(57)【要約】【課題】オプトエレクトロニクス部品用のハウジング及びハウジングにおけるオプトエレクトロニクス部品の配置を提供する。【解決手段】プラスチックハウジング（２）をキャリア素子（１）上に配置する。プラスチックハウジング（２）は、内部にオプトエレクトロニクス部品（１２）が配置された凹部（３）を有する。凹部（３）は、キャリア素子（１）から離れた側に、外側に透明カバーを配置可能な開口（９）を有する。カバー及び／又は光部品がオプトエレクトロニクス部品に対して正しく向くように、１以上の構造（５、６）をプラスチックハウジング（２）上に設けてもよい。【選択図】図１
2010516050.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
キャリア素子（１）と、
前記キャリア素子（１）上に配置されたプラスチックハウジング（２）と、
前記プラスチックハウジング（２）内に設けられ、オプトエレクトロニクス部品を収容可能な大きさを有する凹部（３）とを備え、
前記凹部（３）は、前記キャリア素子（１）の反対側に開口（９）を有することを特徴とするオプトエレクトロニクス部品用のハウジング。
【請求項２】
前記凹部（３）の開口（９）に透明カバー（４）を有することを特徴とする請求項１記載のハウジング。
【請求項３】
前記透明カバーがレンズ（１４）を有することを特徴とする請求項２記載のハウジング。
【請求項４】
透明な充填材が前記凹部（３）内に充填されたことを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか１項に記載のハウジング。
【請求項５】
前記プラスチックハウジング（２）は、前記充填材の接着に用いられる構造（５）を有することを特徴とする請求項４記載のハウジング。
【請求項６】
前記キャリア素子（１）は金属パターン層であることを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れか１項に記載のハウジング。
【請求項７】
前記プラスチックハウジング（２）は熱硬化プラスチックからなることを特徴とする請求項１乃至請求項６の何れか１項に記載のハウジング。
【請求項８】
前記プラスチックハウジング（２）は、前記プラスチックハウジング（２）に対するカバー（４）あるいは光部品の配置を決定する構造（５）あるいは開口（６）を有することを特徴とする請求項１乃至請求項７の何れか１項に記載のハウジング。
【請求項９】
前記プラスチックハウジング（２）の内部に電子部品（１０）を備えることを特徴とする請求項１乃至請求項８の何れか１項に記載のハウジング。
【請求項１０】
前記キャリア素子（１）は、前記凹部（３）内にオプトエレクトロニクス部品（１２）を収容するためのチップアイランドあるいは構造素子（１１）を有することを特徴とする請求項１乃至請求項９の何れか１項に記載のハウジング。
【請求項１１】
キャリア素子（１）と、
前記キャリア素子（１）上に配置されたプラスチックハウジング（２）と、
前記プラスチックハウジング（２）内で開口（９）を有する凹部（３）と、
前記凹部（３）内に配置され、前記開口（９）に向けて正しく発光あるいは受光するための領域を有するオプトエレクトロニクス部品（１２）とを備えたことを特徴とするハウジングにおけるオプトエレクトロニクス部品の配置。
【請求項１２】
前記オプトエレクトロニクス部品（１２）が発光ダイオードであることを特徴とする請求項１１記載の配置。
【請求項１３】
前記凹部（３）の前記開口（９）と前記オプトエレクトロニクス部品（１２）との間に変換素子（１６）が配置されたことを特徴とする請求項１１又は請求項１２記載の配置。
【請求項１４】
前記変換素子（１６）は、前記凹部（３）内に配置された前記オプトエレクトロニクス部品（１２）に対する光伝搬方向あるいは前記オプトエレクトロニクス部品（１２）からの光伝搬方向を独立して変えることを特徴とする請求項１３記載の配置。
【請求項１５】
電子部品（１０）が前記プラスチックハウジング（２）に更に配置されたことを特徴とする請求項１１乃至請求項１４の何れか１項に記載の配置。
【請求項１６】
前記電子部品（１０）は静電気によって引き起こされるダメージから保護する保護回路を含むことを特徴とする請求項１５記載の配置。
【請求項１７】
前記電子部品（１０）は前記オプトエレクトロニクス部品（１２）用の駆動回路を含むことを特徴とする請求項１５又は請求項１６記載の配置。
【請求項１８】
前記凹部（３）内に配置され、前記開口（９）に向けて正しく発光あるいは受光するための領域を有する他のオプトエレクトロニクス部品（１２）を少なくとも１つ備えることを特徴とする請求項１１乃至請求項１７の何れか１項に記載の配置。
【請求項１９】
各他のオプトエレクトロニクス部品（１２）が発光ダイオードであることを特徴とする請求項１８記載の配置。
