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1、(10)申请公布号 CN 104149244 A (43)申请公布日 2014.11.19 C N 1 0 4 1 4 9 2 4 4 A (21)申请号 201410280133.9 (22)申请日 2006.03.03 102005010311.1 2005.03.03 DE 200610059419.X 2006.03.03 B29C 39/10(2006.01) B29C 39/26(2006.01) H01L 31/0203(2014.01) (71)申请人 ATMEL德国有限公司 地址德国海尔布隆 (72)发明人迪特尔穆茨 汉斯-彼得魏布勒 (74)专利代理机构永新专利商标代理有限。
2、公司 72002 代理人侯鸣慧 (54) 发明名称 用于制造光学半导体模块的方法和模具 (57) 摘要 本发明涉及一种用于制造光学半导体模块的 方法，其中，将一个具有至少一个光学有源元件的 半导体基体(1)放置在一个引线框架(3，4)中， 其中，建立所述半导体基体(1)和所述引线框架 (3，4)之间的导电连接，然后，紧接着在一个模具 (11，12)中对所述引线框架(3，4)和所述半导体 基体(1)浇注，其中，设置至少一个覆盖体(14， 15，18，21)，它位于所述模具(11，13)的内壁和所 述光学有源元件之间。 (30)优先权数据 (62)分案原申请数据 (51)Int.Cl. 权利要求书。
3、2页 说明书5页 附图4页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书2页 说明书5页 附图4页 (10)申请公布号 CN 104149244 A CN 104149244 A 1/2页 2 1.用于制造光学半导体模块的方法，该方法包括： 将具有至少一个光学有源元件的半导体基体(1)安装在引线框架(3，4)中，其中，建立 所述半导体基体(1)和所述引线框架(3，4)之间的多个导电连接并且通过弹性力将所述半 导体基体(1)弹性地保持在所述引线框架中， 在浇注模具(11，12)中浇注所述引线框架(3，4)和所述半导体基体(1)， 在浇注过程中将至少一个覆盖体(14，15。
4、，18，21)压向所述半导体基体(1)，所述至少 一个覆盖体从所述浇注模具(11，13)的内壁延伸到所述光学有源元件处，其特征在于， 所述至少一个覆盖体(14，15，18，21)产生接触力，该接触力逆着所述弹性力将所述半 导体基体(1)回推一段距离， 所述至少一个覆盖体(14，15，18，21)包括圆形的、槽状的端面(19)，该端面具有边缘 (20)，该边缘平坦地环绕所述至少一个覆盖体(14，15，18，21)的周边并且构成锋利的边 缘，所述锋利的边缘以浇注密封的方式与所述半导体基体(1)密封，所述圆形的、槽状的端 面(19)和所述锋利的边缘(20)阻止通过毛细作用使浇注材料(5)引入到圆形的。
5、、槽状的 端面(19)中。 2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述引线框架(3，4)为连续的金属体并且 所述方法包括： 在所述半导体基体(1)包裹在所述浇注材料(5)中并且所述浇注材料(5)能够硬化之 后，锯切光学半导体模块以由所述连续的金属体制造多个单个的触点(3,4)。 3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述半导体基体(1)在放入到所述引线 框架(3，4)中之前除了所述光学有源元件之外以聚酰亚胺涂层，所述光学有源元件不被覆 盖，从而所述光学有源元件在浇注期间与所述至少一个覆盖体(14，15，18，21)产生直接的 接触。 4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述至少一。
