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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine oberflächenmontierbare Vorrichtung
mit einer Montageseite, einer der Montageseite gegenüberliegenden Oberseite,
einer elektrisch isolierenden Trägerplatte, einem
elektrischen Bauelement und einem Gehäuse.
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Herkömmlicherweise
weisen oberflächenmontierbare
Vorrichtungen eine Trägerplatte,
ein darauf angeordnetes elektrisches Bauelement und ein Gehäuse auf,
das beispielsweise aus einer Moldmasse besteht. Die Kontaktierung
des elektrischen Bauelements erfolgt bisher meist mittels eines
Bonddrahtes, der von einer Oberseite des Bauelements zu der Trägerplatte
geführt
ist, und durch einen Leitkleber an einer Unterseite des Bauelements.
Dabei ist üblicherweise
die Grundfläche
des Gehäuses
kleiner als die Grundfläche
der Trägerplatte.
Die Trägerplatte ragt
somit an zwei gegenüberliegenden
Seiten über das
Gehäuse
hinaus, um in Bereichen der überstehenden
Trägerplatte
elektrische Führungen,
beispielsweise Leiterbahnen, auf eine Montageseite der Trägerplatte
zu führen,
die dem Gehäuse
gegenüberliegend
angeordnet ist. Eine so ausgebildete Vorrichtung mit einer dem Gehäuse überragenden
Trägerplatte
führt jedoch
nachteilig zu einem erhöhten Platzverbrauch.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine oberflächenmontierbare
Vorrichtung anzugeben, die besonders Platz sparend ist, insbesondere eine
geringe Vorrichtungsgröße und eine
geringe laterale Ausdehnung aufweist.
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Diese
Aufgabe wird unter anderem durch eine oberflächenmontierbare Vorrichtung
mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen
und bevorzugte Weiterbildungen der oberflächenmontierbaren Vorrichtung
sind Gegenstand der abhängigen
Ansprüche.
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Erfindungsgemäß ist eine
oberflächenmontierbare
Vorrichtung vorgesehen, die eine Montageseite, eine der Montageseite
gegenüberliegende Oberseite,
eine elektrisch isolierende Trägerplatte, ein
elektrisches Bauelement und ein Gehäuse aufweist. Die Trägerplatte
schließt
die Vorrichtung zur Montageseite hin ab und weist eine der Montageseite gegenüberliegende
Befestigungsseite auf, auf der zur elektrischen Kontaktierung des
Bauelements Leiterbahnen angeordnet sind. Auf der Montageseite der
Trägerplatte
sind Kontaktflächen
angeordnet. Ferner weist die Trägerplatte
Durchbrüche
auf, wobei jeweils eine Kontaktfläche mittels eines Durchbruchs mit
einer Leiterbahn elektrisch leitend verbunden ist. Das Bauelement
ist auf der Befestigungsseite der Trägerplatte angeordnet und von
dem Gehäuse
umschlossen. Zumindest ein Durchbruch in der Trägerplatte ist unterhalb des
Bauelements angeordnet. Das Gehäuse
ist auf der Befestigungsseite der Trägerplatte angeordnet und schließt die Vorrichtung
zur Oberseite hin ab. Das Gehäuse
und die Trägerplatte sind
in Draufsicht auf die Trägerplatte
bündig
zueinander angeordnet.
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Elektrische
Führungen,
beispielsweise Leiterbahnen, von der Befestigungsseite der Trägerplatte
zu der Montageseite der Trägerplatte
werden somit über
Durchbrüche,
so genannte Mikrovias, geführt.
Diese werden vorzugsweise unterhalb des Bauelements angeordnet.
Dadurch sind überstehende Trägerplattenbereiche,
die zur Führung
der Leiterbahnen auf die Montageseite der Trägerplatte dienen, mit Vorteil
nicht notwendig. Die Vorrichtungsgröße, insbesondere die laterale
Ausdehnung der Vorrichtung und die Grundfläche der Vorrichtung, kann so
mit Vorteil reduziert werden. Dies ist insbesondere für Vorrichtungen,
die vergleichsweise große
Bauelemente umfassen, und/oder für
Vorrichtungen, die eine gewisse Komplexität, insbesondere eine Mehrzahl
von externen elektrischen Anschlussstellen aufweisen, vorteilhaft.
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Die
Vorrichtung kann vorzugsweise mit der Montageseite auf einer Leiterplatte
angeordnet sein, wobei die Kontaktflächen der Vorrichtung bevorzugt mit
Anschlussstellen der Leiterplatte elektrisch leitend verbunden sind,
beispielsweise mittels eines Leitklebers. Die elektrische Kontaktierung
des elektrischen Bauelements der Vorrichtung führt somit von den Anschlussstellen
der Leiterplatte über
die Kontaktflächen
und die Durchbrüche
der Trägerplatte
zu den Leiterbahnen auf der Befestigungsseite der Trägerplatte.
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Bei
einer bevorzugten Ausgestaltung der oberflächenmontierbaren Vorrichtung
sind die Durchbrüche
der Trägerplatte
ausschließlich
unterhalb des Bauelements angeordnet.
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Dadurch
verkleinert sich mit Vorteil weiter die Vorrichtungsgröße, insbesondere
die laterale Ausdehnung der Vorrichtung. Eine Platz sparende oberflächenmontierbare
Vorrichtung ist mit Vorteil möglich.
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Bei
einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der oberflächenmontierbaren
Vorrichtung isoliert das Gehäuse
das Bauelement und die Leiterbahnen nach außen hin vollständig elektrisch.
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Mit
Vorteil können
so externe elektrische Führungen,
beispielsweise elektrische Führungen von
benachbarten elektrischen Bauelementen, auf dem Gehäuse oder
an Seitenflächen
des Gehäuses angeordnet
werden, ohne dabei einen Kurzschluss der Vorrichtung, insbesondere
des elektrischen Bauelements der Vorrichtung, zu erzeugen. Platz
sparende Anordnungen umfassend eine Mehrzahl von elektrischen Vorrichtungen
oder Bauelementen sind so mit Vorteil möglich.
