專利名稱：發(fā)射和/或接收電磁輻射的半導體元器件和用于這種元器件的外殼基體的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種如權利要求1的前序部分所述的發(fā)射和/或接收電磁輻射的半導體元器件和如權利要求14的前序部分所述的一種外殼基體。
本發(fā)明尤其涉及一種特別是以導體框架(Leadframe)為基礎的表面裝配的光電元器件，其中半導體芯片設置在一個外殼基體的凹槽中并固定在那里。該外殼基體最好在將半導體芯片裝配到凹槽中之前進行預固定。
本專利申請要求德國專利申請103 03 727.6的優(yōu)先權，其公開內容在此作為參考。
例如由“西門子元器件”(Siemens)29(1991)第四冊第147至149頁已知這種半導體元器件。作為包覆物料通常采用例如環(huán)氧樹脂基的注塑材料。但是這種注塑材料經常易受到UV輻射的侵蝕。
為了改善輻射發(fā)射和/或輻射接收的光電半導體元器件的UV耐抗性，建議使用硅樹脂包覆物料。但是這種包覆物料帶來的困難是，它們與通常使用的外殼基體材料不能象例如環(huán)氧樹脂那樣牢固地結合。因此在使用硅樹脂作為包覆物料時增加了在機械或熱負荷下在外殼基體與包覆物料之間產生脫層的危險，這種脫層在凹槽的上邊緣上開始，并傳播到凹槽中。由于在脫層區(qū)中的附加反射面導致光損失。此外在最嚴重的情況下可能導致芯片包覆物料與外殼基體完全脫離。
本發(fā)明的目的是，制備一種上述類型的半導體元器件、尤其是一種上述類型的可表面裝配的半導體元器件，其中盡管使用一種包覆物料-該包覆物料與外殼基體的連接易受到機械負荷的強烈影響，但是也減少在包覆物料與外殼基體之間脫層的危險。
這個目的通過一個具有權利要求1特征的半導體元器件以及一個具有權利要求14特征的外殼基體得以實現(xiàn)。
所述半導體元器件以及外殼基體的有利實施例和改進方案是權利要求2至13和15至20的主題。
在按照本發(fā)明的一個半導體元器件以及一個外殼基體中，所述凹槽具有一個芯片槽，在其中固定半導體芯片，并且該芯片槽在凹槽內部至少局部地、即在芯片槽周邊的一部分上被一個溝包圍。因此在芯片槽與溝之間構成一個外殼基體壁。壁頂從芯片槽的一個底面看去總體上位于外殼基體的正面的水平面以下。在此所述正面是外殼基體的那個外從它開始凹槽進入到外殼基體中的表面，也就是說所述元器件的側面，通過該側面發(fā)射和/或接收電磁輻射。
在半導體元器件中將包覆物料這樣充入到凹槽中，使得它從芯片槽出發(fā)越過壁嵌入到溝中。在溝中與其余包覆物料整體地構成一個至少局部環(huán)繞的、最好連續(xù)的錨固帶或密封帶、尤其是一個由包覆物料制成的錨固環(huán)或密封環(huán)。所述包覆物料最好以硅為基，并且這種包覆物料具有一個凝膠類型的稠度(gelartige Konsistenz)。
在所述元器件以及所述外殼基體的一個特別有利并因此特別優(yōu)選的實施例中，在壁上構成至少一個錨固元件、最好是一個成形在外殼基體上的凸起或筋或一個溝。
在許多錨固元件中它們最好均勻地、即以在壁的長度上基本相同的相互間距分布地設置在該壁上。在一個特殊的實施例中這樣設置所述錨固元件，使它們分別成對地統(tǒng)計地設置或者精確對置地設置。所述包覆物料最好覆蓋錨固元件。在凹槽內部的充滿度高到使包覆物料完全覆蓋所述壁，或者必要時也覆蓋錨固元件。這使得元器件易于通過常見的分選裝置進行繼續(xù)加工。
在所述元器件或者外殼基體的另一種實施例中，所述包覆物料環(huán)形地圍繞錨固元件這樣敷設，使得錨固元件至少局部地從包覆物料中突出來。所述包覆物料尤其優(yōu)選在溝中構成一個連續(xù)的、圍繞芯片槽的錨固環(huán)，它還可以具有密封功能。
在所述元器件或者外殼基體的一個特殊實施例中，所述芯片槽構成為用于從半導體芯片所發(fā)射和/或接收的輻射的反射槽。
在所述元器件以及外殼基體的一個特別優(yōu)選的實施例中，所述外殼基體通過噴注或擠壓固定在一個金屬的導體框架帶(Leadframeband)上。
