JP2017501564A - オプトエレクトロニクス部品 - Google Patents

Abstract

オプトエレクトロニクス部品（１０）であって、上面（１１０）を有するハウジング（１００）を備えており、ポジ型レリーフとして具体化されている固定構造（２００）が前記上面（１１０）に配置されており、カバー要素（５００）が、前記上面（１１０）の上に配置されるとともに、前記固定構造（２００）において固定されており、前記カバー要素（５００）が、前記上面（１１０）を完全に覆っている。

Description

本発明は、特許請求項１に記載されているオプトエレクトロニクス部品に関する。

ハウジングと、ハウジングに配置されているカバー構造とを備えたオプトエレクトロニクス部品が、従来技術から公知である。この場合、ハウジングは、例えば成形法によって作製することができ、オプトエレクトロニクス半導体チップ（例えば発光ダイオードチップ）を収容する役割を果たす。カバー構造は、例えば成形法または計量法によってハウジングの上に配置することができ、オプトエレクトロニクス半導体チップを覆う役割を果たす。ハウジングおよびカバー構造に使用される材料によっては、ハウジングとカバー構造との間に生じる接着性が小さく、これによりハウジングからカバー構造が剥離することがあり、これは望ましくない。

本発明の１つの目的は、オプトエレクトロニクス部品を提供することである。この目的は、請求項１の特徴を備えたオプトエレクトロニクス部品によって達成される。従属請求項には、さまざまな発展形態が開示されている。

本オプトエレクトロニクス部品は、上面を有するハウジングを備えている。上面には、ポジ型ポジ型レリーフ（positive relief）として具体化されている固定構造（anchoring structure）が配置されている。カバー要素が上面の上に配置されており、固定構造において固定されている。カバー要素は、ハウジングの上面を完全に覆っている。ハウジングの上面にポジ型レリーフとして具体化されている固定構造によって、カバー要素がハウジングに機械的に強固に固定され、これは有利である。結果として、このオプトエレクトロニクス部品の場合、ハウジングからのカバー要素の望ましくない剥離の危険性が小さい。結果として、オプトエレクトロニクス部品の寿命を延ばすことができる。本オプトエレクトロニクス部品の場合、ハウジングおよびカバー要素の材料として、相互接着性の高い材料を選択する必要がなく、これは有利である。たとえ相互接着性の低い材料を使用するときにも、ハウジングの上面にポジ型レリーフとして具体化されている固定構造によって、ハウジングの上面におけるカバー要素の十分な固定が達成される。これにより、オプトエレクトロニクス部品のハウジングの材料およびカバー要素の材料を、よりフレキシブルに選択することができる。

本オプトエレクトロニクス部品の一実施形態においては、固定構造は、ハウジングの上面に平行な２つの互いに直交する方向においてカバー要素に作用する機械的な力を自身が吸収することができるように、具体化されている。ハウジングの上面に平行にカバー要素に力が作用する結果としてハウジングの上面からカバー要素が剥離することが、固定構造によって防止され、これは有利である。

本オプトエレクトロニクス部品の一実施形態においては、固定構造は、ハウジングの上面に平行なあらゆる方向においてカバー要素に作用する機械的な力を自身が吸収することができるように、具体化されている。ハウジングの上面に平行にカバー要素に作用する力に関して、本オプトエレクトロニクス部品は堅牢であり、これは有利である。

本オプトエレクトロニクス部品の一実施形態においては、固定構造は、互いに対してある角度に配置されている少なくとも２つの棒状部（bar-shaped sections）を備えている。固定構造の２つの棒状部は、互いに対してある角度に配置されているため、複数の異なる空間方向においてカバー要素に作用する機械的な力を吸収することができ、したがって、機械的な力がカバー要素に作用する結果としてハウジングの上面からカバー要素が剥離することを効果的に防止することができ、これは有利である。

本オプトエレクトロニクス部品の一実施形態においては、２つの棒状部は、互いに直角に配置されている。結果として、ハウジングの上面に平行な方向からカバー要素に作用する機械的な力が、本オプトエレクトロニクス部品の固定構造の２つの棒状部のうちの少なくとも一方によって吸収され、これは有利である。

