與四引腳DIP的尺寸比較。全間距型微型扁平封裝的佔位面積比四引腳DIP小37％，而半間距型微型扁平封裝的佔位面積則小61％。微型扁平封裝光耦合器的佔位面積較小，且元件高度約為四引腳DIP的一半（指安裝高度）。

《圖一　全間距微型扁平封裝與4引腳DIP尺寸比較》

《圖二　半間距微型扁平封裝與4引腳DIP尺寸比較》

全間距和半間距微型扁平封裝光耦合器的基本功能特性相似，每種封裝均可用於直流和交流輸入結構，(圖三)所示為由單個驅動矽光電電晶體的砷化鎵紅外線（IR）發光二極體（LED）構成的直流輸入型電路圖，(圖四)所示為兩個反向並聯的驅動矽光電電晶體的砷化鎵紅外線發光二極體構成的交流輸入型電路圖。直流輸入光耦合器適用於微處理器輸入、數位邏輯輸入、電源監控器、雙絞線接收器和電話線接收器等設備，提供電壓隔離功能；交流輸入耦合器是在交流線監控器、未知極性直流感測器和電話線接收器等設備中提供電壓隔離功能的元件。

《圖三　單個驅動矽光電電晶體的砷化鎵紅外線發光二極體構成的直流輸入型電路圖》

《圖四　兩個反向並聯的驅動矽光電電晶體的砷化鎵紅外線發光二極體構成的交流輸入型電路圖》

小型化帶來之技術挑戰

相較於目前市面上主流的四接腳雙列直插式封裝光耦合器，微型扁平封裝光耦合器的運作特性和性能規格並未有顯著進步，惟封裝本身則是一個顯著的進步，因此，需要要求的是製程和封裝技術，而不是電子設計。

光耦合器封裝的一個重要特性是輸入和輸出之間的內部分隔，這也稱作隔離厚度。這種分隔可用作附加安全防護，當發生介質材料擊穿的情況下，在輸入和輸出電路之間提供電隔離。與另一種上下式結構（LED堆疊在電晶體晶片上）相比，共面封裝構造（LED和電晶體晶片並列）可提供增強的隔離厚度和較低的封裝電容，同時不會影響光傳輸效率。

已有部份半導體大廠的雙列直插式（DIP）光耦合器將這種共面結構技術轉移到微型扁平封裝中，以解決一些難題：縮小現有的LED和電晶體晶片、重新設計導線架和耦合穹頂，以及遮蔽檢測器晶片免受周圍紅外線光源的干擾。

為了將晶片置入比DIP封裝小很多的封裝中，必須縮小LED和檢測器晶片，較小的元件外形具有幾項優勢：對於LED，由於較小的晶片電流密度高，在低驅動電流情況下，較小的晶片可比較大的晶片產生更多的光，這樣可改進元件的低電流性能。對於電晶體晶片，因為較小晶片的結點減小，具有較低的結點電容，可改進關斷時間和抗噪音性能。

導線架和耦合穹頂的重新設計必須仔細計劃，以使隔離電壓（最大輸入/輸出分隔）和光傳輸效率（最大耦合穹頂尺寸）達到最大，同時不影響封裝結構的完整性。如果設計的隔離間隙和耦合穹頂過大，將影響結構的完整性，降低元件所能承受的最高回焊溫度。如果設計的隔離間隙和耦合穹頂過小，將造成不可接受的光傳輸效率（低CTR）和隔離電壓的損失。（作者任職於快捷半導體）