JP6223544B2 - オプトエレクトロニクス素子、支持体結合体及び複数のオプトエレクトロニクス素子を製造するための方法 - Google Patents

Description

本発明は、オプトエレクトロニクス素子に関する。

本明細書は、独国特許明細書１０２０１３２０６１８６．２号の優先権を主張するものであり、その開示内容は参照により含まれるものとする。

例えば照明システム内に配設することができるオプトエレクトロニクス素子は、多くの場合、取付面を備えている支持体を有している。取付面には、少なくとも一つの発光素子が配置されており、発光素子は取付面に配置されているコンタクト面を介して、支持体と導電性に接続されている。発光素子は発光チップ、例えば発光半導体チップを有することができる。支持体を、ポリマー材料から成る封止材料、例えばエポキシ化合物又はシリコーン化合物でもってコーティングすることができる。封止材料に生じる応答収縮によって、また更には、封止材料の膨張特性と支持体の材料の膨張特性とが異なることによって、支持体が、また場合によっては素子全体が不所望に変形するか、又は撓む虞がある。そのような変形又は撓みが、処理の安全性に関する問題及び／又は素子の品質の低下をもたらすこともある。素子の面積が大きくなるほど、それらの素子の負荷耐性は低くなり、これは素子の厚さが薄いことにも起因する。

この欠点を回避するために、例えば、素子又は素子の個々の部分の熱的及び／又は機械的な処理を事後的に行うことによって、素子に生じる歪み又は変形を低減することが公知である。特に、機械的な処理は素子又は素子の個々の部分にとって大きな負荷となるので、それによって亀裂が生じるか、又は、素子において剥離が発生する可能性がある。また、部分的に高い濃度でガラス粒子を添加することによって、封止材料の膨張率を支持体の材料の膨張率に適合させることが公知である。しかしながらガラス粒子を添加することによって、素子の各部分の処理が実質的に困難になる。更には、素子の寸法を大きくすることによって、例えば素子全体を高くすることによって、又は支持体を厚くすることによって、素子の機械的な特性を改善することが公知である。

種々の実施の形態は、素子の寸法を維持したまま、機械的な負荷を低減し、且つ、それと同時に素子を良好に加工することができる、形状安定性が改善されたオプトエレクトロニクス素子を提供する。

種々の実施の形態において、オプトエレクトロニクス素子は、取付面を備えている支持体と、取付面上に配置されており、且つ、支持体と導電的に接続されている、少なくとも一つの発光素子と、オプトエレクトロニクス素子に組み込まれている少なくとも一つの補強体と、を有している。

本発明の有利な実施の形態及び好適な発展形態は、従属請求項に記載されている。

一つ又は複数の補強体をオプトエレクトロニクス素子に嵌め込む又は挿入することによって、そのオプトエレクトロニクス素子の複合材料の機械的な撓み剛性が改善されていることに基づき、素子の寸法を大きくすることなく、及び／又は、素子の機械的な負荷が高まることなく、及び／又は、素子の加工性が劣化することなく、非常に良好な形状安定性を達成することができる。一つ又は複数の補強体を用いることによって、オプトエレクトロニクス素子の個々の部分の剛性、従ってオプトエレクトロニクス素子全体の剛性も改善することができるので、オプトエレクトロニクス素子の変形又は撓みを低減することができる。更に、素子に補強体が配置されることによって、素子の安定性を高めるために素子の個々の構成部材が付加的に熱的及び／又は機械的な負荷に晒されることがなくなることから、その結果、それらの構成部材の材料が保護される。また一つ又は複数の補強体を素子に配置することによって素子が全体的に強化され、それによって、オプトエレクトロニクス素子が破損する危険も低減することができる。補強体は任意の形状を有することができ、例えば、補強体を細長い補強リブとして形成することができる。オプトエレクトロニクス素子の製造時に、補強体を種々の位置において素子に嵌め込む又は挿入することができる。複数の補強体を種々の位置において素子に配置することもできるので、それによって例えば、オプトエレクトロニクス素子の個々の領域の撓み剛性を所期のように高めることもできる。

補強体を金属材料、半金属材料、繊維材料、セラミック材料、ポリマー材料、及び／又は、結晶材料から形成することができる。金属材料として、例えば、アルミニウム、例えば陽極酸化されたアルミニウムを使用することができる。半金属材料として、例えばケイ素を使用することができる。繊維材料として、例えば、ガラス繊維、アラミド繊維、及び／又は、炭素繊維を使用することができる。結晶材料として、例えばサファイアを使用することができる。補強体を形成するために、それぞれが異なる特性を備えているそれら複数の材料を相互に組み合わせて、素子に使用される際の補強体に課される要求に、補強体の特性を最適に適合させることも可能である。

補強体をオプトエレクトロニクス素子に形成されている凹部内に、又は、オプトエレクトロニクス素子に形成されている表面上に配置することによって、補強体をオプトエレクトロニクス素子に組み込むことができる。表面における補強体の配置は、例えば、補強体自体よりも薄い厚さを有している、オプトエレクトロニクス素子の構成部材において行うことができる。補強体が配置される、オプトエレクトロニクス素子の構成部材が、補強体よりも厚い場合には、補強体を、その構成部材に形成されている凹部内に配置することができる。

