JP2009200531A - 放射線を発する構成素子に用いられる導体フレームおよびハウジング、放射線を発する構成素子ならびに該構成素子を製造するための方法 - Google Patents

放射線を発する構成素子に用いられる導体フレームおよびハウジング、放射線を発する構成素子ならびに該構成素子を製造するための方法 Download PDF

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Abstract

【課題】放射線を発する構成素子における高い光学的な出力の発生を可能にするような改善された熱導出手段もしくは放熱手段を提供する。
【解決手段】ワイヤ接続範囲１０と接続ストリップ３ａ，３ｂとを有する支持部分に、別個に製作された熱的な接続部分４が挿入結合されており、ハウジングベースボディ１が成形材料から形成されており、該ハウジングベースボディ内に、電気的な接続ストリップがハウジングベースボディから導出されかつ熱的な接続部分の熱接続面が外部から熱的に接続可能となるように導体フレーム２が埋め込まれており、ハウジングベースボディが放射線出射窓８を有しており、該放射線出射窓内にチップ搭載範囲１１が配置されるように熱的な接続部分４がハウジングベースボディ内に埋め込まれており、放射線出射窓８の側壁９が反射面として成形されている。
【選択図】図２

Description

本発明は、請求項１の上位概念部に記載の形式の導体フレーム、請求項１４の上位概念部に記載の形式のハウジング、請求項２３の上位概念部に記載の形式の、放射線を発する構成素子ならびに請求項３３の上位概念部に記載の形式の、放射線を発する構成素子を製造するための方法に関する。
放射線を発する半導体構成素子に用いられるリードフレームもしくは導体フレームは、たとえばドイツ連邦共和国特許第１９６３６４５４号明細書に基づき公知である。同ドイツ連邦共和国特許明細書に記載の半導体構成素子は、ハウジングベースボディと、このハウジングベースボディ内に埋め込まれた導体フレームと、この導体フレーム上に搭載された、放射線を発する半導体チップとを有している。導体フレームとハウジングベースボディは、発生された放射線のためのリフレクタとしても形成されている。
さらに、導体フレームの、ハウジングベースボディから突出した部分範囲は、外部の電気的な接続ストリップとして形成されており、ハウジングは、当該構成素子が表面実装のために適当となるように成形されている。特に高い出力を有する半導体構成素子の場合に、発生する損失熱の良好な放出を達成するためには、リフレクタの一部が熱的な接続部、つまり熱端子としてハウジングベースボディから導出されていてよい。
高い光学的な出力と、相応して大きな損失出力とを有する構成素子の場合では、一層効果的な放熱形式が望まれるか、もしくは必要とされる。
ドイツ連邦共和国特許第１９６３６４５４号明細書
本発明の課題は、放射線を発する構成素子において、特に構成素子における高い光学的な出力の発生を可能にするような改善された熱導出手段もしくは放熱手段を提供することである。さらに、本発明の課題は、このための製造方法を提供することである。
上記課題は、請求項１に記載の導体フレーム、請求項１４に記載のハウジング、請求項２３に記載の放射線を発する構成素子もしくは請求項３３に記載の方法により解決される。請求項２〜請求項１３、請求項１５〜請求項２２、請求項２４〜請求項３２ならびに請求項３４〜請求項３８には、それぞれ本発明の有利な改良形が記載されている。
本発明の構成では、放射線を発する構成素子、有利には発光ダイオード構成素子に用いられる導体フレームであって、少なくとも１つのチップ搭載範囲と、少なくとも１つのワイヤ接続範囲と、たとえば放射線を発する構成素子をプリント配線板に実装しかつ電気的に接続するための少なくとも１つの外部の電気的な接続ストリップとが設けられている形式のものにおいて、支持部分が設けられていて、該支持部分が前記ワイヤ接続範囲と前記接続ストリップとを有しており、該支持部分に、その他の導体フレーム部分とは別個に製作された熱的な接続部分が挿入結合されており、該熱的な接続部分にチップ搭載範囲が配置されているようにした。このような導体フレームを備えた構成素子では、作動時に生じる損失熱がとりわけ熱的な接続部分を介して導出される。この熱的な接続部分は支持部分に導電結合されていて、しかもチップのための電気的な接続部としても働くようになっていると有利である。
