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DE4232644A1 - Opto-electronic semiconductor element for LED, photodiode etc. - is enclosed in plastics, with semiconductor chip, associated head conductive strips, and centring element between them - Google Patents

Opto-electronic semiconductor element for LED, photodiode etc. - is enclosed in plastics, with semiconductor chip, associated head conductive strips, and centring element between them

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DE4232644A1
DE4232644A1 DE4232644A DE4232644A DE4232644A1 DE 4232644 A1 DE4232644 A1 DE 4232644A1 DE 4232644 A DE4232644 A DE 4232644A DE 4232644 A DE4232644 A DE 4232644A DE 4232644 A1 DE4232644 A1 DE 4232644A1
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plastic
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Detlef Dipl Ing Houdeau
Herbert Dipl Ing Brunner
Guenther Waitl
Franz Schellhorn
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Siemens Corp
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Siemens AG
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Abstract

The optoelectronic semiconductor element comprises a photosensitive or light-emitting semiconductor chip (1) attached to a carrier in the form of a conductive strip (4) and contacted by at least one further conductive strip (5). The two conductive strips act as the electrical leads for the semiconductor chip and are coupled together at the chip end via a centring element (2). The whole is embedded in a transparent plastics material. Pref. the centring element has at least one arm projecting sidewards from the plastics block, e.g. three projecting arms at 120 degrees to one another. The centring element may act as a reflector for the semiconductor chip. ADVANTAGE - Improved centring accuracy for semiconductor chip; reduced mfg. tolerances.

Description

Die Erfindung betrifft ein optoelektronisches Bauelement mit einem strahlungempfangenden oder strahlungsemittieren­ den Halbleiterchip, der an einem als Leiterband ausgebil­ deten Trägerteil befestigt und mit mindestens einem zweiten Leiterband kontaktiert sowie mit transparentem Kunststoff umhüllt ist.The invention relates to an optoelectronic component with a radiation-receiving or radiation-emitting the semiconductor chip, which is formed on a conductor strip Deten carrier part attached and with at least a second Conductor tape contacted and with transparent plastic is enveloped.

Derartige optoelektronische Halbleiterbauelemente sind be­ kannt. Sie dienen als Wandler optischer Signale oder Ener­ gie in elektrische Signale oder Energie bzw. umgekehrt. Strahlungsempfänger bzw. bestrahlungsempfindliche Bauele­ mente sind beispielsweise Fotodioden oder Fototransistoren. Zu den Sendern bzw. Strahlung aussendenden Bauelementen gehören (sichtbares) Licht emittierende Dioden (LED) und Infrarotstrahlung emittierende Dioden (IRED). Diese opto­ elektronischen Bauelemente werden zweckmäßig im Scheiben­ verband hergestellt und nach Fertigstellung in Form von quaderförmigen Chips aus den Scheibenverband (Wafer) ver­ einzelt.Such optoelectronic semiconductor components are knows. They serve as converters of optical signals or energy gie in electrical signals or energy or vice versa. Radiation receiver or radiation-sensitive components elements are for example photodiodes or phototransistors. To the transmitters or radiation-emitting components include (visible) light emitting diodes (LED) and Infrared radiation emitting diodes (IRED). This opto electronic components are expediently in the panes manufactured and after completion in the form of cuboid chips from the wafer (ver) a tent.

Die fertigen Halbleiterchips werden dann je nach Verwen­ dungszweck auf einem geeigneten Träger befestigt, kontak­ tiert und in eine Umhüllung aus transparentem Kunststoff eingebettet. Die Kunststoffumhüllung kann dabei mehrere Funktionen haben. Zum einen bildet sie einen Schutz für den Halbleiterchip sowie den bzw. die Kontaktdrähte. Zum anderen wird durch die Kunststoffumhüllung die Strahlungs­ einkopplung bzw. Strahlungsauskopplung in bzw. aus dem Chip verbessert. Außerdem kann die zweckmäßig gekrümmte Kunststoffoberfläche als optische Linse wirken und somit die Strahlcharakteristik des Bauelements beeinflussen.The finished semiconductor chips are then used depending on the use attached to a suitable carrier, contact animals and in an envelope made of transparent plastic embedded. The plastic casing can do several Have functions. On the one hand, it provides protection for the semiconductor chip and the contact wire (s). To the others become radiation through the plastic covering coupling or radiation coupling into or out of the Chip improved. In addition, the appropriately curved  Plastic surface act as an optical lens and thus influence the beam characteristics of the component.

