專利名稱：帶有結(jié)構(gòu)化的金屬化殼體的光電元件、其制造方法和含有一種塑料的本體的結(jié)構(gòu)化的金 ...的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光電元件、尤其是一種按權(quán)利要求1或權(quán)利要求10前序部分所述的可表面安裝的光電元件、涉及一種按權(quán)利要求37前序部分所述的含一種塑料的本體的結(jié)構(gòu)化的金屬化的方法以及一種按權(quán)利要求41前序部分所述的光電元件的制造方法。
對常規(guī)的可表面安裝的光電元件來說，往往首先這樣制造一個(gè)預(yù)外殼的元件，即用一種合適的塑料模塑成一個(gè)預(yù)制的半導(dǎo)體引線架，該引線架構(gòu)成該元件的至少一部分。這種元件例如在頂面具有一個(gè)凹坑或凹槽，在該凹坑中，從兩個(gè)對應(yīng)側(cè)引入引線架引線，并在其中的一根引線上粘接和電連接一個(gè)半導(dǎo)體芯片例如一個(gè)發(fā)光二極管芯片。然后在這個(gè)凹坑中澆入通常為透明的灌封材料?？杀砻姘惭b的光電元件的這種基本形狀例如可以F.Mllener和G.Waitl的文章“表面安裝的西門子SMT-TOPLED”中得知，參見Siemens Coponents 29卷(1991年)，第4期147～149頁。
這類元件例如在遙控、光柵或移動(dòng)電話和計(jì)算機(jī)之間的數(shù)據(jù)傳輸中作為發(fā)送器和接收器使用。如果光電元件作為發(fā)送器構(gòu)成，則往往要求盡可能均勻的、角度小的反射特性。作為接收器構(gòu)成的元件也可能是這種情況。在常規(guī)的表面安裝技術(shù)基本型的情況下，這種反射特性常常借助于一個(gè)例如裝在該元件上的透鏡來實(shí)現(xiàn)。但擴(kuò)散的塑料反射器對光源通過透鏡成像是不利的。此外，增加了光電元件的結(jié)構(gòu)高度。除了增加占用面積外，存在著元件表面不平的缺點(diǎn)，所以只能給印制電路板安裝的自動(dòng)“取-放”方法的工藝使用帶來困難。
此外，所謂的MID(模塑互連元件)元件是熟知的，這種元件與上述元件的區(qū)別在于不用引線架。這種元件在用注塑制成任意形狀的塑料體后在其表面上進(jìn)行金屬化。
按這種方法制造的光電元件和金屬化激光結(jié)構(gòu)化的金屬化制作方法可從H.Yamanaki.T.Suzuki和S.Matsushima撰寫的“MID工藝實(shí)現(xiàn)光電器件小型化”一文中得知，見模塑互連器件MID 2000第4屆國際會(huì)議錄2000年9月27至28日，129～138頁。該文所述的光電元件雖可按簡便的方式制造，但正如從圖4至6可以看出，仍須用一個(gè)透鏡，所以同樣有上述缺點(diǎn)。
所以本發(fā)明的目的是提出一種可簡單制造的改進(jìn)型光電元件以及一種光電元件的簡化制造方法；本發(fā)明的另一目的是提出一種含一種塑料的本體、尤其是光電元件的一種殼體的結(jié)構(gòu)金屬化的改進(jìn)方法。
這個(gè)目的是通過具有權(quán)利要求1或10所述特征的光電元件、一種按權(quán)利要求37所述的含有一種塑料的本體的結(jié)構(gòu)金屬化方法和一種按權(quán)利要求41所述的光電元件的制造方法來實(shí)現(xiàn)的。本發(fā)明的諸多有利方案和改進(jìn)可從各項(xiàng)從屬權(quán)利要求中得知。
按本發(fā)明第一實(shí)施例的光電元件包括一個(gè)殼體和至少一個(gè)布置在該殼體上的半導(dǎo)體芯片。其中，該殼體的一個(gè)表面具有一個(gè)金屬化的分區(qū)和一個(gè)非金屬化的分區(qū)，且該殼體包括至少兩種不同的塑料，其中的一種塑料是不能金屬化的并確定非金屬化的分區(qū)。
應(yīng)當(dāng)指出，金屬化的和非金屬化的分區(qū)不是必須共同設(shè)置在一個(gè)象殼體的側(cè)面那樣的平面上，而是殼體的整個(gè)表面都可具有一個(gè)金屬化的和一個(gè)非金屬化的分區(qū)。
該殼體含有的另一種塑料優(yōu)選是可金屬化的，這種可金屬化的塑料特別優(yōu)選確定該殼體的表面的金屬化的分區(qū)。
合適的塑料例如是液晶聚合物或聚對苯二甲酸丁二醇酯。這類塑料最好制成電絕緣的，并可特別優(yōu)選例如通過添加一種象鈀之類的添加劑制成可金屬化的或不可金屬化的。
這類光電元件具有這樣的優(yōu)點(diǎn)，金屬化不需要在其涂敷到殼體上后進(jìn)行花費(fèi)大的結(jié)構(gòu)化，而是在殼體的制作過程中已經(jīng)通過這種不可金屬化的和可金屬化的塑料確定金屬化的圖形。殼體的制造在使用這種塑料的情況下列如按雙組分注塑法進(jìn)行。所以金屬化結(jié)構(gòu)化優(yōu)選在涂敷的過程中進(jìn)行。上面作為例子提出的塑料可用這種注塑方法加工。
在本發(fā)明的一種優(yōu)選結(jié)構(gòu)中，光電元件的外殼具有至少一個(gè)例如可以殼體中構(gòu)成的凹坑，該元件包括該殼體。在這個(gè)凹坑中，優(yōu)選布置所述的半導(dǎo)體芯片。此外，界定該凹坑的壁優(yōu)選構(gòu)成一個(gè)從該半導(dǎo)體芯片發(fā)射的電磁輻射的反射器并可進(jìn)行金屬化，該金屬化同時(shí)具有反射功能和作為元件的電連接導(dǎo)體使用。該反射器也特別優(yōu)選用來反射由半導(dǎo)體芯片接收的輻射。
根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例，光電元件具有一個(gè)帶至少一個(gè)凹坑的外殼，在該凹坑中至少布置一個(gè)半導(dǎo)體芯片。界定該凹坑的壁構(gòu)成一個(gè)從半導(dǎo)體芯片發(fā)射的電磁輻射的反射器并可進(jìn)行金屬化，該金屬化同時(shí)作為元件的電連接導(dǎo)體使用。
這樣構(gòu)成的光電元件可以不用透鏡并可達(dá)到角度小的均勻的反射或接收特性。反射或接收特性最好只由反射器的形狀來產(chǎn)生，該反射器例如可設(shè)計(jì)成錐形、拋物線曲面、雙曲面、橢圓體、球形反射器或設(shè)計(jì)成這些本體的一段例如大致成截錐形。原則上，該凹坑亦即反射器可以是任意的形狀。其形狀只受到金屬化涂敷所用的方法或殼體的制造方法的限制。所以凹坑的形狀不受上面作為例子列出的形狀的限制。
含塑料的、最好用塑料制成的外殼的金屬化的優(yōu)選方法是一種雙組分注塑法、一種相加的或相減的激光結(jié)構(gòu)化、掩蔽和首先全部表面金屬化的表面的結(jié)構(gòu)化或在用掩模技術(shù)情況下的反射器的有選擇的蒸鍍。
