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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein optisches Halbleiter-Sensorbauelement,
das einen optischen Halbleiter-Sensorchip enthält.
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Ein
bekanntes optisches Halbleiter-Sensorbauelement enthält einen
optischen Halbleiter-Sensorchip, wie etwa eine ladungsgekoppelte
Einrichtung (CCD) oder eine MOS-Einrichtung, eingeschlossen in einem
Keramikgehäuse
zur praktischen Verwendung. Der Sensorchip erfaßt eines oder mehrere auf ihn
durch eine asphärische
Glaslinse fokussierte Bilder. 20(a) ist
eine Draufsicht auf ein bekanntes Bauelement dieser Art. 20(b) ist eine Querschnittsansicht längs der
Linie S-S in 20(a). 21(a) ist
eine Draufsicht auf ein anderes bekanntes Sensorbauelement dieser
Art, und 21(b) ist eine Querschnittsansicht
längs der
Linie T-T in 21(a). 22(a) ist
eine Draufsicht auf ein weiteres bekanntes Sensorbauelement dieser
Art, während 22(b) eine Querschnittsansicht längs der Linie
U-U in 22(a) ist. In diesen Figuren
enthält das
Sensorbauelement einen Sensorchip, eine mit dem Sensorchip kombinierte
asphärische
Glaslinse und ein Keramikgehäuse
in dem der Sensorchip und die Glaslinse untergebracht sind. Bei
dem Sensorchip kann es sich um einen CCD-Bildfühler, einen MOS-Bildfühler, eine
Fotodiode, einen Ultraviolettsensor und dergleichen optischen Sensor
handeln.
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Das
in den 20(a) und (b) gezeigte Sensorbauelement
enthält
einen Detektorteil und einen optischen Teil. Der Detektorteil enthält einen
optischen Halbleiter-Sensorchip 111, ein Keramikgehäuse 112,
einen Leiterrahmen 113, und Bonddrähte 114 und eine transparente
Platte 116. Der Sensorchip 111 ist an dem Gehäuse 112 befestigt
(die-bonded). Der Leiterrahmen 113 enthält Anschlußstifte. Die Bonddrähte 114 verbinden
interne Anschlüsse
des Sensorchips 111 mit dem Leiterrahmen 113.
Die transparente Platte 116 ist am offenen Ende des Gehäuses 112 mit
einer Schicht 115 aus einem Glas niedrigen Schmelzpunkts
oder einem Klebstoff befestigt.
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Der
Sensorchip 111 ist an der Bodeninnenfläche des Gehäuses 112 montiert,
und das Gehäuse 112 ist
durch die transparente Platte 116 abgedichtet. Der von
dem Gehäuse 112 und
der transparenten Platte 116 eingeschlossene Raum ist mit
einem nicht gezeigten transparenten Füllstoff oder mit Gas gefüllt. Der
Detektorteil ist dadurch an einer bedruckten Leiterplatte 117 befestigt,
daß der
Leiterrahmen 113 mit der Leiterplatte 117 verlötet ist.
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Der
optische Teil enthält
eine asphärische Glaslinse 118,
einen Linsenhalterahmen 120 und einen metallischen Andruckring 121.
Der Linsenhalterahmen 120 ist mittels eines Klebstoffs 119 an
der Leiterplatte 117 so befestigt, daß die Linse 118 eines oder
mehrere Bilder auf den Sensorchip 111 fokussieren kann.
Der Andruckring 121 fixiert die Linse 118 an den
Linsenhalterahmen 120.
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Das
so aufgebaute Sensorbauelement erfaßt eines oder mehrere mittels
der Linse 118 durch die transparente Platte 116 auf
den Sensorchip 111 fokussierte Bilder und gibt entsprechende
Bildsignale über
den Leiterrahmen 113 aus. Das Sensorbauelement arbeitet
somit als Bildsensor.
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Der
optische Teil des in den 21(a) und (b)
gezeigten Sensorbauelements unterscheidet sich von demjenigen des
Sensorbauelements der 20(a) und
(b). In den 21(a) und (b) enthält der optische
Teil die asphärische
Glaslinse 118, einen Linsenhalterahmen 124 und
einen metallischen Andruckring 125. Der Linsenhalterahmen 124 ist
mittels Tragsäulen 122 und
Schrauben 123 so an der Leiterplatte 117 befestigt,
daß die
Linse 118 eines oder mehrerer Bilder auf den Sensorchip 111 fokussieren
kann. Der Andruckring 125 fixiert die Linse 118 an
dem Linsenhalterahmen 124.
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Auch
der optische Teil des in den 22(a) und
(b) gezeigten Sensorbauelements unterscheidet sich von demjenigen
des Sensorbauelements der 20(a) und
(b). Diese beiden Sensorbauelemente unterscheiden sich darüber hinaus
aber auch noch dadurch, daß bei
den 22(a) und (b) der Detektorteil
und der optische Teil zu einer Einheit integriert sind. In den 22(a) und (b) enthält der optische Teil die asphärische Glaslinse 118,
einen Linsenhalterahmen 126, eine Klebstoffschicht 127 und
einen metallischen Andruckring 128. Die Linse 118 ist
an dem Linsenhalterahmen 126 montiert. Die Klebstoffschicht 127 verklebt
den Linsenhalterahmen 126 mit der transparenten Platte 116 des
Detektorteils. Der Andruckring 128 fixiert die Linse 118 an
dem Linsenhalterahmen 126. Die Linse 118 ist so
positioniert, daß sie
eines oder mehrere Bilder auf den Sensorchip 111 fokussieren
kann.
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Wenn
der Raum innerhalb des Gehäuses 112 mit
Gas gefüllt
ist, können
die Oberfläche
des Sensorchips und die Bonddrähte 114 abhängig von Art
und Zustand des im Gehäuse 112 eingeschlossenen
Gases beeinträchtigt
werden. Um dies zu vermeiden, ist es nötig, den Raum innerhalb des
Gehäuses 112 mit
einem Inertgas zu füllen.
Das Füllen
mit einem Inertgas führt
zu einer Zunahme der Herstellungsschritte. Selbst wenn der Raum
innerhalb des Gehäuses 112 mit
einem Inertgas gefüllt
ist, müssen die
Temperatur und die Feuchtigkeit präzise gesteuert werden, damit
sich die Eigenschaften des Sensorbauelements nicht ändern. Außerdem muß nach Auffüllen des
Raums innerhalb des Gehäuses 112 mit
einem Inertgas ein Gaslecktest ausgeführt werden, der die Herstellungskosten
erhöht.
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Wenn
der Raum innerhalb des Gehäuses 112 mit
einem nicht gezeigten transparenten Füllstoff zum Schutz des Sensorchips 111 und
zur Abdichtung des Gehäuses 112 gefüllt ist,
dehnt sich dieser Füllstoff
bei Temperaturänderungen
um und innerhalb des Gehäuses 112 aus
oder zieht sich zusammen. Diese Expansion und Kontraktion des Füllstoffs
führt zu
einer Ablösung
des Füllstoffs
von dem Gehäuse 112,
zu Blasen im Füllstoff
und im schlimmsten Fall zum Bruch der Bonddrähte 114. Die Expansion
und Kontraktion des Füllstoffs
infolge von Temperaturänderungen ändert außerdem den
Abstand zwischen der oberen Fläche
der transparenten Platte 116 und der Oberfläche des
Sensorchips 111. Diese Abstandsänderung führt zu einer Änderung
der optischen Eigenschaften des Sensorbauelements.
