JP5566114B2 - ケーシングボディを有するオプトエレクトロニクス装置およびその製造方法 - Google Patents

Description

本特許出願は、ドイツ連邦共和国特許出願第１０２００７０２１９０４号および第１０２００７００９８１８号の優先権を主張する。これらの特許文献の開示内容は、本願に参照として取り入れられている。

オプトエレクトロニクスデバイスに対するケーシングボディおよびケーシングボディを有するオプトエレクトロニクス装置が公知である。

特定の実施形態の課題は、オプトエレクトロニクスデバイスを有するケーシングボディ、ケーシングボディを有するオプトエレクトロニクス装置並びにオプトエレクトロニクス装置の製造方法を提供することである。

上述の課題は、独立請求項の特徴部分に記載された構成によって解決される。構成要件の別の実施形態および発展形態は従属請求項に記載されており、さらに後続の説明および図面から明らかになる。

本発明の実施形態に記載されたケーシングボディは、殊に、
・第１の面領域と第２の面領域を備えた主表面を含んでおり、
ここで
・この第１の面領域と第２の面領域は、主表面において段を構成し、
・第１の面領域と第２の面領域（２２）は、外側エッジによって相互に接しており、
・第２の面領域と外側エッジは、第１の面領域を取り囲んでいる。

主表面に対して付加的に、ケーシングボディは１つまたは複数の側面を有している。これらの側面は、主表面に接しており、主表面を制限し、取り囲んでいる。ここでこれらの側面は次のように構成されている。すなわち、側面が、主表面をケーシングボディの別の表面と接続させるように構成されている。これは、主表面の方を向いていない、ケーシングボディの面に配置されている。

第１の面領域および第２の面領域は、主表面の部分面として構成されている。ここでこの主表面は、第１および第２の面領域の隣に、１つまたは複数の別の面領域を有し得る。第１の面領域は、主表面の***部および／または突出部として、またはその一部として構成されている。これは、本発明の別の実施形態では殊に次のことを意味している。すなわち、第１の面領域が少なくとも、主表面の隣接している別の面領域に対して***部として構成され、主表面が平らではない高さプロファイルを有していることを意味している。ここでこの第１の面領域は局部的な***部および／または突出部であり得る。これは次のことを意味している。すなわち、この第１の面領域が、直接的に接している面領域と比べて高く、第２の面領域とこれに接している別の面領域によって囲まれていることを意味している。付加的にこの第１の面領域は、主表面のグローバルな***部および／または突出部であり得る。これは次のことを意味している。すなわち主表面が、第１の面領域よりも高い面領域を有しておらず、第１の面領域が、主表面の全ての別の面領域に対して***していることを意味している。

さらにこの第１の面領域および第２の面領域は相互に直接的に接しており、外側エッジが形成されるように、相互に、次のように角度を成している。ここで第１の面領域および第２の面領域は、外側エッジの領域において相互に、非平行に構成されている。殊にこれは次のことを意味している。すなわち、第１の面領域と第２の面領域とがそれぞれ１つの面法線を有しており、２つの面法線が外側エッジで、相互に平行でないことを意味している。すなわち第１の面領域から第２の面領域への移行時には、第１の面領域の面法線が、第２の面領域の面法線へと連続的に移行するのではなく、第１の面領域の面法線は、外側エッジで急激に変化する。すなわち、跳躍的な方向変換のもとで、第２の面領域の面法線へと移行する。

さらに外側エッジは、段の上端であってよい。第１の面領域と第２の面領域は殊に直角を成す。択一的にこの角度は、９０度よりも小さくてよい。従って、ケーシングボディは鋭角な外側エッジを有し得る。これに対して択一的に、この角度は９０°よりも大きくてもよい。従ってケーシングボディは鈍角の外側エッジを有し得る。ここでこのケーシングボディは、外側エッジの種々異なる領域において、鋭角、直角または鈍角の外側エッジを有することができる。

外側エッジは、第１の面領域を完全に取り囲むことができる。すなわち、外側エッジは第１の面領域の、欠けていない縁部線を形成することができる。これによって第１の面領域が制限される。同時に外側エッジはこれによって、第２の面領域の、欠けていない縁部線を形成することができる。

別の実施形態では、第１の面領域は平らに形成される。第１の面領域はここで１つの面にあり、この面の部分領域を形成する。殊に、これは次のことも意味する。すなわち、外側エッジが平らに構成される、すなわち第１の面領域と同じ面に位置することを意味する。第１の面領域はここで次のように形成される。すなわち、第１の面領域を取り囲む外側エッジが円形、楕円形、多面体、すなわちｎ角状（ここでｎは３以上である）に延在する、またはこの組み合わせから生じ、第１の面領域を囲んで延在するように形成される。ここで外側エッジは、例えば、丸められた角を有する多面体として構成されてもよい。

別の実施形態では、第２の面領域は主表面内の凹部の部分として構成される。ここでこの凹部は、第１の面領域を取り囲む、ないしは包囲する。すなわち、第１の面領域の周り延在するように配置されている。ここでこの凹部は、第２の面領域の他に、主表面の別の面領域を含んでいる。これに比べて、第１の面領域は高くなっている。殊に、この凹部は、第１の面領域とともに段を形成する。この凹部はここで、例えば主表面の縁部領域として構成される。従って、この凹部はケーシングボディの側面で制限し得る。これは次のことを意味している。すなわち、主表面が、凹部および第１の面領域によって構成されていることを意味している。

