JP2007531255A - 多分割式ケーシング体を備えたオプトエレクトロニクス構成素子 - Google Patents

Abstract

本発明によれば、ケーシング体（２）と該ケーシング体（２）上に配設される少なくとも１つの半導体チップ（８）を備えたオプトエレクトロニクス構成素子が提案されており、前記ケーシング体は、基体部分（１３）と反射器部分（１４）を有し、前記基体部分は接続体（１６）を含み、該接続体の上には接続導体材料（６，７）が設けられており、前記反射器部分（１４）は反射体（２３）を含み、該反射体（２３）には反射器材料（９）が設けられている。この場合前記接続体と反射体が相互に別個に事前成形されており、前記反射体は反射器アタッチメントの形態で接続体の上に配設されている。

Description

本発明は、請求項１の上位概念によるオプトエレクトロニクス構成素子に関している。

背景技術
この種のオプトエレクトロニクス構成素子はよく事前成形（premold）されたケーシング構造で形成されたケーシング体を用いて実現されている。このケーシング体はこの場合米国特許出願第６，４５９，１３０号明細書のように、プラスチックと共に金属製リードフレームの射出成形によって製造される。この場合リードフレーム上には引き続きオプトエレクトロニクス半導体チップが設けられる。ここでのプラスチックは半導体チップによって生成されるビームに関して反射性向上材料を備えている。構成素子の作動中に半導体チップにおいて発生する熱は、プラスチックの熱伝導性が比較的低いため大部分がケーシング体からリードフレームを介して伝達される。リードフレームからのケーシング体材料の剥離の危険性とそれに基づく外部から障害的な作用が半導体チップに影響を及ぼす危険性がそれによって高められる恐れがある。さらにプラスチックの反射率がプラスチックに入射するビーム、例えば紫外線ビームによる変色に基づいて低減し得る。

さらにセラミック材料からなるケーシング体も公知である。これはたびたび熱伝導性が高い点で優れている。この種の従来のオプトエレクトロニクス構成素子では、ケーシング体の壁部が次のように金属化されている。すなわちこの金属化によって反射器が形成されるようになされている。またさらに半導体チップのコンタクト形成のための接続導体路も例えば特開平９−０４５９６５号公報のようにたびたびこの金属化から形成されている。この場合この金属は接続導体材料と反射器材料を形成している。

発明が解決しようとする課題
本発明の課題は、冒頭に述べたような形式のオプトエレクトロニクス構成素子において、有利に高められた効率によって傑出した構成素子を提供することである。

課題を解決するための手段
前記課題は請求項１の特徴部分に記載された本発明によるオプトエレクトロニクス構成素子によって解決される。有利な改善例は従属請求項の対象である。

発明を実施するための最良の形態
本発明によるオプトエレクトロニクス構成素子は、ケーシング体と該ケーシング体上に配設される少なくとも１つの半導体チップを備えている。前記ケーシング体はこの場合基体部分と反射器部分を有しており、前記基体部分は接続体を含み、該接続体の上には接続導体材料が設けられており、前記反射器部分は反射体を含み、該反射体には反射器材料が設けられており、前記接続体と反射体が相互に別個に事前成形されており、前記反射体は反射器アタッチメントの形態で接続体の上に配設されている。前記反射体は特に反射性材料によってコーティングされていてもよい。

ケーシング体が接続体と反射体を含み、これらが相互に別個に事前成形されていることによって、この種のケーシング体の構成は有利に高められた自由度、特に接続体と反射体の形態づくりに関する自由度を有するようになる。そのため例えば種々異なって形成された反射器アタッチメントを備えた標準の接続体を事前成形することができる。相応のことは種々異なって形成される接続体に対しても当てはまる。そのため事前成形された接続体と事前成形された反射体を含んでいるケーシング体の構成に関して総合的に有利に高められた自由度が得られるようになる。この種のケーシング体は種々のあらゆる構成を低コストで製造することができる。さらに反射体は、例えばオプトエレクトロニクス構成素子の照射特性や受光特性に関する個々の要求に合わせることが可能である。

オプトエレクトロニクス半導体素子は、送信器又は受信器として構成されてもよい。この構成素子は、これに対して有利には少なくとも１つのオプトエレクトロニクス半導体チップ、これは例えばＬＥＤチップやレーザーダイオードチップ、あるいはホトダイオードチップとして実現されてもよい。このオプトエレクトロニクス構成素子は、さらに例えばオプトエレクトロニクス構成素子の制御に用いることのできるＩＣチップのような別の半導体チップを含んでいてもよい。

ビーム発生又はビーム受信のために有利にはオプトエレクトロニクス半導体チップはほぼ紫外線スペクトル領域から赤外線スペクトル領域の電磁放射用に構成された活性ゾーンを含んでいる。この活性ゾーン及び／又は半導体チップは有利には、ＩＩＩ族−Ｖ族の半導体材料、例えばＩＮ_xＧａ_yＡｌ_1-x-yＰ，ＩＮ_xＧａ_yＡｌ_1-x-yＮ，若しくはＩＮ_xＧａ_yＡｌ_1-x-yＡｓを含み、この場合はそれぞれ０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、ｘ＋ｙ≦１である。

材料系ＩＮ_xＧａ_yＡｌ_1-x-yＮは例えば紫外線スペクトル領域から緑色スペクトル領域までのビームに対して特に適しており、それに対してＩＮ_xＧａ_yＡｌ_1-x-yＰは例えば黄緑色スペクトル領域から赤外線スペクトル領域までのビームに対して特に適している。

