JP2019512165A - 接続キャリア、オプトエレクトロニクス部品、および接続キャリアまたはオプトエレクトロニクス部品の製造方法 - Google Patents

接続キャリア、オプトエレクトロニクス部品、および接続キャリアまたはオプトエレクトロニクス部品の製造方法 Download PDF

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Abstract

接続キャリアであって、絶縁要素(13)が、結合要素(11)とは反対側の接触要素(12)の面に配置されており、結合要素(11)が、横方向に接触要素(12)を超えて突き出しており、絶縁要素(13)が、接触要素(12)の接触要素カバー面(12a)(この面は結合要素(11)とは反対側である)を覆っており、かつ、接触要素の接触要素側面(12c)(この面は基板(10)の基板側面(10c)の側である)を覆っており、基板(10)の基板カバー面(10a)が、中央領域(18)において自由にアクセス可能であり、中央領域(18)が横方向に絶縁要素(13)によって囲まれている、接続キャリア、を開示する。

Description

本発明は、接続キャリア、オプトエレクトロニクス部品、および接続キャリアまたはオプトエレクトロニクス部品の製造方法に関する。
特許文献1および特許文献2それぞれには、接続キャリア、オプトエレクトロニクス半導体部品、および接続キャリアの製造方法が記載されている。
米国特許第8,975,532号明細書 独国特許第102008044847号明細書 独国特許出願公開第102015107675.8号明細書
解決すべき課題の1つは、特に高い費用効率で製造することのできる接続キャリアおよびオプトエレクトロニクス部品を開示することである。解決すべき別の課題は、特に安全に使用することのできる接続キャリアおよびオプトエレクトロニクス部品を開示することである。
接続キャリアを開示する。本接続キャリアは、例えば、電気的接続および電気的接触のための接触要素および接点を有する回路基板である。さらに、本接続キャリアは、半導体チップなどの電子部品が上に配置されて固定される機械的支持キャリアとしての役割も果たす。
少なくとも一態様によれば、本接続キャリアは、基板を備えている。基板は、基板の上側における基板の主面によって形成されている基板上面を有する。さらに、基板は、基板上面とは反対側の基板下面と、基板上面を基板下面に結合している少なくとも1つの基板側面とを備えている。
基板上面および基板下面は、例えば円形またはn角形とすることができる。一態様においては、基板は直方体とすることができ、基板上面および基板下面が長方形(特に、正方形)である。この場合、基板の辺長は、例えば、少なくとも2mm、最大で50mmの範囲内、特に、少なくとも6mm、最大で35mmの範囲内とすることができる。
基板は、接続キャリアの機械的支持要素である。すなわち基板は、接続キャリアの他の構成要素を機械的に支持および担持するように意図されている。基板は、機械的に自立性である。この目的のため、基板は、剛性または可撓性とすることができる。
接続キャリアにおける基板は、機械的支持特性に加えて、さらなる特性を採用することができる。例えば、基板上面において光を吸収する、または反射するように、基板を設計することができる。この場合、基板は、接続キャリアにおける光学特性を採用することができる。
さらには、基板が接続キャリアにおける電気的特性を引き継ぐことが可能である。この目的のため、基板は、例えば、基板上面において導電性または電気絶縁性とすることができる。
基板は、主延在面を有し、主延在面に沿って2つの横方向に延びている。基板の主延在面は、例えば、製造公差の範囲内で基板の上面および/または下面に平行である、または沿っていることができる。この場合、主延在面に垂直に(縦方向に)、例えば少なくとも1つの基板側面が延在する。この場合、この方向に沿った基板の厚さは、横方向における基板の範囲に対して特に小さくすることができる。
基板は、薄板、例えば薄いキャリア金属板とすることができる。基板は、例えば、少なくとも0.3mm、最大で2.2mmの範囲内、特に、最大で1.5mmの範囲内の厚さを有することができる。特に、基板が少なくとも0.5mm、最大で1.0mmの厚さを有することが可能である。
基板は、金属を含む、または金属からなることができる。基板は、例えば多層構造である。この場合、基板は、基体と、誘電体層系と、オプションとして金属反射層とを有することができる。例えば、基体の露出した外面が基板の下面を形成することができる。さらに、誘電体層系または金属反射層の露出した外面が、基板上面を少なくとも部分的に形成することができる。基板の基体は、例えば、アルミニウムなどの金属を使用して形成する、または金属からなることができる。基板下面とは反対側の基板本体の一方の面を、帯状に陽極酸化する(band anodized)、および/または陽極酸化することができる。オプションとして、この領域に金属反射層を存在させることができ、金属反射層は、例えばアルミニウムまたは銀を使用して形成されている、またはアルミニウムまたは銀の一方からなる。基体と金属反射層との間に積層体を設けることができ、積層体はElox層を含むことができる。Elox層は、酸化物、特に酸化アルミニウムまたは酸化銀を含むことができる。
誘電体層系は、いくつかの層を備えていることができ、この場合、層系の層の少なくとも1つは、酸化物を含む、または酸化物からなることができる。例えば、層系は、TiO、SiO、Al、Nb、またはTaを含む。層系は、特に、誘電体ミラー(ブラッグミラーなど)として設計することができる。
このようにして形成された接続キャリアは、例えば特許文献3に別の文脈において記載されている。この特許出願の開示内容は、参照により本明細書に組み込まれている。
少なくとも一態様によれば、本接続キャリアは、結合要素を備えている。結合要素は、電気絶縁性であるように設計されている。結合要素は、本接続キャリアの構成要素を特に材料間固定法において(in a material-locking manner)互いに結合する要素である。例えば、「材料間固定」結合("material-locking" connection)は、本明細書においては、結合される両要素が原子間力および/または分子間力によって互いに保持される結合である。材料間固定結合は、例えば、機械的な破壊を伴わずに分離され得ないことを特徴とする。すなわち、機械的な力によって材料間固定結合の解放を試みるとき、結合相手および/または結合要素の少なくとも一方が破壊される、および/または損傷する。材料間固定結合の解放を試みるとき、特に、結合要素が破壊される、および/または損傷する。