さらに凹部を、溝、堀および／または刻み目として構成可能である。これは殊に、第１の面領域を取り囲んで延在している。すなわち、凹部は、境界を成している２つのエッジを有している。ここで１つのエッジは第１の面領域と第２の面領域との間の外側エッジによって構成されている。ここで凹部は、少なくとも２つの、境界を成している壁部を有している。これらの壁部のうちの１つの、制限している壁部は、第２の面領域を有し得る、または第２の面領域によって形成され得る。凹部は、ここで殊に、閉成されている溝または刻み目として構成される。これは第１の面領域を取り囲んでおり、第１の面領域と第２の面領域の間の外側エッジと同じ形状を有している。

別の実施形態ではケーシングボディはプラスチックを有している。これは殊に、成形可能であり、処理前に液状で存在しているプラスチックである。これは例えばサーモプラストまたはデュロプラストとである。例えば、ケーシングボディは、圧送成形、射出成形、圧縮成形、切断、ソーイング、フライス加工等の成形プロセスまたはこれらの組み合わせによって製造される。プラスチックはここで、シロキサンおよび／またはエポキシドグループを有しており、例えばシリコーン、エポキシ樹脂または、シリコーンとエポキシドからの混合物またはコポリマーからのハイブリッド材料として構成される。択一的または付加的に、プラスチックはポリメタクリル酸メチル樹脂（PMMA）、ポリアクリレート、ポリカーボネートおよび／またはイミドグループも有し得る。

プラスチックはここで光学的な特性を有しており、例えば透明、カラー、ないしは着色されている、または不透明である。さらにプラスチックは、波長変換材料および／または散乱粒子（例えばガラス粒子または金属酸化物粒子）を有している。波長変換材料は例えば、セリウムがドーピングされたガーネットのグループ、希土類のガーネットおよびアルカリ土類金属、窒化物、サイオン（Sione）、サイアロン、オルトシリケート、スルファイド、バナジン酸塩、クロロシリケートおよび／またはハロフォスフェートまたはこれらの混合物または組み合わせからの粒子を有している。殊にケーシングボディは、異なる光学的特性を備えた異なる領域を有することもできる。これによってケーシングボディは特に適し、作動中に電磁ビームを生成し、放出するオプトエレクトロニクスデバイスに対するケーシングボディである。プラスチックの上述した光学特性によって例えば、電磁ビームの放出ジオメトリーおよび／または放出スペクトルが変えられ、マッチングされる。

別の実施形態ではケーシングボディは、オプトエレクトロニクスデバイスの電気的な接触接続のためにリードフレームを有している。このリードフレームはここでケーシングボディ内に統合されている。これは殊に、リードフレームがケーシングボディによって取り囲まれて形成されている、取り囲まれているおよび／または射出成形でケーシングボディによって囲まれるように形成されることを意味している。さらにオプトエレクトロニクスデバイスをこのリードフレーム上に取り付けることができる。このためにリードフレームは、取り付け領域を有している。この取り付け領域上に、オプトエレクトロニクスデバイスが取り付けられる。ここで殊にこの取り付け領域を介して、リードフレームにオプトエレクトロニクスデバイスを電気的に接続することも可能である。取り付け領域は例えば、リードフレーム上の取り付け面として構成される。さらにリードフレームは、１つまたは複数のオプトエレクトロニクスデバイスを電気的に接触接続させるための多数の電気的接続手段を有している。これは例えばボンディングパッドまたは取り付け面として構成されている。

別の実施形態では、第１の面領域は切り欠きを有している。これは例えば、オプトエレクトロニクスデバイスを受容するために用いられている。この切り欠きはここで、第１の面領域、ひいては主表面内の開口部、凹部および／または湾曲部として構成される。第１の面領域はこの場合には殊に、切り欠きを取り囲んでいる。例えば切り欠きは円形、楕円形、多面体形またはこれらの組み合わせから構成される。さらに主表面内の切り欠きは、外側エッジと同じ形状を有しているか、またはこれとは異なった形状を有している。従って例えば外側エッジも切り欠きも円形であってよく、または上述した別の形状で構成されていてもよい。択一的に、切り欠きは例えば多面体であり、外側エッジは円形である。切り欠きはさらに壁面を有している。これは第１の面領域に接しており、凹部ないしは湾曲部の側面を形成する。切り欠きは次のように凹部として形成可能である。すなわち、凹部の横断面が、第１の面領域から出発して、凹部の底面に向かって拡大される、または縮小されるように形成可能である。従って凹部は、円錐台の形状で形成される。この場合には壁面は付加的に別の開口部を有するであろう。これは例えば、ケーシングボディへ内に組み込まれているリードフレームへのアクセスを可能にする。さらに、切り欠きは底面を有している。これは殊に、オプトエレクトロニクスデバイス用の取り付け領域として構成される、または少なくとも１つの取り付け領域または取り付け面を有している。例えば、底面はリードフレームの取り付け面を含包する、またはこれから構成される。凹部の壁面および／または底面はさらに反射性に構成され、例えば指向性または拡散性に反射する表面および／または積層部を有し得る。

オプトエレクトロニクス装置の少なくとも１つの実施形態は殊に、以下のものを含んでいる。すなわち
・上述した実施形態のうちの少なくとも１つの実施形態に即している第１の面領域と第２の面領域を有するケーシングボディ、
・オプトエレクトロニクスデバイス、および
・第１の光学素子
を含んでいる。
ここで
・オプトエレクトロニクスデバイスは、作動時に電磁ビームを放射するのに適しており、
・第１の光学素子は第１の面領域上に、オプトエレクトロニクスデバイスのビーム路内に配置され、外側エッジによって制限される。