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Das
Gehäuse
ist bevorzugt aus einem Material, das elektrisch isolierend ist.
Besonders bevorzugt weist das Gehäuse eine Moldmasse auf.
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Bei
einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Vorrichtung ist die
Vorrichtung ausschließlich über die
Montageseite nach außen
elektrisch leitend kontaktierbar.
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Insbesondere
ist die Vorrichtung vorzugsweise ausschließlich mittels der Durchbrüche elektrisch leitend
kontaktierbar.
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Dadurch,
dass die Vorrichtung ausschließlich über die
Montageseite mittels der Durchbrüche elektrisch
leitend kontaktierbar ist, und die Oberseite der Vorrichtung, insbesondere
das Gehäuse
der Vorrichtung elektrisch isolierend ausgebildet ist, kann die Gefahr
eines Kurzschlusses der Vorrichtung, insbesondere des elektrischen
Bauelements, mit Vorteil minimiert werden.
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Besonders
bevorzugt weist die Vorrichtung Seitenflächen auf, wobei die Seitenflächen und
die Oberseite der Vorrichtung nach außen hin vollständig elektrisch
isolierend ausgebildet sind.
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Insbesondere
weist die Vorrichtung keine elektrischen Führungen auf, insbesondere Leiterbahnen
und/oder Bonddrähte,
die bis zu den Seitenflächen
der Vorrichtung reichen und dort nach außen hin elektrisch kontaktierbar
sind. Mit Vorteil bieten so die Seitenflächen und/oder die Oberseite
der Vorrichtung die Möglichkeit,
für beispielsweise
externe elektrische Führungen
von beispielsweise benachbarten elektrischen Bauelementen zur Verfügung zu
stehen. Vorrichtungsnahe Anordnungen externer elektrischer Bauelemente
ermöglichen
sich so mit Vorteil, wodurch sich Platz sparende Anordnungen multipler elektrischer
Bauelemente oder Vorrichtungen realisieren lassen.
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Bei
einer bevorzugten Ausgestaltung ist zwischen dem Bauelement und
der Trägerplatte
eine elektrisch isolierende Trennschicht angeordnet.
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Insbesondere
sind bevorzugt auf der Befestigungsseite der Trägerplatte angeordnete Leiterbahnen
ganz oder teilweise mit der elektrisch isolierenden Trennschicht
bedeckt. Dadurch wird eine elektrische Isolierung zwischen dem Bauelement
und den Leiterbahnen im Bereich der Befestigung des Bauelements
erzielt.
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Bevorzugt
ist das elektrische Bauelement an einer Oberseite, die von der Trägerplatte
abgewandt ist, elektrisch leitend mit den Leiterbahnen verbunden,
insbesondere mittels Bonddrähten.
Insbesondere führt
jeweils ein Bonddraht von der Oberseite des Bauelements zu jeweils
einer Leiterbahn der Trägerplatte.
In diesem Fall erfolgt die elektrische Kontaktierung des Bauelements
somit lediglich von der Oberseite des Bauelements. Andere einseitige
elektrische Kontaktierungen eines elektrischen Bauelements und damit
verbundene elektrische Führungen
in dem elektrischen Bauelement, wie beispielsweise Flip-Chip-Bauelemente,
sind dem Fachmann bekannt und werden daher an dieser Stelle nicht
näher erläutert.
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Bei
einer weiteren Ausgestaltung der oberflächenmontierbaren Vorrichtung
ist das Bauelement auf einem Durchbruch der Trägerplatte angeordnet und durch
den Durchbruch mit einer Kontaktfläche elektrisch leitend verbunden.
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In
diesem Fall ist eine zweiseitige Kontaktierung des elektrischen
Bauelements möglich.
Eine elektrische Kontaktierung wird an einer Unterseite des Bauelements über den
Durchbruch zu der Kontaktfläche
geführt.
Die zweite elektrische Kontaktierung des Bauelements kann dagegen
von der Oberseite des Bauelements mittels eines Bonddrahtes zu jeweils
einer Leiterbahn geführt
sein.
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Ist
in diesem Fall zwischen dem Bauelement und der Trägerplatte
eine elektrisch isolierende Trennschicht angeordnet, so ist in der
Trennschicht eine Öffnung
angeordnet, die insbesondere ein elektrisch leitendes Material enthält und die
Unterseite des Bauelements mit dem Durchbruch der Trägerplatte,
und damit der Kontaktfläche,
elektrisch leitend verbindet.
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Bevorzugt
ist das Bauelement mittels eines Klebers, eines Leitklebers oder
eines elektrisch leitenden Lotes befestigt.
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Bei
einer bevorzugten Ausgestaltung der Vorrichtung weist das Bauelement
eine zur Erzeugung oder zur Detektion von elektromagnetischer Strahlung
geeignete aktive Schicht auf.
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Die
aktive Schicht des Bauelements weist bevorzugt mindestens einen
pn-Übergang,
eine Doppelheterostruktur, eine Einfachquantentopfstruktur (SQW,
single quantum well) oder eine Mehrfachquantentopfstruktur (MQW,
multi quantum well) zur Strahlungserzeugung auf. Die Bezeichnung
Quantentopfstruktur entfaltet hierbei keine Bedeutung hinsichtlich
der Dimensionalität
der Quantisierung. Sie umfasst somit unter anderem Quantentröge, Quantendrähte und
Quantenpunkte und jede Kombination dieser Strukturen.
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Besonders
bevorzugt weist das Bauelement eine der Trägerplatte gegenüberliegende
Strahlungsaustrittsseite auf, durch die im Bauelement erzeugte Strahlung
das Bauelement verlassen kann. Bevorzugt ist die Oberseite des Bauelements
die Strahlungsaustrittsseite.
