(57)【要約】【課題】構成要素を収容するためのプレモールドケースを改良する。【解決手段】当該プレモールドケースが、プラスチック材料またはモールドコンパウンド材料から製作されるケース本体６と、部分的にケース本体６内に封止される金属製のリードフレーム２とを備えており、リードフレーム２が、ケース本体６の接続面１７から突出する、基板２２にコンタクトするための複数の接続ピン１４と、構成素子１９を収容するためのダイパッド９と、複数の変向領域１０を介してダイパッド９と結合された２つの側方支持領域１１とを備えており、これらの変向領域１０が、ケース本体６のそれぞれ反対側から突出しており、側方支持領域１１が、ケース本体６の外側に配置されており、側方支持領域１１および接続ピン１４が、基板２２に取り付けるために共通の接続方向で延びている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
構成素子（１９）を収容するためのプレモールドケースにおいて、
当該プレモールドケースが、プラスチック材料またはモールディングコンパウンド材料から製作されるケース本体（６）と、
部分的にケース本体（６）内に封止される金属製のリードフレーム（２）とを備えており、
該リードフレーム（２）が、ケース本体（６）の接続面（１７）から突出する、基板（２２）にコンタクトするための複数の接続ピン（１４）と、構成素子（１９）を収容するためのダイパッド（９）と、複数の変向領域（１０）を介してダイパッド（９）と結合された２つの側方支持領域（１１）とを備えており、
これらの変向領域（１０）が、ケース本体（６）のそれぞれ反対側から突出しており、側方支持領域（１１）が、ケース本体（６）の外側に配置されており、
側方支持領域（１１）および接続ピン（１４）が、基板（２２）に取り付けるために共通の接続方向で延びていることを特徴とする、プレモールドケース。
【請求項２】
変向領域（１０）を折り曲げることによって、側方支持領域（１１）が、ダイパッド（９）に対して角度付けされている、請求項１記載のプレモールドケース。
【請求項３】
接続ピン（１４）および側方支持領域（１１）の外側の端部に、折り曲げ可能なはんだ脚部（１２，１５）が形成されている、請求項１記載のプレモールドケース。
【請求項４】
側方支持領域（１１）のはんだ脚部（１２）が、接続ピン（１４）のはんだ脚部（１５）と実質的に同じ高さに配置されている、請求項３記載のプレモールドケース。
【請求項５】
ケース本体（６）が、ケース底部（１６）と、該ケース底部（１６）とは反対側に位置する、少なくとも部分的に開放する前面（１３）とを備えている、請求項１から４までのいずれか１項記載のプレモールドケース。
【請求項６】
請求項１から５までのいずれか１項記載のプレモールドケース（８）と、ダイパッド（９）に取り付けられた、ボンディングワイヤ（２０）を介して接続ピン（１４）とコンタクトされているチップ（１９）とを備えていることを特徴とする、構成素子。
【請求項７】
当該構成素子が、放射検出器（２１）であって、チップが、検出器チップ（１９）であり、該検出器チップ（１９）が、放射を受け取るために、少なくとも部分的に、プレモールドケース（６）の開放する前面（１３）の下側に配置されている、請求項６記載の構成素子。
【請求項８】
ケース本体（６）の前面（１３）に、少なくとも１つの遮蔽部材および／または少なくとも１つの放射フィルタ（２５ａ，２５ｂ，２５ｃ）が取り付けられている、請求項７記載の構成素子。
【請求項９】
基板（２２）と、請求項６から８までのいずれか１項記載の少なくとも１つの構成素子（２１）とを備えた装置において、
該構成素子（２１）が、接続ピン（１４）および側方支持領域（１１）の脚部（１５，１２）で、基板（２２）に取り付けられており、ダイパッド（９）およびケース本体（６）のケース底部（１６）が、基板（２２）に対して実質的に垂直に延びていることを特徴とする、基板（２２）と、請求項６から８までのいずれか１項記載の少なくとも１つの構成素子（２１）とを備えた装置。
【請求項１０】
当該装置が、ガスセンサ（２３）であって、
構成素子が、放射検出器（２１）であって、
基板（２２）に放射源（２６）が取り付けられており、放射源（２６）が、ＩＲ放射（Ｓ）を、吸収区間（ｄ）を介して放射検出器（２１）に放射する、請求項９記載の装置。
【請求項１１】
基板（２２）上で、複数の放射検出器（２１）が、放射源（２６）に対向するように配置されている、請求項１０記載の装置。
【請求項１２】
複数の放射検出器（２１）のケース本体（６）の前面（１３）に、それぞれ異なるフィルタ特性を有する放射フィルタ（２５，２５ａ，２５ｂ，２５ｃ）が配置されている、請求項１１記載の装置。