殊にこの第１の面領域は切り欠き、例えば上述したような、凹部として形成された切り欠きを有している。この切り欠き内には、オプトエレクトロニクスデバイスが配置される。さらに切り欠きは取り付け面を含んでいる。この取り付け面上に、オプトエレクトロニクスデバイスが取り付けられる。

オプトエレクトロニクスデバイスは殊に、１つまたは複数のオプトエレクトロニクス半導体チップを有している。殊に、オプトエレクトロニクス半導体チップは、ビームを放射する半導体チップ、例えば発光ダイオード（ＬＥＤ）として構成される。ビーム放射性半導体チップは、このために、アクティブ領域を備えた半導体層列を有している。これは、ビーム放射性半導体チップの作動時に、電磁ビームを生成するのに適している。

ここでこの半導体層列はエピタキシャル層列として、すなわち、エピタキシャル成長された半導体層列として構成される。半導体層列は例えば無機材料、ＩｎＧａＡｌＮ等をベースにして、例えばＧａＮ薄膜半導体層列として構成される。ＩｎＧａＡｌＮベースの半導体層列には殊に次のようなものが含まれる。すなわち、通常は種々異なる個別層から成る層列を有するエピタキシャルに製造された半導体層列が、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体材料系Ｉｎ_ｘＡｌ_ｙＧａ_{１−ｘ−ｙ}Ｎからの材料を有する少なくとも１つの個別層を有するものが含まれる。ここで０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１およびｘ＋ｙ≦１である。択一的または付加的に半導体層列はＩｎＧａＡｌＰベースであってよい。すなわち、半導体層列は種々異なる個別層を有しており、このうちの少なくとも１つの個別層はＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体材料系Ｉｎ_ｘＡｌ_ｙＧａ_{１−ｘ−ｙ}Ｐからの材料を有している。ここで０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１およびｘ＋ｙ≦１である。択一的または付加的に半導体層列は別のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体材料系、例えばＡｌＧａＡｓベースの材料、またはＩＩ−ＶＩ族化合物半導体材料系も有している。

半導体層列はアクティブ領域として、例えば従来のｐｎ接合部、ダブルヘテロ構造、単一量子井戸構造（ＳＱＷ構造）または多重量子井戸構造（ＭＱＷ構造）を有している。半導体層列は、アクティブ領域の他に別の機能層および機能領域を含み得る。これは例えばｐ型ドーピングされた、またはｎ型ドーピングされた電荷担体搬送層、すなわち電子搬送層またはホール搬送層、ｐ型ドーピングされたまたはｎ型ドーピングされた閉じ込め（Confinement）層またはクラッディング（Cladding）層、バッファ層および／または電極並びにこれらの組み合わせである。このような構造はアクティブ領域または別の機能層および領域に関しており、当業者には殊に構成、機能および構造に関して公知であり、従ってここでは詳細に説明しない。

さらにオプトエレクトロニクスデバイスは、少なくとも１つのビーム受光半導体チップも有し得る。これは例えばフォトダイオードであり、上述した材料のうちの少なくとも１つを含む。

第１の光学素子は殊に直接的に、第１の面領域と接触接続し、この上に取り付けられており、このためにコンタクト面を有している。このコンタクト面はここで外側の境界線を有しており、これは、ケーシングボディの第１の面領域と第２の面領域との間の外側エッジと一致し、重なる。

第１の光学素子は、ケーシングボディとの関連において上述したような硬化可能な熱可塑性または熱硬化性のプラスチックを有している。すなわち、注型材料として適しているシリコーンである。ここでケーシングボディと第１の光学素子が同じプラスチックを有していても、異なるプラスチックを有していてもよい。さらに第１の光学素子は透明、カラーないしは着色されているおよび／または部分的に不透明であってよい。さらに第１の光学素子は波長変換材料および／または散乱粒子を有し得る。第１の光学素子はここではビームを屈折させる素子として、すなわち例えば球面に成形されたレンズまたは非球面に形成されたレンズとして構成され得る。

別の実施形態では、オプトエレクトロニクス装置のケーシングボディ上に、第２の光学素子が配置される。これは、オプトエレクトロニクスデバイスによって放出された電磁ビームのビーム路において、第１の光学素子の後方に配置される。第２の光学素子はここでビームを屈折させる素子として、例えば球面レンズまたは非球面レンズとして構成される。ここでこの第２の光学素子は第１の光学素子と直接的に接触接続している。すなわち第１の光学素子と第２の光学素子は１つのコンタクト面を共に有している。ここで、この第１の光学素子は例えば、屈折率整合材料ないしは光学結合材料も含む。これは例えば、シリコーンジェルまたはシリコーンオイル等の屈折率整合ジェルまたはオイルまたは光学結合ジェルまたはオイル（index-matching gel，optical coupling gel）である。

オプトエレクトロニクス装置を製造するための方法は、少なくとも１つの実施形態では殊に以下のステップを含んでいる：
Ａ）第１の面領域と第２の面領域とを有するケーシングボディを、上述した実施形態の１つに従って、オプトエレクトロニクスデバイスの周りに形成する
Ｂ）第１の光学素子を形成するために、第１の面領域上にかつオプトエレクトロニクスデバイス上に、オプトエレクトロニクスデバイスによって生成された電磁ビームのビーム路内に液状の材料を被着させる。

ここでステップＡ）において、切り欠きを有するケーシングボディが使用され、オプトエレクトロニクスデバイスがこの切り欠き内に配置される。

液状材料は、ここでステップＢ）において、形成後に、第１の面領域上で、この上に拡がり、第２の面領域を外側エッジまで覆う。第１の面領域上の液状材料の粘性および表面張力によって、液状材料は外側エッジを越えて第２の面領域上に拡がることなく、外側エッジに留まる。

