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WO2014108277A1 - Reflektorwanne für ein optoelektronisches halbleiterbauteil - Google Patents

Reflektorwanne für ein optoelektronisches halbleiterbauteil Download PDF

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Publication number
WO2014108277A1
WO2014108277A1 PCT/EP2013/076736 EP2013076736W WO2014108277A1 WO 2014108277 A1 WO2014108277 A1 WO 2014108277A1 EP 2013076736 W EP2013076736 W EP 2013076736W WO 2014108277 A1 WO2014108277 A1 WO 2014108277A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
optoelectronic semiconductor
semiconductor chip
semiconductor component
lead frame
reflector trough
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/EP2013/076736
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Andreas Wojcik
Martin Haushalter
Frank Möllmer
Wilhelm Karsten
Heinz Haas
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ams Osram International GmbH
Original Assignee
Osram Opto Semiconductors GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Osram Opto Semiconductors GmbH filed Critical Osram Opto Semiconductors GmbH
Priority to US14/653,835 priority Critical patent/US9318678B2/en
Priority to JP2015551151A priority patent/JP2016502289A/ja
Publication of WO2014108277A1 publication Critical patent/WO2014108277A1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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    • H10W72/536—
    • H10W72/5363—
    • H10W90/756—

Definitions

  • An optoelectronic semiconductor component is specified.
  • An object to be solved is to provide an optoelectronic semiconductor device, which is a spatially close
  • the lead frame is for an electrical contact of the
  • Ladder frame formed from a sheet metal semifinished product.
  • the leadframe of the semiconductor device has two or more than two
  • Ladder frame parts consists.
  • the at least one semiconductor chip is set up to generate electromagnetic radiation. For example, during operation of the semiconductor chip generated ultraviolet radiation, visible light or near-infrared radiation.
  • the semiconductor chip is preferably a light-emitting diode or else a laser diode.
  • the optoelectronic semiconductor chip further semiconductor chips or electronic components in the
  • Semiconductor component to be installed for example, to protect against damage to electrostatic discharges or for the detection of radiation, such as a photodiode or a
  • Optoelectronic semiconductor chip on a first of the
  • this includes
  • the potting body is permeable to the radiation generated in the optoelectronic semiconductor chip.
  • the potting body is preferably produced by means of pressing, casting and / or spraying.
  • the potting body is preferably a one-piece body, with a homogeneity within the scope of manufacturing tolerances
  • Lead frame parts are firmly anchored in the potting, so that the lead frame parts in the intended Do not loosen the use of the semiconductor device from or from the potting body.
  • the potting body is for beam shaping that of the optoelectronic
  • the potting body is locally formed as a lens, in particular as a converging lens. It is possible that in parts of the potting
  • the potting body but also be free of optically active coatings.
  • the potting body can at least in places with a
  • Antireflection coating be provided.
  • the semiconductor component is arranged on a reflector trough.
  • the reflector tray includes a bottom surface.
  • Floor surface may, within the manufacturing tolerances, be a flat, smooth surface. It is the semiconductor chip
  • the lateral surface is subdivided into three or more than three subregions.
  • the subareas revolve, viewed in plan view of the reflector trough, the bottom surface each preferably completely.
  • the subregions, seen in plan view preferably formed as a continuous rings.
  • the subregions of the lateral surface follow in the direction away from the bottom surface
  • a first section is located next to the bottom surface and with ascending numbering are the
  • Partial area which is located closest to the floor surface, oriented perpendicular or substantially perpendicular to the bottom surface.
  • Substantially perpendicular may mean that the lateral surface in the first subarea with a tolerance of at most 10 ° or with a tolerance of at most 5 ° or with a tolerance of at most 2 ° perpendicular to the
  • Floor surface is oriented.
  • the first subregion projects beyond the semiconductor chip, in the direction away from the semiconductor chip
  • the optoelectronic semiconductor chip is completely surrounded by the first subregion along a lateral direction.
  • the optoelectronic semiconductor chip is then in a kind of pot, which is formed by the bottom surface and the first portion. The semiconductor chip does not protrude beyond this pot.
  • the lateral surface in the second partial region has a different gradient than the lateral surface in the third partial region.
  • the slope in the second partial area is smaller than the gradient in the third partial area.
  • the slope is an angle to a Lot to the bottom surface, with a
  • Lotline preferably on a center of the bottom surface, seen in plan view, is related.
  • the slopes of the second and third portion are preferably different from 0 ° and 90 °.
  • a diameter of the reflector trough preferably increases monotonically or strictly monotonically.
  • the subregions merge into one another like a kink.
  • an edge formed between the subregions may mean that a radius of curvature present due to manufacture is at most 0.3 mm or at most 0.2 mm.
  • the semiconductor component is therefore a so-called SMT component.
  • SMT component Semiconductor component surface mountable.
  • the semiconductor component is therefore a so-called SMT component.
  • the semiconductor device can be placed on a mounting surface for electrical contacting.
  • the ladder frame parts do not penetrate the mounting surface. In at least one embodiment, this includes
  • Optoelectronic semiconductor device a lead frame with at least two lead frame parts and at least one optoelectronic semiconductor chip.
  • the optoelectronic semiconductor chip is mounted on a first of the lead frame parts and is for generating a radiation
  • a radiation-permeable potting body of the semiconductor device mechanically connects the leadframe parts with each other.
  • the potting body is set up for beam shaping of the radiation.
  • the first lead frame part has a reflector trough with a bottom surface on which the
  • the reflector trough further has a lateral surface which comprises at least three partial regions. Revolve in a plan view of the floor surface the subregions surround and follow the ground surface, in
  • the lateral surface is oriented with a tolerance of at most 10 ° perpendicular to the bottom surface.
  • the first subregion preferably projects beyond the semiconductor chip, in the direction away from the semiconductor chip
  • the semiconductor device is surface mountable.
  • Semiconductor component can be a high proportion of radiation of the
  • Reflector trough especially in combination with the matching molded potting body.
  • a proportion of the first subarea at an overall height of the reflector pan is at least 15% or at least 20%.
  • the total height refers here to an extension of the reflector trough, starting from the bottom surface and in the direction perpendicular to the bottom surface to an edge facing away from the bottom surface of the farthest from the bottom surface portion.
  • Sub-sector not exceeding 35% or not exceeding 30% or not exceeding 25%.
  • the proportion of the second portion of the total height of the reflector trough is at least 20% or at least 25% or at least 30% or at least 35%. This proportion may alternatively or additionally be no more than 60%, no more than 55% or no more than 50%.
  • the proportion of the third portion of the total height of the reflector trough is at least 20% or at least 25% or at least 30%. Alternatively or additionally, this proportion is at most 50% or at most 45% or at most 40%.
  • the proportion of the second partial area in the total height is greater than the proportion of the third partial area.
  • the proportion of the second portion is at least a 1.2-compartment or at least a 1.3-compartment of the portion of the third
  • the slopes of the second and third subareas differ by at least 3 ° or at least 5 ° or at least 7 ° from one another. Alternatively or additionally, this difference is at most 25 ° or at most 20 ° or at most 15 °.
  • the first portion may also be formed as a portion of a cylinder jacket.
  • the subregions preferably have no curved surfaces, in cross section perpendicular to
  • the pitch of the second portion is at least 25 ° or at least 30 ° or at least 35 °. Alternatively or additionally, this slope is at most 50 ° or at most 45 ° or at most 40 °. The slope here is based on the solder to the bottom surface. According to at least one embodiment, the pitch of the third portion is at least 25 ° or at least 30 ° or at least 35 °. Alternatively or additionally, this slope is at most 45 ° or at most 40 ° or at most 50 °.