【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部品用のハウジングに関し、特に、発光ダイオード用のレンズ部品として用いられるものに関する。
【背景技術】
【０００２】
本特許出願は、ドイツ特許出願第１０  ２００７  ００１  ７０６．７号に基づく優先権を主張するものであり、その開示内容を参照することにより本願の一部を構成するものとして援用する。
【０００３】
多くの異なるハウジングが、オプトエレクトロニクス部品用に用いられている。半導体チップは、パターン化された金属キャリア、いわゆるリードフレーム上にしばしば搭載され、埋め込み樹脂中に埋め込まれる。いわゆるＱＦＮ（Quad Flat No Lead）部品の場合、不透明で平坦な四角形の熱硬化プラスチックボディがハウジングとして用いられる。オプトエレクトロニクス部品用には、透明な熱可塑性プラスチックハウジングを用いることができる。このようなハウジングが例えばＬＥＤ（Light-emitting diodes）用に用いられる場合、発光光を変換する変換素子がオプトエレクトロニクス部品のチップに直接取り付けられる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の課題は、従前のハウジングよりも良好に光部品と結合することが可能なオプトエレクトロニクス部品用のハウジングを明確にすることである。特に、ハウジング内に配置された発光ダイオードの熱抵抗が低く、かつ、熱的安定性が高くなるようにすると共に、変換素子を適切に配置可能とすることを目的とする。
【０００５】
この課題は、請求項１の特徴を有するハウジング及び請求項１１の特徴を有するハウジングにおけるオプトエレクトロニクス部品の配置により解決し得る。改良は、それぞれの従属請求項から明らかである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
ハウジングはキャリア素子を有し、そのキャリア素子上にプラスチックハウジングが配置されている。特に、上記プラスチックハウジングは、熱硬化プラスチックで形成できると共に不透明にすることができる。プラスチックハウジングは、凹部を有する。この凹部は、オプトエレクトロニクス部品を収容し、かつ、キャリア素子から離れた側に開口を有する。オプトエレクトロニクス部品は、上記凹部内に配置され、上記開口に向かって正しく発光あるいは受光するための領域を有する。上記オプトエレクトロニクス部品が搭載された後、上記開口に透明な充填剤を充填してもよい。上記凹部の透明カバーを、上記開口内に、特に、上記凹部内に配置されたオプトエレクトロニクス部品から離間させて配置することができる。上記カバーは、例えば、ガラス、プラスチック、他のレンズあるいは異なる光部品の配置を含む透明な蓋部であってもよい。
【０００７】
特に、発光ダイオード用のアプリケーションである場合には、光を変換する変換素子を上記凹部内に配置することができる。ハウジングの形状は、上記部品の発光面から好適な距離だけ離れて上記変換素子が配置できるようにする。変換素子は、光の色を変える目的で配置することができる。変換素子は、できるだけ薄いことが好ましく、凹部の開口により定まる立体角範囲の全体に広がることが好ましく、かつ、オプトエレクトロニクス部品と直接接触しないことが好ましい。これにより、様々な方向に発せられた光が、変換素子を横切るときに同じ距離でカバーされ、このため発光方向に関係なく同様の色温度を有することが保証される。
【０００８】
構造又は取り付け開口がプラスチックハウジング上に設けられてもよい。この構造又は取り付け開口は分離して設けられ、プラスチックハウジングに対するカバー又は光部品の配置を決定する。これにより、カバー又は光部品を容易に取り付けることができ、それらをプラスチックハウジングに対して正しい位置に配置できる。オプトエレクトロニクス部品（特に発光ダイオード）を取り付けるために、チップアイランド等を、凹部に面する側のキャリア素子上に設けてもよい。オプトエレクトロニクス部品を正しい位置に置くため、追加の構造をキャリア素子上に設けてもよい。
【０００９】
上記オプトエレクトロニクス部品は、金属キャリア素子及び適切なキャリア素子のパターンを用いて電気的に接続されることが好適である。キャリア素子は、例えば、公知のリードフレームのようなパターン化された金属層であり、相互に電気的に絶縁された複数の部分に細かく分割されている。このようなキャリア素子は、例えば、銅を含んでもよい。オプトエレクトロニクス部品は、例えば背面のコンタクトを介してキャリア素子のチップアイランド上に接続される。他の電気的な接続のために、オプトエレクトロニクス部品の対応するコンタクトをキャリア素子の他の部分に接続するボンディングワイヤを設けてもよい。パターン化された金属キャリア素子の様々な部分は、ハウジング上で外部の電気的な接続導体を形成する。この例において、ハウジングは、外部に導かれるストリップタイプの接続（“接続ピン”）を設ける必要はない（リードなし）。外部の電気的な接続のために、キャリア素子の背面側の接触領域をプリント基板に半田付けすることができる。