その他の導体フレーム部分とは別個に製作された熱的な接続部分は、次のような利点を持っている。すなわち、このような熱的な接続部分は、より大きな損失熱量の吸収および放出に関して、一体型の導体フレームよりも著しく良好に最適化することができる。すなわち、このような熱的な接続部分では、厚さ、熱伝導率、熱膨張率および熱接続面を、その他の導体フレーム部分に課せられた要求とは十分に無関係に、つまりこれらの要求の影響を受けることなしに、最適化することができる。特に熱的な接続部分では、高い熱容量を達成することができるので有利である。これにより、熱的な接続部分は効果的なヒートシンクを形成する。大きな熱接続面に基づき、熱伝達抵抗が減じられ、こうして熱伝導性および周辺への排熱が改善される。
本発明の有利な改良形では、支持部分が、たとえばクランプまたはアイ（目穴）の形の挿入開口を有しており、この挿入開口内に熱的な接続部分が挿入結合されている。「挿入結合（ｅｉｎｋｎｕｅｐｆｅｎ）」とは、熱的な接続部分が導体フレームの挿入開口に挿入されて、周面側で導体フレームと結合されていることを意味する。
このためには、熱的な接続部分が支持部分にたとえばクランプ締結されており、かつ／または支持部分とプレス締結またはリベット締結されていてよい。本発明によれば、熱的な接続部分と支持部分との間にプレス結合（圧潰結合）が形成されると有利である。このプレス結合は高い機械的強度および良好な導電率によりすぐれている。たとえば、支持部分に設けられた挿入開口に熱的な接続部分を挿入することによって支持部分と熱的な接続部分とを互いに対して位置決めし、次いで支持部分における熱的な接続部分の機械的に強固な嵌合が生じるように熱的な接続部分を変形させることにより、プレス結合を形成することができる。変形のためには、ハンマ状またはポンチ状の工具を使用することができる。
熱的な接続部分は、リベットの形式で支持部分に結合され得るように成形されていると有利である。場合によっては、熱的な接続部分と支持部分との間に十分な強度のプレス結合を形成するために、熱的な接続部分に設けられた個々のウェブまたはステーを変形させることでも十分である。
本発明の枠内では、付加的にまたは択一的に、熱的な接続部分と支持部分との間に別形式の結合が設けられていてよい。このためには、たとえばろう付け結合または溶接結合が適している。さらに、熱的な接続部分が支持部分と接着されていてもよい。
こうして、比較的僅かな技術的手間をかけるだけで製造可能となる、半導体構成素子のための機械的に安定した骨組みが形成される。
熱的な接続部分が、バスタブ形、つまり洋式浴槽形に形成されたバスタブ形リフレクタを有していると有利である。これによって形成された構成素子では、熱的な接続部分により、構成素子の放射線収率およびビーム集束が改善される。本発明のこの改良形では、金属製の熱的な接続部分が使用されると有利である。なぜならば、金属面は小さな吸収損失および強力に方向付けられかつ場合によっては鏡面性の反射に基づき、反射面として極めて好適であるからである。
特に、以下にさらに詳しく説明するようなハウジングもしくは構成素子における機械的な安定性を高めるためには、熱的な接続部分に設けられたバスタブ形リフレクタの高さを、チップ搭載範囲に配置しようとするチップの高さの２倍を上回らないように設定することが有利である。
熱的な接続部分のための材料としては、高い熱伝導率に基づき、金属、特に銅またはアルミニウムまたはこれらの材料から形成された合金が適している。さらに有利な材料はモリブデン、鉄、ニッケルおよびタングステンならびにニッケル−鉄合金および銅−タングステン合金である。これらの材料の熱膨張率は半導体材料、たとえばＧａＡｓ、ＧａＮおよびこれらを主体とした系の熱膨張率に良好に適合されている。さらに、熱的な接続部分のための材料としては、セラミックスおよび半導体、たとえばシリコンも適している。熱的な接続部分は、多層に、たとえば金属−セラミック複合系として形成されていてもよい。
熱的な接続部分に設けられたチップ搭載面は、チップ被着に関する表面特性（ボンディング特性）を改善するコーティングを備えていると有利である。このようなコーティングは、たとえば銀被覆体または金被覆体を有していてよい。
さらに、ろう付け接続ストリップもしくはボンディングワイヤ接続範囲にも、ろう付け特性もしくはボンディング特性を改善する表面コーティング、たとえばＡｕ被覆体、Ａｇ被覆体、Ｓｎ被覆体またはＺｎ被覆体を施与することが有利である。