補強体が、素子に形成されている凹部内に、又は、素子内に形成されている表面上に配置された後には、補強体を封止材料又は押出材料によって少なくとも部分的に覆うことができるので、封止材料又は押出材料を注型成形するか又は射出成形することによって補強体を少なくとも部分的に囲むことができる。封止材料として、例えばシリコーン化合物又はエポキシ化合物を使用することができる。更には、封止材料又は押出材料を注型成形するか又は射出成形することによって、支持体及び発光素子も少なくとも部分的に囲むことができる。そのような注型成形又は射出成形の前に、補強体を、例えば接着による結合でもって、支持体上に固定することができる。

例えば、補強体をオプトエレクトロニクス素子の支持体に配置することができる。補強体が支持体に配置されている場合、補強体は例えば支持体の表面上に載置されており、且つ、その位置に確実に固定されている。支持体を例えば、打ち抜き加工された薄い銅薄板の形態の導体フレームとして形成することができる。しかしながら、支持体を回路基板として形成することもできる。

オプトエレクトロニクス素子は、更にケーシングを有することができ、その場合には、支持体及び少なくとも一つの発光素子をケーシング内に配置することができる。ケーシングは、例えば、キャビティを有することができ、そのキャビティ内に支持体及び少なくとも一つの発光素子を配置することができる。オプトエレクトロニクス素子に複数の発光素子が設けられており、且つ、全ての発光素子がケーシングのキャビティ内に配置されている場合には、オプトエレクトロニクス素子をいわゆるＬＥＤパッケージとして形成することができる。しかしながらまた、複数の発光素子が設けられている場合に、ケーシング内の各発光素子に一つのキャビティを割り当て、それによって、各発光素子をケーシングの個別のキャビティ内に配置させることも可能である。

オプトエレクトロニクス素子がケーシングを有している場合には、補強体をケーシング内に配置することができる。例えば、支持体及び発光素子を配置することができるケーシング内の一つ又は複数のキャビティとは別個に、ケーシングに形成されている凹部に、補強体を配置することができる。ケーシング内に配置される一つ又は複数の補強体を、オプトエレクトロニクス素子の唯一の補強部として設けることができるが、しかしながら、支持体に配置されている一つ又は複数の補強部に付加的に設けることもできる。

本発明の複数の実施例を図面に示し、以下において詳細に説明する。

オプトエレクトロニクス素子の概略図を示す。 導体フレームとして形成されており、且つ、補強体及び第１の実施例による支持体結合体を有している、オプトエレクトロニクス素子の支持体の概略図を示す。 図２の線Ａ−Ａに沿った概略的な断面図を示す。 補強体が配置されている導体フレームの概略図を示す。 第２の実施例による支持結合体の概略図を示す。 第３の実施例による支持結合体の概略図を示す。 補強体の封止後の、図６に示した支持結合体の線Ｃ−Ｃに沿った概略的な断面図を示す。 オプトエレクトロニクス素子の概略図を示す。 補強体が配置されている別の導体フレームの概略図を示す。 補強体を備えているオプトエレクトロニクス素子のケーシングの概略図を示す。 図４の線Ｂ−Ｂに沿った概略的な断面図を示す。 補強体が設けられていない状態のオプトエレクトロニクス素子のケーシングの別の概略図を示す。 補強体が挿入された状態の図６に示したケーシングの概略図を示す。 封止材料が注型成形されることにより補強体が少なくとも部分的に囲まれている、図７に示したケーシングの概略図を示す。 二つの発光素子及び一つの補強体を備えている、オプトエレクトロニクス素子のケーシングの概略図を示す。 図１５の線Ｄ−Ｄに沿った概略的な断面図を示す。

以下の詳細な説明においては添付の図面を参照するが、この図面は、本明細書の一部を成すものであり、また例示のために、本発明を実施することができる特定の実施の形態が示されている。この関係において、方向を示す術語、例えば「上方」、「下方」、「前方」、「後方」、「前面」、「背面」等は、説明する図面の向きを基準にして使用されている。種々の実施の形態における構成要素を種々の向きで配置することができるので、それらの方向を示す術語は例示のために用いられているに過ぎず、何の制限も意図していない。本発明の保護範囲から逸脱することなく、他の実施の形態も使用でき、また構造的又は論理的な変更も行うことができると解される。特に明記しない限りは、本明細書において説明する種々の実施例の特徴を相互に組み合わせることができると解される。従って、以下の詳細な説明は制限を意図したものではないと解され、本発明の保護範囲は添付の特許請求の範囲によって規定されている。

本明細書において、「結合されている」、「接続されている」並びに「連結されている」という語句は、直接的又は間接的な結合、若しくは、直接的又は間接的な接続、若しくは、直接的又は間接的な連結を表すために用いられる。図面においては、合理的な範囲において、同一又は類似する構成要素に対して同一の参照番号を付している。

図１には、取付面３を備えている支持体２を有しているオプトエレクトロニクス素子１が示されている。取付面３上には、第１のコンタクト面４及び第３のコンタクト面５が形成されている。第１のコンタクト面４上には発光素子６が配置されており、この発光素子６の下面は、第１のコンタクト面４と導電的に接続されており、且つ、上面は、導電性の接続素子７、例えばボンディングワイヤを介して、第２のコンタクト面５と導電的に接続されており、これによって発光素子６は支持体２と導電的に接続されている。支持体２及び発光素子６は共にケーシング９のキャビティ８内に配置されており、且つ、封止材料１０の注型成形又は射出成形によって少なくとも部分的に取り囲まれている。

図２には、図１に示したオプトエレクトロニクス素子１の支持体２が示されている。支持体２は、打ち抜き加工された薄い銅薄板から形成されている導体フレームとして形成されている。支持体２の表面１１上には、幅よりも遙かに大きい長さを有しており、従って細長く形成されている二つの補強体１２が配置されている。ここでは、補強体１２が支持体２の同一の表面１１上に対向するように配置されているので、その結果、補強体１２は相互に平行に配置されている。各補強体１２は支持体２の縁部領域に近接して配置されているので、それらの補強体１２によって支持体２の本来の機能が損なわれることはない。