  • a diameter or a mean diameter of the bottom surface is at least 1.1 times or at least 1.2 times a length of a diagonal of a main radiation side of the
  • the main radiation side is here
  • the side of the semiconductor chip which faces away from the bottom surface. It is possible that the diameter of the
  • Floor area not more than 1,7 times or not more than 1,6 Times or at most 1.5 times the diagonal length of the main radiation side.
  • the diameter of the bottom surface is at least 0.5 mm or at least 0.6 mm. Alternatively or additionally, this diameter is at most 1.0 mm or at most 0.85 mm or at most 0.75 mm.
  • the total height of the reflector trough is at least 0.3 mm or at least 0.4 mm or at least 0.5 mm. Alternatively or additionally, the total height is at most 1.5 mm or at most 1.2 mm or at most 1.0 mm.
  • the total height of the reflector trough is at least twice or
  • the diameter of the bottom surface is greater than the total height of the reflector trough.
  • the diameter exceeds the overall height by at least a factor of 1.05 or by at least a factor of 1.1 and / or by at most a factor of 1.8 or by at most a factor of 1.5.
  • the semiconductor chip is connected to the second leadframe part with an electrical connection means.
  • the connection means is, for example, a bonding wire.
  • Connecting means can also be through several bonding wires or be formed by an electrical bridge, in particular to protect against damage by electrostatic discharges.
  • the lateral surface of the reflector trough extends at a constant height and continuously around the bottom surface.
  • the lateral surface is free of recesses, cutouts or
  • the potting body is in one of the reflector trough along a
  • the lens is spaced from the leadframe. A distance along the
  • the main beam direction, between the lens and the lead frame, for example, is at least a 0.6-bin or
  • the lens has an edge region and a central region.
  • the edge region surrounds, seen in plan view, the central region preferably all around.
  • the lens can be rotationally symmetrical.
  • the lens is formed in the central region as a partial surface of an ellipsoid of revolution. A large half-axis corresponds to this
  • the lens is shaped as a cone in the edge region.
  • the edge region has an outer boundary surface, which is a part of a cone sheath.
  • a diameter of the central region is at least 0.7 times or at least 0.75 times a maximum diameter of the lens. Alternatively or additionally, the diameter of the central region is at most 0.9 times or 0.85 times the maximum lens diameter.
  • a height of the edge region is at least 1.5 times or at
  • the height of the edge region is at most 3.5 times or at most 3.0 times the height of the central region.
  • the expansions of the corresponding regions along the main emission direction are taken to be the heights.
  • At least the lateral surfaces of the reflector trough are in places or
  • the coating comprises one or more of the following
  • the leadframe is formed of a copper alloy.
  • the alloy preferably allows a degree of deformation of at least 3 or of
  • the degree of deformation is the quotient of a maximum height of the reflector and a thickness of the raw material.
  • the maximum height of the reflector is composed of a thickness of the reflector trough on the bottom surface and the total height of the reflector trough.
  • the lead frame is formed of an alloy Cu-ETP, CU-Fe2P, CuCrSiTi, according to EN designation.
  • the potting body is formed of an epoxy or an epoxy-silicone hybrid material.
  • an average thickness of the leadframe, in particular in regions outside the reflector well is at least 70 ⁇ or at least 90 ⁇ or at least 100 ⁇ . This thickness may alternatively or additionally be at most 300 ⁇ or at most 250 ⁇ or at most 200 ⁇ .
  • Potting body seen in plan view of the bottom surface, external dimensions or an edge length of at most 6 mm or not more than 5 mm. Alternatively or additionally, a maximum expansion of the potting body along the
  • Cuboid does not exclude that side surfaces are slightly different from a cuboid shape, for example with a
  • a maximum diameter of the reflector trough is 2.5 mm or 2.0 mm.
  • the diameter of the reflector trough can be at least 0.8 mm or at least 1.0 mm.
  • Boundary surfaces of the potting body outwardly only in the direction perpendicular to the main emission direction
  • Piercing points of the lead frame parts through the lateral boundary surface of the Potting bodies are preferably surrounded by a material of the potting body.
  • the reflector trough can be completely surrounded by a material of the potting body.
  • a bottom of the reflector pan it is possible for a bottom of the reflector pan to be improved
  • thermal contact protrudes from the potting or flush with the potting closes.
  • the potting body surrounds and / or encloses the semiconductor chip directly.
  • the potting body can touch the semiconductor chip in places.
  • the semiconductor chip is completely surrounded by the potting body together with the
  • the semiconductor chip can, in
  • Figures 1 to 3 are schematic representations of
  • Figure 4 is a schematic representation of a
  • FIGS. 5 and 6 are schematic representations of
  • FIG. 1A shows in a perspective illustration and in FIG. 1B a sectional view of an exemplary embodiment of an optoelectronic semiconductor component 1.
  • the semiconductor device 1 has a lead frame 2 with two
  • the first lead frame part 23 has a reflector trough 25 in which a
  • the semiconductor chip 3 is, for example, a
  • Light-emitting diode that emits radiation in the spectral range around 800 nm.
  • the semiconductor chip 3 is electrically connected to the second lead frame part 24 via a connection means 4, which is a bonding wire.
  • the bonding wire 4 extends out of the reflector trough 25 and engages via side walls of the reflector trough 25 over to the second conductor frame part 24.
  • the semiconductor device 1 includes a potting body 5. Directly around the lead frame 2 around the potting body 5 is approximately cuboid. In a region arranged downstream of a main emission direction 35, the potting body 5 is shaped as a lens 50. For better Anchoring the lead frame 2 in the potting 5, the lead frame parts 23, 24 projections and / or openings.
  • the reflector trough 25 is shaped and matched to the lens 50, so that a narrow spectral emission of the semiconductor device 1 can be achieved. This is a
  • Jacket surface of the reflector pan 25 which surrounds the bottom surface 26 all around, in three subregions 27, 28, 29th
  • the first partial area 27 closest to the floor surface 26 has surfaces oriented approximately perpendicular to the floor surface 26 and facing the semiconductor chip 3.
  • the second portion 28 closes at the first
  • Partial region 27 directly on and is, compared to the third portion 29, with a lower slope
  • the partial regions 27, 28, 29 are approximately in the shape of a kink in one another.
  • the partial regions 27, 28, 29, seen in the sectional representation according to FIG. 1B, are each manufactured with straight-running boundary surfaces facing the semiconductor chip 3.
  • the lens 50 has a distance A to the subregions 23,
  • the distance A is for example at least
  • the lens 50 has a central region 53 and an edge region 52.
  • Edge region 52 is truncated cone-shaped and surrounds central region 53 all around. A height B of the edge region 52, starting from the cuboid-shaped part of the
  • Potting body 5 for example, is at least 0.6 mm and / or at most 0.9 mm.
  • adjoining central region 53 is, for example, at least 0.3 mm and / or at most 0.8 mm.
  • Diameter D of the central portion 53 is, for example at least 2.0 mm and / or at most 2.9 mm.
  • a diameter E of the lens 50 at a transition region between the lens 50 and the cuboid part is, for example, at least 2.2 mm and / or at most 3.1 mm.
  • the central area 53 is, as seen in cross-section, as
  • Shaped section of an ellipse Shaped section of an ellipse.
  • a small semiaxis has a length of at most
  • Half axis is aligned parallel to the main emission direction 35.
  • the numerical values mentioned are only to be understood as examples and can be scaled to each other.
  • Reflector trough 25 is not filled with a material of the potting body 5, but with a further, not shown filling, for example with a silicone. In this further filling, not shown, optically active ingredients such as phosphors, scattering or
  • the lens 50 is made of a radiation-transparent material and the cuboid part of a
  • radiopaque material shaped.
  • FIGS. 2A, 3A each show a side view and in FIGS. 2B, 3B respectively a sectional view along the section line marked in FIGS. 2A, 3A.
