用于制造光电子部件的方法和光电子部件

本发明涉及一种用于制造光电子部件的方法，并且涉及一种光电子部件。

本专利申请要求德国专利申请DE 10 2020 121 656.4的优先权，其公开内容通过引用并入本文。

现有技术公开了在平行于安装平面的方向上发射光的光电子部件。例如，这种部件可以包括用于光束偏转的内反射元件。

本发明的目的在于指定一种用于制造光电子部件的方法。本发明的另一目的在于提供一种光电子部件。这些目的通过用于制造光电子部件的方法和具有独立权利要求特征的光电子部件来实现。从属权利要求中指定了各种改进方案。

一种用于制造光电子部件的方法包括以下步骤：提供引线框架，该引线框架具有前侧和后侧；形成内模体，其中，将引线框架的第一部段嵌入内模体中，并且未将引线框架的第二部段嵌入内模体中；将光电子半导体芯片设置在引线框架的前侧上、内模体上；将引线框架弯曲，使得引线框架的第一部段相对于引线框架的第二部段成角度；并且将引线框架和内模体嵌入外模体中，使得光电子导体芯片发射的电磁辐射穿过外模体。

该方法实现了在非垂直于安装平面定向的方向上(例如，在平行于安装平面定向的方向上)发射电磁辐射的光电子部件的制造。通过该方法可获得的光电子部件可主要在主发射方向上发射电磁辐射。在通过该方法可获得的光电子部件的情况下，定向发射有利地在没有内部光偏转的情况下进行，由此可以实现高效率。

在该方法的实施例中，在将引线框架弯曲后，执行以下另外的步骤：将电子半导体芯片设置在引线框架的后侧上。在这种情况下，将电子半导体芯片连同引线框架和内模体嵌入外模体中。因此，通过该方法可以获得具有复杂功能性的紧凑型光电子部件。

在该方法的实施例中，在设置电子半导体芯片后，执行以下另外的步骤：将电子半导体芯片嵌入到嵌入材料中。然后将电子半导体芯片连同嵌入材料嵌入外模体中。嵌入材料可以保护电子半导体芯片免受外部影响造成的损坏。电子半导体芯片的电接触部(例如接合线)可以通过嵌入材料来防止损坏。

在本发明的实施例中，将引线框架弯曲，使得引线框架的第一部段朝向引线框架的后侧成角度。然后，引线框架的前侧可以用作通过该方法可获得的光电子部件的电接触的接触表面。在通过该方法可获得的光电子部件的情况下，电磁辐射的发射有利地不在引线框架上进行，这意味着可以可靠地避免阴影效应。

在该方法的实施例中，将引线框架弯曲，使得引线框架的第一部段朝向引线框架的前侧成角度。在通过该方法可获得的光电子部件的情况下，引线框架的后侧可以用作电接触的接触表面。通过该方法可获得的光电子部件可以有利地具有特别紧凑的外部尺寸。

在该方法的实施例中，将引线框架弯曲，使得引线框架的第一部段相对于引线框架的第二部段以90°的角成角度。在通过该方法可获得的光电子部件的情况下，电磁辐射的发射然后有利地平行于光电子部件的安装平面进行。

在该方法的实施例中，在弯曲过程前切割引线框架的部段。因此，在弯曲过程前的加工步骤期间，引线框架仍然可以包括附加的稳定连接，这有助于引线框架的加工。

在该方法的实施例中，内模体形成有腔室。在这种情况下，将光电子半导体芯片设置在腔室中。腔室可以有利地用于形成光电子半导体芯片发射的电磁辐射束。

在该方法的实施例中，在设置光电子半导体芯片后，执行以下另外的步骤：将灌封材料设置在腔室中。在这种情况下，将光电子半导体芯片嵌入灌封材料中。灌封材料可以有利地保护光电子半导体芯片免受外部影响造成的损坏。灌封材料还可以保护光电子半导体芯片的电接触部(例如与光电子半导体芯片连接的接合线)。灌封材料还可以包括波长转换颗粒或散射颗粒。

在该方法的实施例中，形成多个内模体。将引线框架的部段分别嵌入内模体中。将多个内模体一起嵌入外模体中。在这种情况下，该方法包括以下另外的步骤：将外模体分开以获得多个部分，这些部分均包括至少一个内模体。因此，该方法有利地实现了多个类似光电子部件的并行制造。因此，该方法能够以特别快速且具有成本效益的方式执行。

