(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
オプトエレクトロニクス半導体素子（１）の製造方法において、
複数の導体フレーム（３）を含む導体フレーム結合体（２）を準備するステップであって、各導体フレーム（３）は、各半導体素子（１）に対して一つずつ設けられており、少なくとも二つの導体フレーム部（３４，３８）を有しており、且つ、各導体フレーム（３）は接続ウェブ（６）を介して少なくとも部分的に相互に接続されているステップと、
付加的な電気的な接続手段（４）を隣接する導体フレーム（３）間に取り付けるステップと、
個々の半導体素子（１）のケーシングボディ（５）のための一つの注型ボディ（５０）を作製するステップであって、前記注型ボディ（５０）は、複数の前記導体フレーム（３）を相互に機械的に接続し、且つ、複数の前記導体フレーム部（３４，３８）を相互に機械的に接続し、並びに、前記接続手段（４）を覆うステップと、
前記接続ウェブ（６）の少なくとも一部を除去及び／又は分断するステップと、
複数の半導体素子（１）に個別化するステップと、
を備えており、
前記注型ボディ（５０）を作製するステップを、前記電気的な接続手段（４）を取り付けるステップの後、且つ、前記接続ウェブ（６）の少なくとも一部を除去するステップの前に実施し、
前記接続手段（４）はボンディングワイヤであり、
前記接続手段（４）を前記個別化の際に部分的又は完全に除去することを特徴とする、方法。
【請求項２】
前記接続ウェブ（６）の少なくとも一部を除去するステップの後に、各導体フレーム（３）における複数の前記導体フレーム部（３４，３８）は相互に直接的に電気的には接触しておらず、
第１の導体フレーム部（３８）は列（Ｃ）を成すよう電気的に接続されており、且つ、第２の導体フレーム部（３４）は行（Ｒ）を成すよう電気的に接続されており、
隣接する行（Ｒ）は相互に電気的に絶縁されており、且つ、隣接する列（Ｃ）は相互に電気的に絶縁されている、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記導体フレーム結合体（２）は複数の接続ウェブ（６ｄ）を有しており、該接続ウェブ（６ｄ）は斜め方向において、列（Ｃ）と行（Ｒ）が異なる、隣接する導体フレーム（３）の複数の前記導体フレーム部（３４，３８）を相互に接続する、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記接続ウェブ（６）の一部を除去するステップの際に除去される接続ウェブ（６）は、前記導体フレーム部（３４，３８）よりも薄い平均厚さを有しており、且つ、前記導体フレーム結合体（２）の、前記接続手段（４）側とは反対側の下面（２０）において、前記導体フレーム部（３４，３８）と面一で終端している、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
静電放電による損傷に対する保護ダイオード（７）を取り付けるステップを更に備えており、
該ステップを、前記注型ボディ（５０）を作製するステップの前に実施し、続けて前記保護ダイオード（７）を前記注型ボディ（５０）によって覆う、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
発光ダイオードチップ（８）を、各導体フレーム部（３８）に、又は各導体フレーム（３）の各二つの導体フレーム部（３４，３８）に取り付けるステップを更に備えており、
該ステップを、前記注型ボディ（５０）を作製するステップの後、且つ、前記個別化の前に実施する、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
隣接する二つの第１の導体フレーム部（３８）の間において、前記列（Ｃ）に沿って、第１の接続ウェブ（６ａ）が設けられており、
該第１の接続ウェブ（６ａ）を前記個別化の際に部分的又は完全に除去する、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
まだ個別化されていない半導体素子（１）を電気的に検査するステップを更に備えており、
該検査の際に、前記発光ダイオードチップ（８）及び／又は前記保護ダイオード（７）は、行毎及び列毎に相互に独立して給電可能である、請求項６又は７記載の方法。
【請求項９】
前記接続ウェブ（６）の一部を除去するステップの後に残存している接続ウェブ（６）を、前記注型ボディ（５０）を作製する際に、前記導体フレーム結合体（２）の、前記接続手段（４）側とは反対側の下面（２０）において前記注型ボディ（５０）の材料と接触させ、且つ、前記下面（２０）に対して垂直な方向における平面において、前記注型ボディの材料によって周囲を包囲する、請求項１乃至８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
前記導体フレーム結合体（２）を二つの主面（２０，２５）側からエッチングする、請求項１乃至９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１１】
前記下面（２０）側からのエッチングを、前記注型ボディ（５０）を作製するステップの前後に実施し、