相減的激光結(jié)構(gòu)化指的是用激光支持的方法進(jìn)行業(yè)已存在的金屬化的結(jié)構(gòu)化；而相加的激光結(jié)構(gòu)化則是通過激光支持的方法確定要進(jìn)行金屬化的區(qū)域。
對殼體的制造來說，至少為了確定凹坑的金屬化應(yīng)優(yōu)選使用雙組分注塑法，其中一種組分至少包括一種可構(gòu)成金屬化的塑料，且凹坑的金屬化由可金屬化的和/或不可金屬化的塑料來確定。
所以有利于通過殼體的結(jié)構(gòu)就可確定金屬化的圖形，從而可避免淀積的金屬化的花費(fèi)相當(dāng)大的制作圖形，例如象通過花費(fèi)大的相加的激光結(jié)構(gòu)化那樣的金屬化的制作圖形。
凹坑的金屬化可達(dá)到例如作為發(fā)光二極管構(gòu)成的半導(dǎo)體芯片的高效率。與常規(guī)的光電元件比較，可明顯改善這種元件和效率。此外，透鏡的取消可達(dá)到基本平的元件表面和小的結(jié)構(gòu)高度。這樣就可按一種工藝簡便的和費(fèi)用低廉的方式用一種取-放方法把該元件安裝到一塊印制電路板上。
在本發(fā)明的一種優(yōu)選方案中，金屬化通過一個(gè)絕緣條(或通過金屬化的絕緣間隙更好)分成至少兩個(gè)相互電隔離的區(qū)域。這可使元件達(dá)到特別小的結(jié)構(gòu)高度，因?yàn)榭砂寻雽?dǎo)體芯片設(shè)置在金屬化的第一區(qū)域和/或可在凹坑或反射器內(nèi)建立該半導(dǎo)體芯片和第二區(qū)域之間的電連接。
絕緣條最好設(shè)置在界定該凹坑的面的區(qū)域內(nèi)，并在該凹坑內(nèi)建立半導(dǎo)體芯片和第二區(qū)域之間的電連接。換言之，該絕緣條最好設(shè)置在該凹坑或反射器的內(nèi)部。
由該殼體的不可金屬化的塑料來確定該絕緣條是特別優(yōu)選的。
在絕緣條的一種優(yōu)選方案中，該絕緣條通過凹坑的底面延伸，并在該凹坑的底部建立半導(dǎo)體芯片和金屬化的第二區(qū)域之間的電連接。這樣就以有利的方式達(dá)到較大的反射器高度，而不增加元件的高度。從而以簡便的方式就可達(dá)到一再希望的小角度和均勻的反射或接收特性。這是因?yàn)樵谠摪伎踊蚍瓷淦鞯膬?nèi)部進(jìn)行半導(dǎo)體芯片和金屬化之間的壓焊連接的緣故。在這個(gè)方案中，壓焊絲的弧度以能放入由該凹坑或反射器形成的空間為宜。該壓焊絲特別不宜通過該凹坑或反射器的邊緣延伸。
在上述方案的一種改進(jìn)中，該絕緣條橫跨該凹坑，使其至少部分地在半導(dǎo)體芯片的至少一條面對角線的延長線(俯視圖)內(nèi)通過反射器壁從該凹坑伸出。這樣就可達(dá)到較高的反射器效率。從半導(dǎo)體芯片側(cè)向發(fā)射的輻射的絕大部分通過它的側(cè)面出射，而不通過垂直的芯片四角出射。只有輻射的一小部分在垂直的芯片四角出射，所以不反射的或只很少反射的絕緣條最好位于半導(dǎo)體芯片的四角的對角延長線內(nèi)。
在絕緣條的另一個(gè)優(yōu)選方案中，該絕緣條設(shè)置在該凹坑的一個(gè)凹入或凸出的區(qū)域內(nèi)。該絕緣條或該凹入或凸出區(qū)優(yōu)選這樣設(shè)置，即只有由半導(dǎo)體芯片產(chǎn)生的輻射的盡可能少的一部分到達(dá)該絕緣條，并由此有利于提高反射器效率。凹入或凸出區(qū)最好設(shè)置在該凹坑的一個(gè)壁內(nèi)。這對盡可能減小反射器面積是特別有利的。
此外，這有利于壓焊連接可在該凹坑的壁的凹入或凸出區(qū)進(jìn)行，而不在其底部。由此有利于減小凹坑的底部，從而對元件尺寸產(chǎn)生有利的影響。
根據(jù)本發(fā)明的又一有利方案，絕緣條占用的面積相對于凹坑的金屬化面積是盡可能小的，也就是說，該絕緣條應(yīng)做得盡可能窄，因?yàn)檫@種絕緣條—與金屬化比較—往往不具有良好的反射性能。絕緣條可通過例如在殼體表面上的一種不可金屬化的塑料引起的金屬化的簡單的中斷來產(chǎn)生，這一中斷正好大到可避免在隔離的金屬化區(qū)域之間的短路。
按本發(fā)明的另一有利方案，該外殼用一種雙組分的塑料制成，其中只可在兩種組分之一上進(jìn)行金屬化。該外殼通過一種雙組分注塑法制成，并通過注塑模就可確定要進(jìn)行金屬化的面積和圖案。這特別優(yōu)選用于絕緣條。通過外殼用兩種塑料制成，可簡化這種外殼的制造，因?yàn)橛欣谠谧⑺軙r(shí)只用兩種不同的注塑模具(每種塑料一種模具)。這樣就以有利的方式保持外殼或殼體的低的制造費(fèi)用。
在殼體的一種優(yōu)選方案中，該殼體包括一個(gè)第一殼體段和至少另一殼體段，前者含有可金屬化的塑料，后者則含有不可金屬化的塑料。第一殼體段優(yōu)選在至少兩個(gè)分區(qū)內(nèi)構(gòu)成，這兩個(gè)分區(qū)通過一個(gè)連接裝置相互機(jī)械連接，該連接裝置例如是連接條，這些連接條最好具有一個(gè)比殼體的分區(qū)小的空間尺寸并有利于機(jī)械穩(wěn)定該殼體段。
另一殼體段則優(yōu)選這樣設(shè)置，使之至少部分地成型為該連接裝置。這樣就可提高殼體的機(jī)械穩(wěn)定性。這在殼體段或含殼體段的塑料基本上不相互化合或基本上不成為化合鍵時(shí)尤其適用。
在上述方案的一種有利的改進(jìn)中，在第一和另一殼體段之間至少設(shè)置一個(gè)間隔腔，該間隔腔例如可通過在這兩個(gè)殼體段之間的該間隔腔區(qū)域內(nèi)的一個(gè)缺乏的化學(xué)鍵來產(chǎn)生。該間隔腔有利于形成彈力，這種彈力基本上可補(bǔ)償或至少減小例如在殼體段之間產(chǎn)生溫度變化時(shí)引起的殼體的機(jī)械應(yīng)力，特別是熱引起的應(yīng)力。
本發(fā)明的元件設(shè)計(jì)具有這樣的優(yōu)點(diǎn)，外殼的塑料可染成任意的顏色。在不具有反射器金屬化的常規(guī)光電元件的情況下，為了達(dá)到元件的高的效率，通常使用一種具有較好反射性能的透明塑料，但這類塑料對紫外線輻射往往產(chǎn)生老化現(xiàn)象。通過本發(fā)明的金屬涂層，幾乎防止了塑料表面遭受紫外線輻射的損害。這樣，就明顯減少了反射器壁的變色，從而也就提高了元件的可靠性。只有在絕緣條的區(qū)域內(nèi)才會(huì)出現(xiàn)變色。
應(yīng)優(yōu)選考慮使用一種暗的塑料，因?yàn)椴辉傩枰叻瓷涞男阅堋?br> 利用第二塑料組分可使元件著色，以提高對比度。對整個(gè)元件例如可用黑色的塑料。
