專利名稱：發射光線的半導體器件的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種發射光線的半導體器件，該半導體器件沿一光軸發射出一個錐形光束，具有至少一個發射光線的半導體、一個具有第一端部和第一管腳的第一電連接部分、一個具有第二端部和第二管腳的第二電連接部分并具有一個一體注塑的管殼，該管殼尤其應用注塑工藝由至少部分透光的材料一體構成，尤其是由塑料制成，其中半導體的第一電觸點與第一端部并且半導體的第二電觸點與第二端部導電連接，其中半導體和第一及第二端部被注塑的管殼封包，其中注塑的管殼具有一個光發射面和一個基面，先發射面和基面分別設置在注塑的管殼上的相對的兩側，并且其中第一和第二管腳穿過基面由注塑的管殼中伸出。
本發明尤其涉及例如用于對電視機、廣播收音機、錄像機、調光器等的紅外遙控的，用于設備遙控和以不變光和交變光方式工作的燈箱的發射紅外線的半導體器件(例如紅外線發光二極管)和發射可見光的發光二極管。
這種半導體器件在市場上有售并且例如在西門子小冊子“發光二極管”，質量和可靠性，90年9月專題文集，西門子股份公司半導體部市場公關分部出版，慕尼黑，1991年1月，和西門子公司產品目錄94年7月“光學半導體和傳感器”，西門子股份公司半導體部市場公關分部出版，慕尼黑，18-33頁中已做出了說明。這種半導體器件在電路配置的電路板上的安裝是通過把作為焊腳的連接部分穿入電路極的孔內并接著進行焊接實現的。基于目前幾乎所有其它的電子器件都是表面安裝式的這一情況，故此種器件仍要求必須付出極高的附加安裝代價。也被稱作SMT安裝的表面安裝是半導件技術領域固定半導體器件的通用的方法，故在此不再贅述。
在DE4441477中記載了一種表面安裝的發光二極管單元，其中通用的所謂的徑向一發光二極管設置在一套筒狀的塑料管殼內，所述管殼具有一構成支承面的凸起、一個定心銷和用于窄納電接頭端的缺口。制造這種器件必然件隨要付出較大的技術代價，這尤其是因為塑料管殼和套筒狀的塑料殼體的尺寸不得有過大的容差，從而實現兩部分的充分的配合精度。
本發明的任務在于，提出一種在本說明書引言部分中所述方式的表面安裝的發射光線的半導體器件，這種半導體器件技術上很容易制造并且在電路板上安裝時可容許較小的結構高度。另外，還為發射的光線配備有附加的光學裝置并且在最小的可接受的15-20°的半角情況下具有大的輻射強度。
本發明的任務通過采用分別帶有“第一管腳具有第一焊接表面并且第二管腳具有第二焊接表面，在注塑的外殼上至少形成一平的電路板支承面，該支承面基本與第一和第二焊接表面在一共同的平面上，并且共同的平面與半導體器件的光軸夾一銳角或兩者平行”特征、“注塑的管殼在基面對面的一側備有一個透鏡罩，該透鏡罩具有一彎曲的光發射面并且該光發射面的光軸與發射光線的半導體的光軸重合”特征或“第一和第二管腳在注塑的管殼外具有一U形彎曲，從而使管腳部分長度沿注塑的管殼朝光發射面伸展并且在管腳的該部分長度段內第一管腳的側面與第二管腳的側面在一共同的面上”特征的半導體器件得以解決。
依照本發明在本說明書引言部分中所述方式的半導體器件中，在注塑的管殼上形成一對應于基面傾斜的，尤其是垂直的、基本平直的電路板面，第一管腳具有第一焊接表面并具第二管腳具有第二焊接表面，上述兩者基本與電路板支承面在一共同的平面上，并且共同的平面和半導體光軸夾有一個銳角或相互平行。由管殼和電連接部分構成的殼體因而非常易于表面安裝在電路板上。焊接表面和電路板支承面保證了器件在電路板上的穩定支承。
