CN101548396B - 光电子半导体器件 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种光电子半导体器件，具有：基本体(1)、设置在该基本体上的至少一个半导体芯片(3)和嵌有所述至少一个半导体芯片(3)的包封物(6)，该包封物由具有散射颗粒的透射辐射的材料构成。根据本发明，该光电子半导体器件的特征在于，具有吸收剂的透射辐射的覆盖层(5)被施加到包封物(6)上。

Description

光电子半导体器件
本专利申请要求德国专利申请10 2006 059 994.2的优先权，其公开内容通过引用结合于此。
本发明涉及一种光电子半导体器件，其具有：基本体、至少一个设置在该基本体上的半导体芯片以及嵌入有所述至少一个半导体芯片的包封物，该包封物由具有散射颗粒的透射辐射的材料构成。
光电子半导体器件例如使用在显示技术的领域中，在该领域中均匀照亮的和高对比度的图像是重要的。
在一种用于所述类型的传统光电子半导体器件的制造方法中，首先用合适的塑料材料挤压包封预制的引线框架(Leadframe)，该塑料材料形成用于部件壳体的基本体。该基本体在上侧具有凹处，引线框架的端子从两个对置的侧被引入该凹处中。半导体芯片例如LED芯片或者激光二极管粘合在端子上并且电接触。随后，通常透射辐射的填料被填入该凹处中，该填料嵌入有半导体本体。可表面安装的光电子半导体器件的这种基本形式例如在F.Moellmer和G.Waitl所著的文章“SIEMENS SMT-TOPLEDfuer die Oberflaechenmontage”(Siemens Components 29(1991)，第4期，第147页至第149页)中公开。
为了例如在视频显示中产生尽可能均匀照亮的并且尽可能高对比度的图像，光电子半导体器件被用作光源，这些光电子半导体器件的基本体在整体上是漫反射的，即显现为白色，或者将基本体在其边缘区域印成深色，而剩余的基本体保持白色。通过半导体器件的基本体的深色的构建产生了高对比度的图像。该对比度会通过外来光入射而降低，因为外来光在半导体器件的发射面和芯片表面上被反射。例如，对比度随着环境光的增大的亮度而降低并且所显示的图像好像褪色了。
如果半导体器件的填料也包含散射颗粒，则发射面是漫反射的。通过使用连接在光电子半导体器件之前的光阑装置和/或漫射板可以进一步使图像的均匀度和对比度最优化。然而，这些装置也导致光损耗，使得由半导体芯片发射的光必须具有更高的亮度。
因此，本发明的任务是提出一种光电子半导体器件，使得由半导体芯片发射的光显现为均匀的发光面并且该半导体器件能够实现高对比度的图像。
该任务通过开头所述的类型的光电子半导体器件来解决，该半导体器件的特征在于，带有吸收剂的透射辐射的覆盖层被施加到包封物上。
根据本发明的光电子半导体器件在视频显示器上产生了均匀照亮的并且高对比度的图像，其中各像素在所有可供其使用的像素面上显现为均匀地照亮，即不显现为通过半导体芯片产生的小斑点。图像的边缘区域或者调暗的或者关断的区域显现为黑色。通过施加具有吸收剂的透射光的覆盖层，入射的外来光的部分被最小化，并且由此即使在环境光的亮度提高的情况下也产生了高对比度的图像。由于包封物的透射辐射的材料中的散射颗粒，所以由半导体芯片发射的光显现为均匀的大发光面。
通过分离成两个层，即包含散射颗粒的包封物和被施加到包封物上的包含吸收剂的覆盖层，包封物中的散射颗粒密度对覆盖层的吸收作用没有影响。有利的是，在散射颗粒密度提高的情况下为了获得相同的对比度不必提高覆盖层中的吸收剂的份量。所发射的光的吸收损耗因此保持为低。另一优点是，在提高的对比度的情况下，所发射的光的亮度保持相同。也就是说，由此在提高的对比度的情况下降低了对光电子半导体器件的亮度的要求。此外，可以省去连接在半导体器件之前的改善对比度的元件，例如用于屏蔽掉入射的环境光的框。