殊に、ケーシングボディは、取り付け面を有するリードフレームを切り欠き内に有する。この上にはオプトエレクトロニクスデバイスが配置され、電気的に接触接続される。

殊に、上述したように形成可能および硬化可能なプラスチック等を液状、粘性形状で有することができる液体材料が、直接的にオプトエレクトロニクスデバイス上に、かつ第１の面領域上に被着される。切り欠きが設けられている場合には、液体材料はこの切り欠き内にも被着される。殊に、切り欠きは、充填可能な容積を有している凹部として形成される。第１の面領域上に、かつオプトエレクトロニクスデバイス上に、オプトエレクトロニクスデバイスのビーム路内に被着される液状材料の量は、次のように選択される。すなわち、液状材料が、凹部の充電可能な容積よりも大きい体積を有するように選択される。これによって、液状材料は凹部を満たす。これは例えば、ディスペンスする（dispensen）、プリントするまたは「ジェットプリントする（jetten）」によってである。さらにこれは第１の面領域を濡らし、第１の面領域上に拡がる。液状材料は殊に、第１の面領域と第２の面領域との間の外側エッジまで拡がる。液状材料の組成および／または粘性および／または量は次のように選択される。すなわち、液状材料が自身の表面張力によって、第１の面領域上で、外側エッジを越えて、第２の面領域上にさらに拡がらず、例えば、その表面張力によって、外側エッジによって、第１の面領域上に制限されるように選択される。液状材料は、外側エッジを越えて広がらないので、液状材料は自身の表面張力および体積によって、第１の面領域およびオプトエレクトロニクスデバイス上で湾曲する。これによって液状材料から、第１の光学素子が、例えば湾曲レンズの形状で形成される。その形状は、粘性および表面張力によって、並びにケーシングボディ内の凹部の充填可能な容積と比べた液状材料の量によって得られる。液状材料の粘性は例えば、自身の組成および／または、ケーシングボディ上への取り付け前の液状材料の事前硬化ないしは事前架橋によって調整される。

付加的なステップでは、オプトエレクトロニクスデバイスはさらに、切り欠き内への配置後に、プラスチックによって、例えばケーシングボディとの関連において上述されたように、鋳込まれ、カプセル封入される。これによってこの切り欠きは、完全に充填される。従って、ケーシングボディの第１の面領域によって、外側エッジによって取り囲まれた、欠けていない平面がオプトエレクトロニクスデバイス上に構成される。この面上にその後、液状材料が被着される。液状材料の選択された量に相応して、上述のように、第１の光学素子が第１の面領域上に、オプトエレクトロニクスデバイス上に構成される。これに対して択一的に切り欠きが、付加的なステップによって、部分的にのみ充填される。

上述の方法に対して択一的に、オプトエレクトロニクスデバイスがリードフレーム上に配置され、電気的に接触接続されてもよい。次に、リードフレームはオプトエレクトロニクスデバイスとともに、少なくとも部分的に成形プロセスによって囲むように成形される。ここでこの成形プロセスによってケーシングボディは、第１の面領域と第２の面領域を伴った、上述した実施形態の少なくとも１つの実施形態に即して形成される。第１の光学素子はその後、上述のように、液状材料を第１の面領域上、かつオプトエレクトロニクスデバイス上に被着することによって構成される。

この被着の後には、液状材料として存在する第１の光学素子が乾燥、硬化および／または架橋によって、例えば第１の光学素子内での、加熱および／またはビーム供給のもとで硬化され、かつ安定した状態へ移行される。

外側エッジによって制限された第１の面領域が存在することによって、容易に、対称的かつ中心合わせされた、液状材料、ひいては第１の光学素子の成形および配置が可能になり、保証される。

さらに、液状材料として、屈折率整合ジェル、例えばシリコーンオイルが使用される。液状材料を被着させた後、第２の光学素子がケーシングボディ上に配置される。これは、液状材料と直接的に接触接続している。液状材料の表面張力および粘性によって、これはケーシングボディの外側エッジによって制限され、ケーシングボディおよび第２の光学素子によって形成されたすき間内に拡がり、配置され、中間層として構成された第１の光学素子を形成する。ケーシングボディの第１の面領域によって、ここで次のことが保証される。すなわち、第１の光学素子が、定められた方法で、オプトエレクトロニクスデバイスのビーム路内に構成されることが保証される。

本発明の別の利点および有利な実施形態および発展形態を以下に、図１Ａ〜８Ｅに示された実施形態に関連して記載する。

１Ａ、１Ｂは、幾つかの実施例に即したケーシングボディの概略図である。 ２Ａ〜２Ｃは、幾つかの実施例に即したケーシングボディの概略図である。 ３Ａ〜３Ｅは、別の実施例に示された、オプトエレクトロニクス装置を製造するための方法およびオプトエレクトロニクス装置である。 ４Ａ〜４Ｄは、別の実施例に示された、オプトエレクトロニクス装置を製造するための方法およびオプトエレクトロニクス装置である。 ５Ａ〜５Ｅは、別の実施例に示された、オプトエレクトロニクス装置を製造するための方法およびオプトエレクトロニクス装置である。 ６Ａおよび６Ｂは、別の実施例のケーシングボディとオプトエレクトロニクス装置の概略図である。 ７Ａ〜７Ｄは別の実施例のオプトエレクトロニクス装置の製造方法およびオプトエレクトロニクス装置の概略図である。 ８Ａ〜８Ｅは、別の実施例のケーシングボディの特徴の概略図である。