ビーム受信機としてはＳｉを含んでいる若しくはＳｉをベースにした半導体チップ、例えばＳｉホトダイオードが適している。

有利には接続体ないしは反射器体の成形の間に接続導体材料及び／又は反射器材料が接続体ないしは反射器体の上方に配設される。それによりケーシング体の基体部分と反射器部分が相互に別個に成形される。

基体部分と反射器体部分の別個の成形によって、接続導体材料がそれぞれの有利な特性、例えば反射性や導電性に応じて製造可能な範囲内で相互に依存することなく基本的に自由に選択できるようになる。

成形された反射器部分は、成形された基体部分と有利には持続的に機械的に組み合わされる。それによりケーシング体は、有利に高められた安定性を有し、それによって外部の障害的な影響から半導体チップを保護する。

特に有利にはケーシング体内部において基体部分と反射器部分の間で（これらは特に相互に別個に成型されている）反射器部分と基体部分を機械的に安定させて結合させる接続領域が形成される。

反射器部分と基体部分の結合は、例えば有利には接続領域に形成されている接着剤結合部又は焼結結合部を介して行われる。焼結結合はこの場合有利には反射器部分とケーシング部分の別個の成形の後で行われる。

本発明の第１の有利な実施形態によれば、接続導体材料が電気的に相互に絶縁された少なくとも２つの部分領域において接続体上に配設され、それらは接続導体材料と導電的に接続される半導体チップの電気的なコンタクト形成のための接続導体を少なくとも部分的に形成している。例えば半導体チップは、接続導体材料の部分領域と蝋付け接合又は接着剤接合を介して導電的に接続され、さらなる部分領域とはボンディングワイヤなどのボンディング接続を介して導電的に接続されている。

接続導体材料及び／又は反射器材料は、特に有利には、Ａｇ，Ａｌ，Ｐｔ，Ｐｄ，Ｗ，Ｎｉ，Ａｕなどの金属か若しくはこれらの材料のうちの少なくとも１つとの合金を含み得る。これらの金属は、有利に高められた導電性の点で優れている。生成された若しくは受信されたビームの波長に応じて、これらの材料は当該ビームに関する有利に高められた反射性の点でも優れている。Ａｕは例えば赤外線スペクトル領域から黄緑色スペクトル領域の高い反射性によって優れており、それに対して例えばＡｇやＡｌは、緑色や青色のスペクトル領域から紫外線スペクトル領域においても高い反射性を有し得る。

別の有利な実施例によれば、接続導体材料はＡｕか及び／又は実質的に自由にＡｇを含み得る。なぜならばＡｇ原子は半導体チップへのマイグレーションによってチップ機能に作用し得るからである。Ａｕは有利には蝋付け特性の点で優れており、それによって有利には蝋付け接続のケースでも少なくとも半導体チップに向いた接続導体材料表面にＡｕを含み得る。

Ａｇは有利にはオプトエレクトロニクス半導体チップによって生成される又は受信されるビームに関する反射性、特に紫外線スペクトル領域から赤外線スペクトル領域における反射性が高く優れているので、反射材料は有利にはＡｇを含んでいる。特にこのことは青色又は紫外線スペクトル領域でのＡｕと比較した場合のＡｇの反射性に対して当てはまる。なぜならＡｕはこのスペクトル領域において比較的強く吸収されるからである。

接続導体材料及び反射器材料の種々異なる材料によってその都度の材料の有利な特性（例えば高い反射性や高い導電性など）が有効に利用できる。それに対してこれらの材料に起因する構成素子の機能や効率への悪影響（例えば半導体チップの損傷や比較的低い反射性など）のリスクは低減される。

反射器材料は有利には反射器体を有利にはＵＶビームの入射から保護する。それによって特にケーシング体の経年劣化、例えば表面のひび割れや変化、変色などは、金属製の反射器材料なしで事前成形される従来のケーシング構造体に比べて低減できるようになる。

ケーシング体の有利な構成によれば、ケーシング体が少なくとも１つのセラミック、特に有利には窒化アルミニウムや酸化アルミニウムを含んだセラミックを含んでおり、それらは有利に高められた熱伝導性や有利に低減された熱抵抗の点で優れている。前述したセラミックの１つを含んでいるケーシング体の熱抵抗は、例えば１０Ｋ／Ｗ以下である。そのケーシング体が例えばＡｌＮかＡｌ₂Ｏ₃をベースとしたセラミックを含んだオプトエレクトロニクス構成素子は、特に事前成形されたケーシング構造体と比べて高い温度ないしは温度変動に対する有利に高められた安定性を有している。

射出成形されたリードフレームを有する（このリードフレームが熱伝導の大半を担う）従来の事前成形されるケーシング構造体と比較して、有利に高いセラミックの熱伝導性のために半導体チップから発生した熱がますますケーシング体を介して放出されるようになる。

半導体チップの領域では、例えばハイパワーチップとして構成された半導体チップの作動中に、あるいは蝋付け接続を介したケーシング体への半導体チップの固定の際に、著しい高熱が発生し得る。この場合従来の事前成形されるケーシング構造体ではこのような高熱によってリードフレームからケーシング材料が剥離するリスクが高くなっていた。このことは当該構成素子の機能にも悪影響を及ぼす。

有利には少なくとも接続体がセラミックを含んでおり、このセラミックは接続導体材料を介して半導体チップと熱伝導的に接続されており、それによって半導体チップの配設されているケーシング体の少なくとも一部が有利に高められた熱伝導性を有し、半導体チップからの熱放出が有利には接続体を介して行えるようになる。