所述“基本與電路板支承面在一共同的平面上”意味著，對焊接表面可以與電路板支承面稍有錯位地加以設置。盡管有所錯位但仍需要保證管腳與電路板上的電路的可靠的觸接。在將半導體器件安裝在電路板上時，采用的是已知的表面安裝技術。例如首先將注塑的管殼的電路板支承面粘接在電路板上并接著將管腳焊接在相應電路上。
在本發明的半導體器件的一特別優選的實施方式中第一端部和第二端部宜在一個平面上，該平面對應于電路板支承面錯位地，尤其是平移地設置并且第一和第二管腳分別具有一個S形彎曲。該彎曲結構應使第一和第二焊接表面和電路板支承面基本在一共同的平面上。電路板支承面在這里尤其是由注塑的管殼的側倒角面構成。本發明的這種半導體器件可以以簡單的方式穩固地設置在電路板的表面并固定。
在本發明的半導體器件的另一特別優選的實施方式中，由在注塑的管殼上的一個或兩個側凹曲構成電路板支承面，管腳在注塑的管殼外面是平直的并且第一和第二管腳的分別具有的焊接表面的側面與電路板支承面基本在一共同的平面上。兩個側凹曲優選設置在注塑的管殼的相對的兩側。兩個端部宜同樣在一共同的平面上，即在安裝平面上。
本發明的半導體器件安裝在其上的相應的電路板具有一個下凹，管殼部分埋人該下凹內。這種結構方式有益地實現了結構高度特別小的電路板的設計。
在本發明的半導體器件的有益的進一步設計及優選的實施方式中，注塑的管殼還具有一個位于電路板支承面對面的平直的抽吸面。此點的優點在于，采用通常的帶有抽吸器的自動安裝機械可以將本發明的半導體器件置放在電路板上。
本發明的半導體器件的進一步的有益的設計和優選實施方式宜具有一個注塑的管殼，其中光發射面是彎曲的，使其對由半導體器件發射的光線起著透鏡作用。尤其是注塑的管殼在與基面相對的一側備有一個透鏡罩，該透鏡罩具有一個彎曲的光發射面并且其光軸與發射光線的半導體的光軸重合。采用這種設計時可以有益地實現半導體器件的非常高的的輻射強度。
在本發明的半導體器件的另一優選的實施方式中，注塑的管殼宜同時具有兩個構成第一電路板支承面的側凹曲和一個構成第二電路板支承面的側倒角面，其中視器件的安裝方式可有選擇地使第一或第二電路板支承面與第一及第二管腳的第一和第二焊接表面基本在一共同的平面上。此點的優點在于，半導體器件用同一管殼可以有選擇地安裝在帶有用于容納管殼的下的電路板上或平直的電路板上。在選用第一電路板支承面時，安裝前僅需將管腳相應地彎成S形。
本任務的另一解決方案在于，第一和第二管腳在管殼外面具有一個U形彎曲，從而使管腳的部分長度沿注塑的外殼和光軸向光發射面伸展并且在部分長度范圍內的第一管腳和第二管腳的側面在一共同的平面上。
在本發明的半導體器件的一有益的進一步設計中，注塑的管殼沿光軸宜在其與共同的平面相對的一側具有一倒角面形狀的抽吸面。
另外，管殼電可以在管腳伸展側具有一個側角面，以便可以有益地縮小半導體器件的結構高度。
下面將結合
圖1至1 1對照四個實施例對本發明的半導體器件做進一步的說明。圖中示出圖1本發明的半導體器件的第一實施例的側視圖，圖2是圖1中由箭頭A指示的側面的第一實施例的另一側視圖，
圖3第一實施例基面的俯視圖，圖4沿圖1中的線B-B的第一實施例的剖面圖，圖5本發明的半導體器件物第二實施例的側視圖，圖6在圖5中由箭頭C指示的側面的第二實施例的另一側視圖，圖7第二實施例基面的俯視圖，圖8第三實施例基面的俯視圖，圖9一根據本發明的第一實施例的安裝在電路板上的半導體器件的側視圖，圖10一根據本發明的第二實施例的安裝在電路板上的半導體器件的側視圖，圖11第四實施例的側視圖。