製造時に、先ず、補強体１２が支持体２の表面１１に配置され、その位置に確実に固定され、続いて、封止材料１０が注型成形されるか又は射出成形されることによって、支持体２は、補強体１２及び支持体２上に配置されている発光素子６と共に、少なくとも部分的に囲まれる。しかしながら、そのような注型成形又は射出成形によって囲む前に補強体１２を嵌め込むのではなく、予め設けられている凹部に補強体１２を事後的に挿入するか又は嵌め込むことも可能である。

より詳細には、図２には、複数のオプトエレクトロニクス素子１を並行して製造するための支持体結合体１００が示されている。導体フレーム１１０は、分割線１０５によって区切られる複数の支持体２を含んでいる。これによって、オプトエレクトロニクス素子１を製造するために必要とされるプロセスステップを、全てのオプトエレクトロニクス素子１に対して並行して実施することができ、これによって、個々のオプトエレクトロニクス素子１を個別に製造する場合に比べて、迅速且つ廉価な製造を実現する。

導体フレーム１１０の他に、支持体結合体１００はケーシング結合体１２０を含んでいる。このケーシング結合体１２０は導体フレーム１１０を少なくとも部分的に包囲し、また、例えば注型材料又は押出材料でよいケーシング封止材料２０を含んでいる。ケーシング結合体１２０を、射出成形法又はトランスファ成形法で作製することができる。ケーシング結合体１２０を形成するための適切な材料は、例えば、シリコーン、エポキシ樹脂又はプラスチック、例えばポリフタラミドのようなサーモプラストである。

ケーシング結合体１２０は複数のエミッタキャビティ２１を有している。それらのエミッタキャビティ２１は、例えば矩形のマトリクス状に配置することができ、また、二つの空間方向において規則的な間隔を有することができる。図２において、各支持体２の上にエミッタキャビティ２１がそれぞれ一つずつ形成されている。エミッタキャビティ２１の底部は支持体２の取付面３に対して開放されているので、その底部に発光素子６を配置し、支持体２に導電的に接続することができる。そのため、第１のコンタクト面４も第２のコンタクト面５もエミッタキャビティ２１によって覆われていない。

分割線１０５に沿った支持体結合体１００の分割が容易となるように、導体フレーム１１０及びケーシング結合体１２０を構成することができる。分割は、例えば、支持体結合体１００に製造された複数のオプトエレクトロニクス素子１を個別化する過程において行うことができる。導体フレーム１１０は例えば、分割線１０５の領域において、導体フレーム１１０の個々の支持体２を繋いでいる細い分割ウェブだけを有することができる。これによって、例えば鋸引き又は折り曲げによって行うことができる個別化が容易になる。個別化の前に、発光素子６を取り付け、封止材料によって封止することができる。

導体フレーム１１０を、構成部材領域１０３と縁部領域１０２とに区分することができる。構成部材領域１０３は、支持体２の第１のコンタクト面４及び第２のコンタクト面５が配置されている領域を含む。構成部材領域１０３内には、ケーシング結合体１２０のエミッタキャビティ２１も配置されている。縁部領域１０２は構成部材領域１０３を取り囲んでいる。また縁部領域１０２は例えば、オプトエレクトロニクス素子１の製造中の支持体結合体１００の収容及び搬送が容易となるように構成することができる。

図２において、補強体１２は導体フレーム１１０の縁部領域１０２内に配置されている。これによって、オプトエレクトロニクス素子１を個別化する際に、いずれのオプトエレクトロニクス素子１も補強体１２又は補強体１２の一部を複数含まないように、補強体１２を切断ことができる。

図２において、補強体１２は、複数の支持体２にわたり延びている長手方向の寸法１０６を有している。補強体１２は支持体２の取付面３上に配置されており、従って、処理中の導体フレーム１１０を補強することができる。更に、補強体１２はケーシング結合体１２０によって包囲されており、例えば、補強体１２をケーシング結合体１２０内に封入することができる。大きい長手方向の寸法１０６を備えている補強体１２を取り付けることによって、例えば、オプトエレクトロニクス素子１の製造中の導体フレーム１１０又は支持体結合体１００の撓みを低減することができる。

図３には、図２に示されている線Ａ−Ａに沿った断面図が示されており、この断面図においては、支持体２の表面１１に配置されている補強体１２が、封止材料の注型成形又は射出成形によって、支持体２と共に少なくとも部分的に囲まれている。

支持体２は導体フレーム１１０の一部であってよく、また表面１１として例えば支持体２の取付面３を使用することができる。ケーシング封止材料２０は補強体１２の５つの側面を包囲しており、補強体１２の６番目の側面が導体フレーム１１０に載置されている。

図４には、第２の実施例による補強体１２が上面に配置されている導体フレーム１１０が示されている。導体フレーム１１０は複数の支持体２の上に配置されており、それら複数の支持体２は図４に示されている分割線１０５によって区切られている。各支持体２上に一つのオプトエレクトロニクス素子１が製造されるので、一つの支持体結合体１００は繋がっている複数のオプトエレクトロニクス素子１から成る。支持体２の構成要素を以下では、導体フレーム１１０の左下の角にある支持体２に基づき記述及び説明するが、その他のいずれの支持体２も以下において説明する構成要素を同様に有している。