材料間固定結合は、例えば、接着結合、溶接結合、および/または融着結合である。さらには、結合要素の材料を結合相手の少なくとも1つの上に噴霧する、および/または蒸着することによって、材料間固定結合を形成することができる。結合要素は、例えば、接着剤または粘着テープとすることができる。
結合要素は、特に、酸化物材料、窒化物材料、ポリマー材料、および/またはプラスチック材料を使用して形成する、またはこれらの材料のうちの1種類からなることができる。例えば、結合要素は粘着テープであり、ここで用語「テープ」は、結合要素の形状を記述することを意図しておらず、例えば結合要素が平面視において湾曲した外縁部を有することもできる。
結合要素は、例えば、PETまたはフルオロポリマーからなるキャリア層、あるいはこれらの材料を含むキャリア層、を有することができる。キャリア層は、両面を接着層によって被覆することができる。接着層は、特定の接触圧力を超えたときにのみ大きな接着強さを生み出すように開発することができる。さらに接着層は、基板の完成状態において露出している粘着テープの領域に粒子が意図せず付着しないように、例えばプラズマ処理によって、露出した領域においては硬化させることができる、または接着強さを失うように、開発することもできる。
結合要素は、例えば、製造公差の範囲内で均一な厚さを有する層として設計することができる。この場合、結合要素の厚さは、例えば、少なくとも5μm、最大で200μmの範囲内、特に、少なくとも15μm、最大で100μmの範囲内とすることができる。
本接続キャリアの少なくとも一態様によれば、接続キャリアは、導電性である接触要素を備えている。接触要素は、少なくとも1種類の金属を含む、または少なくとも1種類の金属からなることができる。接触要素は、例えば、被覆部が設けられている基材を含むことができる。例えば、接触要素は、ステンレス鋼または銅を含む基材、あるいはこれらの材料の一方からなる基材、を含むことができる。基材の被覆部は、接触要素の少なくとも1つの主面に形成することができ、基材とは反対側のその上面において、銀または金などの金属からなる、またはこれらの金属の1種類を含むことができる。被覆部と基材との間に、接着促進剤および/または拡散障壁としての別の材料を導入することができ、この別の材料は、例えば、チタン、白金、パラジウム、および/またはニッケルを含む、あるいはこれらの材料の1種類からなることができる。
接触要素は、製造公差の範囲内で一定の厚さを有することができる。例えば、接触要素は、少なくとも5μm、最大で200μmの範囲内、特に、少なくとも20μm、最大で80μmの範囲内の厚さを有する。
本接続キャリアの少なくとも一態様によれば、接続キャリアは、電気絶縁性であるように設計されている絶縁要素を備えている。絶縁要素は、例えば、結合要素に類似して構築されている構成要素とすることができ、この場合、絶縁要素は、1つの主面において接着剤または接着特性を有すればよく、2番目の主面は接着性でなくてよく非接着性でよい。さらに、絶縁要素は、噴霧工程および/または蒸着工程および/または印刷工程によって塗布される材料とすることができる。この場合、絶縁要素は、ラッカー層(特に、ソルダーレジストラッカー層)とすることができる。絶縁要素は、接続キャリアの電気絶縁構成要素としての電気的特性に加えて、接続キャリアにおいて光学的な役割を果たすこともできる。この目的のため、絶縁要素は、例えば黒色、有色、または白色とすることができる。
絶縁要素にラッカーを使用することは、有利であることも判明し、なぜならこのようにすることで、絶縁要素が、中央領域に面する結合要素の側も覆うことができ、これにより、特に青色光または紫外線による結合要素に対するストレスが相当に減少し、したがって結合要素の経時安定性が向上するためである。
本接続キャリアの少なくとも一態様によれば、結合要素が基板上面に配置されており、接触要素が、基板とは反対側の結合要素の面に配置されており、絶縁要素が、結合要素とは反対側の接触要素の面に配置されている。本接続キャリアの構成要素(すなわち基板、結合要素、接触要素、および絶縁要素)は、材料間固定法において互いに結合することができる。特に、結合要素は、基板と接触要素との間の材料間固定結合を提供する。
本接続キャリアの少なくとも一態様によれば、絶縁要素は、結合要素とは反対側の接触要素カバー面においてと、基板側面の側の接触要素側面において、接触要素を覆っている。特に、絶縁要素が、接触要素カバー面から接触要素側面まで、途切れることなく延在していることが可能である。基板側面の側ではない接触要素側面は、絶縁要素が存在しないままとすることができる。ただし、基板側面の側ではない接触要素側面が、少なくとも部分的に絶縁要素によって覆われていることも可能である。しかしながら、特に、基板側面の側のすべての接触要素側面は、絶縁要素によって完全に覆われている。これに対して、接触要素カバー面は、部分的に絶縁要素が存在しておらず、一部のみが絶縁要素によって覆われている。絶縁要素によって、特に接続キャリアの外縁部において接触要素を電気的に絶縁することが可能であり、これにより、接続キャリアの外縁部における沿面距離(creepage distance)を回避することができる。
本接続キャリアの少なくとも一態様によれば、基板上面は、中央領域において自由にアクセス可能である。すなわち、基板上面の少なくとも中央領域には、接続キャリアの他の構成要素(結合要素、接触要素、絶縁要素など)が存在せず、基板上面がこれらの構成要素によって覆われていない。このようにすることで、基板上面が自由にアクセス可能であり、基板上面が、例えば、接続キャリアに取り付けられて電気的に接続される半導体部品の実装面の役割を果たすことができる。この場合、例えば、半導体デバイスを基板に直接接触させることができる、または、基板と半導体デバイスとの間に接続手段のみが配置される。
本接続キャリアの少なくとも一態様によれば、中央領域の側方は、絶縁要素によって囲まれている。すなわち、絶縁要素は、少なくとも一方向において中央領域から横方向に隔てて配置されている。特に、絶縁要素が側方において中央領域を部分的に、または完全に囲んでいることが可能である。絶縁要素を中央領域から隔てて配置することができ、したがって接続キャリアの他の構成要素が、少なくとも部分的に中央領域と絶縁要素との間に配置される。絶縁要素は、接続キャリアの外縁部において沿面距離を回避する役割を果たす。このことは特に効果的に達成することができ、なぜなら中央領域の側方が絶縁要素によって囲まれているためである。
言い換えれば、中央領域とは反対側の接触要素の側面および/または結合要素の側面が、絶縁要素によって覆われている。したがって、絶縁要素によって、特に、接続キャリアの外縁部を電気的に絶縁可能とすることができる。