  • the reflector troughs 25 may each have a potting body 5, as described in connection with FIG. 1, for example.
  • the reflector trough 25 according to FIG. 2 is set up for a spatially narrow emission characteristic.
  • the second portion 28 has a pitch of 40 ° and the third portion 29 a slope of 35 °.
  • a predominant radiation component is emitted in an angular range of +/- 10 ° around the main emission direction 35.
  • the slope of the second portion 28 is also at 40 °.
  • the slope of the third portion 29 is 25 °.
  • Semiconductor component 1 according to FIG. 3 is a predominant one
  • Predominantly may mean more than 50% or more than 70% or more than 80%.
  • FIG. 2B The abovementioned absolute values can, for example, be within a factor 2 or within a factor 3 apply, taking into account preferably the ratios of the individual sizes to each other. The same applies to FIG. 3.
  • FIG. 4 shows a radiation characteristic of FIG
  • Beam R starting from a main radiation side 30 of the semiconductor chip 3, drawn. Due to the
  • Reflector pan 25 a concentration of the radiation R is carried out to the lens 50.
  • a concentration of the radiation R is carried out to the lens 50.
  • At the edge region 52 is a
  • Central area 53 is a relatively small
  • Main emission direction 35 a relative intensity I and an integrated over the angle luminous flux ⁇ applied.
  • An intensity maximum is at an angle of about 8 °.
  • Radial LED is marked with r. typical

Landscapes

  • Led Device Packages (AREA)

Abstract

In einer Ausführungsform beinhaltet dasoptoelektronische Halbleiterbauteil (1) einen Leiterrahmen (2) mit zwei Leiterrahmenteilen (23, 24) sowie einen optoelektronischen Halbleiterchip(3). Der Halbleiterchip (3) ist auf einem ersten der Leiterrahmenteile (23) angebracht. Ein strahlungsdurchlässiger Vergusskörper (5) des Halbleiterbauteils (1) verbindet die Leiterrahmenteile (23, 24) mechanisch miteinander. Der Vergusskörper (5) ist zu einer Strahlformung eingerichtet. Das erste Leiterrahmenteil (23) weist eine Reflektorwanne (25) mit einer Bodenfläche (26) auf, auf der der Halbleiterchip (3) montiert ist. Die Reflektorwanne (25) weist eine Mantelfläche auf, die drei Teilbereiche (27, 28, 29) umfasst. In Draufsicht auf die Bodenfläche (26) gesehen umlaufen die Teilbereiche (27, 28, 29) die Bodenfläche (26) ringsum und folgen, in Richtung weg von der Bodenfläche(26), aufeinander. In dem ersten Teilbereich(27), der Bodenfläche (26) am nächsten, ist die Mantelfläche senkrecht zu der Bodenfläche (26) orientiert. Der erste Teilbereich (27) überragt den Halbleiterchip(3). In dem zweiten Teilbereich (28) weist die Mantelfläche eine kleinere Steigung auf als in dem dritten Teilbereich(29). Die Teilbereiche (27, 28, 29) gehen knickförmig und unmittelbar ineinander über. Das Halbleiterbauteil (1) ist oberflächenmontierbar.

Description

Beschreibung
REFLEKTORWANNE FÜR EIN OPTOELEKTRONISCHES HALBLEITERBAUTEIL
Es wird ein optoelektronisches Halbleiterbauteil angegeben.
Eine zu lösende Aufgabe besteht darin, ein optoelektronisches Halbleiterbauteil anzugeben, das eine räumliche enge
Abstrahlcharakteristik aufzeigt.
Diese Aufgabe wird unter anderem durch ein optoelektronisches Halbleiterbauteil mit den Merkmalen des unabhängigen
Patentanspruchs gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen sind
Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist das
Halbleiterbauteil einen Leiterrahmen auf. Der Leiterrahmen ist zu einer elektrischen Kontaktierung des
Halbleiterbauteils eingerichtet. Beispielsweise ist der
Leiterrahmen aus einem blechernen Halbzeug geformt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist der Leiterrahmen des Halbleiterbauteils zwei oder mehr als zwei
Leiterrahmenteile auf. In dem Halbleiterbauteil sind die Leiterrahmenteile elektrisch nicht unmittelbar miteinander verbunden, sodass kein Kurzschluss zwischen den
Leiterrahmenteilen besteht.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform beinhaltet das
Halbleiterbauteil einen oder mehrere optoelektronische
Halbleiterchips. Der mindestens eine Halbleiterchip ist zur Erzeugung einer elektromagnetischen Strahlung eingerichtet. Beispielsweise wird im Betrieb des Halbleiterchips ultraviolette Strahlung, sichtbares Licht oder nahinfrarote Strahlung erzeugt. Bei dem Halbleiterchip handelt es sich bevorzugt um eine Leuchtdiode oder auch um eine Laserdiode. Neben dem optoelektronischen Halbleiterchip können weitere Halbleiterchips oder elektronische Komponenten in dem
Halbleiterbauteil verbaut sein, beispielsweise zum Schutz vor Schäden gegen elektrostatische Entladungen oder auch zur Detektion von Strahlung, etwa eine Fotodiode oder ein
Fototransistor.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist der
optoelektronische Halbleiterchip auf einem ersten der
Leiterrahmenteile angebracht. Bevorzugt ist der
Halbleiterchip mit dem ersten Leiterrahmenteil sowohl
mechanisch als auch elektrisch verbunden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das
Halbleiterbauteil einen Vergusskörper. Der Vergusskörper ist durchlässig für die in dem optoelektronischen Halbleiterchip erzeugte Strahlung. Der Vergusskörper ist bevorzugt mittels Pressen, Gießen und/oder Spritzen erzeugt. Bevorzugt handelt es sich bei dem Vergusskörper um einen einstückigen Körper, mit im Rahmen der Herstellungstoleranzen homogener
Materialzusammensetzung über den ganzen Vergusskörper hinweg.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind die
Leiterrahmenteile über den Vergusskörper mechanisch
miteinander verbunden. Mit anderen Worten stellt der
Vergusskörper die das Halbleiterbauteil mechanisch tragende und mechanisch stabilisierende Komponente dar. Die
Leiterrahmenteile sind fest in dem Vergusskörper verankert, sodass sich die Leiterrahmenteile im bestimmungsgemäßen Gebrauch des Halbleiterbauteils nicht von dem oder aus dem Vergusskörper lösen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist der Vergusskörper zu einer Strahlformung der von dem optoelektronischen
Halbleiterchip ausgesandten und erzeugten Strahlung