接続体や反射器体ないしは基体部分や反射器部分の成形は（これらはセラミックを含み得る）有利に行うことができ、それに対してセラミックは粘性のペースト状でいわゆるグリーンシートに配設される。このグリーンシートは自身に設けられる構造体（これらは特に有利にはケーシング体の要素、例えば接続体や反射器体などに相応する）の耐久性の点で有利に作用する。グリーンシートにおいては種々のケーシング体部分の構造部が例えば押し抜き加工によって形成され得る。

本発明の別の有利な形態によれば、ケーシング体がヒートシンクを含んでいる。このヒートシンクは有利には少なくとも部分的に接続体によって囲まれるか接続体から変形されている。有利にはヒートシンクは接続体を含んだ基体部分の成形の間に設けられてもよい。このヒートシンクは有利には半導体チップないしは接続導体材料から電気的に絶縁されている。

特に有利にはヒートシンクは半導体チップと熱伝導性が良好となるように接続されている。それにより、半導体チップからの熱伝導性は有利に向上する。また有利には接続体から少なくとも部分的に変形されているか若しくは部分的に囲まれているヒートシンクによって、半導体チップから熱を放出させる際の熱伝導経路が、接続導体ないしは半導体チップリードフレームを介した放出経路に比べて有利に短縮される。

本発明の別の有利な構成によればヒートシンクは、接続体の半導体チップに対向する側から良好に熱が放出されるように外部冷却体と熱伝導的に接続される。それにより半導体チップないしはケーシング体の大きな温度変化（例えば蝋付け接続を介した基体部分への半導体チップの固定の際）に対する損傷の危険性が低減される。

本発明のさらに別の有利な構成例によれば、オプトエレクトロニクス構成素子が熱的端子を有している。この熱的端子は、当該構成素子の組み付けの際に外部冷却体と熱伝導的に接続され得る。熱的端子は有利には金属を含み得る。熱的端子はケーシング体に設けられていてもよい。また有利にはこの熱的端子は、ケーシング体、有利には接続体の半導体チップに対向する側に配設される。この熱的端子は有利には接続導体材料から形成される。熱的端子は基体部分の事前成形の際に形成されてもよい。

この場合半導体チップから熱的端子までの熱伝導は実質的に完全にケーシング体、特に接続体の材料によって行われ得る。特にケーシング体は単にヒートシンクとして構成されていてもよい。この場合は特に接続体への別個のヒートシンクの配設が省略できる。それ以外にも熱低端子はケーシング体表面に配設してもよい。さらにこの熱的端子は完全に、ケーシング体、特に接続体の外部に配設してもよい。有利にはこの熱的端子は接続体の上に配設される。

有利にはケーシング体、特に接続体は、別個に構成された熱的端子の場合には、特に有利には高い熱伝導性を有しているセラミックを含み得る。

さらに熱的端子は、接続導体材料を用いて形成された電気的な接続導体と導電的に接続されていてもよい。このことは熱的端子の大面積な構成を容易にさせる。この場合ケーシング体、特に接続体が有利には大面積の熱的端子形成のために必ずしも拡大される必要はない。この場合の熱的端子は合目的に次のように配設される。すなわち２つの接続導体の間の電気的な直結状態とその結果としての短絡が回避されるように配設される。

特に熱的端子はより具体的には接続導体と共に一体的に構成されてもよい。

本発明のさらに別の実施例によれば、ケーシング体が少なくとも１つの切欠きを有している。この切欠きの中には半導体チップが設けられる。この切欠きは有利には、少なくとも部分的に反射器体の中の空間の形態で設けられてもよいし、及び／又は反射器材料が有利には少なくとも部分的にこの空間の壁部に配設されてもよい。

空間ないし切欠きの壁部は有利には反射器材料の透過層を備え、それは有利にはコーティングされていない壁部に対する反射性を高める。

切欠きの形態によってオプトエレクトロニクス構成素子の反射器の形態を定めることが可能ならば、当該オプトエレクトロニクス構成素子の放射特性及び／又は受信特性を有利に制御することが可能となる。反射器ないしは切欠き壁部は、種々の形態で形成可能である。この切欠きは例えば放物線状、円形、円錐形、双曲線状、楕円形、若しくはこれらのうちの少なくとも１つからの区分の形態を有し得る。

反射器体の切欠きは、特に有利には、ケーシング体の切欠き及び反射器の形態に応じて形成される。それにより反射器部分は事前成形の後で簡単な形式で基体部分に載置することが可能となる。さらにケーシング体の切欠きの適切な形態の形成のためのさらなる処理ステップが有利に回避され得る。

有利には反射器材料が接続導体材料から電気的に絶縁される。それにより反射器材料を介した接続導体の短絡の危険性は有利に低減される。

この接続導体材料からの反射器材料の電気的な絶縁は、例えばさらなる有利な構成によるケーシング体を含んだ絶縁部分によって行われる。特に有利にはこの絶縁部分は基体部分と反射器部分の間に次のように配設される。すなわち反射器部分の反射器材料が基体部分の接続導体材料と電気的にコンタクトしないように配設される。

絶縁部分は有利には基体部分及び反射器部分とは別個に事前成形され、特に有利には同じようにセラミックも含み得る。

またこの絶縁部分にケーシング体内の切欠きに応じて形成され得る切欠きが設けられてもよい。

さらに有利なケーシング体の実施例によれば、基体部分に粘着性介在部分が設けられており、これは有利には半導体チップから見て反射器部分に後置接続されている。

特に粘着性介在部分は、ケーシング体の切欠きに応じて形成可能な空間を有している。

この粘着性介在部分はさらに有利には次のように構成若しくは形成されている。すなわち、障害的な外部の影響から半導体チップを保護するために切欠き内に配設される被覆部ないしは被覆材料が、粘着性結合部分に反射器材料の場合よりも良好に粘着する。被覆部の層剥離の危険性はこれによって少なくとも低減される。

