JP2010505254A - オプトエレクロニクスデバイスのためのハウジング、オプトエレクトロニスクデバイスおよびオプトエレクロニクスデバイスのためのハウジングを製造する方法 - Google Patents

Abstract

プラスチック基体（５）を有するオプトエレクトロニクスデバイス（１）のためのハウジングを開示する。プラスチック基体は、少なくとも１つのビーム放射体またはビーム検出体（２）のための取り付け領域を備えた前面（６）を有している。ここでプラスチック基体（５）は少なくとも１つの第１のプラスチックコンポーネント（５１）および少なくとも１つの第２のプラスチックコンポーネント（５２）から構成されており、ここで第２のプラスチックコンポーネント（５２）は、プラスチック基体（５）の前面（６）に配置されており、第２のプラスチックコンポーネントは、少なくとも光学的特性において第１のプラスチックコンポーネント（５１）の材料とは異なっている材料から構成されており、プラスチック基体（５）の光学的機能領域を形成する。さらにオプトエレクトロニクスデバイスのためのハウジングを製造する方法および発光ダイオードデバイスを開示する。

Description

本特許出願は、ドイツ連邦共和国特許出願第１０２００６０４６６７８．０号の優先権を主張し、この文献の開示内容は本願に参照として取り入れられている。

本発明は、オプトエレクロニクスデバイスのためのハウジング、殊に、プラスチック基体を有する、表面実装可能なオプトエレクトロニクスデバイスのためのハウジングに関する。ここでこのプラスチック基体は、少なくとも１つのビーム放射体またはビーム検出体のための取り付け領域を備えた前面を有している。本願は、さらに、殊に表面実装可能なオプトエレクトロニクスデバイスおよびオプトエレクトロニクスデバイスのためのハウジングを製造する方法に関する。

上述した形式のハウジングは、例えば文献ＥＰ１０２２７８７Ｂ１号、ＥＰ００６４６９７１Ｂ１号、ＷＯ９９／０７０２３Ａ１号、ＷＯ００／０２２６２Ａ１号およびＷＯ０２／０８４７４９Ａ２号に記載されている。これはいわゆる、事前にハウジングされたリードフレーム構造であり、ここでは、一体的に構成されたプラスチックハウジングが、従来のように実際に、白色の、反射性の熱可塑性材料から製造される。このプラスチックハウジングによって、（電気的なリードフレームとも称される）リードフレームの電気接続端子が取り囲まれる。

しかしこのような既知のプラスチック基体は、一連の用途に対して、充分に満足できる光学的な特性を有していない。従って例えばビデオディスプレイでの使用時には、取り囲んでいるハウジング表面に対する発光点のコントラストはしばしば非常に低くなってしまう。

このような問題に対処するためのアプローチは、プラスチック基体の表面を後から、例えば黒色のインキで覆うことである。しかしこの場合には、種々異なる環境条件の影響下で、インキ層において色が不均一になる恐れ、並びにインキ安定性の不足および／またはインキが剥がれる恐れがある。

本発明の課題は、改善された方法で、ハウジング表面の所望の光学的特性を得ることができる、冒頭に記載した形式のハウジングを提供することである。さらにこのようなハウジングを製造する方法を提示する。

上述の課題は、請求項１の特徴部分の構成を有するハウジング、ないしは請求項１８の特徴部分の構成を有する方法によって解決される。請求項１０には、本発明のプラスチック基体を有するオプトエレクトロニクスデバイスが記載されている。

ハウジング、デバイスおよび方法の有利な構成および発展形態は、従属請求項に記載されている。

請求項の開示内容は表現的に参考として、本明細書に取り入れられている。

本発明のハウジングでは、プラスチック基体は少なくとも１つの第１のプラスチックコンポーネントおよび少なくとも１つの第２のプラスチックコンポーネントから成る。ここで第２のプラスチックコンポーネントは、プラスチック基体の前面に構成されており、次のような材料から成る。すなわち、少なくとも第１のプラスチックコンポーネントの材料の光学的な特性とは異なる材料から成る。第２のプラスチックコンポーネントの表面は例えば、プラスチック基体の光学的な機能領域を構成する。これは、染料または反射率を向上させる充填材料を添加することによって行われる。従って例えば、黒色の染料を添加することによってコントラストが高められる。白色の充填材料を添加することによって、有利には、プラスチック基体の前側表面の反射性が高められる。

