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Housing body for semiconductor chip e.g. light emitting diode, has poured ceramic material e.g. aluminum oxide or zirconium oxide, in which lead frame is partially embedded, and recess with material that partially surrounds chip

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DE102004057804A1
DE102004057804A1 DE200410057804 DE102004057804A DE102004057804A1 DE 102004057804 A1 DE102004057804 A1 DE 102004057804A1 DE 200410057804 DE200410057804 DE 200410057804 DE 102004057804 A DE102004057804 A DE 102004057804A DE 102004057804 A1 DE102004057804 A1 DE 102004057804A1
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DE
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Patent type
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oxide
lead
frame
partially
chip
Prior art date
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DE200410057804
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Harald JÄGER
Matthias Winter
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OSRAM Opto Semiconductors GmbH
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Abstract

The body has a poured ceramic material e.g. aluminum oxide or zirconium oxide, in which a lead frame (2) is partially embedded, and a particle (8) e.g. titanium oxide, with an inflectional action. The lead frame has a chip mounting surface (10), and an adhesive layer such as silicate, is applied on the lead frame. A recess (6) comprises a material e.g. epoxy resin, that partially surrounds a semiconductor chip arranged in the recess. An independent claim is also included for a method for manufacturing a housing body.

Description

  • [0001] [0001]
    Die Erfindung betrifft einen Gehäusekörper für einen Halbleiterchip sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung. The invention relates to a package body for a semiconductor chip and a method for its production.
  • [0002] [0002]
    In der Druckschrift The publication DE 195 36 454 A1 DE 195 36 454 A1 wird ein Gehäusekörper für einen Halbleiterchip beschrieben, der durch Umspritzen eines metallischen Leiterrahmens mit einem Kunststoff hergestellt wird. a casing body for a semiconductor chip is described which is prepared by extrusion coating a metal lead frame with a plastic.
  • [0003] [0003]
    Ferner ist aus der Druckschrift Patent Abstracts of Japan Nr. JP 09-045965 ein Gehäusekörper aus Keramikmaterial für eine LED bekannt, der aus einem Green-sheet hergestellt wird. Further, a case body of ceramic material for an LED is known from document Patent Abstracts of Japan Nos. JP 09-045965, which is made of a green sheet.
  • [0004] [0004]
    Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Gehäusekörper, der sich möglichst einfach herstellen lässt, sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung anzugeben. It is an object of the present invention, a housing body, which can be as simple as possible to produce as well as to provide a method for producing it.
  • [0005] [0005]
    Diese Aufgaben werden durch einen Gehäusekörper mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 17 gelöst. These objects are achieved by a case body having the features of claim 1 and by a method having the features of patent claim 17. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche. Advantageous developments of the invention are subject of the dependent claims.
  • [0006] [0006]
    Ein Gehäusekörper für einen Halbleiterchip, beispielsweise eine Lichtemissionsdiode, weist Keramikmaterial auf. A case body of a semiconductor chip, for example a light emitting diode, comprises ceramic material.
  • [0007] [0007]
    In einem Gieß-Verfahren, beispielsweise einem Spritzguss- oder Spritzpressverfahren, wird ein Leiterrahmen mit diesem Keramikmaterial umgossen, so dass ein Gehäusekörper entsteht, der gegossenes Keramikmaterial enthält und außerdem einen Leiterrahmen, der teilweise eingebettet ist. In a casting process, for example an injection molding or transfer molding method, a lead frame with this ceramic material is cast around it, so as to form a housing body containing the cast ceramic material and also a leadframe, which is partially embedded. Die teilweise Einbettung des Leiterrahmens ermöglicht beispielsweise eine Kontaktierung des Leiterrahmens von außen, so dass ein Halbleiterchip in Betrieb genommen werden kann. The partial embedding of the lead frame enables, for example, contacting of the lead frame from the outside, so that a semiconductor chip can be put into operation.
  • [0008] [0008]
    Ein Gehäusekörper, der Keramikmaterial, bevorzugt mit Al2O3 oder ZrO2 oder einer Mischung aus beiden, enthält, kann sich beispielsweise als verschleißfest, korrosionsbeständig, W-stabil und vor allem sehr gut wärmeleitend erweisen, wodurch eventuell auf eine Wärmesenke verzichtet werden kann. A housing body, the ceramic material, preferably with Al2O3 or ZrO2 or a mixture of both, containing, may, for example, as a wear-resistant, corrosion-resistant, high-stable and, above all, very good thermal conductivity turn, whereby it can be possible to dispense with a heat sink. Dadurch kann möglicherweise ein Herstellungsschritt, nämlich die Einbringung einer zusätzlichen Wärmesenke, im Herstellungsverfahren eingespart werden. This allows potentially a manufacturing step, namely the introduction of an additional heat sink can be saved in the production process.
  • [0009] [0009]
    In einer bevorzugten Ausführung weist der Gehäusekörper eine Ausnehmung auf, die zur Aufnahme eines Halbleiterchips, beispielsweise einer Lichtemissionsdiode, vorgesehen ist. In a preferred embodiment the housing body has a recess, which is provided for receiving a semiconductor chip, for example a light emitting diode. Durch ein Gieß-Verfahren, wie beispielsweise Spritzgießen bzw. Spritzpressen, sind komplexe Gehäusegeometrien realisierbar. By a casting process, such as injection molding or transfer molding, complex housing geometries are possible. Besonders bevorzugt weist der Gehäusekörper allerdings eine symmetrische Form auf, ebenso die Ausnehmung. However, particular preference the housing body has a symmetrical shape, as is the recess. Vorzugsweise ist diese im Bezug auf den Gehäusekörper zentriert angeordnet und rotationssymmetrisch ausgebildet. Preferably it is arranged centered with respect to the housing body and designed to be rotationally symmetrical.
