(57)【要約】  オプトエレクトロニクス半導体モジュールは、支持体（２）と、支持体上面（２０）に取り付けられている少なくとも一つのオプトエレクトロニクス半導体チップ（３）とを有している。更に、半導体モジュール（１）は、半導体チップ（３）を電気的に接触接続させるための少なくとも一つのボンディングワイヤ（４）と、放射主面（３０）に取り付けられており、且つ、ボンディングワイヤ（４）よりも張り出している少なくとも一つのカバーボディ（５）とを有している。少なくとも一つの反射性の注型材料（６）は水平方向において半導体チップ（３）を包囲しており、また、少なくとも半導体チップ（３）の放射主面（３０）にまで達している。ボンディングワイヤ（４）は、完全に反射性の注型材料（６）によって覆われているか、又は、完全にカバーボディ（５）及び反射性の注型材料（６）によって覆われている。
2013535111.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
支持体上面（２０）を備えている支持体（２）と、
前記支持体上面（２０）に取り付けられており、且つ、該支持体上面（２０）側とは反対側に放射主面（３０）を備えている、少なくとも一つのオプトエレクトロニクス半導体チップ（３）と、
前記半導体チップ（３）を電気的に接触接続させるための少なくとも一つのボンディングワイヤ（４）と、
前記支持体上面（２０）から離れる方向及び前記放射主面（３０）に対して垂直な方向において前記ボンディングワイヤ（４）よりも張り出している、前記放射主面（３０）上に設けられている少なくとも一つのカバーボディ（５）と、
水平方向において前記半導体チップ（３）を包囲しており、且つ、前記支持体上面（２０）から少なくとも前記放射主面（３０）にまで達している、少なくとも一つの反射性の注型材料（６）とを有しており、
前記ボンディングワイヤ（４）は、完全に前記反射性の注型材料（６）によって覆われているか、又は、完全に前記カバーボディ（５）及び前記反射性の注型材料（６）によって覆われていることを特徴とする、オプトエレクトロニクス半導体モジュール（１）。
【請求項２】
前記ボンディングワイヤ（４）は完全に前記反射性の注型材料（６）内に埋設されている、請求項１に記載のオプトエレクトロニクス半導体モジュール（１）。
【請求項３】
前記反射性の注型材料（６）は、前記支持体上面（２０）から、前記カバーボディ（５）の前記支持体上面（２０）側とは反対側のボディ上面（５０）にまで達している、請求項１又は２に記載のオプトエレクトロニクス半導体モジュール（１）。
【請求項４】
前記カバーボディ（５）のボディ上面（５０）には固着防止層（８）が設けられており、該固着防止層（８）は前記反射性の注型材料（６）の材料に対して湿潤性ではない、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半導体モジュール（１）。
【請求項５】
前記支持体上面（２０）側とは反対側の注型材料上面（６０）は、最大で３０μｍの許容差でもって、前記カバーボディ（５）のボディ上面（５０）と面一に延在しており、且つ、該ボディ上面（５０）に平行に延在している、請求項１乃至４のいずれか一項に記載のオプトエレクトロニクス半導体モジュール（１）。
【請求項６】
前記支持体上面（２０）は俯瞰的に見て、完全に前記カバーボディ（５）及び前記反射性の注型材料（６）によって覆われている、請求項１乃至５のいずれか一項に記載のオプトエレクトロニクス半導体モジュール（１）。
【請求項７】
前記ボンディングワイヤ（４）は、前記半導体チップ（２）における前記放射主面（３０）上の電気的な端子領域（７）に取り付けられており、
該電気的な端子領域（７）は前記カバーボディ（５）によって覆われておらず、且つ、部分的又は完全に前記反射性の注型材料（６）によって覆われている、請求項１乃至６のいずれか一項に記載のオプトエレクトロニクス半導体モジュール（１）。
【請求項８】
前記ボンディングワイヤ（４）は前記端子領域（７）において、最大で２０°の許容差でもって、前記放射主面（３０）に平行に延在している、請求項１乃至７のいずれか一項に記載のオプトエレクトロニクス半導体モジュール（１）。
【請求項９】
前記カバーボディ（５）は小型プレートとして形成されており、且つ、前記放射主面（３０）に限定されており、
前記カバーボディ（５）の厚さ（Ａ）は５０μｍ以上且つ２５０μｍ以下である、請求項１乃至８のいずれか一項に記載のオプトエレクトロニクス半導体モジュール（１）。
【請求項１０】
前記反射性の注型材料（６）は透過性のマトリクス材料と、該マトリクス材料内に埋め込まれている反射性の粒子とを有しており、
前記マトリクス材料は室温において最大でショアＡ５０の硬度を有している、請求項１乃至９のいずれか一項に記載のオプトエレクトロニクス半導体モジュール（１）。
【請求項１１】
前記反射性の粒子を形成している粒子材料は金属酸化物であり、
前記反射性の注型材料（６）における前記粒子の重量割合は１０％以上且つ４０％以下である、請求項１０に記載のオプトエレクトロニクス半導体モジュール（１）。
【請求項１２】
前記反射性の注型材料（６）は、前記半導体チップ（３）、前記ボンディングワイヤ（４）並びに前記カバーボディ（５）の周囲を形状結合により、且つ水平方向において完全に包囲している、請求項１乃至１１のいずれか一項に記載のオプトエレクトロニクス半導体モジュール（１）。
【請求項１３】