Allerdings stellt die bei den heute üblichen radialen Stan­ dardbauformen auftretende Abweichung der mechanischen Achse des Bauelements von der optischen Achse ein Qualitätspro­ blem dar. Insbesondere bei engwinkligen Bauformen führt dieses sogenannte Schielen zu Problemen. Diese Probleme treten herstellerseitig bei der Meßtechnik auf. Anwender­ seitig führen sie zu Fehlfunktionen oder aufwendiger Nach­ justage.However, the radial standard used in today's standard deviations of the mechanical axis a quality pro of the component from the optical axis blem. Especially in narrow-angle designs leads this so-called squint to problems. These problems occur in the manufacturer's measurement technology. User on the one hand they lead to malfunctions or costly rework adjustment.

Es sind bereits Bauformen bekannt, bei denen das sogenann­ te Leadframe als Trägerteil für den Halbleiterchip aus dem Plastikgehäuse (Kunststoffumhüllung) seitlich herausge­ führt ist. Diese "Ohren" werden zur Zentrierung bei der Um­ hülltechnik und bei der Anwendung benutzt. Nachteilig ist hierbei, daß aufgrund der Beschaffenheit des Leadframe zusätzlich Metallteile aus der Umhüllung herausgeführt werden. Dies beeinträchtigt die mechanische Stabilität des Kunststoffgehäuses, vermindert die Feuchtestabilität und birgt die Gefahr eines elektrischen Kurzschlusses in sich.There are already known designs in which the so-called te leadframe as a carrier part for the semiconductor chip from the Plastic housing (plastic casing) on the side leads is. These "ears" are used to center the order wrapping technology and used in the application. The disadvantage is here that due to the nature of the lead frame additional metal parts led out of the casing become. This affects the mechanical stability of the Plastic housing, reduces moisture stability and carries the risk of an electrical short circuit.

Hinzukommt, daß bei derartigen radialen Bauformen das Pla­ stikgehäuse bekanntlich in Kunststoffkavitäten abgeformt wird. Dabei wird die Standzeit, d. h. die mehrmalige Ver­ wendbarkeit dieser Kavitäten bzw. die Genauigkeit der Zen­ trierung beim Fügevorgang Leadframe-Kavität negativ beein­ flußt. Zudem wirkt die Zentrierung axial und radial nur in zwei Richtungen.In addition, with such radial designs, the pla Stikgehäuse known to be molded in plastic cavities becomes. The service life, i.e. H. the multiple Ver reversibility of these cavities or the accuracy of the Zen leadframe cavity during the joining process flows. In addition, the centering acts axially and radially only in two directions.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem opto­ elektronischen Bauelement der eingangs genannten Art die Mittenzentrierung des Halbleiterchips zu verbessern und die Montagetoleranzen zu verringern.The invention is based, with an opto electronic component of the type mentioned To improve centering of the semiconductor chip and  reduce assembly tolerances.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Leiterbänder an ihren Enden in Höhe des Halbleiterchips über ein Zentrierteil miteinander verbunden sind, das aus der transparenten Umhüllung seitlich herausragt und aus einem Kunststoff besteht. Dabei ist das Zentrierteil zweck­ mäßig ein Kunststoffspritzteil.This object is achieved in that the Conductor strips at their ends at the level of the semiconductor chip are connected to each other via a centering part the transparent wrapping protrudes sideways and out a plastic. The centering part is for this purpose moderately a molded plastic part.

