DE102004057804A1 - 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 - Google Patents

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Abstract

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.

Description

Die Erfindung betrifft einen Gehäusekörper für einen Halbleiterchip sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung.The The invention relates to a housing body for a Semiconductor chip and a method for its production.

In der Druckschrift DE 195 36 454 A1 wird ein Gehäusekörper für einen Halbleiterchip beschrieben, der durch Umspritzen eines metallischen Leiterrahmens mit einem Kunststoff hergestellt wird.In the publication DE 195 36 454 A1 a housing body for a semiconductor chip is described, which is produced by molding a metallic lead frame with a plastic.

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.Further is from the document Patent Abstracts of Japan No. JP 09-045965 a housing body Ceramic material for an LED made from a green sheet.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Gehäusekörper, der sich möglichst einfach herstellen lässt, sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung anzugeben.It Object of the present invention, a housing body, the as possible easy to make, and to specify a method for its production.

Diese Aufgaben werden durch einen Gehäusekörper mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 17 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.These Tasks are through a housing body with the features of claim 1 and by a method with the features of claim 17 solved. Advantageous developments The invention is the subject of the dependent claims.

Ein Gehäusekörper für einen Halbleiterchip, beispielsweise eine Lichtemissionsdiode, weist Keramikmaterial auf.One Housing body for one Semiconductor chip, for example a light emitting diode, comprises ceramic material on.

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. Die teilweise Einbettung des Leiterrahmens ermöglicht beispielsweise eine Kontaktierung des Leiterrahmens von außen, so dass ein Halbleiterchip in Betrieb genommen werden kann.In a casting process, for example, an injection molding or Transfer molding process, becomes a lead frame with this ceramic material poured around, so that a housing body is formed, contains the cast ceramic material and also has a lead frame, which is partially embedded. The partial embedding of the lead frame allows For example, a contacting of the leadframe from the outside, so that a semiconductor chip can be put into operation.

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. Dadurch kann möglicherweise ein Herstellungsschritt, nämlich die Einbringung einer zusätzlichen Wärmesenke, im Herstellungsverfahren eingespart werden.One Housing body, the Ceramic material, preferably with Al2O3 or ZrO2 or a mixture of both, contains, For example, it can be used as wear-resistant, corrosion-resistant, W-stable and above all very good thermal conductivity prove, which may be dispensed with a heat sink can. This may possibly a manufacturing step, namely the introduction of an additional heat sink, be saved in the manufacturing process.

In einer bevorzugten Ausführung weist der Gehäusekörper eine Ausnehmung auf, die zur Aufnahme eines Halbleiterchips, beispielsweise einer Lichtemissionsdiode, vorgesehen ist. Durch ein Gieß-Verfahren, wie beispielsweise Spritzgießen bzw. Spritzpressen, sind komplexe Gehäusegeometrien realisierbar. Besonders bevorzugt weist der Gehäusekörper allerdings eine symmetrische Form auf, ebenso die Ausnehmung. Vorzugsweise ist diese im Bezug auf den Gehäusekörper zentriert angeordnet und rotationssymmetrisch ausgebildet.In a preferred embodiment the housing body has a Recess, which is for receiving a semiconductor chip, for example a light emitting diode is provided. Through a casting process, such as injection molding or Transfer presses are complex housing geometries realizable. However, the housing body particularly preferably has a symmetrical Shape up, as well as the recess. Preferably, this is in relation centered on the case body arranged and formed rotationally symmetrical.

Bei einer besonders bevorzugten Verwendung des Gehäusekörpers für einen strahlungsemittierenden Halbleiterchip, weist die Ausnehmung ein Strahlungsaustrittsfenster auf. Die Innenfläche der Ausnehmung dient hierbei vorzugsweise als Reflektor.at a particularly preferred use of the housing body for a radiation-emitting Semiconductor chip, the recess has a radiation exit window on. The inner surface The recess preferably serves as a reflector.

Der Reflexionsgrad des Reflektors kann durch Partikel, beispielweise aus TiO2, gesteigert werden, die vorzugsweise im gesamten Gehäusekörper verteilt sind. Dadurch kann die gerichtete Lichtemission erhöht werden.Of the Reflectance of the reflector can be through particles, for example TiO2, which preferably distributed throughout the housing body are. As a result, the directional light emission can be increased.

Um den Chip vor äußeren Einwirkungen zu schützen, erweist es sich als günstig, diesen mit einem Verguss zu umhüllen. Dieser Verguss kann zugleich als Füllmaterial für die gesamte Ausnehmung dienen. Als Vergussmaterialien eignen sich Reaktionsharze wie beispielweise Epoxidharze, Acrylharze, Silikonharze und Polyurethanharze. Um eine besonders gute Haftung zwischen den Flächen der Ausnehmung und dem Vergussmaterial zu erzielen, kann vorzugsweise Silikon verwendet werden.Around the chip from external influences to protect, proves to be favorable To wrap this with a potting. This potting can also be used as filler for the whole Recess serve. As potting materials are reactive resins such as epoxy resins, acrylic resins, silicone resins and polyurethane resins. To a particularly good adhesion between the surfaces of the recess and the To achieve potting material, preferably silicone can be used become.

