特許第6204577号(P6204577)IP Force 特許公報掲載プロジェクト 2022.1.31 β版

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特許6204577オプトエレクトロニクス部品およびその製造方法
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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】6204577
(24)【登録日】2017年9月8日
(45)【発行日】2017年9月27日
(54)【発明の名称】オプトエレクトロニクス部品およびその製造方法
(51)【国際特許分類】
   H01L 33/48 20100101AFI20170914BHJP
【FI】
   H01L33/48
【請求項の数】13
【全頁数】19
(21)【出願番号】特願2016-515481(P2016-515481)
(86)(22)【出願日】2014年9月18日
(65)【公表番号】特表2016-532283(P2016-532283A)
(43)【公表日】2016年10月13日
(86)【国際出願番号】EP2014069883
(87)【国際公開番号】WO2015040107
(87)【国際公開日】20150326
【審査請求日】2016年5月17日
(31)【優先権主張番号】102013219063.8
(32)【優先日】2013年9月23日
(33)【優先権主張国】DE
(73)【特許権者】
【識別番号】599133716
【氏名又は名称】オスラム オプト セミコンダクターズ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング
【氏名又は名称原語表記】Osram Opto Semiconductors GmbH
(74)【代理人】
【識別番号】100105050
【弁理士】
【氏名又は名称】鷲田 公一
(72)【発明者】
【氏名】ツィッツルスペルガー ミヒャエル
(72)【発明者】
【氏名】ツィライス クリスティアン
(72)【発明者】
【氏名】ゲブール トビアス
【審査官】 吉野 三寛
(56)【参考文献】
【文献】 特開2006−303458(JP,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
H01L 33/00−33/64
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
オプトエレクトロニクス部品(10,20,30)であって、
ハウジング(100,1100,2100)を有し、
前記ハウジング(100,1100,2100)が、プラスチック材料(130,2130)と、少なくとも一部分が前記プラスチック材料(130,2130)に埋め込まれている第1のリードフレームセクション(210,2210)とを備えており、
前記ハウジング(100,1100,2100)が、第1の凹部(110,2110)および第2の凹部(120,1120,2120)を備えており、
前記第1の凹部(110,2110)において、前記第1のリードフレームセクション(210,2210)の上面(201,2201)の第1の上側部分(211,2211)が、前記プラスチック材料(130,2130)によって覆われておらず、
前記第2の凹部(120,1120,2120)において、前記第1のリードフレームセクション(210,2210)の前記上面(201,2201)の第2の上側部分(212,2212)が、前記プラスチック材料(130,2130)によって覆われておらず、
前記第1の凹部(110,2110)と前記第2の凹部(120,1120,2120)が、前記プラスチック材料(130,2130)の一部分(131,2131)によって互いに隔てられており、
前記第1の凹部(110,2110)の中にオプトエレクトロニクス半導体チップ(300,2300,2301)が配置されており、
前記第2の凹部(120,1120,2120)の中にはオプトエレクトロニクス半導体チップが配置されていない、
オプトエレクトロニクス部品(10,20,30)。
【請求項2】
前記第1のリードフレームセクション(210,2210)の下面(202,2202)の第1の下側部分(213,2213)が、前記プラスチック材料(130,2130)によって覆われておらず、
前記第1の下側部分(213,2213)が、前記第1のリードフレームセクション(210,2210)に垂直に投影したとき、前記第1の上側部分(211,2211)と重なっている、
請求項1に記載のオプトエレクトロニクス部品(10,20,30)。
【請求項3】
前記第1のリードフレームセクション(210,2210)の下面(202,2202)の第2の下側部分(212,2212)が、前記プラスチック材料(130,2130)によって覆われておらず、
前記第2の下側部分(212,2212)が、前記第1のリードフレームセクション(210,2210)に垂直に投影したとき、前記第2の上側部分(212,2212)と重なっている、
請求項1または請求項2のいずれかに記載のオプトエレクトロニクス部品(10,20,30)。
【請求項4】
前記オプトエレクトロニクス部品(10,20,30)が、少なくとも一部分が前記プラスチック材料(130,2130)に埋め込まれている第2のリードフレームセクション(220,2220)、を備えており、
前記第1の凹部(110,2110)において、前記第2のリードフレームセクション(220,2220)の上面(201,2201)の第3の上側部分(221,2221)が、前記プラスチック材料(130,2130)によって覆われていない、
請求項1から請求項3のいずれかに記載のオプトエレクトロニクス部品(10,20,30)。
【請求項5】
前記第3の上側部分(221,2221)が、ボンディングワイヤ(310,2310)によって前記オプトエレクトロニクス半導体チップ(300,2300)に導電接続されている、
請求項4に記載のオプトエレクトロニクス部品(10,20,30)。
【請求項6】
前記第1のリードフレームセクション(210,2210)の前記第2の上側部分(212,2212)が、マーキング(215)を有する、
請求項1から請求項5のいずれかに記載のオプトエレクトロニクス部品(10,20,30)。
【請求項7】
前記オプトエレクトロニクス部品(10,20,30)が光学レンズ(400)またはカバーを有し、
前記光学レンズ(400)または前記カバーが、前記第2の凹部(120,1120,2120)において固定されている、
請求項1から請求項6のいずれかに記載のオプトエレクトロニクス部品(10,20,30)。
【請求項8】
オプトエレクトロニクス部品(10,20,30)を製造する方法であって、以下のステップ、すなわち、
− リードフレーム(200,2200)を成形型(500)の中に配置するステップであって、