前記下面（２０）とは反対側の上面（２５）側からのエッチングを、前記接続手段（４）を取り付けるステップの前にのみ実施する、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記導体フレーム結合体（２）を銅薄板又は銅合金薄板から形成し、
前記導体フレーム結合体（２）の上面（２５）全体を銀によってコーティングする、
但し、前記上面（２５）に対して垂直な方向において、前記導体フレーム結合体（２）は１５０μｍ以上４００μｍ以下の厚さを有しており、
前記接続ウェブの平均厚さは、前記導体フレーム部（３４，３８）の平均厚さの３０％以上７０％以下である、請求項１乃至１１のいずれか一項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、オプトエレクトロニクス半導体素子の製造方法に関する。更に本発明は、導体フレーム結合体並びにオプトエレクトロニクス半導体素子に関する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００２】
本発明の解決すべき課題は、高い歩留まりを達成することができる、オプトエレクトロニクス半導体素子の製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００３】
本方法の少なくとも一つの実施の形態によれば、本方法は導体フレーム結合体を準備するステップを備えている。導体フレーム結合体は複数の導体フレームを含んでいる。有利には、導体フレーム結合体の各導体フレームは、製造すべき各半導体素子に対して一つずつ設けられている。
【０００４】
少なくとも一つの実施の形態によれば、導体フレーム結合体はワンピースのワークピースである。その場合、導体フレーム結合体の全ての導体フレーム並びに別のコンポーネントはワンピースで繋がっている。例えば、導体フレーム結合体の個々の導体フレーム及び別の構成部材は、打ち抜き加工又はカッティングによって一つの金属薄板から形成されている。
【０００５】
本方法の少なくとも一つの実施の形態によれば、各導体フレームは少なくとも二つ、又はちょうど二つ、又は少なくとも三つ、又はちょうど三つの導体フレームを有している。導体フレームの個々の導体フレーム部を介して、相応の導体フレームが対応付けられているオプトエレクトロニクス半導体素子を電気的に接触接続させて結線することができる。
【０００６】
少なくとも一つの実施の形態によれば、導体フレーム及び／又は導体フレーム部は少なくとも部分的に、導体フレーム結合体の結合ウェブを介して相互に電気的に接続されており、また少なくとも一時的に相互に機械的に接続されている。それらの接続ウェブは有利には、導体フレーム及び導体フレーム部と同一の材料から形成されている。特に、接続ウェブは導体フレーム及び導体フレーム部とワンピースで同一の金属薄板から作製されている。完成した半導体素子において、接続ウェブは有利には電気的な機能及び機械的な機能をもはや有していない。
【０００７】
少なくとも一つの実施の形態によれば、本方法は、隣接する導体フレーム間、及び／又は、隣接する導体フレーム部間、及び／又は、隣接する接続ウェブ間に、付加的な電気的接続手段を取り付けるステップを備えている。この接続手段は、例えば導電性ベルト、導電性ブリッジ、又は、特に有利にはボンディングワイヤである。接続手段は導体フレーム結合体とは異なり、導体フレーム結合体とワンピースで作製されるものではない。接続手段は有利には接続ウェブを張架するように設計されており、その場合、接続手段は張架すべき接続ウェブから電気的に絶縁されている。特に、接続手段は導体フレーム結合体と同一の原材料から作製されているものではない。
【０００８】
本方法の少なくとも一つの実施の形態によれば、本方法は個々の半導体素子のケーシングボディのための注型ボディを作製するステップを備えている。特に、注型ボディは射出成形、押し出し成形、鋳込み又はプレスによって作製される。特に、注型ボディはいわゆるトランスファー成形によって作製される。また、注型ボディの作製を、例えばインジェクション成形（Injection Molding）、液体トランスファー成形（Liquid Transfer Molding）又は圧縮成形（Compression Molding）によって実現することができる。
【０００９】
少なくとも一つの実施の形態によれば、注型ボディによって、導体フレームの個々の導体フレーム部が相互に機械的に接続される。続いて、導体フレーム結合体並びに注型ボディが個々の半導体素子に個別化されると、導体フレーム部はケーシングボディを介して、特にケーシングボディだけを介して相互に固く機械的に接続されている。換言すれば、ケーシングボディは、半導体素子を機械的に支持、担持及び拘束するコンポーネントであると考えられる。
【００１０】
少なくとも一つの実施の形態によれば、本方法は、接続ウェブの少なくとも一部を除去及び／又は分断するステップを備えている。接続ウェブの除去及び／又は分断は、有利には、導体フレーム部の材料を除去することによって行われる。例えば、分断は、打ち抜き、曲げ加工、破折、切断、エッチング、ソーチング、研磨によって、及び／又は、レーザアブレーション又はレーザカッティングを用いるビームによって行われる。接続ウェブ全体を分断又は除去することもできる。しかしながら有利には、接続ウェブの一部のみが分断又は除去される。