空所（９０）を備えているケーシング（９）を有しており、
前記半導体チップ（３）と、前記カバーボディ（５）と、前記支持体上面（２０）における前記反射性の注型材料（６）とは前記空所（９０）内に配置されており、
前記反射性の注型材料（６）は前記半導体チップ（３）から前記空所（９０）の水平方向の境界面（９５）にまで延在している、請求項１乃至１２のいずれか一項に記載のオプトエレクトロニクス半導体モジュール（１）。
【請求項１４】
前記反射性の注型材料（６）は、前記空所（９０）の前記水平方向の境界面（９５）を湿潤させるように形成されており、
前記水平方向の境界面（９５）における注型材料（６）の厚さ（Ｔ）は、前記半導体チップ（３）における注型材料（６）の厚さよりも少なくとも５０μｍ且つ最大で４００μｍ大きい、請求項１３に記載のオプトエレクトロニクス半導体モジュール（１）。
【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モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
刊行物US 2006/0138621 A1には、オプトエレクトロニクスコンポーネントと、そのオプトエレクトロニクスコンポーネントを基礎とするモジュールが開示されている。
【０００３】
本発明の解決すべき課題は、光出力効率が高いオプトエレクトロニクス半導体モジュールを提供することにある。
【０００４】
オプトエレクトロニクス半導体モジュールの少なくとも一つの実施の形態によれば、オプトエレクトロニクス半導体モジュールが支持体上面を備えた支持体を有している。支持体は例えば回路基板又はプリント回路基板、略してＰＣＢである。例えば電気的な導体路が設けられている支持体のベース材料として、酸化アルミニウム又は窒化アルミニウムのようなセラミックが考えられる。同様に支持体は金属を基礎とすることができるか、又は、金属コアプレートで良い。更に、支持体をいわゆるクワッド・フラット・ノーリード・パッケージ（Quad-Flat No-Leads-Package）、略してＱＦＮとして実施することができる。
【０００５】
オプトエレクトロニクス半導体モジュールの少なくとも一つの実施の形態によれば、オプトエレクトロニクス半導体モジュールが、支持体上面に取り付けられている一つ又は複数のオプトエレクトロニクス半導体チップを有している。半導体チップは、支持体上面側とは反対側に放射主面を有している。半導体チップにおいて形成された電磁放射、例えば可視光は、専ら又は完全に放射主面を介して半導体チップから放射される。
【０００６】
半導体チップは特にＩＩＩ−Ｖ族半導体材料を基礎とする半導体チップである。例えば、半導体チップは、ＡｌnＩｎ1-nＧａmＮのような窒化物系化合物半導体材料、又はＡｌnＩｎ1-nＧａmＰのようなリン化物系化合物半導体材料を基礎とする。ここではそれぞれ、０≦ｎ≦１、０≦ｍ≦１且つｎ＋ｍ≦１である。この材料はドーパント並びに付加的な構成要素を有することができる。しかしながら分かり易くするために、結晶格子の本質的な構成要素が少量の別の成分によって置換及び／又は補充することができる場合であっても、それらの結晶格子の本質的な構成要素、即ちＡｌ、Ｇａ、ＩＮ、Ｎ又はＰのみを示している。有利には、オプトエレクトロニクス半導体チップは半導体モジュールの動作時に、例えば青色、緑色、黄色及び／又は赤色のスペクトル領域にある可視放射を生成するよう構成されている。放射の生成は、少なくとも一つの量子井戸構造及び／又は少なくとも一つのｐｎ接合部を含んでいる少なくとも一つの活性領域において行なわれる。
【０００７】
オプトエレクトロニクス半導体モジュールの少なくとも一つの実施の形態によれば、半導体チップは少なくとも一つのボンディングワイヤ、有利にはただ一つのボンディングワイヤを介して、電気的に接触接続される。ボンディングワイヤは放射主面において半導体チップと接続されている。特に、ボンディングワイヤは支持体上面における導体路を、半導体チップの放射主面における電流拡散構造と接続させる。半導体チップの電気的な接触接続部は、有利には半導体チップの相互に対向する主面に設けられている。
【０００８】
半導体モジュールの少なくとも一つの実施の形態によれば、半導体モジュールが半導体チップの放射主面に取り付けられている少なくとも一つのカバーボディを有している。カバーボディを放射主面に限定することができるか、又は、カバーボディが水平方向において、即ち放射主面に平行な方向において半導体チップから張り出していても良い。更には、カバーボディは支持体上面から離れる方向及び放射主面に対して垂直な方向において、ボンディングワイヤよりも張り出している。換言すれば、放射主面に対して垂直な平面で見て、ボンディングワイヤを完全に支持体上面と、カバーボディの支持体上面側とは反対側にあるボディ上面との間に設けることができる。
【０００９】
オプトエレクトロニクス半導体モジュールの少なくとも一つの実施の形態によれば、オプトエレクトロニクス半導体モジュールが少なくとも一つの反射性の注型材料を有している。注型材料は水平方向において半導体チップを部分的又は完全に包囲する。支持体上面から見て、注型材料は例えば最大で１５μｍ又は最大で５μｍの許容差でもって、少なくとも放射主面にまで達している。有利には、反射性の注型材料は水平方向において少なくとも部分的に、半導体チップと直接的に接触している。
【００１０】
