DE10019488B4

DE10019488B4 - Oberflächenmontierbares optoelektronisches Bauelement, einteiliger Zuschnitt zur Herstellung eines gehäusten oberflächenmontierbaren optoelektronischen Bauelementes und Gehäuse für oberflächenmontierbare optolektronische Schaltungen

Info

Publication number: DE10019488B4
Application number: DE2000119488
Authority: DE
Inventors: Martin Weigert
Original assignee: Infineon Technologies AG
Current assignee: Infineon Technologies AG
Priority date: 2000-04-19
Filing date: 2000-04-19
Publication date: 2005-12-01
Anticipated expiration: 2020-04-20
Also published as: DE10019488A1

Abstract

Oberflächenmontierbares optoelektronisches Bauelement (1) mit einem Sende- und einem Empfangsteil (11), wobei
– das Sende- und das Empfangsteil auf einem Systemträger (40) („Leadframe") aus Metall abgestützt und in einem Gehäuse für das Sendeteil und einem Gehäuse für das Empfangsteil angeordnet sind,
– die Gehäuse (10) jeweils umgreifende Gehäusewandungen aufweisen, die durch Abschnitte (53a, 53b, 57a, 57b, 58a, 58b, 55a, 55b) des Systemträgers (40) ausgebildet sind, und
– die beiden Gehäuse aus einem einteiligen Zuschnitt (30) des Systemträgers hergestellt sind.

Description

Oberflächenmontierbares optoelektronisches Bauelement, einteiliger Zuschnitt zur Herstellung eines gehäusten oberflächenmontierbaren optoelektronischen Bauelementes und Gehäuse für oberflächenmontierbare optoelektronische Schaltungen
Die Erfindung bezieht sich auf ein oberflächenmontierbares optoelektronisches Bauelement, mit einem Sende- und einem Empfangsteil, wobei das Sende- und Empfangsteil auf einem Systemträger („Leadframe") aus Metall abgestützt ist, und auf einen einteiligen Zuschnitt zur Herstellung eines gehäusten oberflächenmontierbaren optoelektronischen Bauelementes.
Bei optoelektronischen, insbesondere integrierten elektronischen Schaltungen, bei denen in einem Bauelement ein Sende- und ein Empfangsteil realisiert ist, ist zur Vermeidung der gegenseitigen Beeinflussung der Schaltungsteile beziehungsweise gegen Einstrahlung hochfrequenter Störsignale von außerhalb des Bauelementes eine Abschirmung der Schaltungsteile erforderlich. Insbesondere die Abschirmung der empfindlichen Sende- und Empfangsschaltungsteile gegeneinander stellt ein konstruktives Problem insbesondere bei der Miniaturisierung der Bauelemente dar. Bisher erfolgte eine Schirmung durch nachträgliches Aufbringen von vorgeformten Metallkappen über die auf dem „Leadframe" befindliche elektronische Schaltung oder das ganze Bauelement. Durch dieses aufwendige nachträgliche Aufsetzen sind der Miniaturisierung und der technischen Einsatzfähigkeit technologische und kostenbedingte Grenzen gesetzt.
Weiterhin nachteilig bei den bisher bekannten optoelektronischen Bauelementen mit einem Sende- und Empfangsteil ist, dass eine Verbindung von optischen Elementen beziehungsweise Ankoppelvorrichtungen, beispielsweise für Lichtleiter, nur schwer mit den bisherigen Bauformen zu verbinden war.

Aus der DE 44 46 566 A1 ist ein oberflächenmontierbares optoelektronisches Bauelement mit einer Schaltung beschrieben, das auf einem metallischen Träger abgestützt ist. Der metallische Träger weist umgebogene Abschnitte auf, die umgreifende Kontaktflächen bilden.

Die US 5 031 027 beschreibt, eine elektrische Schaltung durch Falten eines Zuschnitts mit einem Gehäuse zu umgeben. Das Gehäuse dient dabei der Abschirmung der elektrischen Schaltung gegenüber elektromagnetischer Strahlung.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein oberflächenmontierbares optoelektronisches Bauelement, einen einteiligen Zuschnitt und ein dazugehöriges Gehäuse zur Verfügung zu stellen, bei dem eine Schirmung eines Sende- und eines Empfangsteils gegeneinander und gegen Einstrahlung von außen ohne nachträglich aufzusetzende Teile realisiert ist, und bei dem die genannten Nachteile vermieden werden.