接続キャリアの少なくとも1つの設計によれば、接続キャリアであって、
− 基板上面と、基板上面とは反対側の基板下面と、基板側面とを備えている基板と、
− 電気絶縁性である結合要素と、
− 導電性である接触要素と、
− 電気絶縁性である絶縁要素と、
を備えており、
− 結合要素が基板上面に配置されており、
− 接触要素が、基板とは反対側の結合要素の面に配置されており、
− 絶縁要素が、結合要素とは反対側の接触要素の面に配置されており、
− 基板側面が、基板上面と基板下面とを結合しており、
− 絶縁要素が、結合要素とは反対側の接触要素カバー面においてと、基板側面の側の接触要素側面とにおいて、接触要素を覆っており、
− 基板上面が、中央領域において自由にアクセス可能であり、
− 中央領域の側方が、絶縁要素によって囲まれている、
接続キャリア、を開示する。
この場合、接続キャリアは、接触要素が上に配置されているただ1つの結合要素を備えていることができる、または、接続キャリアは、2つ以上の接触要素が上に配置されている2つ以上の結合要素を備えている。
接続キャリアの説明した構成要素は、特に、互いに直接隣接していることが可能であり、すなわち、結合要素が基板に直接隣接しており、接触要素が結合要素に直接隣接しており、絶縁要素が、少なくとも接触要素に直接隣接しており、必要な場合、結合要素および/または基板にも直接隣接している。これらの構成要素の間の結合は、材料間固定結合とすることができる。これにより、接続キャリアの少なくとも外縁部において、接触要素の特に安全な電気的絶縁が可能になる。この場合、接続キャリアは、上に言及した構成要素から構成することができる。すなわち接続キャリアは、基板と、結合要素と、接触要素と、絶縁要素とから構成されており、この場合、結合要素、接触要素、および絶縁要素は、それぞれ1つまたは複数存在することができる。
さらには、ただ1つの結合要素の上に2つ以上の接触要素が配置されていることが可能であり、この場合、基板とは反対側の結合要素カバー面に接触要素が存在しない領域を、接触要素の間に存在させることができる。接続キャリアは、結合要素および必要な場合には絶縁要素によって互いに電気的に分離されている、少なくとも2つの電気的に分離された接触要素を備えていることが好ましい。これら2つ以上の接触要素は、接続キャリアに取り付けて導電的に接触させる構成要素を接続するために使用することができる。
本明細書に記載されている接続キャリアは、特に以下の考察に基づく。
接続キャリアを形成する1つの方法は、例えば、反射性の銀のミラーを上面に有するアルミニウムキャリアプレートを備えた高い反射性の基板に、プリント基板(PCB)を貼り付けることであり、基板の上面においては、例えば発光部品を実装するための領域が省かれている。別の可能な方法は、構成要素を接続するための導体経路の役割を果たすメタライゼーションが上に形成された、特に白色のセラミック材料を、基板として使用することである。しかしながら、上に挙げた接続キャリアは、製造コストが比較的高い。したがって本明細書に記載されている接続キャリアは、このような接続キャリアと比較して、特に低い製造コストを特徴とする。
さらに、本明細書に記載されている接続キャリアは、上に挙げた接続キャリアと区別されるさらなる特徴を有することができる。例えば、接続キャリアの2つの向かい合う象限(例えば接続キャリアに接触するための接点が形成されていない象限)が、例えば絶縁要素によって覆われている理由で電気的に絶縁されている領域を有することが可能である。これらの領域は、例えば、接続先装置に接続キャリアを組み立てるときに使用される締め具のために設けることができる。このようにすることで、これらの締め具を、例えば導電性構造(金属の保持ばねなど)を使用して設計することができる。さらには、これらの領域に実装開口部(例えばドリル穴)を設けることが可能であり、実装開口部によって、ねじ、リベット、またはボルトを使用して接続キャリアを接続先装置に固定することができる。
さらに、本明細書に記載されている接続キャリアは、接続キャリアの側面(特に、基板側面)を、窪みなしに、できる限りまっすぐに、および/または滑らかに、設計することができることを特徴とする。このようにすることで、接続先装置における接続キャリアの向きを機械的に調整する目的に、側面を利用することができる。
さらには、本明細書に記載されている接続キャリアでは、接触要素を例えば帯形状(すなわち長方形)に形成する必要がない。むしろ、接触要素の形状は、例えば接続キャリアの上に実装して接触させる部品の要件に、平面視において適合させることができる。例えば、接触要素カバー面における接触面を、ワイヤボンディングでの接続用にその形状およびサイズにおいて最適化することができる。
例えば、結合要素および/または接触要素および/または絶縁要素を、基板に成膜する前に打ち抜きまたはレーザ加工によって構造化することが可能である。このようにすることで、接触トラックまたは導体トラックの幾何学形状を柔軟に実施することができる。特に、絶縁要素を、部品に接触するように意図されていない接触要素の露出した領域に接着される、事前に構造化された絶縁箔とすることができる。
さらには、例えば、ESD(静電放電:Electro-Static Discharge)保護素子を接触要素に取り付けて、隔てて配置された接触要素にワイヤで接触を形成することができるように、接続キャリアの2つの接触要素を横方向に互いに近くに配置することが可能であり、この場合、ワイヤで接続するには長すぎる接触要素間の距離を橋渡しする必要がない。
さらに、外縁部の側の接触要素の領域を絶縁要素によって電気的に絶縁するために十分な空間が、接触要素と接続キャリアの外縁部との間に利用可能であるように、本明細書に記載されている接続キャリアに接触要素を取り付けることが可能である。これにより、接触要素を絶縁するための複雑な手順(接触要素の端部を折り曲げるなど)の必要性が排除される。
したがって、本明細書に記載されている接続キャリアは、高い費用効率で製造できることのみならず、特に簡単な方法で安全に動作させることができる(すなわち例えば接続キャリアの外縁部における沿面距離を特に簡単な方法で回避することができる)ことを特徴とする。
本接続キャリアの少なくとも一態様によれば、結合要素は、横方向に(すなわち少なくとも1つの横方向において)接触要素を超えて突き出している。特に、結合要素がすべての横方向において接触要素を超えて突き出していることが可能である。すなわち例えば、結合要素は、横方向において接触要素の寸法をわずかに超えて延びており、したがって、結合要素の上に接触要素を配置するときの取付け公差が許容される。突き出し部は特に小さくすることができ、なぜなら突き出し部を使用して沿面距離を生成する必要がないためである。この場合、突き出し部は、例えば少なくとも50μm、最大で300μmの範囲内である。極端な場合、突き出し部がまったく存在しないようにすることができる。