光电子部件包括：引线框架，其具有前侧和后侧；内模体；光电子半导体芯片，其设置在引线框架的前侧上、内模体上；以及外模体。引线框架的第一部段嵌入内模体中。引线框架的第二部段未嵌入内模体中。引线框架被弯曲，使得引线框架的第一部段相对于引线框架的第二部段成角度。引线框架和内模体嵌入外模体中。光电子半导体芯片发射的电磁辐射穿过外模体。

该光电子部件具有紧凑的外部尺寸。由于外模体，光电子部件受到保护免受外部影响，并且能够被容易地加工。光电子部件被配置为在主发射方向上发射电磁辐射，该主发射方向不是垂直于光电子部件的安装平面定向的。例如，主发射方向可以平行于安装平面定向。发射有利地在光电子部件内没有内部偏转的情况下进行，这意味着光电子部件可以是高效的。

在光电子部件的实施例中，电子半导体芯片设置在引线框架的后侧上。在这种情况下，电子半导体芯片连同引线框架和内模体嵌入外模体中。由于集成了电子半导体芯片，该光电子部件可以具有复杂的功能。即便如此，光电子元部件仍有利地具有非常紧凑的外部尺寸。

在光电子部件的实施例中，电子半导体芯片被配置为控制光电子半导体芯片。电子半导体芯片可以被配置为例如驱动器芯片。因此，光电子部件可以有利地以小外部尺寸具有复杂的功能。

在光电子部件的实施例中，引线框架被弯曲，使得引线框架的第一部段朝向引线框架的后侧成角度。在这种情况下，引线框架的前侧可以形成光电子部件的电接触表面。在该光电子部件的情况下，电磁辐射的发射有利地不在引线框架上进行，这意味着可以可靠地避免阴影效应。

在光电子部件的实施例中，引线框架被弯曲，使得引线框架的第一部段朝向引线框架的前侧成角度。在光电子部件的该变型的情况下，引线框架的后侧可以形成光电子部件的电接触表面。光电子部件的该变型可以有利地具有特别紧凑的外部尺寸。

在光电子部件的实施例中，引线框架被弯曲，使得引线框架的第一部段相对于引线框架的第二部段以90°的角成角度。在该光电子部件的情况下，电磁辐射的发射有利地在平行于光电子部件的安装平面的方向上进行。

在光电子部件的实施例中，内模体包括腔室。在这种情况下，光电子半导体芯片设置在腔室中。内模体的腔室可导致由光电子半导体芯片发射的电磁辐射束的形成。

在光电子部件的实施例中，灌封材料设置在腔室中。在这种情况下，光电子半导体芯片嵌入灌封材料中。灌封材料可以用于保护光电子半导体芯片免受外部影响造成的损坏。灌封材料还可以保护连接到光电子半导体芯片的接合线。此外，灌封材料可以包括嵌入颗粒，例如散射颗粒或波长转换颗粒。

在光电子部件的实施例中，除光电子半导体芯片外，至少一个另外的光电子半导体芯片设置在引线框架的前侧上、内模体上。光电子半导体芯片和至少一个另外的光电子半导体芯片可以被配置为发射具有不同波长的电磁辐射。例如，光电子部件可以包括分别发射红光、绿光和蓝光的光电子半导体芯片。

结合以下示例性实施例的描述，本发明的上述特性、特征和优点以及实现它们的方式将变得更清晰并更容易理解，这些示例性实施例将结合附图进行更详细的解释，在这些附图中分别示意性地示出：

图1示出了引线框架的前侧的俯视图；

图2示出了引线框架，该引线框架具有形成在其上的内模体；

图3示出了具有内模体的引线框架的截面侧视图；

图4示出了具有内模体和设置在所述内模体上的光电子半导体芯片的引线框架的片段；

图5示出了引线框架的第一部段相对于引线框架的第二部段成角度后引线框架的前侧的俯视图；

图6示出了第一部段已经成角度后引线框架的截面侧视图；

图7示出了嵌入外模体中后引线框架的前侧的俯视图；

图8示出了嵌入外模体中后引线框架的截面侧视图；

图9示出了通过将外模体和引线框架分成多段而获得的光电子部件；

图10示出了光电子部件的另一变型的第一视图；

图11示出了光电子部件的该变型的第二视图；

图12示出了光电子部件的又一变型；

图13示出了处于未完成加工状态的光电子部件的又一变型的截面侧视图；和

图14示出了光电子部件的该变型的截面侧视图。

图1示出了引线框架100的部分。引线框架100具有前侧101(在图1中可见)和与前侧101相对的后侧102。引线框架100包括导电材料，例如金属。引线框架100可以例如通过蚀刻由薄金属板制成。引线框架100可以被配置为例如QFN引线框架，特别是被配置为例如QFN面板。