【００１０】
熱膨張係数及び接着性に関して、上記プラスチックハウジングの材料は、キャリア素子の材料と適合することが好ましい。適正な材料のプラスチックハウジングと組み合わせることで、印刷もしくはエッチングされただけではあるが、プラスチックハウジングとの併用で高い機械的な安定性を有する平坦な金属リードフレームをキャリア素子として用いることができる。プラスチックハウジングのプラスチック材料を注入することによって、他の電子部品をＥＳＤ保護部品や駆動部品の形でプラスチックハウジング内に配置してもよい。
【００１１】
このハウジングの形状は、ハウジング内にオプトエレクトロニクス部品を配置できるようにする。その配置は、機械的及び熱的に安定であり、また、異なる他の光部品及び／又は電子部品が設けられてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
添付図面を用いて上記ハウジングの例のより正確な説明を行う。
【図１】ハウジングの一実施形態を示す平面図である。
【図２】図１に示した一実施形態の背面を示す平面図である。
【図３】図１に示された断面を示す図である。
【図４】他の実施形態の図３に対応する断面を示す図である。
【図５】他の実施形態の図１に示された他の断面を示す図である。
【図６】他の実施形態の図５に対応する断面を示す図である。
【図７】ハウジングの他の実施形態を示す平面図である。
【図８】図７に示した他の実施形態の背面を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
図１は、ハウジングの一実施形態を示す平面図である。プラスチックハウジング２は、キャリア素子１に取り付けられている。このプラスチックハウジング２は、図１で上方から見えるキャリア素子１の一部を介して複数の凹部を有する。これらの凹部は、オプトエレクトロニクス部品を収容するのではなく取り付ける目的だけである場合には省略してもよい。これらの凹部のいずれも、キャリア素子１の表面に達している必要はない。プラスチックハウジング２は、不透明（例えば、黒）であってもよく、従来のＱＦＮハウジングで使われているような熱硬化プラスチックで形成されてもよい。プラスチックハウジング２は、凹部３を有する。凹部３は、軸方向に対称であることが好ましく、図示された一実施形態では少なくとも略円筒形状であるが、原則的に所望の幾何学的形状であってもよい。凹部３は、キャリア素子１から離れた側に、開口９を有している。この開口９を介して光が外側に通過できる。
【００１４】
オプトエレクトロニクス部品１２は、凹部３内でキャリア素子１上に配置されている。このオプトエレクトロニクス部品１２は、例えば、キャリア素子１のチップアイランド上に直接配置されてもよい。この場合、キャリア素子１に対する第１の電気的接続は、オプトエレクトロニクス部品１２の背面側のコンタクトを用いて行うことが好ましい。図１に示す例では、他の電気的接続は、オプトエレクトロニクス部品１２のコンタクトとキャリア素子１の他の部分の接続領域とを接続するボンディングワイヤ１３により行われる。この図示された例では、キャリア素子１は複数の部分に分かれており、必ずしも存在しないウェブ７によって相互に絶縁されている。このウェブ７は、プラスチックハウジング２の一部によって形成することができる。
【００１５】
カバー又は光部品（例えば変換素子）をプラスチックハウジング２の凹部３に対して正確な位置に配置できるようにするため、又は、透明な埋め込み樹脂の良好な接着が達成されるようにするために、プラスチックハウジング２の構造５を設けてもよい。例えば、関連する光部品に固定されたピンや同様の延長部材が内部に設けられた取付開口６又は取付溝が、カバーに設けられた光部品用のプラスチックハウジング２内に更に取り付けられていてもよい。オプトエレクトロニクス部品１２は、例えば、発光ダイオード（ＬＥＤ）又は他の発光部品であってもよい。同様に、光検出器をハウジング内に配置することができる。
【００１６】
図２は、図１に示した一実施形態のハウジングの背面の平面図である。図示された単純な例では、キャリア素子１は、相互に分割され、かつ、相互に電気的に絶縁された２つの部分を有する。図２の下部に示された大きい部分は、凹部３内でオプトエレクトロニクス部品１２が配置されるチップアイランドを有する。図２の上部に示されたキャリア素子１の部分は、他の電気的接続として機能し、図１に示すように凹部３内でボンディングワイヤ１３に接続される。
【００１７】