有利な構成では、プラスチック基体は金属製リードフレームの電気的な接続導体を次のように取り囲む。すなわち、この接続導体が、取り付け領域からプラスチック基体の表面へと延在するように取り囲む。取り付け領域はここでは、プラスチック基体の反射体状の凹部内に配置されている。第２のプラスチックコンポーネントは、反射体状凹部を除いて、前面全体に沿って、またはプラスチック基体の前面の部分領域に沿って層を構成する。別の有利な構成では、この層は付加的に、反射体状の凹部内で、少なくとも側方内面の部分領域に沿っても引き延ばされる。

この層の厚さは有利には、５０μｍから１００μｍまでである。

別の有利な構成では、この第２のプラスチックコンポーネントは、第１のプラスチックコンポーネントと同じプラスチック基本材料から製造される。プラスチック基本材料としては、有利には熱可塑性材料または熱硬化性材料が適している。

本発明の方法では、二材質射出成形方法（２色射出成形方法：Doppelspritzverfahren）によって、プラスチック基体が製造される。有利にはここでは第１のステップにおいて、プラスチック基体を担う部分が第１のプラスチックコンポーネントから製造され、次のステップにおいて、プラスチック基体の光学的な機能領域が第２のプラスチックコンポーネントから製造される。２つのプラスチックコンポーネントは、少なくとも光学的な特性において相互に異なっている。択一的な方法ではこれらの２つのステップが逆の順番で行われる。

ここでは、および実施例の説明の範囲においては、用語「射出方法」には、射出成形方法および射出押出形成方法およびトランスファ成形方法も含まれる。

コントラストが改善されたハウジングを製造する方法では、第２のプラスチックコンポーネント内には例えば、染料が混合される。ここでこの染料には、第１のプラスチックコンポーネントとは異なる色が付与される。これには、有利には黒色の彩色が適している。例えば、ハウジング前面の反射性を改善するために、別の実施形態では、第２のプラスチックコンポーネントは反射性を向上させる材料によって満たされる。

この方法の特に有利な構成では、金属製リードフレームの電気的接続導体は、第１のプラスチックコンポーネントの射出成形によって取り囲まれ、これは少なくとも１つのビーム放射体またはビーム検出体用の取り付け領域から、プラスチック基体の表面へと延在する。次に、さらなるステップにおいて、第２のプラスチックコンポーネントが、第１のプラスチックコンポーネントに接して形成される。プラスチック基体の第１のプラスチックコンポーネント内にはここで有利には、反射体状の凹部が形成される。この凹部内には半導体に対する取り付け領域が設けられる。さらに、有利には光学的な機能領域が、残りのプラスチック基体と同じプラスチック基本材料から製造される。プラスチック基本材料としては、上述のように、有利には熱可塑性材料または熱硬化性材料が適している。

本発明のオプトエレクトロニクスデバイスでは、電磁ビームを放出するおよび／または検出するのに適した少なくとも１つの半導体（例えば発光ダイオードチップまたはレーザダイオードチップまたはホトダイオードチップ）が、プラスチック基体内に固定される。プラスチック基体は、自身の前面に、半導体用の取り付け領域を有している。この領域は、光を透過させるウィンドウ部分によって取り囲まれており、半導体をカプセル封入している。電気的接続導体は取り付け領域から、プラスチック基体の外側表面へと延在している。半導体は有利には、電気的接続導体上に配置される。半導体の電気的接続面は導電性にこの電気的接続導体と接続されている。これは例えば一方では、背面側の接続面と電気的接続導体との間の電気的接続層によって、他方では、前側接続面と第２の電気的接続導体との間のボンディングワイヤによって接続される。しかし半導体を上記以外の方法で、適切な接続手段によって接続導体と接続することもできる。プラスチック基体の前面には次のような材料から光学的機能領域が構成される。すなわち、その光学的特性が、プラスチック基体の残りの材料の光学的特性とは異なる材料である。

光学的な機能領域は、プラスチック基体の特別なプラスチックコンポーネントの自由表面によって構成される。これは例えば染料または反射性を向上させる充填材料を特別なプラスチックコンポーネントに添加することによって実現される。従って有利には、黒色の染料を添加することによってコントラストを高めることができる。白色の充填材料を添加することによって、有利にはプラスチック基体の前面の反射率を上げることができる。

