专利名称：用于发射和/或接收辐射的半导体元器件的外壳基体的制作方法
用于发射和/或接收辐射的半导体元器件的外壳基体本申请是申请日为2004年1月29日、题为"发射和/或接收电磁辐射的 半导体元器件和用于这种元器件的外壳基体"的中国专利申请CN 200480003170.X的分案申请。技术领域本专利申请要求德国专利申请103 03 727.6的优先权，其公开内容在此 作为参考。本发明涉及一种用于发射和/或接收辐射的半导体元器件的外壳基体。
技术背景例如由"西门子元器件，，(Siemens) 29 ( 1991 )第四册第147至149页 已知这种半导体元器件。作为包覆物料通常采用例如环氧树脂基的注塑材料。 但是这种注塑材料经常易受到UV辐射的侵蚀。为了改善辐射发射和/或辐射接收的光电半导体元器件的UV耐抗性，建 议使用硅树脂包覆物料。但是这种包覆物料带来的困难是，它们与通常使用 的外壳基体材料不能象例如环氧树脂那样牢固地结合。因此在使用硅树脂作 为包覆物料时增加了在机械或热负荷下在外壳基体与包覆物料之间产生脱层 的危险，这种脱层在凹槽的上边缘上开始，并传播到凹槽中。由于在脱层区 中的附加反射面导致光损失。此外在最严重的情况下可能导致芯片包覆物料 与外壳基体完全脱离。发明内容本发明的目的是，制备一种上述类型的半导体元器件、尤其是一种上述 类型的可表面装配的半导体元器件，其中尽管使用 一种包覆物料-该包覆物 料与外壳基体的连接易受到机械负荷的强烈影响，但是也减少在包覆物料与 外壳基体之间脱层的危险。这个目的通过如下所述外壳基体得以实现。根据本发明提供了一种用于 一个发射和/或接收辐射的半导体元器件的外壳基体，该半导体元器件具有 至少一个发射和/或接收辐射的半导体芯片。该外壳基体具有一个用于半导体芯片的凹槽，在该凹槽中能够通过包覆物料对半导体芯片进行包封。其 中，该凹槽具有一个芯片槽，在其中固定半导体芯片。该凹槽还具有一个 在凹槽内部至少局部地围绕芯片槽的沟，使得在芯片槽与沟之间外壳基体 具有一个壁。从芯片槽的底面看去，该壁的顶位于外壳基体的正面的高度 以下，其中该凹槽从该正面出发而进入到外壳基体内。所述半导体元器件以及外壳基体的有利实施例和改进方案见下文。 在按照本发明的一个半导体元器件以及一个外壳基体中，所述凹槽具有 一个芯片槽，在其中固定半导体芯片，并且该芯片槽在凹槽内部至少局部地、 即在芯片槽周边的一部分上^f皮一个沟包围。因此在芯片槽与沟之间构成一个 外壳基体壁。壁顶从芯片槽的一个底面看去总体上位于外壳基体的正面的水 平面以下。在此所述正面是外壳基体的那个外从它开始凹槽进入到外壳基体 中的表面，也就是说所述元器件的侧面，通过该侧面发射和/或接收电磁辐射。 在半导体元器件中将包覆物料这样充入到凹槽中，使得它从芯片槽出发 越过壁嵌入到沟中。在沟中与其余包覆物料整体地构成一个至少局部环绕的、 最好连续的锚固带或密封带、尤其是一个由包覆物料制成的锚固环或密封环。 所述包覆物料最好以硅为基，并且这种包覆物料具有一个凝胶类型的稠度(gelartige Konsistenz )。在所述元器件以及所述外壳基体的一个特别有利并因此特别优选的实 施例中,在壁上构成至少一个锚固元件、最好是一个成形在外壳基体上的凸起 或筋或一个沟。在许多锚固元件中它们最好均匀地、即以在壁的长度上基本相同的相互 间距分布地设置在该壁上。在一个特殊的实施例中这样设置所述锚固元件， 使它们分别成对地统计地设置或者精确对置地设置。所述包覆物料最好覆盖 锚固元件。在凹槽内部的充满度高到使包覆物料完全覆盖所述壁，或者必要 时也覆盖锚固元件。这使得元器件易于通过常见的分选装置进行继续加工。在所述元器件或者外壳基体的另一种实施例中，所述包覆物料环形地围 绕锚固元件这样敷设，使得锚固元件至少局部地从包覆物料中突出来。所述 包覆物料尤其优选在沟中构成一个连续的、围绕芯片槽的锚固环，它还可以 具有密封功能。在所述元器件或者外壳基体的一个特殊实施例中，所述芯片槽构成为用 于从半导体芯片所发射和/或接收的辐射的反射槽。在所述元器件以及外壳基体的一个特别优选的实施例中，所述外壳基体通过喷注或4齐压固定在一个金属的导体框架带(Leadframeband)上。