eingerichtet. Bevorzugt ist der Vergusskörper stellenweise als Linse, insbesondere als Sammellinse, geformt. Es ist möglich, dass in Teilbereichen an dem Vergusskörper
absorbierende und/oder reflektierende Beschichtungen
angebracht sind. Alternativ hierzu kann der Vergusskörper aber auch frei sein von optisch wirksamen Beschichtungen. Der Vergusskörper kann zumindest stellenweise mit einer
Antireflexionsbeschichtung versehen sein.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist das erste
Leiterrahmenteil, auf dem der optoelektronische
Halbleiterbauteil angeordnet ist, eine Reflektorwanne auf. Die Reflektorwanne beinhaltet eine Bodenfläche. Die
Bodenfläche kann, im Rahmen der Herstellungstoleranzen, eine ebene, glatte Fläche sein. Es ist der Halbleiterchip
bevorzugt mittels Kleben etwa mit einem elektrisch
leitfähigen Silberleitkleber oder auch mittels Löten an der Bodenfläche befestigt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist die
Reflektorwanne eine Mantelfläche auf. Die Mantelfläche ist in drei oder in mehr als drei Teilbereiche untergliedert. Die Teilbereiche umlaufen, in Draufsicht auf die Reflektorwanne gesehen, die Bodenfläche jeweils bevorzugt vollständig. Mit anderen Worten sind die Teilbereiche, in Draufsicht gesehen, bevorzugt als durchgehende Ringe ausgebildet. Gemäß zumindest einer Ausführungsform folgen die Teilbereiche der Mantelfläche in Richtung weg von der Bodenfläche
aufeinander, insbesondere unmittelbar aufeinander. Ein erster Teilbereich befindet sich hierbei der Bodenfläche am nächsten und mit aufsteigender Nummerierung befinden sich die
Teilbereiche weiter von der Bodenfläche entfernt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist der erste
Teilbereich, der sich der Bodenfläche am nächsten befindet, senkrecht oder im Wesentlichen senkrecht zu der Bodenfläche orientiert. Im Wesentlichen senkrecht kann bedeuten, dass die Mantelfläche in dem ersten Teilbereich mit einer Toleranz von höchstens 10° oder mit einer Toleranz von höchstens 5° oder mit einer Toleranz von höchstens 2° senkrecht zu der
Bodenfläche orientiert ist.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform überragt der erste Teilbereich den Halbleiterchip, in Richtung weg von der
Bodenfläche. Mit anderen Worten ist der optoelektronische Halbleiterchip, entlang einer lateralen Richtung, vollständig von dem ersten Teilbereich umgeben. Der optoelektronische Halbleiterchip befindet sich dann in einer Art Topf, der von der Bodenfläche und dem ersten Teilbereich gebildet wird. Der Halbleiterchip überragt diesen Topf nicht.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist die Mantelfläche in dem zweiten Teilbereich eine andere Steigung auf als die Mantelfläche in dem dritten Teilbereich. Besonders bevorzugt ist die Steigung in dem zweiten Teilbereich kleiner als die Steigung in dem dritten Teilbereich. Die Steigung ist hierbei ein Winkel zu einem Lot zu der Bodenfläche, wobei eine
Lotlinie bevorzugt auf einen Mittelpunkt der Bodenfläche, in Draufsicht gesehen, bezogen ist. Die Steigungen des zweiten und dritten Teilbereichs sind bevorzugt von 0° und von 90° verschieden. In Richtung weg von der Bodenfläche nimmt dabei ein Durchmesser der Reflektorwanne bevorzugt monoton oder streng monoton zu.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform gehen die Teilbereiche knickförmig ineinander über. Mit anderen Worten ist, im
Rahmen der Herstellungstoleranzen, eine Kante zwischen den Teilbereichen geformt. Der Begriff Kante kann bedeuten, dass ein herstellungsbedingt vorhandener Krümmungsradius höchstens 0,3 mm oder höchstens 0,2 mm beträgt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist das
Halbleiterbauteil oberflächenmontierbar . Es handelt sich bei dem Halbleiterbauteil also um ein so genanntes SMT-Bauteil. Das bedeutet, zu einer elektrischen Kontaktierung kann das Halbleiterbauteil auf einer Montagefläche aufgesetzt werden. Die Leiterrahmenteile durchdringen die Montagefläche nicht. In mindestens einer Ausführungsform beinhaltet das
optoelektronische Halbleiterbauteil einen Leiterrahmen mit mindestens zwei Leiterrahmenteilen sowie mindestens einen optoelektronischen Halbleiterchip. Der optoelektronische Halbleiterchip ist auf einem ersten der Leiterrahmenteile angebracht und ist zu einer Erzeugung einer Strahlung
eingerichtet. Ein strahlungsdurchlässiger Vergusskörper des Halbleiterbauteils verbindet die Leiterrahmenteile mechanisch miteinander. Der Vergusskörper ist zu einer Strahlformung der Strahlung eingerichtet. Das erste Leiterrahmenteil weist eine Reflektorwanne mit einer Bodenfläche auf, auf der der
Halbleiterchip montiert ist. Die Reflektorwanne weist ferner eine Mantelfläche auf, die mindestens drei Teilbereiche umfasst. In Draufsicht auf die Bodenfläche gesehen umlaufen die Teilbereiche die Bodenfläche ringsum und folgen, in
Richtung weg von der Bodenfläche, aufeinander. In dem ersten Teilbereich, der der Bodenfläche am nächsten liegt, ist die Mantelfläche mit einer Toleranz von höchstens 10° senkrecht zu der Bodenfläche orientiert. Der erste Teilbereich überragt bevorzugt den Halbleiterchip, in Richtung weg von der
Bodenfläche. In dem zweiten Teilbereich weist die
Mantelfläche eine kleinere Steigung auf als in dem dritten Teilbereich. Die Teilbereiche gehen bevorzugt knickförmig und/oder unmittelbar ineinander über. Das Halbleiterbauteil ist oberflächenmontierbar .
Üblicherweise emittieren oberflächenmontierbare
Halbleiterbauteile zur Erzeugung insbesondere von infraroter Strahlung über einen großen Raumwinkelbereich. Der Anteil der Strahlung, die unter großen Winkeln emittiert wird,
beispielsweise unter Winkeln > 50°, kann jedoch oft nicht für die gewünschte Anwendung genutzt werden. Unter Umständen kann dieser Anteil der Strahlung auch negative Auswirkungen auf die Anwendung haben, beispielsweise können Störungen durch Streulicht hervorgerufen werden. Bei dem angegebenen
Halbleiterbauteil kann ein hoher Strahlungsanteil der
optischen Gesamtleistung in einen kleinen Winkelbereich emittiert werden.