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Bevorzugt
ist das Bauelement ein Halbleiterkörper, besonders bevorzugt ein
Dünnfilmhalbleiterkörper. Als
Dünnfilmhalbleiterkörper wird
im Rahmen der Anmeldung ein Halbleiterkörper angesehen, während dessen
Herstellung das Aufwachssubstrat, auf den eine Halbleiterschichtenfolge,
die einen Halbleiterkörper
des Dünnfilmhalbleiterkörpers umfasst,
beispielsweise epitaktisch aufgewachsen wurde, abgelöst worden
ist.
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Die
Schichten des Halbleiterkörpers
basieren bevorzugt auf einem III/V-Verbindungshalbleitermaterial.
Ein III/V-Verbindungshalbleitermaterial weist
wenigstens ein Element aus der dritten Hauptgruppe, wie beispielsweise
Al, Ga, In und ein Element aus der fünften Hauptgruppe, wie beispielsweise
N, P, As auf. Insbesondere umfasst der Begriff III/V-Verbindungshalbleitermaterial
die Gruppe der binären,
ternären
und quaternären
Verbindungen, die wenigstens ein Element aus der dritten Hauptgruppe und
wenigstens ein Element aus der fünften
Hauptgruppe enthalten, insbesondere Nitrid- und Phosphidverbindungshalbleiter.
Eine solche binäre,
ternäre oder
quaternäre
Verbindung kann zudem beispielsweise einen oder mehrere Dotierstoffe
sowie zusätzliche
Bestandteile aufweisen.
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Besonders
bevorzugt ist das Bauelement eine LED, eine IRED, ein Fototransistor,
eine Fotodiode oder ein Opto-IC.
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Ist
das Bauelement im Wesentlichen zur Detektion von Strahlung vorgesehen,
beispielsweise als Fotodiode, Fototransistor oder Opto-IC ausgebildet, so
enthalten die Schichten des Bauelements bevorzugt Silizium.
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Vorzugsweise
ist das Gehäuse
für die
von dem Bauelement emittierte oder zu detektierende Strahlung transparent.
Die von dem Bauelement erzeugte oder zu detektierende Strahlung
kann so durch das Gehäuse
ausgekoppelt werden. Insbesondere weist das Gehäuse für die von dem Bauelement emittierte
oder zu detektierende Strahlung einen niedrigen Absorptionskoeffizient
auf.
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Alternativ
kann das Gehäuse
für Strahlung
in einem Wellenlängenbereich
strahlungsundurchlässig sein.
In diesem Fall dient das Gehäuse
zur Wellenlängenselektion.
Strahlung in einem bestimmten, insbesondere unerwünschten,
Wellenlängenbereich kann
so aus dem Wellenlängenbereich
der von dem Bauelement emittierten oder zu detektierenden Strahlung
selektiv herausgefiltert werden. Das Gehäuse dient so als Filter für bestimmte
Wellenlängen.
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Bei
einer bevorzugten Ausgestaltung der Vorrichtung ist eine Mehrzahl
elektrischer Bauelemente auf der Befestigungsseite der Trägerplatte
angeordnet, die jeweils von dem Gehäuse vollständig umschlossen sind.
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Mit
Vorteil können
so während
eines Herstellungsverfahrens eine Mehrzahl von Vorrichtungen erzeugt
werden. Eine Massenproduktion oberflächenmontierbarer Vorrichtungen
ermöglicht
sich mit Vorteil.
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Insbesondere
wird so eine Mehrzahl von Vorrichtungen hergestellt, die anschließend mittels
Vereinzelung, beispielsweise durch Sägen in zwei Richtungen, voneinander
getrennt werden. In diesem Fall werden alle vier Seitenflächen der
Vorrichtung durch Sägen
erzeugt. Alternativ kann zur Vereinzelung lediglich in eine Richtung
gesägt
werden, so dass lediglich zwei Seitenflächen der Vorrichtung durch
Sägen erzeugt
werden.
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Insbesondere
sind für
die Vorrichtung Trägerplatten,
die lediglich eine Schicht aufweisen, und Trägerplatten, die einen mehrschichtigen
Aufbau aufweisen, denkbar. Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der
Vorrichtung weist die Trägerplatte
einen mehrschichtigen Aufbau auf. Durch einen mehrschichtigen Aufbau
können
Eigenschaften der Trägerplatte
an erwünschte
Anforderungen angepasst sein. Beispielsweise zeichnet sich eine
mehrschichtige Trägerplatte
durch eine verbesserte Kriechstromfestigkeit, verbesserte Hochfrequenzeigenschaften oder
eine geringer Wasseraufnahme aus.
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Vorzugsweise
enthält
die Trägerplatte
ein Grundmaterial, beispielsweise eine Keramik oder Epoxidharz,
und ein darin enthaltenes Glasfasergewebe. Insbesondere ist die
Trägerplatte
bevorzugt elektrisch isolierend.
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Bei
einer bevorzugten Ausgestaltung weisen die Durchbrüche der
Trägerplatte
jeweils ein elektrisch leitendes Material auf. Dabei können die Durchbrüche teilweise
oder vollständig
mit dem elektrisch leitenden Material gefüllt sein. Das elektrisch leitende
Material ist beispielsweise ein Metall oder eine Metalllegierung.
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Bevorzugt
enthalten die Durchbrüche
der Trägerplatte
einen elektrisch leitenden Vollkörper,
der bevorzugt in die Durchbrüche
eingesteckt ist. Bevorzugt ist der Vollkörper dabei an die Größe des Durchbruchs
derart angepasst, dass er diesen nach dem Einstecken vollständig ausfüllt. Beispielsweise
kann der Vollkörper
Kupfer enthalten oder aus Kupfer bestehen.