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.Further can Hybrid materials such. B. mixtures of epoxy resins and Silicone prove to be particularly suitable because they are silicone the advantages of shorter curing and better mold release and the advantage over epoxy resins increased UV stability.

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. Vorteilhafterweise ist der Leiterrahmen mit einer Kontaktschicht, beispielsweise aus Silber, Gold oder Nickel-Palladium versehen. Denkbar ist ferner, dass an die Ausnehmung eine Wärmesenke grenzt, die wahlweise zum Leiterrahmen als Montagefläche verwendet werden kann.In the recess is for the chip is preferably provided a mounting surface, which is at a For example, one-piece lead frame adjacent to the recess, particularly preferably located on the lead frame. advantageously, is the leadframe with a contact layer, for example Silver, gold or nickel-palladium Mistake. It is also conceivable that the recess a heat sink borders, which optionally uses the lead frame as a mounting surface can be.

Außerdem lassen sich bekannte und herkömmlich eingesetzte Methoden zur Montage und zur elektrischen Kontaktierung von Chips anwenden.In addition, let familiar and conventional methods used for assembly and electrical contact to apply chips.

In einer bevorzugten Ausführung ist der Leiterrahmen einteilig und selbsttragend ausgebildet. 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.In a preferred embodiment, the lead frame is formed in one piece and self-supporting. This possible formation of the lead frame as a coherent, preferably streifenför miges part proves to be advantageous for the overall stability of the housing body in which the lead frame is embedded.

Auch erweisen sich Vertiefungen, die in den Leiterrahmen eingebracht und beim Umspritzen des Leiterrahmens mit Keramikmaterial gefüllt werden, als vorteilhaft für die Gesamtstabilität. Sie verringern die Gefahr einer Relativbewegung zwischen Gehäusekörper und Leiterrahmen. Besonders bevorzugt wird der Leiterrahmen vor dem Umspritzen mit Keramikmaterial separat vorgeformt, wobei die Vertiefungen erzeugt werden können. Hierbei stellt es sich als besonders günstig heraus, den Leiterrahmen mit einer endlichen Dicke zu formen.Also turn out wells that are introduced into the lead frame and are filled in the encapsulation of the lead frame with ceramic material, as advantageous for the overall stability. They reduce the risk of relative movement between the housing body and Leadframe. Particularly preferred is the lead frame before the Encapsulation with ceramic material preformed separately, with the wells can be generated. This turns out to be particularly favorable, the lead frame to form with a finite thickness.

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 may be due to partial thinning in between whose two ends are varied, which also has the advantage of improved Liability.

In einer möglichen Ausführung werden durch das Stanzen des Leiterrahmens hakenförmige Stanzgraten erzeugt, die eine allzu leichte Ablösung des Keramikmaterials vom Leiterrahmen erschweren.In a possible execution become by punching the lead frame hook-shaped punching burrs produced, the too easy detachment of the ceramic material from Make ladder frames difficult.

Um die Haftung weiter zu verbessern, können auf dem Leiterrahmen Haftvermittler, beispielsweise Silikate, aufgetragen sein.Around to further improve adhesion, adhesion promoters, on the lead frame, For example, silicates, be applied.

Es wird ein Verfahren zur Herstellung eines Gehäusekörpers angegeben, bei dem zunächst ein Leiterrahmen bereitgestellt und in eine Spritzform eingelegt wird. Vorzugsweise wird der Leiterrahmen vorgeheizt, bevor er in die Spritzform eingelegt wird. Dadurch kann beispielsweise einem Nachstellen bzw. Anpassen des Gusswerkzeugs vorgebeugt werden, wenn sich der Leiterrahmen aufgrund einer Temperaturerhöhung beim Einfüllen des Keramikmaterials ausdehnt. 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.It is a method for producing a housing body specified in which initially a lead frame prepared and placed in an injection mold. Preferably the leadframe is preheated before it is inserted into the mold becomes. This can for example be readjusted or adjusted of the casting tool can be prevented when the lead frame due to a temperature increase when filling of the ceramic material expands. Furthermore, this can be prevented that due to the continuous heating of the lead frame during pour in the casting compound heat differences arise, which cause a different flow behavior of the ceramic material.

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.Of the Leadframe can be used before or after ceramic injection molding (or -pressens) with a bondable Layer, for example, made of silver, gold or nickel-palladium.

Die Spritzform bildet um den Leiterrahmen vorzugsweise eine Kavität zur Ausbildung des Gehäusekörpers. Mit Hilfe einer Spritzdüse wird eine Spritzmasse eingefüllt und die Kavität der Spritzform gefüllt. Es entsteht ein „premolded Leadframe", was bedeutet, dass der Leiterrahmen vor der Montage eines Chips mit einem Gehäusekörper umspritzt wird.The Injection mold preferably forms a cavity around the leadframe for formation of the housing body. With Help of a spray nozzle a spray mass is filled and the cavity the injection mold filled. It creates a "premolded Leadframe ", which means that the leadframe is overmolded with a housing body prior to mounting a chip becomes.

