DE19536454B4 - Optoelektronisches Halbleiter-Bauelement - Google Patents

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Abstract

Strahlung aussendendes und/oder empfangendes Halbleiter-Bauelement mit einem Strahlung aussendenden und/oder empfangenden Halbleiterchip (1), mit einem elektrischen Leiterrahmen, der einen Chipträgerteil (2) und einen Anschlußteil (10) aufweist, und mit einer Umhüllung (3), bei dem:
– der Halbleiterchip (1) auf dem Chipträgerteil (2) innerhalb einer an diesem ausgebildeten Wanne, deren Innenfläche (5) derart ausgebildet ist, dass sie einen Reflektor für die vom Halbleiterchip (1) ausgesandte und/oder empfangene Strahlung bildet, befestigt ist und
– der Halbleiterchip (1) und ein Teilbereich des Leiterrahmens von der Umhüllung (3) umgeben sind,
dadurch gekennzeichnet, daß
– eine vom Halbleiterchip abgewandte Rückseite des Chipträgerteiles (2) zumindest teilweise derart aus der Umhüllung (3) herausragt, daß der Chipträgerteil (2) im Bereich der Wanne (4) von außerhalb elektrisch und/oder thermisch anschließbar ist.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf ein Strahlung aussendendes und/oder empfangendes Halbleiter-Bauelement nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
  • Ein solches Halbleiterbauelement ist beispielsweise aus der europäischen Patentanmeldung EP 400 176 A1 bekannt. Darin ist eine sogenannte Top-LED beschrieben, bei der ein Halbleiterchip auf einem ebenen Chipträgerteil eines Leiterrahmens befestigt ist. Der Leiterrahmen setzt sich zusammen aus dem Chipträgerteil und einem getrennt von diesem angeordneten Anschlußteil mit jeweils einem externen Anschluß. Der Chipträgerteil mit dem Halbleiterchip, der Anschlußteil und Teilbereiche der externen Anschlüsse sind von einer Umhüllung umgeben, die aus einem strahlungsundurchlässigen Grundkörper mit einer Ausnehmung und einem diese Ausnehmung ausfüllenden strahlungsdurchlässigen Fensterteil besteht. Der Chipträgerteil und der Anschlußteil sind derart von dem Grundkörper umgeben bzw. in diesen eingebettet, daß Teilbereiche der Oberseiten des Chipträgerteils und des Anschlußteils mit der verbleibenden Bodenfläche der Ausnehmung bündig abschließen. Der Halbleiterchip ist bis auf seine Unterseite, mit der er auf dem Chipträgerteil aufliegt, vollständig von dem strahlungsdurchlässigen Fensterteil umgeben. Die Ausnehmung, die vollständig von dem strahlungsdurchlässigenn Fensterteil ausgefüllt ist, ist derart geformt, daß sie für die vom Halbleiterbauelement ausgesandte Strahlung einen Reflektor bildet.
  • Die Druckschriften US 3,820,237 , US 3,914,786 und 4,255,688 beschreiben jeweils ein Leuchtdiodenbauelement, bei dem ein LED-Chip in einer Reflektorwanne auf einem metallischen Leadframe angeordnet ist und die Reflektorwanne vollständig mit Kunststoff umhüllt ist.
  • Die Offenlegungsschrift DE 31 29 996 A1 beschreibt einen Optokoppler, bei dem ein freier Anschluß eines symmetrischen Leiterrahmens zur Verbesserung des Wärmeverhaltens des Bauelements mit dem Trägerteil einer LED verbunden ist.
    •
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Strahlung aussendendes und/oder empfangendes Halbleiterbauelement der eingangs erwähnten Art so weiterzubilden, daß es eine erhöhte Strahlstärke aufweist und in einfacher Weise hergestellt werden kann. Außerdem soll dieses Halbleiterbauelement eine gute Wärmeableitung vom Halbleiterchip aufweisen.
  • Diese Aufgaben werden durch ein Halbleiterbauelement mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst.
  • Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen.
    •
  • Die Erfindung wird anhand von zwei Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den 1a und 1b näher erläutert. Es zeigen:
  • 1a eine Draufsicht auf ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Halbleiterbauelements, und
  • 1b einen Schnitt durch das erste Ausführungsbeispiel.