特に有利にはこの粘着性介在部分もセラミックを含み、及び／又は被覆材料が反応性樹脂、例えばアクリル樹脂、エポキシ樹脂、ケイ素樹脂、あるいはこれらの樹脂の混合物、及び／又はシリコンを含み得る。

例えばシリコンは有利には、高い耐性、紫外線ビームや高温（例えば２００℃までの温度）に対する高い耐性の点で優れている。被覆部が放射線若しくは温度変化の影響にさらされる経年劣化過程は、それによって有利には長期化される。そのため当該構成素子の効率及び／又は寿命は以下のように高められる。

特に相互に別個に事前成形される様々なケーシング体部分、例えば粘着性介在部分、絶縁部分、反射器部分、ないしは反射器体や基体部分あるいは接続体などは、そのつど前述したような焼結接続を用いて形成される形式の相応する接続領域に機械的に永続的に安定して組み合わされる。

本発明のさらに別の特徴部分や利点、合目性は図面と併せて以下の明細書で明らかとなる。

図面
図１は本発明によるオプトエレクトロニクス構成素子の第１実施例を示したものであり、Ａは概略的な平面図、Ｂは概略的な断面図、Ｃは基体部分の上方平面図、Ｄは基体部分の下方平面図、Ｅは反射器部分の下方平面図であり、
図２は、本発明によるオプトエレクトロニクス構成素子の第２実施例の概略的な断面図であり、
図３は、本発明によるオプトエレクトロニクス構成素子の第３実施例であり、この場合Ａは概略的な断面図、Ｂは基体部分の概略的な平面図である。なおこれらの図中において同種類若しくは同機能の要素にはそれらに相応する符号が付されている。

実施例
次に本発明を図面に基づき以下の明細書で詳細に説明する。

図１には本発明によるオプトエレクトロニクス構成素子の第１実施例が種々の図面で表されており、詳細には当該オプトエレクトロニクス構成素子の基体の各部分図がそれぞれＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ図に分けられて示されている。

図１のＡには、本発明によるオプトエレクトロニクス構成素子１の概略的な平面図が示されている。このオプトエレクトロニクス構成素子のケーシング体２は、底部４と壁部５を備えた切欠き３を有している。この切欠き３の底部上には、電気的に相互に分離された若しくは相互に絶縁された２つの接続導体領域６及び７が形成されている。

有利にはこれらの接続導体領域実質的にＡｕである。接続導体領域７上にはオプトエレクトロニクス半導体チップ８が配設されており、このチップは有利には接続導体領域７と導電的に接続されている。この導電性接続は例えば蝋付け又は導電的に構成された接着剤を介して行うことが可能である。しかしながら通常は比較的高い熱的負荷と電気的負荷のために蝋付け接続が有利である。オプトエレクトロニクス半導体チップ８は、第２の接続導体領域６とはボンディングワイヤ１２を介して導電的に接続されている。

特にこの半導体チップと接続導体領域との蝋付け接続若しくはボンディング接続に対しては、Ａｕがその有利な材料特性に基づいて良好に適している。それ故に接続導体領域は特に有利には少なくとも半導体チップに向いた側の表面が実質的にＡｕからなっている。接続体の方向においてこれらの接続導体領域はさらに別の金属ないし金属層、例えばＮｉ続いてＷが含まれていてもよい。この場合有利にはニッケルＮｉを含む層がＷを含む層と半導体チップの間に配設される。化学的プロセス及び／又はガルバニックプロセスを介した接続導体領域の構成は、有利には次のように簡素化可能である。すなわちＷ含有層が接続導体領域を定め、この構造がＮｉ含有層によって強化され、その後でＡｕが被着されるように簡素化可能である。ここではＡｕの代わりにＮｉＰｄ合金も設けることが可能である。これは蝋付け接続又はボンディング接続の形成に関してＡｕと同じように有利な特性を有している。

接続導体領域６，７は導電性接続材料中の絶縁スリット１１によって相互に電気的に分離ないし絶縁されている。

この場合半導体チップは、ＬＥＤチップやホドダイオードチップのようにビーム放射型若しくはビーム受信型の半導体チップとして構成され、例えばＩｎ_xＧａ_yＡｌ_1-x-yＰ又はＩｎ_xＧａ_yＡｌ_1-x-yＮの材料系に基づいている。これらは紫外線から緑色ビームまでないしは黄緑色から赤外線ビームに対して適するものである。半導体チップはＳｉベースのホトダイオードとして構成されてもよい。

切欠きの壁部５は、反射器材料を備え、例えば実質的にＡｇを含んでいる。この壁部５はその上に配設されている反射器材料と一緒にオプトエレクトロニクス半導体チップから受信される若しくは半導体チップによって形成されるビームのための反射器９を形成している。Ａｇはこの場合高い波長領域に亘って、特に青色波長領域及び紫外線波長領域においても優れている。