支持体２は、それぞれ二つの発光素子６と接触接続するように構成されている。このために、支持体２は四つの個別電極１１２を有しており、その場合、それぞれ二つの個別電極１１２の取付面３は第１のコンタクト面４として、また残りの二つの個別電極１１２の取付面３は第２のコンタクト面５として形成されている。

支持体２はその縁部に複数の接続ウェブ１１１を有しており、それらの接続ウェブ１１１を介して、隣接して配置されている各支持体２が接続される。個別電極１１２及び接続ウェブ１１１は、導体フレーム１１０を基礎としたオプトエレクトロニクス素子１の個別化後に、個別電極１１２間に導電性の接続部がもはや存在しないように成形されて、相互に接続されている。接続ウェブ１１１は分割線１０５に沿って配置されており、且つ、幅狭に形成されている。これによって、オプトエレクトロニクス素子１の個別化の際の接続ウェブ１１１の切断を容易にすることができる。

導体フレーム１１０には三つの補強体１２が配置されている。それらの補強体１２は、幅よりも大きい長手方向の寸法１０６を有しており、従って棒状に形成されている。更に、補強体１２は、複数の支持体２にわたり延びている長手方向の寸法１０６を有している。補強体を例えば一つの方向において、導体フレーム１１０全体にわたり延在させることができる。補強体１２はその方向において、導体フレーム１１０を強化及び補強するよう機能する。特に、支持体結合体１００の処理中の導体フレーム１１０の撓み又は割れを阻止することができる。補強体１２は導体フレーム１１０上の位置において、例えば接着によって確実に固定することができる。

図５には、補強体１２及びケーシング結合体１２０を備えている、図４に示した導体フレーム１１０を含む、第２の実施例による支持体結合体１００が示されている。図示されているケーシング結合体１２０は、オプトエレクトロニクス素子１のための、相互に接続されている全部で２０個のケーシング９を有している。各ケーシング９は分割線１０５によって区切られている。また各ケーシング９は、それぞれ二つの発光素子６を収容するように構成されており、且つ、それぞれ一つのエミッタキャビティ２１を有している。エミッタキャビティ２１の各底部は、そこに配置すべき発光素子６の接触接続を行うために、二つの第１のコンタクト面４及び二つの第２のコンタクト面５に対して開放されている。

ケーシング結合体１２０は、ケーシング封止材料２０を有しており、また、そのケーシング封止材料２０を注型成形するか、又は、射出成形するか、又は、押出成形することによって導体フレーム１１０及び補強体１２を囲むことによって作製することができる。図示されている実施例において、ケーシング結合体１２０は補強体１２を完全に包囲している。オプトエレクトロニクス素子１の個別化後に、補強体１２の一部は製造されたオプトエレクトロニクス素子１内に残存する。補強体１２の残存する部分は、特に個別電極１１２間の接合部を横切る方向において、オプトエレクトロニクス素子１を付加的に強化及び補強することができる。

図６には、補強体１２、ケーシング結合体１２０及び導体フレーム１１０を備えている、支持体結合体１００の第３の実施例が示されている。支持体結合体１００は６個の個別のケーシング９を有しており、それらのケーシング９はここでもまた分割線１０５によって区切られている。この実施例において、各ケーシング９はそれぞれ一つの発光素子６を収容するように構成されている。従って、ケーシング結合体１２０のエミッタキャビティ２１を、ケーシング９毎にそれぞれ一つの第１のコンタクト面４及び第２のコンタクト面５に対して開放させることができる。

図６に示されている実施の形態においては、補強体１２はケーシング結合体１２０の収容部１２４内に配置されている。収容部１２４によって、ケーシング９の支持体２の取付面３が露出されているので、その結果、補強体１２を取付面３に配置することができる。補強体１２をこの実施例においては、また他の全ての実施例においても、取付面３上に載置することができるか、又は、その取付面３上の位置において例えば接着によって確実に固定することができる。

図６においては、補強体１２が、複数の支持体２にわたり延びている長手方向の寸法１０６を有している。これによって、補強体１２は、その長手方向の寸法１０６の方向において、支持体結合体１００を補強するよう機能する。補強体１２は、分割線１０５に沿ったケーシング９の個別化後にオプトエレクトロニクス素子１内に残存するので、補強体１２の残存する部分は製造されたオプトエレクトロニクス素子１を補強するように機能することもできる。

図６に示されている支持体結合体１００は、ケーシング封止材料２０を注型成形するか、又は、射出成形するか、又は、押出成形することによって導体フレーム１１０を囲むことによって作製することができる。その際、エミッタキャビティ２１の他に、収容部１２４も形成される。続いて、補強体１２が収容部１２４内に配置される。それに続いて、補強体封止材料２６を注型成形することによって、補強体１２を囲むことができる。図７には、補強体１２に補強体封止材料２６を注型成形した後の、線Ｃ−Ｃに沿った概略的な断面図が示されている。

分割線１０５に沿って個別化することによって、図５及び図６に示した実施例の支持体結合体１００から、個々のオプトエレクトロニクス素子１を完成させることができる。図８には、その種のオプトエレクトロニクス素子１の概略図が示されているが、とりわけ発光素子６及びそれを包囲する封止材料１０は図示していない。個別化の際には、補強体１２も切断されるので、補強体１２は複数の部分となって個々のオプトエレクトロニクス素子１内に残存する。その場合、補強体１２のそれらの部分は、一つの方向において長手方向の寸法１０６を有し、この寸法１０６は、その方向におけるオプトエレクトロニクス素子１の寸法に対応する。その際、補強体１２の上述の部分の端部は、オプトエレクトロニクス素子１の第１の側面１５及びそれとは反対側に位置する側面２４において露出している。

