JP2002520823A - ビーム放射および／または受信素子 - Google Patents

ビーム放射および／または受信素子

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Abstract

(57)【要約】 ビーム放射および／または受信素子であって、ビームを放射するおよび／または受光する光電チップ（１）が電気的なリードフレーム（３）のチップ支持体部分（２）に固定されており、かつチップ支持体部分（２）および外部の電気的な接続部分（４，５）の部分領域がビーム不透過性の基体（８）によって取り囲まれておりかつ透明なウィンドウ部分（１０）が充填されている。本発明によれば、チップ支持体部分（２）はチップ（１）が固定されている領域（６）を除いて、また外部の電気的な接続部分（４，５）はチップ（１）に対する単数または複数の電気的な接続線（１１）が固定されている領域（７）を除いて、ビーム不透過性の基体（８）によって完全に取り囲まれている。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 本発明は、請求項１の上位概念に記載のビーム放射および／または受信素子に
関する。本発明は殊に、この形式の半導体発光ダイオード（ＬＥＤ）素子に関す
る。
【０００２】 この形式のビーム放射および／または受信素子は例えば、刊行物“Siemens SM
T-TOPLED fuer die Oberflaechenmontage”, Siemens Components ２９（１９９
１） 第４冊、第１４７ないし１４９頁から公知である。この刊行物の図４に略
示されている公知の表面実装発光ダイオード（ＬＥＤ）では、ビームを放射する
半導体チップ１０１が金属から成る平らなリードフレーム１０３の平なチップ支
持体部分に固定されている。リードフレーム１０３は、第１の外部の電気的な接
続部分１０４を有するチップ支持体部分１０２と、該第１の接続部分とは電気的
に絶縁されて配置されている第２の電気的な接続部分１０５とから組み合わされ
て成っており、第２の接続部分は半導体チップ１０１に対する接続ワイヤ１１１
をボンディングするためのボンディング領域１０７を備えている。半導体チップ
１０１を備えたチップ支持体部分１０２および、２つの外部の電気的な接続部分
１０４，１０５の部分領域は、合成樹脂のカバー１２０によって取り囲まれてい
る。このカバーは、リフレクタを形成するバスタブ形状の部分（ウェルまたはト
ラフ）１０９が形成されているビーム不透過性の合成樹脂の基体１０８と、バス
タブ形状の部分を充填しているビーム透過性の合成樹脂のウィンドウ部分１１０
とから成っている。合成樹脂の基体１０８は、約９０％の高い拡散反射率を有す
る熱可塑性樹脂から成っている。
【０００３】 リフレクタを形成するバスタブ形状の部分１０９は、チップ支持体部分１０２
の実装面に平行に存在している底面１１３と、該底面１１３に対して鈍角に斜め
に存在している側壁部１１２とを有しているので、これらは半導体チップ１０１
から放射されるビームに対するリフレクタとして作用する。底面１１３は半導体
チップ１０１の方の側の、平らなリードフレームの表面と同じ面内にあるので、
リフレクタの底部はリードフレーム表面の大部分として形成されている、チップ
支持体部分１０２および第２の外部の電気的な接続部分１０５はここでは結果的
にビーム透過性の合成樹脂のウィンドウ部分１１０に対して比較的大きな境界面
を有している。
【０００４】 この公知の表面実装発光ダイオードの特別な問題は、リードフレーム１０３と
ビーム透過性のウィンドウ部分１１０との間の境界面に素子内またはその周囲（
例えば自動車中で）温度変動が強くなって、普通は金属から成っているリードフ
レーム１０３と、通例は透明なエポキシ樹脂である合成樹脂のウィンドウ部分１
１０との異なった熱膨張係数に基づいて、非常に大きな剪断応力が発生して、ウ
ィンドウ部分１１０がリードフレーム１０３から剥離することが時として生じる
。その際生じる、リードフレーム１０３と合成樹脂のウィンドウ部分１１０との
間のギャップの作用により、半導体チップ１０１から素子中に放射される電磁エ
ネルギーの大部分がマルチ反射に基づいて吸収され、ひいては消失するというこ
とになる。