在包覆物料中可以通過簡單的方法混入至少一種發(fā)光材料，該發(fā)光材料吸收一部分從半導體芯片發(fā)射的輻射，并且發(fā)射具有與被吸收了的輻射相比發(fā)生變化的波長的輻射。由此可以通過簡單的方法加工發(fā)光二極管元器件，它們發(fā)射混合顏色的光或者顏色適配的光。
在所述元器件以及外殼基體的一個優(yōu)選改進方案中，所述壁具有至少一個凹坑，通過它將至少一個芯片連接導線從半導體芯片導引到所述元器件的電連接導體的一個導線連接區(qū)。
在一個按照本發(fā)明的元器件中，為了可靠的運行優(yōu)選無需使包覆物料例如通過一個透鏡形遮蓋物、如同在US 6,274,924中所述的那樣，或者通過另一遮蓋機構保護外殼基體。
由下面借助于在附

圖1至4中所述的實施例給出所述元器件以及外殼基體的其它優(yōu)點和有利的改進方案。附圖示出圖1一個按照本發(fā)明的元器件的第一實施例的截面示意圖，圖2一個按照本發(fā)明的元器件的第二實施例的截面示意圖，圖3第一和第二實施例的外殼基體的俯視示意圖，圖4第一和第二實施例的外殼基體的截面示意圖，圖5第一和第二實施例的外殼基體的立體示意圖，例如規(guī)定用于一個可表面裝配的發(fā)光二極管(LED)元器件或發(fā)射紅外光的二極管(IRED)元器件，圖6第三實施例的外殼基體的立體示意圖，例如規(guī)定用于一個可表面裝配的發(fā)光二極管(LED)元器件或發(fā)射紅外光的二極管(IRED)元器件，圖7第三實施例的外殼基體的截面示意圖。
在附圖中分別相同地示出所述實施例的相同的或相同功能的組成部分，并且配有相同的附圖標記。所述附圖原則上不必作為按照本發(fā)明的實際裝置的比例正確的視圖。
在圖1中簡示的元器件是一個可表面裝配的發(fā)光二極管元器件，它具有一個必要時發(fā)射其它UV輻射的發(fā)光二極管芯片1、例如GaN基的、發(fā)射一個可見藍光的發(fā)光二極管芯片，該芯片有意或無意地也發(fā)射UV輻射。這種元器件在原理上也適合于其它形式的發(fā)光二極管芯片的應用，如用于發(fā)射IR的元器件，它們尤其適用于高溫。
所述發(fā)光二極管芯片1裝配在一個金屬導體框架(Leadframe)6的一個電的芯片連接部分上，并且通過一個結合導線5與導體框架6的一個與芯片連接部分62在電上分離的電導線連接部分61的一個導線連接部位51進行連接。
一個例如由塑料噴注或壓力注塑制成的、具有一個凹槽2的外殼基體3位于導體框架上。該凹槽2具有一個芯片槽21，發(fā)光二極管芯片1位于其中。一個溝22(在圖3中通過點劃線220表示)圍繞芯片槽21延伸，該芯片槽現(xiàn)在構成用于從發(fā)光二極管1發(fā)射的電磁輻射的反射槽，因此在芯片槽21與這個溝22之間構成一個壁23(在圖2中通過點劃線230表示)。
所述壁23在一個位置上具有一個向著導線連接部位51的凹坑52，通過該凹坑使結合導線5導引到導線連接部位51。
在壁23上構成許多凸起或筋形狀的錨固元件24，它們除了在結合導線5用的凹槽部位以外例如均勻地圍繞芯片槽21分布在壁23上。所述錨固元件24在壁23的頂部(oberer Auslauf)開始，并只部分地伸進溝22中，因此從芯片槽21看去在錨固元件24的后面所述溝22連續(xù)環(huán)繞。
所述壁23的頂部、包括錨固元件24從芯片槽21底部看去在壁23的整個長度上位于外殼基體3的正面31的高度以下。
如圖3至5所示，外殼基體3、壁23和錨固元件24最好整體地構成，并在一個唯一的噴注或壓力注塑過程中制成。
一種由透過輻射的、例如透明的、凝膠狀的硅基注塑材料制成的包覆物料4位于凹槽2中，它混入一種發(fā)光材料粉末7，例如一種以YAG:Ce、TbAG:Ce或TbYAG:Ce為基的發(fā)光材料。這些發(fā)光材料例如由WO 98/12757和WO 01/08452已知，因此可以參閱其公開內容。凹槽2中的包覆物料4充滿芯片槽21，在壁23和錨固元件24上延伸，并從芯片槽21看去在壁23的后面、在這里即在溝22中構成一個錨固環(huán)41，它也可以承擔起密封功能。在其背離發(fā)光二極管芯片1的一側上所述包覆物料4具有一個凹下的外露的表面。
