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Número de publicaciónDE102004057804 A1
Tipo de publicaciónSolicitud
Número de solicitudDE200410057804
Fecha de publicación1 Jun 2006
Fecha de presentación30 Nov 2004
Fecha de prioridad30 Nov 2004
También publicado comoDE102004057804B4
Número de publicación0410057804, 200410057804, DE 102004057804 A1, DE 102004057804A1, DE 2004/10057804 A1, DE-A1-102004057804, DE0410057804, DE102004057804 A1, DE102004057804A1, DE2004/10057804A1, DE200410057804
InventoresHarald JÄGER, Matthias Winter
SolicitanteOsram Opto Semiconductors Gmbh
Exportar citaBiBTeX, EndNote, RefMan
Enlaces externos: DPMA, Espacenet
Housing body for semiconductor chip e.g. light emitting diode, has poured ceramic material e.g. aluminum oxide or zirconium oxide, in which lead frame is partially embedded, and recess with material that partially surrounds chip
DE 102004057804 A1
Resumen
The body has a poured ceramic material e.g. aluminum oxide or zirconium oxide, in which a lead frame (2) is partially embedded, and a particle (8) e.g. titanium oxide, with an inflectional action. The lead frame has a chip mounting surface (10), and an adhesive layer such as silicate, is applied on the lead frame. A recess (6) comprises a material e.g. epoxy resin, that partially surrounds a semiconductor chip arranged in the recess. An independent claim is also included for a method for manufacturing a housing body.
Reclamaciones(18)  traducido del alemán
  1. Gehäusekörper für einen Halbleiterchip, der ein gegossenes Keramikmaterial enthält, in dem ein Leiterrahmen ( Package body for a semiconductor chip containing a molten ceramic material in which a lead frame ( 2 2 ) teilweise eingebettet ist. ) Is partially embedded.
  2. Gehäusekörper nach Anspruch 1, der Aluminiumoxid oder Zirkondioxid enthält. Includes housing body according to claim 1, the aluminum oxide or zirconium dioxide.
  3. Gehäusekörper nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, der Partikel ( Housing body according to one of the preceding claims, the particles ( 8 8 ) mit reflektierender Wirkung enthält. ) Having reflective effect.
  4. Gehäusekörper nach Anspruch 3, der Partikel aus Titandioxid enthält. Housing body according to claim 3, which contains particles of titanium dioxide.
  5. Gehäusekörper nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, der eine Ausnehmung ( Housing body according to one of the preceding claims, which has a recess ( 6 6 ) aufweist, in der ein Halbleiterchip ( ), In which a semiconductor chip ( 11 11 ) angeordnet ist. ) Is arranged.
  6. Gehäusekörper nach Anspruch 5, in dessen Ausnehmung ( Housing body according to claim 5, in whose recess ( 6 6 ) ein Material ( ) A material ( 23 23 ) angeordnet ist, das den Halbleiterchip ( Is disposed) which the semiconductor chip ( 11 11 ) teilweise umgibt. ) Partially surrounds.
  7. Gehäusekörper nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Leiterrahmen ( Housing body according to one of the preceding claims, wherein the lead frame ( 2 2 ) separat vorgeformt ist. ) Is preformed separately.
  8. Gehäusekörper nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Leiterrahmen ( Housing body according to one of the preceding claims, wherein the lead frame ( 2 2 ) selbsttragend ist. ) Is self-supporting.
  9. Gehäusekörper nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Leiterrahmen ( Housing body according to one of the preceding claims, wherein the lead frame ( 2 2 ) Verbiegungen ( ) Bending ( 3 3 ) aufweist. ) Has.
  10. Gehäusekörper nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Leiterrahmen ( Housing body according to one of the preceding claims, wherein the lead frame ( 2 2 ) eine Chipmontagefläche ( ) Is a chip mounting surface ( 10 10 ) aufweist. ) Has.
  11. Gehäusekörper nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Leiterrahmen ( Housing body according to one of the preceding claims, wherein the lead frame ( 2 2 ) aus der Chipmontageebene herausgebogen ist. ) Is bent out of the chip mounting plane.
  12. Gehäusekörper nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem auf dem Leiterrahmen ( Housing body according to one of the preceding claims, in which on the lead frame ( 2 2 ) ein Haftvermittler aufgetragen ist. ), A bonding agent is applied.
  13. Gehäusekörper nach Anspruch 12, bei dem auf dem Leiterrahmen ( Housing body according to claim 12, in which on the lead frame ( 2 2 ) ein Silikat als Haftvermittler aufgetragen ist. ) A silicate is applied as an adhesion promoter.
  14. Gehäusekörper nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Leiterrahmen ( Housing body according to one of the preceding claims, wherein the lead frame ( 2 2 ) Vertiefungen enthält, die mit Keramikmaterial gefüllt sind. Contains) depressions which are filled with ceramic material.
  15. Gehäusekörper nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Leiterrahmen ( Housing body according to one of the preceding claims, wherein the lead frame ( 2 2 ) partiell ausgedünnt ( ) Partially thinned ( 25 25 , . 26 26 ) ist. ) Is.
  16. Gehäusekörper nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Leiterrahmen ( Housing body according to one of the preceding claims, wherein the lead frame ( 2 2 ) hakenförmige Stanzgraten enthält. ) Hook-shaped punching burrs contains.
  17. Verfahren zur Herstellung eines Gehäusekörpers, wobei der Gehäusekörper durch Einspritzen eines Keramikmaterials in eine Spritzform entsteht, in der sich bereits ein Leiterrahmen befindet. A method for producing a housing body, wherein the housing body is formed by injecting a ceramic material into an injection mold in which a lead frame already is.
  18. Verfahren nach Anspruch 17, wobei der Gehäusekörper ohne wesentliche Wartezeit nach der Herstellung entformt wird. The method of claim 17, wherein the housing body is removed from the mold without any substantial waiting time after manufacture.