在一個(gè)有利的方案中，本發(fā)明的光電元件為一種模塑互連器件(MID)，這就可達(dá)到元件的簡便制造和特別是實(shí)現(xiàn)任意的結(jié)構(gòu)型式。全部金屬導(dǎo)體和面積在完成注塑過程后才制作并在元件的表面上延伸。另一優(yōu)點(diǎn)是，兩個(gè)相鄰的表面可相互設(shè)置成任意的角度。從而使稍后的元件取向在制造外殼時(shí)就是可調(diào)的，亦即元件底部相對于反射器底部的傾角可相應(yīng)地進(jìn)行調(diào)節(jié)。這種不同的結(jié)構(gòu)可簡單地通過在注塑時(shí)改變使用的模具來實(shí)現(xiàn)。與迄今為止大都通過引線架的曲率改變來調(diào)節(jié)傾角的表面安裝技術(shù)的元器件比較，通過本發(fā)明的方法可達(dá)到特別牢固的和便于裝配的結(jié)構(gòu)。特別是由此可減少制造和誤差方面目前存在的問題。
通過金屬化、特別是反射器的金屬化也有利于承擔(dān)電功能例如承擔(dān)半導(dǎo)體芯片的連接導(dǎo)體而可構(gòu)成特別小的元件。無需占用附加的面積來構(gòu)成和引出電接頭。
在另一個(gè)有利方案中，至少兩個(gè)電接頭優(yōu)選設(shè)置在外殼的至少兩個(gè)表面上。通過在預(yù)成型的外殼上補(bǔ)充設(shè)置金屬化，有利于電接頭任意地設(shè)置在外殼的表面上。從而可把元件的尺寸減小到最低限度，特別是在需要四個(gè)以上的電接頭時(shí)尤其如此，具有多個(gè)半導(dǎo)體芯片的光電元件一般都是這種情況。電接頭的結(jié)構(gòu)通過可金屬化的塑料和/或不可金屬化的塑料來確定是特別有利的。此外，電接頭的數(shù)目可通過絕緣條的走向或殼體的不可金屬化的塑料的結(jié)構(gòu)來確定。
為了改善導(dǎo)熱率，外殼可配有金屬粒子、散熱片或熱接觸。
本發(fā)明不但可用于按模塑互連器件的原理制造的光電元件，而且也可用于帶一個(gè)引線架的光電元件。在這種實(shí)施方案中，反射器金屬化的區(qū)域通過金屬的引線架來構(gòu)成。該引線架例如至少部分地構(gòu)成凹坑的底部，而該凹坑的壁則按本發(fā)明進(jìn)行金屬化。這樣就可通過反射器的金屬化這種簡單的方式來改善常規(guī)的表面安裝技術(shù)元器件的性能。特別是這種金屬化優(yōu)選通過可金屬化的塑料和/或不可金屬化的塑料來確定。
在一個(gè)外殼內(nèi)有多個(gè)凹坑時(shí)，這些凹坑可構(gòu)成不同的形狀、不同的大小和/或也可支承不同的半導(dǎo)體芯片例如一個(gè)發(fā)光二極管芯片、一個(gè)光電二極管芯片和一個(gè)集成電路芯片。所以集成在這個(gè)光電元件中的半導(dǎo)體芯片既可包括光電半導(dǎo)體芯片例如發(fā)光二極管和探測元件，又包括帶有集成驅(qū)動(dòng)電路的電子半導(dǎo)體芯片。
在含有一種塑料的本體結(jié)構(gòu)化的金屬化的本發(fā)明方法中，首先借助于一種雙組分注塑方法用至少兩種塑料制作該本體，其中一種塑料是不可金屬化的，然后該本體這樣進(jìn)行金屬化，使之形成一個(gè)金屬化的區(qū)域和一個(gè)非金屬化的區(qū)域，其中非金屬化的區(qū)域通過不可金屬化的塑料來確定。
而金屬化的區(qū)域則最好通過一種可構(gòu)成金屬化的塑料來確定。所以注塑方法的兩種組分特別優(yōu)選由一種不可金屬化的和一種可金屬化的塑料組成。
金屬化最好至少部分地在該本體的表面上進(jìn)行，該表面至少部分地由可金屬化和不可金屬化的塑料構(gòu)成。
金屬化可借助于該本體的化學(xué)處理和/或電鍍處理來產(chǎn)生。化學(xué)處理優(yōu)選在電鍍處理之前進(jìn)行。
在這種含該塑料的本體的結(jié)構(gòu)化的金屬化方法中，在制作該本體時(shí)就已經(jīng)確定了金屬化的圖形。其優(yōu)點(diǎn)是由此可取消隨后的結(jié)構(gòu)化措施，例如激光結(jié)構(gòu)化。
這種方法優(yōu)選用于一種本體的制作圖形的金屬化，該本體作為電子元件、尤其是微電子或光電元件的殼體構(gòu)成。
在帶一個(gè)殼體和至少一個(gè)布置在該殼體上的半導(dǎo)體芯片的光電元件的本發(fā)明制造方法中，該殼體首先用至少兩種不同塑料注塑而成，其中的一種塑料是不可金屬化的。
然后該殼體這樣進(jìn)行金屬化，使其產(chǎn)生一個(gè)金屬化的分區(qū)和非金屬化的分區(qū)，其中非金屬化的分區(qū)通過一種不可金屬化的塑料來確定，而殼體的金屬化的分區(qū)則優(yōu)選通過一種可構(gòu)成金屬化的塑料來確定。所以注塑方法的兩種組分特別優(yōu)選由不可金屬化的和可金屬化的塑料組成。
殼體的金屬化的區(qū)域優(yōu)選設(shè)置在它的表面上，并可承擔(dān)電的和/或反射的功能。非金屬化的區(qū)域特別優(yōu)選把金屬化區(qū)域隔離成至少兩個(gè)相互電絕緣的區(qū)域，這兩個(gè)區(qū)域構(gòu)成半導(dǎo)體芯片的連接導(dǎo)體。
這種方法的優(yōu)點(diǎn)是，在殼體的制作過程中就可確定金屬化的配置或結(jié)構(gòu)化。這是在雙組分注塑方法制造殼體時(shí)通過使用可金屬化的和不可金屬化的塑料來實(shí)現(xiàn)的。不用注塑方法也可用壓力鑄造方法或注壓法，就這方面而言，它適用于制造含一種塑料的本體，特別是上述那類光電元件的殼體。
本發(fā)明的這些方法優(yōu)選用于上述和下述光電元件的制造，所以它們的特征相應(yīng)地也與光電元件的制造方法或含一種塑料的本體的結(jié)構(gòu)金屬化的方法相關(guān)，或反之亦然。
本發(fā)明光電元件和方法的其他特征、優(yōu)選方案和實(shí)施例以及本發(fā)明的其他優(yōu)點(diǎn)和適用性可從下面參照附

圖1至7進(jìn)行說明的實(shí)施例中得知。
附圖表示圖1a至e帶一個(gè)半導(dǎo)體芯片的第一實(shí)施例的示意圖，即一個(gè)俯視圖、兩個(gè)斷面圖、一個(gè)側(cè)視圖和一個(gè)仰視圖；圖2a至f帶一個(gè)半導(dǎo)體芯片的第二實(shí)施例的示意圖，即一個(gè)俯視圖、一個(gè)斷面圖、一個(gè)側(cè)視圖、一個(gè)仰視圖以及兩個(gè)透視圖；圖3a，b帶一個(gè)芯片和一個(gè)引線架的第三實(shí)施例的一個(gè)示意俯視圖和一個(gè)斷面圖；圖4a，b分別帶四個(gè)半導(dǎo)體芯片的兩個(gè)實(shí)施例的示意透視圖；圖5帶多個(gè)凹坑并在其中分別設(shè)置一個(gè)半導(dǎo)體芯片的一個(gè)實(shí)施例的示意透視圖；圖6a至6c帶一個(gè)半導(dǎo)體芯片的一個(gè)實(shí)施例的示意圖，即一個(gè)透視斜視圖，一個(gè)斷面圖和另一個(gè)簡化的斜視圖；圖7a至7f借助四個(gè)中間步驟示意示出本發(fā)明方法的一個(gè)實(shí)施例。
在所有實(shí)施例中，相同或作用相同的部件/部分分別用相同的附圖標(biāo)記表示。