【０００５】 更に、リードフレーム１０３と合成樹脂のウィンドウ部分１１０との間のギャ
ップから出発してギャップ形成は合成樹脂のカバー１２０の外表面にまで続いて
いく可能性があり、このために、半導体チップ１０１にまで湿気が侵入しかつ半
導体チップを損傷することにもなる。
【０００６】 本発明の課題は、冒頭に述べた形式のビーム放射および／または受信素子を、
ウィンドウ部分とリードフレームとの間の境界面での層間剥離が低減されるよう
に改良することである。
【０００７】 この課題は、請求項１の特徴部分に記載の構成を有するビーム放射および／ま
たは受信素子によって解決される。本発明の素子の実施の形態は従属請求項２な
いし４の対象である。
【０００８】 本発明によれば、ビーム不透過性の基体はバスタブ形状の部分においてバスタ
ブ形状の部分の底面からチップ支持体部分に向かって、第１のウィンドウを有し
ており、該ウィンドウにおいてチップはチップ支持体部分に接続されている。更
に、バスタブ形状の部分は底面から単数または複数の外部の電気的な接続部分に
向かって、少なくとも１つの第２のウィンドウを有しており、該ウィンドウにお
いて、チップに対する単数または複数の電気的な接続線がリードフレームに接続
されている。この形態は、基体が簡単な方法で相応に成形された射出工具によっ
て製造できるので特別有利である。
【０００９】 カバー内においてチップ支持体部分は有利には、半導体チップが固定されてい
る表面領域を除いて、かつ外部の電気的な接続部分はチップに通じている単数ま
たは複数の電気的な接続線が固定されている単数または複数の表面領域を除いて
実質的に、ビーム不透過性の基体によって完全に取り囲まれている。
【００１０】 従って本発明の素子では、ビーム透過性のウゥンドウ部分とリードフレームと
の間の境界面は最小限に低減されている。その結果、公知の素子に比べて、この
境界面には温度変動があっても著しく僅かな機械的な剪断応力しか作用せず、こ
のために層間剥離のおそれは低減されることになる。
【００１１】 ビーム放射および／または受信素子の有利な実施例では、チップ支持体部分お
よび外部の電気的な接続部分は、チップないし単数または複数の電気的な接続線
が固定されている領域において、それぞれバスタブ形状の部分に向かって曲げ出
された部分を有していて、チップ支持体部分および外部の電気的な接続線の表面
の部分領域が実質的に、バスタブ形状の部分の底面と同じ平面内にあるかまたは
バスタブ形状の部分に突入するようになる。この形態では、その製造のために従
来の、上に説明した公知のＳＭＴ−ＴＯＰＬＥＤ素子の製造のために使用される
射出工具を使用することができ、かつ種々異なったリードフレームデザインのた
めに例えば半導体チップおよび電気的な接続線の種々異なった配置のために常に
同一の射出工具を使用することができる点で有利である。
【００１２】 更に、本発明の素子において、ウィンドウ部分に接している、リードフレーム
の金属面のサイズが最小限に低減されていることは特別有利であり、このために
、バスタブ形状の部分の改善された全体の反射性が実現される。すなわちリード
フレームの金属は通例、基体の材料より僅かな反射率を有しているので、これに
よりチップから放射されるビームはそこで比較的強く吸収される。公知の素子で
は、この理由から駆動中リフレクタにおいて比較的大きな暗い領域が認められる
。
【００１３】 有利には、基体は発光効率を高めるために、８０％より大きな拡散反射度を有
する材料から、有利には充填されている合成樹脂から成っている。
【００１４】 本発明を２つの実施例に基づいて図１ないし図４と関連して詳細に説明する。
その際： 図１は、第１実施例の垂直方向の断面の略図であり、 図２は、図１の実施例の平面の略図であり、 図３は、第２実施例の垂直方向の断面の略図であり、 図４は、公知技術の（冒頭に説明した）ビーム送信および／または受信半導体素
子の略図である。
【００１５】 これら図において異なった実施例の同じおよび同じ作用をする構成部分は常に
同一の参照番号が付されている。
【００１６】 図１および図２の素子は、表面実装可能な手法（Surface Mount Technology（
ＳＭＴ））における発光ダイオード素子である。これは、チップ支持体部分２、
第１の外部の電気的な接続部分４および第２の外部の電気的な接続部分５を有す