Durch den Verfahrensschritt des Aussinters (s.u.) entweichen thermische Binder (z. B. Wachse), was einen Materialschwund zur Folge hat, wodurch das Keramikmaterial auf den Leiterrahmen aufschrumpft und besser haftet.By the process step of sintering out (s.u.) escape thermal Binders (eg waxes), which results in a loss of material, whereby the ceramic material shrinks on the lead frame and better liable.

Der Gehäusekörper wird entformt, sobald das Gießmaterial auf ausreichende Entformfestigkeit abgekühlt ist, was vorteilhafter Weise ohne wesentliche Wartezeit nach der Herstellung erfolgen kann. Dadurch ergeben sich kurze Prozesszeiten, die zu Kostenvorteilen führen.Of the Housing body is demolded as soon as the casting material cooled to sufficient Entformfestigkeit, which is more advantageous Way can be done without significant waiting time after manufacture. Thereby This results in short process times, which lead to cost advantages.

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.Of further cost advantages arise because the ceramic injection molding (or. -press-) method is suitable as a production technology for mass production, for example in "Reel to Reel "(endless belt) - Processes. But also "batch" processes (profit production) are possible.

Weitere Merkmale, Vorteile und Weiterbildungen eines Gehäusekörpers ergeben sich aus den nachfolgend in Verbindung mit den 1 bis 6 erläuterten Ausführungsbeispielen.Other features, advantages and developments of a housing body will become apparent from the following in connection with the 1 to 6 explained embodiments.

Es zeigenIt demonstrate

1a und 1b eine Schnittansicht bzw. eine schematische Draufsicht eines ersten und zweiten Ausführungsbeispiels eines Gehäusekörpers, 1a and 1b 3 is a sectional view and a schematic plan view of a first and second embodiment of a housing body,

2 eine schematische, perspektivische Schnittansicht eines dritten Ausführungsbeispiels eines Gehäusekörpers, 2 a schematic, perspective sectional view of a third embodiment of a housing body,

3 eine schematische, perspektivische Ansicht eines vierten Ausführungsbeispiels eines Gehäusekörpers, 3 a schematic, perspective view of a fourth embodiment of a housing body,

4 eine schematische, perspektivische Ansicht eines fünften Ausführungsbeispiels eines Gehäusekörpers, 4 a schematic, perspective view of a fifth embodiment of a housing body,

5 einen schematischen Querschnitt eines sechsten Ausführungsbeispiels eines Gehäusekörpers, und 5 a schematic cross section of a sixth embodiment of a housing body, and

6 eine schematische Seitenansicht eines siebten Ausführungsbeispiels eines Gehäusekörpers. 6 a schematic side view of a seventh embodiment of a housing body.

Der in 1a und 1b dargestellte Leiterrahmen 2 ist in einen Gehäusekörper 1 teilweise eingebettet. Dieser Gehäusekörper kann in einem Spritzguss- oder Spritzpressverfahren entstehen, wobei der Leiterrahmen vorzugsweise mit einem Keramikmaterial umspritzt wird.The in 1a and 1b illustrated ladder frame 2 is in a housing body 1 partially embedded. This housing body can arise in an injection molding or transfer molding process, wherein the leadframe is preferably encapsulated with a ceramic material.

In dem Ausführungsbeispiel ist der Leiterrahmen einteilig und weist Verbiegungen 3 auf, die so gestaltet sein können, dass die Leiterrahmenenden eine Auflagefläche berühren, während der Leiterrahmen um die Mittellinie A-A gegenüber der Auflagefläche erhöht ist. Besonders bevorzugt hat der Leiterrahmen eine Dicke 25, 26 zwischen 40 und 400 μm.In the embodiment, the lead frame is unitary and has bends 3 which can be configured so that the lead frame ends contact a support surface, while the lead frame is increased about the center line AA relative to the support surface. Particularly preferably, the lead frame has a thickness 25 . 26 between 40 and 400 μm.

Die Verbiegungen können zu einer verbesserten Haftung zwischen dem Leiterrahmen und dem Gehäusekörper beitragen und erschweren eine mögliche Relativbewegung zwischen Leiterrahmen und Gehäusekörper.The Bends can contribute to improved adhesion between the leadframe and the housing body and complicate a possible Relative movement between the lead frame and the housing body.

Ebenso können mechanische Verankerungen 5, dargestellt in 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.Likewise, mechanical anchors 5 represented in 1b , or depressions, which has the lead frame and which are filled in the wrapping of the lead frame with cast material, contribute to better adhesion between the lead frame and the housing body.