【請求項１３】
基板（２２）上で、吸収区間（ｄ）の周りに、放射源（２６）から放射された放射（Ｓ）を集束させるための反射装置（２９）が取り付けられている、請求項９から１２までのいずれか１項記載の装置。
【請求項１４】
請求項１から５までのいずれか１項記載のプレモールドケースを製作する方法において、少なくとも以下の方法ステップ、つまり、
ａ）それぞれ１つのダイパッド（９）と、変向領域（１０）を介してダイパッド（９）に結合され、かつフレーム（４）に結合された２つの側方支持領域（１１）と、フレーム（４）に結合された複数の接続ピン（１４）とを備えたリードフレーム構造体（５）を使用し、
フレーム（４）と、該フレーム（４）に形成された、製作方向（Ｐ）でみて連続するリードフレーム構造体（５）とを備えた、金属製のリードフレームストリップ（１）を製作するステップ、
ｂ）個々のリードフレーム構造体（５）を、プラスチック材料またはモールディングコンパウンド材料による注入成形で封止し、リードフレーム構造体（５）をダイパッド（９）および接続ピン（１４）の領域で少なくとも部分的に収容して固定するケース本体（６）を形成するステップ、
ｃ）リードフレーム（２）をリードフレームストリップ（１）から分離するステップ、
ｄ）はんだ脚部を折り曲げて、ケース底部（１６）またはケース本体（６）の前面（１３）に向かって側方支持領域（１１）を折り曲げるステップ、
を有していることを特徴とする、プレモールドケースを製作する方法。
【請求項１５】
リードフレームストリップ（１）からの個々のリードフレーム（２）の分離を、製作方向（Ｐ）に対して実質的に直交する線（３）に沿って行う、請求項１４記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、検出器チップを収容するためのプレモールドケース、このようなプレモールドケースと収容されるチップとから成る構成素子、ならびに基板とこのような構成素子とを備えた装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
プレモールドケースは、プラスチック材料またはエポキシ樹脂をベースとするモールディングコンパウンド（モールド封止材料）から成るケース本体と、一般的に複数部分から成る金属製の支持体ストリップ（一般的にリードフレームと呼ばれる）とを備えている。プレモールドケースは、モールド法で、リードフレームにプラスチック材料またはモールディングコンパウンドを注入成形してこれを封止することによって製作される。ここでは一般的にプレモールドケースの２面または全４面で、ケース底部または場合によっては存在するダイパッドに対して実質的に平行に延びる、プリント基板にコンタクトするための接続ピンもしくはケース脚片が突出している。プレモールドケースに（ケース底部または有利にはダイパッドとして使用される、リードフレームの中央領域に）検出器チップがセットされ、ろう接または接着によって固定され、ワイヤボンディングを介して接続ピンとコンタクトされることができる。次いでプレモールドケースは基板、たとえばプリント基板にフラットに取り付けられ、たとえば接着またはろう接される。
【０００３】
自動車分野においてたとえばＣＯ２−エアコンディショナの漏れを検出するため、または呼吸空気内のガス濃度を求めるために用いられるガスセンサにおいて、一般的にガス特有の波長範囲の赤外放射を吸収することに起因する温度差が熱負荷として測定され、ここでは赤外放射源たとえば低電流領域で駆動される電球と、放射検出器たとえばサーモパイルとが用いられる。ここでは放射検出器のために、多くの場合前述のプレモールドケースに、特にサーモパイルチップであってよい検出器チップが挿入される。サーモパイルチップは、原則としてプレモールドケースの底部に、たとえばダイパッドに載設されるので、光軸は、プレモールドケースの底部、ひいてはプリント基板に対して９０°の角度下で延びている。検出器チップは、機械特性、光学特性または熱特性に基づいて、原則としてプラスチックもしくはモールディングコンパウンドによる注入成形で完全に埋め込むことができないので、モールドケースの使用は不適であるが、プレモールドケースでは放射はプレモールドケースの開放する正面を通って受け取ることができる。放射源は、一般的に別の基板、たとえば追加的なプリント基板上に配置され、放射源は放射源検出器のプレモールドケースを支持するプリント基板に対して、比較的手間がかかる形式で光学的に方向付けして、位置決めする必要がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