在圖1至4的半導體器件中，由一體的、具有一基體9和一透鏡罩23的塑料管殼，封包第一連接部分3的第一端部5和第二連接部分4的第二端部6。連接部分3、4由一種導電材料，例如由通常的用于引線框的金屬構成。第一連接部分3的第一管腳7和第二連接部4的第二管腳8分別由各自端部5、6開始，穿過基體9的平的基面13，由塑料管殼1中伸上。在第一端部5上形成一帶有芯片支承面1 9的反射槽22，在芯片支承面上設置有一個發射光線的半導體2，例如紅外線一發光二極管芯片或發射可見光的發光二極管芯片。塑料管殼1由一種至少部分透光的塑料，例如環氧樹脂采用注塑工藝制成。對塑料可以添加入散射顆粒或輝光變換物質，該物質將影響半導體器件的輻射特性及發射的光的顏色。
半導體2在基芯片背側具有背側觸接金屬層10并且在其芯片前側具有前側觸接金屬層11，所述金屬層以通用的方式利用金屬焊料或焊條20與芯片安裝面19及第二端部6導電連接。
透鏡罩23設置在基體9的與基面13相對的一側并且在發射光線的半導體2的輻射方向上。透鏡罩23可以具有球形或非球形的或具有各種彎曲段的光發射面12。與基面13平行的基體9的截面基本是圓形的，但原則上講也可以具有任意一種其它的形狀。發射光線的半導體2和透鏡罩23的光軸24相互重合。發射光線的半導體2在塑料管殼1上的位置的選定應使由半導體2發射出的所有光線穿過透鏡罩23由塑料管殼1內輸出。
另外，塑料管殼1具有兩個相對的、平行于半導體2光軸24的殼體倒角面，這兩個倒角面中的一個是抽吸面18并且另一個是電路板支承面14。大致在這兩個殼體倒角面之間的中間，管腳7、8穿過基面13，由塑判管殼1中伸出。在塑料管殼1的外面管腳7、8首先朝電路板支承面14方向彎曲90°并且接著又彎曲90°返回到其原來的延伸方向上，即具有一S形的彎曲28，從而使每個管腳7、8的側面的部分段幾乎與塑料殼體1的電路板支承面14在同一平面17上，在下面的表述中所述側面的部分段被稱作第一和第二焊接表面15、16。半導體器件的光軸24因此基本平行于半導體器件的由電路板支承面14和焊接表面15、16確定的安裝表面。
在圖5至7中所示的本發明的發射光線的半導體器件的實施例與上述的實施例的區別尤其在于，管腳7、8在塑料管殼9的外面成直線伸展，即沒有彎曲并且基本在一共同的平面上并且在塑料管殼9的基體9上的管腳起著替代倒角面的電路板支承面的作用，在兩個相對側分別有兩個垂直于基面13的凹曲25。由所述凹曲25形成垂直于基面13的并且基本與管腳7、8在一共同的平面17上的、在基體9整個長度上延伸的平面26。在這里第一(5)和第二端部(6)同樣基本在一平面(17)上。
如圖10所示的這種設計的半導體器件為在電路板21上安裝備有用于埋入塑料管殼1的下凹27。平面26構成電路板支承面并且平置在下凹27邊緣的電路板21上。管腳7、8同樣也平置在電路板21上并且例如利用一種金屬焊料與電路29連接。這種安裝方式有益地保證了相應的電路配置結構高度很低并且同時電路板21布圖簡單。
如圖9所示，結合圖1至4所述的實施例適用于安裝在平的電路板21上，其中半導體器件的輻射發向SR與電路板表面30平行。
如圖8所示，塑料管殼1的基體9同時既具有根據首先結合圖1至4所述的實施例的電路板支承面14，又具有兩個由側凹曲25形成的平面26。此點的優點在于，對相應的本發明的半導體不必對其塑料管殼1進行變動，即可有選擇地以圖9所示的或圖10所示的方式安裝在一相應的電路板21上。根據預定的安裝方式，管腳7、8或者是平直的，或者根據首先表述的實施方式具有相應的彎曲28。