6、个覆盖体(14，15，18，21)沿着 所述至少一个覆盖体(14，15，18，21)的长度具有保持不变的横截面积。 5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述至少一个覆盖体(14，15，18，21)具有 基本上圆形的横截面。 6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述至少一个覆盖体(14，15，18，21)具有 矩形的横截面。 7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述浇注材料(5)包括在所述光学有源元 件的波长范围中不透明的材料。 8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述浇注材料(5)包括在所述光学有源元 件的波长范围中透明的材料。 9.根据权利要求1或7所述的方法，其特征。
7、在于，所述至少一个覆盖体(14，15，18，21) 是透明的。 10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述浇注材料为环氧树脂。 11.用于保持半导体基体以制造光学半导体模块的浇注模具，该浇注模具包括： 朝向半导体基体(1)的上表面的内壁，该半导体基体被引线框架(3，4)弹性地保持固 定在所述浇注模具的内部，构成在所述半导体基体(1)和所述引线框架(3，4)之间的多个 导电连接；和 权 利 要 求 书CN 104149244 A 2/2页 3 从所述内壁延伸的至少一个覆盖体(14，15，18，21)，所述至少一个覆盖体(14，15，18， 21)延伸到所述半导体基体的光学有源元件的上表面，。
8、其中，所述至少一个覆盖体(14，15， 18，21)的端部包括包括圆形的、槽状的端面(19)，该端面具有边缘(20)，该边缘平坦地环 绕所述至少一个覆盖体(14，15，18，21)的周边并且构成锋利的边缘，所述锋利的边缘以浇 注密封的方式与所述半导体基体(1)密封，所述圆形的、槽状的端面(19)和所述锋利的边 缘(20)阻止通过毛细作用使浇注材料(5)引入到圆形的、槽状的端面(19)中，所述至少一 个覆盖体(14，15，18，21)设置用于通过逆着弹性力将所述半导体基体(1)回推一段距离来 使所述引线框架弹性变形。 12.根据权利要求11的浇注模具，其特征在于，所述引线框架(3，4)在浇注之前。
9、为连续 的金属体并且在所述半导体基体(1)被包裹在所述浇注材料(5)中并且浇注材料硬化之后 被切割成多个单个的触点(3,4)。 13.根据权利要求11的浇注模具，其特征在于，所述半导体基体(1)在放入到所述引线 框架(3，4)中前除了所述光学有源元件外以聚酰亚胺涂层，所述光学有源元件不被覆盖， 从而所述光学有源元件在浇注期间与至少一个覆盖体(14，15，18，21)产生直接的接触。 14.根据权利要求11的浇注模具，其特征在于，所述至少一个覆盖体(14，15，18，21)沿 着所述至少一个覆盖体(14，15，18，21)的长度具有不变的横截面积。 15.根据权利要求11的浇注模具，其特征在于，。
10、所述至少一个覆盖体(14，15，18，21)具 有基本上圆形的横截面。 16.根据权利要求11的浇注模具，其特征在于，所述至少一个覆盖体(14，15，18，21)具 有矩形的横截面。 17.根据权利要求11的浇注模具，其特征在于，所述浇注材料(5)包括在所述光学有源 元件的波长范围中不透明的材料。 18.根据权利要求11的浇注模具，其特征在于，所述浇注材料(5)包括在所述光学有源 元件的波长范围中透明的材料。 19.根据权利要求11或17的浇注模具，其特征在于，所述至少一个覆盖体(14，15，18， 21)是透明的。 20.根据权利要求11的浇注模具，其特征在于，所述浇注材料为环氧树脂。 权 。