この反射器材料は有利には導電性接続材料とは異なっている。当該実施例においては導電性接続材料は実質的にＡｕを含み、反射器材料はＡｇを含んでいる。接続導体領域から半導体チップへのＡｇ原子の不都合なマイグレーション（これは半導体チップの破壊にもつながりかねない）は、紫外線スペクトル領域又は青色スペクトル領域の反射性が比較的僅かな反射器材料としてのＡｕのケースと同じように回避可能である。紫外線スペクトル領域におけるＡｇの高い反射性は次のことにもつながる。すなわち基体部分の材料（これは例えば実質的にセラミックを含み得る）が少なくとも反射器材料の領域において紫外線ビームから効果的に保護されることにもつながる。従って基体部分の不都合な経年劣化の危険性を少なくとも低減することが可能となる。

ケーシング体２の切欠き３内には被覆部１０が設けられている。この被覆部はオプトエレクトロニクス半導体チップを有利には外部からの悪影響、例えば湿気などから保護している。この被覆部１０は例えばシリコンを含んでおり、このシリコンは高い耐熱性と紫外線に起因する不都合な変色等に対する耐性の点で優れている。

前記被覆部は、半導体チップの保護を十分に向上させるために有利には半導体チップを少なくとも部分的に変形させている。それによりオプトエレクトロニクス構成素子の効率も有利に向上される。

ここでは当該の切欠きが図１Ａの平面図に示されているような実質的に円形の形態からずれた形態であってもよいことを述べておく。切欠きの形態と特に反射器の形態は（これらはオプトエレクトロニクス構成素子の照射特性または受光特性を定めている）、様々な個々の適用ケース毎に適切な形態で構成することが可能である。

図１Ｂには、図１Ａのオプトエレクトロニクス構成素子のラインＡ−Ａに沿った断面図が概略的に示されている。

この断面図においては、図１Ａからのケーシング体２の多層構造ないし多分割構造がみてとれる。ケーシング体２の基体部分１３に絶縁部分１５を介して反射部分１４が設けられている。この場合有利にはケーシング体の部分が相互に別個に成形されている。少なくとも反射器部分と基体部分は少なくとも部分的に相互に別個に成形されている。

基体部分は接続体１６を含んでいる。この接続体は有利にはセラミックを含んでいる。接続体には接続導体領域６及び７が設けられており、これらは絶縁スリット１１によって相互に電気的に分離された２つの領域に分離されている。これらの接続導体領域は、半導体チップ８から出発して横方向で外側に向かってケーシング体２の側面１７、１８まで延在している。これらの側面の領域では、当該の接続導体領域が半導体チップとは反対側のケーシング体表面２１において端子１９と２０に導電的に接続されている。これらの端子１９，２０と、有利には接続導体領域６，７も既にケーシング体の基体部分１３の変形期間中に形成されていてもよい。例えば端子１９及び２０もＡｕのような金属を含む。有利には、端子１９，２０及び接続導体領域６及び７は、実質的に同じ材料で形成されてもよいし、相互に相応する形態で形成されてもよい。それによりこれらの端子１９，２０と共に基体部分の変形処理は有利に簡素化される。

前記端子１９，２０を介してオプトエレクトロニクス構成素子はプリント基板、例えば金属コアのプリント基板ＰＣＢ（Printed Circuit Board）の導体線路と導電的に接続され得る。オプトエレクトロニクス構成素子は、有利には表面実装可能に構成されている。実質的にＡｕを含有する端子１９と２０はＡｇを含有する端子に比べて酸化傾向が少ない点で優れている。Ａｇの酸化は通常はＡｕよりも早いので、このことは特に構成素子の長期保管のもとでは例えば蝋付けに関してＡｇを含む端子に不利に作用し得る。

半導体チップは、アップサイドアップ配置かアップサイドダウン配置のもとで接続導体領域７に配設可能である。この場合のアップサイドアップ配置とは基板ないし支持体が活性層と接続領域の間に配設されることを意味し、それに対してアップサイドダウン配置の場合には半導体チップの活性層が基板と接続導体領域の間に配設される。Ａｕ原子は通常はＡｇ原子に比べて半導体チップへのマイグレーション傾向が僅かであるので、移行性原子による半導体チップの損傷の危険性は、Ａｕのようなマイグレーション傾向の比較的少ない材料を利用することで有利に低減することができる。特に活性層と接続導体領域の間の保護基板又は保護支持体なしのアップサイドダウン配置の場合にはこのことは有利となる。

有利には接続体が含み得るセラミックは窒化アルミニウムセラミック又は酸化アルミニウムセラミックであってもよい。この２つのセラミックは、熱伝導性が高い点で優れている。この場合窒化アルミニウムの熱伝導性は、通常は酸化アルミニウムの熱伝導性よりも高い。但し大抵は窒化アルミニウムの調達コストの方が酸化アルミニウムよりも高い。

接続体１６は有利には少なくとも部分的にヒートシンク２２を変形している。このヒートシンク２２は、有利には金属、例えばＡｕ、Ａｇ、Ｃｕ、及び／又はＷを含んでいる。この種の金属は、有利には熱伝導性が高い点で優れている。Ｗは例えば熱膨張性に関して前記セラミック、特に窒化アルミニウムに適合している。それによりケーシング体の安定性が有利に高められる。ヒートシンクの材料は、接続導体の材料とは異なっていてもよいし、製造可能性の枠内でその有利な特性に応じて有利には実質的に自由に選択されてもよい。

前述したようなセラミックの１つを含み得る接続体のそれ自体既に比較的高い熱伝導性は、有利にはヒートシンクによってさらに高めることが可能である。このヒートシンクは有利には半導体値婦の下方にある接続体の領域内に配設される。それにより半導体チップ８の固定期間中に接続導体領域７上に蝋付け接続を介して（通常はその製造中に高い熱が発生する）熱伝導性がこの領域から有利に向上される。それによって温度変動による若しくは高い温度による接続体の端子若しくは絶縁体の剥離の危険性が低減され得る。