前記成形型(500)の第1の型部分(511)が、前記リードフレーム(200,2200)の上面(201,2201)の前記第1の上側部分(211,2211)に密着し、
前記第1の型部分(511)から隔てられている、前記成形型(500)の第2の型部分(512)が、前記リードフレーム(200,2200)の前記上面(201,2201)の第2の上側部分(212,2212)に密着する、
ステップと、
− 前記リードフレーム(200,2200)をプラスチック材料(130,2130)に埋め込むステップと、
− 前記リードフレーム(200,2200)の前記上面(201,2201)の前記第1の上側部分(211,2211)の上のみに、オプトエレクトロニクス半導体チップ(300,2300,2301)を配置し、前記第2の上側部分(212,2212)の上にはオプトエレクトロニクス半導体チップを配置しない、ステップと、
を有する、方法。
【請求項9】
前記方法が、以下のさらなるステップ、すなわち、
− 前記リードフレーム(200,2200)の前記第2の上側部分(212,2212)にマーキング(215)を形成するステップ、
を含む、請求項8に記載の方法。
【請求項10】
前記マーキング(215)が、エッチング、エンボス加工、スタンピングによって、またはレーザによって、形成される、
請求項9に記載の方法。
【請求項11】
前記方法が、以下のさらなるステップ、すなわち、
− 前記オプトエレクトロニクス部品(10,20,30)の機能的能力をチェックするステップであって、チェックするときに前記第2の上側部分(212,2212)において前記リードフレーム(200,2200)に電気的に接触する、ステップ、
を含む、請求項8から請求項10のいずれかに記載の方法。
【請求項12】
前記方法が、以下のさらなるステップ、すなわち、
− 多数のオプトエレクトロニクス部品(10,20,30)を得る目的で、前記プラスチック材料(130,2130)および前記リードフレーム(200,2200)を分割するステップ、
を含む、請求項8から請求項11のいずれかに記載の方法。
【請求項13】
前記プラスチック材料(130,2130)および前記リードフレーム(200,2200)が、前記第2の上側部分(212,2212)を貫くソーイング経路(140)に沿って分割される、
請求項12に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、特許請求項1に記載されているオプトエレクトロニクス部品と、特許請求項8に記載されている、オプトエレクトロニクス部品の製造方法とに関する。
【背景技術】
【0002】
射出成形またはトランスファ成形によって作製されるハウジングを有するオプトエレクトロニクス部品(例えば発光型ダイオード部品)が、従来技術から公知である。これらのハウジングは、射出成形またはトランスファ成形において少なくとも一部分がプラスチック材料に埋め込まれる導電性のリードフレームを有する。リードフレームの上面のうち露出したままである領域は、オプトエレクトロニクス半導体チップおよびボンディングワイヤを電気的に接続する目的に使用される。リードフレームの下面のうち露出したままである領域は、オプトエレクトロニクス部品との電気的接触を形成するための電気接続パッドとして使用される。このようなオプトエレクトロニクス部品は、例えば、表面実装されるSMT部品として構成することができる。
【0003】
リードフレームをプラスチック材料に埋め込むとき、リードフレームのうちプラスチック材料によって覆われないままであるように意図される領域を、成形型の複数の金型によって密封し、これは、リードフレームの片側における成形型の金型によって、リードフレームの反対側における成形型のもう1つの金型に、リードフレームが押し付けられることによる。リードフレームの残りの領域は、射出成形またはトランスファ成形時にプラスチック材料によって意図的または非意図的に覆われる。したがって、リードフレームの上面の領域のうち、オプトエレクトロニクス半導体チップおよびボンディングワイヤを上に配置するように意図された領域に直接隣接していない位置において、そのような位置に対応するリードフレームの下面の位置に、覆われないままである領域を形成することは難しい。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
本発明の目的は、オプトエレクトロニクス部品を提供することである。この目的は、請求項1の特徴を有するオプトエレクトロニクス部品によって達成される。本発明の別の目的は、オプトエレクトロニクス部品を製造する方法を提供することである。この目的は、請求項8の特徴を有する方法によって達成される。さまざまな修正形態は、従属請求項に記載されている。
【課題を解決するための手段】
【0005】
本オプトエレクトロニクス部品は、ハウジングを備えており、このハウジングは、プラスチック材料と、少なくとも一部分がプラスチック材料に埋め込まれている第1のリードフレームセクションとを有する。このハウジングは、第1の凹部および第2の凹部を備えている。第1の凹部において、第1のリードフレームセクションの上面の第1の上側部分は、プラスチック材料によって覆われていない。第2の凹部において、第1のリードフレームセクションの上面の第2の上側部分は、プラスチック材料によって覆われていない。第1の凹部と第2の凹部は、プラスチック材料の一部分によって互いに隔てられている。第1の凹部の中にオプトエレクトロニクス半導体チップが配置されている。第2の凹部の中にはオプトエレクトロニクス半導体チップが配置されていない。
【0006】
したがって、本オプトエレクトロニクス部品は、オプトエレクトロニクス半導体チップを中に配置するように意図されている第1の凹部であって、そこから第1のリードフレームセクションの第1の上側部分にアクセスすることのできる第1の凹部のみならず、オプトエレクトロニクス半導体チップを中に配置するようには意図されていない第2の凹部であって、そこから第1のリードフレームセクションの第2の上側部分にアクセスすることができる第2の凹部、も備えている。第2の凹部を通じて、第1のリードフレームセクションとの電気的接触を形成することができ、このことを利用して、例えば、本オプトエレクトロニクス部品のオプトエレクトロニクス半導体チップの機能的能力をチェックすることができ、これは有利である。さらには、第2の凹部を設けることによって、本オプトエレクトロニクス部品のハウジングの作製が容易となり、これは有利である。
【0007】
本オプトエレクトロニクス部品の一実施形態においては、第1のリードフレームセクションの下面の第1の下側部分は、プラスチック材料によって覆われていない。この場合、第1の下側部分は、第1のリードフレームセクションに垂直に投影したとき、第1の上側部分と重なっている。このオプトエレクトロニクス部品のハウジングは、第1のリードフレームセクションをプラスチック材料に埋め込むとき、第1のリードフレームセクションが、第1の上側部分の領域と第1の下側部分の領域とにおいて成形型の2つの金型の間に保持されることによって、簡単に作製することができ、これは有利である。このようにすることで、第1のリードフレームセクションの第1の上側部分および第1の下側部分が密封され、したがって、第1のリードフレームセクションの第1の上側部分と第1のリードフレームセクションの第1の下側部分とがプラスチック材料によって覆われないままである構造を、簡単な方法で達成することが可能である。