図３は、図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った断面を示す。ハウジング内に配置されたオプトエレクトロニクス部品は、ただ概略的に現されている。この実施形態においてキャリア素子１が２つの分離した部分を有することは、図３から容易に理解できる。必要に応じて、凹部３を透明な充填材で充填することができる。例えば、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂又は他のハイブリッド材料（シリコーンエポキシド）のような透明な埋め込み樹脂が、この目的に好ましく合致する。この例では、プラスチックハウジング２内に設けられた構造５は、凹部３の内壁に設けられた側溝の１つであり、埋め込み樹脂の良好な接着を得るために用いられる。
【００１８】
また、図３は、キャリア素子１に取り付け可能であり、オプトエレクトロニクス部品１２をより正確に配置するために設けられる構造要素１１を示す。図１において示され、この例でキャリア素子１の部分を制限する目的で取り付けられたウェブ７は、図３の断面図において示されている。この例において存在するボンディングワイヤ１３の一端は、オプトエレクトロニクス部品１２の表面の接触領域に固定されており、他端は、キャリア素子１の第２の部分の接続領域８に固定されている。図示された配置は、表面発光部品をこのハウジング内に取り付けるのに好適である。キャリア素子１の表面に対して直角に取り付けるように改善すれば、端面発光部品をこのハウジングに連結して使用することができる。
【００１９】
図４に示された他の実施形態では、開口９のカバー４が、凹部３のキャリア素子１の反対側に設けられている。この例では、カバー４は、機械的に安定な材料（例えば、透明なプラスチック又はガラス）の透明層を有しており、例えば接着させることでプラスチックハウジング２に対して水平に固定される。この単純な透明の上蓋に代えて、所望の光部品又は複数の光部品の配列をカバー４として設けてもよい。カバー４は、例えば、反射もしくは回折もしくはそれらの組み合わせを行うそれ自体公知である所望の光システムを備えても良く、この光システムはプラスチックハウジング２に容易に固定することができる。これは、ハウジングのデザインの特別な効果である。カバー４が設けられる場合、凹部３内の充填材料を省略することができる。
【００２０】
ダメージ無しでハウジングの外部の電気的接続を製造するために、例えば、透明な上蓋、レンズもしくは他の光部品のようなカバー４は、後の半田付け工程で必要とされる高温に耐え得る材料で製造されることが好ましい。従って、ハウジングのこのようなアプリケーションにおいて、カバー４内で用いられる光部品は、例えば、シリコーンやガラスのようなリフロー半田付けを行うことが可能な材料で製造されるべきである。
【００２１】
図５は、図１に現された他の断面Ｖを示し、凹部３の開口９がレンズ１４で覆われた他の実施形態を示す。レンズ１４と共に、凹部３は、好適な埋め込み材料で埋め込まれることが望ましいが、この実施形態では埋め込み材料を省略してもよい。このレンズは、埋め込み材料の一部として形成してもよい。これに代えて、レンズを成型又は搭載してもよい。また、このレンズは、ガラス又は透明なプラスチックからなるようにしてもよい。図５に示されたプラスチックハウジング２上に残るレンズ１４の側端部１５には、図１に示された開口６にかみ合わせられるこぶ（ｎｕｂ）又はピンが設けられていてもよい。これにより、取り付け時にレンズ１４が自動的に正確な位置に配置される。
【００２２】
また、図５は、少なくとも１つの他の電子部品１０を示している。この電子部品１０は、その周りの射出成形されたプラスチックハウジング２のプラスチック材料からなり、例えば、プラスチックハウジング２内に配置されてもよい。この他の電子部品１０は、例えば、金属キャリア素子１の好適なパターン部分、及び／又は、必要に応じて、プラスチックハウジング２外部に配線可能なボンディングワイヤを用いて、電気的に接続することができる。この方法では、他の電子部品１０の出力及び／又は入力を、この目的のために設けられたオプトエレクトロニクス部品の端子に接続することができる。この他の電子部品１０は、静電気により引き起こされるダメージ（ＥＳＤ：electrostatic damage）から保護する保護回路を備えていてもよい。これに代えて、又は、これと共に、他の電子部品１０は、オプトエレクトロニクス部品（例えば、ＡＳＩＣ）用の駆動回路を備えていてもよい。また、複数の他の電子部品をプラスチックハウジング２内に配置してもよい。その結果、ハウジングの多様なアプリケーションを増やすことができる。オプトエレクトロニクス部品１２の操作方法は、プラスチックハウジング２内に１以上の他の電子部品を配置しても、何ら影響を受けない。プラスチックハウジング２内の電子部品の存在は、放射線の吸収又は回折を増大させず、凹部３の軸方向に対称な構成及びこれに伴う略対称な発光が、問題を起こすことなく実行可能である。
【００２３】