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Bei
bekannten CCD-Bildaufnahmebauelementen und bekannten MOS-Bildaufnahmebauelementen
wird ein Keramikgehäuse
mit einer asphärischen
Glaslinse kombiniert, um einen Versatz des Brennpunkts infolge von
Temperaturänderungen
zu verhindern. Wie in den 20(a) bis 22(b) gezeigt, sind eine oder mehrere asphärische Glaslinsen 118 an
dem jeweiligen Linsenhalterahmen 120, 124 bzw. 126 montiert
und mittels des jeweiligen metallischen Andruck- oder Halterings 121, 125 bzw. 128 fixiert.
Dieser Aufbau erhöht
die Kosten und den Arbeitsaufwand bei der Herstellung.
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Wenn
andererseits ein Gehäuse
aus isolierendem Kunststoff und eine asphärische Kunststofflinse zur
Verringerung der Herstellungskosten in dem optischen Teil eingesetzt
werden, dehnt sich das Kunststoffgehäuse bei einer Dehnung des transparenten
Füllstoffs
ebenfalls aus bzw. zieht sich bei einem Zusammenziehen des Füllstoffs
zusammen. Diese Expansion und Kontraktion des Gehäuses bewirkt
einen großen
Versatz des Brennpunkts, der zum Erhalt eines klaren Bildes sehr
problematisch ist.
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Aus
der
EP 0 867 935 A ist
ein Optisches Halbleiter-Sensorbauelement nach dem Oberbegriff des
Patentanspruchs 1 bekannt. Das bei diesem Stand der Technik an sich
oben offene Gehäuse
ist mit einem Deckel verschlossen. Der Hohlraum im Gehäuse ist
aber nicht aufgefüllt.
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Aus
der
US 4,723,156 A ist
ein EEPROM bekannt, bei dem ein Halbleiterchip auf einem Leiterrahmen
angeordnet ist und mittels einer ebenfalls auf dem Leiterrahmen
befindlichen Kappe abgedeckt wird. Die Oberseite der Kappe stellt
eine UV-durchlässige
Platte dar. Der Raum innerhalb der Kappe zwischen deren Oberseite
und der Hauptfläche
des Halbleiterchips ist mit UV-durchlässigem Harz
aufgefüllt.
Der verbleibende Teil des Inneren der Kappe ist mit isolierendem
Harz aufgefüllt.
Die ganze Anordnung ist, mit Ausnahme der Anschlußstifte
des Leiterrahmens und der Oberseite der Kappe, in Gießharz eingebettet.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, die oben beschriebenen Probleme der bekannten
Sensorbauelemente zu beseitigen und ein wirtschaftliches optisches
Halbleiter-Sensorbauelement mit einem einfachen Aufbau zu schaffen,
das weniger von Temperaturänderungen
beeinflußt
wird. Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, solch ein
Sensorbauelement zu schaffen, bei dem eine Verschlechterung und Änderung
der optischen Eigenschaften ganz oder weitgehend verhindert wird,
die Lebensdauer des Bauelements verlängert ist und die Zuverlässigkeit
erhöht
ist.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein
optisches Halbleiter-Sensorbauelement gemäß den unabhängigen Patentansprüchen gelöst. Vorteilhafte
Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Weitere
Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus
der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen in Verbindung
mit den beiliegenden Zeichnungen. Es zeigen:
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1 bis 18 ein
erstes bis achtzehntes Ausführungsbeispiel
der Erfindung, wobei (a) jeweils eine Draufsicht und (b) eine Schnittansicht
längs der jeweiligen
Schnittlinie in der Darstellung (a) ist,
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19(a) bis 19(b) perspektivische
Ansichten der äußeren Erscheinung
typischer optischer Halbleiter-Sensorbauelemente, und
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20 bis 22 herkömmliche
optische Halbleiter-Sensorbauelemente, wobei (a) jeweils eine Draufsicht
und (b) eine Schnittansicht längs
der jeweiligen Schnittlinie ist.
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Bei
dem in den 1(a) und (b) dargestellten ersten
Ausführungsbeispiel
der Erfindung, dessen äußeres Erscheinungsbild
der Darstellung in 19(a) entspricht,
ist ein optischer Halbleiter-Sensorchip 2 auf dem Boden
eines Kunststoffgehäuses 1 befestigt.
Bei dem Sensorchip kann es sich um einen CCD-Bildsensor, einen MOS-Bildsensor,
eine Fotodiode, einen UV-Sensor oder dergleichen optischen Sensor
handeln. Das Kunststoffgehäuse 1 enthält einen
Befestigungsabschnitt, an dem der Sensorchip 2 befestigt
ist, einen Stützabschnitt,
der den Befestigungsabschnitt trägt,
und Öffnungen 1a und 1b.
Die Öffnungen 1a und 1b befinden
sich im Boden des Kunststoffgehäuses 1 und
lassen zwischen sich den Stützabschnitt
stehen.
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Ein
Leiterrahmen 3 als Verdrahtungsanordnung erstreckt sich
von der Innenseite zur Außenseite
des Kunststoffgehäuses 1.
Interne Anschlüsse
an der Oberfläche
des Sensorchips 2 sind mit dem Leiterrahmen 3 über Bonddrähte 4 als
Verbindungsmittel verbunden. Eine transparente Platte 5 ist
mit dem oberen Umfangsrand des Kunststoffgehäuses 1 verklebt oder
verschweißt.
Die Platte 5 ist groß genug, um
die obere Öffnung
des Kunststoffgehäuses 1 vollständig zu
bedecken.
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Eine
Fokussiereinrichtung 6 ist mit dem oberen Umfangsrand der
Platte 5 verklebt oder verschweißt. Die Fokussiereinrichtung 6 enthält eine einstückig mit
ihm ausgebildete Linse 6a. Die Linse 6a fokussiert
eines oder mehrere Bilder auf den Sensorchip 2. Das Kunststoffgehäuse 1,
die transparente Platte 5 und die Fokussiereinrichtung 6 bestehen
alle aus demselben Material. Alternativ bestehen das Kunststoffgehäuse 1,
die transparente Platte 5 und die Fokussiereinrichtung 6 aus
jeweiligen Materialien, deren thermische Ausdehnungskoeffizienten nahezu
gleich sind. Der Grund hierfür
wird später
beschrieben. Der Raum innerhalb des Kunststoffgehäuses 1 ist
mit einem transparenten Silikongel 7 als transparentem
Füllstoff
gefüllt.
Das Silikongel 7 liegt durch die Öffnungen 1a und 1b im
Boden des Kunststoffgehäuses 1 nach
außen
frei. Bei diesem ersten Ausführungsbeispiel
füllt das
Silikongel 7 den Raum innerhalb des Kunststoffgehäuses vollständig in
einer solchen Weise aus, daß das
Silikongel den Sensorchip und die Bonddrähte 4 vollständig abdichtet und
schützt.