In 1a zeigt der Gehäusekörper eine zentrische Einsenkung 6, die rotationssymmetrisch ausgebildet sein kann. Die Seitenflächen 7 der Einsenkung können als Reflektorflächen dienen. Der Gehäusekörper enthält vorzugsweise Partikel 8 aus TiO2, die eine reflexionssteigernde Wirkung haben. Auf der Bodenfläche der Ausnehmung 6 ist eine Chipmontagefläche 10 zur Aufnahme eines strahlungsemittierenden Halbleiterchips 11 vorgesehen, die Teil des Leiterrahmens 2 sein kann.In 1a the housing body shows a central depression 6 , which may be rotationally symmetrical. The side surfaces 7 the depression can serve as reflector surfaces. The housing body preferably contains particles 8th made of TiO2, which have a reflection-enhancing effect. On the bottom surface of the recess 6 is a chip mounting surface 10 for receiving a radiation-emitting semiconductor chip 11 provided the part of the ladder frame 2 can be.

Vorteilhafterweise wird der Halbleiterchip 11 mit einem Vergussmaterial, vorzugsweise einem Reaktionsharz, umhüllt. Dieses Vergussmaterial kann die gesamte Ausnehmung ausfüllen. Ferner ist es möglich, in der Ausnehmung ein Konversionselement anzuordnen, so dass im Bauelement Lichtstrahlen von mindestens zwei verschiedenen Wellenlängen entstehen können.Advantageously, the semiconductor chip 11 with a potting material, preferably a reaction resin wrapped. This potting material can fill the entire recess. Furthermore, it is possible to arrange a conversion element in the recess so that light beams of at least two different wavelengths can be produced in the component.

In 2 ist perspektivisch ein Längsschnitt durch ein Ausführungsbeispiel eines Gehäusekörpers dargestellt. Der Gehäusekörper 1 enthält Keramikmaterial und wird mittels eines Spritzguss- oder Spritzpressverfahrens hergestellt.In 2 is a perspective view of a longitudinal section through an embodiment of a housing body shown. The housing body 1 contains ceramic material and is produced by means of an injection molding or transfer molding process.

In den Gehäusekörper 1 ist ein Leiterrahmen 2 mit zwei elektrischen Anschlussteilen 12a, b und einem darin befindlichen thermischen Anschlussteil 13 (Wärmesenke), sowie Lötanschlussstreifen 17a, b eingebettet, wobei letztere aus dem Gehäusekörper herausragen. Auf der Seite des Chipanschlussbereichs 10 ist die Wärmesenke 13 weitgehend plan ausgebildet.In the housing body 1 is a ladder frame 2 with two electrical connection parts 12a , b and a thermal connector located therein 13 (Heat sink), as well as solder connection strips 17a , b embedded, the latter protrude from the housing body. On the side of the chip connection area 10 is the heat sink 13 largely plan trained.

Die Wärmesenke 13 ist dabei so innerhalb des Gehäusekörpers 1 angeordnet, dass die Bodenfläche 14 der Wärmesenke 13 einen Teil der Gehäusekörperauflagefläche 4 bildet. Zur mechanisch stabilen Verankerung in dem Gehäusekörper ist die Wärmesenke mit umfangsseitig angeordneten Vorsprüngen 15 versehen.The heat sink 13 is so inside the case body 1 arranged that the floor area 14 the heat sink 13 a part of the housing body support surface 4 forms. For mechanically stable anchoring in the housing body, the heat sink with circumferentially arranged projections 15 Mistake.

Der Auflagefläche 4 gegenüberliegend ist als Strahlungsaustrittsfenster eine Ausnehmung 6 in dem Gehäusekörper geformt, die zu der Chipmontagefläche 10 auf der Wärmesenke 13 führt, so dass ein darauf zu befestigender strahlungsemittierender Halbleiterchip sich innerhalb des Strahlungsaustrittsfensters 6 befindet. Die Seitenflächen 7 des Strahlungsaustrittsfensters 6 sind angeschrägt und dienen als Reflektor für die von einem solchen Chip im Betrieb erzeugte Strahlung.The bearing surface 4 opposite is a recess as a radiation exit window 6 formed in the housing body, to the chip mounting surface 10 on the heat sink 13 leads, so that a radiation-emitting semiconductor chip to be mounted thereon within the radiation exit window 6 located. The side surfaces 7 of the radiation exit window 6 are bevelled and serve as a reflector for the radiation generated by such a chip during operation.

3 zeigt eine perspektivische Ansicht auf die Auflagefläche eines weiteren Ausführungsbeispiels eines Gehäusekörpers. Wie bei dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel ist die Bodenfläche 14 der Wärmesenke 13 aus dem Gehäusekörper 1 herausgeführt. Dabei steht die Bodenfläche 14 der Wärmesenke 13 etwas aus dem Gehäusekörper 1 vor, so dass im eingebauten Zustand eine sichere Auflage und ein guter Wärmeübergang zwischen der Wärmesenke 13 und einem entsprechenden Träger wie beispielsweise einer Leiterplatte oder einem Kühlkörper gewährleistet ist. 3 shows a perspective view of the support surface of another embodiment of a housing body. As in the previously described embodiment, the bottom surface is 14 the heat sink 13 from the housing body 1 led out. This is the bottom surface 14 the heat sink 13 something from the case body 1 before, so that when installed a secure support and a good heat transfer between the heat sink 13 and a corresponding carrier such as a printed circuit board or a heat sink is ensured.