図９には、第４の実施例による支持体結合体１００を作製するための、複数の補強体１２及び一つの導体フレーム１１０の配置構成が示されている。導体フレーム１１０は６個の個々の支持体２を含んでおり、各支持体２は、二つの発光素子６と接触接続されるように形成されており、且つ、第１のコンタクト面４及び第２のコンタクト面５を二つずつ有している。この実施の形態では、導体フレーム１１０上において、一つの支持体２につき二つの補強体１２が配置されている。補強体１２は長手方向の寸法１０６を有しており、この寸法１０６はその方向における支持体２の寸法よりも短い。

支持体結合体１００を作製するために、ケーシング封止材料２０を射出成形法によって射出することによって、導体フレーム１１０及びその導体フレーム１１０上に配置されている補強体１２を囲むことができる。分割線１０５に沿って支持体結合体１００を切断することによってオプトエレクトロニクス素子１を個別化し、支持体結合体１００からオプトエレクトロニクス素子１を完成させると、補強体１２はその長手方向の寸法が比較的短いことに起因して、ケーシング封止材料２０によって完全に包囲されたまま残存する。

図１０には、二つの補強体１２がオプトエレクトロニクス素子１のケーシング９内に配置されている、オプトエレクトロニクス素子１の一つの実施の形態が示されている。ケーシング９においては、一つの補強体１２につき一つの凹部１３が設けられており、その凹部１３に補強体１２が挿入されているか又は嵌め込まれている。凹部１３はケーシング９のキャビティ８に対して距離を置いて配置されており、ここで図示されている実施の形態においては、凹部１３は、ケーシング９内のキャビティ８の相互に対向する二つの面の付近に形成されている。図１１には、図１０に示した実施の形態の線Ｂ−Ｂに沿った断面図が示されている。

図１０に概略的に示されているが、とりわけ発光素子６及び接続素子７は図示されていない、オプトエレクトロニクス素子１の実施の形態は、ケーシング封止材料２０を注型成形することによって、図９に示した導体フレーム１１０及び補強体１２を囲み、それに続いて、分割線１０５に沿って個別化することによって製造することができる。

補強体１２が配置されている凹部１３は、ケーシング封止材料２０を注型成形して補強体１２を囲むことによって形成されたものである。補強体１２の長手方向の寸法１０６は、対応する方向における支持体２及びケーシング９の寸法よりも短いので、補強体１２はケーシング９によって完全に包囲されており、従って、第１の側面１５とも、この第１の側面１５とは反対側に位置する側面１６とも接触していない。これによって、均一な見栄えの側面が得られる。更に、オプトエレクトロニクス素子１に一貫して平坦な境界面が生じることが回避される。そのような境界面が生じると、支持体２及びその上に配置される補強素子１２におけるケーシング封止材料２０の固着が困難になる虞がある。オプトエレクトロニクス素子１を個別化する際に、補強体１２を切断する必要がないので、比較的短い長手方向の寸法１０６を備えている補強体の構成は個別化を容易にすることができる。

線Ｂ−Ｂに沿った、図１１に示されている断面図から見て取れるように、補強体１２は第１のコンタクト面４及び第２のコンタクト面５の領域において、支持体２の取付面３上に載置されている。支持体２の個々の表面が固く繋がっていることによって、支持体２は安定し、またそれによって補強される。これによって、オプトエレクトロニクス素子１の剛性を維持したまま、支持体２をより薄く形成することができる。

図１２から図１４には、補強体１２がオプトエレクトロニクス素子１のケーシング９内に配置される経過が示されている。

図１２においては、キャビティ８及び凹部１３を備えているケーシング９が示されており、キャビティ８内には別の構成部材は配置されておらず、また凹部１３内にも構成部材は配置されていない。

図１３においては、補強リブとして形成されている補強体１２がケーシング９の凹部１３に挿入されている。

挿入後に、封止材料１０が注型成形されるか又は射出成形されることによって、凹部１３内に配置されている補強体１２が少なくとも部分的に囲まれ、その結果、図１４に示されているように、凹部１３は封止材料１０で充填される。

封止材料１０によって形成されている補強体封止材料２６は、オプトエレクトロニクス素子１の補強及び強化に特別に適合されている材料を有することができるが、しかしながら、発光素子６を封止するための透明な封止材料と同じ材料を有することもできる。

図１２から図１４に示した実施例のケーシング９は、発光素子６のためのキャビティ８を形成するエミッタキャビティ２１の他に、補強体１２を配置するための凹部１３を形成する補強体キャビティ２２も有している。図９から図１１の実施例に示されているように、補強体１２は、二つの個別電極１１２間の固い接続を確立することによって、個別化されたオプトエレクトロニクス素子１を補強及び強化する。

図１５には、発光素子６をケーシング９内に収容するように形成されているエミッタキャビティ２１内に補強体１２が配置されている、オプトエレクトロニクス素子１の概略図が示されている。オプトエレクトロニクス素子１の支持体２は、第１の直列回路コンタクト面１７と、第２の直列回路コンタクト面１８と、第３の直列回路コンタクト面１９と、を有している。第１の直列回路コンタクト面１７及び第２の直列回路コンタクト面１８の上にはそれぞれ一つの発光素子６が配置されている。それらの直列回路コンタクト面１７，１８，１９及び発光素子６は、発光素子６が直列に結線されるように、接続素子７を介して相互に接続されている。