Descripción  traducido del alemán
  • [0001] [0001]
    Die Erfindung betrifft einen Gehäusekörper für einen Halbleiterchip sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung. The invention relates to a package body for a semiconductor chip and a method for its production.
  • [0002] [0002]
    In der Druckschrift In document DE 195 36 454 A1 DE 195 36 454 A1 wird ein Gehäusekörper für einen Halbleiterchip beschrieben, der durch Umspritzen eines metallischen Leiterrahmens mit einem Kunststoff hergestellt wird. a case body for a semiconductor chip described, which is produced by extrusion-coating of a metallic lead frame with a plastic material.
  • [0003] [0003]
    Ferner ist aus der Druckschrift Patent Abstracts of Japan Nr. JP 09-045965 ein Gehäusekörper aus Keramikmaterial für eine LED bekannt, der aus einem Green-sheet hergestellt wird. Furthermore, from document Patent Abstracts of Japan no. JP 09-045965 A case body of ceramic material for an LED is known which is produced from a green sheet.
  • [0004] [0004]
    Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Gehäusekörper, der sich möglichst einfach herstellen lässt, sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung anzugeben. It is an object of the present invention, a housing body, which can be as simple as possible to produce, as well as to provide a process for its preparation.
  • [0005] [0005]
    Diese Aufgaben werden durch einen Gehäusekörper mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 17 gelöst. These objects are achieved by a housing body having the features of patent claim 1 and by a method having the features of claim 17. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche. Advantageous developments of the invention are the subject of the dependent claims.
  • [0006] [0006]
    Ein Gehäusekörper für einen Halbleiterchip, beispielsweise eine Lichtemissionsdiode, weist Keramikmaterial auf. A package body for a semiconductor chip, for example a light emitting diode, comprises a ceramic material.
  • [0007] [0007]
    In einem Gieß-Verfahren, beispielsweise einem Spritzguss- oder Spritzpressverfahren, wird ein Leiterrahmen mit diesem Keramikmaterial umgossen, so dass ein Gehäusekörper entsteht, der gegossenes Keramikmaterial enthält und außerdem einen Leiterrahmen, der teilweise eingebettet ist. In a casting process, for example an injection molding or transfer molding process, a lead frame with this ceramic material is cast, so that a housing body containing the cast ceramic material and also a lead frame is partially embedded. Die teilweise Einbettung des Leiterrahmens ermöglicht beispielsweise eine Kontaktierung des Leiterrahmens von außen, so dass ein Halbleiterchip in Betrieb genommen werden kann. The partial embedding of the lead frame allows, for example, contacting the lead frame from the outside, so that a semiconductor chip can be put into operation.
  • [0008] [0008]
    Ein Gehäusekörper, der Keramikmaterial, bevorzugt mit Al2O3 oder ZrO2 oder einer Mischung aus beiden, enthält, kann sich beispielsweise als verschleißfest, korrosionsbeständig, W-stabil und vor allem sehr gut wärmeleitend erweisen, wodurch eventuell auf eine Wärmesenke verzichtet werden kann. A case body, the ceramic material, preferably with Al2O3 or ZrO2 or a mixture of both, contains, may, for example, as a wear-resistant, corrosion-resistant, high-stable and above all very good thermal conductivity prove, possibly helping to dispense with a heat sink. Dadurch kann möglicherweise ein Herstellungsschritt, nämlich die Einbringung einer zusätzlichen Wärmesenke, im Herstellungsverfahren eingespart werden. This can make a manufacturing step, namely the introduction of an additional heat sink can be saved in the production process.
  • [0009] [0009]
    In einer bevorzugten Ausführung weist der Gehäusekörper eine Ausnehmung auf, die zur Aufnahme eines Halbleiterchips, beispielsweise einer Lichtemissionsdiode, vorgesehen ist. In a preferred embodiment the housing body has a recess for accommodating a semiconductor chip, for example a light emitting diode, is provided. Durch ein Gieß-Verfahren, wie beispielsweise Spritzgießen bzw. Spritzpressen, sind komplexe Gehäusegeometrien realisierbar. By a casting method, such as injection molding or transfer molding, complex housing geometries are possible. Besonders bevorzugt weist der Gehäusekörper allerdings eine symmetrische Form auf, ebenso die Ausnehmung. Particularly preferably, however, the housing body has a symmetrical shape, as does the recess. Vorzugsweise ist diese im Bezug auf den Gehäusekörper zentriert angeordnet und rotationssymmetrisch ausgebildet. Preferably it is arranged centered in relation to the housing body and designed to be rotationally symmetrical.
  • [0010] [0010]
    Bei einer besonders bevorzugten Verwendung des Gehäusekörpers für einen strahlungsemittierenden Halbleiterchip, weist die Ausnehmung ein Strahlungsaustrittsfenster auf. In a particularly preferred use of the housing body for a radiation-emitting semiconductor chip, the recess has a radiation emission window. Die Innenfläche der Ausnehmung dient hierbei vorzugsweise als Reflektor. The inner surface of the recess in this case is preferably used as a reflector.
  • [0011] [0011]
    Der Reflexionsgrad des Reflektors kann durch Partikel, beispielweise aus TiO2, gesteigert werden, die vorzugsweise im gesamten Gehäusekörper verteilt sind. The reflectance of the reflector can be obtained by particles, such as TiO2, can be increased, which preferably are distributed throughout the housing body. Dadurch kann die gerichtete Lichtemission erhöht werden. This allows the directional light emission can be increased.
  • [0012] [0012]
    Um den Chip vor äußeren Einwirkungen zu schützen, erweist es sich als günstig, diesen mit einem Verguss zu umhüllen. In order to protect the chip from external influences, it proves to be low, this wrapped in a casting. Dieser Verguss kann zugleich als Füllmaterial für die gesamte Ausnehmung dienen. This encapsulation can also serve as a filler for the entire recess. Als Vergussmaterialien eignen sich Reaktionsharze wie beispielweise Epoxidharze, Acrylharze, Silikonharze und Polyurethanharze. As encapsulants are reactive resins such as epoxy resins, acrylic resins, silicone resins and polyurethane resins are suitable. Um eine besonders gute Haftung zwischen den Flächen der Ausnehmung und dem Vergussmaterial zu erzielen, kann vorzugsweise Silikon verwendet werden. In order to achieve a particularly good adhesion between the surfaces of the recess and the potting material, preferably silicone can be used.