第一實(shí)施例所示的元件涉及一種可表面安裝的光電元件，在其外殼10中，設(shè)置有一個(gè)凹坑12(見圖1a)。從圖1b和1c可清楚看出，凹坑12具有截錐的形狀。凹坑12的一個(gè)壁和凹坑12的底分別用13和14表示。
在底14的中心區(qū)設(shè)置了一個(gè)半導(dǎo)體芯片50例如一個(gè)發(fā)光二極管芯片。外殼10的表面以及凹坑12的區(qū)域進(jìn)行了金屬化結(jié)構(gòu)15。金屬化結(jié)構(gòu)15分成兩個(gè)區(qū)域16、18，這兩個(gè)區(qū)域借助一個(gè)絕緣條20(或叫絕緣縫更好)相互電隔離。
金屬化結(jié)構(gòu)15的區(qū)域16從凹坑12的壁14通過它的壁13延伸到外殼10的一個(gè)表面30。半導(dǎo)體芯片50安裝在金屬化結(jié)構(gòu)15的這個(gè)區(qū)域16并與它電連接。半導(dǎo)體芯片50通過一根壓焊絲52與金屬化結(jié)構(gòu)15的另一區(qū)域18連接。金屬化結(jié)構(gòu)15的區(qū)域18同樣從底14通過壁13延伸到外殼10的表面30。其中，金屬化結(jié)構(gòu)18在全部面積上與金屬化結(jié)構(gòu)15的區(qū)域16電隔離。
金屬化結(jié)構(gòu)15占的面積比反射器內(nèi)絕緣條20占的面積大得多。因?yàn)閺陌雽?dǎo)體芯片發(fā)射的光線的反射在絕緣條20的區(qū)域內(nèi)比在金屬化區(qū)域內(nèi)小得多，該絕緣條這樣橫跨凹坑12，使之位于半導(dǎo)體芯片50面對角線的延長線內(nèi)。在所示的圖中，該絕緣條沿凹坑12的底14和壁13以一個(gè)角度35在該芯片端面對角線的延長線內(nèi)引出。通過這種結(jié)構(gòu)可達(dá)到高的反射器效率，因?yàn)榘雽?dǎo)體芯片50的輻射的絕大部分都是在它的側(cè)面上而不是垂直的四角上出射。
圖1b示出的沿圖1a剖切線A-A剖開的光電元件的剖面清楚地示出了凹坑12或反射器的截錐形狀和金屬化結(jié)構(gòu)15分成的兩個(gè)區(qū)域16、18。半導(dǎo)體芯片50布置在凹坑12的底14上。壓焊絲52橫跨絕緣條20并連接半導(dǎo)體芯片50背離底14的一側(cè)與金屬化結(jié)構(gòu)18。從圖1b可清楚看出，絕緣條20從底14沿壁13延伸到表面30。
圖1c表示沿圖1a所示剖切線B-B剖開的剖視圖。該圖清楚表明反射器的壁13的可見區(qū)域連續(xù)具有金屬化結(jié)構(gòu)15的區(qū)域16。
圖1d和1e表示金屬化結(jié)構(gòu)15的區(qū)域16、18也沿表面28延伸到外殼的背面并構(gòu)成外部電接頭38、40。
通過電接頭38、40既布置在側(cè)表面28、22上，又布置在構(gòu)成背面的表面24上，光電元件既可作為頂部探測器又可作為側(cè)部探測器使用。
圖1a至1e示出的光電元件是一種模塑互連器件。這就是說，殼體10用注塑方法制成，并優(yōu)選用雙組分注塑方法。在這種方法中，至少使用兩種不同的塑料，其中只有一種塑料可進(jìn)行金屬化。所以有利于在注塑過程中就可確定在哪些部位進(jìn)行金屬化。然后例如借助化學(xué)處理和/或電鍍處理產(chǎn)生金屬化。
圖1所示本發(fā)明光電元件的優(yōu)點(diǎn)在于，通過作為反射器構(gòu)成的凹坑12的金屬化可達(dá)到比常規(guī)元件更高的效率。通過在反射器壁上的反射(類似于帶金屬反射器的徑向元件)，在反射器幾何形狀相應(yīng)匹配的情況下可產(chǎn)生角度小的、均勻的反射特性。反射器的幾何形狀可通過注塑過程來確定。反射器可—不同于圖中所示—構(gòu)成拋物線曲面、錐形反射器的形狀或別的合適的形狀。
圖1所示的元件可取消透鏡，從而可達(dá)到平的表面和很小的結(jié)構(gòu)高度。通過在反射器內(nèi)部進(jìn)行半導(dǎo)體芯片的電連接，可進(jìn)一步減小光電元件的結(jié)構(gòu)高度。
圖2d表示沿圖2a所示剖切線B-B剖開的側(cè)視圖。從該圖可清楚看出，元件的表面22、24和26、28相互不是正交設(shè)置，而是表面24相對于表面22傾斜一個(gè)角度36。表面24和26只是示范性地相互垂直設(shè)置。反射器底14相對于元件底24或26產(chǎn)生一個(gè)傾角，視光電元件在一個(gè)插件座上與上述表面的哪一個(gè)表面固定而定。通過角度36的變化可自由選擇元件取向。
為了構(gòu)成外部電接頭，金屬化結(jié)構(gòu)16、18從凹坑開始通過表面30(元件的頂面)沿側(cè)面22和28延伸到表面24和26。
圖2e和2f分別表示第二實(shí)施例的透視圖，即圖2e表示從上傾斜看去的視圖，而圖2f則表示從下傾斜看去的視圖。
圖3所示第三實(shí)施例是一種配有一個(gè)引線架42、44的可表面安裝的元件(表面安裝技術(shù)元器件)。圖3a表示該元件的俯視圖，而圖3b則表示沿圖3a所示剖切線A-A剖開的一個(gè)剖面的側(cè)視圖。
與常規(guī)的這種表面安裝元件比較，凹坑12的壁13按本發(fā)明進(jìn)行了金屬化。壁13的金屬化例如可通過一種可金屬化的和/或一種不可金屬化的塑料來確定。通過金屬化可明顯改善元件的光學(xué)性能。半導(dǎo)體芯片50布置在一個(gè)導(dǎo)電的散熱片46上，該散熱片與引線架插腳44電連接。在該導(dǎo)電的散熱片和凹坑12的壁13的金屬化之間不存在任何電接觸，以免短路。
圖4a和4b表示可表面安裝的光電元件的示意圖，該元件分別具有例如四個(gè)半導(dǎo)體芯片50a、50b、50c、50d。
在圖4a中，分別在一個(gè)凹坑12a、12b、12c、12d內(nèi)精確地布置一個(gè)半導(dǎo)體芯片50a、50b、50c、50d。每個(gè)凹坑12a、12b、12c、12d都象前面所述的實(shí)施例那樣進(jìn)行了金屬化。為清楚起見，圖中未示出金屬化。
凹坑12a、12b、12d、12d的金屬化分別通過一個(gè)絕緣條分成兩個(gè)相互電隔離的區(qū)域，該絕緣條例如可設(shè)置在一種不可金屬化的塑料的區(qū)域內(nèi)并在該圖中未示出。相應(yīng)的半導(dǎo)體芯片布置在這兩個(gè)區(qū)域之一上并具有一個(gè)到金屬化另一區(qū)域的壓焊連接。金屬化的每個(gè)區(qū)域通過印制導(dǎo)線與電接頭38a、38b、38c、38d或40a、40b、40c、40d進(jìn)行連接。在元件的四個(gè)側(cè)面上分別設(shè)置兩個(gè)電接頭。此外，這些電接頭也可設(shè)置在圖中看不見的元件的背面上。