ヒートシンクはさらに有利には接続導体領域６及び７の形態の接続導体材料から電気的に絶縁される。このことは例えば接続導体材料とヒートシンクの間に配設されている、接続体の材料の領域を介して行われる。電気的な絶縁は、有利には電気的に総合に分離された接続導体領域の短絡を回避すると同時にヒートシンクの大面積の形成を可能にする。ヒートシンクの構成は有利には既に基体部分若しくは接続体の変形期間中に行われる。

有利にはヒートシンクは次のように構成される。すなわち基体部分の表面２１の側から所定量だけ接続体１６からヒートシンクが端子１９と２０に相応するように突出している。プリント基板上へのオプトエレクトロニクス構成素子の配設の際には、当該ヒートシンク２２の外部冷却体、例えば金属コアプリント基板の金属コアへの熱伝導接続が容易に形成され得る。さらにこのヒートシンクの構成がプリント基板上でのオプトエレクトロニクス構成素子の配設に機械的な安定性をもたらす。

接続導体領域６，７と端子１９，２０、及びヒートシンク２２（これの接続体１６はより高い熱伝導性を有している）を備えたこの種の基体部分１３はオプトエレクトロニクス構成素子に対して著しい利点をもたらす。半導体チップ８からの熱放出のために得られる面積は、セラミックとヒートシンクによって従来のプレモルディングされるケーシング構造に比べて大幅に拡大する。特にヒートシンクは半導体チップにおいて例えば接続導体領域上への半導体チップの蝋付けプロセスにより又は構成素子の作動中に生じる熱のヒートシンクまでの放出経路を短縮する。

基体部分１３は、図１Ｂの実施例の描写においては、ケーシング体２の切欠き３の底部４を定めている。

図１Ｂの描写から離れてヒートシンクを省くことも可能である。特に接続体がＡｌＮなどのセラミックを実質的に含む場合には、特に有利な高い熱伝導性を有するようになる。有利にはこのようなケースでは図１Ｂに示されているヒートシンク領域のケーシング体表面に、例えば既に前述したさらなる金属の１つを含んでいる、外部冷却体への接続のための熱的な端子が設けられ、これは特に有利には端子１９と２０から電気的に絶縁される。

図１Ｃには、図１Ａ又は１Ｂに相応して事前成型された基体部分の実施例の上方からの平面図である。

ここに示されている接続導体領域６及び７は、絶縁スリット１１によって電気的に相互に分離されている。半導体チップは、別個に事前成形されたケーシング部分との接合の後で初めて接続導体領域７上に配設される。

図１Ｄには図１ＡまたはＢに示されている図のように基体部分１３の１実施例の下方からみた平面図である。ここでは端子１９と２０が示されており、これらの端子は基体部分１３の表面２１の側での半導体チップの電気的コンタクトに用いられている。さらに接続体１６から少なくとも部分的に変形されたヒートシンク２２が示されている。

これらの端子の具体的な数と構成に関しては図１Ｄでは実質的に４つの矩形状の端子（すなわち半導体チップのそれぞれの端子毎に２つ）で示してあるが、しかしながらこれはあくまでも例示的な具体例に過ぎないことを述べておく。またヒートシンクに関しても例示的に円形状の形態が平面図に示されているだけである。もちろんこれらの具体例はこの種の構成に対する限定として理解されるべきではない。有利にはヒートシンクも端子から絶縁されるべきであり、特に端子に対して横方向に離間された配置構成を用いて絶縁される。それによりヒートシンクを介した端子の短絡の危険性が低減される。

反射器部分１４は、当該実施例においては基体部分１３から分離されるように変形されており、さらに有利には例えば窒化アルミニウムや酸化アルミニウムなどのセラミックを含んでいる。図１Ｅには変形された反射器部分が平面図で示されている。この反射器部分１４は、反射体２３を含んでおり、該反射体は空隙３０を備えており、これは反射体２３全体にわたっている。前記空隙３０は完成後のケーシング体２の切欠き３の一部である。この空隙３０は壁部５を有し、該壁部５は有利には変形の際に、例えばＡｇを含んだ反射器材料を備えている。この壁部５の形態ないしは空隙３０の形態は、反射器９の形態を定めている。この反射器９は空隙の壁部５と当該壁部に配設された反射器材料によって形成されている。空隙３０の壁部５は、有利には少なくとも近似的にほぼ全面が反射器材料によって覆われており、それにより反射面が半導体チップから生成される若しくは受信されるビームに対してできるだけ大きくなります。

図１Ｂに示されているように、反射器部分１４はケーシング体２において基体部分に後置接続されている。反射器材料を介した接続導体領域６及び７の短絡を回避するために、反射器９ないしは反射器材料は絶縁部分１５によって前記接続導体領域６，７から電気的に絶縁されている。この絶縁部分は有利にはセラミック、例えば窒化アルミニウムや酸化アルミニウムを含んでおり、このことはケーシング体の個々の予め変形された部分の接続の際に利点をもたらす。絶縁部分における成形に関しては有利には次のような注意が払われている。すなわち当該絶縁部分が可及的に正確に基体部分の側面に配置された切欠きの制限によって正確に反射器部分内で終了するようにである。少なくとも絶縁部分は有利には横方向において反射器部分よりも半導体チップのそばに配設されることはない。有利にはそれによって反射面が縮小されることはない。なぜなら接続導体材料も（これは例えばＡｕを含む）入射するビームの波長に依存して高い反射性を有するからである。