Die räumlich enge Abstrahlcharakteristik wird insbesondere erzielt durch die verschiedenen Teilbereiche der
Reflektorwanne, speziell in Kombination mit dem hierzu angepasst geformten Vergusskörper.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform liegt ein Anteil des ersten Teilbereichs an einer Gesamthöhe der Reflektorwanne bei mindestens 15 % oder bei mindestens 20 %. Die Gesamthöhe bezieht sich hierbei auf eine Ausdehnung der Reflektorwanne, beginnend von der Bodenfläche und in Richtung senkrecht zur Bodenfläche bis zu einer der Bodenfläche abgewandten Kante des von der Bodenfläche am weitesten entfernten Teilbereichs. Alternativ oder zusätzlich liegt dieser Anteil des ersten
Teilbereichs bei höchstens 35 % oder bei höchstens 30 % oder bei höchstens 25 %.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform liegt der Anteil des zweiten Teilbereichs an der Gesamthöhe der Reflektorwanne bei mindestens 20 % oder bei mindestens 25 % oder bei mindestens 30 % oder bei mindestens 35 %. Dieser Anteil kann alternativ oder zusätzlich bei höchstens 60 % oder bei höchstens 55 % oder bei höchstens 50 % liegen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform liegt der Anteil des dritten Teilbereichs an der Gesamthöhe der Reflektorwanne bei mindestens 20 % oder bei mindestens 25 % oder bei mindestens 30 %. Alternativ oder zusätzlich liegt dieser Anteil bei höchstens 50 % oder höchstens 45 % oder höchstens 40 %.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist der Anteil des zweiten Teilbereichs an der Gesamthöhe größer als der Anteil des dritten Teilbereichs. Beispielsweise beträgt der Anteil des zweiten Teilbereichs mindestens ein 1,2-Faches oder mindestens ein 1,3-Faches des Anteils des dritten
Teilbereichs .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform unterscheiden sich die Steigungen des zweiten und dritten Teilbereichs um mindestens 3° oder um mindestens 5° oder um mindestens 7° voneinander. Alternativ oder zusätzlich liegt dieser Unterschied bei höchstens 25° oder bei höchstens 20° oder bei höchstens 15°. Gemäß zumindest einer Ausführungsform weisen die Teilbereiche, in einem Querschnitt senkrecht zu der
Bodenfläche gesehen, jeweils gerade verlaufende Flächen auf. Mit anderen Worten sind die Teilbereiche jeweils als
Abschnitte eines Kegelmantels oder eines Pyramidenmantels geformt, im Rahmen der Herstellungstoleranzen. Der erste Teilbereich kann auch als Abschnitt eines Zylindermantels geformt sein. Es weisen die Teilbereiche bevorzugt keine gekrümmten Flächen auf, im Querschnitt senkrecht zur
Bodenfläche gesehen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform liegt die Steigung des zweiten Teilbereichs bei mindestens 25° oder bei mindestens 30° oder bei mindestens 35°. Alternativ oder zusätzlich liegt diese Steigung bei höchstens 50° oder bei höchstens 45° oder bei höchstens 40°. Die Steigung ist hierbei bezogen auf das Lot zur Bodenfläche. Gemäß zumindest einer Ausführungsform liegt die Steigung des dritten Teilbereichs bei mindestens 25° oder bei mindestens 30° oder bei mindestens 35°. Alternativ oder zusätzlich liegt diese Steigung bei höchstens 45° oder bei höchstens 40° oder bei höchstens 50°.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform liegt ein Durchmesser oder ein mittlerer Durchmesser der Bodenfläche bei mindestens dem 1,1-Fachen oder mindestens dem 1,2-Fachen einer Länge einer Diagonalen einer Strahlungshauptseite des
Halbleiterchips. Die Strahlungshauptseite ist hierbei
bevorzugt die Seite des Halbleiterchips, die der Bodenfläche abgewandt ist. Es ist möglich, dass der Durchmesser der
Bodenfläche höchstens dem 1,7-Fachen oder höchstens dem 1,6- Fachen oder höchstens dem 1,5-Fachen der Diagonalenlänge der Strahlungshauptseite entspricht.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform liegt der Durchmesser der Bodenfläche bei mindestens 0,5 mm oder bei mindestens 0,6 mm. Alternativ oder zusätzlich liegt dieser Durchmesser bei höchstens 1,0 mm oder bei höchstens 0,85 mm oder bei höchstens 0,75 mm. Gemäß zumindest einer Ausführungsform beträgt die Gesamthöhe der Reflektorwanne mindestens 0,3 mm oder mindestens 0,4 mm oder mindestens 0,5 mm. Alternativ oder zusätzlich liegt die Gesamthöhe bei höchstens 1,5 mm oder bei höchstens 1,2 mm oder bei höchstens 1,0 mm.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform liegt die Gesamthöhe der Reflektorwanne bei mindestens dem Doppelten oder
mindestens dem Dreifachen oder mindestens dem Vierfachen einer Dicke des Leiterrahmens.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist der Durchmesser der Bodenfläche größer als die Gesamthöhe der Reflektorwanne. Beispielsweise übersteigt der Durchmesser die Gesamthöhe um mindestens einen Faktor 1,05 oder um mindestens einen Faktor 1,1 und/oder um höchstens einen Faktor 1,8 oder um höchstens einen Faktor 1,5.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist der Halbleiterchip mit einem elektrischen Verbindungsmittel mit dem zweiten Leiterrahmenteil verbunden. Bei dem Verbindungsmittel handelt es sich beispielsweise um einen Bonddraht. Das
Verbindungsmittel kann auch durch mehrere Bonddrähte oder durch eine elektrische Brücke, insbesondere zum Schutz vor Schäden durch elektrostatische Entladungen, gebildet sein.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ragt das
Verbindungsmittel über die Reflektorwanne hinaus. Eine Höhe des Verbindungsmittels, von der Bodenfläche aus gerechnet und in Richtung senkrecht zu der Bodenfläche, übersteigt dann die Gesamthöhe der Reflektorwanne. Gemäß zumindest einer Ausführungsform erstreckt sich die Mantelfläche der Reflektorwanne in konstanter Höhe und durchgehend um die Bodenfläche herum. Insbesondere ist die Mantelfläche frei von Ausnehmungen, Ausschnitten oder
Aussparungen für das Verbindungsmittel.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist der Vergusskörper in einem der Reflektorwanne entlang einer
Hauptabstrahlrichtung des Halbleiterchips nachgeordneten Bereich als Linse geformt, insbesondere als Sammellinse. Es ist möglich, dass verbleibende Bereiche des Vergusskörpers nicht als optisch wirksame Komponente für die in dem
Halbleiterchip erzeugte Strahlung ausgebildet sind.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die Linse von dem Leiterrahmen beabstandet. Ein Abstand, entlang der
Hauptstrahlrichtung, zwischen der Linse und dem Leiterrahmen beträgt beispielsweise mindestens ein 0,6-Faches oder
mindestens ein 0,8-Faches oder mindestens ein 1,0-Faches der Diagonalenlänge der Strahlungshauptseite des Halbleiterchips. Alternativ oder zusätzlich liegt dieser Abstand bei höchstens dem 2,4-Fachen oder höchstens dem 2,0-Fachen oder höchstens dem 1,8-Fachen der Diagonalenlänge. Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist die Linse einen Randbereich und einen Zentralbereich auf. Der Randbereich umgibt, in Draufsicht gesehen, den Zentralbereich bevorzugt ringsum. Die Linse kann rotationssymmetrisch geformt sein.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die Linse in dem Zentralbereich als Teilfläche eines Rotationsellipsoids geformt. Eine große Halbachse entspricht hierbei
beispielsweise mindestens dem 1,5-Fachen oder mindestens dem 1,7-Fachen einer kleinen Halbachse des Rotationsellipsoids und/oder höchstens einem 2,5-Fachen oder einem 2,0-Fachen. Die kleine Halbachse ist dabei bevorzugt parallel zu der Hauptabstrahlrichtung des Halbleiterchips orientiert. Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die Linse in dem Randbereich als Kegel geformt. Mit anderen Worten weist der Randbereich eine äußere Begrenzungsfläche auf, die ein Teilstück eines Kegelmantels ist. Gemäß zumindest einer Ausführungsform liegt ein Durchmesser des Zentralbereichs bei mindestens dem 0,7-Fachen oder mindestens dem 0,75-Fachen eines maximalen Durchmessers der Linse. Alternativ oder zusätzlich liegt der Durchmesser des Zentralbereichs bei höchstens dem 0,9-Fachen oder dem 0,85- Fachen des maximalen Linsendurchmessers.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform überdeckt der
Zentralbereich, in Draufsicht gesehen, die Reflektorwanne vollständig. Mit anderen Worten ist der Durchmesser des Zentralbereichs dann mindestens so groß wie der Durchmesser der Reflektorwanne. Gemäß zumindest einer Ausführungsform liegt eine Höhe des Randbereichs bei mindestens dem 1,5-Fachen oder bei
mindestens dem 2,0-Fachen einer Höhe des Zentralbereichs. Alternativ oder zusätzlich liegt die Höhe des Randbereichs bei höchstens dem 3,5-Fachen oder höchstens dem 3,0-Fachen der Höhe des Zentralbereichs. Als die Höhen werden hierbei insbesondere die Ausdehnungen der entsprechenden Bereiche entlang der Hauptabstrahlrichtung aufgefasst.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind mindestens die Mantelflächen der Reflektorwanne stellenweise oder
vollständig mit einer Beschichtung versehen. Die Beschichtung umfasst eines oder mehrere der nachfolgend genannten
Materialien oder besteht aus einem oder mehreren dieser
Materialien: Ag, AI, Au, Ni, Pd. Die Bodenfläche ist
bevorzugt mit einer lötbaren Beschichtung versehen,
beispielsweise mit oder aus mindestens einem der Materialien Au, Ni, Pd, Sn.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist der Leiterrahmen aus einer Kupferlegierung geformt. Die Legierung erlaubt bevorzugt einen Umformgrad von mindestens 3 oder von
mindestens 4 und/oder von höchstens 6. Der Umformgrad ist der Quotient aus einer maximalen Höhe des Reflektors und einer Dicke des Rohmaterials. Die maximale Höhe des Reflektors setzt sich zusammen aus einer Dicke der Reflektorwanne an der Bodenfläche und der Gesamthöhe der Reflektorwanne.