Im Unterschied zu dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel weist der Gehäusekörper 1 eine seitliche, von der Wärmesenke 13 zu einer Seitenfläche des Gehäusekörpers 1 verlaufende Nut 16 auf. Ist das Gehäuse auf einen Träger montiert, so erlaubt diese Nut 16 auch im eingebauten Zustand eine Kontrolle der Verbindung zwischen dem Gehäuse und dem Träger. Insbesondere kann damit eine Lötverbindung zwischen dem Träger und der Wärmesenke überprüft werden.In contrast to the embodiment described above, the housing body 1 a lateral, from the heat sink 13 to a side surface of the case body 1 running groove 16 on. If the housing is mounted on a support, this groove allows 16 also in the installed state, a control of the connection between the housing and the carrier. In particular, so that a solder joint between the carrier and the heat sink can be checked.

In 4 ist eine schematische, perspektivische Ansicht eines Ausführungsbeispiels eines strahlungsemittierenden Bauelements dargestellt, das als eine bevorzugte Weiterbildung des Gehäusekörpers gilt.In 4 is a schematic, perspective view of an embodiment of a radiation-emitting device shown, which is considered a preferred embodiment of the housing body.

Wie bei dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel ist ein Leiterrahmen 2 mit einer eingeknüpften Wärmesenke 13 weitgehend in den Gehäusekörper 1 eingebettet, so dass lediglich die Lötanschlussstreifen 17a, b seitlich aus dem Gehäusekörper 1 herausragen. Die Wärmesenke 13 bildet in nicht dargestellter Weise einen Teil der Auflagefläche 4 des Gehäusekörpers und ist so von außen thermisch anschließbar.As in the previously described embodiment, a lead frame 2 with a knotted heat sink 13 largely in the housing body 1 embedded, leaving only the Lötanschlussstreifen 17a , b laterally from the housing body 1 protrude. The heat sink 13 forms in a manner not shown a part of the support surface 4 of the housing body and is thermally connected from the outside.

Auf der Chipmontagefläche 10 der Wärmesenke 13 ist ein strahlungsemittierender Halbleiterchip 11 wie zum Beispiel eine Lichtemissionsdiode befestigt. Vorzugsweise ist dies ein Halbleiterchip, beispielsweise ein LED-Chip oder ein Laserchip, der mittels eines Hartlots auf der Wärmesenke 13 aufgelötet ist. Alternativ kann der Chip mit einem Haftmittel, das eine ausreichende Wärmeleitfähigkeit aufweist und vorzugsweise auch elektrisch leitfähig ist, auf der Chipmontagefläche 10 aufgeklebt sein. Beispielsweise kann dazu ein Ag- oder Au-haltiger Leitkleber verwendet. Im Falle eines Saphir-Chips, der Kontaktsockel aufweisen kann, die auf einem Leiterrahmen aufsitzen, wird vorzugsweise ein transparenter, nicht leitender Kleber verwendet.On the chip mounting surface 10 the heat sink 13 is a radiation-emitting semiconductor chip 11 such as a light emitting diode attached. This is preferably a semiconductor chip, for example an LED chip or a laser chip, which using a braze on the heat sink 13 is soldered. Alternatively, the chip may be provided with an adhesive having sufficient thermal conductivity, and preferably also electrically conductive, on the chip mounting surface 10 be glued on. For example, an Ag or Au-containing conductive adhesive can be used for this purpose. In the case of a sapphire chip, which may have contact sockets resting on a lead frame, a transparent, non-conductive adhesive is preferably used.

Der Gehäusekörper des Bauelements entspricht im wesentlichen dem in 2 beziehungsweise 3 dargestellten Gehäusekörper. Im Unterschied hierzu weist die Wärmesenke 13 eine den Halbleiterchip 11 umgebende Reflektorwanne 18 auf. Deren Reflektorflächen gehen im wesentlichen nahtlos in die Seitenflächen 7 des Strahlungsaustrittsfensters 6 über, so dass ein Gesamtreflektor entsteht, der sich aus einem von der Wärmesenke 13 gebildeten Teilbereich und einem von den Seitenflächen 7 des Strahlungsaustrittsfensters 6 gebildeten Teilbereich zusammensetzt.The housing body of the device substantially corresponds to the in 2 respectively 3 illustrated housing body. In contrast, the heat sink points 13 a the semiconductor chip 11 surrounding reflector pan 18 on. Their reflector surfaces go essentially seamlessly into the side surfaces 7 of the radiation exit window 6 over so that a total reflector emerges, which is one of the heat sink 13 formed portion and one of the side surfaces 7 of the radiation exit window 6 composed subarea.