補強体１２は、第１の直列回路コンタクト面１７の第２の直列回路コンタクト面１８に対する相対運動を低減し、それによってオプトエレクトロニクス素子１を補強するように、第１のキャビティ２１内に配置されている。

図１６には、図１５の実施例に則したオプトエレクトロニクス素子１の線Ｄ−Ｄに沿った断面図が示されている。発光素子６は封止材料１０によって封止されており、この封止材料１０を透過性封止材料２５によって形成することができる。透過性封止材料２５によって発光素子６を封止することは、オプトエレクトロニクス素子１の図示した他の全ての実施の形態においても行うことができる。図１５及び図１６に示されている実施の形態においては、発光素子６も補強体１２も透過性封止材料２５によって封止されている。

補強体１２が発光素子６をある空間方向３０において遮蔽するように、補強体１２を発光素子６の近傍に配置することができる。このために、補強体１２の発光素子６側の側面１０７を光吸収性に形成することができる。上述の空間方向３０において可能な限り良好な遮蔽が行われるようにするために、補強体１２は発光素子６と同じ、又はそれ以上の高さを有することができる。

しかしながら、エミッタキャビティ２１内に配置されている補強体１２は、反射性に形成されている発光素子６側の側面１０７を有することもできる。これによって、補強体１２は、オプトエレクトロニクス素子１を補強する以外に、放出される光の光束を形成することもできる。

オプトエレクトロニクス素子１を製造するための方法は、一つのステップとして、相互に接続されており、且つ、それぞれが一つの取付面３を備えている複数の支持体２から成る導体フレーム１１０を提供するステップを備えている。別のステップとして、この方法は、一つ又は複数の補強体１２を導体フレーム１１０に配置するステップを備えている。本方法の更なるステップにおいては、ケーシング封止材料２０が注型成形される、射出成形されるか、押出成形されることによって導体フレーム１１０が囲まれることによって、ケーシング結合体１２０が作製される。これによって、導体フレーム１１０及びケーシング結合体１２０を含む支持体結合体１００が生じる。

この場合、ケーシング結合体１２０は複数のエミッタキャビティ２１を有しており、それらのエミッタキャビティ２１内には、別のステップにおいて、発光素子６が配置される。続いて、発光素子６が透過性封止材料２５によって封止される。最後に、本方法は、支持体結合体１００を個別化し、個々のオプトエレクトロニクス素子１を製造するステップを備えている。

本方法の一つの実施の形態においては、ケーシング結合体１２０を作製する前に、補強体１２が導体フレーム１１０に配置される。その場合、補強体１２を支持体の取付面３に配置し、導体フレーム１１０の縁部領域１０２内又は構成部材領域１０３内に位置決めすることができる。それらの補強体１２を例えば付加的に導体フレーム上の所定の位置に例えば接着によって確実に固定することができる。続いて、ケーシング封止材料２０を注型成形するか、又は、射出成形するか、又は、押出成形することによって、補強体１２が導体フレーム１１０と共に囲まれる。このために、例えばトランスファ成形法を使用することができる。

この実施の形態においては、ケーシング封止材料２０を注型成形して囲む間に、補強体１２が配置されている凹部１３が補強体１２自体によって形成され、補強体の材料はケーシング封止材料２０と接触する。導体フレーム１１０の構成部材領域１０３に補強体１２が配置される場合には、それらの補強体１２は少なくとも部分的に、個別化されたオプトエレクトロニクス素子１内に残存するので、オプトエレクトロニクス素子１を補強及び強化することができる。

補強体１２が導体フレーム１１０の構造部材領域１０３に配置される場合、それらの補強体１２は、導体フレームの複数の支持体２にわたり延びている長手方向の寸法１０６を有することができるか、又は、複数の支持体２の各々の支持体しか覆わない長手方向の寸法１０６を有することができる。

補強体１２が複数の支持体２にわたり延在している場合には、導体フレーム１１０をカバーするために少数の補強体１２しか必要とされず、これによって、導体フレーム１１０への補強体１２の取り付けが容易になる。更には、導体フレーム１１０の大部分に延在している補強体１２は、処理中の導体フレーム１１０の撓みを非常に効果的に低減することができる。

各補強体１２がそれぞれ一つの支持体２しか覆わない場合には、図１０に示されているように、ケーシング封止材料２０は個別化後も補強体１２を更に完全に包囲する。従って、端面１５，１６が補強体１２によって途切れることはなくなり、このことは、補強体１２に沿ったケーシング封止材料２０の剥離又は割れを阻止する。更には、個別化の際に補強体１２を例えば鋸引きによって切断する必要がないので、長い補強体１２に比べて、オプトエレクトロニクス素子１の個別化が容易になる。

本方法の一つの別の実施の形態においては、例えばトランスファ成形法によって行うことができるケーシング結合体１２０の作製後に、補強体１２が導体フレーム１１０に配置される。このために、ケーシング結合体１２０に補強体キャビティ２２又は収容部１２４を形成することができ、それによりそれらの補強体キャビティ２２又は収容部１２４は補強体１２を収容するための凹部１３を形成する。しかしながらまた、補強体１２を発光素子６用の第１のキャビティ２１内に配置することも可能である。この実施の形態においても、補強体１２は、複数の支持体２にわたり延びている長手方向の寸法１０６を有することができるか、又は、個々の支持体２のみを覆う長手方向の寸法１０６を有することができる。