  • [0010] [0010]
    Bei einer besonders bevorzugten Verwendung des Gehäusekörpers für einen strahlungsemittierenden Halbleiterchip, weist die Ausnehmung ein Strahlungsaustrittsfenster auf. In a particularly preferred use of the housing body for a radiation-emitting semiconductor chip, the recess comprises a radiation exit window. Die Innenfläche der Ausnehmung dient hierbei vorzugsweise als Reflektor. The inner surface of the recess is in this case preferably as a reflector.
  • [0011] [0011]
    Der Reflexionsgrad des Reflektors kann durch Partikel, beispielweise aus TiO2, gesteigert werden, die vorzugsweise im gesamten Gehäusekörper verteilt sind. The reflectance of the reflector can be obtained by particles, such as TiO2, can be increased, which preferably are distributed throughout the housing body. Dadurch kann die gerichtete Lichtemission erhöht werden. Thus, the directional light emission can be increased.
  • [0012] [0012]
    Um den Chip vor äußeren Einwirkungen zu schützen, erweist es sich als günstig, diesen mit einem Verguss zu umhüllen. In order to protect the chip from external influences, it has proven advantageous to coat it with a grout. Dieser Verguss kann zugleich als Füllmaterial für die gesamte Ausnehmung dienen. This encapsulation can also serve as a filling material for the entire recess. Als Vergussmaterialien eignen sich Reaktionsharze wie beispielweise Epoxidharze, Acrylharze, Silikonharze und Polyurethanharze. As encapsulation materials to reactive resins such as epoxy resins, acrylic resins, silicone resins and polyurethane resins. Um eine besonders gute Haftung zwischen den Flächen der Ausnehmung und dem Vergussmaterial zu erzielen, kann vorzugsweise Silikon verwendet werden. In order to achieve a particularly good adhesion between the surfaces of the recess and the potting material, preferably silicone can be used.
  • [0013] [0013]
    Ferner können sich Hybridmaterialien wie z. Furthermore, hybrid materials such. B. Mischungen aus Epoxidharzen und Silikon als besonders geeignet herausstellen, da sie gegenüber Silikon die Vorteile kürzerer Aushärtezeiten und besserer Entformbarkeit aufweisen und gegenüber Epoxidharzen den Vorteil gesteigerter UV-Stabilität. out mixtures of epoxy resins and silicone as to be particularly suitable as they have the advantages over silicone shorter curing times and better mold release and compared to epoxy resins advantage of increased UV stability.
  • [0014] [0014]
    In der Ausnehmung ist für den Chip vorzugsweise eine Montagefläche vorgesehen, die sich bei einem beispielsweise einteiligen Leiterrahmen, der an die Ausnehmung grenzt, besonders bevorzugt auf dem Leiterrahmen befindet. In the recess, a mounting surface for the chip is preferably provided, which more preferably is located at a, for example, one-piece leadframe, which borders on the recess on the lead frame. Vorteilhafterweise ist der Leiterrahmen mit einer Kontaktschicht, beispielsweise aus Silber, Gold oder Nickel-Palladium versehen. Advantageously, the lead frame with a contact layer, for example made of silver, gold or nickel-palladium is provided. Denkbar ist ferner, dass an die Ausnehmung eine Wärmesenke grenzt, die wahlweise zum Leiterrahmen als Montagefläche verwendet werden kann. It is also conceivable that a heat sink is adjacent to the recess, which can be optionally used to the lead frame as a mounting surface.
  • [0015] [0015]
    Außerdem lassen sich bekannte und herkömmlich eingesetzte Methoden zur Montage und zur elektrischen Kontaktierung von Chips anwenden. In addition, well-known and commonly used methods for mounting and electrical contacting of chips can be applied.
  • [0016] [0016]
    In einer bevorzugten Ausführung ist der Leiterrahmen einteilig und selbsttragend ausgebildet. In a preferred embodiment, the lead frame is formed in one piece and self-supporting. Diese mögliche Ausbildung des Leiterrahmens als ein zusammenhängendes, vorzugsweise streifenförmiges Teil erweist sich als vorteilhaft für die Gesamtstabilität des Gehäusekörpers, in den der Leiterrahmen eingebettet ist. This possible embodiment of the lead frame as a continuous, preferably strip-shaped member is found to be beneficial to the overall stability of the housing body, in which the lead frame is embedded.
  • [0017] [0017]
    Auch erweisen sich Vertiefungen, die in den Leiterrahmen eingebracht und beim Umspritzen des Leiterrahmens mit Keramikmaterial gefüllt werden, als vorteilhaft für die Gesamtstabilität. Also, depressions are introduced into the lead frame and filled during encapsulation of the lead frame with a ceramic material, to be beneficial for the overall stability prove. Sie verringern die Gefahr einer Relativbewegung zwischen Gehäusekörper und Leiterrahmen. To reduce the risk of a relative movement between the housing body and lead frames. Besonders bevorzugt wird der Leiterrahmen vor dem Umspritzen mit Keramikmaterial separat vorgeformt, wobei die Vertiefungen erzeugt werden können. the lead frame before the encapsulation is particularly preferably preformed with ceramic material separately, the depressions can be produced. Hierbei stellt es sich als besonders günstig heraus, den Leiterrahmen mit einer endlichen Dicke zu formen. This turns out to be particularly advantageous to form the lead frame with a finite thickness.
  • [0018] [0018]
    Die Dicke des Leiterrahmens kann durch partielles Ausdünnen zwischen dessen beiden Enden variiert werden, was ebenfalls den Vorteil einer verbesserten Haftung hat. The thickness of the lead frame can be varied by partially thinning out between the two ends, which also has the advantage of improved adhesion.
  • [0019] [0019]
    In einer möglichen Ausführung werden durch das Stanzen des Leiterrahmens hakenförmige Stanzgraten erzeugt, die eine allzu leichte Ablösung des Keramikmaterials vom Leiterrahmen erschweren. In a possible embodiment, hook-shaped punching burrs are produced by punching the lead frame that make it difficult a too easy removal of the ceramic material from the lead frame.