【００１１】
少なくとも一つの実施の形態によれば、本方法は、導体フレーム結合体及び／又は注型ボディを半導体素子に個別化するステップを備えている。ここでは単に個別化は予備的な個別化であるので、従って複数の半導体素子を機械的に一体的なままにすることができるが、しかしながら半導体素子間には目標分断個所を設けることができる。目標分断個所を介して、半導体素子を、特に工具を使用することなく、またその機能が阻害されることなく相互に分離させることができる。
【００１２】
少なくとも一つの実施の形態においては、本方法は、オプトエレクトロニクス半導体素子、例えば発光ダイオード、レーザダイオード、フォトダイオード又はスーパールミネッセントダイオードを製造するために使用される。本方法は少なくとも以下のステップを備えている：
−複数の導体フレームを含む導体フレーム結合体を準備するステップ。ここで、各導体フレームは各半導体素子に対して一つずつ設けられており、且つ、少なくとも二つの導体フレーム部を有しており、また、各導体フレームは接続ウェブを介して少なくとも部分的に相互に電気的に接続されている、
−付加的な電気的な接続手段、特にボンディングワイヤを隣接する導体フレーム間に取り付けるステップ、
−個々の半導体素子のケーシングボディのための注型ボディを作製するステップ。ここで、注型ボディは、導体フレーム及び導体フレーム部を相互に機械的に接続する、
−接続ウェブの少なくとも一部を除去及び／又は分断するステップ。
−複数の半導体素子に個別化するステップ。
【００１３】
有利には、個々の方法ステップは上記の順序で実施される。択一的に、上記の順序とは異なる順序で方法ステップを実施することも可能である。
【００１４】
少なくとも一つの実施の形態によれば、製造されるオプトエレクトロニクス半導体素子は、ＱＦＮ（Quad Fiat No Leads）素子である。その種の素子は表面実装可能である。
【００１５】
ＱＦＮ−ＬＥＤのようなＱＦＮ半導体素子では、半分エッチングされた導体フレーム又は導体フレーム結合体が頻繁に使用される。導体フレーム結合体においては、所定の半導体素子のための導体フレームが、接続ウェブを介して、隣接する各半導体素子と導電的に接続されている。発光ダイオードチップのようなオプトエレクトロニクス半導体チップが個々の導体フレームに実装され、電気的に接触接続された後には、それらのオプトエレクトロニクス半導体チップが短絡されている。従って、個別化の前の素子の機能テスト又は結線は不可能である。
【００１６】
隣接する導体フレーム及び／又は導体フレーム部が接続ウェブによって相互に電気的に接続されており、別個の接続手段が使用され、それに続いて接続ウェブが少なくとも部分的に分断又は除去されることによって、個々の半導体素子のための隣接する導体フレームを相互に電気的に絶縁させることができ、従って、特に裏面側から相互に独立して評価可能である。特に、行列から成るマトリクス回路を形成することができる。
【００１７】
その種の導体フレーム結合体によって、またその種の製造方法によって、製造すべき素子を既に個別化の前に電気的に接触接続させ、導体フレーム結合体全体を電気的に特徴付けることができ、従って光学的にも特徴付けることができる。検査及び特徴付けが導体フレーム結合体の状態で行われるので、個々の素子での管理は不要である。同様に、静電放電による損傷から保護するための保護ダイオードの機能検査を既に個別化の前に実現することができる。また、個々の半導体素子の輝度及びその色位置を既に導体フレーム結合体の状態で測定することができる。これによって、放出される放射の色位置を事後的に、導体フレーム結合体の状態において又は個別化の後にも、修正及び／又は変更することができる。同様に、特に発光ダイオードチップを取り付けるステップを制御するためのサーモグラフィを個々の発光ダイオードチップが接触子と接触することなく実現することができる。
【００１８】
本方法の少なくとも一つの実施の形態によれば、注型ボディを作製するステップは、電気的な接続手段を取り付けるステップの後に行われる。特に、電気的な接続手段は注型ボディの材料に埋め込まれる。注型ボディを作製するステップの後では、有利には、電気的な接続手段にはもはや自由にアクセスすることができない。
【００１９】
本方法の少なくとも一つの実施の形態によれば、接続ウェブの少なくとも一部を除去及び／又は分断するステップは、注型ボディを作製するステップの後に行われる。導体フレーム結合体が注型ボディによって機械的に固定された後になって初めて接続ウェブを分断することも可能である。
【００２０】
本方法の少なくとも一つの実施の形態によれば、接続手段の一部又は接続手段全体が、半導体素子への個別化の際に、それぞれ部分的に又は完全に除去される。個別化が例えばソーイングによって行われる場合には、接続手段の少なくとも一部が完全に鋸引きされるか、又は接続手段は完全に鋸引きトラック内にあり、完全に除去される。
【００２１】
少なくとも一つの実施の形態によれば、本方法は、静電放電による損傷に対する保護ダイオード、略してＥＳＤ保護ダイオードを取り付けるステップを備えている。有利には、このステップは注型ボディを作製する前に実施される。保護ダイオードは注型ボディの作製時に有利には注型ボディによって覆われる、及び／又は、注型ボディの材料に埋設される。特に、保護ダイオードは注型ボディの作製後にはもはや自由にアクセスすることができない。