對于僅僅能夠發(fā)射發(fā)光二極管芯片原始輻射的元器件來說，所述包覆物料4僅僅可以是一種透明的凝膠狀的硅基注塑材料?？商鎿Q的是，對這種材料配有擴散顆粒并由該擴散顆粒變暗。在圖2中所示的第二實施例與上述圖1所述實施例的不同僅在于，所述凹槽2沒有這樣高地通過包覆物料4充滿，使錨固元件完全被包覆物料覆蓋，而是使錨固元件24穿過包覆物料4。因此所述包覆物料4環(huán)狀地圍繞錨固元件24敷設。在這個實施例中例如具有一種透明的沒有發(fā)光材料的硅基包覆物料4。這種包覆物料當然也可以用于其它實施例。在圖6和7中簡示的第三實施例與圖1所述實施例的不同尤其在于，在壁23上沒有錨固元件。
對應于所述實施例的外殼基體和包覆物料也可以用于輻射接收的半導體芯片、如光敏二極管。發(fā)光二極管芯片1也可以是光敏二極管。按照本發(fā)明的結構形式同樣適用于在激光二極管元器件、檢測元器件中使用和高溫應用。
借助于實施例所描述的根據本發(fā)明的技術理論的論述當然不使本發(fā)明局限于此。更確切地說，根據本發(fā)明的技術理論可以用于所有的元器件和外殼基體，它們具有一個芯片槽和一個至少局部圍繞芯片槽的溝，在溝中為了避免在芯片封裝物料與外殼基體之間脫層的危險，使封裝物料從芯片槽出發(fā)進行包圍。
在上述說明書、附圖以及權利要求書中公開的本發(fā)明的特征不僅可以單獨地而且可以組合地用于實現(xiàn)本發(fā)明。本發(fā)明包括每種新的特征和每種特征組合，這尤其使單獨的特征的每種組合包含在權利要求書中，盡管這種組合本身在權利要求書中沒有明顯地給出。
權利要求
1.發(fā)射和/或接收輻射的半導體元器件，該半導體元器件具有至少一個發(fā)射和/或接收輻射的半導體芯片(1)，該芯片設置在一個整體的外殼基體(3)的凹槽(2)中，并且在那里通過一種包覆元件(4)進行覆蓋，它對于由半導體芯片(1)發(fā)射和/或接收的電磁輻射可良好地透過，其特征在于，所述外殼基體在凹槽(2)中具有一個芯片槽(21)，在其中固定半導體芯片(1)；還具有一個至少局部地這樣圍繞芯片槽(21)的溝(22)，使得在芯片槽(21)與溝(22)之間在外殼基體(3)上具有一個壁(23)，該壁的頂從芯片槽(21)的一個底面看去位于外殼基體(3)的那個表面的水平面以下從該表面使凹槽(2)進入外殼基體(3)；并且所述包覆物料(4)整體地構成，并從芯片槽(21)出來越過所述壁嵌入到溝(22)中。
2.如權利要求1所述的半導體元器件，其特征在于，所述包覆物料(4)含有硅。
3.如權利要求1或2所述的半導體元器件，其特征在于，所述包覆物料(4)具有一種凝膠類型的稠度。
4.如上述權利要求中任一項所述的半導體元器件，其特征在于，在所述壁(23)上構成至少一個錨固元件(24)，它伸進包覆物料中。
5.如權利要求4所述的半導體元器件，其特征在于，在所述壁(23)上分布地、尤其是均勻地圍繞芯片槽在該壁上分布地設置多個錨固元件(24)，它們從壁出發(fā)伸進包覆物料中。
6.如權利要求4或5所述的半導體元器件，其特征在于，所述錨固元件(24)構成為從壁上伸出來的錨固凸起或錨固筋，并且所述包覆物料(4)環(huán)形地圍繞錨固元件(24)這樣敷設，使得所述錨固元件(24)至少局部地從包覆物料(4)中伸出來。
7.如權利要求4或5所述的半導體元器件，其特征在于，所述錨固元件構成為從壁上伸出來的錨固凸起或錨固筋，并且所述包覆物料(4)覆蓋錨固元件。
8.如上述權利要求中任一項所述的半導體元器件，其特征在于，所述包覆物料(4)在溝(22)中圍繞芯片槽(21)地構成一個連續(xù)的錨固環(huán)和/或密封環(huán)(41)。
9.如上述權利要求中任一項所述的半導體元器件，其特征在于，所述芯片槽(21)構成為用于由半導體芯片發(fā)射和/或接收的輻射的反射槽。