取り付け領域は有利には、プラスチック基体の反射体状の凹部内に配置されている。別の有利な構成では、特別なプラスチックコンポーネントが、残りのプラスチック基体を構成する１つまたは複数のプラスチックコンポーネントと同じプラスチック基本材料から製造される。プラスチック基本材料としては、有利には熱可塑性材料または熱硬化性材料が適している。

特別なプラスチックコンポーネントは、プラスチック基体の前面全体に沿ってまたは前面の部分領域に沿って、反射体状の凹部を除いて、層を構成している。別の有利な構成では、この層は付加的に、反射体状の凹部内の側方内面の少なくとも部分領域に沿っても引き延ばされている。この層の厚さは有利には、５０μｍから１００μｍまでの間にある。

本発明の別の利点、有利な実施形態および発展形態は、以下で図１および図２に関連して説明される実施例に記載されている。

図面では、同じ構成部材または同じ作用を有する構成部材にはそれぞれ同じ参照番号が付与されている。図示された部材およびそれらの相互の大きさの比率は、基本的には縮尺通りには示されておらず、むしろ、個々の部材、例えば層および／または間隔は、より良く表示するためにおよび／またはより分かりやすくするために、誇張して大きく、ないしは厚く示されることがある。

第１の実施例の概略的な断面図 第２の実施例の概略的な断面図

図１に示された実施例は、発光ダイオードチップ２を備えた発光ダイオードデバイス１である。発光ダイオードチップ２は、電気的リードフレーム３の電気的接続導体３１上に固定されており、背面コンタクトを介して電気的接続導体と導電性に接続されている。発光ダイオードチップ２の前側コンタクトは、ボンディングワイヤ４によって、電気的リードフレーム３の第２の電気的接続導体３２と接続されている。

電気的接続導体３１、３２は、プラスチック基体５の第１のプラスチックコンポーネント５１によって取り囲まれている。反射体状の凹部７内では、プラスチック基体５の前面６に発光ダイオードチップ２用の取り付け領域が構成されている。電気的接続導体３１、３２は凹部７の結合面から、第１のプラスチックコンポーネント５１を通って側方表面の方へ延在し、側方表面から突出する。プラスチック基体５の外側では、電気的接続導体３１、３２はプラスチック基体の背面へ向かって湾曲され、さらに延在して、背面上へ曲げられる。

厚さが例えば５０μｍから１００μｍまでの間である、プラスチック基体５の前側の層は第２のプラスチックコンポーネント５２によって構成される。この第２のプラスチックコンポーネントの材料は少なくとも光学的特性において、第１のプラスチックコンポーネント５１の材料と異なっている。第２のプラスチックコンポーネント５２の表面は、光学的な機能領域を、プラスチック基体５の前面６に構成する。このためにこれは例えば少なくとも１つの染料および／または少なくとも１つの、反射性を向上させる充填材料を有している。このようにして、黒色の染料によってコントラストが高められる。白い充填材料、例えば酸化チタンによって、例えば、プラスチック基体５の前側表面の反射性が高められる。

第２のプラスチックコンポーネント５２は、反射体状の凹部７の隣で第１のプラスチックコンポーネント５１の全体的な前面５０を覆っている。有利な構成では（図示されていない）前面５０の一部分のみが第２のプラスチックコンポーネントによって覆われている。

第２のプラスチックコンポーネント５２は、第１のプラスチックコンポーネント５１と同じプラスチック基本材料から製造されている。これは例えば熱可塑性材料または熱硬化性材料から成る。プラスチック基本材料は例えば、エポキシ樹脂またはアクリル樹脂をベースにした材料であるが、いわゆるプレモールド構造のプラスチック基体に適した別の材料であってもよい。

反射体状の凹部７内には、ウィンドウ部分５３が配置されている。これは例えば透明な、または半透明なプラスチック材料、例えばエポキシ樹脂またはシリコーン樹脂等の反応型樹脂から製造される。このようなウィンドウ部分は発光ダイオードチップ２をカプセル封入し、殊に、周囲の影響による損傷からの保護のために用いられる。

プラスチック基体５、ウィンドウ部分５３およびリードフレーム３は共働して、発光ダイオードデバイス１のハウジングを形成する。

図２に示された実施例は、図１に示された実施例と、殊に次の点において相違している。すなわち、第２のプラスチックコンポーネント５２から成る層が反射体状の凹部７内にまで伸びて延在しているという点において相違している。従って凹部７の側方内面の一部は、第２のプラスチックコンポーネント５２の表面によって構成されている。図２に示された実施例の材料は例えば、図１に示された上述の実施例の材料に相応する。

