(57)【要約】本発明によれば、リードフレーム（１６）を有するチップケーシングと、このリードフレーム（１６）に配置されており且つこのリードフレーム（１６）と電気的に接触している、ビーム放射および／またはビーム受信アクティブ領域を有する半導体チップ（２２）とを備えた、表面実装可能な小型発光ダイオードおよび／またはフォトダイオードにおいて、リードフレーム（１６）は可撓性のマルチレイヤ層（１２，１４）によって形成されている。
2005531152.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
リードフレーム（１６）を有するチップケーシングと、
前記リードフレーム（１６）に配置されており、且つ該リードフレーム（１６）と電気的に接触している、ビーム放射および／またはビーム受信アクティブ領域を有する半導体チップ（２２）とを備えた、表面実装可能な小型発光ダイオードおよび／またはフォトダイオードにおいて、
前記リードフレーム（１６）は可撓性のマルチレイヤ層（１２，１４）によって形成されていることを特徴とする、表面実装可能な小型発光ダイオードおよび／またはフォトダイオード。
【請求項２】
前記可撓性のマルチレイヤ層（１２，１４）は金属シート（１２）と、該金属シート（１２）上に配置されており且つ該金属シート（１２）と接合されている合成樹脂シート（１４）とを有する、請求項１記載の表面実装可能な小型発光ダイオードおよび／またはフォトダイオード。
【請求項３】
前記合成樹脂シート（１４）は前記金属シート（１２）に接着されている、請求項２記載の表面実装可能な小型発光ダイオードおよび／またはフォトダイオード。
【請求項４】
前記金属シート（１２）は第１のチップ接合領域（１８）および第２のチップ接合領域（２０）を有し、前記合成樹脂シートは前記チップ接合領域（１８，２０）の上に配置されている領域に切り欠き部（３４，３６）を有する、請求項２または３記載の表面実装可能な小型発光ダイオードおよび／またはフォトダイオード。
【請求項５】
前記半導体チップ（２２）は第１のコンタクト面（２４）を用いて前記第１のチップ接合領域（１８）に配置されており、第２のコンタクト面（２６）を用いて前記第２のチップ接合領域（２０）と接続されている、請求項４記載の表面実装可能な小型発光ダイオードおよび／またはフォトダイオード。
【請求項６】
前記金属シート（１２）の厚さは８０μｍ以下、例えば３０μｍから６０μｍの間である、請求項２から５までのいずれか１項記載の表面実装可能な小型発光ダイオードおよび／またはフォトダイオード。
【請求項７】
前記合成樹脂シートはエポキシ樹脂シート（１４）によって形成されている、請求項２から６までのいずれか１項記載の表面実装可能な小型発光ダイオードおよび／またはフォトダイオード。
【請求項８】
前記合成樹脂シート（１４）の厚さは８０μｍ以下、例えば３０μｍから６０μｍの間である、請求項２から７までのいずれか１項記載の表面実装可能な小型発光ダイオードおよび／またはフォトダイオード。
【請求項９】
前記半導体チップ（２２）は封止材料（３０）内に埋込まれている、請求項１から８までのいずれか１項記載の表面実装可能な小型発光ダイオードおよび／またはフォトダイオード。
【請求項１０】
前記リードフレーム（１６）は約０．５ｍｍ×１．０ｍｍまたは０．５ｍｍ×１．０ｍｍよりも小さい寸法を有する、請求項１から９までのいずれか１項記載の表面実装可能な小型発光ダイオードおよび／またはフォトダイオード。
【請求項１１】
前記発光ダイオード（１０）の全体の厚さは約４００μｍまたは４００μｍよりも薄く、有利には約３５０μｍまたは３５０μｍよりも薄い、請求項１から１０までのいずれか１項記載の表面実装可能な小型発光ダイオードおよび／またはフォトダイオード。
【請求項１２】
殊に請求項１から１１までのいずれか１項に記載されている、表面実装可能な小型発光ダイオードおよび／またはフォトダイオードを製造するための方法において、
−第１のチップ接合領域および第２のチップ接合領域を有する可撓性のマルチレイヤ層からなるリードフレームを準備するステップと、
−ビーム放射アクティブ領域を包含し、且つ第１のコンタクト面および第２のコンタクト面を有する半導体チップを準備するステップと、
−前記半導体チップを前記第１のコンタクト面を用いて前記リードフレームの第１のチップ接合領域に実装するステップと、