在图1中，示出了引线框架100的四个类似配置的片段140。然而，引线框架100可以包括任何数量的片段140。片段140以规则的二维布置进行设置，例如以矩形矩阵进行设置。稳定支柱160(其中一个在图1中以示例的方式示出)可以在引线框架100的片段140之间延伸。引线框架100的片段140彼此连接，并通过腹板150连接到支柱160。

在图1所示的示例中，引线框架100的每个片段140包括第一部段110和第二部段120。在该示例中，第一部段110被分别划分为第一子部段111和第二子部段112。第二部段120被分别划分为第一子部段121和第二子部段122。在每个片段140中，第一部段110的第一子部段111以一体的方式连贯地连接到第二部段120的第一子部段121。因此，第一部段110的第二子部段112以一体的方式连贯地连接到第二部段120的第二子部段122。相比之下，第一部段110的第一子部段111和第二子部段112以及第二部段120的第一子部段121和第二子部段122在每个片段140中彼此分离，并且通过腹板150、支柱160和其他片段140仅间接地彼此连接。

图2示出了处于在时间上在图1之后的加工状态的引线框架100的前侧101的俯视图。图3示出了处于图2所示的加工状态的引线框架100的截面侧视图。

在引线框架100的每个片段140上形成了相应的内模体200。内模体200是彼此分离的并且是彼此间隔开的。

内模体200已经通过模制工艺(例如通过注塑成型)形成。有利的是，在单个加工步骤中同时在引线框架100的所有片段140上形成内模体200。内模体200由塑料材料形成，例如由热塑性塑料或热固性塑料形成。

引线框架100的片段140的第一部段110均嵌入内模体200中，因为内模体200的材料在形成内模体200时已经围绕第一部段110模制。第二部段120未分别嵌入内模体200中。

每个内模体200包括上侧201和与上侧201相对的下侧202。在图2和图3所示的示例中，内模体200的下侧202终止于与引线框架100的后侧102齐平，而内模体100的上侧201升高到引线框架100的前侧101之上。然而，例如，内模体200的下侧202也可以突出超过引线框架100的后侧102。同样可能的是，内模体200的上侧201也终止于与引线框架100的前侧101齐平。

包括基部230和周向壁220的腔室210形成在每个内模体200的上侧201中。引线框架100的各个片段140的第一部段110的第一子部段111和第二子部段112在每个内模体200的腔室210的基部230处露出。可以省略壁220，从而可以省略腔室210。在这种情况下，内模体200的上侧201可以终止于与引线框架100的前侧101齐平，并且形成基部230，引线框架100的各个片段140的第一部段110的第一子部段111在基部230中露出，引线框架100的各个片段140的第一部段110的第二子部段112在基部230中露出。

图4示出了处于在时间上在图2和图3的图示之后的加工状态的引线框架100的片段140的俯视图。

光电子半导体芯片300已经设置在引线框架100的前侧101上、该片段140的内模体200上。光电子半导体芯片300已经设置在腔室210的基部230处、内模体200的腔室210中。如果腔室210不存在，则光电子半导体芯片300将被设置在内模体200的上侧201中，该上侧将形成基部230。在引线框架100的其他片段140的内模体200上分别设置有对应的光电子半导体芯片300。

光电子半导体芯片300被配置为发射电磁辐射，例如可见光。光电子半导体芯片300可以是例如发光二极管芯片(LED芯片)。光电子半导体芯片300已经被配置和设置在内模体200上，使得由光电子半导体芯片300发射的电磁辐射在主发射方向上被发射，该主发射方向垂直于内模体200的上侧201定向，从而也垂直于引线框架100的前侧101定向。

设置在内模体200上的光电子半导体芯片300已经通过图中所示的示例中的两个接合线320导电连接到引线框架100的片段140的第一部段110的子部段111、112，该子部段在内模体200的腔室210的基部230处露出。然而，导电连接也可以以另一种方式(例如通过焊接连接或粘合剂连接)建立。

在将光电子半导体芯片300设置在内模体200的腔室210中后，灌封材料330已经设置在腔室200中。光电子半导体芯片300已经嵌入灌封材料330中。灌封材料330可以包括例如硅树脂。灌封材料330用于保护光电子半导体芯片300和接合线320免受外部影响造成的损坏。此外，灌封材料330可以包括嵌入颗粒，例如散射颗粒或波长转换颗粒。可以提供波长转换颗粒，用于至少部分地将光电子半导体芯片300发射的电磁辐射转换成不同波长的电磁辐射。灌封材料330可以被省略。