  • [0013] [0013]
    Ferner können sich Hybridmaterialien wie z. B. Mischungen aus Epoxidharzen und Silikon als besonders geeignet herausstellen, da sie gegenüber Silikon die Vorteile kürzerer Aushärtezeiten und besserer Entformbarkeit aufweisen und gegenüber Epoxidharzen den Vorteil gesteigerter UV-Stabilität. In addition, hybrid materials can such. As highlight mixtures of epoxy resins and silicone as particularly suitable, since they have advantages compared to silicone shorter curing times and improved mold release and compared with epoxy resins advantage of increased UV stability.
  • [0014] [0014]
    In der Ausnehmung ist für den Chip vorzugsweise eine Montagefläche vorgesehen, die sich bei einem beispielsweise einteiligen Leiterrahmen, der an die Ausnehmung grenzt, besonders bevorzugt auf dem Leiterrahmen befindet. In the recess there is provided a mounting surface for the chip preferably, the, more preferably is located at a, for example, one-piece leadframe, which borders on the recess on the lead frame. Vorteilhafterweise ist der Leiterrahmen mit einer Kontaktschicht, beispielsweise aus Silber, Gold oder Nickel-Palladium versehen. Advantageously, the lead frame with a contact layer, such as silver, gold or nickel-palladium is provided. Denkbar ist ferner, dass an die Ausnehmung eine Wärmesenke grenzt, die wahlweise zum Leiterrahmen als Montagefläche verwendet werden kann. It is also conceivable that the recess a heat sink borders, which can be optionally used to the lead frame as a mounting surface.
  • [0015] [0015]
    Außerdem lassen sich bekannte und herkömmlich eingesetzte Methoden zur Montage und zur elektrischen Kontaktierung von Chips anwenden. Moreover, well-known and commonly used methods for mounting and electrical contacting of chips can be applied.
  • [0016] [0016]
    In einer bevorzugten Ausführung ist der Leiterrahmen einteilig und selbsttragend ausgebildet. In a preferred embodiment, the lead frame is integral and self-supporting. Diese mögliche Ausbildung des Leiterrahmens als ein zusammenhängendes, vorzugsweise streifenförmiges Teil erweist sich als vorteilhaft für die Gesamtstabilität des Gehäusekörpers, in den der Leiterrahmen eingebettet ist. This possible formation of the lead frame as a connected, preferably strip-shaped part proves to be beneficial for the overall stability of the housing body in which the lead frame is embedded.
  • [0017] [0017]
    Auch erweisen sich Vertiefungen, die in den Leiterrahmen eingebracht und beim Umspritzen des Leiterrahmens mit Keramikmaterial gefüllt werden, als vorteilhaft für die Gesamtstabilität. Also prove depressions, which are introduced into the lead frame and filled during encapsulation of the lead frame with a ceramic material, to be beneficial for the overall stability. Sie verringern die Gefahr einer Relativbewegung zwischen Gehäusekörper und Leiterrahmen. They reduce the risk of relative movement between the housing body and the lead frame. Besonders bevorzugt wird der Leiterrahmen vor dem Umspritzen mit Keramikmaterial separat vorgeformt, wobei die Vertiefungen erzeugt werden können. More preferably, the lead frame before encapsulation is preformed separately with ceramic material, the depressions can be produced. Hierbei stellt es sich als besonders günstig heraus, den Leiterrahmen mit einer endlichen Dicke zu formen. This turns out to be particularly favorable to mold the lead frame with a finite thickness.
  • [0018] [0018]
    Die Dicke des Leiterrahmens kann durch partielles Ausdünnen zwischen dessen beiden Enden variiert werden, was ebenfalls den Vorteil einer verbesserten Haftung hat. The thickness of the lead frame can be varied by partial thinning between the two ends, which also has the advantage of improved adhesion.
  • [0019] [0019]
    In einer möglichen Ausführung werden durch das Stanzen des Leiterrahmens hakenförmige Stanzgraten erzeugt, die eine allzu leichte Ablösung des Keramikmaterials vom Leiterrahmen erschweren. In one possible embodiment, hook-shaped punching burrs produced by punching the lead frame that complicate too easy separation of the ceramic material from the leadframe.
  • [0020] [0020]
    Um die Haftung weiter zu verbessern, können auf dem Leiterrahmen Haftvermittler, beispielsweise Silikate, aufgetragen sein. In order to improve the adhesion on, can be applied to the lead frame adhesion promoters, such as silicates.
  • [0021] [0021]
    Es wird ein Verfahren zur Herstellung eines Gehäusekörpers angegeben, bei dem zunächst ein Leiterrahmen bereitgestellt und in eine Spritzform eingelegt wird. There is provided a method for producing a housing body, wherein the first provided a lead frame and inserted into an injection mold. Vorzugsweise wird der Leiterrahmen vorgeheizt, bevor er in die Spritzform eingelegt wird. Preferably, the lead frame is preheated before it is inserted into the injection mold. Dadurch kann beispielsweise einem Nachstellen bzw. Anpassen des Gusswerkzeugs vorgebeugt werden, wenn sich der Leiterrahmen aufgrund einer Temperaturerhöhung beim Einfüllen des Keramikmaterials ausdehnt. This could for example be prevented an adjustment or adaptation of the casting tool when stretching the lead frame due to an increase in temperature during filling of the ceramic material. Ferner kann dadurch verhindert werden, dass aufgrund der kontinuierlichen Erwärmung des Leiterrahmens beim Einfüllen der Gussmasse Wärmeunterschiede entstehen, die ein unterschiedliches Fließverhalten des Keramikmaterials bewirken. Furthermore, can be prevented that arise due to the continuous heating of the lead frame during filling of the casting compound heat differences that give rise to different flow behavior of the ceramic material.