在包覆物料中可以通过简单的方法混入至少 一种发光材料，该发光材料吸收一部分从半导体芯片发射的辐射，并且发射具有与被吸收了的辐射相比发生变化的波长的辐射。由此可以通过筒单的方法加工发光二极管元器件，它们发射混合颜色的光或者颜色适配的光。在所述元器件以及外壳基体的一个优选改进方案中，所述壁具有至少一个凹坑，通过它将至少一个芯片连接导线从半导体芯片导引到所述元器件的电连接导体的一个导线连接区。在一个按照本发明的元器件中，为了可靠的运行优选无需使包覆物料例如通过一个透镜形遮盖物、如同在US 6,274,924中所述的那样，或者通过另一遮盖机构保护外壳基体。
由下面借助于在附图1至4中所述的实施例给出所述元器件以及外壳基 体的其它优点和有利的改进方案。附图示出图1 一个按照本发明的元器件的第一实施例的截面示意图，图2 —个按照本发明的元器件的第二实施例的截面示意图，图3 第一和第二实施例的外壳基体的俯视示意图，图4第一和第二实施例的外壳基体的截面示意图，图5 第一和第二实施例的外壳基体的立体示意图，例如规定用于一个 可表面装配的发光二极管(LED)元器件或发射红外光的二极管(IRED)元 器件，图6 第三实施例的外壳基体的立体示意图，例如规定用于一个可表面 装配的发光二极管(LED)元器件或发射红外光的二极管(IRED)元器件， 图7 第三实施例的外壳基体的截面示意图。
具体实施方式
在附图中分别相同地示出所述实施例的相同的或相同功能的组成部 分，并且配有相同的附图标记。所述附图原则上不必作为按照本发明的实 际装置的比例正确的4^图。在图1中简示的元器件是一个可表面装配的发光二极管元器件，它具 有一个必要时发射其它UV辐射的发光二极管芯片1、例如GaN基的、发射一个可见蓝光的发光二极管芯片，该芯片有意或无意地也发射UV辐射。 这种元器件在原理上也适合于其它形式的发光二极管芯片的应用，如用于发射IR的元器件，它们尤其适用于高温。所述发光二极管芯片1装配在一个金属导体框架(Leadframe) 6的一 个电的芯片连接部分上，并且通过一个结合导线5与导体框架6的一个与 芯片连接部分62在电上分离的电导线连接部分61的 一 个导线连接部位51进行连接。一个例如由塑料喷注或压力注塑制成的、具有一个凹槽2的外壳基体 3位于导体框架上。该凹槽2具有一个芯片槽21,发光二极管芯片l位于 其中。 一个沟22 (在图3中通过点划线220表示)围绕芯片槽21延伸， 该芯片槽现在构成用于从发光二极管1发射的电磁辐射的反射槽，因此在 芯片槽21与这个沟22之间构成一个壁23(在图2中通过点划线230表示)。所述壁23在一个位置上具有一个向着导线连接部位51的凹坑52,通 过该凹坑使结合导线5导引到导线连接部位51。在壁23上构成许多凸起或筋形状的锚固元件24,它们除了在结合导 线5用的凹槽部位以外例如均匀地围绕芯片槽21分布在壁23上。所述锚 固元件24在壁23的顶部(oberer Auslauf)开始，并只部分地伸进沟22 中，因此从芯片槽21看去在锚固元件24的后面所述沟22连续环绕。所述壁23的顶部、包括锚固元件24从芯片槽21底部看去在壁23的 整个长度上位于外壳基体3的正面31的高度以下。如图3至5所示，外壳基体3、壁23和锚固元件24最好整体地构成， 并在一个唯一的喷注或压力注塑过程中制成。一种由透过辐射的、例如透明的、凝胶状的硅基注塑材料制成的包覆 物料4位于凹槽2中，它混入一种发光材料粉末7，例如一种以YAG:Ce、 TbAG:Ce或TbYAG:Ce为基的发光材料。这些发光材料例如由WO 98/12757和WO 01/08452已知，因此可以参阅其^^开内容。凹槽2中的包 覆物料4充满芯片槽21，在壁23和锚固元件24上延伸，并从芯片槽21 看去在壁23的后面、在这里即在沟22中构成一个锚固环41，它也可以承 担起密封功能。在其背离发光二极管芯片1的一侧上所述包覆物料4具有 一个凹下的外露的表面。对于仅仅能够发射发光二极管芯片原始辐射的元器件来说，所述包覆 物料4仅仅可以是一种透明的凝胶状的硅基注塑材料。可替换的是，对这种材料配有扩散颗粒并由该扩散颗粒变暗。