在另一有利的实施形式中，基本体由如下材料制造：该材料对于由半导体芯片发射的辐射至少部分是吸收性的。基本体例如由深色或者黑色塑料制成。由此，实现了器件的发射面与其余装置面之间的良好的对比度。
本发明的其他有利的扩展方案在从属权利要求中说明。
以下参照实施例进一步阐述本发明。其中：
图1示出了第一实施例的示意性横截面图，
图2示出了第二实施例的示意性横截面图，以及
图3示出了第三实施例的示意性横截面图。
图1至图3示出了使用表面安装技术(SMT)的光电子半导体器件的实施例，其中半导体器件的相同部件在这些附图中用相同的参考标记来表示。
图1示出了根据本发明的第一实施例的光电子半导体器件的示意性横截面图。
用于半导体器件的基本体1以壳体的形式通过用合适的塑料材料挤压包封引线框架2来形成。基本体1具有居中的凹处，在该凹处中设置有半导体芯片3，比如光电子发射器或者接收器，并且半导体芯片与引线框架2的电端子2A、2B借助接合线技术4导电地相连。
基本体1的凹处的内表面10倾斜地构建并且由黑色塑料制成。由此，实现了器件的发射面11与基本体1的其余装置面之间的良好的对比度。对于基本体1，使用例如塑料材料，优选热塑性塑料或者热固性塑料。
半导体芯片3嵌在透射辐射的包封物6中，该包封物由具有散射颗粒的填料制成。包封物6的填充高度在此实施例中在基本体1的表面之下结束。但是应指出的是，在本发明的范围中根据需求当然也可以选择在基本体2的凹处中的包封物6的其他的填充高度。在图1A和1B中示出了两个这种实施例。
在具有散射颗粒的透射辐射的包封物6上施加有具有吸收剂的覆盖层5，该覆盖层是具有吸收剂的透射辐射的填料。在该实施例中，覆盖层5的填充高度以基本体1的表面结束。在覆盖层5中的吸收剂吸收从外部入射的外来光并且由此防止了由于外来光在发射面11或者芯片表面上的反射而引起的对比度降低。也可能的是将覆盖层5作为薄片粘合到包封物6上。
例如，环氧树脂或者硅树脂被用作覆盖层5和包封物6的填料的材料。包封物6中的散射颗粒例如是氧化铝(Aluminium-Oxid)。例如，炭黑用作覆盖层5中的吸收剂。
在图1A中示出了一个实施例，其中包封物6在基本体1的凹处中的填充高度以在内表面10中的阶梯8结束。被施加到包封物6上的覆盖层5的填充高度以基本体1的表面结束。覆盖层5的水平伸展比包封物6的在阶梯上结束的水平面更大。
在图1B中示出了一个实施例，其中包封物6在基本体1的凹处中的填充高度以在内表面10中的波浪形9结束。被施加到包封物6上的覆盖层5的填充高度以基本体1的表面结束。覆盖层的水平伸展比包封物6的在波浪形9上结束的水平面更大。在垂直方向上，填充高度在覆盖层5的边缘区域中在包封物6之下开始。
图2在第二实施例中示出了光电子半导体器件的示例性横截面图，该光电子半导体器件的基本体1通过衬底7来形成。
半导体芯片3设置在衬底7上并且嵌在双层本体(即具有散射颗粒的包封物6以及具有吸收剂的被施加到包封物上的覆盖层5)中。双层本体浇注或者喷射到衬底7上，其中覆盖层5浇注或喷射到包封物6上。
包封物6和覆盖层5由环氧树脂、硅树脂或者硅树脂-环氧-混合物制成。衬底7由陶瓷或者具有玻璃纤维的环氧树脂制成，其也以缩写FR4而公知。包封物6中的散射颗粒例如是铝-氧化物。例如炭黑用作覆盖层5中的吸收剂。
也可能的是，覆盖层5作为薄板挤压或者粘合到包封物6上。
可能的是，覆盖层5粘合到多个半导体器件的包封物6上并且与半导体器件一起彼此分离。也可能将覆盖层5压到多个半导体器件的包封物6上。然而，包封物6于是必须形成平坦的面。