11、利 要 求 书CN 104149244 A 1/5页 4 用于制造光学半导体模块的方法和模具 0001 本申请是申请号为200610059419.X、申请日为2006年3月3日、发明名称为“用 于制造光学半导体模块的方法和模具”的发明专利申请的分案申请。 技术领域 0002 本发明涉及一种用于制造光学半导体模块的方法和模具，其中，一个在其表面上 具有至少一个光学有源元件的半导体基体被放入一个引线框架中，在其上建立该半导体基 体和该引线框架之间的导电连接，并且接着，该引线框架和该半导体基体在一个模具中被 浇注。 背景技术 0003 由现有技术公开了这种制造方法，在该方法中，光学集成电路IC(PD。
12、IC)用一种透 明的浇注材料浇注包封或者设置在有机衬底上并且接着用一种浇注材料覆盖。该浇注材料 必须是透明的，以便允许通过来自该光学有源元件或者到该光学有源元件的光学区域中的 辐射。在此，该浇注材料必须与该光学元件接收或者发送的波长范围相协调。另外，该浇注 材料必须是温度稳定的并且是长时间稳定以及抗潮湿的。 0004 这种浇注材料是相对贵的并且在光学透明度上经常出现问题。 发明内容 0005 本发明现在以这样的任务为基础，即避免现有技术的一些缺点并且提供一种用于 制造上述类型的光学半导体模块的方法，在该方法中，可以使用一种低成本的浇注材料而 且达到该半导体模块的所要求的一些光学特性。 0006。
13、 根据本发明，提出了一种用于制造光学半导体模块的方法，其中，将一个具有至少 一个光学有源元件的半导体基体放置在一个引线框架中，其中，建立所述半导体基体和所 述引线框架之间的导电连接，然后，紧接着在一个模具中对所述引线框架和所述半导体基 体浇注，其中，设置至少一个覆盖体，它位于所述模具的内壁和所述光学有源元件之间。 0007 根据本发明，还提出了一种使用上述方法的模具，所述模具的朝向所述半导体基 体的上面的内壁承载着覆盖体，这些覆盖体以它们的相应的端面延伸到所述半导体基体的 上面。 0008 根据本发明，还提出了一种具有一个半导体基体的半导体模块，该半导体基体与 引线框架一起被浇注并且在其上面上。
14、具有至少一个光学有源元件，其中为每个光学有源元 件在浇注材料中配置一个空槽，所述空槽从所述光学有源元件一直延伸到该半导体模块的 上面。 0009 通过本发明的方法，能够以特别简单的并且低成本的方式来制造半导体模块，一 方面该半导体模块被浇注并且由此防止如振动或潮湿的环境影响，但是另一方面，在要发 射或接收光的区域中，没有相应的浇注材料。 0010 由此可以使用低成本的浇注材料，例如光学上不透明的环氧树脂，这导致成本节 说 明 书CN 104149244 A 2/5页 5 约。由此，所使用的浇注材料也可以根据其它一些标准而不是根据光学透射性来选择，并且 由此该模块还可以附加地根据其它一些需求来优。
15、化。 0011 优选，必须在它的尺寸上这样地选择这些覆盖体，使得它们为半导体基体留出足 够区域。在此，可以给该半导体基体上的每个光学有源元件配置一个自己的覆盖体，或者多 个光学有源元件可以共同地被一个覆盖体覆盖。 0012 在浇注后以及该浇注材料很大程度上凝固后，可以分别打开模具，并且这些覆盖 体可与该模具的朝向该半导体基体的上面的部分一起抽出。这些覆盖元件的端面在浇注过 程中被这样地压在该半导体基体上，使得流质状的浇注材料不会挤入该覆盖体的端面和该 半导体基体的相应区域之间。 0013 该半导体基体弹性地保持在一个引线框架中，以致于在这些覆盖体的相应的长度 情况下这些覆盖体可以逆着弹力地将该。
