DE102008019612A1 - Optoelectronic component has base body and two light-emitting semiconductor chips arranged on two non-parallel surfaces of base body, where base body has metallization for supplying power to light-emitting semiconductor chips - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein optoelektronisches Bauteil mit lichtemittierenden Halbleiterchips und ein Herstellungsverfahren für derartige optoelektronische Bauteile.The The invention relates to an optoelectronic component with light-emitting Semiconductor chips and a manufacturing method for such optoelectronic Components.
Wegen ihrer hohen Effizienz und langen Lebensdauer werden lichtemittierende Halbleiterchips, zum Beispiel in Leuchtdioden, zunehmend nicht nur zu Signal-, sondern auch zu Beleuchtungszwecken eingesetzt. Insbesondere wenn das emittierte Licht von optischen Elementen wie Linsen oder Reflektoren gebündelt werden soll, sind kompakte Abmessungen und eine hohe Strahlungsdichte bei geeigneter Abstrahlcharakteristik für das optoelektronische Bauteil wünschenswert.Because of Their high efficiency and long life are light-emitting Semiconductor chips, for example in light emitting diodes, increasingly not only too Signal, but also used for lighting purposes. Especially when the emitted light from optical elements such as lenses or Reflectors bundled is to be compact dimensions and a high radiation density with suitable radiation characteristic for the optoelectronic component desirable.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein optoelektronisches Bauteil mit lichtemittierenden Halbleiterchips zu schaffen, das bei kompakten Abmessungen eine hohe Strahlungsdichte erreicht. Es ist eine weitere Aufgabe, ein Herstellungsverfahren für ein solches optoelektronisches Bauteil anzugeben.It is therefore an object of the present invention, an optoelectronic To provide a component with light-emitting semiconductor chips, the achieves a high radiation density in compact dimensions. It is another object, a production method for such specify optoelectronic component.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.These The object is solved by the features of the independent claims. advantageous Further developments and refinements of the invention are specified in the dependent claims.
Gemäß einem ersten Aspekt wird die Aufgabe gelöst durch ein optoelektronische Bauteil, das einen Grundkörper und mindestens zwei lichtemittierende Halbleiterchips umfasst. Die mindestens zwei lichtemittierende Halbleiterchips sind auf mindestens zwei nicht parallelen Flächen des Grundkörpers angeordnet, wobei der Grundkörper eine Metallisierung zur Stromversorgung der Halbleiterchips aufweist.According to one In the first aspect, the object is achieved by an optoelectronic Component that has a basic body and at least two light-emitting semiconductor chips. The at least two light-emitting semiconductor chips are at least two non-parallel surfaces of the basic body arranged, with the main body has a metallization for powering the semiconductor chips.
Die auf mehreren, nicht parallelen Flächen des dreidimensional ausgestalteten Grundkörpers angeordneten lichtemittierende Halbleiterchips führen zu einer Lichtabstrahlung in verschiedene Richtungen. Durch geeignete Formgebung des Grundkörpers und Anordnung der lichtemittierenden Halbleiterchips kann die Abstrahlcharakteristik des gesamten optoelektronischen Bauelements gezielt festgelegt werden. Durch die Metallisierung des Grundkörpers zur Stromversorgung der lichtemittierenden Halbleiterchips kann die Versorgung der lichtemittierenden Halbleiterchips auf Platz sparende Weise erfolgen, sodass die Oberfläche des optoelektronischen Bauteils ohne größere Freiräume mit Halbleiterchips belegt werden kann. Dieses resultiert in einem Bauteil mit hoher Strahlungsdichte. Es ist möglich, das Bauteil so zu gestalten, dass seine Abmessungen in einer Ebene die Fläche eines Halbleiterchips nur unwesentlich übersteigen. Somit kann eine nahezu punktförmige Lichtquelle realisiert werden.The on several, non-parallel surfaces of the three-dimensional designed Arranged body light-emitting semiconductor chips lead to a light emission in different directions. By suitable shaping of the basic body and Arrangement of the light-emitting semiconductor chips, the emission characteristics be set specifically the entire optoelectronic device. Due to the metallization of the main body to power the light-emitting semiconductor chips can supply the light-emitting Semiconductor chips take place in a space-saving manner, so that the surface of the Optoelectronic device without large clearances occupied by semiconductor chips can be. This results in a component with high radiation density. It is possible, To design the component so that its dimensions in one plane the area of a semiconductor chip only slightly exceed. Thus, an almost punctate Be realized light source.