  • [0022] [0022]
    Der Leiterrahmen kann vor Beginn oder nach Abschluss des Keramikspritzgießens (bzw. -pressens) mit einer bondfähigen Schicht, beispielsweise aus Silber, Gold oder Nickel-Palladium, versehen werden. The lead frame may, before or after the conclusion of the ceramic injection molding (or -pressens) are provided with a bondable layer, such as silver, gold or nickel-palladium.
  • [0023] [0023]
    Die Spritzform bildet um den Leiterrahmen vorzugsweise eine Kavität zur Ausbildung des Gehäusekörpers. The injection mold is formed around the lead frame preferably has a cavity for forming the housing body. Mit Hilfe einer Spritzdüse wird eine Spritzmasse eingefüllt und die Kavität der Spritzform gefüllt. Using a spray, a spray mass is filled and the cavity of the mold is filled. Es entsteht ein „premolded Leadframe", was bedeutet, dass der Leiterrahmen vor der Montage eines Chips mit einem Gehäusekörper umspritzt wird. The result is a "premolded leadframe", which means that the lead frame before mounting a chip is encapsulated with a housing body.
  • [0024] [0024]
    Durch den Verfahrensschritt des Aussinters (su) entweichen thermische Binder (z. B. Wachse), was einen Materialschwund zur Folge hat, wodurch das Keramikmaterial auf den Leiterrahmen aufschrumpft und besser haftet. By the step of Aussinters (see below) escape thermal binder (eg. As waxes), resulting in a loss of material consequence, whereby the ceramic material shrinks onto the lead frame and adhere better.
  • [0025] [0025]
    Der Gehäusekörper wird entformt, sobald das Gießmaterial auf ausreichende Entformfestigkeit abgekühlt ist, was vorteilhafter Weise ohne wesentliche Wartezeit nach der Herstellung erfolgen kann. The housing body is removed from the mold once the cast material has cooled to a sufficient Entformfestigkeit, which advantageously can take place without substantial waiting time after manufacture. Dadurch ergeben sich kurze Prozesszeiten, die zu Kostenvorteilen führen. As a result, short processing times, which result in cost advantages arise.
  • [0026] [0026]
    Des weiteren ergeben sich Kostenvorteile, weil sich das Keramik-Spritzguss(bzw. -press-)verfahren als Produktionstechnik für die Massenfertigung eignet, beispielsweise in „Reel to Reel" (Endlosband)- Prozessen. Aber auch „Batch" prozesse (Nutzenfertigung) sind möglich. Furthermore, there are cost advantages because the ceramic injection molding (or -press-.) Traversed as production technology for the mass production is, for example, in "Reel to Reel" (endless belt.) - Processes but also "batch" processes (Batch production) are possible.
  • [0027] [0027]
    Weitere Merkmale, Vorteile und Weiterbildungen eines Gehäusekörpers ergeben sich aus den nachfolgend in Verbindung mit den Other features, advantages and developments of a housing body result from the following in connection with the 1 1 bis to 6 6 erläuterten Ausführungsbeispielen. described embodiments.
  • [0028] [0028]
    Es zeigen Shown
  • [0029] [0029]
    1a 1a und and 1b 1b eine Schnittansicht bzw. eine schematische Draufsicht eines ersten und zweiten Ausführungsbeispiels eines Gehäusekörpers, a sectional view and a schematic plan view of a first and second embodiment of a housing body,
  • [0030] [0030]
    2 2 eine schematische, perspektivische Schnittansicht eines dritten Ausführungsbeispiels eines Gehäusekörpers, a schematic perspective sectional view of a third embodiment of a housing body,
  • [0031] [0031]
    3 3 eine schematische, perspektivische Ansicht eines vierten Ausführungsbeispiels eines Gehäusekörpers, a schematic, perspective view of a fourth embodiment of a housing body,
  • [0032] [0032]
    4 4 eine schematische, perspektivische Ansicht eines fünften Ausführungsbeispiels eines Gehäusekörpers, a schematic, perspective view of a fifth embodiment of a housing body,
  • [0033] [0033]
    5 5 einen schematischen Querschnitt eines sechsten Ausführungsbeispiels eines Gehäusekörpers, und a schematic cross section of a sixth embodiment of a housing body, and
  • [0034] [0034]
    6 6 eine schematische Seitenansicht eines siebten Ausführungsbeispiels eines Gehäusekörpers. is a schematic side view of a seventh embodiment of a housing body.
  • [0035] [0035]
    Der in The in 1a 1a und and 1b 1b dargestellte Leiterrahmen lead frame shown 2 2 ist in einen Gehäusekörper is in a housing body 1 1 teilweise eingebettet. partially embedded. Dieser Gehäusekörper kann in einem Spritzguss- oder Spritzpressverfahren entstehen, wobei der Leiterrahmen vorzugsweise mit einem Keramikmaterial umspritzt wird. This housing body can result in an injection molding or transfer molding process, wherein the lead frame is preferably extrusion coated with a ceramic material.
  • [0036] [0036]
    In dem Ausführungsbeispiel ist der Leiterrahmen einteilig und weist Verbiegungen In the embodiment, the lead frame is one piece and has bending 3 3 auf, die so gestaltet sein können, dass die Leiterrahmenenden eine Auflagefläche berühren, während der Leiterrahmen um die Mittellinie AA gegenüber der Auflagefläche erhöht ist. , which may be designed so that the lead frame ends touch a support surface, while the lead frame around the central line AA is increased relative to the support surface. Besonders bevorzugt hat der Leiterrahmen eine Dicke Particularly preferably, the lead frame has a thickness 25 25 , . 26 26 zwischen 40 und 400 μm. 40-400 microns.