Vorzugsweise erstrecken sich die seitlich aus der Umhüllung herausragenden Schenkel des Zentrierteils über den Sockel der Umhüllung hinaus und legen somit dessen Abstand auch in axialer Richtung fest. Zweckmäßig besitzt das Zentrier­ teil drei seitlich aus der Umhüllung um 120° versetzt her­ ausragende Schenkel.They preferably extend laterally out of the casing protruding leg of the centering part over the base of the wrapping and thus also place its distance fixed in the axial direction. The centering is useful part three laterally offset from the envelope by 120 ° protruding thighs.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das Zentrierteil als Reflektor für den Halbleiterchip aus­ gebildet. Dabei kann die Oberfläche des Zentrierteils, auf der der Halbleiterchip auf einem Leiterband befestigt in geeigneter Weise angeordnet ist, als plane Fläche ausgebil­ det sein. Aufgrund des verwendeten Kunststoffmaterials ist es aber auch leicht möglich, der Oberfläche zumindest im Bereich des Halbleiterchips eine andere geeignete Form zu verleihen, um so die Empfangs- bzw. Abstrahlcharakteristik des Bauelements weiter zu verbessern. Zudem läßt sich das Reflexionsvermögen eines als Reflektor ausgebildeten Zen­ trierteils auch durch einen metallischen Belag noch stei­ gern. Bei Verwendung einer solchen Beschichtung auf dem Zentrierteil ist lediglich darauf zu achten, daß dessen isolierende Eigenschaften nicht beeinträchtigt werden.According to an advantageous embodiment of the invention the centering part as a reflector for the semiconductor chip educated. The surface of the centering part can which the semiconductor chip attached to a conductor tape in is suitably arranged as a flat surface det be. Due to the plastic material used but it is also easily possible, at least in the surface Area of the semiconductor chip to another suitable shape confer, so the reception or radiation characteristics to further improve the component. In addition, it can Reflectivity of a Zen designed as a reflector trier part even by a metallic covering gladly. When using such a coating on the Centering part is only to be ensured that its insulating properties are not impaired.

Als Trägerteil wird vorzugsweise ein Leadframe verwendet, wobei das Zentrierteil vorteilhaft aus einem Kunststoff besteht, dessen Elastizitätsmodul kleiner als der des Ma­ terials des Trägerteils ist. Zweckmäßig wird für das Zen­ trierteil ein hochtemperaturfester Kunststoff verwendet.A leadframe is preferably used as the carrier part, the centering part advantageously made of a plastic  exists, whose modulus of elasticity is smaller than that of Ma terials of the carrier part. It is useful for Zen Trierteil uses a high temperature resistant plastic.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbeson­ dere darin, daß durch die Verwendung eines Kunststoffzen­ trierteils, vorzugsweise Kunststoffspritzteils, welches die Chiplage in axialer und radialer Richtung bestimmt, eine deutlich bessere Übereinstimmung von optischer und mechanischer Achse des Bauelements erreicht wird. Auch die mechanischen Spannungen im Bauelement werden durch die Ver­ wendung von Kunststoff für das Zentrierteil reduziert. Da­ mit wird ein negativer Einfluß auf die Alterung des Bauele­ ments beseitigt. Zusätzlich ergeben sich durch die Tren­ nung von Zentrierteil bzw. Reflektor und Leadframe noch folgende Vorteile. Reflektorform und Material können der jeweiligen Applikation einfach und kostengünstig angepaßt werden. Eine breite Palette von Bauelementmodifikationen kann mit nur einem Träger abgedeckt werden. Dieser Träger ist beispielsweise bei einer LED als Bauelement in seiner Gestaltung wesentlich einfacher als die herkömmlichen LED- Träger mit geprägtem Reflektor.The advantages achieved with the invention are in particular the fact that through the use of a plastic zen trier part, preferably plastic injection part, which determines the chip position in the axial and radial direction, a much better match of optical and mechanical axis of the component is reached. Also the mechanical stresses in the component are caused by the ver reduced use of plastic for the centering part. There with a negative influence on the aging of the component remedies. In addition arise through the doors of centering part or reflector and lead frame following advantages. Reflector shape and material can adapted to the respective application simply and inexpensively become. A wide range of component modifications can be covered with just one carrier. This carrier is for example with an LED as a component in its Design much simpler than the conventional LED Carrier with embossed reflector.