Ein Gas, daß den
Halbleiter-Sensorchip beeinträchtigen
könnte,
wird bei dem ersten Ausführungsbeispiel
nicht zur Abdichtung verwendet bzw. eingeschlossen. Daher bleiben
die Eigenschaften des Bauelements des ersten Ausführungsbeispiels stabil.
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Bei
diesem ersten Ausführungsbeispiel
sind die Öffnungen 1a und 1b im
Boden des Kunststoffgehäuses 1 vorgesehen,
und das Silikongel 7 liegt durch die Öffnungen 1a und 1b nach
außen
frei. Deswegen heben und senken sich die Endflächen oder Niveaus des Silikongels 7 in
den Öffnungen 1a und 1b als
Antwort auf eine Kontraktion oder Expansion des Silikongels infolge
von Temperaturänderungen. Anders
ausgedrückt,
die Öffnungen 1a und 1b absorbieren
temperaturänderungsbedingte
Volumenänderungen
des Silikongels 7. Im Gegensatz zu dem herkömmlichen
geschlossenen Aufbau, bei dem das Innere des Gehäuses vollständig mit transparentem Füllstoff
aufgefüllt
ist, verhindert der offene Aufbau gemäß diesem ersten Ausführungsbeispiel
Blasen in dem Füllstoff,
das Ansaugen von Luft, das Ablösen des
Füllstoffs
von dem Gehäuse
und andere Fehler, die aufgrund von Expansion und Kontraktion des Füllstoffs
sonst auftreten. Damit wird es möglich,
die Eigenschaften des Sensorbauelements stabil zu halten.
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Da
außerdem
die transparente Platte 5 fest an der Oberseite des Kunststoffgehäuses 1 befestigt ist, ändert sich
der Abstand zwischen der Oberfläche der
Platte 5 und der Oberfläche
des Sensorchips niemals, selbst wenn sich das Silikongel 7 im
Gehäuse dehnt
oder zusammenzieht.
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Somit
werden die optischen Eigenschaften nicht durch Volumenänderungen
des transparenten Silikongels 7 beeinträchtigt.
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Das
Kunststoffgehäuse 1,
die transparente Platte 5 und die Fokussiereinrichtung 6 können wirtschaftlich
hergestellt werden, da diese Bestandteile aus dem gleichen oder
jeweiligen Materialien bestehen, deren thermische Ausdehnungskoeffizienten nahezu
gleich sind. Wenn beispielsweise die Temperatur zunimmt, dehnen
sich das Kunststoffgehäuse 1, die
transparente Platte 5 und die Fokussiereinrichtung 6 in
gleicher Weise aus, so daß die
Formen vor und nach der Ausdehnung ähnlich sind. Der Radius und
die Dicke der Linse 6a nehmen zu, und die Linse 6a dehnt
sich nach oben aus, wobei die Brennweite konstant bleibt, da die
Krümmung
der Linse 6a konstant bleibt. Gleichzeitig dehnt sich das
Kunststoffgehäuse 1 nach
oben aus, und der Sensorchip 2 auf dem Kunststoffgehäuse 1 bewegt
sich nach oben. Als Folge davon bleibt der Abstand zwischen der
Linse 6a und dem Sensorchip 2 ständig auf
dem Wert der Brennweite der Linse 6a, und die optischen
Eigenschaften des Sensorbauelements bleiben stabil.
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Es
soll nun das Verfahren zur Herstellung des Halbleiterbauelements
gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel
beschrieben werden. Eine Metallplatte (Leiterrahmen 3)
wird in eine Gießform
eingesetzt, und das Kunststoffgehäuse 1 wird unter Verwendung
der Gießform
durch Spritzgießen
eines thermoplastischen Harzes geformt. Der Sensorchip 2 wird
auf dem Kunststoffgehäuse 1 befestigt.
Die Bonddrähte 4 werden
an dem Sensorchip 2 und dem Leiterrahmen 3 befestigt.
Die transparente Platte 5 wird mit einem Klebstoff an dem
Kunststoffgehäuse 1 befestigt
oder durch Ultraschall mit ihm verschweißt.
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Die
Fokussiereinrichtung 6 wird mittels eines Klebstoffs an
der transparenten Platte 5 befestigt oder mit dieser verschweißt. Diese
Verbindungsschritte können
leicht ausgeführt
werden, da das Kunststoffgehäuse 1,
die transparente Platte 5 und die Fokussiereinrichtung 6 alle
aus demselben Material bestehen oder aus jeweiligen Materialien,
deren thermische Ausdehnungskoeffizienten nahezu gleich sind. Wenn
dann das Kunststoffgehäuse 1 und
die anderen Bestandteile 2, 5 und 6 soweit
zusammengesetzt wurden, wird das Kunststoffgehäuse 1 umgedreht und
durch die Öffnungen 1a und 1b transparentes
Silikongel 7 eingespritzt. Das Kunststoffgehäuse 1 wird
dann in einen Ofen gebracht und dort das Silikongel 7 thermisch
ausgehärtet.
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Der
Brennpunkt der Linse 6a liegt immer auf dem Sensorchip 2,
selbst wenn sich das Kunststoffgehäuse 1, die transparente
Platte 5 und die Fokussiereinrichtung 6 thermisch
dehnen oder zusammenziehen. Die Öffnungen 1a und 1b absorbieren
Volumenänderungen
des Silikongels 7, die infolge einer thermischen Expansion
oder Kontraktion auftreten, so daß eine stabile Abdichtung aufrechterhalten
bleiben. Das Sensorbauelement gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel
bietet damit ein hohes Erfassungsvermögen, und zwar selbst in Umgebungen, wo
sich die Temperatur abrupt oder in einem weiten Bereich ändert.
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Beispielhaft
weist die Fokussiereinrichtung 6 die Form einer zylindrischen
Stange auf, wie in den 1(a), 1(b) und 19(a) gezeigt.
Die Fokussiereinrichtung 6 kann aber auch als quaderförmige Platte,
in die die Linse 6a eingesetzt ist, ausgebildet werden,
wie in 19(b) gezeigt. Die Sensorbauelemente
der nachfolgend beschriebenen Ausführungsbeispiele können in
gleicher Weise entweder mit zylindrischer Stangenform oder als quaderförmiger Platte
ausgebildet werden.
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Die 2(a) und (b) zeigen ein zweites Ausführungsbeispiel
des optischen Halbleiter-Sensorbauelements.
Das äußere Erscheinungsbild
entspricht der Darstellung in 19(a).
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Das
Sensorbauelement des zweiten Ausführungsbeispiels unterscheidet
sich von demjenigen des ersten Ausführungsbeispiels darin, daß der Sensorchip 2 mit
einer Metallauflage 8 (metal die pad) verbunden ist, die
an der Befestigungsposition des Kunststoffgehäuses 1 vorgesehen
ist. Die Metallauflage ist eingesetzt, um das Potential des Gehäuses des
Sensorchips 2 zu erden und die Haftung zwischen dem Kunststoffgehäuse 1 und
dem Sensorchip 2 zu verbessern. Eine Öffnung 1c ist in dem
Teil des Kunststoffgehäuses
ausgebildet, auf dem sich die Metallauflage 8 befindet.