在圖11所示的本發明的半導體器件中，管腳7、8在塑料殼體1外向同一方向兩次彎曲90°，從而使兩個管腳7、8的部分般沿基體9，平行于光軸24，朝透鏡罩23伸展并且該部分段的5塑料管殼1相背的側面在一共同的平面上。在將該半導體器件安裝在電路板21上時，該側面被置放在電路板21上并且接著用導電連接手段31，例如金屬焊料將其固定在電路板上。
而且在這種本發明的半導體的器件中，塑料管殼1在其與電路板21相背的一側具有一抽吸面18。另外，塑料管殼1也可以在與電路板21相對的一側具有一倒角面，以便降低半導體器件的結構高度。
上述本發明的殼體結構方式適用于配備相應的紅外發光半導體，以特別有益的方式用于紅外遙控和在光箱中使用。同樣，它也有益地適用于發射可見光或紫外線的半導體器件。與帶有所謂的徑向結構方式的通常的發射光線的半導體器件相比，安裝本發明的半導體器件的費用得到了明顯的降低。
當然，本發明絕不限定在上述實施例的范圍內，而是所有可能由專業人員根據上述說明仍出的帶有權利要求中給出的或與此等效的功能的特征的殼體結構方式。例如管腳7、8的設計應使管腳不平行于，而是垂直于半導體器件的光軸24，由管殼9內伸出。
權利要求
1.發射光線的半導體器件，該半導體器件沿光軸(24)發射一個錐形光束，具有至少一個發射光線的半導體(2)、一個具有第一端部(5)和第一管腳(7)的第一電連接部分(3)、一個具有第二端部(6)和第二管腳(8)的第二電連接部分并具有一個一體注塑的管殼(1)，該管殼由至少部分透光的材料制成，其中半導體(2)的電觸點(10，10)分別與第一端部(5)及第二端部(6)導電連接，其中半導體(2)和第一(5)和第二端部(6)被注塑的管殼(1)封包，其中注塑的管殼(1)具有一個光發射面(12)和一個位于前者對面的基面(13)，并且其中第一和第二管腳(7、8)穿過基面(13)由注塑的管殼(1)中伸出，其特征在于第一管腳(7)具有第一焊接表面(15)并且第二管腳(8)具有第二焊接表面(16)，在注塑的外殼(1)上至少形成一平的電路板支承面(14，26)，該支承面基本與第一(15)和第二焊接表面(16)在一共同的平面(17)上，并且共同的平面(17)和半導體器件的光軸(24)夾一銳角或兩者平行。
2.依照權利要求1所述的發射光線的半導體器件，其特征在于第一和第二端部(5，6)在一平面上，該平面與電路板支承面(14)錯位，尤其是平行位移的并且第一和第二管腳(7，8)分別具有一個指向共同平面的S形彎曲(28)，使管腳端段的具有焊接表面(15，16)的每個側面在共同的平面上。
3.依照權利要求1所述的發射光線的半導體器件，其特征在于電路板支承面(26)由注塑的管殼上的一個或兩個側曲凹(25)構成，管腳(7，8)是平直的并且第一和第二管腳(7，8)的每個具有焊接表面(15，16)的側面與電路板支承面(26)基本在一共同的平面(17)上。
4.依照權利要求3所述的發射光線的半導體器件，其特征在于第一(15)和第二端部(6)同樣在共同的平面(17)上。
5.依照權利要求1至4中任何一項所述的發射光線的半導體器件，其特征在于注塑的管殼(1)還具有一個位于電路板支承面(14，26)對面的平面抽吸面(18)。