Beispielsweise ist der Leiterrahmen aus einer Legierung Cu- ETP, CU-Fe2P, CuCrSiTi geformt, gemäß EN-Bezeichnung .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist der Vergusskörper aus einem Epoxid oder einem Epoxid-Silikon-Hybridmaterial geformt . Gemäß zumindest einer Ausführungsform liegt eine mittlere Dicke des Leiterrahmens, insbesondere in Bereichen außerhalb der Reflektorwanne, bei mindestens 70 μιη oder bei mindestens 90 μιη oder bei mindestens 100 μιη. Diese Dicke kann alternativ oder zusätzlich bei höchstens 300 μιη oder bei höchstens 250 μιη oder bei höchstens 200 μιη liegen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist der
Vergusskörper, in Draufsicht auf die Bodenfläche gesehen, Außenabmessungen oder eine Kantenlänge von höchstens 6 mm oder von höchstens 5 mm auf. Alternativ oder zusätzlich kann eine maximale Ausdehnung des Vergusskörpers längs der
Hauptabstrahlrichtung höchstens 7 mm oder höchstens 5 mm betragen. Es ist möglich, dass der Vergusskörper, mit
Ausnahme der Linse, als Quader geformt ist. Quader schließt nicht aus, dass Seitenflächen leicht abweichend von einer Quaderform gestaltet sind, beispielsweise mit einer
Winkeltoleranz von höchstens 15° oder von höchstens 10°.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform liegt ein maximaler Durchmesser der Reflektorwanne bei 2,5 mm oder bei 2,0 mm. Der Durchmesser der Reflektorwanne kann mindestens 0,8 mm oder mindestens 1,0 mm betragen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform durchstoßen die
Leiterrahmenteile den Vergusskörper oder laterale
Begrenzungsflächen des Vergusskörpers nach außen hin nur in Richtung senkrecht zu der Hauptabstrahlrichtung,
beispielsweise mit einer Toleranz von höchstens 15° oder von höchstens 10° oder von höchstens 5°. Durchstoßpunkte der Leiterrahmenteile durch die laterale Begrenzungsfläche des Vergusskörpers sind bevorzugt ringsum von einem Material des Vergusskörpers umgeben.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ragen einzig zu einer elektrischen Kontaktierung vorgesehene Bereiche der
Leiterrahmenteile aus dem Vergusskörper heraus. Insbesondere kann die Reflektorwanne vollständig von einem Material des Vergusskörpers umgeben sein. Alternativ ist es möglich, dass ein Boden der Reflektorwanne zu einer verbesserten
thermischen Kontaktierung aus dem Vergusskörper herausragt oder bündig mit dem Vergusskörper abschließt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umgibt und/oder umschließt der Vergusskörper den Halbleiterchip direkt. Mit anderen Worten kann der Vergusskörper den Halbleiterchip stellenweise berühren. Insbesondere ist der Halbleiterchip vollständig von dem Vergusskörper zusammen mit der
Reflektorwanne umgeben. Der Halbleiterchip kann, in
Draufsicht gesehen, an Seitenflächen ringsum vollständig, bevorzugt direkt, an den Vergusskörper grenzen.
Nachfolgend wird ein hier beschriebenes optoelektronisches Halbleiterbauteil unter Bezugnahme auf die Zeichnung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Gleiche
Bezugszeichen geben dabei gleiche Elemente in den einzelnen Figuren an. Es sind dabei jedoch keine maßstäblichen Bezüge dargestellt, vielmehr können einzelne Elemente zum besseren Verständnis übertrieben groß dargestellt sein. Es zeigen: Figuren 1 bis 3 schematische Darstellungen von
Ausführungsbeispielen von hier beschriebenen optoelektronischen Halbleiterbauteilen, Figur 4 eine schematische Darstellung einer
Abstrahlcharakteristik eines hier beschriebenen optoelektronischen Halbleiterbauteils, und
Figuren 5 und 6 schematische Darstellungen von
Abstrahlcharakteristiken von Halbleiterbauteilen.
In Figur 1A ist in einer perspektivischen Darstellung und in Figur 1B in einer Schnittdarstellung ein Ausführungsbeispiel eines optoelektronischen Halbleiterbauteils 1 gezeigt. Das Halbleiterbauteil 1 weist einen Leiterrahmen 2 mit zwei
Leiterrahmenteilen 23, 24 auf. Das erste Leiterrahmenteil 23 weist eine Reflektorwanne 25 auf, in der ein
optoelektronischer Halbleiterchip 3 angebracht ist. Bei dem Halbleiterchip 3 handelt es sich zum Beispiel um eine
Leuchtdiode, die Strahlung im Spektralbereich um 800 nm emittiert .
Der Halbleiterchip 3 ist über ein Verbindungsmittel 4, das ein Bonddraht ist, mit dem zweiten Leiterrahmenteil 24 elektrisch verbunden. Der Bonddraht 4 erstreckt sich aus der Reflektorwanne 25 heraus und greift über Seitenwände der Reflektorwanne 25 über zu dem zweiten Leiterrahmenteil 24.
Ferner beinhaltet das Halbleiterbauteil 1 einen Vergusskörper 5. Direkt um den Leiterrahmen 2 herum ist der Vergusskörper 5 näherungsweise quaderförmig ausgebildet. In einem entlang einer Hauptabstrahlrichtung 35 nachgeordneten Bereich ist der Vergusskörper 5 als Linse 50 geformt. Zur besseren Verankerung des Leiterrahmens 2 im Vergusskörper 5 weisen die Leiterrahmenteile 23, 24 Vorsprünge und/oder Durchbrüche auf.
Die Reflektorwanne 25 ist derart geformt und auf die Linse 50 abgestimmt, sodass eine enge spektrale Abstrahlcharakteristik des Halbleiterbauteils 1 erzielbar ist. Hierzu ist eine
Mantelfläche der Reflektorwanne 25, die die Bodenfläche 26 ringsum umgibt, in drei Teilbereiche 27, 28, 29
untergliedert. Der der Bodenfläche 26 nächstgelegene erste Teilbereich 27 weist näherungsweise senkrecht zur Bodenfläche 26 orientierte, dem Halbleiterchip 3 zugewandte Flächen auf.
Der zweite Teilbereich 28 schließt sich an den ersten
Teilbereich 27 unmittelbar an und ist, im Vergleich zum dritten Teilbereich 29, mit einer geringeren Steigung
versehen. Die Teilbereiche 27, 28, 29 gehen näherungsweise knickförmig ineinander über. Es sind die Teilbereiche 27, 28, 29, in der Schnittdarstellung gemäß Figur 1B gesehen, jeweils mit gerade verlaufenden, dem Halbleiterchip 3 zugewandten Begrenzungsflächen gefertigt.
Die Linse 50 weist einen Abstand A zu den Teilbereichen 23,
24 auf. Der Abstand A beträgt beispielsweise mindestens
0,2 mm und/oder höchstens 0,5 mm. Es weist die Linse 50 einen Zentralbereich 53 und einen Randbereich 52 auf. Der
Randbereich 52 ist kegelstumpfartig geformt und umläuft den Zentralbereich 53 ringsum. Eine Höhe B des Randbereichs 52, beginnend ab dem quaderartig geformten Teil des
Vergusskörpers 5, liegt beispielsweise bei mindestens 0,6 mm und/oder bei höchstens 0,9 mm. Eine Höhe C des sich
anschließenden Zentralbereichs 53 liegt zum Beispiel bei mindestens 0,3 mm und/oder bei höchstens 0,8 mm. Ein
Durchmesser D des Zentralbereichs 53 beträgt beispielsweise mindestens 2,0 mm und/oder höchstens 2,9 mm. Ein Durchmesser E der Linse 50 an einem Übergangsbereich zwischen der Linse 50 und dem quaderförmigen Teil liegt beispielsweise bei mindestens 2,2 mm und/oder bei höchstens 3,1 mm.