图3以第三实施例示出了光电子半导体器件的示意性横截面图，该半导体器件的基本体1也通过衬底7形成。
半导体芯片3设置在衬底7上并且半导体芯片3嵌在双层本体(即具有散射颗粒的包封物6和设置在其上的具有吸收剂的覆盖层5)中。
覆盖层5浇注或者挤压喷射到包封物6上。在此，具有吸收剂的覆盖层5包封具有散射颗粒的包封物6，其中覆盖层5的填充高度在此实施例中伸到衬底7。入射到半导体器件中的外来光被特别有效地屏蔽掉，其中不必提高由半导体芯片发射的光的亮度。
应该指出的是，也可能将半导体芯片嵌入具有散射颗粒的填料中并且将吸收剂添加到填料中，而不施加覆盖层。然而，吸收剂的添加有如下缺点：在提高散射颗粒的份量的情况下吸收剂浓度也必须高，以便达到相同的对比度。然而更高的吸收剂浓度也导致提高了对半导体芯片发射的光的吸收。通过分离成具有散射颗粒的包封物和吸收的覆盖层，如在前面的实施例中所描述的那样，可以消除该相互作用。
本发明并不受参照实施例的描述而限制。更确切地说，本发明包括任意新的特征以及这些特征的任意组合，尤其是包含权利要求中的特征的任意组合，即使该特征或者组合本身并未明确地在权利要求或者实施例中予以说明。

Claims (13)

1.一种光电子半导体器件，具有：基本体(1)、设置在该基本体上的至少一个半导体芯片(3)和嵌有所述至少一个半导体芯片(3)的包封物(6)，该包封物由具有散射颗粒的透射辐射的材料构成，其中具有吸收剂的透射辐射的覆盖层(5)被施加到包封物(6)上，其中
-散射颗粒和吸收剂分离成两层，使得散射颗粒密度对覆盖层(5)的吸收作用没有影响；并且
-基本体(1)具有在基本体的内表面(10)中的阶梯(8)或者波浪形(9)，其中包封物(6)在基本体(1)的凹处中的填充高度以阶梯或者波浪形(9)结束。
2.根据权利要求1所述的光电子半导体器件，其中基本体(1)由如下材料制造：该材料对由所述至少一个半导体芯片(3)发射的辐射至少部分是吸收性的。
3.根据权利要求1或者2所述的光电子半导体器件，其中在覆盖层(5)中的吸收剂对从外部入射的外来光是吸收性的。
4.根据权利要求1或者2所述的光电子半导体器件，其中基本体(1)通过引线框架(2)形成，该引线框架用塑料材料挤压包封，并且基本体(1)在上侧具有凹处。
5.根据权利要求1或者2所述的光电子半导体器件，其中基本体(1)通过衬底(7)形成。
6.根据权利要求1或者2所述的光电子半导体器件，其中覆盖层(5)的材料由环氧树脂制成，并且具有炭黑作为吸收剂。
7.根据权利要求1或者2所述的光电子半导体器件，其中覆盖层(5)的材料由硅树脂制成，并且具有炭黑作为吸收剂。
8.根据权利要求1或者2所述的光电子半导体器件，其中覆盖层(5)的材料由硅树脂-环氧-混合物制成，并且具有炭黑作为吸收剂。
9.根据权利要求1所述的光电子半导体器件，其中透射辐射的覆盖层(5)构建为薄板，该薄板被粘合到包封物(6)上。
10.根据权利要求1所述的光电子半导体器件，其中基本体(1)具有所述阶梯(8)，并且被施加到包封物(6)上的覆盖层(5)的填充高度以基本体(1)的表面结束。
11.根据权利要求10所述的光电子半导体器件，其中覆盖层(5)的水平伸展比包封物(6)的在阶梯(8)上结束的水平面更大。
12.根据权利要求1所述的光电子半导体器件，其中基本体(1)具有所述波浪形(9)，并且被施加到包封物(6)上的覆盖层(5)的填充高度以基本体(1)的表面结束。
13.根据权利要求12所述的光电子半导体器件，其中覆盖层(5)的水平伸展比包封物(6)的在波浪形(9)上结束的水平面更大，并且在垂直方向上，在覆盖层(5)的边缘区域中的填充高度的最低处在包封物(6)之下。
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