  • [0020] [0020]
    Um die Haftung weiter zu verbessern, können auf dem Leiterrahmen Haftvermittler, beispielsweise Silikate, aufgetragen sein. To improve adhesion on, can be applied to the lead frame bonding agent, such as silicates.
  • [0021] [0021]
    Es wird ein Verfahren zur Herstellung eines Gehäusekörpers angegeben, bei dem zunächst ein Leiterrahmen bereitgestellt und in eine Spritzform eingelegt wird. There is provided a method for producing a housing body, is first provided a lead frame and in which inserted into an injection mold. Vorzugsweise wird der Leiterrahmen vorgeheizt, bevor er in die Spritzform eingelegt wird. Preferably, the lead frame is preheated before it is inserted into the injection mold. Dadurch kann beispielsweise einem Nachstellen bzw. Anpassen des Gusswerkzeugs vorgebeugt werden, wenn sich der Leiterrahmen aufgrund einer Temperaturerhöhung beim Einfüllen des Keramikmaterials ausdehnt. Characterized an adjustment or adaptation of the casting tool can be prevented, for example, when the lead frame expands due to an increase in temperature during filling of the ceramic material. Ferner kann dadurch verhindert werden, dass aufgrund der kontinuierlichen Erwärmung des Leiterrahmens beim Einfüllen der Gussmasse Wärmeunterschiede entstehen, die ein unterschiedliches Fließverhalten des Keramikmaterials bewirken. Furthermore it can be prevented that are due to the continuous heating of the lead frame during filling of the casting mass heat differences, which cause a different flow behavior of the ceramic material.
  • [0022] [0022]
    Der Leiterrahmen kann vor Beginn oder nach Abschluss des Keramikspritzgießens (bzw. -pressens) mit einer bondfähigen Schicht, beispielsweise aus Silber, Gold oder Nickel-Palladium, versehen werden. The lead frame can be before or after completion of the ceramic injection molding (or -pressens) are provided with a bondable layer, for example made of silver, gold or nickel-palladium.
  • [0023] [0023]
    Die Spritzform bildet um den Leiterrahmen vorzugsweise eine Kavität zur Ausbildung des Gehäusekörpers. The injection mold is formed around the lead frame preferably has a cavity for forming the housing body. Mit Hilfe einer Spritzdüse wird eine Spritzmasse eingefüllt und die Kavität der Spritzform gefüllt. Using a spray nozzle, a spray mass is poured and the cavity of the mold is filled. Es entsteht ein „premolded Leadframe", was bedeutet, dass der Leiterrahmen vor der Montage eines Chips mit einem Gehäusekörper umspritzt wird. The result is a "premolded leadframe," which means that the lead frame before mounting a chip is encapsulated with a housing body.
  • [0024] [0024]
    Durch den Verfahrensschritt des Aussinters (su) entweichen thermische Binder (z. B. Wachse), was einen Materialschwund zur Folge hat, wodurch das Keramikmaterial auf den Leiterrahmen aufschrumpft und besser haftet. By the step of Aussinters (see below) escape thermal binders (for. Example, waxes), resulting in a loss of material result, whereby the ceramic material shrinks onto the lead frame and adheres better.
  • [0025] [0025]
    Der Gehäusekörper wird entformt, sobald das Gießmaterial auf ausreichende Entformfestigkeit abgekühlt ist, was vorteilhafter Weise ohne wesentliche Wartezeit nach der Herstellung erfolgen kann. The housing body is removed from the mold once the molding material is cooled to sufficient Entformfestigkeit what can advantageously be carried out without significant waiting time after preparation. Dadurch ergeben sich kurze Prozesszeiten, die zu Kostenvorteilen führen. This results in short processing times, resulting in cost advantages.
  • [0026] [0026]
    Des weiteren ergeben sich Kostenvorteile, weil sich das Keramik-Spritzguss(bzw. -press-)verfahren als Produktionstechnik für die Massenfertigung eignet, beispielsweise in „Reel to Reel" (Endlosband)- Prozessen. Aber auch „Batch" prozesse (Nutzenfertigung) sind möglich. Furthermore, results in cost advantages because the ceramic injection molding (or -press-.) Method is suitable as a production technique for mass production, for example in "Reel to Reel" (endless belt) -. Processes, but also "batch" processes (benefits production) are possible.
  • [0027] [0027]
    Weitere Merkmale, Vorteile und Weiterbildungen eines Gehäusekörpers ergeben sich aus den nachfolgend in Verbindung mit den Further features, advantages and developments of a case body are evident from the following in connection with the 1 1 bis to 6 6 erläuterten Ausführungsbeispielen. embodiments explained.
  • [0028] [0028]
    Es zeigen Show it
  • [0029] [0029]
    1a 1a und and 1b 1b eine Schnittansicht bzw. eine schematische Draufsicht eines ersten und zweiten Ausführungsbeispiels eines Gehäusekörpers, a sectional view and a schematic plan view of a first and second embodiment of a housing body,
  • [0030] [0030]
    2 2 eine schematische, perspektivische Schnittansicht eines dritten Ausführungsbeispiels eines Gehäusekörpers, a schematic, sectional perspective view of a third embodiment of a housing body,
  • [0031] [0031]
    3 3 eine schematische, perspektivische Ansicht eines vierten Ausführungsbeispiels eines Gehäusekörpers, a schematic, perspective view of a fourth embodiment of a housing body,
  • [0032] [0032]
    4 4 eine schematische, perspektivische Ansicht eines fünften Ausführungsbeispiels eines Gehäusekörpers, a schematic, perspective view of a fifth embodiment of a housing body,
  • [0033] [0033]
    5 5 einen schematischen Querschnitt eines sechsten Ausführungsbeispiels eines Gehäusekörpers, und a schematic cross section of a sixth embodiment of a case body, and
  • [0034] [0034]
    6 6 eine schematische Seitenansicht eines siebten Ausführungsbeispiels eines Gehäusekörpers. is a schematic side view of a seventh embodiment of a housing body.