Diese Aufgabe wird durch ein oberflächenmontierbares optoelektronisches Bauelement mit den Merkmalen des Anspruchs 1, einen einteiligen Zuschnitt mit den Merkmalen des Anspruchs 18 und durch ein Gehäuse mit den Merkmalen des Anspruchs 23 gelöst.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass das Sende- und das Empfangsteil jeweils gehäust sind, wobei die umgreifenden Gehäusewandungen durch Abschnitte des Systemträgers („Leadframe") ausgebildet sind. Die Erfindung schlägt vor, die schirmenden Gehäusewandungen nicht mehr durch einzelne Teile sondern durch Abschnitte des Systemträgers selbst zu bilden. Das „Leadframe" wird also so geformt, dass Schirmbleche aus dem „Leadframe"-Material selbst über das montierte Sende- und Empfangsteil herumgreifen und jeweils ein Gehäuse bilden. Dabei ist ein Gehäuse für das Sendeteil und ein ein Gehäuse für das Empfangsteil vorgesehen, die beide aus einem einteiligen Zuschnitt des Systemträgers hergestellt sind.

Durch Verwendung jeweils eines Gehäuses für das Sendeteil und für das Empfangsteil, die aus einem einteiligen Zuschnitt des Systemträgers hergestellt sind, wird eine besonders effektive Schirmung der Schaltungsteile gegeneinander gewährleistet.

Bevorzugterweise sind das Sende- und Empfangsteil integrierte Schaltungen.

Der Systemträger weist von Vorteil ein ein Bodenwandteil der Gehäuse bildendes Trägerteil zur Unterstützung der elektronischen Schaltung auf.

Vorteilhafterweise sind an das Bodenwandteil über Falzlinien angelenkte Seitenwandteile vorgesehen. Dem folgend ist an wenigstens einem Seitenwandteil ein über Falzlinien angelenktes Deckelwandteil vorgesehen.

Bevorzugterweise sind an das Deckelwandteil über Falzlinien weitere angelenkte Seitenwandteile vorgesehen.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass entlang der Falzlinien vorgeprägte Einkerbungen oder Perforationen vorgesehen sind.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass eine die beiden Gehäuse trennende Zwischenwand vorgesehen ist, die mit dem Bodenwandteil des Systemträgers verbunden ist. Hierdurch kann in besonders einfacher Weise jeweils ein Gehäuse für das Sendeteil und das Empfangsteil realisiert werden.

Vorteilhafterweise umfasst der Systemträger eine Wärmesenke („Heat-sink"). Hierdurch kann die durch die elektronische Schaltung entstandene Abwärme abgeführt werden. Von Vorteil stützt die Wärmesenke die elektronischen Schaltungen ab.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass in der Wärmesenke wenigstens eine Durchstrahlöffnung vorgesehen ist, durch welche von außen Informationen tragendes Licht in das Bauelement eingekoppelt oder ausgekoppelt wird. Hierdurch wird eine Lichtein- beziehungsweise Auskopplung in das Bauelement ermöglicht, wobei die Vorteile der Wärmeableitung durch die Wärmesenke voll zum Tragen kommen.

Auf der Wärmesenke ist von Vorteil eine Ankoppelvorrichtung angebracht, vermittels welcher ein Lichtleiter mit dem Bauelement zur Ein-oder Auskopplung von Licht durch die Durchstrahlöffnung fixiert werden kann.

Von Vorteil weist die Ankoppelvorrichtung eine Umlenkoptik auf, vermittels derer Licht von dem Lichtleiter in die Durchstrahlöffnung eingekoppelt wird.

Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft einen einteiligen Zuschnitt zur Herstellung eines gehäusten oberflächenmontierbaren optoelektronischen Bauelementes mit einem Sende- und einem Empfangsteil, wobei das Sende- und Empfangsteil auf einem Systemträger („Leadframe") aus Metall abgestützt ist, wobei der Zuschnitt aus einem Bodenwandteil zur Unterstützung der elektronischen Schaltungen, mehreren vom Bodenwandteil weg verlaufenden Anschlussbeinchen zur elektrischen Kontaktierung der elektronischen Schaltungen, und entlang von Falzlinien an dem Bodenwandteil angelenkten die weiteren Gehäusewandungen bildenden Seitenwandteilen besteht und wobei in einem der Abschnitte des Zuschnitts eine über Verdrillungsstrukturen gegenüber diesem Abschnitt verdrehbare Zwischenwand ausgebildet ist, die nach Verdrehung aus der Ebene des Systemträgers die beiden Gehäuse für das Sende- und das Empfangsteil des Bauelements trennt.

Von Vorteil ist an wenigstens einem Seitenwandteil ein über Falzlinien angelenktes Deckelwandteil vorgesehen.