ケーシング結合体１２０の作製後に補強体１２が導体フレーム１１０に配置される場合には、それらの補強体１２を封止材料によって凹部１３内に封止することができる。この封止材料を補強体封止材料２６によって形成することができ、その特性を、導体フレーム１１０の補強及び強化に関して、また例えば、補強体封止材料２６と補強体１２とケーシング封止材料２０との間の良好な付着に関して特別に調整することができる。

特に、補強体１２がエミッタキャビティ２１内に配置される場合には、補強体１２を、発光素子６も包囲する透過性封止材料２５でもって封止することもできる。これによって、透過性封止材料２５を注型成形することで、補強体１２及び発光素子６を一つの処理ステップで囲むことができる。

補強体封止材料２６及び透過性封止材料２５は例えばエポキシ樹脂又はシリコーンを有することができる。更に、透過性封止材料２５内に散乱粒子又は変換粒子を含有させることもできる。

完成したオプトエレクトロニクス素子１の補強は、特に、構成部材の厚さに比べて大きい長さ及び／又は幅を有している大面積のオプトエレクトロニクス素子１において有利である。例えば、オプトエレクトロニクス素子１は１ｍｍから１０ｍｍの長さ及び幅と、０．２ｍｍから０．８ｍｍの厚さを有することができる。複数の発光素子６を含んでいるオプトエレクトロニクス素子１では補強が特に有利である。何故ならば、そのようなオプトエレクトロニクス素子１においては支持体２が非常に多くの中断個所を有しているからである。オプトエレクトロニクス素子１を例えば、いわゆる「ＱＦＮ（Quad Flat No Leads）」モジュールとして形成することができ、このＱＦＮモジュールにおいて外部と接触接続するために設けられているコンタクト面はオプトエレクトロニクス素子１の側面に平坦に設けられている。

導体フレーム１１０、従って支持体２は例えば０．１ｍｍから０．４ｍｍの厚さを有することができる。これは、高さが非常に低いオプトエレクトロニクス素子１の製造を容易にすることができる。

補強体１２を非導電性の材料から作製することができ、例えばプラスチック、サファイア、セラミック材料、ガラス繊維材料又はアラミド繊維材料を有することができる。また補強体１２は金属のような導電性の材料又は半導体材料を有することもできる。オプトエレクトロニクス素子１内に残存する補強体１２の部分が、支持体２の相互に電気的に絶縁されるべき複数の部分にわたり延びている場合には、少なくとも補強体１２の表面は、例えば適切なコーティングによって絶縁性に実施する必要がある。

導体フレーム１１０及び／又はオプトエレクトロニクス素子１を補強及び強化するために、補強体１２が棒状に形成されていることは必ずしも必要ではない。補強体１２を、角を有するように、例えば直角を有するように形成することができるか、又は矩形のフレームとして形成することもできる。補強体１２がフレームとして形成されている場合には、発光素子６を例えばフレームの内部に配置することができる。

複数の補強体１２を支持体２の同一の面に配置することができ、その面には発光素子６を配置するための取付面３も設けられている。この場合、オプトエレクトロニクス素子１は反対側の面に平坦なコンタクト面を有しているので、オプトエレクトロニクス素子１を簡単に、例えばはんだによって回路基板に固定することができる。平坦なコンタクト面によって、オプトエレクトロニクス素子１をＱＦＮモジュールとして簡単に実施することもできる。

大面積のオプトエレクトロニクス素子１の用途は、特に、自動車技術の分野であり、そこでは大面積のオプトエレクトロニクス素子１をヘッドライト又はテールランプに使用することができる。特にヘッドライトでは、例えば車両のロービーム用の照明を行う際に、発光素子６を遮蔽することが有利である。

１ オプトエレクトロニクス素子
２ 支持体
３ 取付面
４ 第１のコンタクト面
５ 第２のコンタクト面
６ 発光素子
７ 接続素子
８ キャビティ
９ ケーシング
１０ 封止材料
１１ 表面
１２ 補強体
１３ 凹部
１５ 第１の側面
１６ 第２の側面
１７ 第１の直列回路コンタクト面
１８ 第２の直列回路コンタクト面
１９ 第３の直列回路コンタクト面
２０ ケーシング封止材料
２１ エミッタキャビティ
２２ 補強体キャビティ
２３ 第１の側面
２４ 反対側に位置する側面
２５ 透過性封止材料
２６ 補強体封止材料
３０ 空間方向
１００ 支持体結合体
１０２ 縁部領域
１０３ 構成部材領域
１０５ 分割線
１０６ 長手方向の寸法
１０７ 側面
１１０ 導体フレーム
１１１ 接続ウェブ
１１２ 個別電極
１２０ ケーシング結合体
１２４ ケーシング結合体の収容部

Claims (14)