  • [0035] [0035]
    Der in in 1a 1a und and 1b 1b dargestellte Leiterrahmen Leadframe shown 2 2 ist in einen Gehäusekörper is in a housing body 1 1 teilweise eingebettet. partially embedded. Dieser Gehäusekörper kann in einem Spritzguss- oder Spritzpressverfahren entstehen, wobei der Leiterrahmen vorzugsweise mit einem Keramikmaterial umspritzt wird. This housing body can result in an injection molding or transfer molding process, the lead frame is preferably extrusion coated with a ceramic material.
  • [0036] [0036]
    In dem Ausführungsbeispiel ist der Leiterrahmen einteilig und weist Verbiegungen In the embodiment, the lead frame is one piece and has bending 3 3 auf, die so gestaltet sein können, dass die Leiterrahmenenden eine Auflagefläche berühren, während der Leiterrahmen um die Mittellinie AA gegenüber der Auflagefläche erhöht ist. , which may be designed so that the lead frame ends touch a support surface, while the lead frame around the central line A is increased relative to the support surface. Besonders bevorzugt hat der Leiterrahmen eine Dicke More preferably, the lead frame has a thickness 25 25 , . 26 26 zwischen 40 und 400 μm. between 40 and 400 microns.
  • [0037] [0037]
    Die Verbiegungen können zu einer verbesserten Haftung zwischen dem Leiterrahmen und dem Gehäusekörper beitragen und erschweren eine mögliche Relativbewegung zwischen Leiterrahmen und Gehäusekörper. The bends can contribute to improved adhesion between the lead frame and the housing body and complicate a possible relative movement between the lead frame and the housing body.
  • [0038] [0038]
    Ebenso können mechanische Verankerungen Likewise, mechanical anchors can 5 5 , dargestellt in , Shown in 1b 1b , bzw. Vertiefungen, die der Leiterrahmen aufweist und die beim Umhüllen des Leiterrahmens mit Gussmaterial gefüllt werden, zur besseren Haftung zwischen Leiterrahmen und Gehäusekörper beitragen. , Or depressions, having the lead frame and which are filled during encapsulation of the lead frame with casting material, contribute to a better adhesion between the lead frame and the housing body.
  • [0039] [0039]
    In In 1a 1a zeigt der Gehäusekörper eine zentrische Einsenkung the housing body shows a central depression 6 6 , die rotationssymmetrisch ausgebildet sein kann. Which may be rotationally symmetrical. Die Seitenflächen The side faces 7 7 der Einsenkung können als Reflektorflächen dienen. the depression can serve as reflector surfaces. Der Gehäusekörper enthält vorzugsweise Partikel The housing body preferably contains particles 8 8th aus TiO2, die eine reflexionssteigernde Wirkung haben. of TiO2, which have a reflection increasing effect. Auf der Bodenfläche der Ausnehmung On the bottom surface of the recess 6 6 ist eine Chipmontagefläche is a chip mounting surface 10 10 zur Aufnahme eines strahlungsemittierenden Halbleiterchips for receiving a radiation-emitting semiconductor chips 11 11 vorgesehen, die Teil des Leiterrahmens provided that part of the lead frame 2 2 sein kann. can be.
  • [0040] [0040]
    Vorteilhafterweise wird der Halbleiterchip Advantageously, the semiconductor chip is 11 11 mit einem Vergussmaterial, vorzugsweise einem Reaktionsharz, umhüllt. with a potting material, preferably a reaction resin coated. Dieses Vergussmaterial kann die gesamte Ausnehmung ausfüllen. This molding material may fill the entire recess. Ferner ist es möglich, in der Ausnehmung ein Konversionselement anzuordnen, so dass im Bauelement Lichtstrahlen von mindestens zwei verschiedenen Wellenlängen entstehen können. Further, it is possible to arrange a conversion element in the recess, so that light rays may originate from at least two different wavelengths in the component.
  • [0041] [0041]
    In In 2 2 ist perspektivisch ein Längsschnitt durch ein Ausführungsbeispiel eines Gehäusekörpers dargestellt. a longitudinal section through an embodiment of a housing body in perspective. Der Gehäusekörper The housing body 1 1 enthält Keramikmaterial und wird mittels eines Spritzguss- oder Spritzpressverfahrens hergestellt. includes ceramic material and is manufactured by means of an injection molding or transfer molding process.
  • [0042] [0042]
    In den Gehäusekörper In the housing body 1 1 ist ein Leiterrahmen is a leadframe 2 2 mit zwei elektrischen Anschlussteilen with two electric connection parts 12a 12a , b und einem darin befindlichen thermischen Anschlussteil , B and therein a thermal connecting part 13 13 (Wärmesenke), sowie Lötanschlussstreifen (Heat sink), as well as Lötanschlussstreifen 17a 17a , b eingebettet, wobei letztere aus dem Gehäusekörper herausragen. , B embedded, the latter protruding from the housing body. Auf der Seite des Chipanschlussbereichs On the side of the chip connection region 10 10 ist die Wärmesenke is the heat sink 13 13 weitgehend plan ausgebildet. formed largely flat.
  • [0043] [0043]
    Die Wärmesenke The heat sink 13 13 ist dabei so innerhalb des Gehäusekörpers is so within the housing body 1 1 angeordnet, dass die Bodenfläche arranged such that the bottom surface 14 14 der Wärmesenke the heat sink 13 13 einen Teil der Gehäusekörperauflagefläche a portion of the housing body bearing face 4 4 bildet. forms. Zur mechanisch stabilen Verankerung in dem Gehäusekörper ist die Wärmesenke mit umfangsseitig angeordneten Vorsprüngen To mechanically stable anchoring in the housing body, the heat sink having circumferentially arranged projections 15 15 versehen. Provided.