実施例および図では、同じ構成部分および同じ作用を有する構成部分にはそれぞれ同じ参照番号が付与されている。図示されている部材とその大きさの比は正確ではなく、基本的には縮尺通りに示されていない。むしろ、個々の部材、例えば層、構成部分、構成部材および領域は、見やすくするおよび／または分かりやすくするために誇張されて厚くまたは大きいサイズで示されている。

図１Ａおよび１Ｂには、１つの実施例に即したケーシングボディ１００の２つの概略図が示されている。図１Ａはここで、図１Ｂにおける断面ＡＡに沿った概略的な断面図を示しており、図１Ｂは、ケーシングボディ１００の平面図を示している。後続の説明は等しく、両方の図１Ａおよび１Ｂに関している。

ケーシングボディ１００は、成形可能なプラスチック１を有している。これはシリコーン、エポキシ樹脂またはシリコーン−エポキシ樹脂ハイブリッド材料から、成形プロセスによって製造される。ケーシングボディ１００は、主表面２を有している。これには側面３が接しており、側面は主表面２によって制限されている。さらに、ケーシングボディ１００は別の表面４を有しており、これは、ケーシングボディ１００の、主表面２の方を向いていない側に配置されており、側面３を介して主表面２と接続されている。

主表面２は第１の面領域２１を有している。この第１の面領域２１は、第２の面領域２２と接している。第２の面領域は第１の面領域２１を取り囲んでおり、第１の面領域とともに外側エッジ２０を形成する。この外側エッジは円形に構成されている。従って外側エッジ２０は、第１の面領域２１の縁部線ないしは境界線を形成する。第１の面領域２１は平らに構成されており、第２の面領域２２よりも高い。ここでこの第１の面領域２１と第２の面領域２２は段を形成し、外側エッジ２０はこの段の上端である。従って第２の面領域２２は、第１の面領域２１を取り囲んでいる凹部の一部である。さらに主表面２は、第２の面領域２２に接しており、第２の面領域を取り囲んでいる、別の面領域２９を有している。

ケーシングボディ１００は、外側エッジ２０で、直角２５を有している。接している面領域２１および２２を有している外側エッジ２０の拡大図は拡大部分として、図８Ａに示されている。図８Ｂ〜８Ｅは、以下で詳細に説明する、面領域２１、２２および２９、外側エッジ２０および角度２５の別の実施例を示している。

ケーシングボディ１００は透明、カラーまたは部分的に不透明に構成されていてよい、および／または散乱粒子および／または波長変換材料を、一般的な部分に記載されているように有してもよい。

図２Ａには、ケーシングボディ２００に対する別の実施例が示されている。

上述した実施例とは異なり、第２の面領域２２は、第１の面領域２１を取り囲んでいる溝２３の一部として構成されている。溝２３ないしは第２の面領域２２と第１の面領域２１の間の段の上端として構成されている外側エッジ２０は、上述した実施例のように、同じように９０°の角度２５を有している。

さらに、ケーシングボディ２００は、第１の面領域２１によって取り囲まれている第１の面領域２１内に切り欠き５を有している。切り欠き５はケーシングボディ２００の凹部として構成されており、壁面５１を有している。その断面は、第１の面領域２１から出発して、切り欠き５の底面５２へ向かって小さくなっている。さらにケーシングボディ２００はリードフレーム６を有している。これは、ケーシングボディ内に組み込まれ、ケーシングボディによって取り囲まれている。リードフレームは、底面５２の領域内に、取り付け面６１並びにボンディングパッド６２を有している。これによってオプトエレクトロニクスデバイスが取り付けられ、電気的にリードフレーム６と接続される。

ケーシングボディ２００は図示の実施例では、不透明なプラスチック、例えばシリコーン、エポキシ樹脂またはハイブリッド材料を有している。ここで壁面５１は反射性に構成されている。

図２Ｂおよび２Ｃでは、ケーシングボディ２０１、２０２に対する別の実施例が示されている。図２Ｂのケーシングボディ２０１はここで、図１Ａおよび１Ｂのケーシングボディ１００のように、第１の面領域２１、第２の面領域２２および面領域２９によって構成される段を有している。これは、切り欠き５を取り囲んでいる。図２Ｃのケーシングボディ２０２では、第１の面領域２１の伸張は、リングを別にして、低減されている。ここでこの第１の面領域２１は、外側エッジ２０と一致している。

図３Ａ〜３Ｅには、図１Ａおよび１Ｂの実施例に即したケーシングボディ１００を有するオプトエレクトロニクスデバイス３０００の製造方法が示されている。

図３Ａに示されている第１のステップでは、リードフレーム６が供給されており、この上にオプトエレクトロニクスデバイス９、例えばビーム放射半導体チップが、一般的な部分に示されているように、取り付け面６１上に取り付けられており、これと電気的に接続され、ボンディングワイヤー９１を介して、リードフレーム６のボンディングパッド６２に電気的に接続されている。

図３Ｂに示されているように、後続のステップでは、リードフレーム６およびオプトエレクトロニクスデバイス９が、プラスチックによって取り囲まれ、ケーシングボディ１００が、図１Ａおよび１Ｂの実施例と関連して説明されているように、構成されている。

オプトエレクトロニクスデバイス９上におよび第１の面領域２１上にさらに、図３Ｃに示されているように、液状材料７０が被着される。ここで、図示の実施例では透明なシリコーンおよび／またはエポキシ樹脂のみ、または混合物またはハイブリッド材料を有している液状材料を、中心合わせし、第１の面領域２１上の中央に被着させる必要はない。被着装置、例えばノズルまたはニードルの許容公差、並びに被着装置からの液状材料７０の離れ特性に応じて、液状材料７０は、第１の面領域２１上の任意の箇所に被着される。