る電気的なリードフレーム３（例えば金属から成る）と、チップ支持体部分２に
固定されている、ビームを放射する半導体チップ１（ＬＥＤチップ）と、接続導
体１１（ボンディングワイヤ）と、方形の合成樹脂カバー２０とから組み合わさ
れて成っている。
【００１７】 半導体チップ１はその表側の面および裏側の面にそれぞれコンタクト金属化部
１７，１８を有している。半導体チップ１の裏側の面のコンタクト金属化部１８
は例えば金属のはんだまたは導電性の接着剤を用いてチップ支持体部分２に導電
接続されておりかつ半導体チップ１の表側の面のコンタクト金属化部１７は例え
ば金または別の適当な金属材料から成るボンディングワイヤ１１を用いて第２の
外部の接続部分５に導電接続されている。
【００１８】 合成樹脂カバー２０はビーム不透過性の光反射する合成樹脂基体８と、ビーム
透過性の合成樹脂ウィンドウ部分１０から成ってる。該基体から外部の電気的な
接続部分４，５が突出している。合成樹脂基体８はリフレクタとして作用するバ
スタブ状の部分９を有している。この部分に半導体チップ１が配置されおりかつ
合成樹脂のウィンドウ部分１０が充填されている。リフレクタバスタブ状部分９
は、チップ支持体部分２の実装面に対して平行に存在している底面１３および底
面１３に対して鈍角に斜めに存在している側壁１２を有しているので、このバス
タブ部分は半導体チップ１から放射されるビームに対するリフレクタとして作用
する。
【００１９】 合成樹脂基体８および合成樹脂のウィンドウ部分１０は有利には、反射を増強
する材料が充填されている合成樹脂または熱可塑性樹脂ないし透明な合成樹脂ま
たはポリカーボネートから成っている。合成樹脂に対する充填剤として例えば金
属粉末、金属酸化物、メタルカーボネート（金属炭酸塩）またはメタルシリケー
ト（金属ケイ酸塩）が適している。
【００２０】 チップ支持体部分２は実質的に、半導体チップ１が例えばチップボンディング
によって固定されている表面領域６を除いてかつ外部の電気的な接続部分４，５
は１つまたは複数の、半導体チップ１に通じる電気的な接続線１１が例えばワイ
ヤボンディングによって固定される単数または複数の表面領域７を除いて、合成
樹脂カバー２０内でビーム不透過性の合成樹脂基体８によって完全に取り囲まれ
ている。このことはこの特別有利な実施例において次のようにして実現される：
ビーム不透過性の合成樹脂基体８がバスタブ形状の部分９において、チップ支持
体部分２に向かって第１のウィンドウ６を有しかつ単数ないし複数の外部の電気
的な接続部分４，５に向かって少なくとも１つの第２のウィンドウ７を有してお
り、これらウィンドウにおいて半導体チップ１ないし半導体チップ１に対する単
数または複数の電気的な接続線１１がリードフレーム３と接続されている。
【００２１】 図３に図示の実施例は、図１および図２の実施例とは実質的に、チップ支持体
部分２ないし接続部分４，５に向かってウィンドウ６および７が設けられていな
いことで相異している。ウィンドウ部分４，５に代わって、ここではチップ支持
体部分２ないし外部の接続部分４，５に、半導体チップ１および単数または複数
の電気的な接続線がリードフレーム３に接続されている領域においてそれぞれバ
スタブ形状の部分９に向かって曲げ出された部分１４，１５が設けられていて、
チップ支持体部分２および外部の電気的な接続部分４，５の表面の部分領域がバ
スタブ形状の部分９の底面１３と同じ平面にあるようにしている。択一的に、曲
げ出された領域はバスタブ形状の部分９に突出していてもよい。
【００２２】 これら実施例に基づいた本発明の説明は勿論、本発明をこれに制限するもので
はない。本発明はそれどころか、ホトダイオード、ホトトランジスタ素子または
ポリマー発光ダイオード素子にも使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 第１実施例の垂直方向の断面の略図である。
【図２】 図１の実施例の平面の略図である。
【図３】 第２実施例の垂直方向の断面の略図である。
【図４】 公知技術のビーム放射および／または受信半導体素子の略図である。
【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書