Bevorzugterweise sind an das Deckelwandteil über jeweils eine Falzlinie weitere angelenkte äußere Seitenwandteile vorgesehen.

Entlang der Falzlinien sind vorteilhafterweise vorgeprägte Einkerbungen oder Perforationen vorgesehen.

Ein letzter Aspekt der Erfindung betrifft ein Gehäuse hergestellt aus einem einteiligen Zuschnitt.

Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnung weiter erläutert. Im Einzelnen zeigen die schematischen Darstellungen in:
1 eine Ansicht eines oberflächenmontierbaren optoelektronischen Bauelements mit einer Ankoppelvorrichtung;
2 eine Ansicht des oberflächenmontierbaren optoelektronischen Bauelements aus 1 ohne die Ankoppelvorrichtung;
3.1 und 3.2 eine schematische Darstellung eines Falzens eines erfindungsgemäßen Zuschnitts eines Systemträgers mit einer Zwischenwand; und
4 eine schematische Ansicht eines Ausführungsbeispieles eines erfindungsgemäßen Systemträgers in ungefalztem Zustand.
Die in den 1 bis 3 gleichen Bezugszeichen bezeichnen gleiche oder gleich wirkende Elemente.
1 zeigt ein oberflächenmontierbares optoelektronisches Bauelement 1 mit einer auf einer Durchstrahlöffnung einer Wärmesenke 3 angebrachten Ankoppelvorrichtung 2.
Die Ankoppelvorrichtung 2 ist so gestaltet, dass sie zur sicheren Aufnahme und Befestigung eines Anschlusssteckers eines Lichtleiters dient. Hierzu ist eine Aufnahmeöffnung 24 für einen Lichtleiter bzw. dessen Stecker vorgesehen, und Nuten 22a und 22b sind vorgesehen, in denen Teile eines Steckers spielfrei eingreifen können bzw. festgelegt werden. Das durch eine Durchstrahlöffnung 31 (siehe 2) vom optoelektronischen Chip 11 ein- bzw. ausgekoppelte Licht wird vermittels einer Umlenkoptik 21, die beispielsweise ein einfacher Spiegel sein kann, in Richtung der Aufnahme 24 reflektiert. Eine Durchführung 23 dient der nachträglichen Korrektur des ein- oder auszukoppelnden Lichts bzw. der Lage der Umlenkoptik zum Lichtleiter. Die Ankoppelvorrichtung 2 („Receptacle") kann hierbei aus Metall ausgeführt sein und auf der aus Metall ausgeführten Wärmesenke 3 verschweißt sein. Die Wärmesenke 3 ist hierbei teilweise, wie auch der Rest des Systemträgers 40 durch eine Moldmasse 100 zum Schutz gegen Umwelteinflüsse vergossen, verspritzt oder verpresst.
Die Durchstrahlöffnung 31 (siehe 2) kann hierbei leicht kegelförmig ausgestaltet sein, wodurch sie als Justierhilfe für die auf die Wärmesenke 3 aufzusetzende Ankoppelvorrichtung 2, die ein entsprechend geformtes Gegenstück aufweisen kann, dienen kann.
In 3.1 ist ein erfindungsgemäßer einteiliger Zuschnitt 30 eines Systemträgers 40 gezeigt, mit dem die Realisierung von zwei voneinander getrennten Gehäusen zur gegenseitigen Abschirmung von elektronischen Schaltungen eines Bauelements nebeneinander möglich ist. Im Bodenwandteil ist eine Durchstrahlöffnung 31 zur Ein- bzw. Auskopplung von Licht in bzw. aus der elektronischen Schaltung vorgesehen. Der Systemträger 40 weist noch über Hilfsstrukturen 42 mit dem Systemträger verbundene Anschlussbeinchen 90 auf, die zum Teil nach der Entfernung der Hilfsstrukturen 42, nach dem