本オプトエレクトロニクス部品の一実施形態においては、固定構造は、ハウジングの上面の中央領域からハウジングの上面の外側領域まで延在する少なくとも３つの棒状部、を備えている。結果として、固定構造によって、ハウジングの上面の大きな面積の領域を介してカバー要素がハウジングの上面に固定され、この固定は、複数の異なる空間方向から作用する機械的な力に関して堅牢に具体化され、これは有利である。

本オプトエレクトロニクス部品の一実施形態においては、ハウジングの上面は、四角形状を有する。この場合、固定構造は、ハウジングの上面の中央領域からハウジングの上面の４つの角部まで延在する４つの棒状部、を備えている。したがって、固定構造によってカバー要素がハウジングの上面に固定され、この固定はハウジングの上面全体にわたり、これは有利である。この場合、特に、ハウジングの上面の角部（ハウジングの上面からカバー要素が特に剥離しやすい部分）が、固定構造の４つの棒状部によって、ハウジングの上面からのカバー要素の望ましくない剥離に対して保護される。

本オプトエレクトロニクス部品の一実施形態においては、固定構造は、環状部を備えている。固定構造の環状部も、複数の異なる空間方向からカバー要素またはハウジングに作用する機械的な力を吸収することができ、これにより、オプトエレクトロニクス部品のハウジングの上面からカバー要素が剥離することを防止することができ、これは有利である。

本オプトエレクトロニクス部品の一実施形態においては、棒状部は、環状部の外周部に隣接している。したがって、固定構造の棒状部は、固定構造の環状部から半径方向外向きに延在している。実験によると、これによりオプトエレクトロニクス部品のハウジングの上面にカバー要素が特に効果的に固定されることが示された。

本オプトエレクトロニクス部品の一実施形態においては、ハウジングの上面に空洞が形成されている。この空洞は、例えば、本オプトエレクトロニクス部品のオプトエレクトロニクス半導体チップを収容する役割を果たすことができる。この場合、ハウジングの上面における空洞の壁は、本オプトエレクトロニクス部品のオプトエレクトロニクス半導体チップによって放出される電磁放射の反射器としての役割も果たすことができる。さらに、ハウジングの上面における空洞は、本オプトエレクトロニクス部品のハウジングに埋め込まれているリードフレームのコンタクトパッドを露出させる役割も果たすことができる。

本オプトエレクトロニクス部品の一実施形態においては、カバー要素は、空洞の中まで達している。この場合、空洞の中に配置されている、オプトエレクトロニクス部品のオプトエレクトロニクス半導体チップを、カバー要素に埋め込むことができる。これにより、カバー要素が、オプトエレクトロニクス部品のオプトエレクトロニクス半導体チップを機械的に保護し、これは有利である。

本オプトエレクトロニクス部品の一実施形態においては、ハウジングとカバー要素との間にオプトエレクトロニクス半導体チップが配置されている。オプトエレクトロニクス半導体チップは、例えば発光ダイオードチップとして具体化することができる。オプトエレクトロニクス半導体チップは、電磁放射を放出するように設計されている。オプトエレクトロニクス半導体チップがハウジングとカバー要素との間に配置されていることによって、このオプトエレクトロニクス部品の場合におけるオプトエレクトロニクス半導体チップは、外部からの機械的な影響によって生じる損傷に対して有利に保護される。

本オプトエレクトロニクス部品の一実施形態においては、カバー要素は、光学レンズとして具体化されている。一例として、カバー要素を集光レンズとして具体化することができる。したがって、光学レンズとして具体化されているカバー要素によって、本オプトエレクトロニクス部品のオプトエレクトロニクス半導体チップによって放出される電磁放射がビーム整形され、これは有利である。

本オプトエレクトロニクス部品の一実施形態においては、カバー要素はシリコーンを含む。したがってカバー要素を簡単かつ低コストで作製することができ、カバー要素は機械的特性として堅牢性および耐久性を有し、これは有利である。

本発明の上述した特性、特徴、および利点と、これらを達成する方法は、それぞれ概略的に示した図面を参照しながら以下にさらに詳しく説明する例示的な実施形態に基づいて、さらに明らかとなり明確に理解されるであろう。