  • [0037] [0037]
    Die Verbiegungen können zu einer verbesserten Haftung zwischen dem Leiterrahmen und dem Gehäusekörper beitragen und erschweren eine mögliche Relativbewegung zwischen Leiterrahmen und Gehäusekörper. The deflections can contribute to improved adhesion between the lead frame and the housing body and hinder a possible relative movement between the lead frame and housing body.
  • [0038] [0038]
    Ebenso können mechanische Verankerungen Similarly, mechanical anchors 5 5 , dargestellt in Shown in 1b 1b , bzw. Vertiefungen, die der Leiterrahmen aufweist und die beim Umhüllen des Leiterrahmens mit Gussmaterial gefüllt werden, zur besseren Haftung zwischen Leiterrahmen und Gehäusekörper beitragen. , Or depressions, having the lead frame and which are filled with the encapsulation of the lead frame with a molding material, contribute to a better adhesion between the lead frame and housing body.
  • [0039] [0039]
    In In 1a 1a zeigt der Gehäusekörper eine zentrische Einsenkung shows the housing body has a central depression 6 6 , die rotationssymmetrisch ausgebildet sein kann. , Which may be rotationally symmetrical. Die Seitenflächen The side surfaces 7 7 der Einsenkung können als Reflektorflächen dienen. the depression can serve as a reflector surfaces. Der Gehäusekörper enthält vorzugsweise Partikel The housing body preferably contains particles 8 8 aus TiO2, die eine reflexionssteigernde Wirkung haben. TiO2, which have a reflection-enhancing effect. Auf der Bodenfläche der Ausnehmung On the bottom surface of the recess 6 6 ist eine Chipmontagefläche is a chip mounting surface 10 10 zur Aufnahme eines strahlungsemittierenden Halbleiterchips for receiving a radiation-emitting semiconductor chips 11 11 vorgesehen, die Teil des Leiterrahmens provided that part of the lead frame 2 2 sein kann. can be.
  • [0040] [0040]
    Vorteilhafterweise wird der Halbleiterchip Advantageously, the semiconductor chip 11 11 mit einem Vergussmaterial, vorzugsweise einem Reaktionsharz, umhüllt. with a potting material, preferably a reactive resin, coated. Dieses Vergussmaterial kann die gesamte Ausnehmung ausfüllen. This potting material can fill the entire cavity. Ferner ist es möglich, in der Ausnehmung ein Konversionselement anzuordnen, so dass im Bauelement Lichtstrahlen von mindestens zwei verschiedenen Wellenlängen entstehen können. Further, it is possible to arrange in the recess a conversion element, so that the device may occur at least two light beams of different wavelengths.
  • [0041] [0041]
    In In 2 2 ist perspektivisch ein Längsschnitt durch ein Ausführungsbeispiel eines Gehäusekörpers dargestellt. is represented by an embodiment of a housing body in perspective a longitudinal section. Der Gehäusekörper The housing body 1 1 enthält Keramikmaterial und wird mittels eines Spritzguss- oder Spritzpressverfahrens hergestellt. contains ceramic material and is manufactured by means of a injection molding or transfer molding process.
  • [0042] [0042]
    In den Gehäusekörper In the housing body 1 1 ist ein Leiterrahmen is a lead frame 2 2 mit zwei elektrischen Anschlussteilen with two electrical connection parts 12a 12a , b und einem darin befindlichen thermischen Anschlussteil , B, and therein a thermal connector 13 13 (Wärmesenke), sowie Lötanschlussstreifen (Heat sink), as well as Lötanschlussstreifen 17a 17a , b eingebettet, wobei letztere aus dem Gehäusekörper herausragen. , B embedded, the latter protruding from the housing body. Auf der Seite des Chipanschlussbereichs On the side of the chip connection region 10 10 ist die Wärmesenke is the heat sink 13 13 weitgehend plan ausgebildet. largely planar design.
  • [0043] [0043]
    Die Wärmesenke The heat sink 13 13 ist dabei so innerhalb des Gehäusekörpers is in this case within the housing body 1 1 angeordnet, dass die Bodenfläche arranged such that the bottom surface 14 14 der Wärmesenke the heat sink 13 13 einen Teil der Gehäusekörperauflagefläche a portion of the housing body support surface 4 4 bildet. forms. Zur mechanisch stabilen Verankerung in dem Gehäusekörper ist die Wärmesenke mit umfangsseitig angeordneten Vorsprüngen To mechanically stable anchoring in the housing body, the heat sink having circumferentially arranged projections 15 15 versehen. provided.
  • [0044] [0044]
    Der Auflagefläche The support surface 4 4 gegenüberliegend ist als Strahlungsaustrittsfenster eine Ausnehmung is opposite the radiation emission window has a recess 6 6 in dem Gehäusekörper geformt, die zu der Chipmontagefläche formed in the case body, to the chip mounting surface 10 10 auf der Wärmesenke on the heat sink 13 13 führt, so dass ein darauf zu befestigender strahlungsemittierender Halbleiterchip sich innerhalb des Strahlungsaustrittsfensters leads, so that to be fixed on radiation-emitting semiconductor chip inside the radiation emission window 6 6 befindet. is located. Die Seitenflächen The side surfaces 7 7 des Strahlungsaustrittsfensters the radiation emission window 6 6 sind angeschrägt und dienen als Reflektor für die von einem solchen Chip im Betrieb erzeugte Strahlung. are beveled and serve as a reflector for the heat generated by such a chip radiation during operation.