Verpressen beziehungsweise Vergießen des fertigen Bauelements, elektrisch nicht mehr mit dem Systemträger 40 verbunden sind (91 und 93). Die Anschlussbeinchen 90 werden zum Teil über Bonddrähte mit der elektronischen Schaltung verbunden (nicht dargestellt). Der einteilige Zuschnitt 30 weist neben dem Bodenwandteil 41 Seitenwandteile 53a und 53b auf, die jeweils über eine Falzlinie 51a beziehungsweise 51b an das Bodenwandteil 41 angelenkt sind. An die Seitenwandteile 53a und 53b sind wiederum über eine Falzlinie 51d und 51f Deckelwandteile 55a und 55b angelenkt, an die wiederum über Falzlinien 51g, 51h, 51e und 51c weitere Seitenwandteile 57a, 57b, 58a und 58b angelenkt sind.
Durch eine mit dem Systemträger 40 verbundenes, aufzustellendes Zwischenwandteil 59 werden die beiden Gehäuse voneinander getrennt. Die Zwischenwand 59 ist über die Verdrillungsstrukturen 47 mit dem Systemträger 40 verbunden. Die Zwischenwand 59 wird aus der Ebene des Systemträgers 40 um 90° unter Verdrillung der Verdrillungsstrukturen 47 gedreht, wodurch eine senkrechte Zwischenwand 59 erzeugt wird (siehe 3.2).
4 zeigt eine Aufsicht auf eine komplexere Variante eines erfindungsgemäßen einteiligen Zuschnitts 30, der noch nicht von der abzutrennenden Abfallfläche 32 – nicht für das fertige Gehäuse benötigte Teile des einteiligen Zuschnitts – und den Hilfsstrukturen 42 getrennt wurde. Wiederum sind Kontakte 90 vorgesehen, über welche die Kontaktierung der nicht näher dargestellten elektronischen Schaltung beispielsweise über Bonddrähte erfolgt. Das Trägerteil 41, das auch das Bodenwandteil bildet, ist durch eine Wärmesenke 3 ausgebildet, die eine Metallplatte zur verbesserten Wärmeabführung der in der elektronischen Schaltung erzeugten Abwärme ist. Die Wärmesenke ist mit den anderen Teilen des Systemträgers fest verbunden, beispielsweise verschweißt oder verlötet. Die weiteren das Gehäuse bildenden Teile des Systemträgers 40, die Seitenwandteile 53a, 53b, 57a, 57b, 58a und 58b und Deckelwandteile 55a und 55b sind wiederum durch Falzlinien 51a bis 51h miteinander angelenkt verbunden. Zur Erleichterung des Knickens sind entlang der Falzlinien 51a bis 51h Perforationen und Einkerbungen vorgesehen.
Zur Ermöglichung der Anwendung des Gehäuses für optoelektronische Anwendungen, bei dem Licht ein- und/oder ausgekoppelt werden muss, ist eine Durchstrahlöffnung 31 vorgesehen, vermittels welcher durch die Wärmesenke 3 hindurch ein auf der Montageoberseite des Trägerteils 41 (Wärmesenke 3) montierter optoelektronischen Chip 11 direkt zugänglich ist (siehe hierzu auch 2).
Durch den gezeigten Systemträger 40 sind zwei getrennte Gehäuse nebeneinander realisierbar, wobei durch eine aufzustellende Zwischenwand 59 die beiden Gehäuse voneinander getrennt werden. Die Zwischenwand 59 ist über die Verdrillungsstrukturen 47 mit dem Systemträger 40 verbunden. Die Zwischenwand 59 wird hierbei aus der Ebene des Systemträgers 40 um 90° unter Verdrillung der Verdrillungsstrukturen 47 gedreht, wodurch eine senkrechte Zwischenwand 59 erzeugt wird (wie schon in 3.1 und 3.2 gezeigt).