只要一個(gè)凹坑12a、12b、12c、12d的金屬化的相應(yīng)區(qū)域相互不存在電接觸，半導(dǎo)體芯片50a、50b、50c、50d就可相互獨(dú)立地進(jìn)行控制。但半導(dǎo)體芯片50a、50b、50c、50d也可借助既在凹坑中又在元件的表面上設(shè)置的金屬化相互電連接。
圖4b表示一個(gè)類似的、但在唯一的一個(gè)凹坑12中布置了四個(gè)半導(dǎo)體芯片50a、50b、50c、50d的元件。在這個(gè)方案中，金屬化的區(qū)域也可在凹坑的包面上這樣構(gòu)成，即在半導(dǎo)體芯片50a、50b、50c、50d之間不建議電連接。但在金屬化適當(dāng)設(shè)計(jì)的情況下完全可以建立電連接。在此圖中，為清楚起見，也沒有示出金屬化的分布，金屬化的圖形例如可通過一種不可金屬化的和/或一種可金屬化的塑料來確定。電接頭38a、38b、38c、38d或40a、40b、40c、40d同樣設(shè)置在元件的全部四個(gè)側(cè)面上，其中每兩個(gè)電接頭設(shè)置在一個(gè)表面上。
在圖5的實(shí)施例中，八個(gè)作為反射器構(gòu)成的凹坑12a，12b...，12h成排設(shè)置在一個(gè)外殼10中。每個(gè)反射器配置一個(gè)半導(dǎo)體芯片50a，50b，...，50h。為清楚起見，在此圖中略去了金屬化的設(shè)置，但可象圖1或2所示那樣，金屬化例如可通過殼體的一種不可金屬化的和/或一種可金屬化的塑料來確定。在兩個(gè)對應(yīng)的側(cè)面上分別設(shè)置電接頭38a，38b，...，38h或40a，40b，...，40h，它們分別具有一個(gè)到金屬化的一個(gè)區(qū)域的電接頭。電接頭38a，38b，...，38h或40a，40b，...，40h同樣可布置在作為“塊”構(gòu)成的元件的背面上，并可按要求鋸成單個(gè)元件。
圖4a，b和5示出的元件既可作為頂部探測器又可作為側(cè)部探測器布置在一個(gè)組件上。
在圖6a、6b和6c中分別用不同的視圖示意地示出了本發(fā)明光電元件的另一實(shí)施例。
圖6a表示光電元件的示意斜視透視圖。
包括一個(gè)外殼10的光電元件的殼體57具有帶一壁13和一底14的凹坑12，一個(gè)半導(dǎo)體芯片50布置在該坑底上。殼體57的表面30具有金屬化結(jié)構(gòu)15，該金屬化通過一個(gè)絕緣條20分成兩個(gè)相互電絕緣的分區(qū)16、18。在表面32和24或33和24上構(gòu)成連接半導(dǎo)體芯片50的電接頭38，40。半導(dǎo)體芯片50通過凹坑13的底14的金屬化結(jié)構(gòu)16與電接頭38并通過壓焊絲52與電接頭40分別進(jìn)行導(dǎo)電連接。
金屬化結(jié)構(gòu)15承擔(dān)電功能并為反射從半導(dǎo)體芯片50產(chǎn)生的輻射和/或?yàn)榉瓷淙肷涞桨雽?dǎo)體芯片上的輻射而設(shè)置。這種金屬化例如含有金。
金屬化的圖形、尤其是表面30和電接頭38、40上的金屬化結(jié)構(gòu)15的圖形在這個(gè)實(shí)施例中通過一種不可金屬化的塑料54和一種可構(gòu)成金屬化的塑料53來確定。在使用這兩種塑料的情況下，殼體例如用雙組分注塑方法制造。
塑料53和54例如含有一種液晶聚合物材料。其中可金屬化的塑料53優(yōu)選添加一種大致構(gòu)成粒子狀的并例如含有一種諸如鈀的金屬添加劑，這種添加劑有利于實(shí)現(xiàn)這種塑料的金屬化。
在本發(fā)明的范圍內(nèi)，不可金屬化的塑料的概念可這樣理解這種塑料的金屬化—至少帶結(jié)構(gòu)化的金屬化的金屬材料—與可金屬化的塑料比較，是不可能的，只有在大量花費(fèi)的情況下方有可能，否則難于實(shí)現(xiàn)。
絕緣條20設(shè)置在殼體57的表面30的區(qū)域內(nèi)，在該區(qū)域內(nèi)，該表面由不可金屬化的塑料54構(gòu)成。在本例中，表面22和28沒有金屬化，因?yàn)檫@對這類元件的制造、尤其是大批量制造具有優(yōu)勢(比較圖7)。
所以在殼體57的制作過程中就可確定補(bǔ)充設(shè)置的金屬化結(jié)構(gòu)15的圖形。
絕緣條20在凹坑12的大致呈拋物線曲面的壁13的一個(gè)凸部58的區(qū)域內(nèi)延伸。其優(yōu)點(diǎn)是，從半導(dǎo)體芯片50發(fā)射的輻射只有很少一部分到達(dá)不反射的或比金屬化結(jié)構(gòu)16反射差的塑料54上。從而可提高光電元件的效率。特別是提高基本上通過該凹坑的金屬化結(jié)構(gòu)16構(gòu)成的反射器的效率。
半導(dǎo)體芯片50優(yōu)選設(shè)置在一個(gè)包括該凹坑的壁13的拋物線曲面的焦點(diǎn)范圍內(nèi)，并可例如是發(fā)送器或接收器，例如一個(gè)發(fā)光二極管芯片、一個(gè)激光二極管芯片、一個(gè)光電二極管芯片或是別的、尤其是光電的半導(dǎo)體芯片。
圖6b表示沿圖6a的一個(gè)包括壓焊絲52的平面剖開的元件的示意剖視圖。
從該圖中可看出凹坑12的壁13的大致呈拋物線曲面的形狀和一個(gè)布置在該凹坑中的包封面56，該包封面至少部分地包封芯片50并有利于防止有害的外部影響。包封面56的表面朝半導(dǎo)體芯片50的方向彎曲和/或不凸出表面30，是特別有利的。這樣有利于使元件的高度很小。在這個(gè)實(shí)施例中，壓焊絲52也不通過表面30引出并被包封面56覆蓋。
此外，可看出帶可金屬化的塑料53和不可金屬化的塑料54的殼體57的圖形，該圖形確定金屬化結(jié)構(gòu)16、18的形狀并由此確定在不可金屬化的塑料的區(qū)域內(nèi)構(gòu)成的絕緣條20的走向，以及確定殼體57的表面24、30、32或33上的電接頭38、40。
在這個(gè)實(shí)施例中，光電元件作為在表面30對面的表面24上具有電接頭38和40頂部探測器構(gòu)成。通過注塑過程中的模具改變，從而可達(dá)到該凹坑的另一種布置或金屬化結(jié)構(gòu)15和連接區(qū)38、40的另一種圖形，也可制成別的結(jié)構(gòu)例如側(cè)面探測器。側(cè)面探測器也可構(gòu)成圖6a所示的形狀，即例如半導(dǎo)體芯片50的電接頭通過表面32上的電接頭38和表面33上的電接頭40來實(shí)現(xiàn)，且該元件、尤其是凹坑進(jìn)行相應(yīng)地取向。
在表面24、30、32或33兩側(cè)的可表面安裝的光電元件的連接區(qū)38和40例如可與一塊印制電路板的印制導(dǎo)線焊接。在焊接過程中，元件將經(jīng)受高的溫度，這特別對在表面24兩側(cè)進(jìn)行焊接時(shí)電接頭38和40的區(qū)域以及殼體57的鄰接的可金屬化的塑料53和不可金屬化的塑料54適用。