オプトエレクトロニクス半導体モジュールの少なくとも一つの実施の形態によれば、ボンディングワイヤが完全に反射性の注型材料によって覆われているか、択一的には、完全に反射性の注型材料及びカバーボディによって覆われている。換言すれば、ボンディングワイヤは支持体上面から離れる方向において、反射性の注型材料からは突出していない、又は、カバーボディ及び反射性の注型材料からは突出していない。特にボンディングワイヤはいずれの個所においても露出していない。即ち、支持体上面に対して垂直な方向及び支持体上面から離れる方向において、ボンディングワイヤのあらゆる部分には反射性の注型材料の材料及び／又はカバーボディの材料が接している。
【００１１】
オプトエレクトロニクス半導体モジュールの少なくとも一つの実施の形態においては、オプトエレクトロニクス半導体モジュールが支持体上面を備えた支持体と、支持体上面に取り付けられており、且つ、支持体上面側とは反対側において放射主面を備えた少なくとも一つのオプトエレクトロニクス半導体チップとを有している。更に半導体モジュールは、半導体チップの電気的な接触接続を行なうための少なくとも一つのボンディングワイヤと、放射主面に取り付けられており、且つ、支持体上面から離れる方向及び放射主面に対して垂直な方向においてボンディングワイヤよりも張り出している少なくとも一つのカバーボディとを有している。少なくとも一つの反射性の注型材料は水平方向において半導体チップを包囲し、支持体上面から見て、少なくとも半導体チップの放射主面にまで達している。この場合、ボンディングワイヤは完全に反射性の注型材料によって覆われているか、又は、完全にカバーボディ及び反射性の注型材料によって覆われている。
【００１２】
その種の反射性の注型材料によって、放射の放出を特に専ら半導体チップの放射主面において達成することができる。更には、ボンディングワイヤにおける遮蔽作用又は不所望な反射を低減又は回避することができるので、それにより、半導体モジュールからの放射の出力効率を増大させることができる。
【００１３】
オプトエレクトロニクス半導体モジュールの少なくとも一つの実施の形態によれば、ボンディングワイヤが完全に反射性の注型材料内に埋設されている。特に、反射性の注型材料はボンディングワイヤを形状結合により包囲し、ボンディングワイヤと直接的に接触している。即ち、ボンディングワイヤには例えば反射性の注型材料が直接的に注型されている。完全に埋設されているということは、ボンディングワイヤが、第１に、専ら反射性の注型材料と接触していること、及び／又は、第２に、ボンディングワイヤを導電的に接続させることができ、且つ、ボンディングワイヤがボンディングされている電気的な端子領域と接触していること、及び／又は、第３に、ボンディングワイヤを端子領域に固定する電気的な接続手段と接触していることを意味している。
【００１４】
オプトエレクトロニクス半導体モジュールの少なくとも一つの実施の形態によれば、反射性の注型材料は、支持体上面から見て、カバーボディの支持体上面側とは反対側のボディ上面にまで達している。特に、反射性の注型材料はカバーボディの水平方向の境界面では、支持体上面から離れる方向において、ボディ上面と面一に終端しているか、又は製造公差の範囲内でボディ上面と面一に終端している。例えば、製造公差は最大で１０μｍである。
【００１５】
オプトエレクトロニクス半導体モジュールの少なくとも一つの実施の形態によれば、カバーボディのボディ上面に固着防止層が設けられている。固着防止層は反射性の注型材料の材料に関して湿潤性には構成されていない。固着防止層は例えばポリハロゲンオレフィン、特にフッ素含有化合物、例えばポリテトラフルオロエチレンから成るものであるか、それを有している。有利には、固着防止層は半導体チップにおいて直接的に生成された放射に対して、及び／又は、波長変換を介してカバーボディにおいて生成された放射に対して透過性である。
【００１６】
オプトエレクトロニクス半導体モジュールの少なくとも一つの実施の形態によれば、反射性の注型材料の支持体上面側とは反対側の注型材料上面はカバーボディのボディ上面と面一に延在している、及び／又は、ボディ上面に平行に延在している。同一平面性及び／又は平行性に関する許容差は、ボディ上面に対して垂直な方向において、例えば最大で３０μｍ又は最大で１０μｍである。製造公差の範囲において、注型材料上面は支持体上面に平行に延在している。
【００１７】
オプトエレクトロニクス半導体モジュールの少なくとも一つの実施の形態によれば、支持体上面が俯瞰的に見て、完全にカバーボディ及び反射性の注型材料によって覆われている。換言すれば、支持体上面のあらゆる部分には、支持体上面に対して垂直な方向及び支持体上面から離れる方向において、注型材料及び／又はカバーボディの材料が接している。特に、支持体上面のあらゆる部分には注型材料の材料又はカバーボディの材料が接している。
【００１８】
オプトエレクトロニクス半導体モジュールの少なくとも一つの実施の形態によれば、半導体チップの放射主面が電気的な端子領域を有している。電気的な端子領域として、いわゆるボンディングパッドが考えられる。特に、端子領域においてはボンディングワイヤが電気的且つ機械的に半導体チップと接続されている。有利には、半導体チップは放射主面において、ただ一つの電気的な端子領域を有している。端子領域から出発して、電流を分散させるための構造、例えば幅細で金属性のウェブが放射主面に設けられていることも考えられる。
【００１９】