図６は、他の実施形態の図５に対応する断面を示している。他の実施形態では、凹部３内に変換素子１６が配置されている。変換素子１６をプラスチックハウジング２に対して正確な方向に向けることができ、かつ、変換素子１６をオプトエレクトロニクス部品１２から所望の距離で取り付けることができるように、変換素子１６の取り付けを補助するプラスチックハウジング２の構造５（例えば、段差）を形成してもよい。変換素子１６は、できるだけ薄いことが好ましく、凹部３の全体を覆うことが好ましい。変換素子１６は、オプトエレクトロニクス部品１２の表面に直接接しないこと、すなわち、オプトエレクトロニクス部品１２の表面に直接取り付けられないことが好ましい。その結果、オプトエレクトロニクス部品１２への光伝搬方向又はオプトエレクトロニクス部品１２からの光伝搬方向を変換素子１６により実用的に独立して変更できる。もしハウジングがＬＥＤに用いられる場合、このような変換素子１６の配置は、異なる方向に発せられた光が少なくとも略同一の角度で変換素子１６を横切り、同程度の距離をカバーすることを保証する。その結果、ハウジングから照射された光が、検出された立体角範囲の全体にわたって同様の色温度を有する。それに加えて、もし凹部３の開口９の大きさに関係なく、所望の集光、又は、発光光により検出された立体角範囲の大きさが所望の方法で設定することができる場合に、変換素子１６とオプトエレクトロニクス部品１２との間の距離を最適化できる。このハウジングのデザインは、オプトエレクトロニクス部品１２及び変換素子１６を含む配置がそれぞれの要求に従って最適化されることを許容する。充填剤を用いて凹部３を充填するとき、先ず所定のレベルまで凹部３内に充填材を注入し、変換素子１６をこの部分に配置し、最後に残りの充填材を注入して変換素子１６を封入することで、変換素子１６をオプトエレクトロニクス部品１２から所定距離だけ離れた位置に固定できる。
【００２４】
図６の実施形態では、図示された断面において、２つの電子部品１０がプラスチックハウジング２内に配置されている。これは、プラスチックハウジング２の同じ側もしくは反対側に複数の電子部品１０が配置可能であることを意図して図示されたものである。
【００２５】
図７は、ハウジングの他の実施形態の図１に対応する平面を示している。この他の実施形態では、複数のオプトエレクトロニクス部品１２をキャリア素子１上に配置し電気的接続できるように、キャリア素子１が複数の部分に細かく分割されている。図示された他の実施形態では、３つのオプトエレクトロニクス部品１２（例えば、３つの発光ダイオード）が、凹部３内に配置されている。各オプトエレクトロニクス部品１２は、キャリア素子１の分割された部分に配置され、分割された接続領域８とボンディングワイヤ１３によりそれぞれ接続されている。開口９の形状は、複数のオプトエレクトロニクス部品１２の配置と適合する。搭載されるオプトエレクトロニクス部品１２の数は、この部品のサイズ及び凹部３のサイズによって制限されるが、そうでなければ任意である。
【００２６】
図８は、図７に示された実施形態の図２に対応する背面を示している。この実施形態では、キャリア素子１が複数の部分に細分されている。
【００２７】
ハウジングと共に用いられる異なる電子部品及び光部品は、単純な方法で配置することができる。半田付け中に安定な光システムを使用することで、ハウジングを例えばプリント基板等に取り付けて半田端子を製造する前に、プラスチックハウジングとの高品質な接続を許容する。ハウジングのサイズは非常に小さいため、光システムも同様に小さくすることができ、製造コストを抑えることができる。その結果、ハウジングを実質的に所望のサイズにすることができ、ハウジング全体の高さをオプトエレクトロニクス部品のサイズに適合させることができる。
【図１】
2010516050.tif 000003
【図２】
2010516050.tif 000004
【図３】
2010516050.tif 000005
【図４】
2010516050.tif 000006
【図５】
2010516050.tif 000007
【図６】
2010516050.tif 000008
【図７】
2010516050.tif 000009
【図８】
2010516050.tif 000010
【国際調査報告】
2010516050.tif 000011
2010516050.tif 000012
2010516050.tif 000013
2010516050.tif 000014
2010516050.tif 000015
2010516050.tif 000016
2010516050.tif 000017
2010516050.tif 000018
2010516050.tif 000019
2010516050.tif 000020
2010516050.tif 000021
2010516050.tif 000022
2010516050.tif 000023
2010516050.tif 000024