Ein Stift zum Halten der Metallauflage 8 wird durch die Öffnung 1c eingeführt, so
daß die
Metallauflage 8 beim Spritzgießen des Kunststoffgehäuses 1 nicht
durch das eingespritzte Harz bewegt wird. Da die anderen Bestandteile
und ihre Ausgestaltung gleich denen des ersten Ausführungsbeispiels
sind, werden mit dem zweiten Ausführungsbeispiel die gleichen
Wirkungen wie mit dem ersten Ausführungsbeispiel erzielt. Wenn
die Fokussiereinrichtung 6 als quaderförmige Platte ausgebildet ist,
erhält
das Sensorbauelement eine äußere Form
gemäß 19(b).
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Die 3(a) und (b) zeigen ein drittes Ausführungsbeispiel
der Erfindung. Das äußere Erscheinungsbild
des Sensorbauelements diese dritten Ausführungsbeispiels entspricht
dem von 19(c).
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Das
dritte Ausführungsbeispiel
hat einen Aufbau, bei dem gegenüber
dem ersten Ausführungsbeispiel
die transparente Platte 5 wegfällt und die Fokussiereinrichtung 6 direkt
mit dem Kunststoffgehäuse 1 verklebt
oder verschweißt
ist. Wie in 19(c) gezeigt, ist die Fokussiereinrichtung 6 als quaderförmige Platte
ausgebildet, die weit genug ist, um die obere Öffnung des Kunststoffgehäuses 1 vollständig abzudecken.
Die Linse 6a ist so ausgestaltet, daß ihr Brennpunkt ständig auf
dem Sensorchip 2 liegt. Das Kunststoffgehäuse 1 und
die Fokussiereinrichtung 6 sind aus demselben Material
oder jeweiligen Materialien hergestellt, deren thermische Ausdehnungskoeffizienten
nahezu gleich sind.
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Der
Brennpunkt der Linse 6a liegt auch dann auf dem Sensorchip 2,
wenn sich das Kunststoffgehäuse 1 und
die Fokussiereinrichtung 6 thermisch dehnen oder zusammenziehen.
Die Öffnungen 1a und 1b absorbieren
Volumenänderungen
des transparenten Silikongels 7, die infolge von dessen
thermischer Expansion oder Kontraktion auftreten, so daß eine stabile
Dichtung aufrechterhalten bleibt. Somit zeigt das Sensorbauelement
des dritten Ausführungsbeispiels
ein hohes Erfassungsvermögen selbst
in Umgebungen, in denen sich die Temperatur abrupt oder in einem
großen
Bereich ändert.
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Die 4(a) und (b) zeigen ein viertes Ausführungsbeispiel
des optischen Halbleiter-Sensorbauelements gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel
der Erfindung. Das äußere Erscheinungsbild dieses
vierten Ausführungsbeispiels
entspricht der Darstellung in 19(c).
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Das
vierte Ausführungsbeispiel
unterscheidet sich von dem dritten Ausführungsbeispiel dadurch, daß wie bei
dem zweiten Ausführungsbeispiel eine
Metallauflage 8 vorgesehen ist. Die Metallauflage 8 ist
an der Befestigungsposition des Kunststoffgehäuses 1, wo der Sensorchip 2 befestigt
wird, vorgesehen. Das Kunststoffgehäuse 1 und die Fokussiereinrichtung 6 bestehen
auch bei dem vierten Ausführungsbeispiel
aus demselben Material oder aus jeweiligen Materialien, deren thermische
Ausdehnungskoeffizienten nahezu gleich sind. Damit zeigt das Sensorbauelement
des vierten Ausführungsbeispiels
die gleichen Effekte wie dasjenige des dritten Ausführungsbeispiels.
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Die 5(a) und (b) zeigen ein optisches Halbleiter-Sensorbauelement
gemäß einem
fünften Ausführungsbeispiel
der Erfindung. Das äußere Erscheinungsbild
dieses fünften
Ausführungsbeispiels entspricht
der Darstellung in 19(d).
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Das
fünfte
Ausführungsbeispiel
hat im wesentlichen denselben Aufbau wie das dritte Ausführungsbeispiel.
Anstelle der Fokussiereinrichtung des dritten Ausführungsbeispiels
mit der Form einer quaderförmigen
Platte, ist bei dem vierten Ausführungsbeispiel
eine zylindrische Fokussiereinrichtung 6 vorgesehen. Diese
Fokussiereinrichtung 6 ist direkt mit dem Gehäuse 1 verklebt
oder verschweißt.
Wie durch die gepunkteten Flächen
in 5(a) gezeigt, liegt der transparente
Silikongel 7 durch die Öffnungen 1a, 1b und 1d nach
außen
frei. Die Öffnungen 1d sind
im oberen Bereich des Gehäuses 1 ausgebildet. Die
Linse 6a ist in die Fokussiereinrichtung 6 eingesetzt
bzw. deren Bestandteil und oberhalb des Sensorchips 2 in
einer solchen Position angeordnet, daß sie ein Bild oder Bilder
auf den Sensorchip 2 fokussiert. Das Kunststoffgehäuse 1 und
die Fokussiereinrichtung 6 bestehen aus demselben Material
oder aus jeweiligen Materialien, deren thermische Ausdehnungskoeffizienten
nahezu gleich sind.
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Der
Brennpunkt der Linse 6a liegt immer auf dem Sensorchip 2,
selbst wenn sich das transparente Silikongel dehnt oder zusammenzieht.
Die Öffnungen 1a, 1b und 1d absorbieren
die Volumenänderungen des
Silikongels 7, die infolge von dessen thermischer Expansion
oder Kontraktion auftreten, so daß eine stabile Abdichtung aufrechterhalten
bleibt. Somit zeigt das fünfte
Ausführungsbeispiel
ein hohes Erfassungsvermögen
selbst in Umgebungen, in denen sich die Temperatur abrupt oder in
einem großen
Bereich ändert.
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Bei
diesem Ausführungsbeispiel
kann, wie bei dem zweiten und dem vierten Ausführungsbeispiel, eine Metallauflage
(8) an der Befestigungsstelle im Gehäuse 1 vorgesehen werden.
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Die 6(a) und (b) zeigen ein optisches Halbleiter-Sensorbauelement
gemäß einem
sechsten Ausführungsbeispiel
der Erfindung.
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Das
Sensorbauelement enthält
ein Kunststoffgehäuse 1,
eine transparente Platte 5 und eine Fokussiereinrichtung 6.
Das Kunststoffgehäuse 1 enthält einen
Befestigungsabschnitt, auf dem der Sensorchip 2 befestigt
ist, einen Stützabschnitt,
der den Befestigungsabschnit trägt, Öffnungen 1a und 1b und
Haltestege 9. Die Öffnungen 1a und 1b sind im
Boden des Kunststoffgehäuses 1 vorgesehen
und lassen zwischen sich den Tragabschnitt stehen. Eine Öffnung 1d ist
zwischen der Platte 5 und dem Kunststoffgehäuse 1 ausgebildet.