オプトエレクトロニクス半導体モジュールの少なくとも一つの実施の形態によれば、電気的な端子領域は放射主面においてカバーボディによって覆われていない。換言すれば、端子領域には支持体上面から離れる方向においてカバーボディの材料は接していない。端子領域は有利にはカバーボディとも接触していない。
【００２０】
オプトエレクトロニクス半導体モジュールの少なくとも一つの実施の形態によれば、電気的な端子領域は放射主面において完全に又は部分的に反射性の注型材料によって覆われている。即ち、放射主面に対して垂直な方向及び放射主面から離れる方向において、端子領域のあらゆる部分には反射性の注型材料の材料が接している。
【００２１】
オプトエレクトロニクス半導体モジュールの少なくとも一つの実施の形態によれば、ボンディングワイヤは放射主面における電気的な端子領域において、最大で２０°又は最大で１０°の許容差でもって、放射主面に平行に、及び／又は、支持体上面に平行に、及び／又は、カバーボディのボディ上面に平行に延在している。特に有利には、ボンディングワイヤは電気的な端子領域の周囲の近傍領域においても放射主面に平行に延在している。例えば、そのような近傍領域は、放射主面における電気的な端子領域の平均直径の少なくとも２倍又は少なくとも５倍の直径に相当する。
【００２２】
オプトエレクトロニクス半導体モジュールの少なくとも一つの実施の形態によれば、カバーボディが小型プレートとして形成されており、有利には放射主面に限定されている。換言すれば、カバーボディの水平方向の寸法はその高さを上回っている。カバーボディが放射主面に限定されているということは、カバーボディが水平方向において、例えば最大で５０μｍ又は最大で１５μｍの許容差でもって、放射主面から張り出していないことを意味している。更に、小型プレートとして形成されているということは、カバーボディの二つの主面が製造公差の範囲内で相互に平行に配向されていることを意味していると考えられる。
【００２３】
オプトエレクトロニクス半導体モジュールの少なくとも一つの実施の形態によれば、カバーボディが５０μｍ以上且つ２５０μｍ以下、特に５０μｍ以上且つ１２０μｍ以下の厚さを有している。
【００２４】
オプトエレクトロニクス半導体モジュールの少なくとも一つの実施の形態によれば、反射性の注型材料は透明で透過性のマトリクス材料を有しており、そのマトリクス材料には反射性の粒子が埋め込まれている。例えば、粒子は拡散反射性であり、且つ白色である。特に有利には、マトリクス材料は室温において最大でショアＡ５０又は最大でショアＡ４０の硬度を有している。換言すれば、マトリクス材料は比較的軟らかい。
【００２５】
オプトエレクトロニクス半導体モジュールの少なくとも一つの実施の形態によれば、粒子は金属酸化物である粒子を含んでいるか、金属酸化物から構成されている。金属酸化物は例えば酸化チタンである。
【００２６】
オプトエレクトロニクス半導体モジュールの少なくとも一つの実施の形態によれば、反射性の注型材料全体に対する反射性の粒子の重量割合は１０％以上且つ４０％以下、特に２０％以上且つ３０％以下である。
【００２７】
反射性の注型材料の反射係数は、可視放射に対して、例えば４５０ｎｍ以上且つ７００ｎｍ以下の波長領域にある放射に対して少なくとも８５％、又は有利には、少なくとも９０％又は少なくとも９３％である。
【００２８】
オプトエレクトロニクス半導体モジュールの少なくとも一つの実施の形態によれば、注型材料は、俯瞰的に見て、また特に半導体チップ周辺の領域において白色に見える。換言すれば、例えば、注型材料が観察者に対して白色の色印象を与えるように粒子の濃度は調整されている。
【００２９】
オプトエレクトロニクス半導体モジュールの少なくとも一つの実施の形態によれば、反射性の注型材料が水平方向に見て半導体チップの周囲を完全に包囲しており、また半導体チップの水平方向の境界面と形状結合により結合されるよう形成されている。更に有利には、反射性の注型材料が同様に水平方向において、ボンディングワイヤ及び／又はカバーボディの周囲を形状結合によって完全に包囲している。
【００３０】
オプトエレクトロニクス半導体モジュールの少なくとも一つの実施の形態によれば、オプトエレクトロニクス半導体モジュールが空所を備えたケーシングを有しており、この場合、半導体チップ、カバーボディ、ボンディングワイヤ並びに反射性の注型材料はそれぞれ空所内に存在しており、また半導体チップは支持体上面に取り付けられている。反射性の注型材料は有利には、水平方向に沿って半導体チップから空所の水平方向の境界面へと延在しているので、それにより、空所の水平方向の境界面と半導体チップとの間には空隙又は別の材料によって充填されている間隙は生じない。
【００３１】
オプトエレクトロニクス半導体モジュールの少なくとも一つの実施の形態によれば、反射性の注型材料は空所の水平方向の境界面を湿潤させるように構成されている。換言すれば、水平方向の境界面に凹状のメニスカスが生じる可能性があり、また、半導体モジュールの製造時に、反射性の注型材料が空所の水平方向の境界面に沿って支持体上面から離れる方向において迫り上がることも考えられる。
【００３２】
オプトエレクトロニクス半導体モジュールの少なくとも一つの実施の形態によれば、空所の水平方向の境界面に直接接している注型材料の厚さは、半導体チップに直接接している注型材料の厚さよりも少なくとも５０μｍ及び／又は最大で４００μｍ大きい。換言すれば、反射性の注型材料が放物面状のリフレクタを形成し、その場合の注型材料の厚さは最大で３０μｍの許容差でもって、半導体チップから離れる方向において増大し続けることが考えられる。このことは、前述の許容差の範囲内で、例えばカバーボディの水平方向の境界面において同様に、注型材料の比較的小さいメニスカスが生じる可能性があることとは矛盾しない。