【0008】
本オプトエレクトロニクス部品の一実施形態においては、第1のリードフレームセクションの下面の第2の下側部分は、プラスチック材料によって覆われていない。この場合、第2の下側部分は、第1のリードフレームセクションに垂直に投影したとき、第2の上側部分と重なっている。このオプトエレクトロニクス部品のハウジングは、第1のリードフレームセクションをプラスチック材料に埋め込むとき、第1のリードフレームセクションが、第1のリードフレームセクションの第2の上側部分の領域と第2の下側部分の領域とにおいて成形型の2つの金型の間に保持されることによって、簡単に作製することができ、これは有利である。このようにすることで、第1のリードフレームセクションをプラスチック材料に埋め込むときに、第1のリードフレームセクションの第2の上側部分と第1のリードフレームセクションの第2の下側部分とが密封され、これにより、第1のリードフレームセクションの第2の上側部分および第2の下側部分がプラスチック材料によって覆われないままとなる。この場合、第1のリードフレームセクションの第2の下側部分は、第1のリードフレームセクションに垂直に投影したとき、第1の上側部分と重なっている必要はない。これにより、このオプトエレクトロニクス部品のハウジングにおいては、空間を効率的に利用することができる。
【0009】
本オプトエレクトロニクス部品の一実施形態においては、本オプトエレクトロニクス部品は、少なくとも一部分がプラスチック材料に埋め込まれている第2のリードフレームセクション、を備えている。この場合、第1の凹部において、第2のリードフレームセクションの上面の第3の上側部分はプラスチック材料によって覆われていない。本オプトエレクトロニクス部品のハウジングの第2のリードフレームセクションの第3の上側部分を通じて、本オプトエレクトロニクス部品のオプトエレクトロニクス半導体チップとの電気的接触を形成することができ、これは有利である。
【0010】
本オプトエレクトロニクス部品の一実施形態においては、第3の上側部分は、ボンディングワイヤによってオプトエレクトロニクス半導体チップに導電接続されている。したがって、本オプトエレクトロニクス部品のオプトエレクトロニクス半導体チップを、第1のリードフレームセクションおよび第2のリードフレームセクションを介して電気的に駆動することができ、これは有利である。
【0011】
本オプトエレクトロニクス部品の一実施形態においては、第1のリードフレームセクションの第2の上側部分は、マーキングを有する。このマーキングは、例えば、本オプトエレクトロニクス部品の構成要素を配置および位置合わせするための基準点として使用することができる。例えば、第1のリードフレームセクションの第2の上側部分におけるマーキングを使用して、オプトエレクトロニクス半導体チップを位置決めおよび調整することができる。さらに、このマーキングを使用して、本オプトエレクトロニクス部品の二次的な光学素子(例えば光学レンズ)を位置決めおよび調整することができる。さらに、本オプトエレクトロニクス部品を回路キャリア上に位置決めするための基準点としてマーキングを使用することもできる。
【0012】
本オプトエレクトロニクス部品の一実施形態においては、本オプトエレクトロニクス部品は、光学レンズまたはカバーを有する。この場合、光学レンズまたはカバーは、第2の凹部において固定されている。したがって、本オプトエレクトロニクス部品のハウジングの第2の凹部によって、光学レンズまたはカバーを本オプトエレクトロニクス部品のハウジングに機械的に特に強固に結合することができ、これは有利である。
【0013】
オプトエレクトロニクス部品を製造する本方法は、リードフレームを成形型の中に配置するステップであって、成形型の第1の型部分がリードフレームの上面の第1の上側部分に密着し、第1の型部分から隔てられている、成形型の第2の型部分が、リードフレームの上面の第2の上側部分に密着する、ステップと、リードフレームをプラスチック材料に埋め込むステップと、リードフレームの上面の第1の上側部分の上のみに、オプトエレクトロニクス半導体チップを配置し、第2の上側部分の上にはオプトエレクトロニクス半導体チップを配置しない、ステップと、を含む。
【0014】
したがって、本方法によると、本方法によって製造することのできるオプトエレクトロニクス部品におけるリードフレームの上面の第1の上側部分(オプトエレクトロニクス半導体チップを上に配置するように意図されている)に加えて、リードフレームの上面の第2の上側部分も、(たとえこの第2の上側部分がオプトエレクトロニクス半導体チップを上に配置するように意図されていない場合にも)プラスチック材料によって覆われない状態に維持される。これによって、リードフレームに垂直に投影したときに第2の上側部分と重なる、リードフレームの下面における第2の下側部分もプラスチック材料によって覆われないようにすることが可能となり、これは有利である。この第2の下側部分は、例えば、本方法によって製造することのできるオプトエレクトロニクス部品におけるはんだ接続パッド(solder contact pad)として使用することができる。さらには、本方法において覆われないままであるリードフレームの第2の上側部分を使用して、例えば、本方法によって製造することのできるオプトエレクトロニクス部品の機能的能力をチェックする目的でリードフレームとの電気的接触を形成することができ、これは有利である。
【0015】
本方法の一実施形態においては、本方法は、リードフレームの第2の上側部分にマーキングを形成するさらなるステップ、を含む。このマーキングは、以降の方法ステップにおいて、オプトエレクトロニクス部品の上にさらなる構成要素を位置合わせするための基準位置としてのみならず、オプトエレクトロニクス部品をキャリアの上に位置合わせするための基準位置として使用することができ、これは有利である。
【0016】
本方法の一実施形態においては、マーキングは、エッチング、エンボス加工、スタンピングによって、またはレーザによって、形成される。したがって、本方法では、リードフレームの第2の上側部分に、高い視認性のマーキングを形成することが可能である。
【0017】