In einer bevorzugten Ausgestaltung des optoelektronischen Bauteils sind Anschlusselemente zum Anschluss des Bauteils vorgesehen, wobei durch die Metallisierung Leiterbahnen zur Verbindung der lichtemittierenden Halbleiterchips mit den Anschlusselementen gebildet sind. Besonders bevorzugt werden die Anschlusselemente dabei ebenfalls durch die Metallisierung gebildet. Auf diese Weise kann das Bauelement mit den Anschlusselementen platzsparend als SMD (Surface-Mounted Device)-Bauteil auf eine Platine gelötet werden.In a preferred embodiment of the optoelectronic device are provided connecting elements for connection of the component, wherein by the metallization interconnects to connect the light-emitting Semiconductor chips are formed with the connection elements. Especially The connecting elements are also preferred by the Metallization formed. In this way, the device with The connection elements save space as an SMD (Surface-Mounted Device) component soldered to a board become.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist der Grundkörper des optoelektronischen Bauteils ein moulded interconnect device. Die in einem Spritzgussverfahren hergestellten moulded interconnect devices können kompakt und preisgünstig hergestellt werden, wobei verschiedene Techniken eingesetzt werden können, um eine Metallisierung aufzubringen oder auszubilden. Die Metallisierung kann beispielsweise als galvanisch aufgebrachte Metallschicht oder als aufgedruckte metallhaltige Schicht ausgeführt werden. Es ist dabei auch möglich, den Grundkörper aus mindestens zwei verschiedenen Kunststoffkomponenten aufzubauen, wobei nur bei einer der beiden Komponenten eine Metallisierung aufbringbar ist. Weiterhin kann die Metallisierung durch einen Metallkomplex innerhalb eines Kunststoffes gebildet werden, der durch einen Laser aktiviert und somit leitfähig wird.In a further preferred embodiment, the main body of Optoelectronic component a molded interconnect device. The Molded interconnect devices produced by injection molding can compact and inexpensive be prepared using various techniques can, to apply or form a metallization. The metallization can, for example, as a galvanically applied metal layer or as printed metal-containing layer are executed. It is there too possible, the main body out build up at least two different plastic components, wherein only one of the two components metallization can be applied is. Furthermore, the metallization through a metal complex be formed within a plastic by a laser activated and thus conductive becomes.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist der Grundkörper transparent. Im Gegensatz zu einem nicht transparenten Grundkörper wird in Richtung des Grundkörpers abgegebene Strahlung auf diese Weise nicht zwingend absorbiert sondern kann, gegebenenfalls nach internen Reflektionen den Grundkörper wieder verlassen, wodurch die Effizienz des Bauteils erhöht wird. Bevorzugt weist der Grundkörper dabei mindestens eine Oberfläche auf, die optisch funktionell strukturiert oder mikrostrukturiert ist. Dadurch kann die Abstrahlcharakteristik des Bauteils vorteilhaft beeinflusst werden.In In another advantageous embodiment, the base body is transparent. In contrast to a non-transparent base body is emitted in the direction of the body Radiation in this way is not necessarily absorbed but can, if necessary after internal reflections leave the body again, causing increases the efficiency of the component becomes. Preferably, the base body at least one surface on, the optically functionally structured or microstructured is. As a result, the emission characteristic of the component can be advantageous to be influenced.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist der Grundkörper von einer Vergussmasse umgeben. Bevorzugt hat die Vergussmasse Lichtkonversionseigenschaften oder es ist ein lichtkonvertierendes Material in der Vergussmasse vorgesehen oder wird von dieser umschlossen. Lichtkonvertierende Materialien erlauben die Herstellung eines Bauteils mit einer spektral breiten, weißlichtähnlichen Strahlung, die für Beleuchtungszwecke besonders geeignet ist.In a further advantageous embodiment of the basic body of surrounded by a potting compound. Preferably, the potting compound has light conversion properties or it is a light-converting material in the potting compound provided or is enclosed by this. Lichtkonvertierende Materials allow the production of a component with a spectral wide, white light-like Radiation for Lighting is particularly suitable.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung sind die lichtemittierenden Halbleiterchips Dünnfilm-Leuchtdioden. Bevorzugt sind die lichtemittierenden Halbleiterchips substratlos und besonders bevorzugt sind die lichtemittierenden Halbleiterchips dabei beidseitig emittierend. Alle zuvor genannten Ausführungsformen erlauben einen kompakten Aufbau des optoelektronischen Bauteils. Beidseitig lichtemittierende Halbleiterchips führen zudem zu einem Bauteil mit hoher Effizienz, insbesondere in Verbindung mit einem transparenten Grundkörper.In a further advantageous embodiment, the light-emitting semiconductor chips are thin-film light-emitting diodes. Preferably, the light-emitting semiconductor chips are substrateless and particularly preferably the light-emitting semiconductor chips are emitting on both sides. All aforementioned Embodiments allow a compact construction of the optoelectronic device. Both sides light-emitting semiconductor chips also lead to a component with high efficiency, especially in conjunction with a transparent body.