【００３３】
以下では、図面に示した実施例を参照しながら、本発明に係るオプトエレクトロニクス半導体モジュールをより詳細に説明する。個々の図面において、同一の構成要素には同一の参照符号並びに参照番号を付している。しかしながら、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が過度に拡大図示されている場合もある。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明によるオプトエレクトロニクス半導体モジュールの概略図を示す。
【図２】本発明によるオプトエレクトロニクス半導体モジュールの概略図を示す。
【図３】本発明によるオプトエレクトロニクス半導体モジュールの概略図を示す。
【図４】本発明によるオプトエレクトロニクス半導体モジュールの概略図を示す。
【図５】本発明によるオプトエレクトロニクス半導体モジュールの概略図を示す。
【図６】本発明によるオプトエレクトロニクス半導体モジュールの概略図を示す。
【図７】本発明によるオプトエレクトロニクス半導体モジュールの概略図を示す。
【００３５】
図１には、オプトエレクトロニクス半導体モジュール１の実施例が概略的な断面図で示されている。オプトエレクトロニクス半導体チップ３は支持体２の平坦な支持体上面２０に取り付けられている。半導体チップ３は支持体２側とは反対側において放射主面３０を有している。放射主面３０にはカバーボディ５が取り付けられており、このカバーボディ５は半導体チップ３側とは反対側において平坦なボディ上面５０を有している。カバーボディ５は小型プレートとして形成されており、また例えば約１００μｍの厚さＡを有している。半導体チップの厚さＣは例えば３０μｍ以上且つ２５０μｍ以下、特に約１２０μｍである。放射主面３０の角において電気的な端子領域７ａが設けられている部分領域はカバーボディ５によって覆われていない。
【００３６】
半導体チップ３の電気的な接触接続はボンディングワイヤ４を介して行われており、このボンディングワイヤ４は支持体上面２０上の電気的な端子領域７ｂから、放射主面３０上の端子領域７ａまで延びている。端子領域７ａ付近の領域においては、ボンディングワイヤ４が例えば最大で２０°の許容差でもって放射主面３０にほぼ平行に延在している。図１に示されているものとは異なり、特に端子領域７ａが壇のように形成されている場合には、ボンディングワイヤ４と支持体上面２０との間隔が端子領域７ａから端子領域７ｂの方向に向かって小さくなり続けることも考えられる。
【００３７】
水平方向においては、反射性の注型材料６が半導体チップ３、カバーボディ５並びにボンディングワイヤ４を包囲し、それらと形状結合されている。ボンディングワイヤ４は反射性の注型材料６内に完全に埋設されている。注型材料６の厚さＴは、例えば最大で５％の許容差、又は最大で１０％の許容差でもって、カバーボディ５の厚さＡ及び半導体チップ３の厚さＣの和に相当する。注型材料６の支持体２側とは反対側の注型材料上面６０は、製造公差の範囲内で支持体上面２０並びにボディ上面５０に平行に配向されており、また製造公差の範囲内でボディ上面５０と面一に終端している。注型材料６は例えば透過性のシリコーン又は、透過性のシリコーン・エポキシ・ハイブリッド材料であり、その中には反射性の粒子、特に酸化チタンから成る粒子が埋め込まれている。放射主面３０上の端子領域７ａは注型材料６によって完全に覆われている。
【００３８】
カバーボディ５の水平方向の境界面では、注型材料６の支持体２側とは反対側の注型材料上面６０に凹状のメニスカスが生じることも考えられる。有利には、カバーボディ５のボディ上面５０に固着防止層８が設けられており、この固着防止層８は注型材料６の材料によってボディ上面５０が湿潤することを阻止する。固着防止層８の厚さは例えば１０ｎｍ以上且つ１μｍ以下、特に２５ｎｍ以上且つ２００ｎｍ以下である。固着防止層は有利にはフッ化材料、例えばテフロンのような材料を有している。
【００３９】
カバーボディ５は例えば放射主面３０に接着されているか、又は直接的に放射主面３０上にプリントされている。図示されているものとは異なり、支持体上面２０から離れる方向において、それぞれが異なる機能を担い、且つ、例えば透過性で拡散散乱性であるか、もしくは変換手段を有している複数のカバーボディが連続的に設けられることも考えられる。同様に、カバーボディ５がカバー上面５０において、光の出力を改善するための粗面化された構造を有しているか、もしくは、固着防止層８に加えて、又は固着防止層８の代わりに、カバー上面５０に反射防止コーティング又は非常に固く機械的な負荷に耐性のあるコーティングが施されていることも考えられる。
【００４０】
図１に示されているものとは異なり、オプトエレクトロニクス半導体チップ３が二つのボンディングワイヤ４を介して放射主面３０において電気的に接触接続されていること、またその場合には、半導体チップ３がいわゆるフリップチップとして形成されていることも考えられ、これは他の全ての実施例においても同様に当てはまる。
【００４１】
図２Ａから図２Ｅの斜視図においては、オプトエレクトロニクス半導体モジュール１の製造方法が概略的に描かれている。