支持部分は有利には銅または軟鉄を含有していて、たとえば相応するシートから打抜き加工され得る。支持部分は本発明によれば熱導出のためには働かない。したがって、支持部分は電流供給の機能のためや、曲げ特性および以下に詳しく説明する成形材料の付着に関して最適化され得る。
このことは、たとえば支持部分をロールからの支持テープから製作し、軽度に打抜き加工し、かつ型内で曲げ加工することができるように支持部分の厚さが形成されていることを包含する。このような加工特性は、自動化された製作および支持テープ上での個別コンポーネントの密な配置（小ピッチ）を可能にするので有利である。
このために必要となる、支持部分の小さな厚さは、通常ではチップの十分な冷却を困難にする。特に機械的な安定性の理由から、熱的な接続部分の横断面は制限されている。このような不都合は、本発明によれば、挿入結合された熱的な接続部分によって取り除かれる。
本発明によれば、放射線を発する構成素子に用いられるハウジングを形成するために、リードフレームもしくは導体フレームがハウジングベースボディによって取り囲まれていると有利である。このためには、導体フレームが、ハウジングベースボディを形成する成形材料、たとえば射出成形材料またはトランスファ成形材料内に埋め込まれていると有利である。このことは射出成形法またはトランスファ成形法におけるハウジングの廉価な製造を可能にする。成形材料は、たとえばエポキシ樹脂またはアクリル樹脂を主体としたプラスチック材料から成っているが、しかし当該目的のために適していればいかなる材料から成っていてもよい。放熱もしくは熱導出のためには、熱的な接続部分が部分的にハウジングベースボディから突出するか、またはハウジングベースボディの表面の一部を形成し、ひいては外部から熱的に接続可能となるように熱的な接続部分を埋め込むことが有利である。
ハウジングベースボディには、放射線出射窓の形の切欠きが形成されていて、この放射線出射窓の内側にチップ搭載範囲が配置されるように熱的な接続部分がハウジングベースボディ内に埋め込まれていると有利である。たとえばチップ搭載範囲は放射線出射窓の輪郭を制限する制限面を形成していてよい。
このようなハウジング形状は、特に表面実装可能な構成素子のために適している。この場合、ハウジングベースボディの、放射線出射窓とは反対の側に位置する面または側面は構成素子の載置面を形成している。埋め込まれた熱的な接続部分はこの載置面にまで延びていると有利である。これにより、載置面を介して損失熱も、たとえば冷却体もしくはヒートシンクまたはＰＣＢ（ｐｒｉｎｔｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔ ｂｏａｄ、プリント配線板）へ排出される。この場合、熱的な接続部分の表面の一部が同時に載置面またはその部分面を形成するように熱的な接続部分を形成することが有利である。
放射線収率を向上させるためには、ハウジングベースボディに設けられた放射線出射窓が円錐状に成形されていてよい。これにより、放射線出射窓の側壁はリフレクタを形成する。このリフレクタにより、チップ搭載範囲に配置された放射線源から側方へ発せられた放射線成分を主放射方向へ向かって変向させることができる。これによって、放射線収率の向上および放射線の改善された集束が達成される。
リフレクタでは、熱的な接続部分がリフレクタの第１の部分範囲を形成し、この第１の部分範囲に、放射線出射窓の側壁により成形された第２のリフレクタ部分範囲が続くような形状付与が行われていると有利である。リフレクタの全高は、チップ搭載範囲に固定しようとするチップの高さの４倍よりも小さく設定されていると有利である。このことは高い機械的安定性を保証すると同時に、たとえばろう付けプロセスの際に生じるような、温度変化に基づき発生する応力を許容し得る程度にまで制限する。
さらに本発明によれば、本発明による導体フレームまたはハウジングを用いて、改善された熱導出を有する、放射線を発する構成素子を形成することが意図されている。このような構成素子は放射線を発するチップ、有利には半導体チップを有しており、このチップは熱的な接続部分のチップ搭載範囲に配置されている。