16、半导体基体压回一点，以便因此产生相应的压紧 力。 0014 如果该半导体基体在浇注前用聚酰亚胺层整体覆盖在其上面，其中空出这些光学 有源元件的区域，这是特别有利的。该聚酰亚胺层有助于减少在形成的浇注体中的半导体 基体上的热应力，并且使该半导体模块更加热稳定并且由此可在更高温度时使用。尤其重 要的是，如果该半导体模块要借助无铅焊接技术被进一步处理或者要与其它电路单元相连 接，因为在无铅焊接时，相应的焊剂在相同的接合条件下比其它情况中要求提高大约20 的焊接温度。 0015 根据本发明的模具在它的外部结构上基本上与用于QFN(四面无引脚扁平封装) 型的弹性引线框架的本身公知的模具相同，其中，这些覆。
17、盖体附加地设置并且固定在一个 内壁上。这种模具典型地由钢制成并且这些覆盖体可以一体地与该模具相连接。 0016 这些覆盖体典型地可以构造为一些圆柱形的销子，但是它们也可稍微圆锥形地延 伸或者具有一个朝着该半导体基体阶梯形、圆锥形或凸或凹地减小的横截面，这使在浇注 过程后脱模容易。不管怎样，它们具有一个端面，该端面可以被压在该半导体基体上。这些 覆盖体在横截面上可以为圆形或多边形、优选四边形地构造。在四边形结构时，这些覆盖体 也可以朝着该半导体基体圆锥形延伸，以便使脱模容易。 0017 为了使得通过这些覆盖体的端面对半导体基体的待保护的光学有源区域的密封 变得容易，可以规定，这些覆盖体在它们端面。
18、上具有增高的边缘，它平地环绕并相对该半导 体基体构成一个密封边缘。如果原来的端面回退到这些边缘后面，也有效地阻止通过毛细 作用将该浇注材料引入该半导体基体和该覆盖体之间的中间空间中。 0018 所形成的半导体模块的突出特点在于它的简单构型和很低的成本，这与在留空出 光学有源区域的情况下的简单浇注相关。通过在浇注材料中的相应的空槽，可以发射和接 受光学信号。通过在半导体基体上的聚酰亚胺涂层使得本发明的半导体模块明显是温度稳 定的。 0019 有利的是，在有源元件位于所述半导体基体的上面时，所述覆盖体从所述模具的 内壁一直延伸到所述有源光学元件。 0020 有利的是，覆盖体以一个端面相对浇注密封地。
19、覆盖所述有源光学元件。 0021 有利的是，所述浇注用一种在有源光学元件的波长范围中透明的浇注材料、尤其 是环氧树脂来实施。 说 明 书CN 104149244 A 3/5页 6 0022 有利的是，在浇注时，使用由透明的材料制成的覆盖体。 0023 有利的是，这些覆盖体沿着它们的长度具有保持不变的横截面积。 附图说明 0024 下面本发明结合一个实施例在一个附图中被示出并接着被说明。附图表示： 0025 图1浇注的半导体模块的横截面； 0026 图2图1中的模块的仰视图； 0027 图3图1和图2中的模块的侧视图； 0028 图4图1中半导体模块的部分剖析的透视图； 0029 图5图1中的模。
20、块的剖切透视图； 0030 图6示意性表示的用于半导体模块的模具的立体视图； 0031 图7圆柱形的覆盖体的一个剖面； 0032 图8圆柱形覆盖体的一个剖面，它在端面上具有一个环绕的接片； 0033 图9圆锥形截锥状的覆盖体的立体视图； 0034 图10截棱锥状的覆盖体的一个透视图。 0035 在附图的这些的图中，一些相同或功能相同的元件和信号(只要没有其它说明) 设有相同的参考标号。 具体实施方式 0036 图1以横截面示出一个已被浇注的半导体模块，在该半导体模块中，一个半导体 基体1被固定在一个衬底2上并且该单元弹性地支承在一个引线框架上，该引线框架的部 件用3，4标示。典型地由环氧树脂构。
21、成的浇注材料用5标示。该引线框架的部件3，4分别 构成单个触点，它们通过引线6，7与该半导体基体的相应的键合面(Bondflaechen)8，9连 接。这些单个的触点3，4在浇注和半导体模块硬化后通过锯切由关联的金属体形成。该锥 体在制造半导体模块前由统一的材料、例如铜的连接着的框架组成，在该框架中通过腐蚀 或预冲压(Vorstanzen)形成一些部位，在这些部位上这些单个触点在后来可被容易地分 离。由此，该框架可被简单地加工并且还可以在以后在浇注后被分成许多相互电绝缘的单 个部件。 0037 图1示出，该半导体基体1仅部分地被该浇注材料5覆盖。在此，留有一个自由空 间10，在该自由空间中可以。