Die Haltestege 9 erstrecken sich von den Seiteninnenwänden des
Kunststoffgehäuses 1,
einander gegenüberliegend,
nach innen.
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Der
Leiterrahmen 3 erstreckt sich von der Innenseite des Kunststoffgehäuses 1 nach
außen.
Der Sensorchip 2 ist an dem Boden (Befestigungsabschnitt)
des Kunststoffgehäuses 1 befestigt.
Interne Anschlüsse
an der Oberfläche
des Sensorchips 2 sind mittels Bonddrähten 4 mit dem Leiterrahmen 3 verbunden.
Der Raum innerhalb des Kunststoffgehäuses 1 ist mit dem
transparenten Silikongel 7 gefüllt. Die transparente Platte 5 wird
mittels der Haltestege 9 auf dem Silikongel 7 so
gehalten, daß um die
Platte 5 herum die Öffnung 1d gebildet
wird, wie durch die punktierte Fläche in 6(a) gezeigt.
Das Silikongel 7 liegt durch die Öffnungen 1a, 1b und 1d nach
außen
frei.
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Die
transparente Platte 5 steht nicht direkt mit dem Kunststoffgehäuse 1 in
Kontakt. Der Boden der Platte 5 berührt direkt die Oberfläche des
Silikongels 7. Die Fokussiereinrichtung 6 ist
am oberen Umfangsrand der Platte 5 angeklebt oder mit ihm
verschweißt.
Die Fokussiereinrichtung 6 enthält die Linse 6a, die
einstückig
mit ihr so ausgebildet ist, daß die
Linse 6a ein Bild oder Bilder auf den Sensorchip 2 fokussiert.
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Gemäß dem sechsten
Ausführungsbeispiel ist
der Raum innerhalb des Kunststoffgehäuses 1 vollständig mit
dem transparenten Silikongel 7 gefüllt. Das Silikongel 7 dichtet
den Sensorchip 2 und die Bonddrähte 4 vollständig ab
und schützt
sie. Ein Gas, das den Halbleiter-Sensorchip beeinträchtigen
könnte,
wird bei dem sechsten Ausführungsbeispiel
nicht verwendet. Daher werden die Eigenschaften des Sensorchips
bei dem sechsten Ausführungsbeispiel stabil
aufrechterhalten.
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Bei
dem sechsten Ausführungsbeispiel
sind die Öffnungen 1a und 1b im
Boden des Kunststoffgehäuses 1 ausgebildet,
während
die Öffnung 1d an der
Oberseite des Kunststoffgehäuses 1 ausgebildet ist.
Das Silikongel liegt über
die Öffnungen 1a, 1b und 1d nach
außen
frei. Infolge dieses offenen Aufbaus bewegen sich die Endflächen oder
Niveaus des Silikongels 7 in den Öffnungen 1a, 1b und 1d als
Antwort auf eine Expansion oder Kontraktion des Silikongels 7,
die als Folge einer Temperaturänderung
auftritt. Anders ausgedrückt,
die Öffnungen 1a, 1b und 1d absorbieren
temperaturbedingte Volumenänderungen
des Silikongels 7.
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Der
offene Aufbau des sechsten Ausführungsbeispiels
verhindert die Entstehung von Blasen in dem Füllstoff (dem Gel), das Ansaugen
von Luft, das Ablösen
des Füllstoffs
von dem Gehäuse
und dergleichen Fehler, die infolge von Expansion und Kontraktion
des Füllstoffs
auftreten könnten,
und ermöglicht
die Aufrechterhaltung der Eigenschaften des Sensorbauelements.
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Selbst
wenn sich das Silikongel 7 dehnt oder zusammenzieht, wird
der Abstand zwischen der Platte 5 und dem Sensorchip 2 nicht
geändert,
da die Platte 5 von den Haltestegen 9 gehalten
wird.
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Das
Kunststoffgehäuse 1,
die transparente Platte 5 und die Fokussiereinrichtung 6 können wirtschaftlich
hergestellt werden, da diese Bestandteile alle aus dem gleichen
Material oder aus jeweiligen Materialien bestehen, deren thermische
Ausdehnungskoeffizienten nahezu gleich sind. Wenn sich das Kunststoffgehäuse 1,
die transparente Platte 5 und die Fokussiereinrichtung 6 infolge
einer Temperaturzunahme ausdehnen, dehnt sich auch die Linse 6a aus.
Dies hat zur Folge, daß die
Brennweite größer wird
und der Brennpunkt ständig
auf dem Sensorchip 2 verbleibt. Somit werden stabile Eigenschaften
aufrechterhalten.
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Daher
beeinträchtigen
Volumenänderungen des
Silikongels die optischen Eigenschaften des Sensorbauelements nicht.
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Bedarfsweise
kann wie bei dem zweiten und dem vierten Ausführungsbeispiel eine Metallauflage (8)
an der Befestigungsposition für
den Sensorchip 2 in dem Boden des Kunststoffgehäuses 1 vorgesehen werden.
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Statt
die transparente Platte 5 durch die Haltestege 9 zu
halten, kann die Platte 5 in horizontaler oder vertikaler
Richtung in 6(a) verlängert und direkt mit dem Kunststoffgehäuse 1 unter
Bildung von Öffnungen 1d verklebt
oder verschweißt
werden. Die Fokussiereinrichtung 6 kann in der Form einer
zylindrischen Stange oder einer quaderförmigen Platte ausgebildet werden.
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Die 7(a) und (b) zeigen ein optischen Halbleiter-Sensorbauelement
gemäß einem
siebten Ausführungsbeispiel
der Erfindung. Eine als quaderförmige
Platte ausgebildete Fokussiereinrichtung 6 wird mittels
Haltestegen 9 so auf dem transparenten Silikongel 7 getragen,
daß um
die Fokussiereinrichtung 6 herum eine Öffnung 1d gebildet
wird, wie durch die punktierte Fläche in 7(a) dargestellt. Das
transparente Silikongel 7 liegt über die Öffnungen 1a, 1b und 1d nach
außen
frei.
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Der
Aufbau des siebten Ausführungsbeispiels
unterscheidet sich von demjenigen des sechsten Ausführungsbeispiels
dadurch, daß die
transparente Platte 5 entfallen ist und die Fokussiereinrichtung 6 direkt
mit den Haltestegen 9 verklebt oder verschweißt ist.
Dies erfolgt in einer solchen Weise, daß die Linse 6a der
als quaderförmige
Platte ausgebildeten Fokussiereinrichtung 6 sich in einer
solchen Lage befindet, daß sie
ein Bild oder Bilder auf den Sensorchip 2 fokussiert.
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Das
Kunststoffgehäuse 1 und
die Fokussiereinrichtung 6 bestehen aus demselben Material
oder jeweiligen Materialien, deren thermische Ausdehnungskoeffizienten
nahezu gleich sind. Das Sensorbauelement des siebten Ausführungsbeispiels
zeigt die gleichen Wirkungen wie das des sechsten Ausführungsbeispiels.
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Wiederum
kann bedarfsweise die Metallauflage (8) des zweiten oder
des vierten Ausführungsbeispiels
an der Befestigungsposition für
den Sensorchip 2 im Boden des Kunststoffgehäuses 1 vorgesehen
werden.