本方法の一実施形態においては、本方法は、オプトエレクトロニクス部品の機能的能力をチェックするさらなるステップであって、チェックするときに第2の上側部分においてリードフレームに電気的に接触する、ステップ、を含む。したがって、本方法では、この目的のためにオプトエレクトロニクス部品との電気的接続を例えばはんだ接続部によってあらかじめ形成しておく必要なしに、オプトエレクトロニクス部品の機能的能力をチェックすることが可能であり、これは有利である。このようにすることで、本方法では、不良なオプトエレクトロニクス部品を早い段階で不合格とすることができ、したがって、コストを削減することができる。さらに、本方法では、複数のオプトエレクトロニクス半導体チップを有するオプトエレクトロニクス部品の場合に、第2の上側部分においてリードフレームに接触することによって、オプトエレクトロニクス半導体チップを個別にチェックすることができる。
【0018】
本方法の一実施形態においては、本方法は、多数のオプトエレクトロニクス部品を製造する目的で、プラスチック材料およびリードフレームを分割するさらなるステップ、を含む。したがって、本方法では、共通の作業工程において多数のオプトエレクトロニクス部品を並列に製造することができ、これは有利である。このようにすることで、個々のオプトエレクトロニクス部品あたりの製造原価を大幅に低減することができる。
【0019】
本方法の一実施形態においては、プラスチック材料およびリードフレームを、第2の上側部分を貫くソーイング経路(sawing path)に沿って分割する。したがって、本方法によって製造することのできるオプトエレクトロニクス部品のハウジングを、特にコンパクトな寸法で形成することができ、これは有利である。
【0020】
本発明の上述した特性、特徴、および利点と、これらを達成する方法は、それぞれ概略的に示した図面を参照しながら以下にさらに詳しく説明する例示的な実施形態に関連して、さらに明確かつ包括的に理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【0021】
図1】プラスチック材料に埋め込むときに成形型の中に配置されているリードフレームの断面図を示している。
図2】リードフレームをプラスチック材料に埋め込むことによって形成されるハウジングの側面断面図を示している。
図3】オプトエレクトロニクス半導体チップが凹部の中に配置された状態のハウジングの側面断面図を示している。
図4】光学レンズが上に配置された状態のハウジングの側面断面図を示している。
図5】さらなるハウジングの側面断面図を示している。
図6】リードフレームの一部分の平面図を示している。
図7】プラスチック材料に埋め込んだ後のリードフレームの一部分の平面図を示している。
図8】リードフレームの一部分から形成されたオプトエレクトロニクス部品の平面図を示している。
【発明を実施するための形態】
【0022】
図1は、成形型500の大幅に概略化した側面断面図を示している。成形型500は、金型とも称される。成形型500は、造型法(成形法)、例えば射出成形法やトランスファ成形法を実行するために使用される。
【0023】
成形型500は、第1の金型510および第2の金型520を備えている。第1の金型510と第2の金型520の間に、本質的に閉じた空洞(すなわちモールド)を形成することができる。第1の金型510および第2の金型520は、モールドを開閉するために互いに対して動かすことができる。成形型500の金型510,520によって形成されるモールドの横方向の境界は、図1の概略図には示していない。
【0024】
成形型500の第1の金型510は、第1の型部分511と、この第1の型部分511から隔てられている第2の型部分512とを有する。これらの型部分511,512は、突出部として形成されており、金型510,520によって形成される、成形型500のモールドの中に突き出している。
【0025】
図1の説明図においては、成形型500のモールドの中にリードフレーム200が配置されている。このリードフレーム200は、導電性材料(好ましくは金属)を含み、上面201と、上面201とは反対側の下面202とを有する本質的に平坦な薄板として形成されている。リードフレーム200は、被覆されたプラスチックまたは陽極酸化アルミニウムを含むこともでき、あるいはフレキシブル回路基板などとして形成することもできる。リードフレーム200は、横方向において複数のセクションに細分されており、図1の説明図には、そのうちの第1のリードフレームセクション210および第2のリードフレームセクション220のみを示してある。
【0026】
リードフレーム200のリードフレームセクション210,220は、成形型500の第1の金型510と第2の金型520との間に保持されている。第1の金型510の第1の型部分511および第2の型部分512が、リードフレーム200のリードフレームセクション210,220を第2の金型520に押し付けている。この場合、第1の型部分511は、第1のリードフレームセクション210の上面201における第1の上側部分211と、第2のリードフレームセクション220の上面201における第3の上側部分221に密着している。成形型500の第1の金型510の第2の型部分512は、第1のリードフレームセクション210の上面201における第2の上側部分212に密着している。
【0027】
リードフレーム200の第1のリードフレームセクション210の下面202は、第1の下側部分213および第2の下側部分214を有する。リードフレーム200の上面201および下面202に垂直に投影したとき、第1の下側部分213は、第1のリードフレームセクション210の第1の上側部分211と重なっている。リードフレーム200の上面201および下面202に垂直に投影したとき、第2の下側部分214は、第2の上側部分212と重なっている。例えば、第1の下側部分213を、リードフレーム200に垂直な方向において第1の上側部分211の真下に配置することができる。同様に、第2の下側部分214を、リードフレーム200に垂直な方向において第1のリードフレームセクション210の第2の上側部分212の真下に配置することができる。
【0028】
成形型500の第1の金型510の第1の型部分511および第2の型部分512は、それぞれ、第1のリードフレームセクション210の第1の上側部分211および第2の上側部分212に密着しており、リードフレーム200の上面201および下面202に垂直な方向に、第1および第2の上側部分211,212においてリードフレーム200に力を及ぼしているため、第1のリードフレームセクション210の第1の下側部分213および第2の下側部分214が、成形型500の第2の金型520にしっかりと押し付けられている。
【0029】
成形型500の中で、金型510,520によって保持されているリードフレーム200のリードフレームセクション210,220の周囲にプラスチック材料130が成形され、したがって、リードフレームセクション210,220の少なくとも一部分がプラスチック材料130に埋め込まれる。プラスチック材料130はモールド材とも称され、例えばエポキシ樹脂を含むことができる。プラスチック材料130は、成形型500の第1の金型510と第2の金型520との間に形成されるモールドの中に注入され、モールド内の領域のうちリードフレーム200によって占有されていない本質的にすべての領域を満たす。