Claims

Oberflächenmontierbares optoelektronisches Bauelement (1) mit einem Sende- und einem Empfangsteil (11), wobei – das Sende- und das Empfangsteil auf einem Systemträger (40) („Leadframe") aus Metall abgestützt und in einem Gehäuse für das Sendeteil und einem Gehäuse für das Empfangsteil angeordnet sind, – die Gehäuse (10) jeweils umgreifende Gehäusewandungen aufweisen, die durch Abschnitte (53a, 53b, 57a, 57b, 58a, 58b, 55a, 55b) des Systemträgers (40) ausgebildet sind, und – die beiden Gehäuse aus einem einteiligen Zuschnitt (30) des Systemträgers hergestellt sind.
Oberflächenmontierbares optoelektronisches Bauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Sende- und Empfangsteil integrierte Schaltungen (11) sind.
Oberflächenmontierbares optoelektronisches Bauelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Systemträger ein ein Bodenwandteil (41) der Gehäuse bildendes Trägerteil zur Unterstützung der elektronischen Schaltungen aufweist.
Oberflächenmontierbares optoelektronisches Bauelement nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass an das Bodenwandteil (41) über Falzlinien (51a, 51b) angelenkte Seitenwandteile (53a, 53b) vorgesehen sind.
Oberflächenmontierbares optoelektronisches Bauelement nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass an wenigstens einem Seitenwandteil (53a, 53b) ein über Falzlinien (51d, 51f) angelenktes Deckelwandteil (55a, 55b) vorgesehen ist.
Oberflächenmontierbares optoelektronisches Bauelement nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass an das Deckelwandteil (55a, 55b) über Falzlinien (51c, 51e, 51g, 51h) weitere angelenkte Seitenwandteile (57a, 57b, 58a, 58b) vorgesehen sind.
Oberflächenmontierbares optoelektronisches Bauelement nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass entlang der Falzlinien (51a bis 51h) vorgeprägte Einkerbungen oder Perforationen vorgesehen sind.
Oberflächenmontierbares optoelektronisches Bauelement nach einem der vorangegenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine die beiden Gehäuse trennende Zwischenwand (59) vorgesehen ist, die mit dem Bodenwandteil des Systemträgers (40) verbunden ist.
Oberflächenmontierbares optoelektronisches Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Systemträger (40) eine Wärmesenke (3) („Heatsink") umfasst.
Oberflächenmontierbares optoelektronisches Bauelement nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmesenke (3) durch eine Metallplatte ausgebildet ist.
Oberflächenmontierbares optoelektronisches Bauelement nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmesenke (3) die elektronischen Schaltungen abstützt.
Oberflächenmontierbares optoelektronisches Bauelement nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmesenke (3) mit den Gehäusen mechanisch und thermisch leitend verbunden ist.
Oberflächenmontierbares optoelektronisches Bauelement nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass in der Wärmesenke (3) wenigstens eine Durchstrahlöffnung (31) vorgesehen ist, durch welche von außen Licht in das Bauelement eingekoppelt oder ausgekoppelt wird.
Oberflächenmontierbares optoelektronisches Bauelement nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Wärmesenke (3) eine Ankoppelvorrichtung (2) angebracht ist, vermittels welcher ein Lichtleiter mit dem Bauelement (1) zur Ein- oder Auskopplung von Licht durch die Durchstrahlöffnung (31) fixiert werden kann.
Oberflächenmontierbares optoelektronisches Bauelement nach einem der Ansprüche 9 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Ankoppelvorrichtung (2) eine Umlenkoptik (21) aufweist, vermittels derer Licht von dem Lichtleiter in die Durchstrahlöffnung (31) ein- oder ausgekoppelt wird.
Oberflächenmontierbares optoelektronisches Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Systemträger (40) mit den elektronischen Schaltungen mit einer Verguss- oder Verpressmasse (100) umhüllt („molding") ist.
Oberflächenmontierbares optoelektronisches Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Anschlussbeinchen (90) zur elektrischen Kontaktierung vorgesehen sind.
Einteiliger Zuschnitt (30) zur Herstellung eines gehäusten oberflächenmontierbaren optoelektronischen Bauelementes nach einem der Ansprüche 1 bis 17, mit elektronischen Schaltungen, wobei der Zuschnitt aus einem Bodenwandteil (41) zur Unterstützung der elektronischen Schaltungen, mehreren vom Bodenwandteil weg verlaufenden Anschlussbeinchen (90) zur elektrischen Kontaktierung der elektronischen Schaltungen, und entlang von Falzlinien an dem Bodenwandteil (41) angelenkten, die weiteren Gehäusewandungen bildenden Seitenwandteilen (53a, 53b) besteht, und wobei in einem der Abschnitte (41) des Zuschnitts eine über Verdrillungsstrukturen (47) gegenüber diesem Abschnitt (41) verdrehbare Zwischenwand (59) ausgebildet ist.
Einteiliger Zuschnitt nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass an wenigstens einem Seitenwandteil (53a, 53b) ein über Falzlinien (51d, 51f) angelenktes (55a, 55b) Deckelwandteil vorgesehen ist.
Einteiliger Zuschnitt nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass an das Deckelwandteil (55a, 55b) über jeweils eine Falzlinie (51c, 51e, 51g, 51h) weitere angelenkte äußere Seitenwandteile (57a, 57b, 58a, 58b) vorgesehen sind.
Einteiliger Zuschnitt nach einem der Ansprüche 18 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass entlang der Falzlinien (51a bis 51h) vorgeprägte Einkerbungen oder Perforationen vorgesehen sind.
Einteiliger Zuschnitt nach einem der Ansprüche 18 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass die optoelektronischen Schaltungen integrierte Schaltungen (11) sind.
Gehäuse (10) für oberflächenmontierbare optoelektronische Schaltungen, die auf einem Systemträger (40) befestigt sind, welche vermittels einem einteiligen Zuschnitt (30) nach einem der Ansprüche 18 bis 22 hergestellt sind.