1. オプトエレクトロニクス素子（１）において、
   ・取付面（３）を備えている支持体（２）と、
   ・前記取付面（３）上に配置されており、且つ、前記支持体（２）と導電的に接続されている、少なくとも一つの発光素子（６）と、
   ・前記オプトエレクトロニクス素子（１）に組み込まれている少なくとも一つの補強体（１２）と、
   ・ケーシング封止材料（２０）又はケーシング押出材料から成るケーシング（９）と、
   ・補強体キャビティと、
   を有しており、
   前記発光素子（６）は、前記ケーシング（９）のエミッタキャビティ（２１）内に配置されており、
   前記補強体キャビティ内には前記補強体（１２）が配置されており、該補強体（１２）は、補強体封止材料（２６）が注型成形されるか又は射出成形されることによって、完全に又は部分的に囲まれており、
   前記補強体（１２）は、前記支持体（２）の前記取付面（３）上に配置されており、かつ、前記補強体（１２）は、細長い棒として形成されている、
   ことを特徴とする、オプトエレクトロニクス素子（１）。
2. 前記補強体は、非導電性に形成されており、且つ、繊維材料及び／又はセラミック材料及び／又は結晶材料及び／又はプラスチック材料を有している、請求項１に記載のオプトエレクトロニクス素子（１）。
3. 前記補強体（１２）は、前記オプトエレクトロニクス素子（１）の第１の側面（１５）から、前記オプトエレクトロニクス素子（１）の反対側に位置する側面（１６）まで延びている、長手方向の寸法（１０６）を有している、請求項１または２に記載のオプトエレクトロニクス素子（１）。
4. 前記補強体（１２）は、前記ケーシング（９）の補強体キャビティ（２２）内に、又は、収容部（１２４）内に配置されて、かつ、補強体封止材料（２６）で部分的又は完全に封止又は包囲されている、
   請求項１乃至３のいずれか一項に記載のオプトエレクトロニクス素子（１）。
5. 導体フレーム（１１０）及びケーシング結合体（１２０）を有している、複数のオプトエレクトロニクス素子（１）を製造するための支持体結合体（１００）において、
   前記導体フレーム（１１０）は、相互に接続されている複数の支持体（２）を有しており、
   前記支持体（２）は、取付面（３）を備えており、
   前記ケーシング結合体（１２０）は、ケーシング封止材料（２０）又はケーシング押出材料を有しており、前記導体フレーム（１１０）を部分的又は完全に包囲しており、且つ、エミッタキャビティ（２１）を有しており、該エミッタキャビティ（２１）は、発光素子（６）を前記取付面（３）上に配置し、且つ、該発光素子（６）を前記支持体（２）に電気的に接触接続させるために形成されており、
   前記支持体結合体（１００）は、少なくとも一つの補強体（１２）を有しており、該補強体（１２）は、完全に又は部分的に前記ケーシング結合体（１２０）によって包囲されており、
   前記補強体（１２）は、前記ケーシング結合体（１２０）の補強体キャビティ（２２）内に配置されており、
   前記補強体（１２）は、前記支持体（２）の前記取付面（３）上に配置されており、かつ、前記補強体（１２）は、細長い棒として形成されている、
   ことを特徴とする、支持体結合体（１００）。
6. 前記補強体（１２）は、非導電性に形成されている、及び／又は、繊維材料及び／又はセラミック材料及び／又は結晶材料及び／又はプラスチック材料を有している、請求項５に記載の支持体結合体（１００）。
7. 前記補強体（１２）は、前記導体フレーム（１１０）の縁部領域（１０２）に配置されている、請求項５または６に記載の支持体結合体（１００）。
8. 前記補強体（１２）は、前記導体フレーム（１１０）の構成部材領域（１０３）に配置されている、請求項５または６に記載の支持体結合体（１００）。
9. 前記補強体（１２）は、複数の支持体（２）にわたり延びている長手方向の寸法（１０６）を有している、請求項５乃至８のいずれか一項に記載の支持体結合体（１００）。
10. 前記支持体結合体（１００）は、別の複数の補強体（１２）を有しており、
    各支持体（２）上に、それぞれ少なくとも一つの補強体（１２）が配置されている、請求項５乃至９のいずれか一項に記載の支持体結合体（１００）。
11. 請求項１乃至４のいずれか一項に記載の複数のオプトエレクトロニクス素子（１）を製造するための方法において、
    それぞれが一つの取付面（３）を備えており且つ相互に接続されている複数の支持体（２）から成る、導体フレーム（１１０）を準備するステップと、
    一つ又は複数の補強体（１２）を、前記導体フレーム（１１０）の取付面（３）上に配置するステップと、
    発光素子（６）を前記取付面（３）上に配置し、且つ、該発光素子（６）を前記支持体（２）に電気的に接触接続させるために形成されているエミッタキャビティ（２１）を有しているケーシング結合体（１２０）を、ケーシング封止材料（２０）又はケーシング押出材料を前記導体フレーム（１１０）に注型成形するか又は射出成形するか又は押出成形して囲むことによって作製するステップと、
    発光素子（６）を前記エミッタキャビティ（２１）内に配置し、該発光素子（６）を透過性封止材料（２５）でもって封止するステップと、
    前記導体フレーム（１１０）の支持体（２）を個別化するステップと、
    を備えており、
    ただし、前記補強体（１２）は、完全に又は部分的に前記ケーシング結合体（１２０）によって包囲されおり、かつ、前記補強体（１２）は、細長い棒として形成されている、
    ことを特徴とする、複数のオプトエレクトロニクス素子（１）を製造するための方法。
12. 前記補強体（１２）を、前記導体フレーム（１１０）の縁部領域（１０２）又は構成部材領域（１０３）に配置する、請求項１１に記載の方法。
13. 前記補強体（１２）を、前記ケーシング結合体（１２０）の作製前に、前記導体フレーム（１１０）に配置し、
    前記ケーシング結合体（１２０）の作製時に、前記ケーシング封止材料（２０）又はケーシング押出材料を注型成形するか又は押出成形するか又は射出成形することによって、前記補強体（１２）を部分的に又は完全に囲む、請求項１１又は１２に記載の方法。
14. 前記補強体（１２）を、前記ケーシング結合体（１２０）の作製後に、前記ケーシング結合体（１２０）の前記エミッタキャビティ（２１）内に配置し、前記透過性封止材料（２５）でもって封止する、請求項１１乃至１３のいずれか一項に記載の方法。

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