【００２２】
少なくとも一つの実施の形態によれば、本方法は、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それぞれ、導体フレーム部の内の一つ、又は導体フレームの内の一つの複数の導体フレーム部に取り付けるステップを備えている。例えば、半導体チップは第１の導体フレーム部に接着されるか、はんだ付けされ、続いて、特にボンディングワイヤを用いて第２の導体フレーム部に電気的に接続される。これとは異なり、半導体チップがいわゆるフリップチップであっても良い。二つの導体フレーム部間の電気的な接続は、有利には半導体チップ自体を介して行われる。
【００２３】
本方法の少なくとも一つの実施の形態によれば、半導体チップを取り付けるステップは、注型ボディを作製した後、且つ、半導体素子への個別化の前に行われる。特に、半導体チップは、注型ボディの有利には円錐台形状又は角錐台形状の開口部内において実装される。
【００２４】
本方法の少なくとも一つの実施の形態によれば、接続ウェブの少なくとも一部を除去又は分断するステップの後では、一つの導体フレーム内の複数の導体フレーム部はもはや相互に直接的には電気的に接触していない。このことは、個々の導体フレーム部間に、導電性の一体的な材料接続部は存在しないことを意味していると考えられる。例えば、導体フレーム内の複数の導体フレーム部は、それぞれ電気素子のみを介して、例えばオプトエレクトロニクス半導体チップのみを介して、相互に関節的に電気的に接続されている。特に、一つの導体フレーム内の複数の導体フレーム部間の電流の流れ方向に沿って少なくとも一つのｐｎ接合部が配置されている。
【００２５】
本方法の少なくとも一つの実施の形態によれば、第１の導体フレームが列を成すよう電気的に接続されており、且つ第２の導体フレームが行を成すよう電気的に接続されている。例えば、各オプトエレクトロニクス半導体チップは第１の導体フレーム部上に取り付けられている。保護ダイオードを第２の導体フレーム部上に取り付けることができる。有利には、各導体フレームにはそれぞれ一つの列及び行が一義的に割り当てられている。隣接する行は有利には相互に電気的に絶縁されており、同様に列も有利には相互に電気的に絶縁されている。複数ある行及び列の内のそれぞれ一つの行及び列と接触接続されていることによって、その行とその列の交点において半導体チップを電気的に駆動させることができる。
【００２６】
本方法の少なくとも一つの実施の形態によれば、隣接する二つの第１の導体フレームの間には、列に沿って、第１の接続ウェブがそれぞれ設けられている。半導体チップがフリップチップでない場合には、半導体チップは第１の導体フレーム部に取り付けられている。第１の接続ウェブは、有利には、各導体フレームの導体フレーム部間の接続線に平行に延在している。
【００２７】
本方法の少なくとも一つの実施の形態によれば、第１の接続ウェブは半導体素子への個別化の際に部分的に又は完全に除去される。例えば、第１の接続ウェブは個別化の際に完全に又は部分的に鋸引きトラック内に位置している。
【００２８】
本方法の少なくとも一つの実施の形態によれば、第１の接続ウェブは列に沿って、電気的な接続手段を介して相互に導電的に接続されている。即ちこの場合には、列に沿って第１の接続ウェブと接続手段の少なくとも一部とが交互に並んでおり、且つ電気的に直列接続されている。
【００２９】
本方法の少なくとも一つの実施の形態によれば、本方法は、まだ個別化されていない半導体素子を検査するステップを備えている。検査の際に、保護ダイオード及び／又は発光ダイオードチップの保護ダイオードの機能性が検査される。その際、発光ダイオードチップ又は保護ダイオードが有利には行毎及び列毎に個別に相互に独立して給電される。検査は４端子測定（英語：four-terminal sensing）である。この場合、有利には、各列及び各行の両端に検査コンタクトが設けられている。
【００３０】
本方法の少なくとも一つの実施の形態によれば、接続ウェブの一部を除去又は分断するステップに関与しない接続ウェブは、導体フレーム結合体の、接続手段側とは反対側の下面において、注型ボディの材料と接触している。換言すれば、そのような除去及び分断されない接続ウェブは導体フレーム結合体の下面から後退している。ここで下面とは、個別化された半導体素子を実装するために設けられている面である。特に、下面に対して垂直な方向における平面において、分断及び除去されていない接続ウェブの周囲を注型ボディの材料によって包囲することができる。
【００３１】
本方法の少なくとも一つの実施の形態によれば、少なくとも、除去又は分断に関係する接続ウェブは、導体フレーム部の厚さよりも薄い平均厚さを有している。例えば接続ウェブの平均厚さは、導体フレーム部の厚さの２０％以上８０％以下である。
【００３２】
本方法の少なくとも一つの実施の形態によれば、除去又は分断に関係する接続ウェブは、導体フレーム部の下面と面一で終端している。導体フレーム部並びにそれらの接続ウェブによって形成されている下面の領域は、有利には一つの共通の平面内に位置している。
【００３３】