本オプトエレクトロニクス部品のハウジングを示している。 ハウジングの上に配置されているカバー要素を有する本オプトエレクトロニクス部品を示している。

図１は、オプトエレクトロニクス部品１０のハウジング１００の概略的な斜視図を示している。オプトエレクトロニクス部品１０は、例えば発光ダイオード部品とすることができる。オプトエレクトロニクス部品１０は、表面実装できるように（例えばリフローはんだ付けによって実装できるように）例えばＳＭＤ部品として具体化することができる。

オプトエレクトロニクス部品１０のハウジング１００は、上面１１０（図１において見えている）を有する。ハウジング１００の上面１１０は、図示した例においては矩形として具体化されており、４つの角部１４０を有する。しかしながら、ハウジング１００の上面１１０を、矩形以外の形状として具体化することも可能である。

ハウジング１００の上面１１０の中央領域１２０に、空洞３００が形成されている。空洞３００は、ハウジング１００の上面１１０からハウジング１００の本体内に達している。空洞３００は、図１に示した例においては、ハウジング１００の上面１１０において楕円形状を有する。しかしながら、ハウジング１００の上面１１０における空洞３００の開口部は、円板形状、矩形形状、または他の何らかの形状を有することもできる。空洞３００は、図１に示した例においては、ハウジング１００の上面１１０からハウジング１００の本体内への方向に、円錐状にしだいに細くなっている。しかしながら、空洞３００を、円柱状または別の形状に成形することもできる。

オプトエレクトロニクス部品１０のハウジング１００は、埋め込まれている第１のリードフレーム部３１０および埋め込まれている第２のリードフレーム部３２０を備えている。第１のリードフレーム部３１０および第２のリードフレーム部３２０それぞれは、実質的に平たく平面状の板部として具体化されており、ハウジング１００の上面１１０に平行な共通平面内に配置されている。第１のリードフレーム部３１０および第２のリードフレーム部３２０それぞれは、導電性材料（例えば金属）を含む。第１のリードフレーム部３１０および第２のリードフレーム部３２０は、互いに電気的に絶縁されている。オプトエレクトロニクス部品１０のハウジング１００を作製するとき、第１のリードフレーム部３１０および第２のリードフレーム部３２０を共通のリードフレームからすでに形成しておくことができる。

第１のリードフレーム部３１０の第１の表面の一部分と、第２のリードフレーム部３２０の第１の表面の一部分とが、空洞３００の底面において露出しており、底面においてこれらの部分にアクセスすることができる。第１のリードフレーム部３１０の第２の表面（この第２の表面は第１のリードフレーム部３１０の第１の表面の反対側に位置している）の一部分と、第２のリードフレーム部３２０の第２の表面（この第２の表面は第２のリードフレーム部３２０の第１の表面の反対側に位置している）の一部分を、ハウジング１００の裏面（この裏面はハウジング１００の上面１１０の反対側に位置している）において露出させることができ、これらの部分は裏面においてオプトエレクトロニクス部品１０の電気コンタクトパッドを形成している。

オプトエレクトロニクス部品１０のハウジング１００は、例えば、エポキシ樹脂、または成形法に適する他の何らかのプラスチック材料を含むことができる。ハウジング１００の材料は、電気絶縁性である。ハウジング１００は、成形法によって（例えば射出成形によって）作製することができる。ハウジング１００を作製するとき、第１のリードフレーム部３１０および第２のリードフレーム部３２０をハウジング１００の材料の中にすでに埋め込むことが好ましい。ハウジング１００は、同じタイプの多数のハウジングを有する集合体（assemblage）の形で作製することができ、その後に集合体を分割することによって個片化することができる。

オプトエレクトロニクス部品１０のハウジング１００の空洞３００の中に、オプトエレクトロニクス半導体チップ４００が配置されている。オプトエレクトロニクス半導体チップ４００は、例えば発光ダイオードチップ（ＬＥＤチップ）とすることができる。オプトエレクトロニクス半導体チップ４００は、上面４１０（図１において見えている）と、上面４１０の反対側に位置する下面とを有する。オプトエレクトロニクス半導体チップ４００の上面４１０は、オプトエレクトロニクス半導体チップ４００の放射放出面を形成することができる。この場合、オプトエレクトロニクス半導体チップ４００の動作時に、オプトエレクトロニクス半導体チップ４００の上面４１０（この上面は放射放出面を形成している）において電磁放射が放出される。オプトエレクトロニクス半導体チップ４００は、２つの電気コンタクトパッドを備えており、例えばそのうちの一方を上面４１０に配置することができ、他方をオプトエレクトロニクス半導体チップ４００の裏面に配置することができる。

