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Bauelemente Wie ein Optokoppler mit geringer Bauform entstand

Autor / Redakteur: Mike Kiraly und KW Chai * / Dipl.-Ing. (FH) Hendrik Härter

Kunden haben spezielle Anforderungen und die wirken sich auch auf die Bauteile aus. Am Beispiel eines flachen Optokopplers zeigen wir eine mögliche Entstehungsgeschichte.

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Flacher Optokoppler: Der CTP17 ist ein Optokoppler mit einer Bauhöhe von 1,5 mm, der im Vergleich zum typischerweise 2 mm hohen Mini-Flat-Gehäuse eine um 25 Prozent reduzierte Dicke aufweist.
Flacher Optokoppler: Der CTP17 ist ein Optokoppler mit einer Bauhöhe von 1,5 mm, der im Vergleich zum typischerweise 2 mm hohen Mini-Flat-Gehäuse eine um 25 Prozent reduzierte Dicke aufweist.
(Bild: Endrich)

Für Hersteller elektronischer Bauelemente ist es ein oft wiederkehrendes Szenario: Ein Kunde spricht mit einem Hersteller über seine Anwendung und die damit verbundenen oft sehr speziellen Anforderungen.

Der Hersteller hört dann interessiert zu, verspricht, die Anforderungen auch gewissenhaft zu prüfen, meldet sich jedoch nicht mehr. Das hat verschiedene Gründe. Eine Möglichkeit, ist, dass es kommerzieller Natur sein kann. Ein neu zu entwickelndes Bauelement muss sich für den Hersteller rechnen. Bei einer zu geringen Stückzahl kann es schnell passieren, dass bei der Kosten-Nutzen-Rechnung am Ende ein negatives Ergebnis steht.

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Ein anderer Grund sind technische Gründe: Jeder Hersteller hat typische Erfahrungen in seinem Metier. Bei neuen Prozessen oder Techniken oder einfach nur bei sehr banalen Änderungen kann es schnell zu Problemen kommen. Technische oder mechanische Parameter sind dann nur teilweise oder gar nicht umsetzbar. Das führt sehr schnell zum sofortigen Ende aller Bemühungen. Ein inzischen langjähriger Industriekunde von Endrich Bauelemente hat genau das mehrfach erlebt.

Seit über einem Jahrzehnt war der Kunde auf der Suche nach einem sehr flachen Optokoppler, denn es sollten mehr Komponenten auf eine Tragschiene passen, als beim Wettbewerb. Dazu mussten die Produkte so dünn wie möglich gefertigt werden.

Wenn diese dünner sind, lassen sich weniger beziehungsweise kleinere und schmalere Schaltschränke nutzen, was für die Endkunden weniger Platzbedarf und damit geringere Kosten bedeutet. Diese unbestrittenen Vorteile sollten zu einem Wettbewerbsvorteil führen.

Vor diesem Hintergrund führte Endrich Bauelemente erste Fachgespräche auf seinen selbst veranstalteten Tech-Day. Einer der gelisteten Lieferanten, das taiwanische Unternehmen CT Micro, schien ein geeigneter Partner zu sein. Nach einem ersten positiven Feedback wurde über genauer definierte Anforderungen gesprochen.

Dem Kunden schwebte eine Lösung auf Leiterplattenmaterial vor. Mit dieser neuen, noch nicht gängigen Technik bei Optokopplern sollte es einfacher sein, eine niedrige Bauform zu realisieren als mit der Standard-Leiterrahmen- (Lead-Frame-)Technik. Außerdem ist es mit der Technik leicht möglich, auf 2- bzw. 4- Kanal-Koppler zu erweitern, was einer der logischen nächsten Schritte wäre.

Wie sich die geringe Bauhöhe erreichen lässt

Als Resultat wurden dem Kunden zwei Konzepte vorgestellt. Die von CT Micro bevorzugte Lösung sah vor, die bewährte Leiterrahmentechnik zu nutzen, um von der langjährigen Erfahrung profitieren zu können, auf die CT zurückgreifen könnte. Da sich der Firmenname CT aus „Customer-Oriented“ und „Technology-Driven“ zusammensetzt, wurde man jedoch auch der ursprüngliche Wunsch des Kunden weiter verfolgt, und schließlich ließ sich trotz anfangs fertigungstechnischer Schwierigkeiten auch die vom Kunden präferierte Lösung auf Basis von FR4 umsetzen.

Um eine deutlich geringere Bauhöhe zu erreichen, griff CT Micro auf die patentierte Double-Molded-Co-planar- (DMC-)Technik zurück. Im Vergleich zum koplanaren Verfahren, der als Standard gilt, wird bei dem patentierten DMC-Verfahren nur die Infrarot LED noch zusätzlich mit einem speziellen Silikon überzogen, und die Halbleiterkomponenten werden wie beim traditionellen Over-Under-Verfahren mit zwei verschiedenen Materialien umhüllt. Dadurch wird eine bessere Abstrahlcharakterisik erreicht. Das wiederum ermöglicht eine besser kontrollierbare und höhere Stromüberragungsrate und erzeugt eine bessere Gleichtaktunterdrückung.

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