−前記第２のコンタクト面を前記リードフレームの第２のチップ接合領域と接続するステップと、
−前記半導体チップを透明または半透明の封止材料でもって封止するステップとを有することを特徴とする、表面実装可能な小型発光ダイオードおよび／またはフォトダイオードを製造するための方法。
【請求項１３】
リードフレームを準備する前記ステップは、前記第１のチップ接合領域および前記第２のチップ接合領域を規定するために、薄い金属シートの準備および打抜きを含む、請求項１２記載の方法。
【請求項１４】
リードフレームを準備する前記ステップは、前記半導体チップを電気的に接続するための切り欠き部を規定するために、薄い合成樹脂シートの準備および打抜きを含む、請求項１２または１３記載の方法。
【請求項１５】
リードフレームを準備する前記ステップは２つのシートの接着を含む、請求項１３および１４記載の方法。
【請求項１６】
封止を行う前記ステップでは、封止材料を前記マルチレイヤ層の合成樹脂シートに吹き付ける、請求項１２から１５までのいずれか１項記載の方法。
【請求項１７】
封止を行う前記ステップでは、１つの吹き付けチャネルを前記マルチレイヤ層に配置されている複数のチップに案内する、請求項１２から１６までのいずれか１項記載の方法。
【請求項１８】
前記リードフレームの前記第１のチップ接合領域および前記第２のチップ接合領域を、前記半導体チップを実装するステップ、前記第２のコンタクト面を接続するステップ、前記半導体チップを封止するステップにおいて短絡および接地する、請求項１２から１７までのいずれか１項記載の方法。
【請求項１９】
前記マルチレイヤ層に配置されている複数のチップを封止のステップ後に機能性について検査し、該検査に関してチップの機械的な結合が保持される場合には、個々のチップを電気的に分離する、請求項１２から１８までのいずれか１項記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リードフレームを有するチップケーシングと、リードフレームに配置されており且つこのリードフレームと電気的に接触している、ビーム放射アクティブ領域を有する半導体チップとを備えた、表面実装可能な小型発光ダイオードおよび／またはフォトダイオードに関する。
【０００２】
使用領域を拡大するためまた製造コストを低減するために、発光ダイオードおよび／またはフォトダイオードをより一層小さいサイズで製造することが試みられる。非常に小さい発光ダイオードは例えば移動電話のボタンのバックライトに必要とされる。
【０００３】
その間に、０４０２サイズ（０．５ｍｍ×１．０ｍｍに相当）のフットプリントおよび４００μｍ〜６００μｍの構成部材高さを有するＬＥＤケーシングを使用でききるようになった。しかしながら構成部材高さをさらに低減することは現在のケーシングコンセプトでは困難である。
【０００４】
本発明の課題は、サイズのさらなる縮小を可能にする、冒頭で述べたような表面実装可能な小型発光ダイオードおよび／またはフォトダイオードを提供することである。
【０００５】
この課題は請求項１の特徴を備えた表面実装可能な小型発光ダイオードおよび／またはフォトダイオードならびに請求項１２の特徴を備えた表面実装可能な小型発光ダイオードおよび／またはフォトダイオードを製造するための方法によって解決される。本発明の有利な実施形態および構成は従属請求項に記載されている。
【０００６】
本発明によれば、独立請求項の上位概念による表面実装可能な小型発光ダイオードおよび／またはフォトダイオードでは、リードフレームが可撓性のマルチレイヤ層によって形成されている。すなわち本発明は、ビーム生成および／またはビーム受信半導体チップを可撓性のリードフレームに実装することによって、高いパッケージング密度したがって僅かな生産コストで製造することができる、より小さいフットプリントの発光ダイオードおよび／またはフォトダイオードを提供するという着想を基礎とする。
【０００７】
本発明の有利な実施形態では、可撓性のマルチレイヤ層が金属シートと金属シート上に配置されており、この金属シートと接合されている合成樹脂シートとを包含する。
【０００８】
この際好適には、合成樹脂は金属シートに接着されている。したがって相互に接合されている２つのシートは半導体チップのためのフレキシブルなリードフレームを表す。
【０００９】