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Als
weitere Variante ist denkbar, dass die Durchbrüche mit einem elektrisch isolierenden
Material gefüllt
und/oder mit einem elektrisch isolierenden Material abgedeckt sind.
Insbesondere können
die Durchbrüche
mittels der elektrisch isolierenden Trennschicht, die zwischen Bauelement
und Trägerplatte
angeordnet ist, abgedeckt sein.
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Die
Durchbrüche
der Trägerplatte
können demnach
anwendungsspezifisch ausgestaltet sein. Insbesondere können die
Durchbrüche
je nach Anwendungsbereich eine elektrisch leitende Füllmasse, eine
elektrisch isolierende Füllmasse
und/oder Luft enthalten.
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Weitere
Merkmale, Vorteile, bevorzugte Ausgestaltungen und Zweckmäßigkeiten
der oberflächenmontierbaren
Vorrichtung ergeben sich aus dem im Folgenden in Verbindung mit
den 1 bis 5 erläuterten
Ausführungsbeispielen.
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Es
zeigen:
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1 eine
schematische Ansicht eines Ausführungsbeispiels
einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,
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2A bis 2C jeweils
eine schematische Ansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in verschiedenen
Herstellungsstadien,
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3A bis 3C jeweils
einen Längsschnitt
eines weiteren Ausführungsbeispiels
einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,
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4 einen
schematischen Querschnitt eines weiteren Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,
und
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5A, 5B jeweils
eine Ansicht eines Ausführungsbeispiels
einer herkömmlichen
oberflächenmontierbaren
Vorrichtung.
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Gleiche
oder gleich wirkende Bestandteile sind jeweils mit den gleichen
Bezugszeichen versehen. Die dargestellten Bestandteile sowie die
Größenverhältnisse
der Bestandteile untereinander sind nicht als maßstabsgerecht anzusehen.
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In
den 5A und 5B ist
jeweils eine herkömmliche
oberflächenmontierbare
Vorrichtung dargestellt. Insbesondere ist in 5A ein
Querschnitt einer herkömmlichen
Vorrichtung und in 5B eine Aufsicht auf die Vorrichtung
des Ausführungsbeispiels
der 5A dargestellt. Die Vorrichtung weist eine Montageseite 101,
eine der Montageseite 101 gegenüberliegende Oberseite 102,
eine Trägerplatte 1,
ein elektrisches Bauelement 2 und ein Gehäuse 3 auf.
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Das
elektrische Bauelement 2 ist insbesondere auf der Trägerplatte 1 angeordnet
und wird über Leiterbahnen 4 elektrisch
leitend verbunden. Dabei sind die Leiterbahnen 4 über Seitenflächen der
Trägerplatte 1 auf
die Montageseite 101 der Vorrichtung geführt. Insbesondere
weist die Trägerplatte 1 keine Durchbrüche zur
elektrischen Kontaktierung des elektrischen Bauelements 2 auf.
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Das
elektrische Bauelement 2 ist von einem Gehäuse 3 vollständig umschlossen,
wobei das Gehäuse 3 zur
elektrischen Kontaktierung des elektrischen Bauelements 2 eine
Befestigungsseite 103 der Trägerplatte 1 nicht
vollständig überdeckt.
Insbesondere weist die Trägerplatte 1 Bereiche
auf, auf denen kein Gehäuse 3 angeordnet
ist. Die Grundfläche
des Gehäuses 3 ist
demnach kleiner als die Grundfläche der
Trägerplatte 1.
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Die
Trägerplatte 1 ragt
somit an zwei gegenüberliegenden
Seiten über
das Gehäuse 3 hinaus. Mittels
der überragenden
Bereiche der Trägerplatte 1 wird
die Befestigungsseite 103 und die Montageseite 101 der
Trägerplatte 1 elektrisch
leitend miteinander verbunden, insbesondere die Leiterbahnen 4 geführt.
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Mit
der Montageseite 101 kann die Vorrichtung auf einer Leiterplatte
angeordnet sein (nicht dargestellt), wobei zur elektrischen Kontaktierung
des elektrischen Bauelements 2 die Leiterbahnen der Trägerplatte 1 mit
Anschlussstellen der Leiterplatte elektrisch leitend verbunden sind.
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Durch
die überragenden
Bereiche der Trägerplatte 1 ist
nachteilig ein großer
Platzbedarf der Vorrichtung notwendig. Insbesondere weist die Grundfläche einer
herkömmlichen
Vorrichtung durch die überragenden
Bereiche der Trägerplatte 1 eine weitaus
größere Grundfläche auf
als eine erfindungsgemäße Vorrichtung,
wie sie beispielsweise in dem Ausführungsbeispiel der 1 dargestellt
ist.
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In 1 ist
eine oberflächenmontierbare Vorrichtung 100 gezeigt,
die eine Trägerplatte 1,
ein elektrisches Bauelement 2 und ein Gehäuse 3 aufweist.
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Bei
dem elektrischen Bauelement 2 handelt es sich vorzugsweise
um ein strahlungsemittierendes oder strahlungsdetektierendes Bauelement.
Bevorzugt ist das Bauelement eine LED, eine IRED, ein Fototransistor,
eine Fotodiode oder ein Opto-IC.
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Das
elektrische Bauelement 2 weist vorzugsweise eine zur Erzeugung
oder zur Detektion von elektromagnetischer Strahlung geeignete aktive Schicht
auf. Das Bauelement 2 ist bevorzugt in Dünnfilmbauweise
ausgeführt.
Insbesondere umfasst das Bauelement 2 bevorzugt epitaktisch
abgeschiedene Schichten, die das Bauelement 2 bilden. Die
Schichten des Bauelements 2 basieren bevorzugt auf einem III/V-Verbindungshalbleitermaterial.