22、设置光学有源元件，这些光学有源元件可以发送或接受辐射，不 被该浇注材料5阻挡。 0038 在该图中未示出具有一个薄的聚酰亚胺层的半导体基体1的涂层，其中，区域10 以及在以后被焊接的区域8，9例外。 0039 该衬底2例如可以通过陶瓷、有机材料或金属来构造。在此，导电性无关紧要，因 为该半导体基体的电起作用区仅仅在它的上表面上。 0040 图2示出图1中的半导体模块的仰视图，这些单个触点3，4露出来并且可以被看 到。 0041 图3示出从半导体模块正面看到的外视图。 0042 在图4中示出该半导体模块的三维视图，其中这样透明地表示浇注材料，使得可 说 明 书CN 104149244 A 4/5。
23、页 7 以看到这些引线6，7以及引线框架的这些部件。这些引线引向该半导体基体1，在那里它们 终止于键合面8，9。示出了一个在该浇注材料中的凹槽10，它为用于辐射和接收光学射线 的半导体基体1的光学有源元件空出。 0043 图5以剖切的三维形式示出图4中的半导体模块。 0044 在图6中非常示意性地示出一个用于根据本发明的半导体模块的模具11，12。这 种模具典型地是多个组合在一起的，以便在一次浇注过程中提供尽可能多的半导体模块， 但是在该图中仅示出唯一一个模具，它由一个底件11和一个上件12组成。该上件12在其 内侧13上承载着两个覆盖体14，15，它们构造成具有端面16，17的圆柱形的杆。 。
24、0045 在将衬底上的、已通过一些连接线相互连接的引线框架和半导体基体置入后，首 先合上模具。在此，这些覆盖体14，15以它们的端面16，17推到该半导体基体上并且在它 上面覆盖这些光学起作用区域。在合上模具后，通过一个进料口作为浇注材料注入在高温 下为流质的环氧树脂，直到填满该模具11，12的内部空间。在浇注树脂凝固后，去掉该模具 12的上部并且从硬化的环氧树脂中拉出这些覆盖体14，15。在浇注树脂中保留一些开口， 它们一直伸到半导体基体并且在那里留空出光学有源区域。 0046 图7以纵截面示出一个圆柱形的覆盖体18，它具有一个带有一个槽状凹部的端面 19，它的边缘20平面地环绕并且构成一个。
25、刀，它在浇注过程中构成相对于半导体基体的一 个相对浇注密封的覆盖结构。 0047 图8示出另一个覆盖体21，它同样是圆柱形的并且它在其端面22上具有一个环绕 的接片23，该接片构成相对于半导体基体的一个密封面。 0048 图9示出一个圆锥形延伸的截锥24，它具有一个用于安放在该半导体基体上的平 的端面25，而图10示出一个具有一个平的端面27的、横截面为四边形的截锥26。 0049 虽然本发明在上面被根据一个优选的实施例来说明，但它不是对本发明的限制， 而是可以以多种的方式和方法变型。 0050 参考标号列表 0051 1半导体基体18圆柱形覆盖体 2衬底19端面 3，4引线框架20边缘 5浇。
26、注材料21覆盖体 6，7引线22端面 8，9键合面23环绕的接片 10自由空间24截锥 11，12模具25平的端面 说 明 书CN 104149244 A 5/5页 8 13内侧26四边形的截锥 14，15覆盖体27平的端面 16，17端面 说 明 书CN 104149244 A 1/4页 9 图1 图2 说 明 书 附 图CN 104149244 A 2/4页 10 图3 图4 说 明 书 附 图CN 104149244 A 10 3/4页 11 图5 图6 图7 图8 说 明 书 附 图CN 104149244 A 11 4/4页 12 图9 图10 说 明 书 附 图CN 104149244 A 12 。