【００４２】
図２Ａに従い、支持体２が準備される。支持体２は支持体上面２０において電気的な端子領域７ｂ，７ｃ，７ｄを有している。端子領域７ｂ，７ｄは有利には、図示していない電気的な導体路を用いることによりスルーコンタクトを介して支持体２の下面と接続されている。
【００４３】
図２Ｂに従い、複数ある端子領域７ｃには複数の半導体チップ３が、例えばはんだ又は導電性接着剤を介してそれぞれ１つずつ取り付けられる。端子領域７ｄには、静電放電から保護するための保護ダイオード１１が取り付けられる。それら複数の半導体チップ３は同一構造の半導体チップで良いが、異なる半導体チップ、例えば異なるスペクトル領域で発光する半導体チップであっても良い。
【００４４】
図２Ｃにおいては、支持体上面２０における端子領域７ｂから延びるボンディングワイヤ４ａ，４ｂが半導体チップ３の端子領域７ａ並びに保護ダイオード１１の端子領域７ｅと接続されている。ボンディングワイヤ４ａ，４ｂは有利には最初に支持体上面２０と接続され、その後、半導体チップ３並びに保護ダイオード１１と接続される。
【００４５】
図２Ｄに従い、半導体チップ３にカバーボディ５ａ，５ｂが被着される。カバーボディ５ａは例えば、支持体２から離れる方向においてカバーボディ５ｂと面一で終端するような厚さを有利には有している、透明で透過性の小型プレートである。カバーボディ５ｂは、半導体チップ３から放出される放射の少なくとも一部を別の波長に変換する変換材料を含んでいる。例えば、カバーボディ５ｂが割り当てられている半導体チップ３は青色光を放射し、カバーボディ５ａが割り当てられている半導体チップ３は青色光又は赤色光を放射する。これとは異なり、半導体チップ３がそれぞれ同一構造の半導体チップであっても良い。同様に同一構造のカバーボディ５ａ，５ｂを使用することもできる。
【００４６】
ボンディングワイヤ４ａ，４ｂの詳細は図３から見て取れる。支持体上面２０から離れる方向において、カバーボディ５ａ，５ｂはボンディングワイヤ４ａ，４ｂよりも張り出している。ボンディングワイヤ４ａ，４ｂの経過に沿って、それらのボンディングワイヤ４ａ，４ｂは異なる曲率半径を有している。支持体上面２０における電気的な端子領域７ｂの上方において、ボンディングワイヤ４ａ，４ｂの曲率半径は特に、半導体チップ３並びに保護ダイオード１１の支持体２側とは反対側の面における端子領域７ａ，７ｅの近傍の領域における曲率半径よりも小さい。
【００４７】
図２Ｅに従い、半導体チップ３並びにカバーボディ５ａ，５ｂ及びボンディングワイヤ４ａ，４ｂが反射性の注型材料６によって注型され、水平方向において包囲される。カバーボディ５ａ，５ｂ並びに注型材料６は、支持体上面２０から離れる方向において、支持体２を完全に覆っている。ボンディングワイヤ４ａ，４ｂは完全に注型材料６内に埋設されている。注型材料上面６０は支持体上面２０にほぼ平行に延在しており、カバーボディ５ａ，５ｂの水平方向の境界面に生じる凹状のメニスカスを除いて平坦に成形されており、また、ボディ上面５０と面一に終端している。
【００４８】
注型材料６によって、変換手段を備えたカバーボディ５ｂが割り当てられた半導体チップ３から、そのカバーボディ５ｂを通過しなかった放射が放出されることを回避できる。これによって非常に均一なスペクトルの放射の放出及び高い変換効率を達成することができる。
【００４９】
オプションとして、図２Ｅによる半導体モジュール１を、それぞれが複数の半導体チップ３を備えた半導体モジュール又はそれぞれが半導体チップ３を一つずつ備えた半導体モジュールに個別化することもできる。
【００５０】
図４には半導体モジュール１の別の実施例が断面図で示されている。図１による実施例とは異なり、ボンディングワイヤ４がカバーボディ５及び注型材料６内に埋設されている。反射性の注型材料６は、支持体上面２０から見て、放射主面３０までしか延びていない。カバーボディ５は完全に、又は実質的に完全に、支持体上面２０全体にわたり延在している。ボディ上面５０は有利には平坦に成形されている。カバーボディ５の厚さＡは有利には５０μｍ以上且つ１５０μｍ以下である。カバーボディ５は有利には透明で透過性である。同様に、カバーボディ５がフィルタ材料及び／又は変換材料を含有していることも考えられ、これは他の全ての実施例においても当てはまる。
【００５１】
図２Ａから図２Ｅに類似する、半導体モジュール１の別の実施例のための製造方法が示されている図５Ａから図５Ｅによる実施例においては、支持体２が空所９０を備えたケーシング９を有している。空所９０の水平方向の境界面９５は、電気的な端子領域７ｂ，７ｃ，７ｄが設けられている支持体上面２０に対してほぼ垂直に配向されている。水平方向の境界面９５は反射性の注型材料６に関して湿潤性に構成されているので、空所９０を反射性の注型材料６によって充填すると、注型材料上面６０によってリフレクタタブが形成される。注型材料上面６０は有利には放物面に成形されている。
【００５２】
支持体２の水平方向の寸法は、例えば１ｍｍ×２ｍｍ以上且つ４ｍｍ×８ｍｍ以下であり、これは他の全ての実施例においても当てはまる。従って半導体モジュール１は比較的に小型に構成されている。選択的に、ケーシング９並びに支持体２の角に、位置合わせ支援部又は実装支援部を表す、円筒状の切欠部を形成することもできる。
【００５３】