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Das
Bauelement 2 weist bevorzugt eine Strahlungsaustrittsseite
auf, an der die in der aktiven Schicht erzeugte Strahlung aus dem
Bauelement 2 austritt. Die Strahlungsaustrittsseite des
Bauelements ist vorzugsweise an der von der Trägerplatte gegenüberliegenden
Seite angeordnet.
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Insbesondere
ist das Bauelement 2 auf einer Befestigungsseite 103 der
Trägerplatte 1 angeordnet und
von dem Gehäuse 3 vollständig umschlossen.
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Die
oberflächenmontierbare
Vorrichtung 100 weist eine Montageseite 101 und
eine Oberseite 102 auf. Die Trägerplatte 1 schließt die Vorrichtung 100 zur
Montageseite 101 hin ab. Die Befestigungsseite 103 der
Trägerplatte 1 ist
gegenüberliegend
der Montageseite 101 angeordnet.
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Zur
elektrischen Kontaktierung des Bauelements 2 sind auf der
Befestigungsseite 103 der Trägerplatte 1 Leiterbahnen 4 angeordnet.
Ferner sind auf der Montageseite 101 Kontaktflächen angeordnet (nicht
dargestellt). Die Trägerplatte 1 weist
ferner Durchbrüche
auf, wobei jeweils eine Kontaktfläche mittels eines Durchbruchs
mit einer Leiterbahn 4 elektrisch leitend verbunden ist.
In dem Ausführungsbeispiel
der 1 sind insbesondere drei Durchbrüche unterhalb
des Bauelements 2 angeordnet (nicht dargestellt).
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Das
Gehäuse 3 ist
auf der Befestigungsseite 103 der Trägerplatte 1 angeordnet.
Das Gehäuse 3 schließt die Vorrichtung 100 zur
Oberseite 102 hin ab. Ferner sind das Gehäuse 3 und
die Trägerplatte 1 in
Draufsicht auf die Trägerplatte 1 bündig zueinander
angeordnet.
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Mit
der Montageseite 101 kann die Vorrichtung 100 auf
einer Leiterplatte angeordnet sein (nicht dargestellt). Insbesondere
können
zur elektrischen Kontaktierung des Bauelements 2 die Kontaktflächen der
Trägerplatte 1 mit
Anschlussstellen der Leiterplatte elektrisch leitend verbunden sein.
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Dadurch,
dass die Durchbrüche
zumindest teilweise unterhalb des Bauelements 2 angeordnet sind,
kann eine Platz sparende Vorrichtung erzielt werden. Insbesondere
sind keine überragenden
Trägerplattenbereiche,
wie es herkömmlicherweise
der Fall ist, nötig,
um eine elektrische Kontaktführung
zur Montageseite 101 der Vorrichtung 100 zu ermöglichen.
Eine oberflächenmontierbare
Vorrichtung 100 mit einer geringen Vorrichtungsgröße, insbesondere einer
geringen lateralen Ausdehnung, ermöglicht sich so mit Vorteil.
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Das
Gehäuse 3 ist
vorzugsweise für
die von dem Bauelement 2 emittierte oder zu detektierende Strahlung
transparent. Alternativ kann das Gehäuse 3 für Strahlung
in einem erwünschten
Wellenlängenbereich
strahlungsundurchlässig
sein. In diesem Fall erfüllt
das Gehäuse 3 eine
Filterfunktion für
vorgegebene Wellenlängenbereiche.
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Zwischen
der Trägerplatte 1 und
dem Bauelement 2 ist eine elektrisch isolierende Trennschicht 7 angeordnet.
Die elektrisch isolierende Trennschicht 7 deckt die Durchbrüche, die
in der Trägerplatte 1 angeordnet
sind, vollständig
ab. Ferner isoliert die Trennschicht 7 das Bauelement 2 und
die Trägerplatte 1 voneinander.
Die Trennschicht 7 ist bereichsweise auf den Leiterbahnen 4 der
Trägerplatte 1 angeordnet.
Die nicht von der Trennschicht 7 bedeckten Bereiche der
Leiterbahnen 4 sind jeweils mit einem Bonddraht 41 mit
einer Oberseite des Bauelements 2 elektrisch leitend verbunden.
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In
dem Ausführungsbeispiel
der 1 ist das elektrische Bauelement 2 somit
lediglich an der Oberseite elektrisch leitend kontaktiert. Die Unterseite
des Bauelements 2 dagegen ist durch die Trennschicht 7 elektrisch
von den Leiterbahnen 4 isoliert.
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Das
Gehäuse 3 weist
vorzugsweise ein elektrisch isolierendes Material auf. Bevorzugt
isoliert das Gehäuse 3 das
Bauelement 2, die Leiterbahnen 4 und die Bonddrähte 41 nach
außen
hin vollständig. Insbesondere
ist die Vorrichtung 100 ausschließlich über die Montageseite 101 nach
außen
hin elektrisch leitend kontaktierbar. Insbesondere ist die Vorrichtung 100 ausschließlich mittels
der in der Trägerplatte 1 angeordneten
Durchbrüche
elektrisch leitend kontaktierbar.
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Die
Vorrichtung 100 weist vorzugsweise Seitenflächen 104 auf,
wobei die Seitenflächen 104 und die
Oberseite 102 nach außen
hin vollständig
elektrisch isolierend ausgebildet sind. Insbesondere sind keine
elektrischen Verbindungen, insbesondere Leiterbahnen 4 und/oder
Bonddrähte,
von dem Bauelement 2 an eine der Seitenflächen 104 geführt. Dadurch
ist es möglich,
dass an dem Gehäuse 3 der Vorrichtung 100,
insbesondere neben oder auf der Vorrichtung 100, weitere
elektrische Bauelemente 2 oder Vorrichtungen 100 angeordnet
sein können, ohne
dabei einen Kurzschluss zu erzeugen. So können eine Mehrzahl von Vorrichtungen 100 und/oder elektrischen
Bauelementen 2 Platz sparend nebeneinander angeordnet sein,
ohne dass sich die elektrischen Führungen der Vorrichtungen 100 beziehungsweise
Bauelemente 2 überschneiden.