【0030】
プラスチック材料130が硬化した後、プラスチック材料130および埋め込まれたリードフレーム200はハウジング100を形成し、このハウジング100を成形型500のモールドから取り出すことができる。図2は、成形型500から取り出した後のハウジング100の概略的な側面断面図を示している。
【0031】
リードフレーム200のリードフレームセクション210,220は、一部分がプラスチック材料130に埋め込まれている。リードフレームセクション210,220の上面201および下面202のうち成形型500の金型510,520によって覆われていた部分のみが、プラスチック材料130によって覆われていない。第1の金型510の第1の型部分511によって占有されていた空間領域に、ハウジング100のプラスチック材料130における第1の凹部110が形成されている。この第1の凹部110においては、第1のリードフレームセクション210の第1の上側部分211と、第2のリードフレームセクション220の第3の上側部分221とが露出しており、プラスチック材料130によって覆われていない。成形型500の第1の金型510の第2の型部分512によって占有されていた空間領域には、ハウジング100のプラスチック材料130における第2の凹部120が形成されている。この第2の凹部120においては、第1のリードフレームセクション210の第2の上側部分212が露出しており、プラスチック材料130によって覆われていない。
【0032】
リードフレーム200の第1のリードフレームセクション210の第1の下側部分213および第2の下側部分214は、第1の金型510の型部分511,512によって成形型500の第2の金型520に押し付けられていたため、第1のリードフレームセクション210のこれらの第1の下側部分213および第2の下側部分214も露出しており、プラスチック材料130によって覆われていない。同様に、第2のリードフレームセクション220の下面202の部分も露出しており、プラスチック材料130によって覆われていない。
【0033】
ハウジング100の凹部110および凹部120は、それぞれ、横方向に閉じておりプラスチック材料130によって囲まれている領域を形成している。第1の凹部110と第2の凹部120は、プラスチック材料130の一部分131によって互いに隔てられており、したがって横方向に連続していない。
【0034】
図3は、時間的に図2の説明図に続く処理状態におけるハウジング100の概略的な側面断面図を示している。ハウジング100の第1の凹部110の中に、オプトエレクトロニクス半導体チップ300が配置されている。オプトエレクトロニクス半導体チップ300は、例えば、発光ダイオードチップ(LEDチップ)とすることができる。
【0035】
オプトエレクトロニクス半導体チップ300は、上面301と、この上面301とは反対側の下面302とを有する。オプトエレクトロニクス半導体チップ300の上面301は、オプトエレクトロニクス半導体チップ300の放射放出面を形成している。オプトエレクトロニクス半導体チップ300は、その上面301において電磁放射(例えば可視光)を放出するように構成されている。
【0036】
オプトエレクトロニクス半導体チップ300は2つの電気接続パッドを有し、図3に示した例においては、そのうちの一方がオプトエレクトロニクス半導体チップ300の上面301に配置されており、他方が下面302に配置されている。これらの電気接続パッドは、オプトエレクトロニクス半導体チップ300に電磁放射を放出させるためにオプトエレクトロニクス半導体チップ300に電圧を印加する目的に使用される。
【0037】
オプトエレクトロニクス半導体チップ300は、第1のリードフレームセクション210の第1の上側部分211の上に配置されている。この場合、オプトエレクトロニクス半導体チップ300の下面302は、第1のリードフレームセクション210の第1の上側部分211に面しており、したがって、第1のリードフレームセクション210と、オプトエレクトロニクス半導体チップ300の下面302に配置されている電気接続パッドとが互いに導電接続されるように、第1のリードフレームセクション210の第1の上側部分211に結合されている。例えば、第1の上側部分211におけるはんだ結合部によって、オプトエレクトロニクス半導体チップ300を第1のリードフレームセクション210に結合することができる。オプトエレクトロニクス半導体チップ300の上面301に配置されている、オプトエレクトロニクス半導体チップ300の電気接続パッドは、ボンディングワイヤ310によって、第2のリードフレームセクション220の第3の上側部分221に導電接続されている。オプトエレクトロニクス半導体チップ300およびボンディングワイヤ310は、これらの全体がハウジング100の第1の凹部110の中に配置されることが好ましい。
【0038】
第2の凹部120の領域には、オプトエレクトロニクス半導体チップおよびボンディングワイヤは配置されていない。
【0039】
図4は、図3に示したハウジング100から、さらなる処理によって製造された第1のオプトエレクトロニクス部品10の概略的な側面断面図を示している。ハウジング100の上に光学レンズ400が配置されている。光学レンズ400は、例えば、シリコーンを含むことができる。光学レンズ400は、例えば、成形法(例:射出成形法またはトランスファ成形法)によって作製されている。光学レンズ400は、第1のオプトエレクトロニクス部品10のオプトエレクトロニクス半導体チップ300によって放出される電磁放射の進路を変える(例えば焦点を合わせる)ように意図されている。
【0040】
光学レンズ400は、第1のオプトエレクトロニクス部品10のハウジング100の上面に配置されており、図示した例においては、第1の凹部110および第2の凹部120の全体にわたっている。この場合、光学レンズ400の材料は、第1の凹部110および第2の凹部120の中にも延在している。光学レンズ400の材料のうちハウジング100の第2の凹部120の中に配置されている部分は、光学レンズ400を第1のオプトエレクトロニクス部品10のハウジング100に機械的に強固に固定する固定構造部410を形成している。
【0041】
図4に示した例においては、光学レンズ400の材料はハウジング100の第1の凹部110も満たしており、したがって、オプトエレクトロニクス半導体チップ300は光学レンズ400の材料に埋め込まれている。しかしながら、オプトエレクトロニクス半導体チップ300が中に埋め込まれるさらなる材料を、光学レンズ400を配置する前にハウジング100の第1の凹部110に注入することも可能である。このステップの前に、オプションとして、カバー要素(例えば波長変換要素)をオプトエレクトロニクス半導体チップ300の上面301に配置することもできる。さらには、光学レンズ400を形成する前に、第2の凹部120の中にさらなる材料を配置することもできる。光学レンズ400を設けるステップを完全に省くこともできる。この場合、オプションとして、ハウジング100の第1の凹部110もしくは第2の凹部120またはその両方を満たされないままとすることができる。