  • [0045] [0045]
    3 3 zeigt eine perspektivische Ansicht auf die Auflagefläche eines weiteren Ausführungsbeispiels eines Gehäusekörpers. shows a perspective view onto the support surface of a further embodiment of a housing body. Wie bei dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel ist die Bodenfläche As with the previously described embodiment is the bottom surface 14 14 der Wärmesenke the heat sink 13 13 aus dem Gehäusekörper from the housing body 1 1 herausgeführt. passed out. Dabei steht die Bodenfläche Here is the bottom surface 14 14 der Wärmesenke the heat sink 13 13 etwas aus dem Gehäusekörper slightly out of the housing body 1 1 vor, so dass im eingebauten Zustand eine sichere Auflage und ein guter Wärmeübergang zwischen der Wärmesenke before, so that when installed a secure base and a good heat transfer between the heat sink 13 13 und einem entsprechenden Träger wie beispielsweise einer Leiterplatte oder einem Kühlkörper gewährleistet ist. is ensured and a corresponding support such as a printed circuit board or a heat sink.
  • [0046] [0046]
    Im Unterschied zu dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel weist der Gehäusekörper In contrast to the above-described embodiment, the housing body 1 1 eine seitliche, von der Wärmesenke a side of the heat sink 13 13 zu einer Seitenfläche des Gehäusekörpers to a side surface of the housing body 1 1 verlaufende Nut extending groove 16 16 auf. on. Ist das Gehäuse auf einen Träger montiert, so erlaubt diese Nut The housing is mounted on a carrier, thus allowing said groove 16 16 auch im eingebauten Zustand eine Kontrolle der Verbindung zwischen dem Gehäuse und dem Träger. even in the installed state, a control of the connection between the housing and the support. Insbesondere kann damit eine Lötverbindung zwischen dem Träger und der Wärmesenke überprüft werden. In particular, this may be a solder connection between the support and the heat sink to be checked.
  • [0047] [0047]
    In In 4 4 ist eine schematische, perspektivische Ansicht eines Ausführungsbeispiels eines strahlungsemittierenden Bauelements dargestellt, das als eine bevorzugte Weiterbildung des Gehäusekörpers gilt. is a schematic perspective view of an embodiment of a radiation-emitting device shown, which is considered a preferred development of the housing body.
  • [0048] [0048]
    Wie bei dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel ist ein Leiterrahmen As with the previously described embodiment is a lead frame 2 2 mit einer eingeknüpften Wärmesenke with a knotted into a heat sink 13 13 weitgehend in den Gehäusekörper largely in the housing body 1 1 eingebettet, so dass lediglich die Lötanschlussstreifen embedded, so that only the Lötanschlussstreifen 17a 17a , b seitlich aus dem Gehäusekörper , B laterally out of the housing body 1 1 herausragen. protrude. Die Wärmesenke The heat sink 13 13 bildet in nicht dargestellter Weise einen Teil der Auflagefläche forms in a manner not shown a portion of the support surface 4 4 des Gehäusekörpers und ist so von außen thermisch anschließbar. of the case body and is thermally connected from the outside.
  • [0049] [0049]
    Auf der Chipmontagefläche On the chip mounting surface 10 10 der Wärmesenke the heat sink 13 13 ist ein strahlungsemittierender Halbleiterchip is a radiation-emitting semiconductor chip 11 11 wie zum Beispiel eine Lichtemissionsdiode befestigt. such as a light emitting diode mounted. Vorzugsweise ist dies ein Halbleiterchip, beispielsweise ein LED-Chip oder ein Laserchip, der mittels eines Hartlots auf der Wärmesenke This is preferably a semiconductor chip, such as an LED chip or a laser chip, which by means of a hard solder on the heat sink 13 13 aufgelötet ist. is soldered. Alternativ kann der Chip mit einem Haftmittel, das eine ausreichende Wärmeleitfähigkeit aufweist und vorzugsweise auch elektrisch leitfähig ist, auf der Chipmontagefläche Alternatively, the chip with an adhesive, which has sufficient thermal conductivity and preferably also electrically conductive, on the chip mounting surface 10 10 aufgeklebt sein. be glued. Beispielsweise kann dazu ein Ag- oder Au-haltiger Leitkleber verwendet. For example, to a silver or gold-containing conductive adhesive used. Im Falle eines Saphir-Chips, der Kontaktsockel aufweisen kann, die auf einem Leiterrahmen aufsitzen, wird vorzugsweise ein transparenter, nicht leitender Kleber verwendet. In the case of a sapphire chips which may have contact socket, which sit on a lead frame, preferably a transparent, non-conductive adhesive is used.
  • [0050] [0050]
    Der Gehäusekörper des Bauelements entspricht im wesentlichen dem in The housing body of the device substantially corresponds to the in 2 2 beziehungsweise respectively 3 3 dargestellten Gehäusekörper. housing body shown. Im Unterschied hierzu weist die Wärmesenke In contrast, the heat sink 13 13 eine den Halbleiterchip a semiconductor chip 11 11 umgebende Reflektorwanne surrounding reflector trough 18 18 auf. on. Deren Reflektorflächen gehen im wesentlichen nahtlos in die Seitenflächen The reflector surfaces in substance seamlessly into the side surfaces 7 7 des Strahlungsaustrittsfensters the radiation emission window 6 6 über, so dass ein Gesamtreflektor entsteht, der sich aus einem von der Wärmesenke over, so that a total reflector is formed, consisting of one of the heat sink 13 13 gebildeten Teilbereich und einem von den Seitenflächen and a partial area formed by the side faces 7 7 des Strahlungsaustrittsfensters the radiation emission window 6 6 gebildeten Teilbereich zusammensetzt. formed portion composed.
  • [0051] [0051]
    Weiterhin ist das Strahlungsaustrittsfenster Furthermore, the radiation exit window 6 6 in der Längsrichtung des Bauelements etwas erweitert und umfasst einen Bonddrahtanschlussbereich slightly in the longitudinal direction of the device expanded and includes a bonding wire connecting area 19 19 auf dem nicht mit dem thermischen Anschlussteil verbundenen elektrischen Anschlussteil on the electrical connector is not connected to the thermal connector 12b 12b des Leiterrahmens of the lead frame 2 2 . , Von diesem Bonddrahtanschlussbereich From this bonding wire connecting area 19 19 ist eine Drahtverbindung is a wire connection 20 20 zu einer auf dem Halbleiterchip a on the semiconductor chip 11 11 aufgebrachten Kontaktfläche geführt. applied contact surface out.