この関係において、金属シートが第１および第２のチップ接合領域を有し、合成樹脂シートがこのチップ接合領域上に配置されている領域に切り欠き部を有する場合には有利である。この場合半導体チップは有利には第１のコンタクト面を用いて第１のチップ接合領域上に配置することができ、また第２のコンタクト面を用いて第２のチップ接合領域と、例えばボンディングワイヤを用いて導電的に接続することができる。このことは、半導体チップが第１の切り欠き部を通して第１のチップ接合領域に実装されており、第２のコンタクト面と第２のチップ接合領域との電気的な接続は第２の切り欠き部を通して確立されているということを意味している。
【００１０】
金属シートの厚さは、本発明の有利な実施形態においては８０μｍ以下であり、有利には３０μｍ〜６０μｍの間である。そのような金属化部の最小の厚さは４００μｍ、殊に３５０μｍ以下の非常に僅かなケーシング高さの実現を可能にする。有利にはこのような構造高さをこれと同時に、チップの第２のコンタクト面と第２のチップ接合領域との間のボンディングワイヤの湾曲部を実質的により小さく構成する必要なく、１５０μｍのチップ高さでも実現することができる。もちろん本発明の構造形態を用いることにより、従来技術のような２２０μｍ〜２５０μｍのチップ厚さでもっても殊に僅かな構造高さを実現することができる。
【００１１】
合成樹脂シートは有利な実施形態においてはエポキシ樹脂シートによって形成されている。この関係においてさらに有利には、合成樹脂シートが８０μｍ以下、有利には３０μｍ〜６０μｍの厚さを有する。
【００１２】
本発明の好適な実施形態においては、半導体チップは透明または半透明の射出成形体の中に埋込まれている。射出成形体の代わりにトランスファー成形体を使用することができる。
【００１３】
本発明は、リードフレームが約０．５ｍｍ×１．０ｍｍまたはそれよりも小さい寸法を有する小型発光ダイオード、殊に約４００μｍまたはそれよりも小さい、有利には３５０μｍまたはそれよりも小さいモジュール高さを有する発光ダイオードに対して殊に大きな利点を提供する。
【００１４】
前述の利点の他に上述のような発光ダイオードの熱抵抗Ｒｔｈは僅かであるので、良好な熱排出により僅かな損失電力を実現することができる。また説明した構造は、複数のチップを有する非常にフレキシブルな構成（マルチチップデザイン）を狭い空間において実現することもできる。
【００１５】
本発明によれば表面実装可能な発光ダイオードを製造するための方法は以下の方法ステップを有する、すなわち：
−少なくとも１つの第１のチップ接合領域および少なくとも１つの第２のチップ接合領域を有する可撓性のマルチレイヤ層からなるリードフレームを準備するステップと、
−ビーム放射および／またはビーム受信アクティブ領域を包含し、且つ第１のコンタクト面および第２のコンタクト面を有する少なくとも１つの半導体チップを準備するステップと、
−半導体チップを第１のコンタクト面を用いてリードフレームの第１のチップ接合領域に実装するステップと、
−第２のコンタクト面をリードフレームの第２のチップ接合領域と接続するステップと、
−放射ビームおよび／または受信ビームに対して透過性である封止材料、殊に透明または半透明の相応の合成樹脂材料を用いる半導体チップの注型、射出、押出（以下ではこれら全てを「封止」と称する）によって半導体チップを封止するステップとを有する。
【００１６】
有利な実施形態においては、リードフレームを準備するステップは、第１のチップ接合領域および第２のチップ接合領域を規定するために、薄い金属シートの準備および打抜きを含む。
【００１７】
別の好適な実施形態においては、リードフレームを準備するステップは、半導体チップを電気的に接続するための切り欠き部を規定するために、薄い合成樹脂シートの準備および打抜きを含む。
【００１８】
この場合２つのシートは有利には、リードフレームを準備するステップにおいて相互に接着される。
【００１９】
前述の関係においてさらに好適には、封止ステップにおいて封止材料がマルチレイヤ層の合成樹脂シート上に吹き付けられる。このことはフレキシブルなリードフレームとの封止体の良好な結合を保証する。
【００２０】
さらには封止ステップにおいて有利には、１つの吹き付けチャネルがマルチレイヤ層に配置されている複数のモジュールへと案内される。これによって、従来技術のような固有のチャネルによる各モジュールの噴射と比較すると吹き付けチャネルの数は低減され、その結果複数の構成素子を非常に狭い空間において実現することができる。