【0042】
第1のオプトエレクトロニクス部品10の第2のリードフレームセクション220の下面202と、第1のオプトエレクトロニクス部品10の第1のリードフレームセクション210の第1の下側部分213および/または第2の下側部分214は、第1のオプトエレクトロニクス部品10の電気接続パッドとして使用することができる。したがって、第1のオプトエレクトロニクス部品10を、例えば、表面実装されるSMT部品として適するようにすることができる。第1のオプトエレクトロニクス部品10の電気接続パッドとの電気的接触は、例えば、リフローはんだ付けによって形成することができる。第1のリードフレームセクション210の第2の下側部分214が電気接続パッドとして使用される場合、第1のオプトエレクトロニクス部品10のこの電気接続パッドは、リードフレーム200に垂直な方向においてハウジング100の第1の凹部110の下方には配置されず、オプトエレクトロニクス半導体チップ300の下方にも配置されない。これにより、第1のオプトエレクトロニクス部品10のハウジング100の形状を、特定の用途向けに最適なものにすることが可能である。
【0043】
多数のハウジング100を、共通の作業工程において同時に作製することが可能である。これを目的として、リードフレーム200を、多数の連続するリードフレームセクションを有するように形成する。形成される各ハウジング100ごとに、第1のリードフレームセクション210および第2のリードフレームセクション220が存在する。共通のリードフレーム200を、成形型500の中のプラスチック材料130に埋め込む。この場合、成形型500は、作製される各ハウジング100ごとに第1の型部分511および第2の型部分512を有し、したがって、作製する各ハウジング100において、プラスチック材料130に第1の凹部110および第2の凹部120が形成される。すべての第1の凹部110の中にオプトエレクトロニクス半導体チップ300を配置し、さらにオプションとして、各ハウジング100の上に光学レンズ400を形成した後、このようにして作製された複数の第1のオプトエレクトロニクス部品10の複数のハウジング100を、プラスチック材料130およびプラスチック材料130に埋め込まれているリードフレーム200を分割することによって、互いに分離する。
【0044】
第1のリードフレームセクション210の第2の上側部分212は、マーキング215を有することができる。マーキング215は、例えば、窪み部として、またはリードフレーム200を完全に貫く開口部として、形成することができる。マーキング215は、例えば、エッチング法、エンボス加工、またはスタンピングによって、またはレーザによって、形成することができる。特に、リードフレームセクション210,220をプラスチック材料130に埋め込む前に、マーキング215をあらかじめ形成しておくことができる。マーキング215の形成は、例えば、リードフレーム200の他の部分の作製および構造化と一緒に実行することができる。
【0045】
マーキング215は、第1のオプトエレクトロニクス部品10を作製するとき、もしくは、第1のオプトエレクトロニクス部品10を実装するとき、またはその両方において、基準位置として使用することができる。例えば、第1の凹部110の中、第1のリードフレームセクション210の第1の上側部分211の上にオプトエレクトロニクス半導体チップ300を位置決めするための基準点として、あるいは、光学レンズ400を配置および位置合わせするための基準点として、マーキング215を使用することができる。さらには、第1のオプトエレクトロニクス部品10を実装するとき、例えば第1のオプトエレクトロニクス部品10を回路キャリア上に配置するときに、第1のオプトエレクトロニクス部品10を配置および位置合わせするための基準点として、マーキング215を使用することができる。この場合、第1のオプトエレクトロニクス部品10の第2の凹部120が満たされないままであることが好ましい。
【0046】
図5は、第2のオプトエレクトロニクス部品20のハウジング1100の概略的な側面断面図を示している。この第2のオプトエレクトロニクス部品20のハウジング1100は、第1のオプトエレクトロニクス部品10のハウジング100とほぼ同じであり、図1図4を参照しながら説明した方法によって作製することができる。図5においては、ハウジング100の部分・要素に対応するハウジング1100の部分・要素には、図1図4における参照数字と同じ参照数字を付してあり、そのような部分・要素については以下では詳しく説明しない。
【0047】
第2のオプトエレクトロニクス部品20のハウジング1100は、第1のオプトエレクトロニクス部品10のハウジング100とは異なり、第2の凹部120の代わりに第2の凹部1120を有する。第2の凹部1120は、横方向においてプラスチック材料130によって完全には囲まれていない。したがって、第2の凹部1120は横方向に開いている。
【0048】
このハウジング1100を作製するとき、第2の凹部1120は、最初に、第1のオプトエレクトロニクス部品10の第2の凹部120と同様に、成形型500の第2の型部分512によって、横方向に閉じた凹部として形成する。プラスチック材料130および埋め込まれているリードフレーム200を分割することによってハウジング1100を同じタイプの別のハウジング1100から分離するとき、第2の凹部1120を貫くようにソーイング経路140を定義する。このようにすることで、プラスチック材料130のうち第2の凹部1120を横方向に囲んでいる部分が除去される。
【0049】
図6は、リードフレーム2200のうち、ハウジング2100を作製するように意図されている部分の平面図を概略図において示している。リードフレーム2200の図示した部分は、第1のリードフレームセクション2210と、第2のリードフレームセクション2220と、第3のリードフレームセクション2230とを備えている。これらのリードフレームセクション2210,2220,2230は、リードフレーム2200の図示した部分においては、互いに導電接続されていない。リードフレーム2200は、上面2201と、上面2201とは反対側の下面2202とを有する。リードフレーム2200は、導電性材料(例えば金属)を含む。
【0050】
第1のリードフレームセクション2210の上面2201は、第1の上側部分2211と、第2の上側部分2212と、第7の上側部分2215とを備えている。第1のリードフレームセクション2210の下面2202は、第1の下側部分2213と第2の下側部分2214とを備えている。第1の下側部分2213は、第1のリードフレームセクション2210に垂直に投影したとき、第1の上側部分2211と重なっている。第2の下側部分2214は、第1のリードフレームセクション2210に垂直に投影したとき、第2の上側部分2212と重なっている。