したがって本発明の課題は、冒頭で述べたような形式のプレモールドケースを改良することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この課題を解決するための本発明の装置によれば、プレモールドケースが、プラスチック材料またはモールドコンパウンド材料から製作されるケース本体と、部分的にケース本体内に封止される金属製のリードフレームとを備えており、リードフレームが、ケース本体の接続面から突出する、基板にコンタクトするための複数の接続ピンと、構成素子を収容するためのダイパッドと、複数の変向領域を介してダイパッドと結合された２つの側方支持領域とを備えており、これらの変向領域が、ケース本体のそれぞれ反対側から突出しており、側方支持領域が、ケース本体の外側に配置されており、側方支持領域および接続ピンが、基板に取り付けるために共通の接続方向で延びている。
【発明の効果】
【０００６】
本発明の構成素子、構成素子と基板とを備えた本発明の装置、ならびに本発明のプレモールドケースの有する利点によれば、比較的僅かな製作上の手間および製作コストで省スペースの取付が達成され、ならびに簡単で正確な光学的な方向付けが達成される。本発明によれば、プレモールドケースを基板、特にプリント基板上で垂直方向に取り付けることができ、これによって原則として余裕のない横方向構成スペースを大幅に削減することができる。
【０００７】
本発明によれば、プレモールドケースを鉛直方向で取り付けることによって基板面積が節約されるので、横方向で比較的小さな構成スペースしか必要とされない。このことは光学的な用途だけでなく非光学的な用途にとっても有利である。プレモールドケースをこのように鉛直方向で取り付ける場合、負荷に敏感なチップを簡単かつ経済的に収容することができる。光学的な構成素子を備えたプレモールドケースを鉛直方向で取り付ける場合、光学的なチップの光軸は、鉛直方向でなく、基板に対して平行か、または基板に対して僅かに角度付けされて延びている。したがって１つの基板上に、複数の光学素子、たとえば本発明による、検出器チップの収容されたプレモールドケースと、放射源とを取り付けることができるので、単に１つのプリント基板を用いて、完全な光学系、たとえば放射源と、吸収区間および場合によっては放射を集束させるための反射装置を有する放射検出器と備えたガスセンサを形成することができる。特にそれぞれプレモールドケースと収容された検出器チップとから形成された複数の放射検出器を、基板上で、共通の放射源に対向するように位置決めすることができる。この場合プレモールドケースの開放する前面に、つまり光軸でみて収容された検出器チップの手前に、放射フィルタを設けることができる。
【０００８】
鉛直方向で取付可能なプレモールドケースの製作コストは、従来のプレモールドケースの製作コストと実質的に同じである。なぜならば追加的な製作ステップが必要とされないからである。プレモールドケースは、構造化されていない平滑な前面もしくは接続ピンの設けられていない上位端面を備えているので、基板に対する標準の装着プロセスが実現可能である。
【０００９】
リードフレームを介して、横方向で放熱および基板に対する電気的な結合を達成することができるので、電磁適合性（ＥＭＶ；elektromagnetische Vertraeglichkeit）を保証することができる。さらにプレモールドケースの関連する全ての面およびコンタクトは不動態化することができる。
【００１０】
本発明による、ケース本体と、側方で突出する、変向領域で折り曲げ可能な側方支持領域とを備えたプレモールドケースの実施形態は、鉛直方向で取り付けが行われた場合、高い安定性を許容し、また構成スペースおよび必要なはんだ箇所のアプローチに応じた取付で高い融通性を許容する。この場合側方支持領域は選択的に２つのうちの１方向で折り曲げることができ、さらに側方支持領域および接続ピンのはんだ脚部は選択的に２つのうちの１方向で折り曲げることができる。
【００１１】
プレモールドケースの経済的で迅速な製作は、支持体ストリップもしくはリードフレームストリップにケースをモールド法により形成し、次いでリードフレームを、有利にはそれぞれ１ステップで打ち抜くかまたは切断し、側方支持領域を折り曲げることによって実現される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
次に本発明の実施の形態を図示の実施例を用いて詳しく説明する。
【００１３】