被覆部１０は図１Ｂに示されているように半導体チップ８を少なくとも部分的に覆い、半導体チップを外部からの障害的な影響から防いでいる。さらにこの被覆部１０は、反射体２３の切欠き領域において反射器材料に配設されており、基体部分１３の側で少なくとも部分的に接続導体材料に配設されている。これは既に前述したような金属を含み得る。そこでは例えばシリコンを含んだ被覆材料が比較的頻繁に接着不良を起こすだけである。

図２には、本発明によるオプトエレクトロニクス構成素子の第２実施例の断面が概略的に示されている。ここに示されている実施例は、実質的には図１に示されている実施例に相応している。この第１実施例との相違点は、基体部分１３の上に配設されている半導体チップ８から見て反射器部分１４に接着介在部分２４が設けられている点である。この接着介在部分２４は、有利には次のように形成または成形されている。すなわちケーシング体２の切欠き３内で被覆部１０の接着が改善されるように形成ないし成形されている。この接着介在部分は有利にはセラミック、例えば窒化アルミニウムや酸化アルミニウムを含み得る。例えば被覆部の材料に含まれ得るシリコンは、この種のセラミック材料に対しては、通常はケーシング体２の切欠き３内の壁部５や基体部分上の接続導体材料に配設されている反射器材料のような金属よりも良好に接着される。半導体チップに対する外部からの悪影響の危険性は、切欠き内の被覆部の改善された接着性によって有利に低減される。接着介在面は、反射器部分と接着介在部分の間の段差によって有利に拡大され得る。これに対しては反射器部分の有利には切欠き３の底部４に対向している面が実質的に反射器材料から開放される（露出される）。

図３には、本発明によるオプトエレクトロニクス構成素子の第３実施例が示されており、詳細にはその概略的な断面図が図３のＡに、基体部分の下方からの概略的な平面図が図３のＢにそれぞれ示されている。

実質的にはこの図３に示されている実施例は図２に示されている実施例に相応している。ただこれとの違いは、図３によるオプトエレクトロニクス構成素子のもとでは付加的なヒートシンクが省略されている点である。半導体チップ８は当該半導体チップ８に対向するケーシング体２表面２１の側に配設された熱的端子２５を介して熱的に接続可能である。つまりこの熱的端子２５を介して半導体チップは外部冷却体と熱伝導可能に接続され得る。

この場合半導体チップからの熱放出は、実質的に接続体１６の材質によって行われ、ここでは目的に合わせて熱伝導性の高いセラミックを含んでいる。有利にはケーシング体２のケーシング部分、例えば接着介在部分２４、反射器部分１４ないし反射体２３，絶縁部分１５及び／又は基体部分１３ないし接続体１６は、セラミックを含み得る。ここではその高い熱伝導性に基づいて窒化アルミニウム性のセラミックが特に適している。

有利には熱的端子２５と端子１９及び／又は端子２０は同じ材料から製造される。この熱的端子はより簡単に、基体部分の事前成形の際に接続導体領域６、７又は端子１９ないし２０と一緒に形成されてもよい。

熱的端子２５は、ケーシング体の表面２１に配設されている端子１９及び２０から電気的に分離されていてもよい。このことは図３Ｂのケーシング体表面２１に対する平面図の中で符号２５による波線によって表されており、この波線部分が熱的端子を表している。この端子は円形の波線によって示されており、端子２０並びに波線によって表されている端子１９からは電気的に絶縁されている。

代替的にこの熱的端子２５は、２つの接続導体路に導電的に接続されていてもよい。このことは図３のＡにおいて、熱的端子２５と端子１９の間の波線によって表されている。図３Ｂの波線２６は、端子１９と一体的に実現された場合の熱的端子２５を表しており、この場合はそれに応じて端子１９とは導電的に接続され、端子２０とは電気的に絶縁される。熱的端子を介した端子１９と２０の短絡はそれによって回避される。符号２５からの実線はこの種の熱的端子を表すものである。これによって表面２１の側で半導体チップの大面積の熱的端子がケーシング体のサイズを高めることなく容易に実現される。

オプトエレクトロニクス構成素子１のケーシング体２の種々のケーシング体部分は、有利には機械的に安定した結合領域２７を用いて接続される。特に有利にはこの種の結合領域がそれぞれ隣接して配置された若しくは相互に接して配置された２つのケーシング体部分の間に形成される。

それによりオプトエレクトロニクス構成素子のケーシング体は総合的に有利に高められた安定性を有するようになる。

結合領域は特に焼結結合によって形成されてもよい。これは適切に上下に配置された個々のケーシング体部分の一度の焼結のもとで形成され得る。

この種の結合領域２７は、もちろん図１や図２による実施例においても設けることが可能である。

図１、図２及び図３における実施例では、共通して、反射器９がその断面図において実質的に円錐台状の形態を有している。しかしながら反射器部分１４の事前成形の時に切欠き３の壁部５ないしは反射体の空隙３０の最も異なる形態が実現されてもよい。反射器の形態の種別に応じてオプトエレクトロニクス構成素子は異なる受光特性又は照射特性を有し得る。反射体の反射器部分が集束領域又は焦点領域を有しているならば、半導体チップ８は有利にはこの焦点領域ないし集束領域に配設される。例えば切欠きは図示のものとは異ならせて実質的に放物線状の断面を有するように実施してもよい。