6.依照權利要求1至5中任何一項所述的發射光線的半導體器件，其特征在于注塑的管殼(1)在基面(13)對面的一側備有一個透鏡罩(23)，該透鏡罩具有一彎曲的光發射面(12)并且該發射面的光軸與發射光線的半導體(2)的光軸重合。
7.發射光線的半導體器件，該半導體器件沿一光軸(24)發射一個錐形光束，具有至少一個發射光線的半導體(2)、一個具有第一端部(5)和第一管腳(7)的第一電連接部分(3)、一個具有第二端部(6)和第二管腳(8)的第二電連接部分(4)和一個一體注塑的管殼(1)，該管殼由一種至少部分透光的材料制成，其中半導體(2)的第一電觸點(10)第一端部(5)并且半導體(2)的第二電觸點(11)與第二端部(6)導電連接，其中半導體(2)和第一(5)和第二端部(6)被注塑的管殼(1)封包，其中注塑的管殼(1)具有一個光發射面(12)和一個基面(13)，兩者分別設置注塑的管殼(1)相對的兩側，并且其中第一第二管腳(7，8)穿過基面(13)由注塑的管殼(1)中伸出，其特征在于注塑的管殼(1)同時備有兩個構成一電路板支承面(26)的側曲凹(25)和構成第二電路板支承面的側倒角面并且第一管腳(7)具有第一焊接表面(15)并且第二管腳(8)具有第二焊接表面(16)，所述表面可有選擇地基本與第一(26)或第二電路板支承面(14)在一共同的平面(17)上，從而使由注塑的管殼(1)和電連接部分(3，4)構成的殼體可表面安裝在電路板(21)上。
8.發射光線的半導體器件，具有至少一個發射光線的半導體(2)、一個具有第一端部(5)和第一管腳(7)的第一電連接部分(3)、一個具有第二端部(6)和第二管腳(8)的第二電連接部分(4)和一個注塑的管殼(1)，該管殼由至少部分透光的材料一體制成，其中半導體(2)的第一電觸點(10)與第一端部(5)并且半導體(2)的第二電觸點(11)與第二端部(6)導電連接，其中注塑的管殼(1)具有一光發射面(12)和一基面(13)，兩者分別設置在注塑的管殼(1)的相對的兩側，并且其中第一和第二管腳(7，8)穿過基面(13)由注塑的管殼(1)伸出，其特征在于第一和第二管腳(7，8)在注塑的管殼(1)外具有一U形彎曲，從而使管腳的部分長度(7，8)沿注塑管殼(1)朝光發射面(12)伸展并且在管腳的該部分段內第一管腳(7)的側面與第二管腳(8)的側面在一共同的面(17)上。
9.依照權利要求8所述的發射光線的半導體器件，其特征在于管殼(1)在其與共同的面對相面的一側具有抽吸面(18)。
10.依照權利要求8或9所述的發射光線的半導體器件，其特征在于管殼(1)在其面向共同的平面(17)一側具有一倒角面。
11.依照權利要求8至10中任何一項所述的發射光線的半導體器件，其特征在于管殼(1)在與基面(13)相對的一側備有一個透鏡罩(23)，該透鏡罩具有一彎曲的光發射面(12)并且其光軸與發射光線的半導體(2)的光軸(24)重合。
全文摘要
表面安裝的發射光線的半導體器件具有一個由透光材料一體制成的管殼(1)。管殼(1)在相對的兩側分別具有一基面(13)和一光發射面(12)。另外,管殼(1)還具有一個基本與基面(13)垂直的電路板支承面(14,26),該支承面與穿過基面(13)由管殼(1)中伸出的管腳(7,8)的焊接表面(15,16)在一個平面(17)上。
文檔編號H05K3/34GK1191396SQ9712645
公開日1998年8月26日 申請日期1997年11月29日 優先權日1996年11月29日
發明者H·布魯內爾 申請人:西門子公司