チップは少なくとも部分的に封止用の流込み材料によって取り囲まれるように被覆されていると有利である。このような構成は、放射線出射窓内に配置されたチップを備えたハウジングのために特に有利である。この場合、放射線出射窓の全体またはその一部が流込み材料で充填されている。流込み材料としては、特に反応樹脂、たとえばエポキシ樹脂、アクリル樹脂またはシリコーン樹脂またはこれらの混合物が適している。さらに、流込み材料には、チップにより形成された放射線を別の波長領域に変換する発光物質（Ｌｅｕｃｈｔｓｔｏｆｆ）が添加されていてよい。この構成は特に混色または白色の光線を放射する構成素子のために適している。
ハウジングとチップと流込み材料との間での熱応力もしくは熱歪みを小さく保持し、かつ特に流込み材料カバーの離層を回避するためには、チップの高さＨに関して次の関係：
Ｖ≦ｑ・Ｈ
が満たされるように流込み材料容積Ｖを設定することが有利である。この場合、ｑは１０ｍｍ２よりも小さな値、有利には７ｍｍ２である値を有するスケーリングファクタ（Ｓｋａｌｉｅｒｕｎｇｓｆａｋｔｏｒ）である。
本発明の有利な改良形では、導体フレームが、第１の電気的な接続部分と、第２の電気的な接続部分とに分割されており、この場合、熱的な接続部分は第１の電気的な接続部分に挿入結合されており、ボンディングワイヤ接続範囲は第２の電気的な接続部分に形成されている。給電のためには、チップに設けられたコンタクト面からボンディングワイヤ接続範囲にまでワイヤ結合部が案内されている。
本発明による構成素子を製造するための方法は、たとえば予めテープまたはシートから打抜き加工されている支持部分を準備することから出発する。
次のステップでは、別個に製作された熱的な接続部分が、支持部分に設けられた対応する開口内に挿入結合される。その後に、熱的な接続部分には、たとえば導電性の付着剤を用いた接着またはろう付けによってチップが搭載される。こうして形成された導体フレームは、たとえば射出成形法またはトランスファ成形法でハウジングを形成するための適当なハウジング成形材料で、このハウジング材料内に埋め込まれるように被覆される。
射出成形による埋込み前に導体フレームにチップを搭載することには、このために高温方法、たとえばろう付け法を使用することができるという利点がある。予めハウジング部分が射出成形されていると、付着したハウジング部分がこのような温度では損傷されてしまう恐れがある。このことが問題とならない場合には、当然ながら、これらの方法ステップを別の順序で実施することもできる。
射出成形による埋込み前に導体フレームにチップを搭載する場合、チップは特に２６０℃を超える温度で硬ろうを用いたろう付け法によって被着され得る。これによって、チップと導体フレームとの間に特に低い熱抵抗が達成される。さらに、チップと熱的な接続部分との間の極めて耐熱的な結合が形成され、特に最大約２６０℃までの典型的な温度での構成素子のろう付け固定時に、チップが剥離する危険が減じられる。
本発明による導体フレームの１実施例を示す概略的な平面図である。 本発明による導体フレームの１実施例を示す概略的な断面図である。 本発明によるハウジングの第１実施例を示す概略的な斜視断面図である。 本発明によるハウジングの第２実施例を示す概略的な斜視図である。 本発明による構成素子の第１実施例を示す概略的な斜視図である。 本発明による構成素子の第２実施例を示す概略的な横断面図である。
以下に、本発明の５つの実施例を図面につき詳しく説明する。
図１ａおよび図１ｂに示したリードフレームもしくは導体フレーム２は、２つの電気的な接続部分（電気的端子）１２ａ，１２ｂに分節された支持部分と、熱的な接続部分（熱端子）４とを有している。両電気的な接続部分１２ａ，１２ｂは、それぞれ端部にろう付け接続ストリップ３ａ，３ｂを有している。
第１の電気的な接続部分１２ａはアイの形の開口を有している。このアイ開口内には、熱的な接続部分４が挿入結合されている。このためには、たとえば熱的な接続部分４が第１の電気的な接続部分１２ａのアイ開口内に正確に嵌合するように嵌め込まれ、その後に一種のリベットの形で第１の電気的な接続部分１２ａとプレス締結される。熱的な接続部分４と第１の電気的な接続部分１２ａとの間での択一的な周面側の結合、たとえばリベット締結、ろう付けまたは溶接による結合も同じく可能である。