オプトエレクトロニクス半導体チップ４００は、第１のリードフレーム部３１０の上面領域のうち、空洞３００の中、空洞３００においてアクセスすることのできる領域に配置されている。この場合、オプトエレクトロニクス半導体チップ４００の裏面は、第１のリードフレーム部３１０に面しており、オプトエレクトロニクス半導体チップ４００の裏面に配置されているオプトエレクトロニクス半導体チップ４００の電気コンタクトパッドと、第１のリードフレーム部３１０とが導電接続されるように、第１のリードフレーム部３１０に結合されている。オプトエレクトロニクス半導体チップ４００は、例えばはんだによって、または導電性接着剤によって、第１のリードフレーム部３１０に固定することができる。オプトエレクトロニクス半導体チップ４００の上面４１０に配置されている、オプトエレクトロニクス半導体チップ４００の電気コンタクトパッドは、第２のリードフレーム部３２０の上面領域のうち、空洞３００の底面においてアクセスすることのできる領域に、ボンディングワイヤ４２０によって導電接続されている。オプトエレクトロニクス部品１０のハウジング１００が、同じタイプの複数のハウジングを有する集合体の形で作製される場合、集合体を分割することによってハウジング１００を実際に個片化する前に、ハウジング１００の空洞３００の中にオプトエレクトロニクス半導体チップ４００を配置するステップを行うことができる。

図２は、時間的に図１の説明図に続く処理状態におけるオプトエレクトロニクス部品１０の概略的な斜視図を示している。図１に示した処理状態と図２に示した処理状態との間に行われる処理ステップにおいて、ハウジング１００の上面１１０の上にカバー要素５００が配置されている。カバー要素５００は、ハウジング１００の上面１１０を好ましくは完全に覆っている。空洞３００の中に配置されているオプトエレクトロニクス半導体チップ４００がカバー要素５００の材料の中に埋め込まれるように、カバー要素５００の材料によってハウジング１００の空洞３００を追加的に満たすことが好ましい。しかしながら、カバー要素５００を配置する前に、最初に空洞３００を完全に、または部分的にポッティング材料によって満たし、次いでこのポッティング材料の上にカバー要素５００を配置することも可能である。

カバー要素５００は、外部からの影響によって生じる損傷に対してオプトエレクトロニクス半導体チップ４００を保護する（例えば機械的な影響およびホコリや湿気の影響に対して保護する）役割を果たす。

図２に示した例においては、カバー要素５００は、ハウジング１００の空洞３００の垂直上方に配置されている領域に、隆起部をさらに有し、この隆起部は光学レンズ５１０を形成している。光学レンズ５１０は、例えば集光レンズとして具体化することができる。しかしながら、光学レンズ５１０を形成する、カバー要素５００の部分を省くこともできる。

カバー要素５００は、例えば、成形法（例：圧縮成形）によって、または計量法（分注）によって、ハウジング１００の上面１１０の上に形成しておくことができる。ハウジング１００が、同じタイプの複数のハウジングを有する集合体の形で作製される場合、集合体を分割することによってハウジングを個片化する前に、ハウジング１００の上面１１０の上方にカバー要素５００を配置するステップを行うこともできる。

カバー要素５００は、オプトエレクトロニクス部品１０のオプトエレクトロニクス半導体チップ４００によって放出される電磁放射に対して実質的に透過性である材料を含む。一例として、カバー要素５００はシリコーンまたはエポキシ樹脂を含むことができる。カバー要素５００の材料は、埋め込まれた粒子をさらに備えることができる。一例として、カバー要素５００の材料は、オプトエレクトロニクス半導体チップ４００によって放出される電磁放射の波長を変換する目的で設けられる、埋め込まれた波長変換粒子を備えることができる。

オプトエレクトロニクス部品１０のハウジング１００の材料およびカバー要素５００の材料として、相互接着性が小さい材料を選択することもできる。この場合でも、ハウジング１００の上面１１０にカバー要素５００を安定的かつ永久的に固定してカバー要素５００の望ましくない剥離を排除する必要がある。