本接続キャリアの少なくとも一態様によれば、絶縁要素は、基板とは反対側の結合要素カバー面において結合要素を覆っている。すなわち例えば、絶縁要素が接触要素カバー面から接触要素側面を経て結合要素カバー面まで引き込まれている。このようにすることで、少なくとも、接続キャリアの外縁部の側の接触要素側面を、電気絶縁材料の中に完全に囲むことが可能である。この場合、接触要素の上面および側面が絶縁要素によって覆われ、下面が電気絶縁性の結合要素によって覆われる。例えば、接触要素の側面の領域において、絶縁要素と結合要素が互いに直接隣接しており、材料間固定法において互いに接合されている。結果として、この領域において接触要素が完全に封止される。
本接続キャリアの少なくとも一態様によれば、絶縁要素は、基板側面の側の結合要素側面において結合要素を覆っている。すなわちこの態様では、絶縁要素は、例えば、接触要素カバー面から接触要素側面を経て結合要素カバー面まで導かれており、さらにそこから結合要素側面まで導かれている。絶縁要素は、指定された距離にわたり途切れることなく延在することができる。絶縁要素が結合要素をその側面においてさらに覆っており、かつ材料間固定法において結合要素に結合されている結果として、少なくとも接続キャリアの外縁部の領域において電気絶縁材料による接触要素の封止がさらに改善される。
本接続キャリアの少なくとも一態様によれば、絶縁要素は、部分的に基板に直接接触している。すなわちこの場合、例えば、絶縁要素を接触要素カバー面から接触要素側面を経て結合要素カバー面まで引き込み、さらに結合要素カバー面を経て基板上面および/または基板側面まで引き込み、そこで基板に直接接触させることができる。この設計においては、例えば、接続キャリアがそのすべての外縁部に沿って絶縁要素によって覆われ、接続キャリアの外縁部から、接触要素までの沿面距離および接触要素からの沿面距離が完全に回避される。
本接続キャリアの少なくとも一態様によれば、基板上面の中央領域は、側面において(すなわち横方向において)絶縁要素によって完全に囲まれている。すなわち絶縁要素(例えば基板に直接接触していることができる)は、中央領域を完全に囲み、かつ基板をその外縁部において途切れることなく覆う。
本接続キャリアの少なくとも一態様によれば、結合要素および接触要素は、平面視において部分的に湾曲している。すなわち特に、結合要素および接触要素は、例えば、平面視において長方形である帯状片として設計されているのではなく、平面視において湾曲した外縁部を有する。これらの湾曲した外縁部によって、接続キャリアの1つまたは複数の接触要素の形状を、接続キャリアに固定して電気的に接続する部品の要件に特に正確に適合させることができる。
本接続キャリアの少なくとも一態様によれば、基板は、基板上面の少なくとも中央領域において、光に対する少なくとも80%の反射率、特に、少なくとも85%の反射率を有する。基板は、好ましくは少なくとも430nm、最大で700nmの波長、特に、450nmの波長において、この反射率を示す。反射率は、少なくとも90%であることが好ましい。言い換えれば、例えば中央領域において、主延在面に垂直に基板の基板面に入射する可視光は、少なくとも80%の確率で、好ましくは少なくとも85%の確率で、特に好ましくは少なくとも90%の確率で、反射される。したがって基板は、可視光に対して、特に青色光に対して、高い反射率である。特に多層基板におけるこのような高い反射率は、高い費用効率で生成することができ、特に、本接続キャリアを使用してオプトエレクトロニクス部品を形成することを可能にする。
さらに、オプトエレクトロニクス部品を開示する。本明細書に記載されているオプトエレクトロニクス部品では、特に、本明細書に記載されている接続キャリアを使用することができる。すなわち、接続キャリアに関して開示されているすべての特徴はオプトエレクトロニクス部品に関しても開示され、逆も同様である。本オプトエレクトロニクス部品は、例えば、いわゆるチップオンボードLEDモジュール(chip-on-board LED module)またはいわゆる「光カーネル(light kernel)」である。この場合、例えば、本オプトエレクトロニクス部品において発光ダイオードチップを使用することができる。さらに、これに代えて、またはこれに加えて、本オプトエレクトロニクス部品においてレーザダイオードチップおよび/または光検出器チップを使用することが可能である。
本オプトエレクトロニクス部品の少なくとも一態様によれば、オプトエレクトロニクス部品は、本明細書に記載されている接続キャリアを備えている。さらに、本明細書に記載されているオプトエレクトロニクス部品は、1個、または、特に、少なくとも2個のオプトエレクトロニクス半導体チップ(これらは例えば類似するタイプとすることができる)を備えている。すなわち例えば、これらのオプトエレクトロニクス半導体チップは、製造公差の範囲内で同じものとみなされる半導体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は、発光ダイオードチップおよび/またはフォトダイオードチップおよび/またはレーザダイオードチップであることが可能である。
特に、オプトエレクトロニクス半導体チップは、いわゆるサファイアチップとすることができる。これらのチップは、例えば、サファイアから形成されている支持体を備えており、この支持体は、放射を生成するように意図されている活性領域を備えた半導体積層体が上にエピタキシャルに堆積している成長基板の一部である。
少なくとも一態様によれば、オプトエレクトロニクス半導体チップは、基板上面の中央領域において基板に取り付けられている。すなわち、オプトエレクトロニクス半導体チップは、結合要素、接触要素、および絶縁要素が存在しない領域において、基板に貼り付けられている。例えば、中央領域において半導体チップを接着またははんだ付けによって基板に取り付けることができ、この場合、基板とオプトエレクトロニクス半導体チップとの間に電気接続が存在しない。このことは、例えば、基板上面が中央領域において電気絶縁性である、および/または、電気絶縁性の面(特に、サファイアからなるキャリア)を有するオプトエレクトロニクス半導体チップが上面に取り付けられることによって、達成することができる。