In weiteren vorteilhaften Ausgestaltungen weist der Grundkörper eine geschlossene Kavität auf, die mit einer Flüssigkeit gefüllt ist, oder eine Kavität und mit der Kavität verbundene Zuführungen zum Zuführen einer die Kavität durchströmenden Flüssigkeit. In beiden Ausgestaltungen kann über die Flüssigkeit von den lichtemittierenden Halbleiterchips abgegebene Wärme aufgenommen und verteilt beziehungsweise abgeführt werden.In Further advantageous embodiments, the main body has a closed cavity, with a liquid filled is, or a cavity and with the cavity connected feeds to the Respectively one the cavity flowing liquid. In both embodiments can over the liquid absorbed heat emitted by the light-emitting semiconductor chips and distributed or paid off.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist der der Grundkörper innerhalb eines Gehäuses angeordnet ist, wobei das Gehäuse so ausgeführt ist, dass der Grundkörper von einer Flüssigkeit umschlossen ist oder umströmt werden kann. Auch auf diese Weise kann über eine den Grundkörper umgebende oder diesen umströmende Flüssigkeit von den lichtemittierenden Halbleiterchips abgegebene Wärme aufgenommen und verteilt beziehungsweise abgeführt werden.In a further advantageous embodiment of the body is within a housing arranged is, the case so executed is that the main body from a liquid is enclosed or flows around can be. Also in this way can over a surrounding the body or this flowing around liquid absorbed heat emitted by the light-emitting semiconductor chips and distributed or paid off.
In weiteren vorteilhaften Ausgestaltungen sind neben den lichtemittierenden Halbleiterchips elektronische Halbleiterchips auf der Oberfläche des Grundkörpers vorgesehen. Elektronische Ansteuerschaltungen für die lichtemittierenden Halbleiterchips können so platzsparend in das Bauteil integriert werden.In Further advantageous embodiments are in addition to the light-emitting Semiconductor chips electronic semiconductor chips provided on the surface of the base body. Electronic drive circuits for the light-emitting semiconductor chips can so space-saving integrated into the component.
Gemäß einem zweiten Aspekt wird die Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Bauteils. Zunächst wird ein Grundkörper in einem Spritzgussverfahren erstellt und eine Metallisierung auf ausgewählte Bereiche des Grundkörpers aufgebracht oder in ausgewählten Bereiche des Grundkörpers eingebracht. Dann werden mindestens zwei lichtemittierende Halbleiterchips auf mindestens zwei nicht parallele Flächen des Grundkörpers derart angebracht, dass die Metallisierung der Stromversorgung der lichtemittierenden Halbleiterchips dient. Die sich ergebenden Vorteile des zweiten Aspekts entsprechen denen des ersten Aspekts.According to one second aspect, the object is achieved by a method for Production of an optoelectronic component. First, will a basic body created in an injection molding process and a metallization on selected Areas of the body applied or in selected areas of the basic body brought in. Then, at least two light-emitting semiconductor chips on at least two non-parallel surfaces of the body in such a way attached, that the metallization of the power supply of the light-emitting semiconductor chips serves. The resulting benefits of the second aspect correspond those of the first aspect.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen mit Hilfe von fünf Figuren näher erläutert. Es zeigen:following The invention will be described with reference to exemplary embodiments of five Figures closer explained. Show it:
Gleiche Bezugszeichen in den Figuren kennzeichnen gleiche oder gleich wirkende Elemente. Wird ein Bezugszeichen im Folgenden ohne einen Suffix a, b, usw. benutzt, beziehen es sich auf die Gesamtheit der entsprechenden Elemente oder auf ein einzelnes, nicht näher spezifiziertes Element.Same Reference numerals in the figures indicate the same or the same effect Elements. In the following, a reference numeral becomes without a suffix a, b, etc., they refer to the entirety of the corresponding ones Elements or to a single, unspecified element.