所以，塑料和金屬化的不同的熱膨脹會(huì)導(dǎo)致元件的大的機(jī)械負(fù)荷并由此導(dǎo)致功能干擾甚至失靈。例如焊接可導(dǎo)致電接頭38、40區(qū)域內(nèi)的金屬化結(jié)構(gòu)15的疲勞，從而可導(dǎo)致與印制電路板的電接觸的惡化。這同樣適用于元件往往在運(yùn)行中可能經(jīng)受的高的溫差，因?yàn)榻饘倩辽賹?dǎo)散在芯片50上產(chǎn)生的一部分熱。這對大功率芯片例如大功率激光芯片特別重要。
這些機(jī)械負(fù)荷可通過殼體內(nèi)的小縫隙55來消除，這種縫隙最好設(shè)置在接頭38、40周圍的一個(gè)區(qū)域內(nèi)、特別優(yōu)選設(shè)置在可金屬化的塑料53和不可金屬化的塑料54之間。在連接區(qū)38、40加熱時(shí)，縫隙55起彈性作用，有利于減少殼體57上的機(jī)械負(fù)荷，特別是有利于減少熱引起的應(yīng)力。這在圖6a和6b中通過該區(qū)域內(nèi)的虛線示出。
殼體57內(nèi)的這種縫隙55有利于在雙組分注塑方法的過程中就可構(gòu)成，即例如使用基本上化學(xué)惰性的、因而很難相互成為化學(xué)鍵的塑料53、54，例如適當(dāng)構(gòu)成的液晶聚合物，這類聚合物可含有塑料53、54。
但縫隙55也可在注塑過程結(jié)束后借助熟知的、例如機(jī)械的結(jié)構(gòu)化方法來制成。
為了提高殼體的穩(wěn)定性，殼體57的至少一部分、特別是包括可金屬化的塑料53的部分優(yōu)選構(gòu)成一個(gè)整體。這可優(yōu)選象圖6c所示那樣通過連接條59來實(shí)現(xiàn)，這些連接條在包括不可金屬化的塑料的殼體57的區(qū)域內(nèi)構(gòu)成。這些連接條保證了殼體57的分區(qū)60和61之間的機(jī)械連接。這種連接方式也可用于圖1至5的實(shí)施例中。
圖6c表示圖6a的殼體57的示意透視圖，為清楚起見，沒有示出不可金屬化的塑料54。在這個(gè)實(shí)施例中，這些連接條通過一個(gè)間隔腔62分開。該間隔腔允許帶有不可金屬化的塑料54的殼體的圖示部分的深度插入。這樣，象圖6b所示那樣，同樣可通過不可金屬化的塑料54的區(qū)域的大致呈L形的橫截面提高殼體的穩(wěn)定性。這在塑料53、54基本上相互不形成化學(xué)鍵時(shí)特別適用。
除了圖3實(shí)施例外，全部實(shí)施例的元件都作為模塑互連器件制成。借助這種制造技術(shù)可簡單地制造任意形狀的外殼和任意形狀的反射器。金屬化的圖形可用上述雙組分注塑方法借助激光結(jié)構(gòu)化或遮蔽方法來實(shí)現(xiàn)。雙組分注塑方法在殼體的造型、金屬化的構(gòu)成和/或連接區(qū)的構(gòu)成方面可達(dá)到最大的自由度。這樣就有利于取消金屬化的制作圖形，金屬化的制作圖形—通過在雙組分注塑方法制造殼體時(shí)使用一種不可金屬化的和一種可金屬化的塑料—在金屬化過程中可至少在分區(qū)內(nèi)自動(dòng)地進(jìn)行。
在圖7中，借助圖7a至7f所示的中間步驟示出了一種光電元件的本發(fā)明制造方法的一個(gè)實(shí)施例的示意圖。
在這個(gè)實(shí)施例中，示意地示出了一種類似于圖6所示的光電元件的制造。
圖7a表示用一種可金屬化的塑料53借助一種注塑方法在第一道工序中制成的該光電元件的一個(gè)殼體的第一段57a的俯視圖。殼體段57a的形狀通過一個(gè)適當(dāng)?shù)哪＞咴谧⑺軙r(shí)確定。
可金屬化的塑料53優(yōu)選含一種液晶聚合物(LCP)或聚對苯二甲酸丁二醇酯(PBT)和特別優(yōu)選含一種添加劑，例如含一種鈀之類的金屬。這種添加劑有利于可金屬化的塑料53稍后的金屬化的順利進(jìn)行。
在這個(gè)實(shí)施例中，外殼段57a構(gòu)成一個(gè)整體，外殼段57a的區(qū)域60、61通過連接條59相互機(jī)械連接。在區(qū)域60內(nèi)，構(gòu)成多個(gè)帶一壁13和一底14的凹坑12，這些凹坑優(yōu)選按一個(gè)盡可能小的橫向間距相互排列，以便有利地在區(qū)域60內(nèi)構(gòu)成數(shù)目多的凹坑12，并由此使制造方法的效率達(dá)到最佳化。同時(shí)要注意該間距應(yīng)足夠大，以便在該區(qū)域內(nèi)稍后可進(jìn)行元件分割。在這個(gè)實(shí)施例中，凹坑12和坑底14的俯視圖都呈圓形。在坑12的壁13內(nèi)設(shè)置一個(gè)凸部58，該凸部在殼體段57a的區(qū)域60和61內(nèi)構(gòu)成并通過連接條59伸出。連接條59在凹坑的區(qū)域內(nèi)通過間隔腔62相互分開。
圖7b表示殼體段57a的側(cè)視圖，該殼體段含有可金屬化的塑料53并包括區(qū)域60、61，該區(qū)域通過連接條59相互機(jī)械連接。
連接條59連接殼體段57a的區(qū)域60和61有利于機(jī)械穩(wěn)定，因而便于在后續(xù)處理中殼體段57a的處理。
在下一道工序中，在另一注塑過程中用一種不可金屬化的塑料54制造設(shè)置在連接條59區(qū)域內(nèi)的另一殼體段57a。
不可金屬化的塑料54優(yōu)選含一種液晶聚合物，并與可金屬化的塑料53比較，特別優(yōu)選是基本上沒有添加劑的。
從這個(gè)注塑過程產(chǎn)生的圖形用俯視圖示于圖7c中。而含有不可金屬化的塑料54的殼體段57b則設(shè)置在通過連接條連接的殼體段57a的區(qū)域60、61之間。在這個(gè)實(shí)施例中，這種不可金屬化的塑料尤宜布置在連接條59之間的間隔腔62內(nèi)。這樣就可提高包括殼體段57a和57b的殼體57的機(jī)械穩(wěn)定性，特別是當(dāng)可金屬化的塑料53和不可金屬化的塑料54不成為或很難成為化學(xué)鍵時(shí)尤其如此。所以殼體57的穩(wěn)定性基本上是通過機(jī)械方式例如通過連接條59來保證的。
殼體57的表面至少在分區(qū)內(nèi)具有一種可金屬化的塑料53和一種不可金屬化的塑料54，這兩種塑料組成借助在圖7a至7d中示意示出了中間步驟的雙組分注塑方法的兩種組分，用以制造一個(gè)含有一種塑料的本體，特別是光電元件的一個(gè)殼體57。
然后殼體57這樣進(jìn)行結(jié)構(gòu)金屬化，即在區(qū)域60、61內(nèi)，由可金屬化的塑料53形成該殼體的表面并產(chǎn)生金屬化結(jié)構(gòu)15。