同様に前述した実施例において、基体部分、絶縁部分、反射器部分ないし接着介在部分２４のように種々異なるケーシング部分が有利には相互に別個に事前成形されていてもよい。それらの事前成形の後でこれらの部分が相互に相応に配設され、それによって例えば図１Ｂ、図２、若しくは図３Ａの断面図に示されているような構造体が形成される。ケーシング体２の事前成形された各部分の配設の後でこの構造部が例えば焼結過程を用いて次のように機械的に安定して接合される。すなわち異なるケーシング部分の間の境界面、特にそれぞれの結合領域に、機械的に安定した焼結結合が形成されるように接合される。ケーシング体の種々異なる部分は、結合領域を介して永続的に機械的に安定して結合される。この種のケーシング体は有利に高められた機械的な安定性を有し、さらに個々の部分の別個の事前成形に基づいて可変の形成も可能である。この場合ケーシング体の放熱特性は、個々の部材に使用されるセラミック材料のケースに応じて有利に高められる。

さらにこれらの実施例においては被覆部内に蛍光物質を挿入することも可能である。この蛍光物質は、有利には次のように構成される。すなわち半導体チップから放射されたビームを吸収して、当該半導体チップから放射されたビームの波長よりも長い波長となるように構成される。これらの波長自体は混合されてもよく、それによって当該のオプトエレクトロニクス構成素子が混色による特に白色光を放射できるようになる。

当該の特許出願は先の独国特許出願第１０ ２００４ ０１４２０７．６号に基づく優先権を主張するものであり、その全ての開示内容はこれによって明示的に本願に再帰的に受け入れられている。

本発明はこれまでの実施例に基づく説明によって限定されるものではない。それどころか本発明は、それぞれの新たな特徴や複数の特徴の新たな組み合わせ（これは特に請求の範囲の特徴のそれぞれの組み合わせも含む）もそれらが特許請求の範囲に明示的に述べられていないものであっても、含まれ得るものであることをのべておく。

本発明によるオプトエレクトロニクス構成素子の第１実施例を示した図 本発明によるオプトエレクトロニクス構成素子の第２実施例を示した図 本発明によるオプトエレクトロニクス構成素子の第３実施例を示した図

Claims (18)

1. ケーシング体（２）と該ケーシング体（２）上に配設される少なくとも１つの半導体チップ（８）を備え、
   前記ケーシング体（２）は、基体部分（１３）と反射器部分（１４）を有しており、
   前記基体部分（１３）は接続体（１６）を含み、該接続体（１６）の上には接続導体材料（６，７）が設けられており、前記反射器部分（１４）は反射体（２３）を含み、該反射体（２３）には反射器材料（９）が設けられている、オプトエレクトロニクス構成素子において、
   前記接続体と反射体が相互に別個に事前成形されており、前記反射体は反射器アタッチメントの形態で接続体の上に配設されていることを特徴とするオプトエレクトロニクス構成素子。
2. 前記基体部分と反射器部分は相互に別個に事前成形されている、請求項１記載のオプトエレクトロニクス構成素子。
3. 前記ケーシング体はセラミックを含んでいる、請求項１または２記載のオプトエレクトロニクス構成素子。
4. 前記ケーシング体は窒化アルミニウム若しくは酸化アルミニウムを含んでいる、請求項１から３いずれか１項きさいのオプトエレクトロニクス構成素子。
5. 接続導体材料は反射器材料とは異なっている、請求項１から４いずれか１項記載のオプトエレクトロニクス構成素子。
6. 前記接続導体材料は金属を含んでいる、請求項１から５いずれか１項記載のオプトエレクトロニクス構成素子。
7. 前記反射器材料は金属を含んでいる、請求項１から６いずれか１項記載のオプトエレクトロニクス構成素子。
8. 前記接続導体材料はＡｕを含み、前記反射器材料はＡｇを含んでいる、請求項１から７いずれか１項記載のオプトエレクトロニクス構成素子。
9. 前記ケーシング体は切欠き（３）を有しており、該切欠き内に半導体チップが配設されている、請求項１から８いずれか１項記載のオプトエレクトロニクス構成素子。
10. 反射器体が１つの空間（３０）を有しており、該空間（３０）はケーシング体の切欠きの一部であり、反射器材料が当該空間（３０）の壁部に配設されている、請求項１から９いずれか１項記載のオプトエレクトロニクス構成素子。
11. 前記反射器材料は、接続導体材料から電気的に絶縁されている、請求項１から１０いずれか１項記載のオプトエレクトロニクス構成素子。
12. 基体部分と反射器分部の間に絶縁部分（１５）が配設されている、請求項１から１１いずれか１項記載のオプトエレクトロニクス構成素子。
13. 前記絶縁部分は基体部分及び反射器部分とは別個に事前成形されている、請求項１２記載のオプトエレクトロニクス構成素子。
14. 基体部分の上に、特に反射器部分に続いて粘着性介在部分（２４）が設けられており、該粘着性介在部分は、ケーシング体の切欠きの一部である空間を有している、請求項１から１３いずれか１項記載のオプトエレクトロニクス構成素子。
15. ケーシング体の切欠き内に被覆部（１０）が設けられており、該被覆部は半導体チップを少なくとも部分的に覆っている、請求項１４記載のオプトエレクトロニクス構成素子。
16. 前記被覆部は粘着性介在部分に配設されており、さらに前記被覆部は粘着性介在部分において反射器材料における箇所よりも良好に固着されている、請求項１から１５いずれか１項記載のオプトエレクトロニクス構成素子。
17. 前記基体部分はヒートシンク（２２）を含んでいる、請求項１から１６いずれか１項記載のオプトエレクトロニクス構成素子。
18. 前記ヒートシンクは半導体チップから電気的に絶縁されている、請求項１７記載のオプトエレクトロニクス構成素子。

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