【００２１】
本発明による方法の有利な実施形態では、リードフレームの第１のチップ接合領域および第２のチップ接合領域が半導体チップの実装ステップ、第２のコンタクト面の接続ステップおよび半導体チップの封止ステップにおいて短絡および接地される。これによって静的な充電が回避され、静電放電（ＥＳＤ）による構成部品における損傷も低減される。
【００２２】
さらに本発明による方法では、マルチレイヤ層に配置されている複数のモジュールが封止ステップの後に機能性について検査される場合には有利である。このために個々のモジュールはその機械的な結合が保持される場合には電気的に分離される。
【００２３】
フレキシブルなリードフレーム材料を使用することによって、本発明による方法の全ての製造ステップはリール・ツー・リール（リール繰り出しからリール巻き取りまで）で実施することができ、このことは製造における処理の手間を最小限にする。
【００２４】
それに加え前述のコンセプトは、モジュールのテーピングを省略することが可能である。必要に応じて、複数のモジュールをチップ検査後にフレキシブルなフレームにおいてウェハマップと共に供給することができる。択一的にモジュールをチップ検査後に従来通り、個別化、テーピングして供給することができる。
【００２５】
本発明のさらなる実施形態、特徴および詳細は従属請求項、実施例の説明および図面から明らかになる。
【００２６】
本発明による小型発光ダイオードおよび／またはフォトダイオードのさらなる利点、実施形態および構成は図面と関連させて以下説明する実施例から明らかになる。図面においてはそれぞれ本発明の理解にとって重要な要素のみを示している。ここで、
図１は実施例の概略的な断面図を示し、
図２は図１の実施例を分解した透視図を示す。
【００２７】
図１および図２は共通して参照符号１０が付されている表面実装可能な小型発光ダイオードを概略図で示す。
【００２８】
小型発光ダイオード１０はフレキシブルなリードフレーム１６、ビーム放射アクティブ領域３８を備えたＬＥＤチップ２２および封止体３０を有する。フレキシブルなリードフレーム１６は６０μｍの厚さの金属シート１２、同様に６０μｍの厚さのエポキシ樹脂シート１４からなり、これらのシートは非常に精密に相互に接着されている。
【００２９】
金属シート１２は、この金属シート１２がカソード１８とアノード２０を規定するよう打抜かれている。カソードおよびアノードの上方にはそれぞれ切り欠き部３４および３６が合成樹脂シートに打抜かれている。ＬＥＤチップ２２はその下側の面２４でもって切り欠き部３４を通してカソード１８にボンディングされる。アノード２０はボンディングワイヤ２８を介して切り欠き部３６を通りＬＥＤチップ２２の上側の面２６と接続されている。
【００３０】
フレキシブルなフレームにおいて可能な限り多くのモジュールを実現できるように、封止のために例えばいわゆるキャビティ・ツー・キャビティモールディングが使用される。この際モジュールに１つの吹き付けチャネルを案内することによって吹き付けチャネルの数は低減される。
【００３１】
発光ダイオードの動作時に生じる損失熱は効果的に金属シート１２を介して排出される（参照記号３２）。
【００３２】
総じて小型発光ダイオード１０は約０．５ｍｍ×１．０ｍｍのフットプリントを有し、また僅か３５０μｍの全体の構成部品高さを有する。
【００３３】
前述の説明、図面ならびに請求項に開示されている本発明の特徴は、単独でも任意の組み合わせでも本発明の実現にとって重要である。発光ダイオードの代わりにフォトダイオード、または発光ダイオードまたフォトダイオードとして動作するチップを使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】実施例の概略的な断面図をす。
【図２】図１の実施例を分解した透視図を示す。
【図１】
2005531152.tif 000003
【図２】
2005531152.tif 000004
【国際調査報告】
2005531152.tif 000005
2005531152.tif 000006
2005531152.tif 000007
2005531152.tif 000008
2005531152.tif 000009
2005531152.tif 000010