ハウジングのための上述した２つの実施例は、ホトダイオードデバイスでも使用可能である。このために発光ダイオードチップの代わりに、ホトダイオードチップが使用される。

上述した実施例に記載されたデバイスのためのハウジングを製造する方法では、二材質射出成形方法（二色射出成形方法とも称される）によって、プラスチック基体５が製造される。この場合には第１のステップにおいて、第１のプラスチックコンポーネント５１が、プラスチック基体の担体部分として製造される。その後、次のステップにおいて、第２のプラスチックコンポーネント５１が製造される。これはプラスチック基体５の光学的な機能領域を有している。上述の実施例に関連して詳細に説明したように、２つのプラスチック基体５１、５２は、少なくとも光学的な特性において異なっている。

この方法では第１のステップにおいて、金属製リードフレーム３の電気的な接続導体３１、３２が第１のプラスチックコンポーネント５１の射出成形によって取り囲まれ、この接続導体は発光ダイオードチップのための取り付け領域から、プラスチック基体５の側面へと延在する。次に第２のプラスチックコンポーネント５２が第１のプラスチックコンポーネント５１の前面に形成される。

本発明は実施例に基づいた説明に制限されるものではない。むしろ本発明は、あらゆる新規の特徴ならびにそれらの特徴のあらゆる組み合わせを含むものであり、これには殊に特許請求の範囲に記載した特徴の組み合わせ各々が含まれ、このことはそのような特徴または組み合わせ自体が特許請求の範囲あるいは実施例に明示的には記載されていないにしてもあてはまる。

Claims (25)