在图2中所示的第二实施例与上述图1所述实施例的不同仅在于，所述凹槽2没有这样高地通过包覆物 料4充满，使锚固元件完全被包覆物料覆盖，而是使锚固元件24穿过包 覆物料4。因此所述包覆物料4环状地围绕锚固元件24敷设。在这个实施 例中例如具有一种透明的没有发光材料的硅基包覆物料4。这种包覆物料 当然也可以用于其它实施例。在图6和7中筒示的第三实施例与图1所述 实施例的不同尤其在于，在壁23上没有锚固元件。对应于所述实施例的外壳基体和包覆物料也可以用于辐射接收的半 导体芯片、如光敏二极管。发光二极管芯片l也可以是光敏二极管。按照 本发明的结构形式同样适用于在激光二极管元器件、检测元器件中使用和 高温应用。借助于实施例所描述的根据本发明的技术理论的论述当然不使本发 明局限于此。更确切地说，根据本发明的技术理论可以用于所有的元器件 和外壳基体，它们具有一个芯片槽和一个至少局部围绕芯片槽的沟，在沟 中为了避免在芯片封装物料与外壳基体之间脱层的危险，使封装物料从芯 片槽出发进行包围。单独地而且可以组合地用于实现本发明。本发明包括每种新的特征和每种 特征组合，这尤其使单独的特征的每种组合包含在权利要求书中，尽管这 种组合本身在权利要求书中没有明显地给出。
权利要求
1.用于一个发射和/或接收辐射的半导体元器件的外壳基体，该半导体元器件具有至少一个发射和/或接收辐射的半导体芯片，该外壳基体具有一个用于半导体芯片(1)的凹槽(2)，在所述凹槽(2)中能够通过包覆物料对半导体芯片进行包封，其特征在于，所述凹槽(2)具有一个芯片槽(21)，在其中固定半导体芯片(1)，所述凹槽(2)还具有一个在凹槽(2)内部至少局部地围绕芯片槽(21)的沟(22)，使得在芯片槽(21)与沟(22)之间所述外壳基体(3)具有一个壁(23)，从芯片槽(21)的底面看去，该壁的顶位于外壳基体(3)的正面的高度以下，其中所述凹槽(2)从所述正面出发而进入到外壳基体(3)内。
2. 如权利要求1所述的外壳基体，其特征在于，在所述壁(23)上构成至 少一个锚固元件(24)。
3. 如权利要求1所述的外壳基体，其特征在于，在所述壁(23)上设置多 个沿着芯片槽的边缘分布的锚固元件(24)。
4. 如权利要求3所述的外壳基体，其特征在于，所述锚固元件(24)相互 间以相同的距离沿着芯片槽的边缘分布。
5. 如权利要求1至4中任一项所述的外壳基体，其特征在于，从芯片 槽(21)看去，所述沟(22)在锚固元件(24)后面连续地通过，使得包覆物料(4) 能够在沟(22)中围绕芯片槽(21)构成一个连续的锚固带或密封带。
6. 如权利要求5所述的外壳基体，其特征在于，所述锚固带或密封带 是连续的锚固环或密封环(41)。
7. 如权利要求1至4中任一项所述的外壳基体，其特征在于，所述芯 片槽(21)构成为用于由半导体芯片所发射和/或接收的辐射的反射槽。
8. 如权利要求1至4中任一项所述的半导体元器件，其特征在于，所 述外壳基体(3)在一个金属导体框架(6)上通过喷注和挤压进行预加工。
9. 如权利要求1至4中任一项所述的外壳基体，其特征在于，所述壁 具有至少一个凹坑，通过该凹坑使至少一个芯片连接导线(5)从一个半导体芯 片(1)引导到元器件的一个电连接导体(61)的导线连接部位(51)。
全文摘要
本发明提供了一种用于一个发射和/或接收辐射的半导体元器件的外壳基体，该半导体元器件具有至少一个发射和/或接收辐射的半导体芯片。该外壳基体具有一个用于半导体芯片的凹槽，在该凹槽中能够通过包覆物料对半导体芯片进行包封。其中，该凹槽具有一个芯片槽，在其中固定半导体芯片。该凹槽还具有一个在凹槽内部至少局部地围绕芯片槽的沟，使得在芯片槽与沟之间外壳基体具有一个壁。从芯片槽的底面看去，该壁的顶位于外壳基体的正面的高度以下，其中该凹槽从该正面出发而进入到外壳基体内。
文档编号H01L31/0203GK101222013SQ200810004688
公开日2008年7月16日 申请日期2004年1月29日 优先权日2003年1月30日
发明者B·布劳纳, G·博纳, G·维特尔, K·阿恩特 申请人:奥斯兰姆奥普托半导体有限责任公司