图5示出了处于在时间上在图4的图示之后的加工状态的引线框架100的前侧101的俯视图。图6示出了处于图5的加工状态的引线框架100的截面侧视图。

从图4所示的加工状态开始，已经切割了引线框架100的将引线框架100的第一部段110连接到引线框架100的其他部段的那些腹板150。腹板150的切割可以例如通过冲压工艺进行。

随后，将引线框架100在每个片段140中弯曲，使得引线框架100的各个片段140的第一部段110相对于相应片段140的第二部段120成角度。引线框架100的第一部段110和形成在第一部段110上的内模体200已经弯曲出引线框架100平面。引线框架100的第一部段110和设置在第一部段110上的内模体200已经朝向引线框架100的后侧102成角度。

在图5和图6所示的示例中，引线框架100的第一部段110已各自弯曲90°，使得引线框架100每个片段140的第一部段100的后侧102与第二部段120的后侧102之间分别成90°的角130。然而，也可以将引线框架100弯曲，使得角130具有0°至180°的另一个值。

图7以俯视图示出了处于在时间上在图5和图6的图示之后的加工状态的引线框架100和内模体200。图8示出了处于图7所示的加工状态的引线框架100的截面侧视图。

引线框架100和内模体200已经嵌入共同的外模体400中。外模体400可以例如通过模制工艺、特别是例如通过压缩模制来形成。在模制工艺过程中，外模体400的材料已经围绕引线框架100和内模体200进行模制。如果灌封材料330设置在内模体200的腔室210中，则灌封材料300也已被外模体400的材料覆盖。否则，外模体400的材料也延伸进入到内模体200的腔室210中，使得光电子半导体芯片300已经嵌入外模体400的材料中。如果不存在腔室210，则光电子半导体芯片300同样已经嵌入外模体400的材料中。

外模体400可以包括例如塑料材料，例如硅树脂或环氧树脂。外模体400的材料对由电磁半导体芯片300发射的电磁辐射基本透明。如果设置在内模体200的腔室210中的灌封材料330包括波长转换材料，则外模体400的材料对由转换器材料产生的电磁辐射具有高透明度。

外模体400包括上侧401和与上侧401相对的下侧402。外模体400已被配置为使得引线框架100的片段140的第二部段120的前侧101终止于与外模体400的下侧402齐平，并且在外模体400的下侧402处是可接近的。在形成外模体400前，可能需要转动引线框架100。在形成外模体400后，还可能需要去除(去除溢料(deflashing))外模体100的任何材料(溢料(flash))，该材料已经在引线框架100的片段140的第二部段120的前侧101上形成了不期望的覆盖物。

图9示出了光电子部件10的立体图示，该光电子部件10是通过将图7和图8所示的外模体400分成多段来形成的。

从图7和图8所示的加工状态开始，外模体400连同嵌入外模体400中的引线框架100已经被分成多段。通过将外模体连同嵌入外模体中的引线框架分成多段，形成了多个部分410，这些部分均包括引线框架100的片段140和设置在该片段140上的内模体200。每个这样的部分410形成光电子部件10。将外模体400和引线框架100分成多段可以例如通过锯切工艺进行。

形成光电子部件10的部分410的下侧402形成光电子部件10的安装侧。引线框架100的片段140的第二部段120的前侧101在部分410的下侧402处露出，该前侧形成光电子部件10的电接触表面。因此，光电子部件10可以适合作为表面安装(例如通过回流焊接进行安装)的SMD部件。

光电子部件10的光电子半导体芯片300的主发射方向相对于垂直于光电子部件10安装平面定向的方向以角130(即在所示示例中以90°)成角度。因此，电子部件10在平行于光电子部件10的安装平面的方向上发射电磁辐射。因此，光电子部件10例如可以适用于将电磁辐射耦合到光波导中。光电子部件10的内模体200的腔室210可导致光电子半导体芯片300发射的电磁辐射的集束。

由光电子部件10的光电子半导体芯片300发射的电磁辐射穿过灌封材料330(如果存在的话)并穿过外模体400的材料。

图10和图11从不同观察方向示出了光电子部件11的立体图示。图10和图11中所示的光电子部件11在很大程度上对应于图9中所示的光电子部件10。用于制造光电子部件11的方法显著地对应于上述用于制造光电子部件10的方法。下面仅描述光电子部件11和用于制造光电子部件11的方法与光电子部件10和用于制造光电子部件10的方法的不同之处。在其他方面，光电子部件10和相关制造方法的上述描述也适于光电子部件11。

在光电子部件11的情况下，将引线框架100弯曲，使得引线框架100的片段140的第一部段110朝向引线框架的前侧101成角度。因此，引线框架100的片段140的第一部段110的前侧101与第二部段120的前侧101成角130，该角为0至180°，并且在图10和11中所示的示例中，该角为90°。