図３Ｄに示されているように、液状材料７０は、被着後に第１の面領域２１上で拡がる。これは矢印７１によって示されている。第１の面領域２１上での液状材料７０の粘性および表面張力に応じて、液状材料は均一に、第１の面領域２１上で拡がり、外側エッジ２０によって制限される。これによって、図３Ｅに示されているように、均一かつ対称に形成された第１の光学素子７が、湾曲レンズの形状で、まだ液体の状態で形成される。表面張力によって与えられた濡れ角によって、液状材料７０は外側エッジ２０を超えて、第２の面領域２２上に流れることはない。なぜなら、外側エッジ２０によって、第２の面領域２２上での濡れ角がこのためには大きすぎるからである。第２の面領域２２を越えて高い第１の面領域２１の無い、平らな主表面２上では、上述した方法によって、第１の光学素子７のこのように定められた幾何学的形状を得るのは不可能であろう。

これに続いて光学素子７を硬化することによって、オプトエレクトロニクス装置３０００が製造される。

図４Ａ〜４Ｄには、図２Ａの実施例に従って、ケーシングボディ２００を有するオプトエレクトロニクス装置４０００を製造する別の方法が示されている。ここでは図２Ａのケーシングボディ２００の代わりに、図２Ｂおよび２Ｃのケーシングボディ２０１および２０２も使用可能である。

ここで、第１のステップにおいてケーシングボディ２００が供給される（図４Ａ）。ここではオプトエレクトロニクスデバイス９が取り付けられ、図４Ｂに示されているように電気的に接続される。

さらなるステップでは、図４Ｃに示されているように液状材料７０が、上述の方法に関連して説明したように、オプトエレクトロニクスデバイス９上、および面領域２１上に被着される。ここで液状材料７０の量はケーシングボディ２００の凹部５の充填可能な容積よりも大きい。これによって、液状材料は凹部５を完全に満たし、さらに、第１の面領域２１上で、外側エッジ２０まで拡がり、ここで対称的かつ均一に形成された第１の光学素子７が構成される。これによって得られる、第１の光学素子７のレンズ形状によって、例えば、オプトエレクトロニクスデバイス９から放射される電磁ビームの光出力結合が高められる。

従って、図示された方法によって、オプトエレクトロニクスデバイス９の鋳込みも、第１のオプトエレクトロニクスデバイス９による、定められたレンズ成形も可能である。その大きさは容易に、外側エッジ２０の幾何学的形状および位置によって定められる。

図５Ａ〜５Ｅでは、上述した方法の別形態である、ケーシングボディ２００を有するオプトエレクトロニクス装置５０００を製造する別の方法が示されている。

ケーシングボディ２００（図５Ａ）の供給およびオプトエレクトロニクスデバイス９の取り付け（図５Ｂ）の後、図５Ｃに示されているように、注型材料が、凹部５内のオプトエレクトロニクスデバイス９上に被着される。注型材料８は、例えばここでケーシングボディ２００と同じプラスチックを有している。ここでこの注型材料８は、透明であるおよび／または散乱粒子または波長変換材料を有している。

注型材料８によって、第１の面領域２１と同一平面を成す面が得られる。この上に、別のステップにおいて、図５Ｄに示されているように、液状材料７０が被着される。これは、図５Ｅに示されているように、第１の光学素子７を構成する。続いて、これが硬化される。第１の光学素子７は例えばクリアーで透明であり、また注型材料８は例えば、波長変換材料を有している。従って、図示の方法によって、注型材料８が、第１の光学素子７とは異なる光学特性を有しているオプトエレクトロニクス装置５０００が実現される。

注型材料８および第１の面領域２１上の第１の光学素子７のボンディング形状は、外側エッジ２０の形状によって、第１の面領域２１および注型材料８の幾何学的形状および位置に関連して自動的に得られ、液状材料７０の量および材料特性によって、形成されるレンズの高さ並びにその光学特性が調整される。

実験によって、例えば、約２０μｌのシリコーンないしがシリコーンジェルによって第１の光学素子が、約１．５０ｍｍ〜約１．６６ｍｍの高さを有する湾曲されたレンズの形状で再現可能に製造され、約２２μｌのシリコーンないしがシリコーンジェルによって約１．６５ｍｍ〜約１．７５ｍｍの高さを有する湾曲されたレンズが製造されることが示されている。第１の光学素子の高さはここで、第１の面領域２１内の外側エッジ２０の寸法および形状にも依存する。第１の面領域２１内の外側エッジ２０はここで、約５ｍｍの直径を伴う円形であった。高さ許容公差は、切り欠き５内の注型材料８の高さのバリエーション並びにプロセス許容公差に由来し、液状材料７０が第１の面領域２１および注型材料８上に被着された位置は、第１の光学素子７の形状に影響を与えない。

図６Ａは、図２に関連した記載に即したケーシングボディ２００の三次元概略図を示している。また、図６Ｂは、図５Ｅに関連した記載に即した第１の光学素子７をゆするオプトエレクトロニクス装置５０００の三次元概略図を示している。