熱的な接続部分４は、ほぼ回転対称的に形成されていて、突出部１９を有している。これらの突出部１９はハウジング内での導体フレーム２の安定したアンカ固定を可能にする。さらに、熱的な接続部分４には、バスタブ形リフレクタ（Ｒｅｆｌｅｋｔｏｒｗａｎｎｅ）１６の形の中心の凹部が形成されている。このバスタブ形リフレクタ１６の底面には、放射線を発するチップを収容するためのチップ搭載範囲１１が設けられている。凹部の側面は反射面として働く。
第１の電気的な接続部分１２ａのアイを形成するリングは切欠き１３を有している。この切欠き１３には、第２の電気的な接続部分１２ｂに設けられた、舌片状に形成されたボンディングワイヤ接続範囲１０がオーバラップしている。このボンディングワイヤ接続範囲１０はバスタブ形リフレクタ１６の放射側の縁部に対して高さをずらされて配置されている。このことはチップ搭載時に、熱的な接続部分４に設けられたバスタブ形リフレクタの縁部に切欠きを設ける必要なしに、チップとボンディングワイヤ接続範囲１０との間の短いワイヤ結合部を可能にする。
図２には、本発明によるハウジングの１実施例の縦断面を示す斜視図が示されている。このハウジングは、プラスチック成形材料から成るハウジングベースボディ１を有している。このハウジングベースボディ１は、たとえば射出成形法またはトランスファ成形法によって製造されていてよい。この成形材料は、たとえばエポキシ樹脂またはアクリル樹脂を主体としたプラスチック材料から成っているが、しかしこの目的のために適した材料であればいかなる材料から成っていてもよい。
ハウジングベースボディ１内には、ほぼ図１に示した導体フレームに相当する導体フレーム２、つまり２つの電気的な接続部分１２ａ，１２ｂと、第１の電気的な接続部分１２ａ内に挿入結合された熱的な接続部分４と、ろう付け接続ストリップ３ａ，３ｂとを備えた導体フレーム２が埋め込まれている。この場合、ろう付け接続ストリップ３ａ，３ｂはハウジングベースボディ１から突出している。チップ搭載範囲１１の側では、熱的な接続部分４が、バスタブ形リフレクタなしに十分に平坦に形成されている。
熱的な接続部分４はこの場合、この熱的な接続部分４の底面６がベースボディ載置面７の一部を形成するようにハウジングベースボディ１内に配置されている。ハウジングベースボディ１内での機械的に安定した固定のためには、熱的な接続部分４が、周面側に配置された突出部１９を備えている。
ハウジングベースボディ１の、載置面７とは反対の側には、放射線出射窓として切欠き８が成形されている。この切欠き８は熱的な接続部分４に設けられたチップ搭載範囲１１に通じているので、チップ搭載範囲１１に固定したい、放射線を発するチップは放射線出射窓もしくは切欠き８内に位置している。放射線出射窓８の側面９は斜めに形成されていて、作動時にこのチップにより形成された放射線のためのリフレクタとして働く。
図３には、本発明によるハウジングの別の実施例による載置面の斜視図が示されている。前で説明した実施例の場合と同様に、熱的な接続部分４の底面６はハウジングベースボディ１から導出されている。この場合、熱的な接続部分４の底面６はハウジングベースボディ１から少しだけ突出しているので、組み込まれた状態では、確実な載置および熱的な接続部分４と、対応する支持体、たとえばプリント配線板またはヒートシンクとの間での良好な熱伝達が保証されている。
前で説明した実施例とは異なり、図３の実施例ではハウジングベースボディ１が、熱的な接続部分４からハウジングベースボディ１の側面に向かって延びる側方の溝２０を有している。ハウジングが支持体上に組み付けられていると、この溝２０は組み込まれた状態においてもハウジングと支持体との間の結合のコントロールを可能にする。特にこれによって、支持体と熱的な接続部分４との間のろう付け結合を検査することができる。
図４には、本発明による放射線を発する構成素子の１実施例を示す斜視図が示されている。
前で説明した実施例の場合と同様に、ハウジングベースボディ１内には、導体フレーム２と、この導体フレーム２内に挿入結合された熱的な接続部分４とが十分に埋め込まれているので、ろう付け接続ストリップ３ａ，３ｂだけが側方でハウジングベースボディ１から突出している。熱的な接続部分４はハウジングベースボディ１の載置面７の一部を形成していて（図示しない）、こうして外部から熱的に接続可能である。
熱的な接続部分４のチップ搭載範囲１１には、放射線を発するチップ５、たとえば発光ダイオードが固定されている。このことは、硬ろうによって熱的な接続部分４にろう付けされている半導体チップ、たとえばＬＥＤチップまたはレーザチップであると有利である。択一的には、このチップが、十分な熱伝導率を有しかつ有利には導電性をも有する付着剤を用いて、チップ搭載範囲１１に接着されていてもよい。