Weiterhin ist das Strahlungsaustrittsfenster 6 in der Längsrichtung des Bauelements etwas erweitert und umfasst einen Bonddrahtanschlussbereich 19 auf dem nicht mit dem thermischen Anschlussteil verbundenen elektrischen Anschlussteil 12b des Leiterrahmens 2. Von diesem Bonddrahtanschlussbereich 19 ist eine Drahtverbindung 20 zu einer auf dem Halbleiterchip 11 aufgebrachten Kontaktfläche geführt.Furthermore, the radiation exit window 6 extends slightly in the longitudinal direction of the device and includes a bonding wire connection region 19 on the electrical connection part not connected to the thermal connection part 12b of the ladder frame 2 , From this bonding wire connection area 19 is a wire connection 20 to one on the semiconductor chip 11 led applied contact surface.

Der Bonddrahtanschlussbereich 19 ist höhenversetzt zum abstrahlungsseitigen Rand der Reflektorwanne 18 der Wärmesenke 13 angeordnet. Dies ermöglicht eine kurze und damit mechanisch stabile Drahtverbindung zwischen Halbleiterchip 11 und Bonddrahtanschlussbereich 19, da letzterer nahe an den Halbleiterchip 11 herangeführt werden kann. 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.The bonding wire connection area 19 is offset in height to the radiation side edge of the reflector trough 18 the heat sink 13 arranged. This allows a short and thus mechanically stable wire connection between the semiconductor chip 11 and bonding wire connection area 19 because the latter is close to the semiconductor chip 11 can be introduced. Furthermore, the height of the resulting archwire is thereby kept low and thus reduces the risk of a short circuit, which could arise, for example, in a cover of the chip with a potting by lateral folding over the wire connection to the heat sink.

In 5 ist der Querschnitt eines weiteren Ausführungsbeispiels eines Bauelements dargestellt, das als eine bevorzugte Weiterbildung des Gehäusekörpers gilt. Der Schnittverlauf entspricht der in 4 eingezeichneten Linie B-B.In 5 the cross section of a further embodiment of a component is shown, which is considered a preferred embodiment of the housing body. The cutting process corresponds to that in 4 marked line BB.

Wie bei dem in 3 gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Wärmesenke auf der Montageseite für den Halbleiterchip 11 mittig eingesenkt, so dass eine Reflektorwanne 18 für die von dem Halbleiterchip 11 erzeugte Strahlung entsteht, an die sich die Reflektorseitenwände 7 des Strahlungsaustrittsfensters 6 anschließen.As with the in 3 the embodiment shown, the heat sink on the mounting side for the semiconductor chip 11 sunk in the center, leaving a reflector tray 18 for the of the semiconductor chip 11 generated radiation, to which the reflector side walls 7 of the radiation exit window 6 connect.

Im Unterschied zu dem vorigen Ausführungsbeispiel weist der so gebildete Gesamtreflektor 21 an der Übergangsstelle zwischen den Teilreflektoren 7, 18 einen Knick auf. Durch diese Formgebung wird eine verbesserte Annäherung des Gesamtreflektors 21 an ein Rotationsparaboloid und somit eine vorteilhafte Abstrahlcharakteristik erreicht. Das vom Chip in einem steileren Winkel zur Bodenfläche der Wanne abgestrahlte Licht wird stärker zur Hauptstrahlrichtung 22 des Bauelements hin umgelenkt.In contrast to the previous embodiment, the total reflector thus formed 21 at the transition point between the partial reflectors 7 . 18 a kink. This shaping results in an improved approximation of the overall reflector 21 achieved on a paraboloid of revolution and thus an advantageous radiation characteristic. The light radiated from the chip at a steeper angle to the bottom surface of the tub becomes stronger to the main beam direction 22 deflected towards the component.

Zum Schutz des Halbleiterchips ist das Strahlungsaustrittsfenster 6 mit einem Verguss 23, beispielsweise einem Reaktionsharz wie Epoxidharz oder Acrylharz, gefüllt. Zur Bündelung der erzeugten Strahlung kann der Verguss 23 nach Art einer Linse mit einer leicht gewölbten Oberfläche 24 geformt sein.To protect the semiconductor chip is the radiation exit window 6 with a casting 23 , For example, a reaction resin such as epoxy resin or acrylic resin filled. For bundling the generated radiation, the potting 23 like a lens with a slightly curved surface 24 be shaped.

Zur Herstellung eines solchen Bauelements wird zunächst für den Leiterrahmen 2 ein Trägerteil, das beispielsweise aus einem Trägerband ausgestanzt wird, mit einer Öffnung bereitgestellt. Nachfolgend wird die Wärmesenke 13 in die Öffnung des Trägerteils eingesetzt und mit dem Trägerteil verquetscht.For the production of such a device is first for the lead frame 2 a carrier part, which is punched out of a carrier tape, for example, provided with an opening. Below is the heat sink 13 inserted into the opening of the support member and squeezed with the support member.