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In
dem Ausführungsbeispiel
der 1 ist das elektrische Bauelement 2 über drei
Bonddrähte 41 jeweils
mit einer Leiterbahn 4 elektrisch leitend verbunden. Alternativ
kann das Bauelement 2 auch von der Unterseite her über einen
Durchbruch der Trägerplatte 1 elektrisch
leitend verbunden sein. Dazu ist in der Trennschicht 7 mindestens
eine Öffnung
vorgesehen, die ein elektrisch leitendes Material, beispielsweise
ein Metall oder eine Metalllegierung, enthält. Dadurch kann zumindest
ein Durchbruch der Trägerplatte 1 mittels
der Öffnung
der Trennschicht 7 mit der Unterseite des Bauelements 2 elektrisch
leitend verbunden sein.
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In
den 2A bis 2C ist
jeweils eine schematische Ansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung
in verschiedenen Herstellungsstadien dargestellt. 2A zeigt
die Trägerplatte 1 in
einer Aufsicht.
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Die
Trägerplatte 1 weist
eine Montageseite 101 und eine Befestigungsseite 103 auf.
Auf der Befestigungsseite 103 sind Leiterbahnen 4 ausgebildet. Ferner
sind in der Trägerplatte 1 Durchbrüche 6 ausgebildet.
Die Durchbrüche 6 sind
mit einem elektrisch leitendem Material, beispielsweise einem Metall
oder einer Metalllegierung, gefüllt.
Ferner sind die Durchbrüche 6 jeweils
unterhalb eines Endbereichs jeweils einer Leiterbahn 4 angeordnet.
Das innerhalb der Durchbrüche 6 angeordnete
elektrisch leitende Material kann so direkt elektrisch leitend jeweils
mit einem Endbereich der Leiterbahnen 4 verbunden sein.
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Auf
der Montageseite 101 der Trägerplatte 1 sind Kontaktflächen angeordnet
(nicht dargestellt). Die Kontaktflächen sind jeweils über die
Durchbrüche 6 mit
jeweils einer Leiterbahn 4 elektrisch leitend verbunden.
Insbesondere ist das elektrisch leitende Material jeweils in den
Durchbrüchen 6 mit
einer Leiterbahn 4 und mit einer Kontaktfläche elektrisch
leitend verbunden, sodass jeweils eine Leiterbahn 4 der Befestigungsseite 103 mit
einer Kontaktfläche
der Montageseite 101 elektrisch leitend verbunden ist.
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2B weist
einen nächsten
Verfahrensschritt bei der Herstellung einer oberflächenmontierbaren
Vorrichtung auf. Auf Teilbereichen der Trägerplatte 1 ist eine
elektrisch isolierende Trennschicht 7 angeordnet. Insbesondere
sind die Durchbrüche
der Trägerplatte 1 an
der Befestigungsseite 103 mittels der Trennschicht 7 abgedeckt.
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Die
Leiterbahnen 4 der Trägerplatte 1 sind zum
Teil von der Trennschicht 7 überdeckt. Eine in diesem Verfahrensstadium
hergestellte oberflächenmontierbare
Vorrichtung kann demnach in zwei Teilbereiche eingeteilt werden.
Insbesondere weist die Vorrichtung einen Teilbereich auf, der an
der Befestigungsseite 103 der Trägerplatte 1 mittels
der Trennschicht 7 elektrisch isolierend ausgebildet ist.
Ferner weist die Vorrichtung einen zweiten Teilbereich auf, bei
dem die Befestigungsseite 103 Leiterbahnen 4 aufweist,
die nicht mit einer elektrisch isolierenden Trennschicht 7 versehen
sind. In diesem Teilbereich kann die Vorrichtung somit über die
Leiterbahnen 4, die Durchbrüche und die Kontaktflächen elektrisch leitend
kontaktiert sein.
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In
der in 2C dargestellten Vorrichtung
ist auf die elektrisch isolierende Trennschicht 7 ein elektrisches
Bauelement 2 aufgebracht. Bevorzugt ist das elektrische
Bauelement 2 mittels eines Klebers 8 oder eines
Lotes auf der Trennschicht 7 befestigt.
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Das
elektrische Bauelement 2 ist, ebenso wie in dem in 1 dargestellten
Ausführungsbeispiel,
vorzugsweise ein strahlungsemittierendes oder detektierendes Bauelement.
Insbesondere ist das Bauelement bevorzugt eine LED, eine IRED, ein
Fototransistor, eine Fotodiode oder ein Opto-IC.
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Zur
elektrischen Kontaktierung des Bauelements 2 ist jeweils
von einer Leiterbahn 4 ein Bonddraht 41 zu einer
Kontaktstelle an einer Oberseite des Bauelements 2, die
der Trägerplatte 1 gegenüberliegt,
geführt.
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Alternativ
kann das elektrische Bauelement 2 direkt auf einer Leiterbahn 4 der
Trägerplatte 1,
insbesondere auf einem Durchbruch der Trägerplatte 1, angeordnet
sein (nicht dargestellt). In diesem Fall ist vorzugsweise keine
elektrisch isolierende Trennschicht 7 zwischen dem Bauelement 2 und
der Trägerplatte 1 angeordnet.
Ein weiterer elektrische Kontakt des Bauelements und jeder weitere
elektrische Kontakt können
vorzugsweise über
die Oberseite des Bauelements mittels Bonddrähte zu jeweils elektrisch von
der ersten Leiterbahn 4 isolierte weitere Leiterbahnen 4 geführt sein.