効率の良い放射線源のためには、特にＧａＡｓ、ＧａＰおよびＧａＮを主体とした半導体材料、たとえばＧａＡｌＡｓ、ＩｎＧａＡｓ、ＩｎＧａＡｌＡｓ、ＩｎＧａＡｌＰ、ＧａＮ、ＧａＡｌＮ、ＩｎＧａＮおよびＩｎＧａＡｌＮが適している。
構成素子のハウジングは、図２もしくは図３に示したハウジングにほぼ相当しているが、図２もしくは図３に示したハウジングとは異なり、熱的な接続部分４はチップ５を取り囲むバスタブ形リフレクタ１６を有している。このバスタブ形リフレクタ１６の反射面は、ほぼシームレスに放射線出射窓８の側面９へ移行しているので、熱的な接続部分４により形成された部分範囲と、放射線出射窓８の側面９により形成された部分範囲とから構成されたリフレクタ全体が形成される。
さらに、放射線出射窓８は構成素子の長手方向で少しだけ拡張されていて、導体フレーム２の、熱的な接続部分４に結合されていない方の第２の電気的な接続部分１２ｂにボンディングワイヤ接続範囲１０を有している。このボンディングワイヤ接続範囲１０からは、ワイヤ結合部１７が導出されており、このワイヤ結合部１７は、チップ５に被着されたコンタクト面にまで案内されている。
ボンディングワイヤ接続範囲１０は、熱的な接続部分４のバスタブ形リフレクタ１６の放射側の縁部に対して高さをずらされて配置されている。このことは、チップ５とボンディングワイヤ接続範囲１０との間での短いワイヤ結合部、ひいては機械的に安定したワイヤ結合部を可能にする。なぜならば、ボンディングワイヤ接続範囲１０をチップ５の近傍にまで近付けることができるからである。さらに、これによって、形成されたワイヤ円弧の高さも小さく保持され、こうして、たとえばチップを封止用の流込み材料によってカバーする際にワイヤ結合部が熱的な接続部分４に向かって側方に傾倒してしまうことにより生じる短絡の危険が減じられる。
図５には、本発明による構成素子のさらに別の実施例が横断面図で示されている。図５の横断面図は、図４に書き込まれたＡ−Ａ線に沿った断面図に相当する。
図３に示した実施例の場合と同様に、熱的な接続部分４はチップ５のための搭載面側の真ん中で凹設されているので、チップ５により形成された放射線のためのバスタブ形リフレクタ１６が形成されている。このバスタブ形リフレクタ１６には、放射線出射窓８のリフレクタ側壁９が続いている。
前記実施例とは異なり、こうして形成されたリフレクタ全体１５は部分リフレクタ９，１６の間の移行部に屈曲部を有している。このような形状付与に基づき、回転放物面へのリフレクタ全体１５の、改善された近似が達成され、ひいては有利な放射特性が達成される。チップからバスタブ形リフレクタ１６の底面に対して、より急峻な角度で放射された光線は、構成素子の主放射方向２７へ向かって、より強力に変向される。
チップを保護するためには、放射線出射窓８が封止用の流込み材料１４、たとえばエポキシ樹脂またはアクリル樹脂のような反応樹脂で充填されている。形成された放射線を集束させるためには、流込み材料１４が、軽度に湾曲させられた表面１８を備えたレンズとして成形されていてよい。
流込み材料１４とハウジングベースボディ１と導体フレーム２との機械的に安定した結合を得るためには、熱的な接続部分４のバスタブ形リフレクタ１６の高さＡを、チップ５の高さＨの２倍よりも小さく設定することが有利である。熱的な接続部分４とハウジングベースボディ１とにより形成されたリフレクタ全体１５の高さＢは、チップ５の高さＨの４倍よりも小さく設定されていることが望ましい。さらに、流込み材料１４の容積Ｖについては上で挙げた関係；
Ｖ≦ｑ・Ｈ
が満たされるように放射線出射窓８を成形することが有利である。この場合、ｑは約７ｍｍ２である。この条件を満たすことにより、構成素子の機械的な安定性、ひいては負荷耐性および寿命が高められるので有利である。熱的な接続部分４を突出部１９によってハウジングベースボディ１に固定することも、同じくこのために寄与する。
このような構成素子を製造するためには、まず導体フレーム２のために、たとえば支持テープから打ち抜かれた、開口を備えた支持部分が準備される。その後に、この支持部分の開口内に熱的な接続部分４が挿入されて、支持部分とプレス締結される。