  • [0044] [0044]
    Der Auflagefläche The bearing surface 4 4 gegenüberliegend ist als Strahlungsaustrittsfenster eine Ausnehmung is opposite the radiation emission window has a recess 6 6 in dem Gehäusekörper geformt, die zu der Chipmontagefläche formed in the case body, to the chip mounting surface 10 10 auf der Wärmesenke on the heat sink 13 13 führt, so dass ein darauf zu befestigender strahlungsemittierender Halbleiterchip sich innerhalb des Strahlungsaustrittsfensters leads, so a to be fastened to radiation-emitting semiconductor chip inside the radiation exit window 6 6 befindet. located. Die Seitenflächen The side faces 7 7 des Strahlungsaustrittsfensters the radiation exit window 6 6 sind angeschrägt und dienen als Reflektor für die von einem solchen Chip im Betrieb erzeugte Strahlung. are bevelled, and serve as a reflector for the heat generated by such a chip in operation radiation.
  • [0045] [0045]
    3 3 zeigt eine perspektivische Ansicht auf die Auflagefläche eines weiteren Ausführungsbeispiels eines Gehäusekörpers. shows a perspective view of the bearing surface of another embodiment of a housing body. Wie bei dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel ist die Bodenfläche As in the previously described embodiment, the bottom surface 14 14 der Wärmesenke the heat sink 13 13 aus dem Gehäusekörper from the housing body 1 1 herausgeführt. led out. Dabei steht die Bodenfläche Here is the bottom surface 14 14 der Wärmesenke the heat sink 13 13 etwas aus dem Gehäusekörper something out of the housing body 1 1 vor, so dass im eingebauten Zustand eine sichere Auflage und ein guter Wärmeübergang zwischen der Wärmesenke before, so that in the installed state, a secure support and a good heat transfer between the heat sink 13 13 und einem entsprechenden Träger wie beispielsweise einer Leiterplatte oder einem Kühlkörper gewährleistet ist. is ensured, and an appropriate carrier, such as a circuit board or a heat sink.
  • [0046] [0046]
    Im Unterschied zu dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel weist der Gehäusekörper In contrast to the previously described embodiment, the housing body 1 1 eine seitliche, von der Wärmesenke a side of the heat sink 13 13 zu einer Seitenfläche des Gehäusekörpers to a side surface of the housing body 1 1 verlaufende Nut extending groove 16 16 auf. on. Ist das Gehäuse auf einen Träger montiert, so erlaubt diese Nut The housing is mounted on a carrier, thus allowing this groove 16 16 auch im eingebauten Zustand eine Kontrolle der Verbindung zwischen dem Gehäuse und dem Träger. even in the installed state, a control of the connection between the housing and the support. Insbesondere kann damit eine Lötverbindung zwischen dem Träger und der Wärmesenke überprüft werden. In particular so that a soldered connection between the support and the heat sink can be checked.
  • [0047] [0047]
    In In 4 4 ist eine schematische, perspektivische Ansicht eines Ausführungsbeispiels eines strahlungsemittierenden Bauelements dargestellt, das als eine bevorzugte Weiterbildung des Gehäusekörpers gilt. there is shown a schematic perspective view of an embodiment of a radiation-emitting component, which is considered a preferred development of the housing body.
  • [0048] [0048]
    Wie bei dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel ist ein Leiterrahmen As in the previously described embodiment, a lead frame 2 2 mit einer eingeknüpften Wärmesenke with a knotted into heat sink 13 13 weitgehend in den Gehäusekörper largely in the housing body 1 1 eingebettet, so dass lediglich die Lötanschlussstreifen embedded, so that only the Lötanschlussstreifen 17a 17a , b seitlich aus dem Gehäusekörper B laterally out of the housing body 1 1 herausragen. protrude. Die Wärmesenke The heat sink 13 13 bildet in nicht dargestellter Weise einen Teil der Auflagefläche forming in a manner not shown a portion of the support surface 4 4 des Gehäusekörpers und ist so von außen thermisch anschließbar. of the case body and is thermally connected from the outside.
  • [0049] [0049]
    Auf der Chipmontagefläche On the chip mounting surface 10 10 der Wärmesenke the heat sink 13 13 ist ein strahlungsemittierender Halbleiterchip is a radiation-emitting semiconductor chip 11 11 wie zum Beispiel eine Lichtemissionsdiode befestigt. such as fixed a light emitting diode. Vorzugsweise ist dies ein Halbleiterchip, beispielsweise ein LED-Chip oder ein Laserchip, der mittels eines Hartlots auf der Wärmesenke this is preferably a semiconductor chip such as an LED chip or a laser chip, which by means of a hard solder on the heat sink 13 13 aufgelötet ist. is soldered. Alternativ kann der Chip mit einem Haftmittel, das eine ausreichende Wärmeleitfähigkeit aufweist und vorzugsweise auch elektrisch leitfähig ist, auf der Chipmontagefläche Alternatively, the chip can with an adhesive, which has sufficient thermal conductivity and is also preferably electrically conductive, on the chip mounting surface 10 10 aufgeklebt sein. be glued. Beispielsweise kann dazu ein Ag- oder Au-haltiger Leitkleber verwendet. For example, used a silver or gold-containing conductive adhesive. Im Falle eines Saphir-Chips, der Kontaktsockel aufweisen kann, die auf einem Leiterrahmen aufsitzen, wird vorzugsweise ein transparenter, nicht leitender Kleber verwendet. In the case of a sapphire chips, the contact socket can have, which rest on a lead frame, preferably a transparent, non-conductive adhesive is used.