【0051】
第2のリードフレームセクション2220の上面2201は、第3の上側部分2221と第4の上側部分2222とを備えている。第3のリードフレームセクション2230の上面2201は、第5の上側部分2231と第6の上側部分2232とを備えている。
【0052】
第1のリードフレームセクション2210の上面2201に、第1の保護チップ2320が配置されており、第1の保護チップ2320は第1のリードフレームセクション2210に導電接続されている。さらに、第1の保護チップ2320は、第3のボンディングワイヤ2330によって、第2のリードフレームセクション2220の上面2201に導電的に接続されている。このようにすることで、第1の保護チップ2320は、第1のリードフレームセクション2210と第2のリードフレームセクション2220との間で電気的に接続されている。第1の保護チップ2320は、例えば保護型ダイオードとして形成することができ、静電放電による損傷に対する保護として使用することができる。第3のリードフレームセクション2230の上面2201には、第1の保護チップ2320に対応する第2の保護チップ2321が配置されており、第2の保護チップ2321は、自身が第3のリードフレームセクション2230と第1のリードフレームセクション2210との間で電気的に接続されるように、第4のボンディングワイヤ2331によって第1のリードフレームセクション2210の上面2201に接続されている。
【0053】
図7の概略平面図に示したハウジング2100を形成する目的で、時間的に図6の説明図に続く処理ステップにおいて、このリードフレーム2200をプラスチック材料2130に埋め込むことができる。リードフレーム2200を埋め込むステップは、図1の説明図および対応する説明に類似する方法で、成形型において行うことができる。
【0054】
リードフレーム2200をプラスチック材料2130に埋め込むために使用される成形型は、4つの型部分を備えており、これらの型部分によって、ハウジング2100の第1の凹部2110と、第2の凹部2120と、第3の凹部2121と、第4の凹部2122とが形成される。第1の凹部2110においては、第1のリードフレームセクション2210の第1の上側部分2211と、第1のリードフレームセクション2210の第7の上側部分2215と、第2のリードフレームセクション2220の第3の上側部分2221と、第3のリードフレームセクション2230の第5の上側部分2231とが露出しており、プラスチック材料2130によって覆われていない。第2の凹部2120においては、第1のリードフレームセクション2210の第2の上側部分2212が露出しており、プラスチック材料2130によって覆われていない。第3の凹部2121においては、第3のリードフレームセクション2230の第6の上側部分2232が露出しており、プラスチック材料2130によって覆われていない。第4の凹部2122においては、第2のリードフレームセクション2220の第4の上側部分2222が露出しており、プラスチック材料2130によって覆われていない。ハウジング2100の凹部2110,2120,2121,2122は、プラスチック材料2130の一部分2131によって横方向に互いに隔てられている。
【0055】
第1のリードフレームセクション2210の第1の下側部分2213および第2の下側部分2214は、プラスチック材料2130によって覆われておらず露出しており、電気接続パッドとして使用することができる。リードフレーム2200の下面2202のうち、リードフレーム2200の第7の上側部分2215と、第3の上側部分2221と、第4の上側部分2222と、第5の上側部分2231と、第6の上側部分2232の反対側に位置する領域も、露出させて電気接続パッドとして使用することができる。
【0056】
ハウジング2100の第1の凹部2110の中に、第1のオプトエレクトロニクス半導体チップ2300および第2のオプトエレクトロニクス半導体チップ2301が配置されている。これらの第1のオプトエレクトロニクス半導体チップ2300および第2のオプトエレクトロニクス半導体チップ2301は、第1のオプトエレクトロニクス部品10のオプトエレクトロニクス半導体チップ300と同様に形成することができる。第1のオプトエレクトロニクス半導体チップ2300は、第1のリードフレームセクション2210の第1の上側部分2211の上に配置されており、第1のボンディングワイヤ2310によって、第2のリードフレームセクション2220の第3の上側部分2221に導電接続されている。第2のオプトエレクトロニクス半導体チップ2301は、第3のリードフレームセクション2230の第5の上側部分2231の上に配置されており、第2のボンディングワイヤ2311によって、第1のリードフレームセクション2210の第7の上側部分2215に導電接続されている。したがって、第1のオプトエレクトロニクス半導体チップ2300は、第1の保護チップ2320と並列に電気的に接続されており、静電放電による損傷に対して第1の保護チップ2320によって保護される。同様に、第2のオプトエレクトロニクス半導体チップ2301は、第2の保護チップ2321と並列に電気的に接続されており、静電放電による損傷に対して第2の保護チップ2321によって保護される。第1の保護チップ2320、第2の保護チップ2321、第3のボンディングワイヤ2330、および第4のボンディングワイヤ2331は、プラスチック材料2130に埋め込まれており、したがって外部の影響による損傷に対して保護されている。
【0057】
第1のオプトエレクトロニクス半導体チップ2300の上面には、第1の変換要素2340が配置されている。
【0058】
第2のオプトエレクトロニクス半導体チップ2301の上面には、第2の変換要素2341が配置されている。これらの変換要素2340,2341は、波長変換粒子が埋め込まれている材料を含むことができる。波長変換粒子は、例えば、有機発光材料または無機発光材料、あるいは量子ドットを含むことができる。変換要素2340,2341は、オプトエレクトロニクス半導体チップ2300,2301によって放出される電磁放射の波長を変換するように構成することができる。これを目的として、変換要素2340,2341に埋め込まれる波長変換粒子は、第1の波長を有する電磁放射を吸収して異なる(一般にはより長い)波長を有する電磁放射を放出するように、構成することができる。例えば、変換要素2340,2341を、青色スペクトル領域における波長を有する電磁放射を可視光に変換するように構成することができる。
【0059】
図8は、図7に示したハウジング2100から、さらなる処理によって製造された第3のオプトエレクトロニクス部品30の概略平面図を示している。時間的に図7の説明図に続く処理ステップにおいて、ハウジング2100の第1の凹部2110を封止材料2400によって満たす。第2の凹部2120、第3の凹部2121、および第4の凹部2122は、満たされないままであることが好ましい。