Bei Sendebauelementen kann die Reflektor-Zentrier-Einheit bei geeigneter Gestaltung den Lichtaustritt in Richtung der elektrischen Anschlüsse weitgehend verhindern und bei geeignetem Material und Design die Lichtausbeute in Ab­ strahlrichtung erhöhen.The reflector centering unit can be used for transmit components with a suitable design, the light emission in the direction largely prevent and at the electrical connections suitable material and design the luminous efficacy in Ab increase beam direction.

Aufgrund der Beschaffenheit und Ausbildung des Zentrier­ teils sind auch seitlich abstrahlende bzw. empfangende Bau­ elemente realisierbar. Due to the nature and training of the centering some are also radiating or receiving structures elements realizable.  

Zudem kann bei entsprechender Ausführung die Zentrierein­ heit auch als axiale Referenz ausgebildet werden.In addition, the centering can be carried out with an appropriate design unit can also be designed as an axial reference.

Anhand eines in der Figur der Zeichnung schematisch im Schnitt dargestellten Ausführungsbeispiels wird die Erfin­ dung im folgenden weiter erläutert.Using a schematic in the figure of the drawing Section shown embodiment is the Erfin tion further explained below.

In der Figur ist als Ausführungsbeispiel eines erfindungs­ gemäßen optoelektronischen Bauelements eine Lumineszenz- bzw. Leuchtdiode (LED) dargestellt. Die LED besteht aus einem Halbleiterchip 1 als licht- bzw. strahlungsemittie­ rendes Element. Der Chip 1 ist auf einem Leiterband 4, das sowohl als Chipträger als auch als die eine elektrische Zuleitung fungiert, zweckmäßig mittels eines geeigneten Leitklebers befestigt. Die andere elektrische Zuleitung für den Dioden-Chip 1 bildet das zweite Leiterband 5. Beide Leiterbänder 4 und 5 sind zweckmäßig Teile eines sogenann­ ten Leadframe, der beispielsweise aus Kupfer besteht. Die Kontaktierung des Chips 1 mit dem zweiten Leiterband 5 er­ folgt über einen Bonddraht 6. Die Leiterbänder 4, 5 sind an ihren Enden in Höhe des Halbleiterchips 1 über ein Zen­ trierteil 2 mechanisch miteinander verbunden, elektrisch hingegen isoliert. Das Zentrierteil 2 ragt dabei aus einer Umhüllung 3 aus transparentem Kunststoff, beispielsweise einem Epoxidharz, seitlich heraus und besteht aus einem Kunststoff. Die Umhüllung ist in ihrem Oberteil konvex ge­ wölbt und übernimmt aufgrund dieser Formgebung zusätzlich die Funktion einer optischen Linse. Die drei um 120° gegen­ einander versetzten Schenkel des Zentrierteils 2 erstrecken sich abgewinkelt (rechtwinklig) am Rande der Umhüllung 3 bis über den Sockel der Umhüllung 3 hinaus und bilden mit ihren Nasen Abstandsstücke für eine genau definierte Di­ stanz. Das plane Verbindungsteil des Zentrierteils 2 ist in diesem Beispiel zusätzlich als Reflektor für den LED- Chip 1 ausgebildet und besitzt daher eine Reflektorver­ tiefung, in der sich der Chip 1 auf dem Leiterband 4 befindet.In the figure, a luminescence or light-emitting diode (LED) is shown as an exemplary embodiment of an optoelectronic component according to the invention. The LED consists of a semiconductor chip 1 as a light- or radiation-emitting element. The chip 1 is expediently fastened on a conductor strip 4 , which functions both as a chip carrier and as the one electrical lead, by means of a suitable conductive adhesive. The other electrical lead for the diode chip 1 forms the second conductor strip 5 . Both conductor strips 4 and 5 are expediently parts of a so-called lead frame, which consists, for example, of copper. The contacting of the chip 1 with the second conductor strip 5, it follows via a bonding wire 6 . The conductor strips 4 , 5 are mechanically connected at their ends at the level of the semiconductor chip 1 via a Zen trier part 2 , however electrically isolated. The centering part 2 protrudes laterally from an envelope 3 made of transparent plastic, for example an epoxy resin, and consists of a plastic. The envelope is convex in its upper part and also takes on the function of an optical lens due to this shape. The three offset by 120 ° legs of the centering part 2 extend angled (at right angles) on the edge of the casing 3 to over the base of the casing 3 and form with their noses spacers for a precisely defined Di punch. In this example, the planar connecting part of the centering part 2 is additionally designed as a reflector for the LED chip 1 and therefore has a reflector recess in which the chip 1 is located on the conductor strip 4 .