  • [0052] [0052]
    Der Bonddrahtanschlussbereich The bonding wire connecting area 19 19 ist höhenversetzt zum abstrahlungsseitigen Rand der Reflektorwanne is vertically offset for breakout-side edge of the reflector trough 18 18 der Wärmesenke the heat sink 13 13 angeordnet. arranged. Dies ermöglicht eine kurze und damit mechanisch stabile Drahtverbindung zwischen Halbleiterchip This allows a quick and therefore mechanically stable wire connecting between the semiconductor chip 11 11 und Bonddrahtanschlussbereich and bonding wire connecting area 19 19 , da letzterer nahe an den Halbleiterchip Since the latter close to the semiconductor chip 11 11 herangeführt werden kann. can be brought. Weiterhin wird dadurch die Höhe des entstehenden Drahtbogens gering gehalten und so die Gefahr eines Kurzschlusses, der beispielsweise bei einer Abdeckung des Chips mit einem Verguss durch seitliches Umklappen der Drahtverbindung auf die Wärmesenke entstehen könnte, reduziert. Furthermore, by the height of the resulting arch wire is kept low and so reduces the risk of a short circuit that could arise with a casting by lateral folding the wire connection to the heat sink, for example, in a cover of the chip.
  • [0053] [0053]
    In In 5 5 ist der Querschnitt eines weiteren Ausführungsbeispiels eines Bauelements dargestellt, das als eine bevorzugte Weiterbildung des Gehäusekörpers gilt. is the cross-section of another embodiment of a device illustrated, which is considered a preferred further development of the case body. Der Schnittverlauf entspricht der in The intersection curve corresponds to the in 4 4 eingezeichneten Linie BB. drawn line BB.
  • [0054] [0054]
    Wie bei dem in As with the in 3 3 gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Wärmesenke auf der Montageseite für den Halbleiterchip illustrated embodiment, the heat sink on the mounting side of the semiconductor chip 11 11 mittig eingesenkt, so dass eine Reflektorwanne sunk in the middle, so that a reflector trough 18 18 für die von dem Halbleiterchip for those of the semiconductor chip 11 11 erzeugte Strahlung entsteht, an die sich die Reflektorseitenwände generated radiation is generated in which the reflector side walls 7 7 des Strahlungsaustrittsfensters the radiation emission window 6 6 anschließen. hook up.
  • [0055] [0055]
    Im Unterschied zu dem vorigen Ausführungsbeispiel weist der so gebildete Gesamtreflektor In contrast to the previous embodiment, the overall reflector so formed 21 21 an der Übergangsstelle zwischen den Teilreflektoren at the transition point between the partial reflectors 7 7 , . 18 18 einen Knick auf. a kink. Durch diese Formgebung wird eine verbesserte Annäherung des Gesamtreflektors This shaping is an improved approximation of the total reflector 21 21 an ein Rotationsparaboloid und somit eine vorteilhafte Abstrahlcharakteristik erreicht. of a paraboloid of revolution, thus achieving a favorable radiation. Das vom Chip in einem steileren Winkel zur Bodenfläche der Wanne abgestrahlte Licht wird stärker zur Hauptstrahlrichtung The light emitted from the chip at a steeper angle to the bottom surface of the tub becomes stronger light to the main beam direction 22 22 des Bauelements hin umgelenkt. of the component towards redirected.
  • [0056] [0056]
    Zum Schutz des Halbleiterchips ist das Strahlungsaustrittsfenster To protect the semiconductor chips is the radiation exit window 6 6 mit einem Verguss with a potting 23 23 , beispielsweise einem Reaktionsharz wie Epoxidharz oder Acrylharz, gefüllt. Such as a thermosetting resin such as epoxy or acrylic resin filled. Zur Bündelung der erzeugten Strahlung kann der Verguss In order to focus the radiation generated, the encapsulation 23 23 nach Art einer Linse mit einer leicht gewölbten Oberfläche in the manner of a lens with a slightly curved surface 24 24 geformt sein. be formed.
  • [0057] [0057]
    Zur Herstellung eines solchen Bauelements wird zunächst für den Leiterrahmen For the manufacture of such a component is first for the lead frame 2 2 ein Trägerteil, das beispielsweise aus einem Trägerband ausgestanzt wird, mit einer Öffnung bereitgestellt. a carrier part which is punched, for example, from a carrier band provided with an opening. Nachfolgend wird die Wärmesenke Subsequently, the heat sink 13 13 in die Öffnung des Trägerteils eingesetzt und mit dem Trägerteil verquetscht. inserted into the opening of the carrier part and crimped to the support part.
  • [0058] [0058]
    Im nächsten Schritt wird auf der Wärmesenke In the next step on the heat sink 13 13 der strahlungsemittierende Halbleiterchip aufgebracht, beispielsweise aufgelötet oder aufgeklebt. applied to the radiation-emitting semiconductor chip, for example soldered or glued. Zur Ausbildung des Gehäusekörpers For the formation of the housing body 1 1 wird der aus dem Trägerteil und der Wärmesenke gebildete Leiterrahmen the lead frame is formed from the carrier part and the heat sink 2 2 mit dem vormontierten Halbleiterchip with the pre-assembled semiconductor chip 11 11 von einer Formmasse umhüllt, wobei der den Halbleiterchip encased in a molding compound, wherein the said semiconductor chip 11 11 umgebende Bereich sowie der Bonddrahtanschlussbereich surrounding area as well as the bonding wire connecting area 19 19 ausgespart wird. is omitted. Dies kann beispielsweise in einem Spritzguss- oder Spritzpressverfahren erfolgen. This can for example be carried out in an injection molding or transfer molding process. Von dem Bonddrahtanschlussbereich Of the bonding wire connecting area 19 19 wird abschließend eine Drahtverbindung is finally a wire connection 20 20 zu einer Kontaktfläche des Halbleiterchips to a contact surface of the semiconductor chip 11 11 geführt. out.