リードフレームストリップ１は、金属たとえば銅から成るたとえば打抜成形部分として製作されていて、かつウェブ４ａを有する、連続的に延びる梯子状のフレーム４と、あとで分離しようとするリードフレーム２のための、生産方向Ｐでみて連続する、フレーム４に予備打抜加工された複数のリードフレーム構造体５とを備えている。
【００１４】
本発明では、ケース本体６は、分離されていないリードフレームストリップ１におけるリードフレーム構造体５に、プラスチックまたは合成樹脂をベースとするモールディングコンパウンドを直接的に注入成形してこれを封入することによって製作することができる。図１には、個々のリードフレームにおいて、既に実線によってプレモールドケース６の位置を示した。
【００１５】
各リードフレーム２は中央領域にダイパッド９を備えており、ダイパッド９は両方の横方向で、つまり対称方向Ｐに直交する方向で、それぞれ変向領域１０を介して左右の側方支持領域１１と結合されている。側方支持領域１１は、それぞれ下向き、つまり矢印方向Ｐとは逆向きに、変向領域１０から延びていて、かつそれぞれ下位端部で２つのはんだ脚部１２を備えている。
【００１６】
さらに各リードフレーム２は複数、図１の実施例では１０個の接続ピン１４を備えており、接続ピン１４は中央のダイパッド９とは接続されておらず、これによってダイパッド９および接続ピン１４を介してあとで収容しようとするチップの種々異なるコンタクトを適当な形式で実現することができる。接続ピン１４は下向きにケース本体６から突出していて、かつ下位端部で比較的狭幅のはんだ脚部１５に移行している。
【００１７】
図２に示した実施例では、リードフレーム２はプレモールドケース６に封止され、その際に変向領域１０はそれぞれ半分だけ（プレモールドケースの）注入成形により埋め込まれ、これによって変向領域１０は、後続の曲げ変形に際して、これに続く、プレモールドケース６の外側に配置された側方支持領域１１のための継手として役立つ。さらに接続ピン１４もまたそれぞれ部分的に、たとえば実質的に半分まで、プレモールドケース６の注入成形により埋め込まれるので、はんだ脚部１５を備えた下位部分領域が突出する。
【００１８】
個々のリードフレーム構造体５は、はんだ脚部１２およびはんだ脚部１５で、リードフレームストリップ１の、横方向で延びるウェブ４ａと結合されている。切断用の線３に沿って分離もしくは整列することによって、個々のリードフレーム２は順次リードフレームストリップ１から分離され、ここでは線３に沿って切断することによって、図２に示したプレモールドケースを分離することができる。
【００１９】
図２から出発して、先ず側方支持領域１１および接続ピン１４のはんだ脚部１２，１５が９０°折り曲げられて、図３に示したプレモールドケース８が形成され、これによってあとで説明するように、プリント基板に対する固定およびコンタクトが実現される。そのあとで側方支持領域１１は、継手として作用する変向領域１０で、直角つまり９０°後方に折り曲げられる。
【００２０】
図４には、６極式のプレモールドケース８の１実施例を示した。このプレモールドケース８は６つの接続ピン１４と、変向領域１０および側方領域１１を備えた１つのダイパッド９とをモールド加工することによって製作されている。ここでは全てのはんだ脚部１２はケース開口に向かって折り曲げられ、そのあとで側方支持領域１１は後方、つまりケース本体６の底部に向かって折り曲げられる。
【００２１】
図５の実施例では、図４の実施例とは異なって、側方支持領域１１が前方、つまりケース本体６の前面１３に向かって折り曲げられており、この場合はんだ脚部１２は図４と同様に折り曲げられている。
【００２２】
図６の実施例では、はんだ脚部１２，１５は、図４および図５の実施例とは異なる別の方向に折り曲げられており、側方支持領域１１は図５に応じて折り曲げられており、したがってはんだ脚部１２は、外向き、つまり図５とは別の方向に折り曲げられ、これによってケース本体６に対して側方に変位されたろう接位置の良好な検査が実現される。
【００２３】
図３〜図６に示した実施例は、プレモールドケース８の適当なコンタクト条件および取付条件に応じて、側方支持領域１１ならびにはんだ脚部１２，１５の折り曲げ方向に関して選択的に組み合わせることができる。
【００２４】
図７ａおよび図７ｂには、プリント基板に装着するまえの状態の、図４のプレモールドケース８を側面図および側方断面図で示した。ケース本体６は、内側に自由スペース１８を備えていて、かつ前面１３で少なくとも部分的に開放しており、これによってたとえば光学的な用途で使用する際に検出しようとする放射を受け取ることができる。
【００２５】