  • Bei dem Halbleiterbauelement der 1a und 1b handelt es sich um eine sogenannte Top-LED in SMD-Bauweise. Diese setzt sich zusammen aus einem metallenen Leiterrahmen, bestehend aus einem Chipträgerteil 2 und einem Anschlußteil 10 mit jeweils zwei externen Anschlüssen 11, 12, einem auf dem Chipträgerteil 2 befestigten Strahlung aussendenden Halbleiterchip 1 und einer quaderförmigen Umhüllung 3. Der Halbleiter chip 1 weist an seiner Oberseite und an seiner Unterseite jeweils eine Kontaktmetallisierung 16, 17 auf. Die Kontaktmetallisierung 17 an der Unterseite ist beispielsweise mittels eines metallischen Lotes oder eines elektrisch leitenden Klebstoffes mit dem Chipträgerteil 2 und die Kontaktmetallisierung 16 an der Oberseite ist mittels eines Bonddrahtes 20, der z. B. aus Gold oder einem anderen geeigneten metallischen Werkstoff besteht, mit dem Anschlußteil 10 elektrisch leitend verbunden. In dem Chipträgerteil 2 ist in dem Bereich, in dem der Halbleiterchip 1 befestigt ist, beispielsweise mittels Prägen eine Wanne 4 ausgebildet, deren Innenfläche 5 annähernd die Form eines auf den Kopf gestellten Kegelstumpfes aufweist und für die vom Halbleiterchip 1 ausgesandte Strahlung einen Reflektor bildet. Die externen Anschlüsse 11, 12 des Chipträgerteiles 2 und des Anschlußteiles 10 ragen jeweils auf gegenüberliegenden Seiten aus dieser Umhüllung 3 heraus und sind außerhalb der Umhüllung 3 an der Umhüllung 3 entlang zunächst nach unten und anschließend nach innen in Richtung zur Mitte der Umhüllung 3 gebogen. Sie können jedoch auch jede beliebige andere Form aufweisen.
  • Die Umhüllung 3 ist zweiteilig aus einem strahlungsundurchlässigen Grundkörper 7 mit einer Ausnehmung 8 und einem diese Ausnehmung 8 ausfüllenden strahlungsdurchlässigen Fensterteil 9 gefertigt. Der Grundkörper 7 und der Fensterteil 9 bestehen beispielsweise aus einem gefüllten Kunstharz oder aus einem Thermoplast bzw. aus einem transparenten Kunstharz oder Polycarbonat. Als Füllstoff für Kunstharz kommen beispielsweise Metallpulver, Metalloxide, Metallcarbonate oder Metallsilikate in Frage. Der Chipträgerteil 2 und der Anschlußteil 10 sind so von dem strahlungsundurchlässigen Grundkörper 7 umgeben bzw. in diesen eingebettet, daß ein Teilbereich des Anschlußteiles 10 und ein Teilbereich des Chipträgerteiles 2, in dem sich die Wanne 4 befindet, auf der Innenfläche 13 der Ausnehmung 8 aufliegt. Die Innenfläche 13 der Ausnehmung 8 ragt nach oben über die Wanne 4 hinaus.
  • Bei einer bevorzugten Weiterbildung des ersten Ausführungsbeispieles ist die Innenfläche der Wanne 4 und evtl. auch der an das Fensterteil 9 angrenzende Teil der Oberseite des Anschlußteiles 10 zur Verbesserung der Reflexion poliert oder mit einem reflexionssteigernden Material beschichtet. Als reflexionssteigerndes Material eignet sich beispielsweise ein glänzender Lack oder Aluminium, das aufgedampft, aufgesputtert oder mittels eines anderen geeigneten Verfahrens aufgebracht wird. Ebenso können auch die nicht vom Chipträgerteil 2 und Anschlußteil 10 bedeckten Bereiche der Innenfläche 13 mit einer reflexionssteigernden Schicht versehen sein, so daß auch diese Bereich die vom Halbleiterchip 1 ausgesandte Strahlung in die vorgesehene Hauptstrahlrichtung 6 reflektieren. Hierzu eignet sich z. B. wiederum ein glänzender Lack oder Aluminium, das nach den oben genannten Verfahren aufgebracht wird.
  • Denkbar wäre auch, daß die Ausnehmung 8 nicht vollständig von dem Fensterteil 9 ausgefüllt ist, sondern daß nur der Halbleiterchip 1 und die Wanne 4 oder jeder andere beliebige Teilbereich der Ausnehmung 8 von dem Fensterteil umgeben bzw. bedeckt ist. Ebenso kann der Fensterteil 9 so gefertigt sein, daß dieser über die Oberkante der Ausnehmung 8 hinausragt.
  • Zur Verbesserung der Wärmeableitung vom Halbleiterchip 1 können, wie in den 1a und 1b gezeigt, die externen Anschlüsse 11 des Chipträgerteiles 2 breiter sein als die externen Anschlüsse 12 des Anschlußteiles 10. Ebenso kann, falls notwendig bzw. möglich, vom Chipträgerteil 2 nur ein externer Anschluß 11 oder eine Mehrzahl (> 2) externer Anschlüsse 11 aus der Umhüllung herausgeführt sein. Das gleiche gilt für den Anschlußteil 10.