本方法の少なくとも一つの実施の形態によれば、導体フレーム結合体は二つの主面側からエッチングされる。それらの主面は特に、下面と、その下面とは反対側の上面によって形成されている。エッチングは有利には、接続手段を取り付けるステップの前、並びに、注型ボディを作製するステップの前、且つ、接続ウェブを除去又は分断するステップの前に行われる。必要に応じて下面側から更にエッチングを行うことによって、接続ウェブの少なくとも一部を除去又は分断することができる。
【００３４】
本方法の少なくとも一つの実施の形態によれば、エッチングは注型ボディの作製後に下面側から行われる。有利には、エッチングは、発光ダイオードチップのようなオプトエレクトロニクス半導体チップの取り付け前に下面側から行われる。
【００３５】
更に、本発明によって導体フレーム結合体が提供される。導体フレーム結合体は、上述の実施の形態の内の少なくとも一つと関連させて説明したような方法において使用される。従って、導体フレーム結合体の特徴はそのような方法に関しても明らかであり、またその逆も当てはまる。
【００３６】
少なくとも一つの実施の形態においては、導体フレーム結合体は複数の個々の導体フレームを有している。導体フレーム結合体はワンピースで形成されており、また導体フレームはマトリクス状に導体フレーム結合体に配置されている。各導体フレームは一つの半導体素子に対して設けられている。導体フレームはそれぞれ少なくとも一つの第１の導体フレーム部及び少なくとも一つの第２の導体フレーム部を含んでいる。少なくとも一つの第１の導体フレーム部は、その上に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取り付けるために設けられている。個々の導体フレーム及び／又は導体フレーム部は少なくとも部分的に、接続ウェブを介して相互に電気的に接続されている。隣接する第１の導体フレーム部間には第１の接続ウェブが設けられている。第１の接続ウェブは有利には、それぞれ接続線に平行に、導体フレームの第１の導体フレーム部と第２の導体フレーム部との間に配置されている。接続ウェブは導体フレーム部ではない。
【００３７】
更に、本発明によって、上述の一つ又は複数の実施の形態と関連させて説明したような方法を用いて、上述の導体フレーム結合体から製造されている、オプトエレクトロニクス半導体素子が提供される。方法及び導体フレーム結合体の特徴は半導体素子に関しても明らかであり、またその逆も当てはまる。
【００３８】
少なくとも一つの実施の形態においては、半導体素子は、少なくとも一つの第１の導体フレーム部及び少なくとも一つの第２の導体フレーム部を備えている導体フレームを有している。同様に、半導体素子は発光ダイオードチップのようなオプトエレクトロニクス半導体チップを一つ又は複数含んでいる。半導体チップは少なくとも、第１の導体フレーム部に機械的に固定されている。ケーシングボディは、導体フレーム部を相互に機械的に接続し、また開口部を有しており、その開口部内において半導体チップが取り付けられている。半導体素子は、ボンディングワイヤの形態の少なくとも一つの電気的な接続手段を含んでいる。電気的な接続手段は、半導体チップとせいぜい間接的に電気的に接触しているに過ぎない。特に、半導体チップと接続手段との間には相互的な直接的なコンタクトはなく、また、半導体チップと接続手段は接触していない。
【００３９】
半導体素子の少なくとも一つの実施の形態によれば、半導体素子は実装面を有しており、この実装面は半導体素子を実装するために設けられている。実装のための実装面においてのみ導体フレーム部にアクセスすることができる。特に、半導体素子は実装面においてのみケーシングボディから突出しているか、又は、実装面においてのみケーシングボディと面一で終端している。
【００４０】
半導体素子の少なくとも一つの実施の形態によれば、ケーシングボディの一つ又は複数の側面、特に相互に対向する側面における接続手段に自由にアクセスすることができる。有利には、少なくとも一つの側面には接続手段の材料が設けられておらず、またケーシングボディの材料によって覆われていない。
【００４１】
少なくとも一つの実施の形態によれば、側面を平面で見ると、露出された接続手段の周囲がケーシングボディの材料によって包囲している。換言すれば、接続手段は側面の縁部に設けられているのではなく、側面の内部に設けられている。
【００４２】
以下では、本発明による方法並びに本発明による導体フレーム結合体及び本発明による半導体素子を、図面を参照しながら複数の実施例に基づき詳細に説明する。個々の図面において、同一の構成要素には同一の参照番号を付している。ここでは縮尺通りの関係性が図示されているのではなく、むしろより良い理解のために個々の構成要素を過度に拡大して図示している場合もある。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明による導体フレーム結合体を備えている、本発明によるオプトエレクトロニクス半導体素子を製造するための方法の実施例の概略図を示す。
【図２】本発明による導体フレーム結合体を備えている、本発明によるオプトエレクトロニクス半導体素子を製造するための方法の実施例の概略図を示す。
【図３】本発明による導体フレーム結合体を備えている、本発明によるオプトエレクトロニクス半導体素子を製造するための方法の実施例の概略図を示す。