  • [0050] [0050]
    Der Gehäusekörper des Bauelements entspricht im wesentlichen dem in The housing body of the device substantially corresponds to the in 2 2 beziehungsweise respectively 3 3 dargestellten Gehäusekörper. Housing body depicted. Im Unterschied hierzu weist die Wärmesenke In contrast, the heat sink 13 13 eine den Halbleiterchip a semiconductor chip 11 11 umgebende Reflektorwanne surrounding reflector trough 18 18 auf. on. Deren Reflektorflächen gehen im wesentlichen nahtlos in die Seitenflächen The reflector surfaces in substance seamlessly into the side surfaces 7 7 des Strahlungsaustrittsfensters the radiation exit window 6 6 über, so dass ein Gesamtreflektor entsteht, der sich aus einem von der Wärmesenke over so that a total reflector is formed, consisting of one of the heat sink 13 13 gebildeten Teilbereich und einem von den Seitenflächen Portion and formed one side surfaces of the 7 7 des Strahlungsaustrittsfensters the radiation exit window 6 6 gebildeten Teilbereich zusammensetzt. Portion formed composed.
  • [0051] [0051]
    Weiterhin ist das Strahlungsaustrittsfenster Further, the radiation exit window 6 6 in der Längsrichtung des Bauelements etwas erweitert und umfasst einen Bonddrahtanschlussbereich in the longitudinal direction of the device expands slightly and includes a bonding wire connecting area 19 19 auf dem nicht mit dem thermischen Anschlussteil verbundenen elektrischen Anschlussteil on the non-bonded with the thermal connecting part electrical connector 12b 12b des Leiterrahmens of the lead frame 2 2 . , Von diesem Bonddrahtanschlussbereich From this bonding wire connecting area 19 19 ist eine Drahtverbindung is a wire connection 20 20 zu einer auf dem Halbleiterchip a on the semiconductor chip 11 11 aufgebrachten Kontaktfläche geführt. applied contact surface out.
  • [0052] [0052]
    Der Bonddrahtanschlussbereich The bonding wire connecting area 19 19 ist höhenversetzt zum abstrahlungsseitigen Rand der Reflektorwanne is vertically offset from the irradiation-side edge of the reflector trough 18 18 der Wärmesenke the heat sink 13 13 angeordnet. arranged. Dies ermöglicht eine kurze und damit mechanisch stabile Drahtverbindung zwischen Halbleiterchip This enables a quick and mechanically stable wire connection between the semiconductor chip 11 11 und Bonddrahtanschlussbereich and bonding wire connecting area 19 19 , da letzterer nahe an den Halbleiterchip Since the latter close to the semiconductor chip 11 11 herangeführt werden kann. can be brought. Weiterhin wird dadurch die Höhe des entstehenden Drahtbogens gering gehalten und so die Gefahr eines Kurzschlusses, der beispielsweise bei einer Abdeckung des Chips mit einem Verguss durch seitliches Umklappen der Drahtverbindung auf die Wärmesenke entstehen könnte, reduziert. Further characterized the height of the resulting archwire is kept low and the risk of a short circuit that could occur with a potting by lateral folding of the wire connection to the heat sink, for example when a cover of the chip is reduced.
  • [0053] [0053]
    In In 5 5 ist der Querschnitt eines weiteren Ausführungsbeispiels eines Bauelements dargestellt, das als eine bevorzugte Weiterbildung des Gehäusekörpers gilt. the cross-section of another embodiment of a device is shown, which is considered a preferred further development of the case body. Der Schnittverlauf entspricht der in The sectional profile corresponds to that in 4 4 eingezeichneten Linie BB. drawn line BB.
  • [0054] [0054]
    Wie bei dem in As with the in 3 3 gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Wärmesenke auf der Montageseite für den Halbleiterchip Embodiment shown, the heat sink on the mounting side of the semiconductor chip 11 11 mittig eingesenkt, so dass eine Reflektorwanne recessed center, so that a reflector trough 18 18 für die von dem Halbleiterchip for those of the semiconductor chip 11 11 erzeugte Strahlung entsteht, an die sich die Reflektorseitenwände Radiation produced occurs, to which the reflector side walls 7 7 des Strahlungsaustrittsfensters the radiation exit window 6 6 anschließen. connect.
  • [0055] [0055]
    Im Unterschied zu dem vorigen Ausführungsbeispiel weist der so gebildete Gesamtreflektor In contrast to the previous embodiment, the overall reflector so formed 21 21 an der Übergangsstelle zwischen den Teilreflektoren at the transition point between the partial reflectors 7 7 , . 18 18 einen Knick auf. a kink. Durch diese Formgebung wird eine verbesserte Annäherung des Gesamtreflektors This shaping is an improved approximation of the total reflector 21 21 an ein Rotationsparaboloid und somit eine vorteilhafte Abstrahlcharakteristik erreicht. to a paraboloid, thus achieving an advantageous radiation characteristic. Das vom Chip in einem steileren Winkel zur Bodenfläche der Wanne abgestrahlte Licht wird stärker zur Hauptstrahlrichtung The light emitted from the chip at a steeper angle to the bottom surface of the tub light is stronger to the main beam direction 22 22 des Bauelements hin umgelenkt. diverted out of the device.
  • [0056] [0056]
    Zum Schutz des Halbleiterchips ist das Strahlungsaustrittsfenster To protect the semiconductor chip, the radiation exit window 6 6 mit einem Verguss with a grouting 23 23 , beispielsweise einem Reaktionsharz wie Epoxidharz oder Acrylharz, gefüllt. , For example, a thermosetting resin such as epoxy resin or acrylic resin, is filled. Zur Bündelung der erzeugten Strahlung kann der Verguss For focusing the radiation produced, the encapsulation may 23 23 nach Art einer Linse mit einer leicht gewölbten Oberfläche the manner of a lens having a slightly curved surface 24 24 geformt sein. be shaped.