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Die 8(a) und (b) zeigen ein optisches Halbleiter-Sensorbauelement
gemäß einem
achten Ausführungsbeispiel
der Erfindung. Dieses achte Ausführungsbeispiel
hat ein äußeres Erscheinungsbild
gemäß der Darstellung
in 19(b).
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Der
Aufbau des achten Ausführungsbeispiels
ist im wesentlichen der gleiche wie der des ersten Ausführungsbeispiels.
Die transparente Platte 5 zwischen dem Kunststoffgehäuse 1 und
der Fokussiereinrichtung 6 des ersten Ausführungsbeispiels
ist beim achten Ausführungsbeispiel
durch eine Blendenplatte 13 mit einer Blendenöffnung 13a ersetzt. Die
Blendenplatte 13 ist als quaderförmige Platte ausgebildet, die
weit genug ist, um die obere Öffnung des
Kunststoffgehäuses 1 vollständig zu überdecken.
Die Blendenplatte 13 ist mit dem oberen Umfangsrand des
Kunststoffgehäuses 1 verklebt
oder verschweißt.
Die Fokussiereinrichtung 6 ist am oberen Umfangsrand der
Blendenplatte 13 angeklebt oder mit ihm verschweißt.
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Die
Linse 6a ist so ausgebildet, daß ihr Brennpunkt immer auf
dem Sensorchip 2 liegt. Das Kunststoffgehäuse 1 und
die Fokussiereinrichtung 6 bestehen aus demselben Material
oder aus jeweiligen Materialien, deren thermische Ausdehnungskoeffizienten
nahezu gleich sind.
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Der
Brennpunkt der Linse 6a liegt auch dann immer auf dem Sensorchip 2,
wenn sich das Kunststoffgehäuse 1 und
die Fokussiereinrichtung 6 thermisch dehnen oder zusammenziehen.
Die Öffnungen 1a und 1b absorbieren
Volumenänderungen
des transparenten Silikongels 7, die infolge von dessen thermischer
Expansion oder Kontraktion auftreten, so daß eine stabile Abdichtung aufrechterhalten
wird. Somit zeigt das achte Ausführungsbeispiel
ein hohes Erfassungsvermögen,
selbst in Umgebungen, in denen sich die Temperatur abrupt oder in
einem großen Bereich ändert.
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Obwohl
in den Figuren nicht dargestellt, kann eine kastenartig geformte
Fokussiereinrichtung 6 so positioniert angeordnet werden,
daß sie
die Blendenplatte 13, die mit dem Kunststoffgehäuse 1 verklebt oder
verschweißt
ist, bedeckt und ihrerseits mit dem oberen Umfangsrand des Kunststoffgehäuses verklebt
oder verschweißt
ist. In diesem Fall hat das Sensorbauelement ein äußeres Erscheinungsbild gemäß Darstellung
in 19(c).
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Die
Fokussiereinrichtung 6 kann auch die Form einer zylindrischen
Stange aufweisen. In diesem Fall hat das Sensorbauelement ein äußeres Erscheinungsbild
gemäß Darstellung
in 19(a).
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Die 9(a) und (b) zeigen ein optisches Halbleiter-Sensorbauelement
gemäß einem
neunten Ausführungsbeispiel
der Erfindung.
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Das
neunte Ausführungsbeispiel
hat einen Aufbau, der im wesentlichen demjenigen des achten Ausführungsbeispiels
gleicht. Unterschiedlich ist, daß beim neunten Ausführungsbeispiel
die Fokussiereinrichtung 6 einen mehrere Linsen umfassenden Linsensatz
aufweist. Im Fall der 9(a) und
(b) umfaßt
der Linsensatz zwei Linsen 6a und 6b.
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Eine
Blendenplatte 13 für
den Linsensatz ist mit Blendenöffnungen 13a und 13b versehen
und mit dem oberen Umfangsrand des Kunststoffgehäuses 1 verklebt oder
verschweißt.
Das Kunststoffgehäuse 1 ist
in seinem Boden mit einer Öffnung 1a versehen. Die
Fokussiereinrichtung 6 ist mit der oberen Fläche der
Blendenplatte 13 in einer solchen Position verklebt oder
verschweißt,
daß die
Linsen 6a und 6b über den Blendenöffnungen 13a bzw. 13b liegen.
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Die
Fokussiereinrichtung 6 ist so ausgebildet, daß sie (im
Beispiel mit zwei Linsen), Bilder an zwei Stellen auf den Sensorchip 2 fokussiert.
Das Kunststoffgehäuse 1 und
die Fokussiereinrichtung 6 bestehen aus demselben Material
oder aus jeweiligen Materialien, deren thermische Ausdehnungskoeffizienten
im wesentlichen gleich sind.
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Die
Brennpunkte der Linsen 6a und 6b befinden sich
immer auf dem Sensorchip 2, selbst wenn sich das Kunststoffgehäuse 1 und
die Fokussiereinrichtung 6 thermisch dehnen oder zusammenziehen. Die Öffnung 1a absorbiert
Volumenänderungen
des transparenten Silikongels 7, die als Folge von dessen thermischer
Expansion oder Kontraktion auftreten, so daß eine stabile Abdichtung erhalten
bleibt. Somit zeigt das neunte Ausführungsbeispiel ein hohes Erfassungsvermögen auch
in Umgebungen, in denen sich die Temperatur abrupt oder in einem
großen
Bereich ändert.
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Die 10(a) und (b) zeigen ein optisches Halbleiter-Sensorbauelement
gemäß einem
zehnten Ausführungsbeispiel
der Erfindung. Das zehnte Ausführungsbeispiel
hat ein äußeres Erscheinungsbild gemäß Darstellung
in 19(a).
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Der
Aufbau des zehnten Ausführungsbeispiels
unterscheidet sich von demjenigen des ersten Ausführungsbeispiels
dadurch, daß zusätzlich ein Dünnfilm 10 vorgesehen
ist, um die Öffnungen 1a und 1b an
der Rückseite
bzw. dem Boden des Kunststoffgehäuses 1 zu
bedecken. Der Dünnfilm 10 verhindert,
daß Feuchtigkeit
und Fremdstoffe in das transparente Silikongel 7 gelangen,
so daß dieses das
das Gehäuse 1 auffüllende Silikongel 7 schützt.
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Die
Teile des Dünnfilms 10,
die den Öffnungen 1a bzw. 1b zugewandt
sind, heben oder senken sich als Antwort auf eine Kontraktion oder
Expansion des Silikongels 7. Der Dünnfilm 10 besteht
aus Gummi bzw. Kautschuk, Kunststoff, Kunstharz oder dergleichen
elastischem Material. Vorzugsweise ist der Dünnfilm 10 behandelt,
beispielsweise schwarz gestrichen, um Licht abzublocken. Das Kunststoffgehäuse 1,
die transparente Platte 5 und die Fokussiereinrichtung 6 bestehen
aus demselben Material oder aus jeweiligen Materialien, deren thermische
Ausdehnungskoeffizienten nahezu gleich sind.