Der Zentralbereich 53 ist, im Querschnitt gesehen, als
Abschnitt einer Ellipse geformt. Die zugrunde liegende
Ellipse weist eine große Halbachse von beispielsweise
mindestens 2,1 mm und/oder höchstens 2,4 mm auf. Eine kleine Halbachse weist beispielsweise eine Länge von höchstens
1,4 mm und/oder von mindestens 1,2 mm auf. Die kleine
Halbachse ist parallel zu der Hauptabstrahlrichtung 35 ausgerichtet . Die genannten Zahlenwerte sind jeweils nur beispielhaft zu verstehen und können aufeinander skaliert werden.
Anders als dargestellt ist es möglich, dass die
Reflektorwanne 25 nicht mit einem Material des Vergusskörpers 5, sondern mit einer weiteren, nicht gezeichneten Füllung ausgefüllt ist, beispielsweise mit einem Silikon. In dieser nicht dargestellten weiteren Füllung können optisch wirksame Bestandteile wie Leuchtstoffe, Streukörper oder
Filterpartikel eingebracht sein. Ebenfalls anders als
dargestellt ist es möglich, dass der Vergusskörper 5, wie auch in allen anderen Ausführungsbeispielen, durch ein
Mehrkomponentenspritzgießen erstellt ist. Beispielsweise ist dann die Linse 50 aus einem strahlungsdurchlässigen Material und der quaderförmige Teil aus einem
strahlungsundurchlässigen Material geformt.
In den Figuren 2 und 3 sind detailliertere Ansichten von Reflektorwannen 25 für hier beschriebene optoelektronische Halbleiterbauteile 1 illustriert. In den Figuren 2A, 3A ist jeweils eine Seitenansicht und in den Figuren 2B, 3B jeweils eine Schnittdarstellung entlang der in den Figuren 2A, 3A gekennzeichneten Schnittlinie gezeichnet. Den Reflektorwannen 25 kann jeweils ein Vergusskörper 5, wie in Verbindung etwa mit Figur 1 beschrieben, nachgeordnet sein.
Die Reflektorwanne 25 gemäß Figur 2 ist für eine räumlich enge Abstrahlcharakteristik eingerichtet. Hierzu weist der zweite Teilbereich 28 eine Steigung von 40° und der dritte Teilbereich 29 eine Steigung von 35° auf. Ein überwiegender Strahlungsanteil wird in einem Winkelbereich von +/- 10° um die Hauptabstrahlrichtung 35 herum emittiert. Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 3 liegt die Steigung des zweiten Teilbereichs 28 ebenfalls bei 40°. Die Steigung des dritten Teilbereichs 29 liegt bei 25°. Mit dem
Halbleiterbauteil 1 gemäß Figur 3 ist ein überwiegender
Strahlungsanteil in einem Raumwinkelbereich von +/- 20° um die Hauptabstrahlrichtung 35 herum realisiert, vergleiche auch Figur 5. Überwiegend kann mehr als 50 % oder mehr als 70 % oder mehr als 80 % bedeuten.
Die in den Figuren 2 und 3 angegebenen, konkreten Abmessungen sind skalierbar. Bevorzugt sind die dargestellten
Verhältnisse der einzelnen Größen mit einer Toleranz von höchstens 5 % oder von höchstens 10 % realisiert, unabhängig von den absoluten Zahlenwerten. Beispielsweise beträgt ein Verhältnis aus der Gesamthöhe H der Reflektorwanne 25 und aus dem Durchmesser d der Bodenfläche 26 ungefähr 0,85, siehe
Figur 2B. Die genannten absoluten Werte können beispielsweise innerhalb eines Faktors 2 oder innerhalb eines Faktors 3 gelten, unter Berücksichtung bevorzugt der Verhältnisse der einzelnen Größen zueinander. Entsprechendes gilt für Figur 3.
In Figur 4 ist eine Abstrahlcharakteristik des
Halbleiterbauteils 1 illustriert. Es sind verschiedene
Strahlbündel R, ausgehend von einer Strahlungshauptseite 30 des Halbleiterchips 3, gezeichnet. Aufgrund der
Reflektorwanne 25 erfolgt eine Konzentration der Strahlung R hin zu der Linse 50. An dem Randbereich 52 erfolgt eine
Brechung hin zu der Hauptabstrahlrichtung 35. An dem
Zentralbereich 53 erfolgt eine verhältnismäßig kleine
Richtungsänderung der Strahlung R, da die Strahlung R nahezu senkrecht auf den Zentralbereich 53 auftrifft. In diesem Fall erfolgt die Strahlformung also im Wesentlichen durch die Reflektorwanne 25.
In Figur 5 ist, abhängig von einem Winkel zur
Hauptabstrahlrichtung 35, eine relative Intensität I und ein über den Winkel integrierter Lichtstrom Φ aufgetragen.
Innerhalb eines Winkelbereichs von +/- 20° um die
Hauptabstrahlrichtung 35 herum werden ungefähr 82 % des
Lichtstroms Φ emittiert. Ein Intensitätsmaximum liegt bei einem Winkel von ungefähr 8°. In Figur 6 ist der Lichtstrom Φ, integriert über den Winkel , für verschiedene Bauformen aufgetragen. Die für das
Halbleiterbauteil 1 gemäß Figur 3 resultierende Kurve, vergleiche auch Figur 5, ist mit 1 gekennzeichnet. Eine
Radial-LED ist mit r gekennzeichnet. Typische,
oberflächenmontierbare Bauformen sind durch die verbleibenden drei Kurven illustriert. In Figur 6 ist zu sehen, dass mit der beschriebenen Geometrie der Reflektorwanne 25 des Halbleiterbauteils 1 eine besonders enge räumliche Abstrahlcharakteristik erzielbar ist.
Die hier beschriebene Erfindung ist nicht durch die
Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele beschränkt.
Vielmehr umfasst die Erfindung jedes neue Merkmal sowie jede Kombination von Merkmalen, was insbesondere jede Kombination von Merkmalen in den Patentansprüchen beinhaltet, auch wenn dieses Merkmal oder diese Kombination selbst nicht explizit in den Patentansprüchen oder Ausführungsbeispielen angegeben ist .
Diese Patentanmeldung beansprucht die Priorität der deutschen Patentanmeldung 10 2013 100 121.1, deren Offenbarungsgehalt hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird.