【図４】本発明による導体フレーム結合体を備えている、本発明によるオプトエレクトロニクス半導体素子を製造するための方法の実施例の概略図を示す。
【図５】本発明による導体フレーム結合体を備えている、本発明によるオプトエレクトロニクス半導体素子を製造するための方法の実施例の概略図を示す。
【図６】本発明によるオプトエレクトロニクス半導体素子の実施例の概略図を示す。
【図７】本発明による導体フレーム結合体を備えている、本発明によるオプトエレクトロニクス半導体素子を製造するための方法の実施例の概略図を示す。
【図８】本発明による導体フレーム結合体を備えている、本発明によるオプトエレクトロニクス半導体素子を製造するための方法の実施例の概略図を示す。
【図９】本発明による導体フレーム結合体を備えている、本発明によるオプトエレクトロニクス半導体素子を製造するための方法の実施例の概略図を示す。
【図１０】本発明による導体フレーム結合体を分断する方法ステップの概略図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００４４】
図１から図５には、オプトエレクトロニクス半導体素子１の製造方法が図示されている。図１には第１の方法ステップが示されており、この第１の方法ステップに従い、複数の導体フレーム３を備えている導体フレーム結合体２が準備される（図１Ａの上面斜視図、図１Ｂの下面斜視図、並びに図１Ｃによる図１Ａの一部の拡大図を参照されたい）。
【００４５】
個々の導体フレーム３はそれぞれ第１の導体フレーム部３８及び第２の導体フレーム部３４を有している。比較的大きい第１の導体フレーム部３８は、発光ダイオードチップのようなオプトエレクトロニクス半導体チップの機械的な固定及び電気的な接触接続を行うために設けられている。
【００４６】
導体フレーム結合体２は更に複数の接続ウェブ６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ，６ｅ，６ｆを有している。それらの接続ウェブは導体フレーム部３４，３８と同様にワンピースで同一の原料から成形されている。但し、接続ウェブ６は導体フレーム部３４，３８と区別される。完成した半導体素子においては、接続ウェブは機械的又は電気的な機能をもはや有してはいない。
【００４７】
個々の導体フレーム３は導体フレーム結合体２において、行Ｒに沿って、且つ、その行Ｒに垂直に配向されている列Ｃに沿って、マトリクス状に規則的に配置されている。列Ｃに沿って、隣接する導体フレーム３は二つの接続ウェブ６ｂを介して相互に接続されている。隣接する導体フレーム３の第１の導体フレーム部３８は、行Ｒに沿って接続ウェブ６ｃ，６ｆを介して相互に接続されており、また隣接する第２の導体フレーム部３４は行Ｒに沿って接続ウェブ６ｅを介して相互に接続されている。オプションとして、導体フレーム結合体２は複数の接続ウェブ６ｄを有しており、それらの接続ウェブ６ｄは斜め方向において、隣接する導体フレーム３の導体フレーム部３４，３８を相互に接続している。隣接する導体フレーム３の第１の導体フレーム部３８の間には、列Ｃに沿って延在している接続ウェブ６ａがそれぞれ設けられている。
【００４８】
導体フレーム結合体２を準備するステップの他に、図１には本方法の更なるステップが示されており、この更なるステップに従い、付加的な電気的な接続手段４が隣接する導体フレーム３間、接続ウェブ６ａ間に取り付けられる。接続手段４はボンディングワイヤによって形成されている。列Ｃに沿って、接続手段４は相互に間隔を空けて隣り合っている接続ウェブ６ａを接続している。
【００４９】
オプションとして、接続ウェブ並びに導体フレーム部３４，３８が相互に異なる平均厚さを有していても良い。特に、接続ウェブは導体フレーム部３４，３８よりも薄い平均厚さを有することができる。例えば、導体フレーム２の上面２５では接続ウェブ６ａ，６ｅ，６ｆが導体フレーム部３４，３８と面一で延在している（図１Ａ及び図１Ｃを参照されたい）。これに対して、導体フレーム部６ｂ，６ｃ，６ｄは導体フレーム部３４，３８の下面２０と面一で延在している。図１とは異なり、全ての接続ウェブが同一の厚さを有し、且つ、上面２５及び下面２０と面一で延在していても良い。
【００５０】
導体フレーム結合体２は例えば銅薄板又は銅合金薄板から形成されている。例えば、導体フレーム結合体２は水平方向において約７０ｍｍ×２５０ｍｍの寸法を有している。導体フレーム結合体２の上面２５及び／又は下面２０を部分的又は完全に、ニッケル、パラジウム、金及び／又は銀でもってコーティングすることができ、また多層にコーティングすることもできる。上面２５に対して垂直な方向において、導体フレーム結合体２は有利には１５０μｍ以上４００μｍ以下、特に約２００μｍの厚さを有している。接続ウェブの平均厚さは有利には、導体フレーム部３４，３８の平均厚さの３０％以上７０％以下である。
【００５１】
個々の導体フレーム３の平均周期長及び／又は水平方向の平均寸法は、例えば１ｍｍ以上６ｍｍ以下、特に約２．５ｍｍであり、これは他の全ての実施例においても当てはまる。個々の接続ウェブの平均幅は例えば約１００μｍである。接続手段４として、数１０μｍの範囲にある平均直径を有している金製ボンディングワイヤが考えられる。