  • [0057] [0057]
    Zur Herstellung eines solchen Bauelements wird zunächst für den Leiterrahmen To produce such a device is first for the lead frame 2 2 ein Trägerteil, das beispielsweise aus einem Trägerband ausgestanzt wird, mit einer Öffnung bereitgestellt. , Provided a support member which is stamped, for example, a carrier tape with an opening. Nachfolgend wird die Wärmesenke Subsequently, the heat sink 13 13 in die Öffnung des Trägerteils eingesetzt und mit dem Trägerteil verquetscht. inserted into the opening of the carrier part and crimped to the support part.
  • [0058] [0058]
    Im nächsten Schritt wird auf der Wärmesenke In the next step on the heat sink 13 13 der strahlungsemittierende Halbleiterchip aufgebracht, beispielsweise aufgelötet oder aufgeklebt. the radiation-emitting semiconductor chip is applied, for example, soldered or glued. Zur Ausbildung des Gehäusekörpers To form the housing body 1 1 wird der aus dem Trägerteil und der Wärmesenke gebildete Leiterrahmen is the lead frame formed of the support member and the heat sink 2 2 mit dem vormontierten Halbleiterchip with the pre-assembled semiconductor chip 11 11 von einer Formmasse umhüllt, wobei der den Halbleiterchip encased in a molding compound, wherein the semiconductor chip 11 11 umgebende Bereich sowie der Bonddrahtanschlussbereich surrounding area as well as the bonding wire connecting area 19 19 ausgespart wird. is omitted. Dies kann beispielsweise in einem Spritzguss- oder Spritzpressverfahren erfolgen. This can be done in an injection molding or transfer molding process. Von dem Bonddrahtanschlussbereich Of the bonding wire connecting area 19 19 wird abschließend eine Drahtverbindung is finally a wire connection 20 20 zu einer Kontaktfläche des Halbleiterchips to a contact surface of the semiconductor chip 11 11 geführt. guided.
  • [0059] [0059]
    Alternativ kann nach der Verbindung von Trägerteil und Wärmesenke Alternatively, after the connection of the carrier part and the heat sink 13 13 der so gebildete Leiterrahmen the lead frame thus formed 2 2 zuerst von der Formmasse umhüllt und der Halbleiterchip first wrapped by the molding composition and of the semiconductor chip 11 11 danach auf dem Chipanschlussbereich then on the chip connection area 10 10 befestigt, vorzugsweise aufgeklebt, und kontaktiert werden. be fixed, preferably glued, and contacted.
  • [0060] [0060]
    In In 6 6 ist die Seitenansicht eines beispielhaften Gehäusekörpers mit einem teilweise eingebetteten Leiterrahmen is the side view of an exemplary housing body with a partially embedded lead frame 2 2 schematisch dargestellt. shown schematically. Der Leiterrahmen The leadframe 2 2 ist zweiteilig in Form zweier Anschlussstreifen is in two parts in the form of two connecting strips 12a 12a , b ausgebildet. , B formed. Der Anschlussstreifen The connection strips 12a 12a weist eine Chipmontagefläche has a chip mounting surface 10 10 auf, worauf sich ein strahlungsemittierender Halbleiterchip on, after which a radiation-emitting semiconductor chip 11 11 befindet. located. Mit dem Anschlussstreifen To the terminal strip 12b 12b ist der Halbleiterchip the semiconductor chip 11 11 über eine Drahtverbindung via a wire connection 20 20 leitend verbunden. conductively connected.
  • [0061] [0061]
    Beide Anschlussstreifen weisen Streifenstärken auf, die sich von der Mitte bis zum Rand des Gehäusekörpers ändern. Both terminal strips have strip thicknesses that vary from the center to the edge of the housing body. Der Übergang zwischen verschiedenen Streifenstärken kann wie in diesem Ausführungsbeispiel „parabelförmig" verlaufen. Denkbar ist aber auch ein stufenförmiger Übergang. The transition between different strip thicknesses can pass "parabolic" as in this embodiment. However, conceivable is a stepped transition.
  • [0062] [0062]
    Die unterschiedlichen Metallstärken des Leiterrahmens können beispielsweise durch Anwendung eines mechanischen Drucks in einer Phase des Herstellungsprozesses erfolgen, in der das Leiterrahmenmaterial noch formbar ist. The different metal thicknesses of the lead frame can be made in one phase of the manufacturing process in which the lead frame material is still malleable, for example, by applying a mechanical pressure.
  • [0063] [0063]
    Mittels dieser partiellen Ausdünnung des Leiterrahmens kann dessen Oberfläche vergrößert werden, wodurch eine bessere Haftung zwischen dem Leiterrahmen und dem Gehäusekörper zustande kommt. By means of this partial thinning of the lead frame can be increased the surface thereof, whereby a better adhesion between the lead frame and the housing body is achieved. Ferner kann die Gefahr einer Relativbewegung zwischen Gehäusekörper und Leiterrahmen durch formschlüssiges „Einrasten" der Vergussmasse vermindert werden. Furthermore, the risk of a relative movement between the housing body and lead frame by form-fit "engagement" of the potting material can be reduced.
  • [0064] [0064]
    Die Erläuterung des Gehäusekörpers anhand der beschriebenen Ausführungsbeispiele stellt selbstverständlich keine Einschränkung des Gehäusekörpers auf diese Ausführungsbeispiele dar. The explanation of the case body with reference to the embodiments described is of course not a limitation of the case body to these embodiments.