為此，在一個(gè)優(yōu)選方案中，殼體57最好至少在表面30兩側(cè)進(jìn)行一個(gè)腐蝕過程，這個(gè)腐蝕過程對塑料產(chǎn)生作用，但可金屬化的塑料中的添加劑則基本上保持不變。這樣就可在該殼體的由可金屬化的塑料53形成的那部分表面上提高例如粒子狀的添加劑鈀的密度。然后借助一種化學(xué)處理方法淀積一種例如銅的金屬，銅基本上只淀積在添加劑上。所以不可金屬化的塑料54的區(qū)域基本上沒有銅原子和添加劑，而可金屬化的塑料53的區(qū)域則基本上整個(gè)面積都涂覆一層例如1～2微米厚的銅層，該銅層是由銅淀積在該添加劑上所致、其在可金屬化的塑料53的表面上的密度借助腐蝕過程得到了有利地提高。通過隨后的化學(xué)的和/或電鍍的過程可在可金屬化的塑料53的已涂覆銅的區(qū)域上再鍍覆別的金屬例如鎳和/或金。金最好至少部分地形成這樣產(chǎn)生的金屬化結(jié)構(gòu)15的表面。
由該金屬化過程產(chǎn)生的圖形用俯視圖示于圖7e中。
殼體57在可金屬化的塑料53的區(qū)域60、61內(nèi)優(yōu)選例如用金進(jìn)行整個(gè)面積的金屬化結(jié)構(gòu)15，該金屬化通過在不可金屬化的塑料54的區(qū)域內(nèi)設(shè)置的絕緣條20分隔或最好兩個(gè)相互電絕緣的分區(qū)16、18。凹坑12的底14和壁13具有金屬化結(jié)構(gòu)16。按此方式，含一種塑料的本體、尤其是一種光電元件的殼體就實(shí)現(xiàn)了結(jié)構(gòu)化的金屬化，該金屬化的圖形在該本體的制作過程中已經(jīng)通過這兩種塑料組分的形成來確定。
當(dāng)然也可用多種不同的塑料，特別是可金屬化的塑料。這樣就可實(shí)現(xiàn)不同的塑料具有例如含銀、金或鋁的不同的金屬化。
金屬化的區(qū)域16、18優(yōu)選構(gòu)成一個(gè)半導(dǎo)體芯片50的連接導(dǎo)體，然后例如通過焊料把它固定在凹坑12的底14上。半導(dǎo)體芯片50例如通過該焊料最好與金屬化結(jié)構(gòu)16導(dǎo)電連接。
然后半導(dǎo)體芯片50通過壓焊絲52與金屬化結(jié)構(gòu)15的區(qū)域18導(dǎo)電連接，并隨即例如把環(huán)氧樹脂、丙烯酸樹脂或硅樹脂澆入該凹坑中以形成包封56，從而防止半導(dǎo)體芯片50受到有害的外界影響。這在圖7f中用俯視圖表示。
如果半導(dǎo)體芯片50例如作為光電芯片構(gòu)成，則凹坑12的金屬化結(jié)構(gòu)16優(yōu)選同時(shí)起半導(dǎo)體芯片50的電連接導(dǎo)體和由該半導(dǎo)體芯片產(chǎn)生的或要接收的輻射的反射器的作用。
塑料53、54已經(jīng)在殼體57的金屬化之前有利地確定了該金屬化的圖形并由此確定了可從圖7e所示的圖形通過分割產(chǎn)生的一個(gè)光電元件稍后的電接頭38、40的圖形。這種方法特別適用于光電元件的大批量的制造。
本專利申請要求德國專利申請DE 103 08 917.9(2003年2月28日提交)和DE 203 14 966 1(2003年9月26日提交)的優(yōu)選權(quán)，其全部公開內(nèi)容通過引用納入本說明書中。
本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于借助實(shí)施例進(jìn)行的本發(fā)明描述。確切地說，本發(fā)明包括每個(gè)新特征，以及這些特征的每種組合，尤指在權(quán)利要求中所含的這些特征的每種組合，當(dāng)然也包括沒有明確地在權(quán)利要求中給定的組合。
權(quán)利要求
1.光電元件，包括一個(gè)殼體(57)和至少一個(gè)布置在殼體(57)上的半導(dǎo)體芯片(50)，其特征為，殼體(57)的一個(gè)表面具有一個(gè)金屬化的分區(qū)(15)和一個(gè)非金屬化的分區(qū)(20)，且殼體(57)包括至少兩種不同的塑料(53、54)，其中的一種塑料(54)是不可金屬化的并確定非金屬化的分區(qū)(20)。
2.按權(quán)利要求1的光電元件，其特征為，金屬化的分區(qū)(15)由一種可金屬化的塑料(53)來確定。
3.按權(quán)利要求1或2的光電元件，其特征為，殼體(57)具有一個(gè)凹坑(12)，半導(dǎo)體芯片(50)布置在該凹坑中。
4.按權(quán)利要求3的光電元件，其特征為，凹坑(12)是反射器，其反射面具有金屬化結(jié)構(gòu)(16)。
5.按權(quán)利要求4的光電元件，其特征為，凹坑的金屬化結(jié)構(gòu)(16)至少部分地設(shè)置在可金屬化的塑料(53)的區(qū)域內(nèi)。
6.按前述權(quán)利要求任一項(xiàng)的光電元件，其特征為，金屬化結(jié)構(gòu)(15)用來承擔(dān)電功能。
7.按前述權(quán)利要求任一項(xiàng)的光電元件，其特征為，金屬化結(jié)構(gòu)(15)被一個(gè)絕緣條(20)分成至少兩個(gè)電隔離的區(qū)域(16、18)。
8.按權(quán)利要求7的光電元件，其特征為，絕緣條(20)由不可金屬化的塑料(54)來確定。
9.按前述權(quán)利要求任一項(xiàng)的光電元件，其特征為，殼體(57)是光電元件的外殼(10)的一部分。
10.光電元件，具有一個(gè)帶至少一個(gè)凹坑(12)的外殼(10)和至少一個(gè)布置在凹坑(12)中的半導(dǎo)體芯片(50)，其特征為，凹坑(12)是反射器，其反射面具有金屬化結(jié)構(gòu)(15)，使之構(gòu)成一個(gè)金屬反射器，且金屬化結(jié)構(gòu)(15)用來承擔(dān)電功能。
11.按權(quán)利要求10的光電元件，其特征為，金屬化結(jié)構(gòu)(15)設(shè)置在一種可金屬化的塑料的區(qū)域內(nèi)。
12.按權(quán)利要求10或11的光電元件，其特征為，金屬化結(jié)構(gòu)(15)通過一個(gè)絕緣條(20)分成至少兩個(gè)相互電隔離的區(qū)域(16，18)。
13.按權(quán)利要求12的光電元件，其特征為，絕緣條(20)由一種不可金屬化的塑料(54)來確定、被外殼(10)包封的殼體(57)具有這種塑料。
14.按前述權(quán)利要求任一項(xiàng)的光電元件，其特征為，半導(dǎo)體芯片(50)設(shè)置在金屬化結(jié)構(gòu)(15)的第一區(qū)域(16)，并在半導(dǎo)體芯片(50)和第二區(qū)域(18)之間建立電連接。
15.按前述權(quán)利要求任一項(xiàng)的光電元件，其特征為，被絕緣條(20)占用的面積相對于凹坑(12)的金屬化面積來說是很小的。
16.按前述權(quán)利要求任一項(xiàng)的光電元件，其特征為，絕緣條(20)設(shè)置在凹坑(12)的包封面的范圍內(nèi)，并在半導(dǎo)體芯片(50)和凹坑(12)的第二區(qū)域(18)之間建立電連接。
17.按前述權(quán)利要求任一項(xiàng)的光電元件，其特征為，絕緣條(20)橫跨凹坑(12)的底部，并在凹坑(12)的底部建立電連接。