Im nächsten Schritt wird auf der Wärmesenke 13 der strahlungsemittierende Halbleiterchip aufgebracht, beispielsweise aufgelötet oder aufgeklebt. Zur Ausbildung des Gehäusekörpers 1 wird der aus dem Trägerteil und der Wärmesenke gebildete Leiterrahmen 2 mit dem vormontierten Halbleiterchip 11 von einer Formmasse umhüllt, wobei der den Halbleiterchip 11 umgebende Bereich sowie der Bonddrahtanschlussbereich 19 ausgespart wird. Dies kann beispielsweise in einem Spritzguss- oder Spritzpressverfahren erfolgen. Von dem Bonddrahtanschlussbereich 19 wird abschließend eine Drahtverbindung 20 zu einer Kontaktfläche des Halbleiterchips 11 geführt.The next step is on the heat sink 13 the radiation-emitting semiconductor chip applied, for example, soldered or glued. For the formation of the housing body 1 becomes the lead frame formed of the support member and the heat sink 2 with the pre-assembled semiconductor chip 11 wrapped by a molding compound, wherein the semiconductor chip 11 surrounding area as well as the bonding wire connection area 19 is omitted. This can be done, for example, in an injection molding or transfer molding process. From the bonding wire connection area 19 Finally, a wire connection 20 to a contact surface of the semiconductor chip 11 guided.

Alternativ kann nach der Verbindung von Trägerteil und Wärmesenke 13 der so gebildete Leiterrahmen 2 zuerst von der Formmasse umhüllt und der Halbleiterchip 11 danach auf dem Chipanschlussbereich 10 befestigt, vorzugsweise aufgeklebt, und kontaktiert werden.Alternatively, after the connection of support member and heat sink 13 the lead frame thus formed 2 first wrapped by the molding compound and the semiconductor chip 11 then on the chip connection area 10 attached, preferably glued, and contacted.

In 6 ist die Seitenansicht eines beispielhaften Gehäusekörpers mit einem teilweise eingebetteten Leiterrahmen 2 schematisch dargestellt. Der Leiterrahmen 2 ist zweiteilig in Form zweier Anschlussstreifen 12a, b ausgebildet. Der Anschlussstreifen 12a weist eine Chipmontagefläche 10 auf, worauf sich ein strahlungsemittierender Halbleiterchip 11 befindet. Mit dem Anschlussstreifen 12b ist der Halbleiterchip 11 über eine Drahtverbindung 20 leitend verbunden.In 6 Figure 10 is a side view of an exemplary package body with a partially embedded lead frame 2 shown schematically. The ladder frame 2 is in two parts in the form of two connection strips 12a , b trained. The connection strip 12a has a chip mounting surface 10 which is followed by a radiation-emitting semiconductor chip 11 located. With the connection strip 12b is the semiconductor chip 11 over a wire connection 20 conductively connected.

Beide Anschlussstreifen weisen Streifenstärken auf, die sich von der Mitte bis zum Rand des Gehäusekörpers ändern. Der Übergang zwischen verschiedenen Streifenstärken kann wie in diesem Ausführungsbeispiel „parabelförmig" verlaufen. Denkbar ist aber auch ein stufenförmiger Übergang.Both Terminal strips have strip thicknesses that differ from the Change the center to the edge of the housing body. The transition between different strip thicknesses can be "parabolic" as in this embodiment but also a step-shaped transition.

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 metal thicknesses of the lead frame for example by applying a mechanical pressure in one Phase of the manufacturing process, in which the lead frame material still malleable.

Mittels dieser partiellen Ausdünnung des Leiterrahmens kann dessen Oberfläche vergrößert werden, wodurch eine bessere Haftung zwischen dem Leiterrahmen und dem Gehäusekörper zustande kommt. Ferner kann die Gefahr einer Relativbewegung zwischen Gehäusekörper und Leiterrahmen durch formschlüssiges „Einrasten" der Vergussmasse vermindert werden.through this partial thinning of the lead frame, the surface of which can be increased, whereby a better Adhesion between the lead frame and the housing body comes about. Further can the risk of relative movement between the housing body and Lead frame by positive "locking" of the potting compound be reduced.

Die Erläuterung des Gehäusekörpers anhand der beschriebenen Ausführungsbeispiele stellt selbstverständlich keine Einschränkung des Gehäusekörpers auf diese Ausführungsbeispiele dar.The explanation of the housing body based the described embodiments of course no restriction of the housing body these embodiments represents.