  • Bei einem möglichen Verfahren zur Herstellung des erfindungsgemäßen Halbleiterbauelements nach dem Ausführungsbeispiel kann im Falle, daß der Grundkörper 7 aus einem Thermoplasten oder einem anderen temperaturstabilen Material besteht, der Leiterrahmen zunächst mit dem Grundkörpermaterial umhüllt werden, anschließend der Halbleiterchip und der Bonddraht befestigt werden und abschließend die Ausnehmung 8 mit dem Material des Fensterteiles 9 gefüllt werden.
  • Der Chipträgerteil 2 ist derart in den Grundkörper 7 eingebettet, daß die Bodenwandung 18 der Wanne 4 auf der Unterseite des Grundkörpers aus diesem herausragt. Dadurch ist es möglich, den Chipträgerteil 2 direkt von außen zu kontaktieren, indem dieser beispielsweise direkt auf eine Leiterplatte geklebt oder gelötet wird. Darüber hinaus besitzen in diesem Ausführungsbeispiel die externen Anschlüsse 11 des Chipträgerteiles 2 eine größere Breite als die externen Anschlüsse 12 des Anschlußteiles 10. Durch diese Maßnahmen, einzeln oder in Kombination, ist eine verbesserte Wärmeableitung vom Halbleiterchip 1 gewährleistet.
  • Das zweite Ausführungsbeispiel weist bis auf den Unterschied, daß die Umhüllung vollständig aus einem transparenten Material, beispielsweise ein transparentes Kunstharz, gefertigt ist, sämtliche Merkmale des ersten Ausführungsbeispieles auf.
  • Die oben beschriebenen Ausführungsformen bzw. -beispiele des erfindungsgemäßen Halbleiterbauelements sind nicht nur auf die Verwendung eines Strahlung aussendenden Halbleiterchips 1 eingeschränkt sondern können ebenso für Photodioden-, Phototransistor- und andere Strahlung empfangende Halbleiterchips eingesetzt werden. Die Wanne 4 ist in diesem Fall so ausgebildet, daß die durch den Fensterteil 9 einfallende Strahlung in Richtung Halbleiterchip reflektiert wird.

Claims (9)

  1. Strahlung aussendendes und/oder empfangendes Halbleiter-Bauelement mit einem Strahlung aussendenden und/oder empfangenden Halbleiterchip (1), mit einem elektrischen Leiterrahmen, der einen Chipträgerteil (2) und einen Anschlußteil (10) aufweist, und mit einer Umhüllung (3), bei dem: – der Halbleiterchip (1) auf dem Chipträgerteil (2) innerhalb einer an diesem ausgebildeten Wanne, deren Innenfläche (5) derart ausgebildet ist, dass sie einen Reflektor für die vom Halbleiterchip (1) ausgesandte und/oder empfangene Strahlung bildet, befestigt ist und – der Halbleiterchip (1) und ein Teilbereich des Leiterrahmens von der Umhüllung (3) umgeben sind, dadurch gekennzeichnet, daß – eine vom Halbleiterchip abgewandte Rückseite des Chipträgerteiles (2) zumindest teilweise derart aus der Umhüllung (3) herausragt, daß der Chipträgerteil (2) im Bereich der Wanne (4) von außerhalb elektrisch und/oder thermisch anschließbar ist.
  2. Halbleiterbauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Chipträgerteil (2) mit zwei externen Anschlüssen (11) versehen ist, die an einander gegenüberliegenden Seitenflächen aus der Umhüllung (3) herausragen.
  3. Halbleiterbauelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlußteil (10) mit zwei externen Anschlüssen (12) versehen ist, die an einander gegenüberliegenden Seitenflächen aus der Umhüllung (3) herausragen.
  4. Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Teil der Innenflächen (5) der Wanne (4) mit einem reflektionssteigernden Material beschichtet ist.
  5. Halbleiterbauelement nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die externen Anschlüsse (11) des Chipträgerteiles (2) breiter sind als die externen Anschlüsse (12) des Anschlußteiles (10).
  6. Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Umhüllung (3) vollständig aus einem strahlungsdurchlässigen Material besteht.
  7. Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Umhüllung (3) einen Grundkörper (7) mit einer Ausnehmung (8) und einen in der Ausnehmung (8) angeordneten strahlungsdurchlässigen Fensterteil (9) aufweist und daß der strahlungsundurchlässige Grundkörper (7) zumindest einen Teilbereich des Chipträgerteils (2) umhüllt, derart, daß zumindest die Wanne (4) in der Ausnehmung (8) angeordnet ist.
  8. Halbleiterbauelement nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberkante (14) der Wanne (4) unterhalb der Oberkante (15) der Ausnehmung (8) verläuft und daß der Teilbereich der Innenfläche (13) der Ausnehmung, die nicht von der Wanne (4) bedeckt ist, derart ausgebildet ist, daß er für die vom Halbleiterchip (1) ausgesandte Strahlung einen Reflektor bildet.
  9. Halbleiterbauelement nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Teil der Innenflächen (13) der Ausnehmung (8) mit einem reflektionssteigernden Material beschichtet ist.
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