18.按前述權(quán)利要求任一項(xiàng)的光電元件，其特征為，絕緣條(20)橫跨該凹坑，使該絕緣條位于半導(dǎo)體芯片(50)端面的面對角線的延長線上。
19.按前述權(quán)利要求任一項(xiàng)的光電元件，其特征為，絕緣條(20)至少部分地設(shè)置在該凹坑所具有的一個(gè)凹部或凸部(58)。
20.按前述權(quán)利要求任一項(xiàng)的光電元件，其特征為，殼體(57)用雙組分注塑法制成。
21.按權(quán)利要求(20)的光電元件，其特征為，這兩種組分由至少一種可金屬化的塑料和至少一種不可金屬化的塑料組成。
22.按前述權(quán)利要求任一項(xiàng)的光電元件，其特征為，殼體(57)包括含有可金屬化的塑料的第一殼體段(57a)，和含有不可金屬化的塑料的至少另一殼體段(57b)。
23.按權(quán)利要求22的光電元件，其特征為，第一殼體段(57a)構(gòu)成至少兩個(gè)分區(qū)(60，61)，這兩個(gè)分區(qū)通過一個(gè)連接裝置(59)相互機(jī)械連接。
24.按權(quán)利要求22或23的光電元件，其特征為，另一殼體段(57b)至少部分地成型為連接裝置(59)。
25.按權(quán)利要求22至24任一項(xiàng)的光電元件，其特征為，連接裝置(59)機(jī)械穩(wěn)定另一殼體段(57b)。
26.按前述權(quán)利要求任一項(xiàng)的光電元件，其特征為，可金屬化的塑料(53)和不可金屬化的塑料(54)基本上不成為化學(xué)鍵。
27.按權(quán)利要求22至26任一項(xiàng)的光電元件，其特征為，在殼體段(57a，57b)之間至少部分地設(shè)置一個(gè)間隔腔(55)。
28.按權(quán)利要求22至27任一項(xiàng)的光電元件，其特征為，間隔腔(55)起彈性作用，至少部分地消除殼體(57)的機(jī)械引起的、特別是熱引起的應(yīng)力。
29.按前述權(quán)利要求任一項(xiàng)的光電元件，其特征為，外殼(10)的塑料可染成任意的顏色。
30.按前述權(quán)利要求任一項(xiàng)的光電元件，其特征為，該外殼的兩個(gè)相鄰的表面(22、24、26、28、30、32)相互布置成任意的角度(36)。
31.按前述權(quán)利要求任一項(xiàng)的光電元件，其特征為，在外殼(10)的至少兩個(gè)表面上設(shè)置有至少兩個(gè)電接頭(38、40)。
32.按前述權(quán)利要求任一項(xiàng)的光電元件，其特征為，外殼(10)具有金屬粒子、散熱器或金屬化孔。
33.按前述權(quán)利要求任一項(xiàng)的光電元件，其特征為，該元件是一個(gè)MID(＝模塑互連器件)。
34.按前述權(quán)利要求任一項(xiàng)的元件，其特征為，金屬化結(jié)構(gòu)(15)的區(qū)域由一個(gè)引線架(42，44)來構(gòu)成。
35.按前述權(quán)利要求任一項(xiàng)的光電元件，其特征為，半導(dǎo)體芯片(50)既包括光電的半導(dǎo)體芯片又包括電子的半導(dǎo)體芯片。
36.按權(quán)利要求35的光電元件，其特征為，電子的半導(dǎo)體芯片是一個(gè)用來控制光電半導(dǎo)體芯片的集成電路芯片。
37.含一種塑料的本體、尤指一種光電元件的殼體的結(jié)構(gòu)化的金屬化方法，其特征是具有如下的步驟a)用一種雙組分注塑方法制作具有至少兩種塑料(53，54)的本體(57)，其中一種塑料(54)是可金屬化的；b)該本體進(jìn)行金屬化，使其構(gòu)成一個(gè)金屬化的區(qū)域(15)和一個(gè)非金屬化的區(qū)域(20)，而這個(gè)非金屬化的區(qū)域則由不可金屬化的塑料(54)來確定。
38.按權(quán)利要求37的方法，其特征為，金屬化結(jié)構(gòu)(15)至少部分地設(shè)置在該本體的一個(gè)表面(24，30，32，33)上。
34.按權(quán)利要求37或38的方法，其特征為，金屬化的區(qū)域(15)由一種可金屬化的塑料(53)來確定。
40.按前述權(quán)利要求任一項(xiàng)的方法，其特征為，金屬化結(jié)構(gòu)(15)至少部分地通過該本體的化學(xué)處理或電鍍處理來產(chǎn)生。
41.具有一個(gè)含塑料的殼體(57)和至少一個(gè)布置在該殼體上的光電元件的制造方法，其特征是具有如下的步驟a)按權(quán)利要求37至40之一進(jìn)行殼體(57)的制造和結(jié)構(gòu)化的金屬化；b)在殼體(57)上設(shè)置半導(dǎo)體芯片(50)。
42.按前述權(quán)利要求任一項(xiàng)的方法，其特征為，不可金屬化的塑料(54)含有一種液晶聚合物(LCP)或聚對苯二甲酸丁二醇酯(PBT)。
43.按權(quán)利要求39至42任一項(xiàng)的方法，其特征為，可金屬化的塑料(53)含有一種液晶聚合物(LCP)或聚對苯二甲酸丁二醇酯(PBT)。
44.按權(quán)利要求39至43任一項(xiàng)的方法，其特征為，可金屬化的塑料(53)含有一種添加劑，該添加劑有利于這種塑料的金屬化。
45.按前述權(quán)利要求至少一項(xiàng)的方法，至少在兩個(gè)相互電絕緣的區(qū)域(16，18)內(nèi)構(gòu)成金屬化結(jié)構(gòu)(15)。
46.按權(quán)利要求45的方法，半導(dǎo)體芯片(50)設(shè)置在這兩個(gè)區(qū)域之一上，且金屬化結(jié)構(gòu)(15)的相互電絕緣的區(qū)域(16、18)至少部分地構(gòu)成半導(dǎo)體芯片(50)的連接導(dǎo)體(38、40)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種光電元件，包括一個(gè)殼體(57)和至少一個(gè)布置在殼體(57)上的半導(dǎo)體芯片(50)，其中殼體(57)的表面具有一個(gè)金屬化的分區(qū)(15)和一個(gè)非金屬化的分區(qū)(20)，且殼體(57)包括至少兩種不同的塑料(53，54)，其中的一種塑料(54)是不可金屬化的，且這種塑料確定非金屬化的分區(qū)(20)。此外，本發(fā)明涉及這類元件的一種制造方法以及含一種塑料的本體的結(jié)構(gòu)化的金屬化方法。
文檔編號H01L23/498GK1757108SQ200380110027
公開日2006年4月5日 申請日期2003年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2003年2月28日
發(fā)明者H·布倫納, T·赫菲爾, F·莫爾默, R·塞瓦爾德, G·懷特爾, M·蔡勒 申請人:奧斯蘭姆奧普托普導(dǎo)體有限責(zé)任公司