【0060】
封止材料2400には、第1の凹部2110の中に配置されている半導体チップ2300,2301と、これら半導体チップ2300,2301の上面に配置されている変換要素2340,2341とが埋め込まれている。さらに、第1のボンディングワイヤ2310および第2のボンディングワイヤ2311も、封止材料2400に埋め込まれており、したがって、外部の影響による損傷に対して保護されている。オプトエレクトロニクス半導体チップ2300,2301とは反対側の、変換要素2340,2341の上面のみが、封止材料2400によって覆われていない。封止材料2400の表面は、変換要素2340,2341の上面とほぼ同一平面にあることが好ましい。
【0061】
封止材料2400は、例えば、シリコーンを含むことができる。封止材料2400は、封止材料2400が白色の外観を呈し高い反射率を有するようにする充填材を含むことができる。充填材は、例えば、TiOを含むことができる。
【0062】
第2の凹部2120、第3の凹部2121、および第4の凹部2122においては、それぞれ、第1のリードフレームセクション2210、第3のリードフレームセクション2230、および第2のリードフレームセクション2220にアクセスすることができる。これにより、第1のオプトエレクトロニクス半導体チップ2300および第2のオプトエレクトロニクス半導体チップ2301との電気的接触を、リードフレーム2200の下面2202に形成される、第3のオプトエレクトロニクス部品30の電気接続パッドにこの目的のために接触せずに、形成することが可能である。これによって、第3のオプトエレクトロニクス部品30を最終的に実装する前に、オプトエレクトロニクス半導体チップ2300,2301の機能的能力をチェックすることが可能である。凹部2120,2121,2122においてそれぞれアクセスすることのできるリードフレームセクション2210,2230,2220には、例えば、ポイントプローブステーション(point probe station)の接触チップ(サンプラーニードル)を使用して電気的に接触することができる。
【0063】
第2の凹部2120においてアクセスすることのできる第1のリードフレームセクション2210の第2の上側部分2212と、第4の凹部2122においてアクセスすることのできる第2のリードフレームセクション2220の第4の上側部分2222との間に電圧を印加すると、第3のオプトエレクトロニクス部品30の第1のオプトエレクトロニクス半導体チップ2300を、第2のオプトエレクトロニクス半導体チップ2301とは個別にチェックすることができる。第3の凹部2121においてアクセスすることのできる第3のリードフレームセクション2230の第6の上側部分2232と、第2の凹部2120においてアクセスすることのできる第1のリードフレームセクション2210の第2の上側部分2212との間に電圧を印加すると、第3のオプトエレクトロニクス部品30の第2のオプトエレクトロニクス半導体チップ2301を、第1のオプトエレクトロニクス半導体チップ2300とは独立して動作させてチェックすることができる。第3の凹部2121においてアクセスすることのできる第3のリードフレームセクション2230の第6の上側部分2232と、第4の凹部2122においてアクセスすることのできる第2のリードフレームセクション2220の第4の上側部分2222との間に電圧を印加すると、第1のオプトエレクトロニクス半導体チップ2300および第2のオプトエレクトロニクス半導体チップ2301の直列回路を一緒に動作させてチェックすることができる。さらに多数のオプトエレクトロニクス半導体チップを有する部品にも、上記の原理を同様に適用することができる。
【0064】
第1のオプトエレクトロニクス半導体チップ2300もしくは第2のオプトエレクトロニクス半導体チップ2301またはその両方が動作すると、第1の変換要素2340もしくは第2の変換要素2341またはその両方の上面において電磁放射が放出される。この場合、第1の変換要素2340および/または第2の変換要素2341の上面は、変換要素2340,2341を囲む封止材料2400の表面とは明確に区別することができる。このことを利用して、第3のオプトエレクトロニクス部品30のハウジング2100の上にさらなる構成要素(例えば光学レンズ)を配置して位置合わせすることができる。
【0065】
本発明について、好ましい例示的な実施形態に関連して図示および詳しく説明してきた。しかしながら、本発明はこれらの開示した例に限定されない。当業者には、本発明の保護範囲から逸脱することなく、これらの実施形態から別の変形形態を導くことができるであろう。
【0066】
本特許出願は、独国特許出願第102013219063.8号の優先権を主張し、この文書の開示内容は参照によって本明細書に組み込まれている。
【符号の説明】
【0067】
10 第1のオプトエレクトロニクス部品
20 第2のオプトエレクトロニクス部品
30 第3のオプトエレクトロニクス部品
100 ハウジング
110 第1の凹部
120 第2の凹部
130 プラスチック材料
131 一部分
140 ソーイング経路
200 リードフレーム
201 上面
202 下面
210 第1のリードフレームセクション
211 第1の上側部分
212 第2の上側部分
213 第1の下側部分
214 第2の下側部分
215 マーキング
220 第2のリードフレームセクション
221 第3の上側部分
300 オプトエレクトロニクス半導体チップ
301 上面
302 下面
310 ボンディングワイヤ
400 光学レンズ
410 固定構造部
500 成形型
510 第1の金型
511 第1の型部分
512 第2の型部分
520 第2の金型
1100 ハウジング
1120 第2の凹部
2100 ハウジング
2110 第1の凹部
2120 第2の凹部
2121 第3の凹部
2122 第4の凹部
2130 プラスチック材料
2131 一部分
2200 リードフレーム
2201 上面
2202 下面
2210 第1のリードフレームセクション
2211 第1の上側部分
2212 第2の上側部分
2213 第1の下側部分
2214 第2の下側部分
2215 第7の上側部分
2220 第2のリードフレームセクション
2221 第3の上側部分
2222 第4の上側部分
2230 第3のリードフレームセクション
2231 第5の上側部分
2232 第6の上側部分
2300 第1のオプトエレクトロニクス半導体チップ
2301 第2のオプトエレクトロニクス半導体チップ
2310 第1のボンディングワイヤ
2311 第2のボンディングワイヤ
2320 第1の保護チップ
2321 第2の保護チップ
2330 第3のボンディングワイヤ
2331 第4のボンディングワイヤ
2340 第1の変換要素
2341 第2の変換要素
2400 封止材料
図1
図2
図3
図4
図5
図6
図7
図8