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Die
Fokussiereinrichtung 6 kann auch in der Form einer quaderförmigen Platte
ausgebildet sein. In diesem Fall wird das äußere Erscheinungsbild zu dem
der Darstellung in 19(b).
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Die 11(a) und (b) zeigen ein elftes Ausführungsbeispiel
der Erfindung. Das äußere Erscheinungsbild
des elften Ausführungsbeispiels
entspricht der Darstellung in 19(c).
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Der
Aufbau des elften Ausführungsbeispiels entspricht
im wesentlichen demjenigen des dritten Ausführungsbeispiels. Im Unterschied
zum dritten Ausführungsbeispiel
ist, wie bei dem zehnten Ausführungsbeispiel,
ein Dünnfilm 10 vorgesehen,
der die Öffnungen 1a und 1b an
der Rückseite
des Kunststoffgehäuses 1 abdeckt,
um den Zutritt von Feuchtigkeit und Fremdstoffen zu dem transparenten Silikongel 7 zu
verhindern und das das Gehäuse 1 auffüllende Silikongel 7 zu
schützen.
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Die
Fokussiereinrichtung 6 kann auch in Form einer zylindrischen
Stange ausgebildet werden, in welchem Fall sich das äußere Erscheinungsbild
zu demjenigen der Darstellung in 19(d) ändert.
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Die 12(a) und (b) zeigen ein optisches Halbleiter-Sensorbauelement
gemäß einem
zwölften Ausführungsbeispiel
der Erfindung. Das zwölfte
Ausführungsbeispiel
hat ein äußeres Erscheinungsbild gemäß der Darstellung
in 19(b).
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Der
Aufbau des zwölften
Ausführungsbeispiels
gleicht im wesentlichen demjenigen des achten Ausführungsbeispiels.
Abweichend von diesem achten Ausführungsbeispiel ist bei diesem
zwölften Ausführungsbeispiel
ein Dünnfilm 10 vorgesehen, der
die Öffnungen 1a und 1b,
die im Boden des Kunststoffgehäuses 1 ausgebildet
sind, abdeckt, um den Zutritt von Feuchtigkeit und Fremdstoffen
zu dem transparenten Silikongel 7 zu verhindern und dadurch
das das Gehäuse 1 auffüllende Silikongel 7 zu schützen.
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Die
Fokussiereinrichtung 6 kann auch in Form einer zylindrischen
Stange ausgebildet sein, in welchem Fall sich das äußere Erscheinungsbild
zu demjenigen der Darstellung in 19(a) ändert.
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Die 13(a) und (b) zeigen ein optisches Halbleiter-Sensorbauelement
gemäß einem
dreizehnten Ausführungsbeispiel
der Erfindung. Das äußere Erscheinungsbild
des dreizehnten Ausführungsbeispiels
gleicht der Darstellung in 19(a).
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Der
Aufbau des dreizehnten Ausführungsbeispiels
gleicht im wesentlichen demjenigen des ersten Ausführungsbeispiels
mit dem Unterschied, daß beim
dreizehnten Ausführungsbeispiel
zusätzlich
Beschichtungsfilme 11a und 11b vorgesehen sind.
Die Beschichtungsfilme 11a und 11b beschichten
die Oberflächen
des transparenten Silikongels 7 in den jeweiligen Öffnungen 1a und 1b.
Die Beschichtungsfilme 11a und 11b bestehen aus
Silikongummi, Kunstharz oder dergleichen Material, das weniger hygroskopisch
und nach Aushärtung
härter ist
als das transparente Silikongel 7.
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Die
Beschichtungsfilme 11a und 11b bewegen sich abhängig von
einer Kontraktion bzw. Expansion des Silikongels 7 nach
oben und unten und verhindern, daß Feuchtigkeit und Fremdstoffe
in das Silikongel 7 gelangen. Dadurch wird das das Gehäuse 1 auffüllende Silikongel 7 geschützt. Das
Kunststoffgehäuse 1,
die transparente Platte 5 und die Fokussiereinrichtung 6 bestehen
aus demselben Material oder aus jeweiligen Materialien, deren thermische Ausdehnungskoeffizienten
nahezu gleich sind.
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Die
Fokussiereinrichtung 6 kann auch in Form einer quaderförmigen Platte
ausgebildet sein, in welchem Fall sich das äußere Erscheinungsbild dieses
Ausführungsbeispiels
zu demjenigen der Darstellung in 19(b) ändert.
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Die 14(a) und (b) zeigen ein optisches Halbleiter-Sensorbauelement
gemäß einem
vierzehnten Ausführungsbeispiel
der Erfindung. Das äußere Erscheinungsbild
dieses vierzehnten Ausführungsbeispiels
gleicht der Darstellung in 19(c).
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Der
Aufbau des vierzehnten Ausführungsbeispiels
gleicht im wesentlichen demjenigen des dritten Ausführungsbeispiels
mit der Ausnahme, daß bei
dem vierzehnten Ausführungsbeispiel
Beschichtungsfilme 11a und 11b die Oberflächen des
transparenten Silikongels 7 in den Öffnungen 1a und 1b bedecken.
Die Beschichtungsfilme 11a und 11b bestehen aus
Silikongummi, Kunstharz oder dergleichen Material, das weniger hygroskopisch
und nach Aushärtung
härter
ist als das transparente Silikongel 7.
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Das
Kunststoffgehäuse 1 und
die Fokussiereinrichtung 6 bestehen aus demselben Material,
oder aus jeweiligen Materialien, deren thermische Ausdehnungskoeffizienten
nahezu gleich sind.
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Die
Fokussiereinrichtung 6 kann auch in Form einer zylindrischen
Stange ausgebildet sein, in welchem Fall sich das äußere Erscheinungsbild
zu demjenigen der Darstellung in 19(d) ändert.
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Die 15(a) und (b) zeigen ein optisches Halbleiter-Sensorbauelement
gemäß einem
fünfzehnten
Ausführungsbeispiel
der Erfindung. Das äußere Erscheinungsbild
des fünfzehnten
Ausführungsbeispiels
gleicht der Darstellung in 19(b).
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Der
Aufbau des fünfzehnten
Ausführungsbeispiels
gleicht im wesentlichen demjenigen des achten Ausführungsbeispiels
mit der Ausnahme, daß zusätzlich Beschichtungsfilme 11a und 11b vorgesehen
sind, die die Oberflächen
des transparenten Silikongels 7 in der Öffnung 1a und 1b bedecken.
Die Beschichtungsfilme 11a und 11b bestehen aus
Silikongummi, Kunstharz oder dergleichen Material, das weniger hygroskopisch
und nach der Aushärtung härter ist
als das transparente Silikongel 7.
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Das
Kunststoffgehäuse 1 und
die Fokussiereinrichtung 6 bestehen aus demselben Material
oder aus jeweiligen Materialien, deren thermische Ausdehnungskoeffizienten
im wesentlichen gleich sind.
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Die
Fokussiereinrichtung 6 kann auch in Form einer zylindrischen
Stange ausgebildet sein, in welchem Fall sich das äußere Erscheinungsbild
dieses Ausführungsbeispiels
zu dem der Darstellung in 19(a) ändert.