【００５２】
図２Ａから図２Ｃには、更なる方法ステップが示されており、この方法ステップに従い、個々の半導体素子１のケーシングボディ５のための注型ボディ５０が取り付けられる。注型ボディ５０は特にトランスファー成形により形成される。有利には、注型ボディ５０は上面２５から上に向かって隆起しており、且つ、下面２０と面一で終端している。注型ボディ５０を介して、個々の導体フレーム部３４，３８が相互に機械的に接続されている（図２Ａを参照されたい）。
【００５３】
単により良く具体的に示すために、図２Ｂにおいては複数あるケーシングボディ５の内の一つのケーシングボディと、そのケーシングボディ５の開口部５８内に位置する、ボンディングワイヤの形態の電気的な接触接続部９を備えている発光ダイオードチップ８とが斜視図で示されている。同様に、より良く具体的に示すために、図２Ｃによる上面図ではケーシングボディ５は一つだけ示されている。
【００５４】
図３には更なる方法ステップ、即ち接続ウェブの内の少なくとも一部を除去及び分断するステップが示されている（図３Ａにおいては上面斜視図で、図３Ｂにおいては下面斜視図で、また、図３Ｃにおいては図３Ａの一部の拡大図で示されている）。
【００５５】
図面を見やすくするために、既に完成した注型ボディ５０は図３には示していない。図３からは、接続ウェブ６ａ，６ｅ，６ｆだけが残存していることが見て取れる。接続ウェブ６ｂ，６ｃ，６ｄ（図１を参照されたい）は除去されている。接続ウェブ６ｂ，６ｃ，６ｄを除去することによって、また先行して接続手段４を取り付けていることによって、導体フレーム部３８は列Ｃに沿って電気的に接続されており、且つ導体フレーム部３４は行Ｒに沿って電気的に接続されている。隣接する行Ｒ及び隣接する列Ｃはそれぞれ相互に電気的に絶縁されている。
【００５６】
図４による上面図に示されている更なる方法ステップにおいては、発光ダイオードチップ８が第１の導体フレーム部３８の上面２５に取り付けられる。発光ダイオードチップ８はボンディングワイヤ９を介して第２の導体フレーム部３４と電気的に接続される。
【００５７】
行Ｒ及び列Ｃを相互に独立して電気的に制御することができるので、個々の発光ダイオードチップ８を交点において相互に独立して電気的に駆動させることができ、従って、個々の半導体素子１に個別化する前に電気的、熱的及び光学的な検査を行うことができる。
【００５８】
半導体素子１への個別化は図５に上面図で示されている。隣接する導体フレーム３間で直線状に延びる個別化領域１０に沿って、隣接する半導体素子１は例えばソーイングによって相互に切り離される。
【００５９】
結果として得られる半導体素子１は図６Ａにおいて上面斜視図で示されており、また図６Ｂにおいて下面斜視図で示されている。導体フレーム部３４，３８の周囲はそれぞれ、ケーシングボディ５の材料によって包囲されている。半導体素子１の下面２０を用いて表面実装が実現される。
【００６０】
発光ダイオードチップ８は有利には、開口部５８内で中心に設けられている。図示されているものとは異なり、反射性材料及び／又は導体フレーム３４，３８の材料でもって凹部５８の側壁を覆うことができる。
【００６１】
ケーシングボディ５の側面５４では接続手段４が露出されており、また、側面５４を平面で見ると、ケーシングボディ５の材料によって包囲されている。接続手段４は有利には、検査の間の列Ｃ及び行Ｒとの接続部の残存部である。完成した半導体素子１において、接続手段４はもはや機械的又は電気的な機能を有してはいない。
【００６２】
半導体素子１の下面２０には複数のノッチが見て取れ、それらのノッチは側面５４に達している。それらのノッチは中空部であり、それらの中空部は接続ウェブ６ｂ，６ｃ，６ｄを除去する前に塞がれている。
【００６３】
本方法の別の実施の形態が図７において、列Ｃに沿った概略的な断面図で示されている。図７Ａによれば、導体フレーム結合体２が準備される。導体フレーム結合体は上面２５側から部分的にエッチングされ、それにより、特に接続ウェブ６ｂが得られる（図１を参照されたい）。オプションとして、特に導体フレーム３内での導体フレーム部３４，３８を分離するために、導体フレームを下面２０側からもエッチングすることができる。
【００６４】
図７Ｂによれば、注型ボディ５０が作製される。注型ボディ５０を介して、導体フレーム部３４，３８並びに隣接する導体フレーム３が機械的に相互に接続されている。図７Ｂに示したものとは異なり、導体フレーム３内での導体フレーム部３４，３８間の注型ボディ５０の厚さが、導体フレーム部３４，３８の厚さに対応していても良い。
【００６５】
図７Ｃには、導体フレーム結合体２が下面２０側からエッチングされることが示されている。これによって、特に接続ウェブ６Ｂが除去される。またこれによって、導体フレーム部３４，３８を下面側２０において注型ボディ５０から突出させることも可能である。換言すれば、その場合には導体フレーム部３４，３８がケーシングボディ５０に対して隆起している。
【００６６】
図７Ｄには、発光ダイオードチップ８の取り付け、並びにボンディングワイヤを介する発光ダイオードチップ８の接触接続が示されている。オプションとして、各発光ダイオードチップ８に波長変換素子８２が取り付けられる。波長変換素子８２を介して、発光ダイオードチップ８によって生成される放射を部分的に又は完全に別の波長の放射に変換することができる。