在光电子部件11的制造过程中，引线框架100和内模体200嵌入外模体400中，使得引线框架100的第二部段120的后侧102终止于与外模体400的下侧402齐平。在此可以省去先前对导体框架100的转动。在光电子部件11的情况下，引线框架100的片段140的第二部段120的子部段121、122的后侧102因此形成光电子部件11的电接触表面。

在光电子部件11的情况下，光电子半导体芯片300从内模体200的腔室210发射电磁辐射是在引线框架100的第二部段120的前侧101上进行的。

图12示出了根据又一变型的光电子部件12的示意性立体图示。图12的光电子部件12在很大程度上对应于图9中所示的光电子部件10，并且可以通过非常类似的方法来制造。下面仅描述光电子部件12和用于制造光电子部件12的方法与光电子部件10和相关制造方法的不同之处。在其他方面，光电子部件10和相关制造方法的描述也适于图12的光电子部件12。

为了制造光电子部件12，使用引线框架100，其中每个片段140的第一部段110和第二部段120均包括多于两个子部段。因此，可以在内模体200的腔室210中设置并电接触多于一个光电子半导体芯片300。在图12所示的示例中，除光电子半导体芯片300外，两个另外的光电子半导体芯片310在内模体200的腔室210中已经设置在引线框架100的前侧101上。另外的光电子半导体芯片310可以被配置为例如发射波长不同于光电子半导体芯片300的波长的电磁辐射。例如，光电子半导体芯片300和另外的光电子半导体芯片310可以被配置为发射波长在红色、绿色和蓝色光谱范围内的光。不言而喻，光电子部件12还可以仅包括一个另外的光电子半导体芯片310或多于两个另外的光电子半导体芯片310。

同样可以以与图10和图11的光电子部件11相同的方式弯曲光电子部件12的引线框架100。

图13示出了在实施上述制造方法的又一变型期间引线框架100的片段140的示意性截面侧视图。

在制造方法的该变型的情况下，在将引线框架100弯曲后，在另外的制造步骤中，电子半导体芯片500在引线框架的片段140(如图13所示)的第二部段120上已经设置在引线框架100的后侧102上。然后，电子半导体芯片500例如通过接合线导电连接到引线框架100的第二部段120的子部段121、122。对应的电子半导体芯片500也已经设置并电接触在引线框架100的其他片段140上。

电子半导体芯片500可以被配置为例如控制引线框架100的各个片段140的光电子半导体芯片300。如果除光电子半导体芯片300外还存在另外的光电子半导体芯片310，则电子半导体芯片500可以被配置为控制光电子半导体芯片300和所有另外的光电子半导体芯片310。为此，电子半导体芯片500可以被配置为例如驱动器芯片。然而，电子半导体芯片500也可以具有其他或另外的功能。

在设置电子半导体芯片500后，电子半导体芯片500已经嵌入到嵌入材料510中。嵌入材料510可用于保护电子半导体芯片500和连接到电子半导体芯片500的接合线。嵌入材料510可以是例如塑料材料(例如硅树脂或环氧树脂)。然而，也可以将电子半导体芯片500嵌入到嵌入材料510中省略。

图14示出了光电子部件13的示意性截面侧视图，该光电子部件13已经通过对引线框架100的片段140(图13所示)的另外加工来制造。

从图13所示的加工状态开始，引线框架100已经嵌入外模体400中(如上文关于光电子部件10制造的描述)。外模体400已经形成为使得外模体400的下侧402终止于与引线框架100的第二部段120的前侧101齐平。电子半导体芯片500和围绕电子半导体芯片500的嵌入材料510连同引线框架100和内模体200已经嵌入外模体400中。

随后，以已经描述的方式将外模体400和嵌入外模体400中的引线框架100分成多段，以形成光电子部件13。

已经参考优选示例性实施例更详细地说明和描述了本发明。然而，本发明不限于所公开的示例。相反，在不脱离本发明的范围的情况下，本领域技术人员可由此衍生出其他变型。

附图标记列表

10 光电子部件

11 光电子部件

12 光电子部件

13 光电子部件

100 引线框架

101 前侧

102 后侧

110 第一部段

111 第一子部段

112 第二子部段

120 第二部段

121 第一子部段

122 第二子部段

130 角

140 片段

150 腹板

160 支柱

200 内模体

201 上侧

202 下侧

210 腔室

220 壁

230 基部

300 光电子半导体芯片

310另外的光电子半导体芯片

320 接合线

330 灌封材料

400 外模体

401 上侧

402 下侧

410 部分

500 电子半导体芯片

510 嵌入材料