【提出日】平成１２年６月２８日（２０００．６．２８）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項１
【補正方法】変更
【補正内容】
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００５】 更に、リードフレーム１０３と合成樹脂のウィンドウ部分１１０との間のギャ
ップから出発してギャップ形成は合成樹脂のカバー１２０の外表面にまで続いて
いく可能性があり、このために、半導体チップ１０１にまで湿気が侵入しかつ半
導体チップを損傷することにもなる。 更に、ＤＥ１９５３６４５４Ａ１号には、基本的に、上に掲げた刊行物に記載
されている構成を有している光電素子が記載されている。この公開公報に示され
ている素子では付加的にチップ支持体部分はバスタブ形状の部分を有しており、
ここにチップが配置されておりかつこの部分の内側の面全体にはウィンドウ部分
が接している。結果的にここでも上述した問題が生じる可能性がある。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5F041 AA37 DA07 DA19 DA35 DA36 DA39 DA43 DA58 DA74 DA78 DC03 DC23 EE23 5F088 BA16 JA03 JA06 JA10 JA20

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ビーム放射および／または受信素子であって、 電磁ビームを放射および／または受信する少なくとも１つのチップ（１）が電気
    的なリードフレーム（３）の少なくとも１つのチップ支持体部分（２）に固定さ
    れており、該リードフレームは２つの外部の電気的な接続部分（４，５）を有し
    ており、該接続部分は前記チップ（１）に導電接続されており、かつ チップ支持体部分（２）および外部の電気的な接続部分（４，５）の部分領域は
    カバー（２０）によって取り囲まれており、該カバーはビーム不透過性の基体（
    ８）およびビーム透過性のウィンドウ部分（１０）を有しておりかつ該カバーか
    ら前記外部の電気的な接続部分（４，５）が突出しており、 ここでビーム不透過性の基体（８）はバスタブ形状の部分（９）を有しており、
    該部分に半導体チップ（１）が配置されておりかつ該部分内または該部分の上に
    前記ウィンドウ部分（１０）が存在している 形式のものにおいて、 前記バスタブ形状の部分（９）の底面から、第１のウィンドウ（６）がチップ支
    持体部分（２）に向かって形成されており、該ウィンドウにおいてチップ（１）
    がチップ支持体部分（２）に固定されており、かつ 前記バスタブ形状の部分（９）の底面から、少なくとも１つの第２のウィンドウ
    （７）が少なくとも１つの外部の電気的な接続部分（４，５）に向かって形成さ
    れており、該ウィンドウにおいて、チップ（１）に対する少なくとも１つの電気
    的な接続線（１１）が前記少なくとも１つの外部の電気的な接続部分（４，５）
    に接続されている ことを特徴とするビーム放射および／または受信素子。
  2. 【請求項２】 少なくともチップ支持体部分（２）または外部の電気的な接
    続部分（４，５）の少なくとも１つはそれぞれに属するウィンドウ（６，７）の
    領域において、バスタブ形状の部分（９）に向かって曲げ出された部分（１４，
    １５）を有していて、チップ支持体部分（２）ないし外部の電気的な接続部分（
    ４，５）の表面の部分領域が実質的にバスタブ形状の部分（９）の底面（１３）
    と同じ平面にあるかまたはバスタブ形状の部分（９）に突出するようにした 請求項１記載のビーム放射および／または受信素子。
  3. 【請求項３】 バスタブ形状の部分（９）はリフレクタを形成する部分とし
    て実現されている 請求項１または２記載のビーム放射および／または受信素子。
  4. 【請求項４】 基体（８）は８０％を上回る拡散反射率を有する材料から成
    っている 請求項１から３までのいずれか１項記載のビーム放射および／または受信素子。
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