Es wird ein Verfahrensablauf skizziert, der sich in folgende Schritte gliedert:

  • – Das Keramikpulver wird mit einem thermoplastischen Kunststoff oder mit einem Wachs und verschiedenen Hilfsstoffen zu einem fließfähigen Compound vermischt,
  • – in die Kavität der Spritzform wird ein vorzugsweise vorgeheizter Leiterrahmen eingebracht und das Compound eingefüllt,
  • – der nur zur Formgebung benötigte Polymerbinder wird entweder durch Extraktion oder durch Pyrolyse oder eine Kombination beider Verfahren entfernt,
  • – der entstandene Bräunling wird bei Temperaturen zwischen 300°C und 2000°C zum fertigen Gehäusekörper gesintert. Dabei kann ein thermisch zersetzbarer Binder (z. B. Wachs) verflüchtigt werden,
  • – der Leiterrahmen wird mit einer Kontaktschicht versehen z. B. mit Silber, Gold oder Nickel-Palladium. Alternativ kann der Leiterrahmen bereits beschichtet in die Kavität der Spritzform eingebracht werden.
It outlines a procedure, which is divided into the following steps:
  • The ceramic powder is mixed with a thermoplastic or with a wax and various excipients to form a flowable compound,
  • - In the cavity of the injection mold, a preferably preheated lead frame is introduced and filled the compound,
  • The polymer binder needed only for shaping is removed either by extraction or by pyrolysis or a combination of both methods,
  • - The resulting Braunling is sintered at temperatures between 300 ° C and 2000 ° C to the finished housing body. In this case, a thermally decomposable binder (eg wax) can be volatilized,
  • - The lead frame is provided with a contact layer z. As with silver, gold or nickel-palladium. Alternatively, the lead frame may already be coated in the cavity of the mold.

Claims (18)

Gehäusekörper für einen Halbleiterchip, der ein gegossenes Keramikmaterial enthält, in dem ein Leiterrahmen (2) teilweise eingebettet ist.Housing body for a semiconductor chip containing a cast ceramic material in which a lead frame ( 2 ) is partially embedded. Gehäusekörper nach Anspruch 1, der Aluminiumoxid oder Zirkondioxid enthält.Housing body after Claim 1, which contains alumina or zirconia. Gehäusekörper nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, der Partikel (8) mit reflektierender Wirkung enthält.Housing body according to at least one of the preceding claims, the particles ( 8th ) with reflective effect. Gehäusekörper nach Anspruch 3, der Partikel aus Titandioxid enthält.Housing body after Claim 3, which contains particles of titanium dioxide. Gehäusekörper nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, der eine Ausnehmung (6) aufweist, in der ein Halbleiterchip (11) angeordnet ist.Housing body according to at least one of the preceding claims, which has a recess ( 6 ), in which a semiconductor chip ( 11 ) is arranged. Gehäusekörper nach Anspruch 5, in dessen Ausnehmung (6) ein Material (23) angeordnet ist, das den Halbleiterchip (11) teilweise umgibt.Housing body according to claim 5, in the recess ( 6 ) a material ( 23 ) is arranged, which the semiconductor chip ( 11 ) partially surrounds. Gehäusekörper nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Leiterrahmen (2) separat vorgeformt ist.Housing body according to at least one of the preceding claims, wherein the lead frame ( 2 ) is preformed separately. Gehäusekörper nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Leiterrahmen (2) selbsttragend ist.Housing body according to at least one of the preceding claims, wherein the lead frame ( 2 ) is self-supporting. Gehäusekörper nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Leiterrahmen (2) Verbiegungen (3) aufweist.Housing body according to at least one of the preceding claims, wherein the lead frame ( 2 ) Bends ( 3 ) having. Gehäusekörper nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Leiterrahmen (2) eine Chipmontagefläche (10) aufweist.Housing body according to at least one of the preceding claims, wherein the lead frame ( 2 ) a chip mounting surface ( 10 ) having. Gehäusekörper nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Leiterrahmen (2) aus der Chipmontageebene herausgebogen ist.Housing body according to at least one of the preceding claims, wherein the lead frame ( 2 ) is bent out of the chip mounting plane. Gehäusekörper nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem auf dem Leiterrahmen (2) ein Haftvermittler aufgetragen ist.Housing body according to at least one of the preceding claims, wherein on the lead frame ( 2 ) An adhesion promoter is applied. Gehäusekörper nach Anspruch 12, bei dem auf dem Leiterrahmen (2) ein Silikat als Haftvermittler aufgetragen ist.Housing body according to claim 12, wherein on the lead frame ( 2 ) a silicate is applied as a primer. Gehäusekörper nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Leiterrahmen (2) Vertiefungen enthält, die mit Keramikmaterial gefüllt sind.Housing body according to at least one of the preceding claims, wherein the lead frame ( 2 ) Contains wells filled with ceramic material. Gehäusekörper nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Leiterrahmen (2) partiell ausgedünnt (25, 26) ist.Housing body according to at least one of the preceding claims, wherein the lead frame ( 2 ) partially thinned ( 25 . 26 ). Gehäusekörper nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Leiterrahmen (2) hakenförmige Stanzgraten enthält.Housing body according to at least one of the preceding claims, wherein the lead frame ( 2 ) contains hook-shaped punching burrs. 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 by injection ei nes ceramic material into an injection mold, in which there is already a lead frame. Verfahren nach Anspruch 17, wobei der Gehäusekörper ohne wesentliche Wartezeit nach der Herstellung entformt wird.The method of claim 17, wherein the housing body without essential waiting time after production is removed from the mold.
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