Claims

Optoelektronisches Halbleiterbauteil (1) mit
- einem Leiterrahmen (2) mit mindestens zwei
Leiterrahmenteilen (23, 24),
- mindestens einem optoelektronischen Halbleiterchip (3) , der auf einem ersten der Leiterrahmenteile (23) angebracht ist, zur Erzeugung einer Strahlung (R) , und
- einem strahlungsdurchlässigen Vergusskörper (5) , der die Leiterrahmenteile (23, 24) mechanisch miteinander verbindet und der zu einer Strahlformung der Strahlung (R) eingerichtet ist,
wobei
- das erste Leiterrahmenteil (23) eine Reflektorwanne
(25) mit einer Bodenfläche (26) aufweist, auf der der Halbleiterchip (3) montiert ist,
- die Reflektorwanne (25) eine Mantelfläche aufweist, die mindestens drei Teilbereiche (27, 28, 29) umfasst, die in Draufsicht gesehen die Bodenfläche (26) umlaufen und die in Richtung weg von der Bodenfläche (26) aufeinander folgen,
- in dem ersten Teilbereich (27), der der Bodenfläche
(26) am nächsten liegt, die Mantelfläche mit einer Toleranz von höchsten 10° senkrecht zu der Bodenfläche (26) orientiert ist,
- der erste Teilbereich (27) den Halbleiterchip (3), in Richtung weg von der Bodenfläche (26), überragt,
- in dem zweiten Teilbereich (28) die Mantelfläche eine kleinere Steigung aufweist als in dem dritten
Teilbereich (29) ,
- die Teilbereiche (27, 28, 29) knickförmig ineinander übergehen, und
- das Halbleiterbauteil (1) oberflächenmontierbar ist. Optoelektronisches Halbleiterbauteil (1) nach dem vorhergehenden Anspruch,
wobei
- ein Anteil des ersten Teilbereichs (27) an einer Gesamthöhe (H) der Reflektorwanne (25) zwischen
einschließlich 15 % und 30 % liegt und der Anteil des zweiten Teilbereichs (28) an der Gesamthöhe (H) der Reflektorwanne (25) zwischen einschließlich 25 % und 55 % liegt sowie der Anteil des dritten Teilbereichs (28) an der Gesamthöhe (H) der Reflektorwanne (25) zwischen einschließlich 20 % und 50 % liegt,
- ein Durchmesser (d) der Bodenfläche (26) größer ist als die Gesamthöhe (H) der Reflektorwanne (25) ,
- der Vergusskörper (5) in einem der Reflektorwanne (25) entlang einer Hauptabstrahlrichtung (35) des
Halbleiterchips (3) nachgeordneten Bereich als Linse (50) geformt ist und die Linse (50) einen Randbereich (52) und einen Zentralbereich (53) aufweist,
- der Vergusskörper (5) den Halbleiterchip (3) direkt umgibt und zusammen mit der Reflektorwanne (25) vollständig umschließt, und
- die Linse (50) in dem Zentralbereich (53) ellipsoid und in dem Randbereich (52) als Kegel geformt ist, sodass ein Durchmesser der Linse (50) in Richtung weg von dem Halbleiterchip (3) abnimmt.
Optoelektronisches Halbleiterbauteil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
bei dem ein Anteil des ersten Teilbereichs (27) an einer Gesamthöhe der Reflektorwanne (25) zwischen einschließlich 15 % und 30 % liegt,
bei dem der Anteil des zweiten Teilbereichs (28) an der Gesamthöhe (H) der Reflektorwanne (25) zwischen einschließlich 25 % und 55 % liegt, und
bei dem der Anteil des dritten Teilbereichs (28) an der Gesamthöhe (H) der Reflektorwanne (25) zwischen
einschließlich 20 % und 50 % liegt.
4. Optoelektronisches Halbleiterbauteil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
bei dem sich die Steigungen des zweiten und des dritten Teilbereichs (28, 29) um mindestens 5° und um höchstens 25° unterscheiden.
5. Optoelektronisches Halbleiterbauteil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
bei dem die Steigung des zweiten Teilbereichs (28) zwischen einschließlich 30° und 50° liegt, bezogen auf ein Lot (35) zur Bodenfläche (26) .
6. Optoelektronisches Halbleiterbauteil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
bei dem die Steigung des dritten Teilbereichs (28) zwischen einschließlich 25° und 45° liegt, bezogen auf das Lot (35) zur Bodenfläche (26) .
7. Optoelektronisches Halbleiterbauteil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
bei dem ein Durchmesser (d) der Bodenfläche (26) zwischen einschließlich dem 1,1-Fachen und dem 1,7- Fachen einer Länge einer Diagonalen einer
Strahlungshauptseite (30) des Halbleiterchips (3) liegt .
8. Optoelektronisches Halbleiterbauteil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
bei dem der Durchmesser (d) der Bodenfläche (26) zwischen einschließlich 0,5 mm und 2,0 mm liegt, und bei dem die Gesamthöhe (H) der Reflektorwanne (25) zwischen einschließlich 0,3 mm und 1,5 mm liegt, wobei der Durchmesser (d) größer ist als die Gesamthöhe (H) .
Optoelektronisches Halbleiterbauteil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
bei dem der Halbleiterchip (3) mit einem elektrischen Verbindungsmittel (4), insbesondere einem Bonddraht, mit dem zweiten Leiterrahmenteil (24) elektrisch verbunden ist,
wobei das Verbindungsmittel (4) über die Reflektorwanne (25) hinausragt und sich die Mantelfläche durchgehend und in konstanter Höhe um die Bodenfläche (26) herum erstreckt .
Optoelektronisches Halbleiterbauteil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
bei dem der Vergusskörper (5) in einem der
Reflektorwanne (25) entlang einer Hauptabstrahlrichtung (35) des Halbleiterchips (3) nachgeordnetem Bereich als Linse (50) geformt ist,
wobei ein Abstand entlang der Hauptabstrahlrichtung (35) zwischen diesem als Linse (50) geformten Bereich und dem Leiterrahmen (2) zwischen einschließlich dem 0, 6-Fachen und dem 2,4-Fachen der Diagonalenlänge der Strahlungshauptseite (30) des Halbleiterchips (3) liegt .
Optoelektronisches Halbleiterbauteil (1) nach dem vorhergehenden Anspruch,
bei dem die Linse (50) einen Randbereich (52) und einen Zentralbereich (53) aufweist, wobei die Linse (50) in dem Zentralbereich (53) ellipsoid und in dem Randbereich (52) als Kegel geformt ist .
Optoelektronisches Halbleiterbauteil (1) nach dem vorhergehenden Anspruch,
bei dem ein Durchmesser (D) des Zentralbereichs (53) zwischen einschließlich dem 0,7-Fachen und dem 0,9- Fachen eines maximalen Durchmessers (E) der Linse (50) liegt,
wobei der Zentralbereich (53) , in Draufsicht gesehen, die Reflektorwanne (25) vollständig überdeckt.
Optoelektronisches Halbleiterbauteil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
bei dem eine Höhe (B) des Randbereichs (52) zwischen einschließlich dem 1,5-Fachen und dem 3,5-Fachen einer Höhe (C) des Zentralbereichs (52) liegt.
Optoelektronisches Halbleiterbauteil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
bei dem
- die Mantelflächen mindestens stellenweise mit einer Beschichtung versehen sind und die Beschichtung eines oder mehrere der nachfolgenden Materialien enthält oder hieraus besteht: Ag, AI, Au, Ni, Pd,
- der Leiterrahmen (2) aus einer Kupferlegierung und der Vergusskörper (5) aus einem Epoxid geformt ist,
- der Leiterrahmen (2) eine mittlere Dicke zwischen einschließlich 90 ym und 300 ym aufweist, und
- der Halbleiterchip (3) eine im roten oder im
nahinfraroten Spektralbereich emittierende Leuchtdiode ist . Optoelektronisches Halbleiterbauteil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
bei dem
- der Vergusskörper (5) , in Draufsicht gesehen,
Außenabmessungen von höchstens 6 mm aufweist,
- eine maximale Ausdehnung des Vergusskörpers (5) längs der Hauptabstrahlrichtung (35) höchstens 7 mm beträgt,
- ein maximaler Durchmesser der Reflektorwanne (25) bei 2 , 5 mm liegt,
- der Vergusskörper (5), mit Ausnahme der Linse (50), als Quader geformt ist,
- die Leiterrahmenteile (23, 24) den Vergusskörper (5) nach außen hin nur in Richtung senkrecht zu der
Hauptabstrahlrichtung (35) durchstoßen und an einem Durchstoßpunkt ringsum von einem Material des
Vergusskörpers (5) umgeben sind.
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