図８には、放射検出器２１の基本構造を示した。放射検出器２１はプレモールドケース８と、プレモールドケース８に収容された、１構成素子としてのサーモパイルチップ１９とによって形成され、サーモパイルチップ１９は下面でダイパッド９に取り付けられていて、かつボンディングワイヤ２０を介して個々の接続ピン１４とコンタクトされている。放射検出器２１は側方支持領域１１ならびに接続ピン１４のはんだ脚部１２，１５を介して、たとえばはんだ２４または接着剤によって、プリント基板２２にコンタクトされている。ここではケース本体６とリードフレーム２とから成るプレモールドケース８全体が直立しており、つまりダイパッド９およびケース本体６の底部がプリント基板２２に対して垂直に位置しているので、収容されたサーモパイルチップ１９は、プリント基板２２に対して平行に延びる放射Ｓを受け取り、検出することができる。このために低電流範囲で駆動する、ＩＲ源２６としての電球は、接続部２７を介してプリント基板２２にコンタクトされていて、かつサーモパイルチップ１９によって検出可能な赤外放射Ｓを放射する。ＩＲ源２６とサーモパイルチップ１９との間の距離ｄは、ガス成分、たとえばＣＯ２を検出できる吸収区間ｄとして作用する。ケース本体６の前面１３に、遮蔽部材および放射フィルタ２５を取り付けることができ、放射フィルタ２５は選択された波長範囲のＩＲ放射だけを透過させる。
【００２６】
図９の実施例では、プリント基板２２上に直立して収容された、それぞれプレモールドケース８とサーモパイルチップ１９とから形成された複数の放射検出器２１が、共通のＩＲ放射源２６と共に設けられている。この場合それぞれ異なるフィルタ特性を有する放射フィルタ２５ａ，２５ｂ，２５ｃは、それぞれケース本体６の前面１３に設けることができる。信号増幅のために、反射装置２９をプリント基板２２上に取り付けることができ、反射装置２９は放射ＳをＩＲ放射源２６から個々の放射検出器２１に向かって集束させるかもしくは伝達する。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】同形の連続するリードフレーム構造体の周りに注入成形される複数のプレモールドケースを備えたリードフレームストリップの一部を示す図である。
【００２８】
【図２】リードフレームストリップから打抜加工されたあとでリードフレームを折り曲げるまえの状態の、図１に示したリードフレームを備えた１０極式のプレモールドケースの１実施例を示す図である。
【００２９】
【図３】側方支持領域および接続部の全はんだ脚部を１方向で折り曲げて、側方支持領域を折り曲げたあとの状態の、図２に示したプレモールドケースを示す正面図である。
【００３０】
【図４】ケース開口に向かってはんだ脚部を折り曲げて、プレモールドケース後面に向かって側方支持領域を折り曲げたあとの状態の、図１〜図３のプレモールドケースに相当する６極式のプレモールドケースの１実施例を示す平面図である。
【００３１】
【図５】ケース前面に向かって折り曲げられた側方支持領域を備えた、図４のプレモールドケースに相当するプレモールドケースの１実施例を示す平面図である。
【００３２】
【図６】外向き、つまりケース後面に向かって折り曲げられたはんだ脚部を備えた、図５のプレモールドケースに相当する１実施例を示す平面図である。
【００３３】
【図７】ａは、図４のプレモールドケースの側面図であり、ｂは、図４のプレモールドケースの側方断面図である。
【００３４】
【図８】基板上に設けられた、本発明の放射検出器と放射源とを備えたガスセンサを示す側面図である。
【００３５】
【図９】本発明の複数の放射検出器を備えたガスセンサを示す平面図である。
【符号の説明】
【００３６】
１  リードフレームストリップ、  ２  リードフレーム、  ３  線、  ４  フレーム、  ４ａ  ウェブ、  ５  リードフレーム構造体、  ６  ケース本体、  ８  プレモールドケース、  ９  ダイパッド、  １０  変向領域、  １１  側方支持領域、  １２  はんだ脚部、  １４  接続ピン、  １５  はんだ脚部、  １８  自由スペース、  １９  サーモパイルチップ、  ２０  ボンディングワイヤ、  ２１  放射検出器、  ２２  プリント基板、  ２４  はんだ、  ２５，２５ａ，２５ｂ，２５ｃ  放射フィルタ、  ２６  ＩＲ放射源、  ２７  接続部、  ２９  反射装置、  Ｐ  矢印方向、  Ｓ  赤外放射、  ｄ  吸収間隔
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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