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Die 16(a) und (b) zeigen ein optisches Halbleiter-Sensorbauelement
gemäß einem
sechzehnten Ausführungsbeispiel
der Erfindung. Das äußere Erscheinungsbild
des sechzehnten Ausführungsbeispiels
entspricht der Darstellung in 19(b).
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Der
Aufbau des sechzehnten Ausführungsbeispiels
gleicht im wesentlichen demjenigen des ersten Ausführungsbeispiels
mit der Ausnahme, daß zusätzlich an
der Rückseite
des Kunststoffgehäuses 1 eine
Schutzplatte 12 ausgebildet ist. Die Schutzplatte 12 enthält Bohrungen 12a und 12b an
den den Öffnungen 1a bzw. 1b entsprechenden
Stellen. Zum Schutz des transparenten Silikongels 7 sind
die Querschnittsflächen
der Bohrungen 12a und 12b klein genug um zu verhindern,
daß Feuchtigkeit
und Fremdstoffe in das transparente Silikongel 7 gelangen.
Das Kunststoffgehäuse 1,
die transparente Platte 5 und die Fokussiereinrichtung 6 bestehen
aus demselben Material oder aus jeweiligen Materialien, deren thermische
Ausdehnungskoeffizienten im wesentlichen gleich sind.
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Die
Fokussiereinrichtung 6 kann auch als quaderförmige Platte
ausgebildet sein, in welchem Fall sich das äußere Erscheinungsbild dieses
Ausführungsbeispiels
zu dem der Darstellung in 19(b) ändert.
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Die 17(a) und (b) zeigen ein optisches Halbleiter-Sensorbauelement
gemäß einem
siebzehnten Ausführungsbeispiel
der Erfindung. Das äußere Erscheinungsbild
des siebzehnten Ausführungsbeispiels
entspricht der Darstellung in 19(b).
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Der
Aufbau des siebzehnten Ausführungsbeispiels
gleicht im wesentlichen demjenigen des dritten Ausführungsbeispiels
mit der Ausnahme, daß ähnlich dem
sechzehnten Ausführungsbeispiel,
zusätzlich
eine an der Rückseite
des Kunststoffgehäuses 1 angeordnete
Schutzplatte 12 vorgesehen ist. Das Kunststoffgehäuse 1 und
die Fokussiereinrichtung 6 bestehen aus demselben Material
oder aus jeweiligen Materialien, deren thermische Ausdehnungskoeffizienten
im wesentlichen gleich sind.
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Die
Fokussiereinrichtung 6 kann auch in Form einer zylindrischen
Stange ausgebildet sein, in welchem Fall sich das äußere Erscheinungsbild
dieses Ausführungsbeispiels
zu dem der Darstellung in 19(d) ändert.
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Die 18(a) und (b) zeigen ein optisches Halbleiter-Sensorbauelement
gemäß einem
achtzehnten Ausführungsbeispiel
der Erfindung. Das äußere Erscheinungsbild
dieses achtzehnten Ausführungsbeispiels
entspricht der Darstellung in 19(b).
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Der
Aufbau des achtzehnten Ausführungsbeispiels
gleicht im wesentlichen demjenigen des achten Ausführungsbeispiels
mit der Ausnahme, daß ähnlich wie
bei dem sechzehnten und dem siebzehnten Ausführungsbeispiel zusätzlich eine
an der Rückseite
des Kunststoffgehäuses 1 angeordnete
Schutzplatte 12 vorgesehen ist. Das Kunststoffgehäuse 1 und
die Fokussiereinrichtung 6 bestehen aus demselben Material
oder aus jeweiligen Materialien, deren thermische Ausdehnungskoeffizienten
im wesentlichen gleich sind.
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Die
Fokussiereinrichtung 6 kann auch in Form einer zylindrischen
Stange ausgebildet sein, in welchem Fall sich das äußere Erscheinungsbild
dieses Ausführungsbeispiels
zu demjenigen der Darstellung in 19(a) ändert.
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Bei
jedem der Ausführungsbeispiele
10 bis 18 kann ähnlich
wie beim zweiten Ausführungsbeispiel
eine Metallauflage (8) an der Befestigungsposition des
Kunststoffgehäuses 1 angeordnet
werden, an der der Sensorchip 2 befestigt wird.
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Haltestege 9 können bei
jedem der Ausführungsbeispiele
10 bis 18 hinzugefügt
werden, um eine oder mehrere zusätzliche Öffnungen 1d zu schaffen,
wie sie etwa in Verbindung mit den Ausführungsbeispielen 5 bis 7 erläutert wurden.
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Obwohl
nicht dargestellt, ist es vorzuziehen, einen Dünnfilm, einen Beschichtungsfilm
oder eine Schutzplatte auf dem transparenten Silikongel 7 in
jeder Öffnung 1d vorzusehen
um zu verhindern, daß Feuchtigkeit
und Fremdstoffe in das Silikongel 7 gelangen.
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Die
vorliegende Erfindung ist anwendbar auf ein Gehäuse für Oberflächenmontage, dessen Innenraum
mit einem transparenten Füllstoff
gefüllt
ist. Der transparente Füllstoff
ist nicht auf das oben beschriebene transparente Silikongel beschränkt. Beispielsweise
können
auch transparente Silikongummis und transparente Kunstharze als
Füllstoff
verwendet werden. Das Gehäuse
kann auch aus anderen Materialien hergestellt werden, etwa Keramik oder
einem Keramik-Kunststoffverbund.
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Die
Kunststoffgehäuse
der Ausführungsbeispiele
1 bis 18 werden durch Spritzgießen
von thermoplastischem Harz hergestellt. Die Kunststoffgehäuse können aber
auch durch Formgießen
von Epoxyharzen und wärmehärtenden
Harzen hergestellt werden. Die Verbindungsmittel zum Verbinden der
internen Anschlüsse
des Sensorchips mit dem Verdrahtungsmuster auf dem isolierenden
Gehäuse
sind nicht auf die oben beschriebenen Bonddrähte beschränkt. Verbindungen durch das
sogenannte kontrollierte "collapse
bonding" ist ebenso
anwendbar auf die Verbindung der internen Anschlüsse des Sensorchips mit dem
Verdrahtungsmuster auf dem isolierenden Gehäuse.
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Cycloolefinpolymer,
allgemein als "CPO" bezeichnet, sind
bevorzugt als Kunststoffmaterialien für die Bestandteile. Als Beispiel
für die
Kombination von Materialien mit nahezu gleichem thermischen Ausdehnungskoeffizienten,
können
die transparente Platte 5 und die Fokussiereinrichtung 6 aus
einem transparenten Cycloolefinpolymer und das Kunststoffgehäuse 1 aus
einem mit Pigment vermischten Cycloolefinpolymer hergestellt werden.
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Wie
beschrieben, verbessert die vorliegende Erfindung die Stabilität des optischen
Halbleiter-Sensorbauelements
gegen Temperaturänderungen,
verhindert eine Verschlechterung und Änderung der optischen Eigenschaften,
verlängert
die Lebensdauer des Bauelements und schafft in Bauelement mit hoher
Zuverlässigkeit.