図６Ａから図６Ｃには、ケーシング９を有する半導体モジュール１の別の実施例が概略的な断面図で示されている。他の全ての実施例においても当てはまるが、有利には、注型材料上面６０の上には別の注型材料は設けられない。特に、注型材料上面６０は空気に接している。これとは異なり、注型材料上面６０及び／又はケーシング９の上方には、図面には示していない光学系、例えばレンズを配置することもできる。
【００５４】
図７には、半導体モジュール１の別の実施例が断面図で示されている。図面を簡略化するために、図７においてはカバーボディ並びにボンディングワイヤは図示していない。注型材料上面６０によって放物面状のリフレクタが形成されている。水平方向の境界面９５においては、注型材料６が製造中に上方へと迫り上がる。注型材料６は半導体チップ３の位置において厚さＴ１を有しており、水平方向の境界面９５の位置において厚さＴ２を有している。厚さＴ１と厚さＴ２の差は、例えば５０μｍ以上且つ４００μｍ以下であるか、又は、７５μｍ以上且つ３００μｍ以下である。ケーシング９の水平方向の境界面９５と半導体チップ３との間の注型材料６の水平方向の寸法は、例えば１００μｍ以上且つ１ｍｍ以下、特に１５０μｍ以上且つ５００μｍ以下、例えば約３５０μｍである。注型材料６は半導体チップ３及び水平方向の境界面９５と直接的に接している。半導体チップ３の水平方向の境界面においては、半導体チップ３を支持体２に取り付ける結合手段の丸形溝状の部分が存在している場合もある。
【００５５】
図７においては、注型材料６の厚さＴが半導体チップ３から離れる方向において、差し当たり僅かに減少することも考えられるが、その後は水平方向の境界面９５に向かって再び増加し続けることが見て取れる。半導体チップ３から離れる方向における厚さＴの減少は有利には最大で３０μｍ又は最大で２０μｍであり、半導体チップ３又はカバーボディにおける小さい凹状のメニスカスの発生とみなすことができる。注型材料上面６０による放射の成形は、注型材料６の厚さＴのこの局所的な極小値によって影響を受けない、又は殆ど影響を受けない。
【００５６】
上記において説明した本発明は、実施例に基づいた説明によって制限されるものではない。むしろ本発明は新規の特徴、並びに、とりわけ特許請求の範囲に記載されている複数の特徴の組み合わせを内容とする、複数の特徴のあらゆる組み合わせを含むものであり、このことはその特徴又はその組み合わせ自体が明示的に特許請求の範囲又は実施例に記載されていない場合にも当てはまる。
【００５７】
本明細書は、ドイツ連邦共和国特許明細書10 2010 024 864.9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である。
【図１】
2013535111.tif 000003
【図２Ａ】
2013535111.tif 000004
【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図２Ｄ】
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【図２Ｅ】
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【図３】
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【図４】
2013535111.tif 000010
【図５Ａ】
2013535111.tif 000011
【図５Ｂ】
2013535111.tif 000012
【図５Ｃ】
2013535111.tif 000013
【図５Ｄ】
2013535111.tif 000014
【図５Ｅ】
2013535111.tif 000015
【図６Ａ】
2013535111.tif 000016
【図６Ｂ】
2013535111.tif 000017
【図６Ｃ】
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【図７】
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【手続補正書】
【提出日】平成24年12月21日(2012.12.21)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
支持体上面（２０）を備えている支持体（２）と、
前記支持体上面（２０）に取り付けられており、且つ、該支持体上面（２０）側とは反対側に放射主面（３０）を備えている、少なくとも一つのオプトエレクトロニクス半導体チップ（３）と、
前記半導体チップ（３）を電気的に接触接続させるための少なくとも一つのボンディングワイヤ（４）と、
前記支持体上面（２０）から離れる方向及び前記放射主面（３０）に対して垂直な方向において前記ボンディングワイヤ（４）よりも張り出している、前記放射主面（３０）上に設けられている少なくとも一つのカバーボディ（５）と、
水平方向において前記半導体チップ（３）を包囲しており、且つ、前記支持体上面（２０）から少なくとも前記放射主面（３０）にまで達している、少なくとも一つの反射性の注型材料（６）とを有しており、
前記ボンディングワイヤ（４）は完全に前記反射性の注型材料（６）内に埋設されており、
前記ボンディングワイヤ（４）は、前記半導体チップ（３）における前記放射主面（３０）上の電気的な端子領域（７）に取り付けられており、
該電気的な端子領域（７）は前記カバーボディ（５）によって覆われておらず、且つ、完全に前記反射性の注型材料（６）によって覆われており、