  • [0065] [0065]
    Es wird ein Verfahrensablauf skizziert, der sich in folgende Schritte gliedert: It outlines a procedure which comprises the following steps:
    • – Das Keramikpulver wird mit einem thermoplastischen Kunststoff oder mit einem Wachs und verschiedenen Hilfsstoffen zu einem fließfähigen Compound vermischt, - The ceramic powder is mixed with a thermoplastic resin or with a wax and various adjuvants to a flowable compound,
    • – in die Kavität der Spritzform wird ein vorzugsweise vorgeheizter Leiterrahmen eingebracht und das Compound eingefüllt, - in the cavity of the injection mold, a preferably preheated lead frame is introduced and the compound is filled,
    • – der nur zur Formgebung benötigte Polymerbinder wird entweder durch Extraktion oder durch Pyrolyse oder eine Kombination beider Verfahren entfernt, - the polymer binder needed only for molding is removed either by extraction or by pyrolysis, or a combination of both methods,
    • – der entstandene Bräunling wird bei Temperaturen zwischen 300°C und 2000°C zum fertigen Gehäusekörper gesintert. - the resulting Bräunling is sintered finished housing body at temperatures between 300 ° C and 2000 ° C. Dabei kann ein thermisch zersetzbarer Binder (z. B. Wachs) verflüchtigt werden, It can be volatilized, a thermally decomposable binder (eg., Wax),
    • – der Leiterrahmen wird mit einer Kontaktschicht versehen z. - the lead frame is provided with a contact layer z. B. mit Silber, Gold oder Nickel-Palladium. For example, with silver, gold or nickel-palladium. Alternativ kann der Leiterrahmen bereits beschichtet in die Kavität der Spritzform eingebracht werden. Alternatively, the lead frame may already be coated in the cavity of the injection mold are incorporated.

Claims (18)

  1. Gehäusekörper für einen Halbleiterchip, der ein gegossenes Keramikmaterial enthält, in dem ein Leiterrahmen ( Package body for a semiconductor chip, which contains a cast ceramic material, in which a lead frame ( 2 2 ) teilweise eingebettet ist. ) Is partially embedded.
  2. Gehäusekörper nach Anspruch 1, der Aluminiumoxid oder Zirkondioxid enthält. includes housing body according to claim 1, of alumina or zirconia.
  3. Gehäusekörper nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, der Partikel ( Housing body (according to at least one of the preceding claims, of the particles 8 8th ) mit reflektierender Wirkung enthält. ) Having a reflective effect.
  4. Gehäusekörper nach Anspruch 3, der Partikel aus Titandioxid enthält. Housing body according to claim 3, which contains particles of titanium dioxide.
  5. Gehäusekörper nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, der eine Ausnehmung ( Housing body according to at least one of the preceding claims, (a recess 6 6 ) aufweist, in der ein Halbleiterchip ( ), In which a semiconductor chip ( 11 11 ) angeordnet ist. ) Is arranged.
  6. Gehäusekörper nach Anspruch 5, in dessen Ausnehmung ( Housing body according to claim 5, (in the recess 6 6 ) ein Material ( ) A material ( 23 23 ) angeordnet ist, das den Halbleiterchip ( is arranged), which (the semiconductor chip 11 11 ) teilweise umgibt. ) Partially surrounds.
  7. Gehäusekörper nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Leiterrahmen ( Housing body according to at least one of the preceding claims, wherein the lead frame ( 2 2 ) separat vorgeformt ist. ) Is preformed separately.
  8. Gehäusekörper nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Leiterrahmen ( Housing body according to at least one of the preceding claims, wherein the lead frame ( 2 2 ) selbsttragend ist. ) Is self-supporting.
  9. Gehäusekörper nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Leiterrahmen ( Housing body according to at least one of the preceding claims, wherein the lead frame ( 2 2 ) Verbiegungen ( ) Bending ( 3 3 ) aufweist. ) having.
  10. Gehäusekörper nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Leiterrahmen ( Housing body according to at least one of the preceding claims, wherein the lead frame ( 2 2 ) eine Chipmontagefläche ( ) Is a chip mounting surface ( 10 10 ) aufweist. ) having.
  11. Gehäusekörper nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Leiterrahmen ( Housing body according to at least one of the preceding claims, wherein the lead frame ( 2 2 ) aus der Chipmontageebene herausgebogen ist. ) Is bent out of the chip mounting plane.
  12. Gehäusekörper nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem auf dem Leiterrahmen ( Housing body according to at least one of the preceding claims, in which (on the lead frame 2 2 ) ein Haftvermittler aufgetragen ist. ), An adhesion promoter is applied.
  13. Gehäusekörper nach Anspruch 12, bei dem auf dem Leiterrahmen ( Housing body according to claim 12, in which (on the lead frame 2 2 ) ein Silikat als Haftvermittler aufgetragen ist. ) A silicate is applied as an adhesion promoter.
  14. Gehäusekörper nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Leiterrahmen ( Housing body according to at least one of the preceding claims, wherein the lead frame ( 2 2 ) Vertiefungen enthält, die mit Keramikmaterial gefüllt sind. contains) depressions which are filled with ceramic material.
  15. Gehäusekörper nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Leiterrahmen ( Housing body according to at least one of the preceding claims, wherein the lead frame ( 2 2 ) partiell ausgedünnt ( ) Partially thinned out ( 25 25 , . 26 26 ) ist. ) Is.
  16. Gehäusekörper nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Leiterrahmen ( Housing body according to at least one of the preceding claims, wherein the lead frame ( 2 2 ) hakenförmige Stanzgraten enthält. contains) hook-shaped punching burrs.
  17. Verfahren zur Herstellung eines Gehäusekörpers, wobei der Gehäusekörper durch Einspritzen eines Keramikmaterials in eine Spritzform entsteht, in der sich bereits ein Leiterrahmen befindet. A process for producing a housing body, the housing body is formed by injecting a ceramic material into a mold in which there is already a lead frame.
  18. Verfahren nach Anspruch 17, wobei der Gehäusekörper ohne wesentliche Wartezeit nach der Herstellung entformt wird. The method of claim 17, wherein the housing body is removed from the mold without substantial waiting time after manufacture.
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