次のステップで、熱的な接続部分４に放射線を発するチップ５が、たとえばろう付けまたは接着により被着される。ハウジングベースボディ１を形成するために、支持部分と熱的な接続部分４とから形成された導体フレーム２は、前搭載されたチップ５と共に成形材料によって被覆される。ただしこの場合、成形材料による被覆は、チップ５を取り囲む範囲ならびにボンディングワイヤ接続範囲１０を空けておくように行われる。このような被覆は、たとえば射出成形法またはトランスファ成形法で行うことができる。最後に、ボンディングワイヤ接続範囲１０からワイヤ結合部１７がチップ５のコンタクト面にまで案内される。
択一的には、支持部分と熱的な接続部分４との結合の後に、こうして形成された導体フレーム２をまず最初に成形材料によって被覆し、その後に有利には接着によりチップ搭載範囲１１にチップ５を固定して、コンタクトすることができる。
当然ながら、本発明は上で説明した実施例に限定されるものではない。さらに、本発明による導体フレームおよびハウジングは、有効な放熱を必要とする別の構成素子のためにも使用され得るか、もしくはチップとして別の半導体が使用され得る。
上で説明した方法、つまり導体フレームを準備し、かつ導体フレームを成形材料で被覆する前に有利にはろう付けによりチップを装着し、しかも導体フレームを成形材料で被覆する際にはチップ周辺部を空けておくという各方法ステップを包含する方法は、熱的な接続部分を有しない別のハウジング構造にも転用可能であり、それ自体既に発明を成すものである。
この方法の利点は特に次の点に認められる。すなわち、チップの固定が成形材料の性質とは十分に無関係に最適化され得る。ろう付けプロセスは、たとえば拡張された温度領域内で行うことができる。この場合、極めて小さな熱抵抗を持ってチップと導体フレームとの間の結合を形成する、有利には２６０℃を超える溶融温度を有するろう、たとえば硬ろうを使用することができる。さらにこれによって、相応する構成素子をプリント配線板にろう付けにより装着する際にチップが剥離してしまう危険も減じられる。
１ ハウジングベースボディ
２ 導体フレーム
３ａ，３ｂ ろう付け接続ストリップ
４ 熱的な接続部分
５ チップ
６ 底面
７ ベースボディ載置面
８ 切欠き
９ 側面
１０ ボンディングワイヤ接続範囲
１１ チップ搭載範囲
１２ａ，１２ｂ 電気的な接続部分
１３ 切欠き
１４ 流込み材料
１５ リフレクタ全体
１６ 皿形リフレクタ
１７ ワイヤ結合部
１８ 表面
１９ 突出部
２０ 溝
２７ 主放射方向

Claims (27)

  1. 放射線を発する構成素子、有利には発光ダイオード構成素子に用いられるハウジングであって、該ハウジングが導体フレームを有しており、該導体フレームが、少なくとも１つのチップ搭載範囲（１１）と、少なくとも１つのワイヤ接続範囲（１０）と、少なくとも１つの外部の電気的な接続ストリップ（３ａ，３ｂ）とを有している形式のものにおいて、
    −支持部分が設けられていて、該支持部分がワイヤ接続範囲（１０）と接続ストリップ（３ａ，３ｂ）とを有しており、該支持部分に、別個に製作された熱的な接続部分（４）が挿入結合されており、該熱的な接続部分（４）がチップ搭載範囲（１１）を有しており、
    −当該ハウジングがハウジングベースボディ（１）を有しており、該ハウジングベースボディ（１）が成形材料から形成されており、該ハウジングベースボディ（１）内に、電気的な接続ストリップ（３ａ，３ｂ）がハウジングベースボディ（１）から導出されかつ熱的な接続部分（４）の熱接続面が外部から熱的に接続可能となるように導体フレーム（２）が埋め込まれており、
    −ハウジングベースボディ（１）が放射線出射窓（８）を有しており、該放射線出射窓（８）内にチップ搭載範囲（１１）が配置されるように熱的な接続部分（４）がハウジングベースボディ（１）内に埋め込まれており、
    −放射線出射窓（８）の側壁（９）が反射面として成形されている、
    ことを特徴とする、放射線を発する構成素子に用いられるハウジング。
  2. 支持部分がクランプまたはアイを有しており、該クランプまたはアイ内に熱的な接続部分（４）が挿入結合されている、請求項１記載のハウジング。
  3. 熱的な接続部分（４）と支持部分との間に、プレス結合部、リベット結合部、ろう付け結合部または溶接結合部が設けられている、請求項１または２記載のハウジング。
  4. ワイヤ接続範囲（１０）が、チップ搭載範囲（１１）に対して、該チップ搭載範囲（１１）から見て高くされて配置されている、請求項１から３までのいずれか１項記載のハウジング。