  • [0059] [0059]
    Alternativ kann nach der Verbindung von Trägerteil und Wärmesenke Alternatively, after the connection of the carrier part and heat sink 13 13 der so gebildete Leiterrahmen the lead frame thus formed 2 2 zuerst von der Formmasse umhüllt und der Halbleiterchip first enveloped by the mass and shape of the semiconductor chip 11 11 danach auf dem Chipanschlussbereich then on the chip connection area 10 10 befestigt, vorzugsweise aufgeklebt, und kontaktiert werden. be attached, preferably glued, and contacted.
  • [0060] [0060]
    In In 6 6 ist die Seitenansicht eines beispielhaften Gehäusekörpers mit einem teilweise eingebetteten Leiterrahmen is the side view of an exemplary housing body with a partially embedded lead frame 2 2 schematisch dargestellt. shown schematically. Der Leiterrahmen The lead frame 2 2 ist zweiteilig in Form zweier Anschlussstreifen is in two parts in the form of two terminal strips 12a 12a , b ausgebildet. B formed. Der Anschlussstreifen The terminal strip 12a 12a weist eine Chipmontagefläche has a chip mounting surface 10 10 auf, worauf sich ein strahlungsemittierender Halbleiterchip on, followed by a radiation-emitting semiconductor chip 11 11 befindet. is located. Mit dem Anschlussstreifen The terminal strips 12b 12b ist der Halbleiterchip is the semiconductor chip 11 11 über eine Drahtverbindung via a wire connection 20 20 leitend verbunden. conductively connected.
  • [0061] [0061]
    Beide Anschlussstreifen weisen Streifenstärken auf, die sich von der Mitte bis zum Rand des Gehäusekörpers ändern. Both terminal strips have tabs strengths that vary from the center to the edge of the housing body. Der Übergang zwischen verschiedenen Streifenstärken kann wie in diesem Ausführungsbeispiel „parabelförmig" verlaufen. Denkbar ist aber auch ein stufenförmiger Übergang. The transition between different strip thicknesses can, as in this embodiment run "parabolic". It is also conceivable steplike transitions.
  • [0062] [0062]
    Die unterschiedlichen Metallstärken des Leiterrahmens können beispielsweise durch Anwendung eines mechanischen Drucks in einer Phase des Herstellungsprozesses erfolgen, in der das Leiterrahmenmaterial noch formbar ist. The different strengths of the metal lead frame can be carried out in one phase of the manufacturing process in which the lead frame material is still malleable, for example, by applying a mechanical pressure.
  • [0063] [0063]
    Mittels dieser partiellen Ausdünnung des Leiterrahmens kann dessen Oberfläche vergrößert werden, wodurch eine bessere Haftung zwischen dem Leiterrahmen und dem Gehäusekörper zustande kommt. By means of this partial thinning of the lead frame can be enlarged its surface, whereby a better adhesion between the lead frame and the package body is made. Ferner kann die Gefahr einer Relativbewegung zwischen Gehäusekörper und Leiterrahmen durch formschlüssiges „Einrasten" der Vergussmasse vermindert werden. Further, the risk of relative movement between the housing body and lead frame by form-fit "engagement" of the potting compound can be reduced.
  • [0064] [0064]
    Die Erläuterung des Gehäusekörpers anhand der beschriebenen Ausführungsbeispiele stellt selbstverständlich keine Einschränkung des Gehäusekörpers auf diese Ausführungsbeispiele dar. The explanation of the case body with reference to the embodiments described above is, of course, is not a limitation of the case body to these embodiments.
  • [0065] [0065]
    Es wird ein Verfahrensablauf skizziert, der sich in folgende Schritte gliedert: It outlines a procedure which is divided into the following steps:
    • – Das Keramikpulver wird mit einem thermoplastischen Kunststoff oder mit einem Wachs und verschiedenen Hilfsstoffen zu einem fließfähigen Compound vermischt, - The ceramic powder is mixed with a thermoplastic resin or with a wax and various auxiliaries to give a flowable compound,
    • – in die Kavität der Spritzform wird ein vorzugsweise vorgeheizter Leiterrahmen eingebracht und das Compound eingefüllt, - In the cavity of a mold preferably preheated lead frame is placed and filled the compound,
    • – der nur zur Formgebung benötigte Polymerbinder wird entweder durch Extraktion oder durch Pyrolyse oder eine Kombination beider Verfahren entfernt, - The polymer binder required only for molding is removed either by extraction or by pyrolysis or a combination of both methods,
    • – der entstandene Bräunling wird bei Temperaturen zwischen 300°C und 2000°C zum fertigen Gehäusekörper gesintert. - The resulting Bräunling is sintered to the finished housing body at temperatures between 300 ° C and 2000 ° C. Dabei kann ein thermisch zersetzbarer Binder (z. B. Wachs) verflüchtigt werden, Here, a thermally decomposable binder (eg., Wax) are volatilized,
    • – der Leiterrahmen wird mit einer Kontaktschicht versehen z. B. mit Silber, Gold oder Nickel-Palladium. - The head frame is provided with a contact layer, for example with silver, gold or nickel-palladium.. Alternativ kann der Leiterrahmen bereits beschichtet in die Kavität der Spritzform eingebracht werden. Alternatively, the lead frame may already be coated are introduced into the cavity of the injection mold.
Citas de patentes
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Citada por
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Clasificaciones
Clasificación internacionalH01L31/0203, H01L23/08, H01L33/48, H01L33/64
Clasificación cooperativaH01L2924/00014, H01L2924/181, H01L24/48, H01L2924/12041, H01L2224/48479, H01L2924/01068, H01L33/647, H01L23/4334, H01L2924/01046, H01L23/291, H01L2224/48471, H01L2224/48247, H01L33/62, H01L33/486, H01L2924/01079, H01L2224/48091
Clasificación europeaH01L33/64F, H01L23/433E, H01L23/29C
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