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In
einem nächsten
Verfahrensschritt wird ein Gehäuse
auf der Befestigungsseite 103 der Trägerplatte 1 angeordnet
(nicht dargestellt). Insbesondere ist das Gehäuse so angeordnet, dass das
elektrische Bauelement 2, die Bonddrähte 41 und die Leiterbahnen 4 vollständig von
dem Gehäusematerial umschlossen
sind. Die Oberseite und die Seitenflächen der Vorrichtung sind so
vollständig
elektrisch isolierend ausgebildet. Eine elektrische Kontaktierung
der Vorrichtung ist demnach lediglich über die Montageseite 101 möglich.
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Insbesondere
versiegelt das Gehäuse
das Bauelement 2 und die Bonddrähte 41 (nicht dargestellt).
Das Aufbringen des Gehäuses
erfolgt bevorzugt mittels eines Transfermoldprozesses. Das Gehäuse weist
vorzugsweise eine Moldmasse auf, die für Strahlung transparent ist
oder eine Filterwirkung für
bestimmte Wellenlängenbereiche
aufweist. Nach Aufbringen des Gehäuses ist eine Vorrichtung,
wie sie beispielsweise in dem Ausführungsbeispiel der 1 gezeigt
ist, erzeugt.
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In
den 3A bis 3c ist
jeweils eine Aufsicht auf ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung
gezeigt. Insbesondere ist in 3A eine
Aufsicht auf eine Montageseite 101 der Vorrichtung dargestellt. 3B zeigt
eine Aufsicht auf eine Befestigungsseite 103 der Trägerplatte 1.
In 3C ist eine schematische Aufsicht auf eine Oberseite 102 einer
oberflächenmontierbaren Vorrichtung 100 schematisch
dargestellt.
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An
der Montageseite 101 der Trägerplatte 1 sind Kontaktflächen 5 angeordnet.
In dem Ausführungsbeispiel
der 3A sind vier durch einen Abstand voneinander elektrisch
isolierte Kontaktflächen 5 angeordnet.
Die Kontaktflächen 5 überschneiden sich
zumindest teilweise mit in der Trägerplatte 1 integrierten
Durchbrüchen 6.
Jeweils eine Kontaktfläche 5 ist
unterhalb eines Durchbruchs 6 angeordnet. Die Durchbrüche 6 sind
vorzugsweise mit einem elektrisch leitenden Material, beispielsweise
einem Metall oder einer Metalllegierung gefüllt. So können die Kontaktflächen 5,
die an der Unterseite der Trägerplatte 1 angeordnet
sind, mit Leiterbahnen an der Befestigungsseite der Trägerplatte 1 elektrisch
leitend verbunden sein.
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Die
Kontaktflächen 5 und
die Abstände
zwischen den Kontaktflächen 5 sind
bevorzugt teilweise mit einem elektrisch isolierenden Material 9 planarisiert.
Insbesondere sind die Bereiche zwischen den Kontaktflächen 5 vollständig mit
einem elektrisch isolierenden Material 9 gefüllt. Die
Kontaktflächen 5 sind bevorzugt
lediglich teilweise, insbesondere in Bereichen der Durchbrüche 6,
mit dem elektrisch isolierenden Material 9 versehen. Teilbereiche
der Kontaktflächen 5 weisen
vorzugsweise kein elektrisch isolierendes Material 9 auf,
sodass in den Teilbereichen externe elektrische Anschlussstellen 51 erzeugt
sind. In dem Ausführungsbeispiel
der 3A sind vier voneinander isolierte elektrische
Anschlussstellen 51 angeordnet.
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Die
Anschlussstellen 51 sind jeweils vorzugsweise zu einer
externen Kontaktierung vorgesehen. Beispielsweise ist eine elektrische
Anschlussstelle 51 als Masseanschluss (Ground: GND) vorgesehen.
Eine weitere elektrische Anschlussstelle kann beispielsweise als
Anschlussstelle für
eine Versorgungsspannung (voltage of the common collector: VCC)
vorgesehen sein. Eine weitere Anschlussstelle ist beispielsweise
für eine
SCL (single computer logic) vorgesehen. Die in dem Ausführungsbeispiel
der 3A letzte Anschlussstelle kann beispielsweise als
Anschlussstelle für
ein SDA (smart digital assistant) Anwendung finden.
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Die
Kontaktflächen 51 weisen
bevorzugt eine Länge
in einem Bereich zwischen 0,5 mm und 0,7 mm, insbesondere 0,6 mm,
auf. Die Breite der Kontaktflächen 51 liegt
jeweils etwa in einem Bereich zwischen 0,4 mm und 0,5 mm und beträgt insbesondere
vorzugsweise 0,45 mm.
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Die
Kontaktflächen 51 weisen
jeweils einen Mittelpunkt auf, der in der 3A durch
ein Kreuz gekennzeichnet ist. Die Mittelpunkte zweier Kontaktflächen 51 sind
beispielsweise in einem Abstand zueinander zwischen 1,1 mm und 1,4
mm angeordnet.
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In 3B ist
eine Aufsicht auf eine Befestigungsseite 103 einer Trägerplatte 1 gezeigt.
Ein elektrisches Bauelement und ein Gehäuse sind in dem Ausführungsbeispiel
der 3B der Übersicht
halber nicht dargestellt.
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Auf
der Befestigungsseite 103 der Trägerplatte 1 sind Leiterbahnen 4 angeordnet.
Bevorzugt weisen die Leiterbahnen 4 eine Breite dL in einem Bereich zwischen 0,2 mm und 0,4
mm und einen Abstand zueinander dA in einem
Bereich zwischen 0,4 mm und 0,5 mm auf. Beispielsweise weisen die
Leiterbahnen 4 eine Breite dL von
0,3 mm und einen Abstand zueinander dA von
0,467 mm auf.
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Unterhalb
eines Teilbereichs der Leiterbahnen 4 ist jeweils ein Durchbruch 6 der
Trägerplatte 1 angeordnet.