少なくとも一態様によれば、オプトエレクトロニクス半導体チップは、接触要素に導電接続されている。特に、オプトエレクトロニクス半導体チップは、接続キャリアの少なくとも2つの接触要素に導電接続されている。本オプトエレクトロニクス部品は、例えば、多数のオプトエレクトロニクス半導体チップを備えており、そのうちの少なくともいくつかが直列に接続されている。この場合、オプトエレクトロニクス半導体チップの直列接続が、接続キャリアの2つの接触要素によって接触されている。
少なくとも一態様によれば、オプトエレクトロニクス部品であって、
− 本明細書に記載の接続キャリアと、
− 少なくとも2個のオプトエレクトロニクス半導体チップと、
を備えており、
− オプトエレクトロニクス半導体チップが、基板上面の中央領域において基板に取り付けられており、
− オプトエレクトロニクス半導体チップが接触要素に導電接続されている、
オプトエレクトロニクス部品、を開示する。
本オプトエレクトロニクス部品の少なくとも一態様によれば、オプトエレクトロニクス半導体チップが、光透過性かつ電気絶縁性の包囲体によって囲まれており、包囲体が、基板上面において基板に直接接触している。例えば、基板上面の中央領域における包囲体が基板に直接接触している。包囲体は、特に、オプトエレクトロニクス半導体チップに塗布されているポッティング体である。ポッティング体は、1種類または複数種類の材料の粒子が組み込まれているマトリックス材料を備えていることができる。
例えば、動作時に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一次放射の一部を吸収し、別の波長範囲からの(例えばより長い波長を有する)電磁放射を放出するように設計されている蛍光材料の粒子が、マトリックス材料に導入されている。このようにすることで、動作時にオプトエレクトロニクス部品から混合光(例えば白色光)を放出することができる。マトリックス材料は、例えば、シリコーン材料、エポキシ材料、またはシリコーンとエポキシのハイブリッド材料とすることができる。
包囲体は、その光学特性に加えて、オプトエレクトロニクス半導体チップを外部の影響から機械的に保護する役割も果たす。さらに包囲体は、オプトエレクトロニクス部品の電気絶縁性構成要素であり、接続キャリアの接触要素までの沿面距離の回避を支援することができる。
本オプトエレクトロニクス部品の少なくとも一態様によれば、包囲体は、絶縁要素に直接接触している。半導体チップに面する接触要素および結合要素の側における絶縁要素は、例えば、これら2つの要素を経て導かれ、基板上面を覆う。この場合、絶縁要素は、例えばラッカー(例えばソルダーレジスト)を使用して形成されており、絶縁要素がオプトエレクトロニクス半導体チップを完全に囲んでいる。さらには、包囲体が、基板と、結合要素と、接触要素と、絶縁要素とに直接接触していることが可能である。この場合、包囲体が接続キャリアに特に良好に接着することができ、なぜならこの場合には接続キャリアへの接着面が特に大きいためである。
本オプトエレクトロニクス部品の少なくとも一態様によれば、オプトエレクトロニクス半導体チップの側の絶縁要素の外縁部が、包囲体の停止縁部(stop edge)を形成している。この場合には例えば、絶縁要素は接触要素カバー面に配置されており、オプトエレクトロニクス半導体チップに面する結合要素の側においては、結合要素まで延びておらず、接触要素カバー面において終了している。絶縁要素は、この領域において、半導体チップの側の外縁部を有する。この場合、包囲体をオプトエレクトロニクス半導体チップに塗布するとき、包囲体が絶縁要素の外縁部において止まるように、包囲体の材料を例えばその粘性に関して選択することができる。この場合、基板上面の中央領域(オプトエレクトロニクス半導体チップが配置される)における包囲体材料を固定する別の要素(例えば周囲の堤体(dam))を必要とせず、これは有利である。
本オプトエレクトロニクス部品の少なくとも一態様によれば、外側から部品に接触するために設けられている接点を除くいずれの位置においても、接触要素は自由にアクセス可能ではない。特に、この場合、接続キャリアのいずれの接触要素も自由にアクセス可能ではないことが可能である。この場合、接続キャリアの1つまたは複数の接触要素は、接続キャリアおよびオプトエレクトロニクス部品の別の構成要素によってほぼ完全に覆われている。例えば、接触要素は、絶縁要素および包囲体によって完全に覆われている。例えば、絶縁要素が包囲体に直接接触しており、横方向において(すなわち側方に)包囲体を完全に囲んでいることが可能である。このようにすることで、オプトエレクトロニクス部品の接触要素までの沿面距離が完全に排除される。この場合、接点の領域においてのみ、絶縁要素に開口部が形成されている。接点は、接続キャリアの外縁部から少なくとも1mmであることが好ましく、これにより、接点と外縁部との間の領域を絶縁要素の材料によって覆うことが可能になる。
これに加えて、接続キャリアまたはオプトエレクトロニクス部品を製造する方法を開示する。本方法は、本明細書に記載されている接続キャリアと、本明細書に記載されているオプトエレクトロニクス部品を製造する目的に使用することができ、すなわち、本明細書に記載されている接続キャリアおよび本明細書に記載されているオプトエレクトロニクス部品に関して開示されているすべての特徴は、本方法に関しても開示され、逆も同様である。
本方法の少なくとも一態様によれば、互いに結合されている複数の基板を備えたアセンブリを最初に設ける。このアセンブリは、例えばパネルまたはエンドレスロール(endless roll)とすることができ、後から個々の基板または個々の接続キャリアに分離することができる。次の工程ステップにおいては、アセンブリの基板に、実装開口部および分離開口部を、打ち抜きによって作製する。実装開口部の打ち抜きと分離開口部の打ち抜きは、共通の工程ステップにおいて有利に実行することができ、したがって基板におけるこれらの開口部を特に効率的に作製することができる。
分離開口部は、例えば、隣り合う基板の間に溝状に延びており、ただし基板の外縁部全体に沿っては延びていない。このようにすることで、分離開口部は、例えば、後の工程ステップにおいて所定の破断位置としての役割を果たす。
最後の工程ステップにおいては、アセンブリを、分離開口部に沿って、多数の基板に分離する。このステップは、例えば、接続キャリアの完成後、またはオプトエレクトロニクス部品の完成後に行うことができ、したがってアセンブリが複数の接続キャリアまたは複数の部品に分離される。
言及した要素および絶縁要素を構造化することによって、公知の接続キャリアと比較して製造コストが増大することがあるが、基板のアセンブリから接続キャリアを分離することに関与する処理量が減少する(接触要素と基板との間の分路(shunt)を回避するために特別な方策を講じる必要がない)ことによって、前者のコスト増大を上回る恩恵がもたらされる。