10.如上述權利要求中任一項所述的半導體元器件，其特征在于，所述外殼基體(3)在一個金屬的導體框架(6)上整體地由一種成形物料、尤其是通過噴注或擠壓進行預加工。
11.如上述權利要求中任一項所述的半導體元器件，其特征在于，在所述包覆物料(4)中混入至少一種發(fā)光材料(7)，它吸收一部分從半導體芯片發(fā)射的輻射，并且發(fā)射出具有與被吸收了的輻射相比不同波長的輻射。
12.如上述權利要求中任一項所述的半導體元器件，其特征在于，所述壁具有至少一個凹坑(52)，通過該凹坑使至少一個芯片連接導線(5)從半導體芯片(1)引導到元器件的一個電連接導體(61)的導線連接部位(51)。
13.如上述權利要求中任一項所述的半導體元器件，其特征在于，所述半導體芯片發(fā)射UV輻射。
14.尤其是用于一個發(fā)射和/或接收輻射的半導體元器件的外殼基體，該半導體元器件具有至少一個發(fā)射和/或接收輻射的半導體芯片，該外殼基體具有一個用于半導體芯片(1)的凹槽(2)，在其中可以使半導體芯片通過一種包覆物料進行包封，其特征在于，所述凹槽(2)具有一個芯片槽(21)，在其中固定半導體芯片(1)；還具有一個在凹槽(2)內部至少局部這樣圍繞芯片槽(21)的溝(22)，使得在芯片槽(21)與溝(22)之間所述外殼基體(3)具有一個壁(23)，該壁的頂從芯片槽(21)的底面看去位于外殼基體(3)的那個表面的水平面以下從該表面出發(fā)凹槽(2)進入到外殼基體(3)中。
15.如權利要求14所述的半導體元器件，其特征在于，在所述壁(23)上構成至少一個錨固元件(24)。
16.如權利要求14所述的半導體元器件，其特征在于，在所述壁(23)上設置多個錨固元件(24)，該錨固元件沿著芯片槽邊緣分布，尤其是相互間以相同的距離沿著芯片槽分布。
17.如權利要求14至16中任一項所述的半導體元器件，其特征在于，所述溝(23)從芯片槽(21)看去在錨固元件(24)后面這樣連續(xù)通過，使得一種包覆物料(4)可以在溝(22)中圍繞芯片槽(21)構成一個連續(xù)的錨固帶或密封帶、尤其是一個連續(xù)的錨固環(huán)或密封環(huán)(41)。
18.如權利要求14至17中任一項所述的半導體元器件，其特征在于，所述芯片槽(21)構成為用于由半導體芯片所發(fā)射和/或接收的輻射的反射槽。
19.如權利要求14至18中任一項所述的半導體元器件，其特征在于，所述外殼基體(3)在一個金屬導體框架(6)上通過噴注和擠壓進行預加工。
20如權利要求14至19中任一項所述的半導體元器件，其特征在于，所述壁具有至少一個凹坑，通過該凹坑使至少一個芯片連接導線(5)從一個半導體芯片(1)引導到元器件的一個電連接導體(61)的導線連接部位(51)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種發(fā)射和/或接收輻射的半導體元器件，該半導體元器件具有至少一個發(fā)射和/或接收輻射的半導體芯片(1)，該芯片設置在一個整體的外殼基體(3)的凹槽(2)中，并且在那里通過一種包覆元器件(4)進行覆蓋，它對于由半導體芯片(1)發(fā)射和/或接收的電磁輻射可良好地透過。根據本發(fā)明，所述外殼基體在凹槽(2)中具有一個芯片槽(21)，在其中固定半導體芯片(1)；還具有一個至少局部地這樣圍繞凹槽(2)內部的芯片槽(21)的溝(22)，使得在芯片槽(21)與溝(22)之間外殼基體(3)具有一個壁(23)，該壁的頂從芯片槽(21)的一個底面看去位于外殼基體(3)的那個表面的水平面以下從該表面出發(fā)使凹槽(2)進入外殼基體(3)；并且所述包覆物料(4)從芯片槽(21)出來越過所述壁嵌入到溝(22)中。本發(fā)明還涉及一個相應的外殼基體。
文檔編號H01L31/0203GK1745482SQ200480003170
公開日2006年3月8日 申請日期2004年1月29日 優(yōu)先權日2003年1月30日
發(fā)明者K·阿恩特, G·博納, B·布勞納, G·維特爾 申請人:奧斯蘭姆奧普托半導體有限責任公司