【００６７】
オプションとして、開口部５８を充填剤８５で部分的又は完全に充填することができる。充填剤８５によって、半導体素子１の光学的な特性を調整することができる。例えば、充填剤は散乱粒子を含んでいる。図示されている実施例とは異なり、充填剤８５をレンズ状に、例えば、収束レンズ、フレネルレンズ又はマイクロレンズの形状で成形することができる。同様に、充填剤８５は光を出力するための粗面化部を有することができる。その種の波長変換素子８２及び／又は充填剤８５を他の全ての実施例においても設けることができる。
【００６８】
隣接する半導体素子１間には個別化領域１０が設けられている。個別化は例えばソーイングによって行われる。
【００６９】
図８Ａ及び図８Ｂによる、行Ｒに沿った断面図においては、導体フレーム結合体２並びに半導体素子１の別の実施例が示されている。図８Ａによれば、行Ｒの端部にある第２の導体フレーム部３４の下面２０に検査ツール９０が取り付けられている。検査ツール９０としてニードル又はポゴピンが考えられる。図示されている実施例とは異なり、行Ｒの両端にテストツール９０が設けられていても良い。個々の行を介して、また図示していない列も介して、発光ダイオードチップ８に対して相互に独立して給電することができ、従って検査を行うことができる。
【００７０】
図８Ｂによる実施例では、検査コンタクト２９が水平方向において半導体素子１の隣に引き出されている。これによって、検査ツール９０を検査コンタクト２９の上面２５に接触接続させることができる。下面２０側又は上面２５側からの検査ツール９０によるその種の検査を、本方法の他の全ての実施例においても適用することができる。
【００７１】
導体フレーム２の別の実施例を用いる本方法の別の実施の形態が、図９Ａ及び図９Ｂにおいて、概略的な平面図で示されている。図９Ａによれば、導体フレーム結合体２が準備される。隣接する導体フレーム３は接続ウェブ６ｂ，６ｃ，６ｅを介して相互に接続されている。
【００７２】
図９Ｂにおいては、接続ウェブ６ｅ及び６ｃ並びに接続ウェブ６ｂがそれぞれ分断されている導体フレーム結合体２が示されており、またこの導体フレーム結合体２は図示していない注型ボディ５０によって機械的に固定されている。接続手段４ａを介して、行Ｒに沿って途切れのない電気的な接続部が実現されており、また、接続手段４ｂを介して、列Ｃに沿って途切れのない電気的な接続部が実現されている。
【００７３】
オプションとして、導体フレーム部３４にはそれぞれ、電磁放電による損傷に対する保護ダイオード７が取り付けられている。接続手段４ｂは特に導体フレーム部３４とは間接的にしか接続されておらず、有利には、保護ダイオード７の、導体フレーム部３４とは反対側の上面に取り付けられている。
【００７４】
図１０には、曲げ加工による接続ウェブ６の分断が概略的な側面図で示されている。そのようなやり方で、導体フレーム結合体３の別の部分も相互に分離され、これは他の全ての実施例においても同様に行うことができる。即ち、接続ウェブ６の分断は、材料を除去せずに行うことができるか、又は、材料を著しく除去することなく行うことができる。
【００７５】
図１０Ａによれば、鑿又は刃の形態の個別化ツール１５が接続ウェブ６に当接される。オプションとして、接続ウェブ６が既にノッチを有していても良い、及び／又は、接続ウェブ６が導体フレーム結合体３の境界を成す部分領域よりも薄くても良い。続いて、個別化ツール１５を用いて、接続ウェブ６が曲げられて分断される。曲げられることにより相互に分断されて隔てられた領域は接続ウェブ６に残存している（図１０Ｂを参照されたい）。この領域によって、注型ボディ５０との接続を改善することができる。
【００７６】
上記において説明した本発明は、実施例に基づいた上記の説明によって限定されるものではない。むしろ本発明はあらゆる新規の特徴並びにそれらの特徴のあらゆる組み合わせを含むものであり、これには殊に特許請求の範囲に記載した特徴の組み合わせ各々が含まれ、このことはそのような組み合わせ自体が特許請求の範囲あるいは実施例に明示的には記載されていないにしても当てはまる。
【００７７】
本願は、ドイツ連邦共和国特許出願第10 2011 056 700.3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本願に含まれるものとする。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
0005908115.tif 000003
【図１Ｃ】
0005908115.tif 000004
【図２Ａ】
0005908115.tif 000005
【図２Ｂ】
0005908115.tif 000006
【図２Ｃ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図４】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図７Ｄ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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