この目的のため、ハウジング１００の上面１１０に固定構造２００（図１において見えている）が配置されている。固定構造２００は、空洞３００の外側、上面１１０の平面領域の上に形成されたポジ型レリーフとして具体化されている。固定構造２００は、ハウジング１００の上面１１０へのカバー要素５００の接着性を改善する。固定構造２００は、ハウジングの上面１１０に平行な少なくとも２つの相互に直交する方向においてカバー要素５００に作用する機械的な力を自身が吸収することができるように、具体化されている。好ましくは、固定構造２００は、ハウジング１００の上面１１０に平行なあらゆる方向においてカバー要素５００に作用する機械的な力を自身が吸収することができるように、具体化されている。特に好ましくは、固定構造２００は、ハウジング１００の上面１１０に垂直な方向にカバー要素５００に作用する機械的な力を吸収することもできる。

固定構造２００は、図１に示した例においては環状部２１０を備えているが、この環状部を省くこともできる。環状部２１０は、ハウジング１００の上面１１０において空洞３００の開口部の境界を形成している。固定構造２００の環状部２１０は、ハウジング１００の上面１１０にカバー要素５００を固定する役割を果たすことに加えて、ハウジング１００の上面１１０にカバー要素５００を配置する前に最初に空洞３００にポッティング材料を満たす場合に、ポッティング材料があふれることに対して保護する役割も果たすことができる。

ハウジング１００の上面１１０における固定構造２００は、環状部２１０に加えて、複数の棒状部２２０を備えている。棒状部２２０は、長手延在方向がハウジング１００の上面１１０に平行な向きにある実質的に直線状の細長い領域として具体化されている。この場合、棒状部２２０の少なくとも２つは、互いに対して角度２３０に配置されている。一例として、図１に示した場合のように、２つの棒状部２２０を互いに対してほぼ直角２３０に配置することができる。結果として、これら２つの棒状部２２０は、ハウジング１００の上面１１０に平行な２つの相互に直交する方向においてカバー要素に作用する機械的な力を吸収することができる。

固定構造２００が、ハウジング１００の上面１１０の中央領域１２０からハウジング１００の上面１１０の外側領域１３０までそれぞれ延在する少なくとも３つの棒状部２２０を備えているならば、固定構造２００によってカバー要素５００がハウジング１００の上面１１０に効果的に固定される。棒状部２２０は、一例として、ハウジング１００の上面１１０の中央領域１２０から外側領域１３０まで半径方向に延在することができる。

図１に示した例においては、固定構造２００は４つの棒状部２２０を備えている（第１の棒状部２２１、第２の棒状部２２２、第３の棒状部２２３、第４の棒状部２２４として表してある）。棒状部２２１，２２２，２２３，２２４それぞれは、固定構造２００の環状部２１０の外周部２１１に隣接しており、環状部２１０の外周部２１１を起点として外側方向にハウジング１００の上面１１０の外側領域１３０まで達している。この場合、棒状部２２１，２２２，２２３，２２４それぞれは、ハウジング１００の上面１１０の角部１４０の１つまで延在している。結果として、環状部２１０の周方向において隣り合う、固定構造２００の２つの棒状部２２１，２２２，２２３，２２４の間の角度２３０は、それぞれ約９０゜である。

ハウジング１００の上面１１０にカバー要素５００の材料を配置した後に硬化させるときに、カバー要素５００の材料に材料収縮が起こることがある。この材料収縮によって、カバー要素５００がハウジング１００の上面１１０における固定構造２００に特に効果的に固定される。カバー要素５００の材料の収縮によってハウジング１００の上面１１０における固定構造２００にカバー要素５００が固定されることにより、ハウジング１００の上面１１０に垂直な方向にもカバー要素５００が固定される。

ここまで、本発明について、好ましい例示的な実施形態に関連して詳しく図示および説明してきた。しかしながら、本発明は、開示した例に限定されない。当業者には、本発明の保護範囲から逸脱することなく、これらの実施形態から別の変形形態を導くことができるであろう。

