(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面実装型ビーム放射および／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つのチップ支持部分（２）に固定されており、該リードフレームは少なくとも２つの外部電気接続端子部分（４，５）を有しており、該外部電気接続端子部分は前記チップ（１）に導電接続されており、
チップ支持部分（２）および外部電気接続端子部分（４，５）の部分領域はカバー（２０）によって取り囲まれており、該カバーはビーム透過性のウィンドウ部分（１０）および該ウィンドウ部分に対向するビーム不透過性の基体（８）を有しており、当該基体は前面と該前面に対向している背面を有しており、前記基体から前記外部電気接続端子部分（４，５）が側方外壁部を通って突出しており、
前記基体（８）はバスタブ形状の部分（９）を有しており、該部分は底部（１３）と側壁（１２）を有しており、
前記バスタブ形状の部分に半導体チップ（１）が配置されており、
外部電気接続端子部分（４，５）の部分領域は、側面からバスタブ形状の部分に向かって、該バスタブ形状の部分（９）の底部（１３）に沿って延在しており、
前記バスタブ形状の部分（９）の底部（１３）と外部電気接続端子部分（４，５）の部分領域のあいだに壁部が配置されており、該壁部は前記基体（８）の一部であり、
前記底部にはウィンドウ（６）がチップ支持部分（２）に対して設けられており、ウィンドウ（７）がチップ（１）に対する少なくとも１つの電気的な接続線（１１）がリードフレームに導電接続されている、外部電気接続端子部分（４，５）の領域に対して設けられている
ことを特徴とする、表面実装型ビーム放射および／または受信素子。
【請求項２】
表面実装型ビーム放射および／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つのチップ支持部分（２）に固定されており、該リードフレームは少なくとも２つの外部電気接続端子部分（４，５）を有しており、該外部電気接続端子部分は前記チップ（１）に導電接続されており、
チップ支持部分（２）および外部電気接続端子部分（４，５）の部分領域はカバー（２０）によって取り囲まれており、該カバーはビーム透過性のウィンドウ部分（１０）および該ウィンドウ部分に対向するビーム不透過性の基体（８）を有しており、当該基体は前面と該前面に対向している背面を有しており、前記基体から前記外部電気接続端子部分（４，５）が側方外壁部を通って突出しており、
前記基体（８）はバスタブ形状の部分（９）を有しており、該部分は底部（１３）と側壁（１２）を有しており、
前記バスタブ形状の部分に半導体チップ（１）が配置されており、
外部電気接続端子部分（４，５）の部分領域は、側面からバスタブ形状の部分に向かって、該バスタブ形状の部分（９）の底部（１３）に沿って延在しており、
前記バスタブ形状の部分（９）の底部（１３）と外部電気接続端子部分（４，５）の部分領域のあいだに壁部が配置されており、該壁部は前記基体（８）の一部であり、
少なくともチップ支持部分（２）または外部電気接続端子部分（４，５）の少なくとも１つは、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、チップ支持部分（２）ないし外部電気接続端子部分（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）の底部（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
ことを特徴とする、表面実装型ビーム放射および／または受信素子。
【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記載の表面実装型ビーム放射および／または受信素子。
【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項記載の表面実装型ビーム放射および／または受信素子。
【請求項５】
基体（８）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から成っている
請求項１から４までのいずれか１項記載の表面実装型ビーム放射および／または受信素子。
【請求項６】
合成樹脂に対する充填剤は金属粉末、金属酸化物、金属炭酸塩および金属ケイ酸塩から成るグループから選択される
請求項５記載の表面実装型ビーム放射および／または受信素子。
【請求項７】
チップ支持部分（２）は半導体チップが固定されている表面領域を除いて実質的に完全に基体（８）によって取り囲まれており、外部電気接続端子部分（４, ５）はチップ（１）に通じている単数または複数の電気的な接続線（１１）が固定されている単数または複数の表面領域を除いて実質的に完全に基体（８）によって取り囲まれている
請求項１から５までのいずれか１項記載の表面実装型ビーム放射および／または受信素子。
【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表面実装型ビーム放射および／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 SMT-TOPLED fuer die Oberflaechenmontage”, Siemens Components ２９（１９９１） 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の平らなチップ支持部分１０２に固定されている。リードフレーム１０３は、第１の外部電気接続端子部分１０４を有するチップ支持部分１０２と、該第１の接続端子部分とは電気的に絶縁されて配置されている第２の外部電気接続端子部分１０５とから組み合わされて成っており、第２の接続端子部分は半導体チップ１０１に対する電気的な接続ワイヤ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部分１０２および、２つの外部電気接続端子部分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、チップ支持部分１０２の実装面に平行に存在している底部１１３と、該底部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。底部１１３は半導体チップ１０１の方の側の、平らなリードフレーム１０３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。チップ支持部分１０２および第２の外部電気接続端子部分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型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１１０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。
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。
【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または請求項２の特徴部分に記載の構成を有する表面実装型ビーム放射および／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３ないし７の対象である。
【０００８】
本発明によれば、電磁ビームを放射および／または受信する少なくとも１つのチップが電気的なリードフレームの少なくとも１つのチップ支持部分に固定されており、リードフレームは少なくとも２つの外部電気接続端子部分を有しており、接続端子部分はチップに導電接続されており、チップ支持部分および外部電気接続端子部分の部分領域はカバーによって取り囲まれており、カバーはビーム透過性のウィンドウ部分およびウィンドウ部分に対向するビーム不透過性の基体を有しており、基体は前面と該前面に対向している背面を有しており、基体から外部電気接続端子部分が側方外壁部を通って突出しており、基体はバスタブ形状の部分を有しており、この部分は底部と側壁を有しており、バスタブ形状の部分に半導体チップが配置されており、外部電気接続端子部分の部分領域は、側面からバスタブ形状の部分に向かって、バスタブ形状の部分の底部に沿って延在しており、バスタブ形状の部分の底部と外部電気接続端子部分の部分領域のあいだに壁部が配置されており、壁部は基体の一部であり、底部にはウィンドウがチップ支持部分に対して設けられており、ウィンドウがチップに対する少なくとも１つの電気的な接続線がリードフレームに導電接続されている、外部電気接続端子部分の領域に対して設けられている。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、かつ外部電気接続端子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、ビーム透過性のウィ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、チップ支持部分および／または外部電気接続端子部分は、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、チップ支持部分および／または外部電気接続端子部分の表面の部分領域が実質的に、バスタブ形状の部分の底部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、基体は素子からの発光効率を高めるために、８０％より大きな拡散反射率を有する材料から、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、チップ支持部分２、第１の外部電気接続端子部分４および第２の外部電気接続端子部分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の外部の接続端子部分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。該基体から外部電気接続端子部分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が配置されて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、チップ支持部分２の実装面に対して平行に存在している底部１３および底部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、金属炭酸塩（メタルカーボネート）または金属ケイ酸塩（メタルシリケート）が適している。
【００２０】
チップ支持部分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を除いてかつ外部電気接続端子部分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、チップ支持部分２に対して第１のウィンドウ６を有しかつ単数ないし複数の外部電気接続端子部分４，５に対して少なくとも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、チップ支持部分２ないし接続端子部分４，５に対してウィンドウ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６，７に代わって、ここではチップ支持部分２および／または外部電気接続端子部分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１１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、チップ支持部分２および／または外部電気接続端子部分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、ホトダイオード素子、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】  公知技術の表面実装型ビーム放射および／または受信半導体素子の略図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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