本明細書に記載されているオプトエレクトロニクス部品は、基板上面の中央領域の表面によって形成される特に大きい発光面を特徴とする。この発光面は、例えば、少なくとも1.5mm、最大で45mm、特に、少なくとも5mm、最大で33mmの範囲内の直径を有することができる。特に、この発光面は、約9mm、約13mm、約19mm、ないし約24mm(それぞれ公差1mm)の直径を有する。
以下では、本明細書に記載されている接続キャリアと、本明細書に記載されているオプトエレクトロニクス部品と、本明細書に記載されている方法とについて、実施形態および対応する図面を使用してさらに詳しく説明する。
本明細書に記載されている接続キャリアの第1の実施形態を概略図を使用して示している。 本明細書に記載されている接続キャリアの第1の実施形態を概略図を使用して示している。 本明細書に記載されている接続キャリアの第1の実施形態を概略図を使用して示している。 本明細書に記載されている接続キャリアのさらなる実施形態を概略図を使用して示している。 本明細書に記載されている接続キャリアのさらなる実施形態を概略図を使用して示している。 本明細書に記載されているオプトエレクトロニクス部品の実施形態を概略図を使用して示している。 本明細書に記載されているオプトエレクトロニクス部品の実施形態を概略図を使用して示している。 図5Aの概略図は、本明細書に記載されている手順の実施形態を示している。 図5Bの概略図は、本明細書に記載されている手順の実施形態を示している。 図5Cの概略図は、本明細書に記載されている手順の実施形態を示している。
図面において、同じ要素、類似する要素、または類似する機能の要素には、同じ参照符号を付してある。図面と、図面に示した要素の比率は、正しい縮尺ではないものとみなされたい。むしろ、便宜上、および/または理解を容易にする目的で、個々の要素を誇張した大きさで示してあることがある。
図1Aは、本明細書に記載されている接続キャリアの第1の実施形態を概略断面図を使用して示している。図1Bは、対応する分解図を示している。図1Cは、概略上面図を示している。
接続キャリア1は、基板10を備えており、基板10は、例えば、本明細書に記載されている多層キャリア金属板である。基板10は、上面10aと、下面10bと、側面10cとを備えており、側面10cは、上面10aを下面10bに結合している。基板上面10aに結合要素11が配置されており、結合要素11は、環または枠の形で中央領域18を囲んでいる(例えば図1Bおよび図1Cを参照)。結合要素11は、材料間固定法において基板10に結合されている。
基板とは反対側の結合要素カバー面11aにおいて、結合要素11に2つの接触要素12が成膜されており、これらの接触要素12は材料間固定法において結合要素11に結合されている。結合要素11は、基板10の基板上面10aの主延在方向に平行に、横方向において接触要素12よりも突き出している。
結合要素とは反対側の面に、接触要素カバー面12aが形成されており、接触要素カバー面12は、部分的に絶縁要素13によって覆われている。絶縁要素13と接触要素12は、例えば、材料間固定法において互いに結合されている。さらに絶縁要素13は、基板上面10aの中央領域18を、環または枠の形で囲んでいることができる。
絶縁要素13は、接触要素カバー面12aに沿って接触要素側面12cまで導かれている。絶縁要素13は、基板側面10cに面する側において、接触要素側面12cを完全に覆っており、かつ、結合要素カバー面11aにおいて結合要素11に直接接触している。この実施形態の場合、さらに結合要素11は、側面の各位置において絶縁要素13よりも完全に突き出している、または絶縁要素13と端面が揃っている。
接触要素12は、結合要素11および絶縁要素13によって、接続キャリア1の外縁部に面する側において、結合要素11および絶縁要素13の電気絶縁材料によって完全に覆われている。
例えば図1Bおよび図1Cから明らかなように、この接続キャリアは、基板10の向かい合う象限(quadrant)に配置されている実装開口部14をさらに含む。実装開口部14の周囲には、結合要素11、接触要素12、および絶縁要素13が存在しない。しかしながら、絶縁要素13が特に基板10の外縁部まで導かれ、実装開口部14も横方向において完全に囲むことも可能である。
接続キャリア1は、接点15をさらに含み、接点15は、実装開口部14によって占有されていない象限に配置されている。これらの接触要素に絶縁要素13は取り付けられておらず、接触要素12に自由にアクセス可能であり、接点15において接触可能である。
結合要素11、接触要素12、および絶縁要素13(適切な場合)は、打ち抜きまたはレーザ切断加工などの工程によって構造化することができ、したがってこれらの要素は、特に、湾曲した外面を有することができる。基板上面10aの中央領域18において、例えば、結合要素11の向かい合う縁部の間の直径D1は、この場合には17.9mmとすることができる。例えば、接触要素12の向かい合う縁部の間の直径D2を18.7mmとすることができ、絶縁要素13の向かい合う縁部の間の直径D3を19.8mmとすることができる。公差は、例えばそれぞれ1mmである。
図1Aに示した実施形態の変形形態においては、絶縁要素13が、中央領域18に面する接触要素12および結合要素11の側において、基板10まで導かれることも可能である。この形態は、図1Aの右側領域において破線によって示してある。例えば、絶縁要素13がフィルムとして設計されておらず、例えばソルダーレジストによる被覆部として設計されている場合、この形態は絶縁要素13の経路の可能なバリエーションである。この場合、絶縁要素13は例えば白色であり、したがって接触要素12または結合要素11による光学的減損を防止することができる。
本明細書に記載されている接続キャリアのさらなる実施形態について、図2の概略断面図に関連してさらに詳しく説明する。
図2は、基板10を備えた接続キャリアを示しており、基板10は、基板上面10aと、基板上面10aとは反対側の基板下面10bと、基板側面10cとを備えている。さらに接続キャリア1は、結合要素11(電気絶縁性である)と、接触要素12(導電性である)と、絶縁要素13(電気絶縁性である)とを備えている。結合要素11は基板上面10aに配置されており、接触要素12は、基板10とは反対側の結合要素11の面に配置されており、絶縁要素13は、結合要素11とは反対側の接触要素12の面に配置されている。結合要素11は、横方向に接触要素12よりも突き出している。基板側面10cは、基板上面10aと基板下面10bを結合している。絶縁要素13は、結合要素11とは反対側の接触要素カバー面12aにおいてと、基板側面10cの側の接触要素側面12cとにおいて、接触要素12を覆っている。基板上面10aは、中央領域18において自由にアクセス可能であり、中央領域18の側方は絶縁要素13によって囲まれている。