1. プラスチック基体（５）を有するオプトエレクトロニクスデバイス（１）のためのハウジングであって、
   当該プラスチック基体は、少なくとも１つのビーム放射体またはビーム検出体（２）のための取り付け領域を備えている前面（６）有している形式のものにおいて、
   前記プラスチック基体（５）は少なくとも１つの第１のプラスチックコンポーネント（５１）および少なくとも１つの第２のプラスチックコンポーネント（５２）から構成されており、当該第２のプラスチックコンポーネント（５２）は、
   ・前記プラスチック基体（５）の前面（６）に配置されており、
   ・少なくとも光学的特性において前記第１のプラスチックコンポーネント（５１）の材料とは異なる材料から構成されており、
   ・前記プラスチック基体（５）の光学的機能領域を形成する、
   ことを特徴とする、オプトエレクトロニクスデバイスのためのハウジング。
2. 前記第２のプラスチックコンポーネント（５２）の材料は染料を有しており、当該染料は前記光学的機能領域に、前記プラスチック基体（５）の残部とは異なる色を与える、請求項１記載のハウジング。
3. 前記第２のプラスチックコンポーネント（５２）の材料は黒色に彩色されている、請求項２記載のハウジング。
4. 前記第２のプラスチックコンポーネント（５２）の材料は、反射性を高める材料によって充填されている、請求項１記載のハウジング。
5. 前記プラスチック基体（５）は、リードフレーム（３）の電気的接続導体（３１、３２）を取り囲んでおり、当該電気的接続導体（３１、３２）は取り付け領域から、前記プラスチック基体（５）の表面へと延在する、請求項１から４までのいずれか１項記載のハウジング。
6. 前記取り付け領域は前記プラスチック基体（５）の反射体状凹部（７）内に配置されており、前記第２のプラスチックコンポーネント（５２）は層であり、当該層は前記反射体状凹部（７）を除いて、前記プラスチック基体（５）の前面（６）の部分領域に沿って、または前記プラスチック基体（５）の前面（６）全体に沿って延在している、請求項１から５までのいずれか１項記載のハウジング。
7. 前記層は、付加的に、前記反射体状凹部（７）の側方内面の少なくとも部分領域に沿っても延在している、請求項６記載のハウジング。
8. 前記光学的機能領域は、前記プラスチック基体（５）の残部と同じプラスチック基本材料から成る、請求項１から７までのいずれか1項記載のハウジング。
9. 前記光学的機能領域および前記プラスチック基体（５）の残部は熱可塑性材料または熱硬化性材料を有している、請求項１から８までのいずれか1項記載のハウジング。
10. 発光ダイオードデバイスであって、
    半導体と、プラスチック基体（５）と、光透過性のウィンドウ部分（５３）と、電気的接続導体（３１、３２）とを有しており、
    前記半導体は光を送出するのに適しており、
    前記プラスチック基体は自身の前面（６）に、前記半導体（２）用の取り付け領域を有しており、
    前記光透過性のウィンドウ部分は前記取り付け領域の領域内にあり、
    前記電気的接続導体は、前記取り付け領域から、前記プラスチック基体（５）の外側表面へと延在し、かつ前記半導体（２）の電気的接続面と導電性に接続されている形式のものにおいて、
    前記前面（６）には、前記プラスチック基体（５）の光学的機能領域が構成されており、当該光学的機能領域は、光学的特性が、前記プラスチック基体（５）の残りの材料の光学的特性とは異なる材料から成る、
    ことを特徴とする発光ダイオードデバイス。
11. 前記光学的機能領域の材料は染料を有しており、当該染料は前記機能領域に、前記プラスチック基体（５）の残部とは異なる色を与える、請求項１０記載のハウジング。
12. 前記光学的機能領域の材料は黒色に彩色されている、請求項１１記載の発光ダイオードデバイス。
13. 前記光学的機能領域の材料は、反射性を高める材料によって充填されている、請求項１０記載の発光ダイオードデバイス。
14. 前記プラスチック基体（５）は、リードフレームの電気的接続導体を取り囲んでいる、請求項１０から１３までのいずれか１項記載の発光ダイオードデバイス。
15. 前記取り付け領域は、前記プラスチック基体（５）の反射体状凹部（７）内に配置されている、請求項１０から１４までのいずれか１項記載の発光ダイオードデバイス。
16. 前記光学的機能領域は、前記プラスチック基体の残部と同じプラスチック基本材料から成る、請求項１０から１５までのいずれか１項記載の発光ダイオードデバイス。
17. 前記光学的機能領域および前記プラスチック基体（５）の残部は熱可塑性材料または熱硬化性材料を有している、請求項１０から１６までのいずれか1項記載の発光ダイオードデバイス。
18. オプトエレクトロニクスデバイスのためのハウジングを製造する方法であって、
    ・二材質射出成形方法によってプラスチック基体（５）を製造し、
    ・第１のステップにおいて、前記プラスチック基本体（５）の担体部分を、第１のプラスチックコンポーネント（５１）から製造し、
    ・さらなるステップにおいて、前記プラスチック基体（５）の光学的機能領域を第２のプラスチックコンポーネント（５２）から製造し、当該第２のプラスチックコンポーネントは、少なくとも光学的特性において、前記第１のプラスチックコンポーネント（５１）とは異なっている、
    ことを特徴とする、オプトエレクトロニクスデバイスのためのハウジングを製造する方法。
19. 前記第２のプラスチックコンポーネント（５２）内に染料を混ぜ、当該染料は当該第２のプラスチックコンポーネントに、前記第１のプラスチックコンポーネント（５１）とは異なる色を与える、請求項１８記載の方法。
20. 前記第２のプラスチックコンポーネント（５２）を黒色に彩色する、請求項１９記載の方法。
21. 前記第２のプラスチックコンポーネント（５２）を、反射性を高める材料によって充填する、請求項１８記載の方法。
22. 金属製リードフレーム（３）の電気的接続導体（３１、３２）を前記第１のプラスチックコンポーネント（５１）の射出成形によって取り囲まれ、当該電気的接続導体は、少なくとも１つのビーム放射体またはビーム検出体（２）に対する取り付け領域から、前記プラスチック基体（５）の表面へと延在し、
    さらなるステップにおいて、前記第２のプラスチックコンポーネント（５２）を前記第１のプラスチックコンポーネント（５１）に接して構成する、請求項１８から２１までのいずれか１項記載の方法。
23. 前記プラスチック基体（５）の第１のプラスチックコンポーネント（５１）内に反射体状の凹部（７）を構成し、当該凹部内に前記取り付け領域を配置する、請求項２２記載の方法。
24. 前記光学的機能領域を前記プラスチック基体（５）の残部と同じプラスチック基本材料から製造する、請求項１８から２３までのいずれか１項記載の方法。
25. 前記光学的機能領域および前記プラスチック基体（５）の残部は熱可塑性材料または熱硬化性材料を有している、請求項１８から２４までのいずれか１項記載の方法。

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