In
dem in
Der
Grundkörper
Bevorzugt
ist der Grundkörper
Zum
einen kann das Spritzgussherstellungsverfahren in mehreren aufeinanderfolgenden
Schritten erfolgen, wobei ein isolierender Kunststoff und ein metallisierter,
leitender Kunststoff räumlich
ineinander verzahnt den Grundkörper
Eine
weitere Möglichkeit
zur Aufbringung der Metallisierung bedient sich ebenfalls eines
Zweikomponenten-Spritzgussverfahrens,
wobei zwei verschiedene isolierende Kunststoffe eingesetzt werden.
Die beiden Kunststoffe unterscheiden sich darin, dass auf einem
der beiden Kunststoffe auf eine metallische Schicht abgeschieden
werden kann, auf dem anderen jedoch nicht. Damit kann, beispielsweise
durch einen stromlosen Metallabscheideprozess, die Metallisierung
Als
dritte Möglichkeit
ist bekannt, den Grundkörper
Weiterhin
sind Polymermaterialien bekannt, bei denen eine Leitfähigkeit
durch Bestrahlung aktiviert werden kann. Die Metallisierung
In
dem in
Alternativ
ist es möglich,
Anschlussfahnen oder -drähte
als Anschlusselemente
Ausgehend
von den Anschlusselementen
Jeder
lichtemittierende Halbleiterchip
Zum
Schutz der Halbleiterchips
Diese
Vergussmasse kann zudem lichtkonvertierende, also die Lichtwellenlänge beeinflussende
Eigenschaften, haben. Dieses kann entweder erreicht werden, indem
die Vergussmasse ein entsprechendes Material aufweist oder aus diesem
besteht oder ein entsprechendes Material in sie eingebettet ist.
Ein geeignetes Material ist beispielsweise YAG:Ce, bei dem eine
Lichtkonversation durch einen Lumineszenzprozess erfolgt. Durch
ein Material mit lichtkonvertierenden Eigenschaften kann auch mit spektral
schmalbandig, im Extremfall monochromatisch abstrahlenden lichtemittierenden
Halbleiterchips
Auch
bei dem Ausführungsbeispiel
der
Im
Unterschied zum Ausführungsbeispiel
der
Weiterhin
sind die Halbleiterchips
Durch
die in der
Die
Linse
Die
In
Im
Inneren des Grundkörpers
In
einer weiteren Ausgestaltung ist es möglich, die Kavität
In
einer alternativen Ausgestaltung kann eine Flüssigkeitskühlung auch bei einem Grundkörper
In
allen zuvor genannten Fällen
ist bei einem transparenten Grundkörper
In
diesem und auch den zuvor gezeigten Ausführungsbeispielen kann zudem
vorgesehen sein, die Metallisierung
Die Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele auf diese beschränkt. Vielmehr umfasst die Erfindung jedes neue Merkmal sowie jede Kombination von Merkmalen, was insbesondere jede Kombination von Merkmalen in den Patentansprüchen beinhaltet, auch wenn dieses Merkmal oder diese Kombination selbst nicht explizit in den Patentansprüchen oder Ausführungsbeispielen angegeben ist.The The invention is not by the description based on the embodiments limited to these. Rather, the invention encompasses every new feature as well as every combination of features, in particular any combination of features in the claims includes, even if this feature or this combination itself not explicitly in the patent claims or embodiments is specified.
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