図2における実施形態では、図1Aにおける実施形態とは異なり、絶縁要素13が、接触要素カバー面12aに沿って接触要素側面12cを経て、結合要素カバー面11aから基板上面10aまで導かれている。絶縁要素13が基板10の外縁部と端面が揃っている、または基板10が横方向に絶縁要素13よりも突き出していることが可能である。
本明細書に記載されている接続キャリアのさらなる実施形態について、図3の概略断面図に関連してさらに詳しく説明する。基板10を有する接続キャリアを示してあり、基板10は、基板上面10aと、基板上面10aとは反対側の基板下面10bと、基板側面10cとを備えている。さらに、接続キャリアは、結合要素11(電気絶縁性である)と、接触要素12(導電性である)と、絶縁要素13(電気絶縁性である)とを備えている。結合要素11は基板上面10aに配置されており、接触要素12は、基板10とは反対側の結合要素11の面に配置されており、絶縁要素13は、結合要素11とは反対側の接触要素12の面に配置されている。結合要素11は、横方向に接触要素12よりも突き出している。基板側面10cは、基板上面10aと基板下面10bを結合している。絶縁要素13は、結合要素11とは反対側の接触要素カバー面12aにおいてと、基板側面10cの側の接触要素側面12cとにおいて、接触要素12を覆っている。基板上面10aは、中央領域18において自由にアクセス可能であり、中央領域18の側方は絶縁要素13によって囲まれている。
この実施形態では、図2の実施形態に加えて、中央領域18を環または枠の形で囲んでいる堤体16が形成されている。堤体16は、例えば色を有する電気絶縁材料から形成することができる。堤体16は、有色、放射吸収性、または白色に見えるように、例えば、顔料によって満たされたシリコーン材料を使用して形成することができる。堤体は、例えば、二酸化チタンによって満たされたシリコーンを使用して形成されており、したがって白色に見える。
これに代えて、堤体16が絶縁要素13の材料を使用して形成されていることが可能である。
いずれの場合も、この実施形態では、中央領域18に面する接触要素12の側も電気絶縁材料によって囲まれている。半導体チップを接続できるようにすることのみを目的として、堤体または絶縁要素に凹部が存在する(図3には示していない)。
堤体16を使用して、被覆材料22(例えば図4Aを参照)を囲むこともできる。
本明細書に記載されている、第1の実施形態に係るオプトエレクトロニクス部品について、図4Aおよび図4Bの概略図に関連してさらに詳しく説明する。このオプトエレクトロニクス部品においては、本明細書に記載されている各接続キャリア1を使用することができる。
接続キャリア1は基板10を備えており、基板10は、基板上面10aと、基板上面10aとは反対側の基板下面10bと、基板側面10cとを備えている。さらに、接続キャリアは、結合要素11(電気絶縁性である)と、接触要素12(導電性である)と、絶縁要素13(電気絶縁性である)とを備えている。図1、図2、および図3の実施形態において示したように、結合要素11は基板上面10aに配置されており、接触要素12は、基板10とは反対側の結合要素11の面に配置されており、絶縁要素13は、結合要素11とは反対側の接触要素12の面に配置されている。結合要素11は、横方向に接触要素12よりも突き出している。基板側面10cは、基板上面10aと基板下面10bを結合している。
絶縁要素13は、結合要素11とは反対側の接触要素カバー面12aにおいてと、基板側面10cの側の接触要素側面12cとにおいて、接触要素12を覆っている。基板上面10aは、中央領域18において自由にアクセス可能であり、中央領域18の側方は絶縁要素13によって囲まれている。図4Aおよび図4Bの例においては、結合要素11および絶縁要素13それぞれが基板10の外縁部まで延在している接続キャリアが使用されており、したがって、接続キャリアの外縁部の側の、絶縁要素13の側面と、結合要素11の側面と、基板10の側面とが、互いに同一平面にある。
さらに本オプトエレクトロニクス部品は、多数のオプトエレクトロニクス半導体チップ20(例えば発光ダイオードチップ)を備えている。これらの半導体チップ20の少なくとも一部は、コンタクトワイヤ21を介して互いに直列に接続されており、コンタクトワイヤは接触要素12に導電接続されている。さらに、オプトエレクトロニクス半導体チップ20は包囲体22によって囲まれており、包囲体22は、例えば変換材料によって満たされたポッティング材料とすることができる。
半導体チップ20の側の絶縁要素13の外縁部13dは、包囲体材料22の停止縁部としての役割を果たす。
図4Bの上面図から明らかなように、本オプトエレクトロニクス部品は、ESD保護素子23をさらに備えており、ESD保護素子23は、例えば、直列に接続されているオプトエレクトロニクス半導体チップ20に逆並列に接続されているESD保護ダイオードである。ESD保護素子23を接続するためにさらなる接触要素12が設けられており、この接触要素12はさらなる結合要素11を介して基板10に取り付けられている。これに代えて、ESD保護素子23を配置して接続するためのさらなる結合要素11が必要ないように、接触要素12を形成することができる。これは例えば、図1A〜図1Cの接続キャリアによって可能であり、この場合、2つの位置における2つの接触要素12が極めて小さい距離を有し、したがって例えば、1つの接触要素から隣接する接触要素にESD保護素子23をワイヤで接続することが可能である。
本明細書に記載されている方法の実施形態について、図5A、図5B、および図5Cに関連してさらに詳しく説明する。この方法においては、複数の基板10を備えたアセンブリを設ける。アセンブリは、例えば、パネルまたはエンドレスロールである。基板に実装開口部14および分離開口部17を、打ち抜きによって作製する。例えば、実装開口部14および分離開口部17を同じ作業ステップにおいて事前に打ち抜くことができる。実装開口部14は、例えば、ねじ、リベット、またはボルトなどの締結要素を収容する目的に使用される。
分離開口部は、各基板10の外縁部に沿って完全には延びずに、外縁部の大部分にわたり延びている。このようにすることで、基板10が角部において結合されている。