  5. 熱的な接続部分（４）がＣｕ、Ａｌ、Ｍｏ、Ｆｅ、ＮｉまたはＷを含有している、請求項１から４までのいずれか１項記載のハウジング。
  6. チップ搭載範囲（１１）が、チップ搭載を改善するための表面コーティングを備えている、請求項１から５までのいずれか１項記載のハウジング。
  7. チップ搭載のための表面コーティングがＡｇ被覆体またはＡｕ被覆体を有している、請求項６記載のハウジング。
  8. 導体フレーム（２）がＣｕまたはＦｅを含有している、請求項１から７までのいずれか１項記載のハウジング。
  9. 外部の電気的な接続ストリップ（３ａ，３ｂ）が、構成素子実装特性を改善するための表面コーティングを有している、請求項１から８までのいずれか１項記載のハウジング。
  10. 構成素子実装特性を改善するための表面コーティングが、Ａｇ被覆体、Ａｕ被覆体、Ｓｎ被覆体またはＺｎ被覆体を有している、請求項９記載のハウジング。
  11. 当該ハウジングが表面実装可能である、請求項１から１０までのいずれか１項記載のハウジング。
  12. 放射線を発するチップ（５）を備えた、放射線を発する構成素子において、当該構成素子が、請求項１から１１までのいずれか１項記載のハウジングを有していることを特徴とする、放射線を発する構成素子。
  13. チップ（５）が半導体チップである、請求項１２記載の構成素子。
  14. チップ（５）が、少なくとも部分的に、放射線透過性の材料（１４）、特に封止用の流込み樹脂またはモールドコンパウンドのようなプラスチック材料で被覆されている、請求項１２または１３記載の構成素子。
  15. プラスチック材料がエポキシ樹脂、アクリル樹脂、シリコーン樹脂またはこれらの樹脂の混合物を含有している、請求項１４記載の構成素子。
  16. 放射線透過性の材料（１４）の容積（Ｖ）に関して：
    Ｖ≦ｑ・Ｈ
    が成立し、この場合、Ｈはチップ（５）の高さであり、ｑは１０ｍｍ２よりも小さな値、有利には７ｍｍ２である値を有するスケーリングファクタである、請求項１４または１５記載の構成素子。
  17. チップ（５）が、熱的な接続部分（４）のチップ搭載範囲（１１）に固定されている、請求項１２から１６までのいずれか１項記載の構成素子。
  18. チップ（５）が、チップ搭載範囲（１１）に接着されているか、またはろう付けされている、請求項１７記載の構成素子。
  19. チップ（５）が、硬ろうによってチップ搭載範囲（１１）に固定されている、請求項１８記載の構成素子。
  20. 硬ろうの溶融温度が２６０℃よりも高い、請求項１９記載の構成素子。
  21. チップ（５）がワイヤ接続範囲（１０）にワイヤ結合部（１７）によって導電接続されている、請求項１２から２０までのいずれか１項記載の構成素子。
  22. 請求項１２から２１までのいずれか１項記載の放射線を発する構成素子を製造するための方法において、
    −支持部分を準備し、
    −該支持部分に、チップ搭載範囲（１１）を有する熱的な接続部分（４）を挿入結合し、
    −チップ搭載範囲（１１）に、放射線を発するチップ（５）を被着させ、
    −支持部分（２）と熱的な接続部分（４）とをハウジング成形材料内に埋め込む
    ことを特徴とする、放射線を発する構成素子を製造するための方法。
  23. 熱的な接続部分（４）を、リベット締結、プレス締結またはろう付けによって支持部分に結合する、請求項２２記載の方法。
  24. 支持部分と熱的な接続部分（４）とをハウジング成形材料内に埋め込む前に、チップ（５）をチップ搭載範囲（１１）に被着させる、請求項２２または２３記載の方法。
  25. チップ（５）をチップ搭載範囲（１１）にろう付けにより被着させ、ただしろう付け温度を２６０℃よりも高く設定する、請求項２２から２４までのいずれか１項記載の方法。
  26. チップ（５）を硬ろうによってチップ搭載範囲（１１）に固定する、請求項２２から２５までのいずれか１項記載の方法。
  27. ハウジング成形材料内への支持部分（２）と熱的な接続部分（４）との埋込みを、射出成形法またはトランスファ成形法によって行う、請求項２２から２６までのいずれか１項記載の方法。
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