図７Ａ〜７Ｃには、オプトエレクトロニクス装置７０００の別の製造方法が示されている。図５Ａ〜５Ｅに即した上述の実施例におけるように、ケーシングボディ２００が供給される。この中には、オプトエレクトロニクスデバイス９が取り付けられており、電気的に接続されている。次に、切り欠き５が注型材料８によって充填され、これによってオプトエレクトロニクスデバイス９が鋳込まれる。注型材料８および第１の面領域２１上に、図７Ａに示されているように、液状材料７がシリコーンオイルまたは別の適切な光結合ジェルの形状で被着される。これは、外側エッジ２０まで分散し（図７Ｂ）、第１の光学素子７を形成する。しかしこれは粘着性があり、従って、変形可能である。さらに、ケーシングボディ２００および第１の光学素子７上に、オプトエレクトロニクスデバイス９の放射方向において第２の光学素子１０、例えばレンズが配置される。この第２の光学素子１０はここで第１の光学素子７と直接的に接触接続されている。第１の光学素子７の粘性および表面張力によって、第１の光学素子７は、ケーシングボディ２００と第２の光学素子１０の間で、隙間１１において、第２の光学素子１０およびオプトエレクトロニクスデバイス９に対して中央合わせされて配置され、これによって、第２の光学素子１０の最適な光学結合が保証される。

択一的に、図７Ａ〜７Ｃに示されている方法は、切り欠き５内の注型材料８無しに可能である。

図７Ｄには、オプトエレクトロニクス装置７００１に対する別の実施例が示されている。これは上述した方法に即して製造可能である。図７Ｃのオプトエレクトロニクス装置７０００に対して択一的に、オプトエレクトロニクス装置７００１は、例えば、光ビームを屈折させるための湾曲表面を有するレンズボディとしての、第２の光学素子の元来の光学的機能を満たす領域１３の他に、付加的に中心合わせ補助１２を有している第２の光学素子１０を有する。この中心合わせ補助は第２の光学素子をケーシングボディ２００の中心に取り付けるおよび／または固定するのを容易にする。殊に、第２の光学素子１０の中心合わせ補助１２は次のようなものであってもよい。すなわち、第２の光学素子１０を、ケーシングボディ２００上に、またはケーシングボディ２００に接して配置した後に、所定の隙間１１が生じ、この隙間内に第１の光学素子７が配置されるようなものであってもよい。

図８Ａ〜８Ｅの実施例は、ケーシングボディの第１の面領域と第２の面領域によって形成される段の断面図を示している。ここで、ケーシングボディは例えば、図１Ａおよび１Ｂの実施例、または図２Ａ〜２Ｃの実施例に示されているように構成され得る。図２Ａのケーシングボディ２００の場合には、図８Ａ〜８Ｅは溝２３の断面を示している。

図８Ａには、既に、外側エッジ２０および、直角として構成されている角度２５に対する、図１Ａ、１Ｂないしは２に関連して示された実施例が示されている。

図８Ｂは同じように、外側エッジ２０を有するケーシングボディの段を示している。ここでこの外側エッジは直角２５を有している。しかしここで第２の面領域２２は湾曲されており、別のエッジ無く、別の面領域２９に移行する。

図８Ｃでは、ケーシングボディは外側エッジ２０で角度２５を有している。この角度は９０°よりも大きい。これによって、外側エッジ２０は、面領域２１および２２によって形成されている段の上端を形成する。これは鈍角を有している。被着されるべき液体材料の表面張力が高くなるほど、この角度２５は大きくなる。

図８Ｄは、鋭角２５を備えた外側エッジ２０を示している。従ってケーシングボディは外側エッジ２０で、９０°よりも小さい角度を有している。これによって、第１の面領域２１は部分的に、第２の面領域２上に張り出して形成されている。

図８Ｅは、ケーシングボディの段を示しており、ここでは第１の面領域は、平らに構成されているのではなく、外側エッジ２０に向かって、上方へ湾曲されている。これによって外側エッジ２０は、９０°よりも小さい鋭角２０を有する。

本発明は、実施例に基づく記載に制限されない。むしろ、本発明は、新たな特徴並びに、殊に、特許請求の範囲に記載された特徴の各組み合わせを含む特徴の組み合わせを含む。このことはこれらの特徴または組み合わせ自体が、特許請求の範囲または実施例に明示されない場合にも当てはまる。

Claims (19)