本接続キャリアまたは本オプトエレクトロニクス部品を製造した後、分離開口部に沿ってアセンブリを分離することによって、基板を互いに分離することができる。
特に、本明細書に記載されている接続キャリアと、本明細書に記載されている部品は、特に高い費用効果で製造できることを特徴とする。本明細書に記載されている接続キャリアと、本明細書に記載されている部品のさらなる利点として、これらを特に安全に使用することができ、その外縁部において沿面距離が回避される。
本発明は、実施形態に基づく説明によって制限されない。むしろ本発明は、新規の各特徴および特徴の各組合せ(特に特許請求項における特徴の各組合せを含む)を包含しており、これらの特徴または特徴の組合せは、それ自体が特許請求項あるいは実施形態に明示的に開示されていない場合であっても、本発明に含まれる。
(関連出願)
本特許出願は、独国特許出願第102016103819.9号の優先権が主張されており、この文書の開示内容は参照により本明細書に組み込まれている。
1 接続キャリア
10 基板
10a 基板上面
10b 基板下面
10c 基板側面
11 結合要素
11a 結合要素カバー面
11c 結合要素側面
12 接触要素
12a 接触要素カバー面
12c 接触要素側面
13 絶縁要素
14 実装開口部
15 接点
16 堤体
17 分離開口部
18 中央領域
2 オプトエレクトロニクス部品
20 オプトエレクトロニクス半導体チップ
21 コンタクトワイヤ
22 包囲体
23 ESD保護素子
D1 直径
D2 直径
D3 直径

Claims (14)

  1. 接続キャリア(1)であって、
    − 基板上面(10a)と、前記基板上面(10a)とは反対側の基板下面(10b)と、基板側面(10c)とを備えている基板(10)と、
    − 電気絶縁性である結合要素(11)と、
    − 導電性である接触要素(12)と、
    − 電気絶縁性である絶縁要素(13)と、
    を備えており、
    − 前記結合要素(11)が前記基板上面(10a)に配置されており、
    − 前記接触要素(12)が、前記基板(10)とは反対側の前記結合要素(11)の面に配置されており、
    − 前記絶縁要素(13)が、前記結合要素(11)とは反対側の前記接触要素(12)の面に配置されており、
    − 前記基板側面(10c)が、前記基板上面(10a)と前記基板下面(10b)とを結合しており、
    − 前記絶縁要素(13)が、前記結合要素(11)とは反対側の接触要素カバー面(12a)においてと、前記基板側面(10c)の側の接触要素側面(12c)とにおいて、前記接触要素(12)を覆っており、
    − 前記基板上面(10a)が、中央領域(18)において自由にアクセス可能であり、
    − 前記中央領域(18)の側方が、前記絶縁要素(13)によって囲まれている、
    接続キャリア(1)。
  2. 前記結合要素(11)が、横方向に前記接触要素(12)を超えて突き出している、
    請求項1に記載の接続キャリア(1)。
  3. 前記絶縁要素(13)が、前記基板(10)とは反対側の結合要素カバー面(11a)において前記結合要素(11)を覆っている、
    請求項1または請求項2のいずれか1項に記載の接続キャリア(1)。
  4. 前記絶縁要素(13)が、前記基板側面(10c)の側の結合要素側面(11c)において前記結合要素(11)を覆っている、
    請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の接続キャリア(1)。
  5. 前記絶縁要素(13)が、部分的に前記基板(10)に直接接触している、
    請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の接続キャリア(1)。
  6. 前記中央領域(18)の側方が、前記絶縁要素(13)によって完全に囲まれている、
    請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の接続キャリア(1)。
  7. 前記結合要素(11)および前記接触要素(12)が、平面視において部分的に湾曲している、
    請求項1から請求項6のいずれか1項に記載の接続キャリア(1)。
  8. 前記基板(10)が、前記基板上面(10a)の少なくとも前記中央領域(18)において、光に対する少なくとも80%の反射率、特に、少なくとも90%の反射率を有する、
    請求項1から請求項7のいずれか1項に記載の接続キャリア(1)。
  9. オプトエレクトロニクス部品(2)であって、
    − 請求項1から請求項8のいずれか1項に記載の接続キャリア(1)と、
    − 少なくとも2個のオプトエレクトロニクス半導体チップ(20)と、
    を備えており、
    − 前記オプトエレクトロニクス半導体チップ(20)が、前記基板上面(10a)の前記中央領域(18)において前記基板(10)に実装されており、
    − 前記オプトエレクトロニクス半導体チップが前記接触要素(12)に導電接続されている、
    オプトエレクトロニクス部品(2)。
  10. 前記オプトエレクトロニクス半導体チップ(20)が、透明な電気絶縁性の包囲体(22)によって囲まれており、前記包囲体(22)が、基板上面(10a)において前記基板(10)に直接接触している、
    請求項1から請求項9のいずれか1項に記載のオプトエレクトロニクス部品(2)。
  11. 前記包囲体(22)が、前記絶縁要素(13)に直接接触している、
    請求項10に記載のオプトエレクトロニクス部品(2)。
  12. 前記オプトエレクトロニクス半導体チップ(20)の側の絶縁要素の外縁部(13d)が、前記包囲体(22)の停止縁部としての役割を果たしている、
    請求項11に記載のオプトエレクトロニクス部品(2)。
  13. 外側から接触する目的で設けられている接点(15)を除くいずれの位置においても、前記接触要素(12)が自由にアクセス可能ではない、
    請求項1から請求項12のいずれか1項に記載のオプトエレクトロニクス部品(2)。
  14. 請求項1から請求項13のいずれかに記載の接続キャリア(1)またはオプトエレクトロニクス部品(2)を製造する方法であって、
    − 互いに結合されている複数の基板(10)を備えているアセンブリが設けられ、
    − 前記基板(10)に実装開口部(14)および分離開口部(17)が打ち抜きによって作製され、
    − 前記アセンブリが前記分離開口部(17)に沿って分離される、
    方法。
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