本特許出願は、独国特許出願第１０２０１３２２２７０３．５号の優先権を主張し、この文書の開示内容は参照によって本明細書に組み込まれている。

１０ オプトエレクトロニクス部品
１００ ハウジング
１１０ 上面
１２０ 中央領域
１３０ 外側領域
１４０ 角部
２００ 固定構造
２１０ 環状部
２１１ 外周部
２２０ 棒状部
２２１ 第１の棒状部
２２２ 第２の棒状部
２２３ 第３の棒状部
２２４ 第４の棒状部
２３０ 角度
３００ 空洞
３１０ 第１のリードフレーム部
３２０ 第２のリードフレーム部
４００ オプトエレクトロニクス半導体チップ
４１０ 上面
４２０ ボンディングワイヤ
５００ カバー要素
５１０ 光学レンズ

Claims (14)

1. オプトエレクトロニクス部品（１０）であって、
   上面（１１０）を有するハウジング（１００）を備えており、
   ポジ型レリーフとして具体化されている固定構造（２００）が、前記上面（１１０）に配置されており、
   カバー要素（５００）が、前記上面（１１０）の上方に配置されるとともに、前記固定構造（２００）において固定されており、
   前記カバー要素（５００）は、前記上面（１１０）を完全に覆っている、
   オプトエレクトロニクス部品（１０）。
2. 前記固定構造（２００）は、前記ハウジング（１００）の前記上面（１１０）に平行な２つの相互に直交する方向において前記カバー要素（５００）に作用する機械的な力を当該固定構造（２００）が吸収することができるように、具体化されている、
   請求項１に記載のオプトエレクトロニクス部品（１０）。
3. 前記固定構造（２００）は、前記ハウジング（１００）の前記上面（１１０）に平行なあらゆる方向において前記カバー要素（５００）に作用する機械的な力を前記固定構造（２００）が吸収することができるように、具体化されている、
   請求項２に記載のオプトエレクトロニクス部品（１０）。
4. 前記固定構造（２００）は、互いに対してある角度（２３０）に配置されている少なくとも２つの棒状部（２２０）を備えている、
   請求項１から請求項３のいずれかに記載のオプトエレクトロニクス部品（１０）。
5. 前記２つの棒状部（２２０）は、互いに直角に配置されている、
   請求項４に記載のオプトエレクトロニクス部品（１０）。
6. 前記固定構造（２００）は、前記ハウジング（１００）の前記上面（１１０）の中央領域（１２０）から前記ハウジング（１００）の前記上面（１１０）の外側領域（１３０）まで延在する少なくとも３つの棒状部（２２０）、を備えている、
   請求項４および請求項５のいずれかに記載のオプトエレクトロニクス部品（１０）。
7. 前記ハウジング（１００）の前記上面（１１０）が四角形状を有し、
   前記固定構造（２００）は、前記ハウジング（１００）の前記上面（１１０）の前記中央領域（１２０）から前記ハウジング（１００）の前記上面（１１０）の４つの角部（１４０）まで延在する４つの棒状部（２２０）、を備えている、
   請求項６に記載のオプトエレクトロニクス部品（１０）。
8. 前記固定構造（２００）は、環状部（２１０）を備えている、
   請求項１から請求項７のいずれかに記載のオプトエレクトロニクス部品（１０）。
9. 前記棒状部（２２０）は、前記環状部（２１０）の外周部（２１１）に隣接している、
   請求項８に記載のオプトエレクトロニクス部品（１０）。
10. 前記ハウジング（１００）の前記上面（１１０）に空洞（３００）が形成されている、
    請求項１から請求項９のいずれかに記載のオプトエレクトロニクス部品（１０）。
11. 前記カバー要素（５００）は、前記空洞（３００）の中まで達している、
    請求項１０に記載のオプトエレクトロニクス部品（１０）。
12. 前記ハウジング（１００）と前記カバー要素（５００）との間にオプトエレクトロニクス半導体チップ（４００）が配置されている、
    請求項１から請求項１１のいずれかに記載のオプトエレクトロニクス部品（１０）。
13. 前記カバー要素（５００）は、光学レンズ（５１０）として具体化されている、
    請求項１から請求項１２のいずれかに記載のオプトエレクトロニクス部品（１０）。
14. 前記カバー要素（５００）は、シリコーンを含む、
    請求項１から請求項１３のいずれかに記載のオプトエレクトロニクス部品（１０）。

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