1. ケーシングボディと、
   ・オプトエレクトロニクスデバイス（９）と、
   ・第１の光学素子（７）とを含むオプトエレクトロニクス装置であって、
   前記ケーシングボディは、
   ・第１の面領域（２１）と第２の面領域（２２）とを備えた主表面（２）を含んでおり、ここで、
   ・前記第１の面領域（２１）と前記第２の面領域（２２）は、主表面（２）内に段を形成し、
   ・前記第１の面領域（２１）と前記第２の面領域（２２）は、外側エッジ（２０）によって相互に接しており、
   ・前記第２の面領域（２２）と前記外側エッジ（２０）は前記第１の面領域（２１）を取り囲んでおり、
   ・当該ケーシングボディは、シリコーン、エポキシドおよびシリコーン・エポキシドハイブリッド材料によって構成されているグループからの少なくとも１つの材料を有しており、
   ・前記オプトエレクトロニクスデバイス（９）は、前記ケーシングボディの中に配置されており、作動時に電磁ビームを放出するのに適しており、
   ・前記第１の光学素子（７）は、前記第１の面領域（２１）上で、オプトエレクトロニクスデバイス（９）のビーム路内に配置されており、前記外側エッジ（２０）によって境界されており、
   ・前記第１の光学素子（７）は、前記第１の面領域（２１）上に被着された際に前記外側エッジ（２０）を超えて拡がるのを阻止する表面張力を有する材料を含み、
   ・前記ケーシングボディ上に第２の光学素子（１０）が配置されており、当該第２の光学素子（１０）は、前記電磁ビームのビーム路において、前記第１の光学素子（７）の後ろに配置されており、かつ、前記第１の光学素子（７）と直接的に接触しており、
   ・前記第１の光学素子（７）は液状、粘性かつ変形可能であり、かつ、前記第１の光学素子（７）は、前記ケーシングボディと前記第２の光学素子（１０）との間の隙間（１１）において、前記外側エッジ（２０）によって境界されており、前記オプトエレクトロニクスデバイス（９）および前記第２の光学素子（１０）に対して中央合わせされて配置されている、
   ことを特徴とする、オプトエレクトロニクス装置。
2. ・前記第１の面領域（２１）は平らに構成されている、請求項１記載のオプトエレクトロニクス装置。
3. 前記外側エッジ（２０）は円形、楕円形、多面体形、またはその組み合わせであり、前記第１の面領域（２１）の周りに延在している、請求項１または２記載のオプトエレクトロニクス装置。
4. ・前記第２の面領域（２２）は、前記主表面（２）内の凹部（２３）の一部であり、
   ・前記凹部は、前記第１の面領域（２１）を取り囲む、請求項１〜３までのいずれか１項記載のオプトエレクトロニクス装置。
5. ・前記凹部（２３）は前記第１の面領域（２１）とともに段を形成する、請求項４記載のオプトエレクトロニクス装置。
6. ・前記凹部（２３）は溝として構成されており、当該溝は前記第１の面領域（２１）を取り囲む、請求項４または５記載のオプトエレクトロニクス装置。
7. ・ケーシングボディは、リードフレーム（６）を有している、請求項１から６までのいずれか１項記載のオプトエレクトロニクス装置。
8. ・前記リードフレーム（６）は、オプトエレクトロニクスデバイス（９）用の取り付け面（６１）を有している、請求項７記載のオプトエレクトロニクス装置。
9. ・前記第１の面領域（２１）は、オプトエレクトロニクスデバイス（９）を収容するための切り欠き（５）を有しており、前記第１の面領域（２１）は当該切り欠き（５）を取り囲んでいる、請求項１から８までのいずれか１項記載のオプトエレクトロニクス装置。
10. ・前記切り欠き（５）は、オプトエレクトロニクスデバイス（９）用の取り付け領域（５２、６１）を有している、請求項９記載のオプトエレクトロニクス装置。
11. 前記第１の光学素子（７）は、前記ケーシングボディと同じ材料を含む、
    ことを特徴とする、請求項１から１０までのいずれか１項記載のオプトエレクトロニクス装置。
12. ・前記第１の光学素子（７）はプラスチックを有している、請求項１から１１までのいずれか１項記載のオプトエレクトロニクス装置。
13. ・前記第１の光学素子（７）は、屈折率整合材料を含んでいる、請求項１から１２までのいずれか１項記載のオプトエレクトロニクス装置。
14. 前記第１の光学素子（７）はシリコーンジェルまたはシリコーンオイルを含んでいる、請求項１から１３までのいずれか１項記載のオプトエレクトロニクス装置。
15. 請求項１〜１４までのいずれか１項に記載されたオプトエレクトロニクス装置の製造方法であって、当該方法は、
    Ａ）ケーシングボディをオプトエレクトロニクスデバイス（９）の周りに形成するステップと、
    ここで、前記ケーシングボディは、
    ・第１の面領域（２１）と第２の面領域（２２）とを備えた主表面（２）を含んでおり、ここで、
    ・前記第１の面領域（２１）と前記第２の面領域（２２）は、主表面（２）内に段を形成し、
    ・前記第１の面領域（２１）と前記第２の面領域（２２）は、外側エッジ（２０）によって相互に接しており、
    ・前記第２の面領域（２２）と前記外側エッジ（２０）は前記第１の面領域（２１）を取り囲んでおり、
    ・当該ケーシングボディは、シリコーン、エポキシドおよびシリコーン・エポキシドハイブリッド材料によって構成されているグループからの少なくとも１つの材料を有しており、
    Ｂ）第１の光学素子（７）を形成するために、第１の面領域（２１）上にかつオプトエレクトロニクスデバイス（９）上に、オプトエレクトロニクスデバイス（９）によって生成された電磁ビームのビーム路内に液状の材料（７０）を被着させるステップとを含んでおり、前記液状の材料（７０）は、前記第１の面領域（２１）上に被着された際に前記外側エッジ（２０）を超えて拡がるのを阻止する表面張力を有するものであり、
    ・前記第１の光学素子（７）は、前記被着後も液状、粘性かつ変形可能のままであり、
    ・前記電磁ビームのビーム路において、前記第１の光学素子（７）の後ろに、第２の光学素子（１０）を配置して、前記第１の光学素子（７）と直接的に接触させ、その結果、前記第１の光学素子（７）は、前記ケーシングボディと前記第２の光学素子（１０）との間の隙間（１１）において、前記外側エッジ（２０）によって境界され、前記オプトエレクトロニクスデバイス（９）および前記第２の光学素子（１０）に対して中央合わせされて配置される、
    ことを特徴とする、オプトエレクトロニクス装置の製造方法。
16. 前記オプトエレクトロニクスデバイスを前記切り欠き内に配置する、請求項１０を引用する請求項１５記載の方法。
17. ステップＢ）において、前記液状材料（７０）は、被着後に、前記第１の面領域（２１）上で、外側エッジ（２０）まで拡がり、当該外側エッジによって境界される、請求項１５または１６記載の方法。
18. 前記オプトエレクトロニクスデバイス（９）を、前記切り欠き内でプラスチックによってカプセル封入する、請求項１５〜１７までのいずれか１項記載の方法。
19. ・前記液状材料（７０）は、シリコーンおよび／またはエポキシドまたはシリコーンオイルを有している、請求項１５〜１８までのいずれか１項記載の方法。

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