前記ボンディングワイヤ（４）は前記端子領域（７）において、最大で１０°の許容差でもって、前記放射主面（３０）に平行に延在しており、
前記カバーボディ（５）は小型プレートとして形成されており、且つ、前記カバーボディ（５）の厚さ（Ａ）は５０μｍ以上且つ２５０μｍ以下であることを特徴とする、オプトエレクトロニクス半導体モジュール（１）。
【請求項２】
前記カバーボディ（５）は水平方向において、即ち、前記放射主面（３０）に平行な方向において前記半導体チップ（３）よりも張り出している、請求項１に記載のオプトエレクトロニクス半導体モジュール（１）。
【請求項３】
前記反射性の注型材料（６）は、前記支持体上面（２０）から、前記カバーボディ（５）の前記支持体上面（２０）側とは反対側のボディ上面（５０）にまで達している、請求項１又は２に記載のオプトエレクトロニクス半導体モジュール（１）。
【請求項４】
前記カバーボディ（５）のボディ上面（５０）には固着防止層（８）が設けられており、該固着防止層（８）は前記反射性の注型材料（６）の材料に対して湿潤性ではない、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半導体モジュール（１）。
【請求項５】
前記支持体上面（２０）側とは反対側の注型材料上面（６０）は、最大で３０μｍの許容差でもって、前記カバーボディ（５）のボディ上面（５０）と面一に延在しており、且つ、該ボディ上面（５０）に平行に延在している、請求項１乃至４のいずれか一項に記載のオプトエレクトロニクス半導体モジュール（１）。
【請求項６】
前記支持体上面（２０）は俯瞰的に見て、完全に前記カバーボディ（５）及び前記反射性の注型材料（６）によって覆われている、請求項１乃至５のいずれか一項に記載のオプトエレクトロニクス半導体モジュール（１）。
【請求項７】
前記カバーボディ（５）は、前記支持体上面（２０）から離れる方向及び前記放射主面（３０）に対して垂直な方向において、前記ボンディングワイヤ（４）よりも張り出している、請求項１乃至６のいずれか一項に記載のオプトエレクトロニクス半導体モジュール（１）。
【請求項８】
前記固着防止層（８）はポリハロゲンオレフィンから構成されており、
前記固着防止層（８）の厚さは例えば２５ｎｍ以上且つ２００ｎｍ以下である、請求項１乃至７のいずれか一項に記載のオプトエレクトロニクス半導体モジュール（１）。
【請求項９】
前記カバーボディ（５）は前記放射主面（３０）に接着されており、
前記カバーボディ（５）は、前記半導体チップ（３）側とは反対側のボディ上面（５０）において、光の出力を改善するための粗面化された構造を有しているか、又は、反射防止コーティングが施されている、請求項１乃至８のいずれか一項に記載のオプトエレクトロニクス半導体モジュール（１）。
【請求項１０】
前記反射性の注型材料（６）は透過性のマトリクス材料と、該マトリクス材料内に埋め込まれている反射性の粒子とを有しており、
前記マトリクス材料は室温において最大でショアＡ５０の硬度を有している、請求項１乃至９のいずれか一項に記載のオプトエレクトロニクス半導体モジュール（１）。
【請求項１１】
前記反射性の粒子を形成している粒子材料は金属酸化物であり、
前記反射性の注型材料（６）における前記粒子の重量割合は１０％以上且つ４０％以下である、請求項１０に記載のオプトエレクトロニクス半導体モジュール（１）。
【請求項１２】
前記反射性の注型材料（６）は、前記半導体チップ（３）、前記ボンディングワイヤ（４）並びに前記カバーボディ（５）の周囲を形状結合により、且つ水平方向において完全に包囲している、請求項１乃至１１のいずれか一項に記載のオプトエレクトロニクス半導体モジュール（１）。
【請求項１３】
空所（９０）を備えているケーシング（９）を有しており、
前記半導体チップ（３）と、前記カバーボディ（５）と、前記支持体上面（２０）における前記反射性の注型材料（６）とは前記空所（９０）内に配置されており、
前記反射性の注型材料（６）は前記半導体チップ（３）から前記空所（９０）の水平方向の境界面（９５）にまで延在している、請求項１乃至１２のいずれか一項に記載のオプトエレクトロニクス半導体モジュール（１）。
【請求項１４】
前記反射性の注型材料（６）は、前記空所（９０）の前記水平方向の境界面（９５）を湿潤させるように形成されており、
前記水平方向の境界面（９５）における注型材料（６）の厚さ（Ｔ）は、前記半導体チップ（３）における注型材料（６）の厚さよりも少なくとも５０μｍ且つ最大で４００μｍ大きい、請求項１３に記載のオプトエレクトロニクス半導体モジュール（１）。
【請求項１５】
複数のオプトエレクトロニクス半導体チップ（３）を有しており、
第１のカバーボディ（５ａ）は透明で透過性の小型プレートであり、前記支持体（２）から離れる方向において第２のカバーボディ（５ｂ）と面一に終端するような厚さを有しており、
前記第２のカバーボディ（５ｂ）は、前記半導体チップ（３）から放出された放射の少なくとも一部を別の波長の放射に変換する変換手段を含んでおり、
前記第２のカバーボディ（５ｂ）が割り当てられた半導体チップ（３）は青色光を放出し、前記第１のカバーボディ（５ａ）が割り当てられた半導体チップ（３）は赤色光を放出する、請求項１乃至１４のいずれか一項に記載のオプトエレクトロニクス半導体モジュール（１）。
【国際調査報告】
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