Claims (8)

1. Optoelektronisches Bauelement mit einem strahlungemp­ fangenden oder strahlungsemittierenden Halbleiterchip, der an einem als Leiterband ausgebildeten Trägerteil befestigt und mit mindestens einem zweiten Leiterband kontaktiert sowie mit transparentem Kunststoff umhüllt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiterbänder (4, 5) an ihren Enden in Höhe des Halbleiter­ chips (1) über ein Zentrierteil (2) miteinander verbunden sind, das aus der transparenten Umhüllung (3) seitlich herausragt und aus einem Kunststoff besteht.1. Optoelectronic component with a radiation-capturing or radiation-emitting semiconductor chip, which is fastened to a carrier part designed as a conductor strip and contacted with at least one second conductor strip and is coated with transparent plastic, characterized in that the conductor strips ( 4 , 5 ) at their ends in height of the semiconductor chips ( 1 ) are connected to one another via a centering part ( 2 ) which protrudes laterally from the transparent casing ( 3 ) and consists of a plastic. 2. Bauelement nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die seitlich aus der Umhül­ lung (3) herausragenden Schenkel des Zentrierteils (2) sich über den Sockel der Umhüllung hinaus erstrecken und somit dessen axialen Abstand festlegen.2. Component according to claim 1, characterized in that the laterally from the wrapping ( 3 ) projecting leg of the centering part ( 2 ) extend beyond the base of the wrapping and thus determine its axial distance. 3. Bauelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Zentrierteil (2) drei seitlich aus der Umhüllung (3) um 120° versetzt herausragende Schenkel aufweist.3. Component according to claim 1 or 2, characterized in that the centering part ( 2 ) has three laterally out of the envelope ( 3 ) offset by 120 ° projecting legs. 4. Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da­ durch gekennzeichnet, daß das Zentrierteil (2) als Reflektor für den Halbleiterchip (1) ausgebildet ist.4. Component according to one of claims 1 to 3, characterized in that the centering part ( 2 ) is designed as a reflector for the semiconductor chip ( 1 ). 5. Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, da­ durch gekennzeichnet, daß das Zen­ trierteil (2) aus einem Kunststoff besteht, dessen Elasti­ zitätsmodul kleiner als der des Materials des Trägerteils (4, 5) ist. 5. Component according to one of claims 1 to 4, characterized in that the Zen trier part ( 2 ) consists of a plastic, the elasticity modulus is smaller than that of the material of the carrier part ( 4 , 5 ). 6. Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 5, da­ durch gekennzeichnet, daß das Zen­ trierteil (2) aus einem temperaturfesten Kunststoff besteht.6. Component according to one of claims 1 to 5, characterized in that the Zen trier part ( 2 ) consists of a temperature-resistant plastic. 7. Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 6, da­ durch gekennzeichnet, daß das Zen­ trierteil (2) ein Kunststoffspritzteil ist.7. Component according to one of claims 1 to 6, characterized in that the Zen trier part ( 2 ) is a plastic injection molded part. 8. Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 7, da­ durch gekennzeichnet, daß das Trä­ gerteil (4, 5) ein Leadframe ist.8. Component according to one of claims 1 to 7, characterized in that the Trä gerteil ( 4 , 5 ) is a lead frame.
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