Die Leiterbahnen 4 umschließen bevorzugt vollständig den
Durchbruch 6. Ein in dem Durchbruch 6 angeordnetes
elektrisch leitendes Material kann so mit jeweils einer Leiterbahn 4 elektrisch
leitend verbunden sein. Die Durchbrüche 6 weisen jeweils
beispielsweise einen Durchmesser dD von
etwa 0,15 mm auf.
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Auf
zumindest einem Teilbereich der Befestigungsseite 103 der
Trägerplatte 1 ist
eine elektrisch isolierende Trennschicht 7 angeordnet.
Insbesondere sind die Durchbrüche 6 der
Trägerplatte 1 und
ein Teilbereich der Leiterbahnen 4 von der elektrisch isolierenden
Trennschicht 7 abgedeckt. Weitere Teilbereiche der Leiterbahnen 4 dagegen
weisen keine elektrisch isolierende Trennschicht 7 auf.
In diesen weiteren Teilbereichen kann ein elektrisches Bauelement
mittels beispielsweise Bonddrähten
mit den Leiterbahnen 4 elektrisch leitend verbunden sein.
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In 3C ist
eine Aufsicht auf eine oberflächenmontierbare
Vorrichtung dargestellt. Im Vergleich zu dem Ausführungsbeispiel
der 3B ist auf der elektrisch isolierenden Schicht 7 ein
elektrisches Bauelement 2, insbesondere eine LED, eine
IRED, ein Fototransistor, eine Fotodiode oder ein Opto-IC, angeordnet.
Das elektrische Bauelement 2 weist beispielsweise eine
Breite dB von etwa 1,2 mm und eine Länge lB von etwa 1 mm auf. Ferner weist das elektrische
Bauelement 2 vorzugsweise einen strahlungsemittierenden
Bereich S auf, der einen Zentralbereich Z aufweist. Der Zentralbereich
Z ist beispielsweise zu einer Seitenfläche des elektrischen Bauelements 2 in einem
Abstand von etwa 0,35 mm angeordnet. Der strahlungsemittierende
Bereich S weist beispielsweise eine Fläche von etwa 0,16 mm2 auf.
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Kontaktstellen
des elektrischen Bauelements 2 sind vorzugsweise jeweils
mittels eines Bonddrahtes 41 mit einer Leiterbahn 4 elektrisch
leitend verbunden. Insbesondere sind die Bonddrähte 41 jeweils mit
einem Teilbereich der Trägerplatte 4 elektrisch
leitend verbunden, auf dem keine elektrisch isolierende Trennschicht 7 angeordnet
ist.
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Das
elektrische Bauelement 2 ist bevorzugt auf der elektrisch
isolierenden Schicht 7 angeordnet. Dadurch werden die Leiterbahnen 4 von
dem elektrischen Bauelement 2 in einem Befestigungsbereich des
Bauelements 2 elektrisch isoliert. Ein Kurzschluss des
Bauelements 2 kann so vermieden werden.
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Die
Vorrichtung weist beispielsweise eine Grundfläche von etwa 2 +/– 0,15 mm2 auf.
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In 4 ist
ein Querschnitt einer oberflächenmontierbaren
Vorrichtung 100, beispielsweise einer Vorrichtung 100 des
Ausführungsbeispiels
aus 1, dargestellt. Auf einer Befestigungsseite 103 einer
Trägerplatte 1 ist
eine elektrisch isolierende Trennschicht 7 und darauf ein
elektrisches Bauelement 2 angeordnet. Die Trägerplatte 1 weist
Durchbrüche 6 auf,
durch die elektrische Führungen,
insbesondere elektrisch leitendes Material, zu Kontaktflächen 5,
die auf einer Montageseite 101 der Vorrichtung angeordnet
sind, führen.
Das elektrische Bauelement 2 kann so mittels der Durchbrüche 6 an
der Montageseite 101 der Vorrichtung 100 extern
elektrisch kontaktiert sein. Insbesondere ist die Vorrichtung 100 lediglich
von der Montageseite 101 elektrisch kontaktierbar.
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Das
elektrische Bauelement 2 weist beispielsweise eine Höhe dH von etwa 0,22 mm auf. Die Vorrichtung 100 weist
beispielsweise eine Höhe
d von etwa 0,7 +/– 0,1
mm auf.
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Das
elektrische Bauelement 2 ist vollständig von einem Gehäuse 3 umformt,
insbesondere umschlossen. Ferner sind die Bonddrähte 41 vollständig von
dem Gehäuse 3 umschlossen.
Das Gehäuse 3 ist
insbesondere bündig
mit der Trägerplatte 1 angeordnet.
Insbesondere gehen die Seitenflächen
des Gehäuses 3 linear
in die Seitenflächen
der Trägerplatte 1 über.
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Auf
der Montageseite 101 der Vorrichtung 100 sind
Kontaktflächen 5,
insbesondere externe Anschlussstellen 51 und ein elektrisch
isolierendes Material 9 angeordnet. Durch das elektrisch
isolierende Material 9 kann mit Vorteil die Vorrichtung 100 zur Montageseite 101 planarisiert
sein. Ferner können
so mit Vorteil Kurzschlüsse
der Vorrichtung 100 und/oder des elektrischen Bauelements 2 vermieden werden.
Durch die Anschlussstellen 51 kann die Vorrichtung nach
außen
hin elektrisch kontaktiert sein.
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Die
Erläuterung
der erfindungsgemäßen Vorrichtung
anhand der oben beschriebenen Ausführungsbeispiele ist nicht als
Beschränkung
der Erfindung auf diese zu betrachten. Vielmehr umfasst die Erfindung
jedes neue Merkmal sowie jede Kombination von Merkmalen, was insbesondere
jede Kombination von Merkmalen in den Patentansprüchen beinhaltet,
auch wenn dieses Merkmal oder diese Kombination selbst nicht explizit
in den Patentansprüchen oder
den Ausführungsbeispielen
angegeben ist.