DE102013214877A1

DE102013214877A1 - Verfahren zum Herstellen eines Abdeckelements und eines optoelektronischen Bauelements, Abdeckelement und optoelektronisches Bauelement

Info

Publication number: DE102013214877A1
Application number: DE102013214877.1A
Authority: DE
Inventors: Tobias Gebuhr; Markus Burger; Ion Stoll
Original assignee: Osram Opto Semiconductors GmbH
Current assignee: Ams Osram International GmbH
Priority date: 2013-07-30
Filing date: 2013-07-30
Publication date: 2015-02-19
Also published as: WO2015014874A1; CN105453281B; JP6392871B2; JP2016532152A; CN105453281A; US20160155912A1; US9947843B2

Abstract

Ein Verfahren zum Herstellen eines Abdeckelements für ein optoelektronisches Bauelement umfasst Schritte zum Herstellen eines Rahmens mit einer Mehrzahl von Durchbrüchen, zum Einbringen eines Konvertermaterials in eine Mehrzahl der Durchbrüche und zum Zerteilen des Rahmens.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Abdeckelements gemäß Patentanspruch 1, ein Verfahren zum Herstellen eines optoelektronischen Bauelements gemäß Patentanspruch 16, ein Abdeckelement für ein optoelektronisches Bauelement gemäß Patentanspruch 18 sowie ein optoelektronisches Bauelement gemäß Patentanspruch 19.
Optoelektronische Bauelemente, beispielsweise Leuchtdioden-Bauelemente, zur Emission weißen oder andersfarbigen Lichts sind aus dem Stand der Technik bekannt. Es ist bekannt, solche optoelektronischen Bauelemente mit optoelektronischen Halbleiterchips, beispielsweise Leuchtdiodenchips, auszustatten, die zur Emission elektromagnetischer Strahlung mit einer ersten Wellenlänge vorgesehen sind, beispielsweise zur Emission elektromagnetischer Strahlung mit einer Wellenlänge aus dem blauen Spektralbereich. Zusätzlich weist ein solches optoelektronisches Bauelement ein Konverterelement auf, das dazu vorgesehen ist, eine Wellenlänge eines Teils der durch den optoelektronischen Halbleiterchip emittierten elektromagnetischen Strahlung zu konvertieren. Das Konverterelement weist hierzu wellenlängenkonvertierende Partikel auf, die dazu ausgebildet sind, elektromagnetische Strahlung mit einer ersten Wellenlänge zu absorbieren und anschließend elektromagnetische Strahlung mit einer zweiten, typischerweise größeren, Wellenlänge zu emittieren. Die wellenlängenkonvertierenden Partikel sind in der Regel in ein Matrixmaterial des Konverterelements eingebettet, beispielsweise in Silikon oder eine Keramik.
Es ist bekannt, den optoelektronischen Halbleiterchip und das auf einer Strahlungsemissionsfläche des optoelektronischen Halbleiterchips angeordnete Konverterelement bei solchen optoelektronischen Bauelementen in ein optisch reflektierendes Vergussmaterial einzubetten, das die Seitenflächen der optoelektronischen Halbleiterchips und des Konverterelements bedeckt. Das Vergussmaterial kann beispielsweise Silikon mit eingebetteten Streupartikeln aufweisen. Um eine Kontamination einer als Lichtaustrittsfläche dienenden Oberseite des Konverterelements mit dem Vergussmaterial zu verhindern, ist es erforderlich, das Konverterelement mit im Wesentlichen senkrechten Seitenflächen und mit scharfen Außenkanten auszubilden. Diese Anforderungen sind bei Konverterelementen mit einem auf Silikon basierenden Matrixmaterial schwierig zu erfüllen.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren zum Herstellen eines Abdeckelements für ein optoelektronisches Bauelement anzugeben. Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren zum Herstellen eines optoelektronischen Bauelements anzugeben. Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 16 gelöst. Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Abdeckelement für ein optoelektronisches Bauelement bereitzustellen. Diese Aufgabe wird durch ein Abdeckelement mit den Merkmalen des Anspruchs 18 gelöst. Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein optoelektronisches Bauelement bereitzustellen. Diese Aufgabe wird durch ein optoelektronisches Bauelement mit den Merkmalen des Anspruchs 19 gelöst. In den abhängigen Ansprüchen sind verschiedene Weiterbildungen angegeben.
Ein Verfahren zum Herstellen eine Abdeckelements für ein optoelektronisches Bauelement umfasst Schritte zum Herstellen eines Rahmens mit einer Mehrzahl von Durchbrüchen, zum Einbringen eines Materials in eine Mehrzahl der Durchbrüche, und zum Zerteilen des Rahmens. Vorteilhafterweise lässt sich durch dieses Verfahren eine Mehrzahl von Abdeckelementen gleichzeitig in einem gemeinsamen Arbeitsgang herstellen. Dadurch ermöglicht das Verfahren eine kostengünstige Massenproduktion von Abdeckelementen. Dabei werden die einzelnen Abdeckelemente durch Zerteilen des Rahmens vereinzelt. Da das Zerteilen des Rahmens eine Erzeugung im Wesentlichen senkrechter Schnittflächen und scharfer Kanten ermöglicht, können die durch das Verfahren erhältlichen Abdeckelemente vorteilhafterweise im Wesentlichen senkrechte Seitenflächen und scharfe Außenkanten aufweisen.
In einer Ausführungsform des Verfahrens wird der Rahmen durch Spritzgießen oder Spritzpressen hergestellt. Alternativ kann der Rahmen auch durch einen anderen Moldprozess (Formprozess) hergestellt werden. Vorteilhafterweise erlaubt das Verfahren dadurch eine kostengünstige und gut reproduzierbare Herstellung des Rahmens.
In einer Ausführungsform des Verfahrens wird der Rahmen aus einem ein Silikon oder ein Epoxidharz aufweisenden Matrixmaterial hergestellt. Vorteilhafterweise sind diese Materialien kostengünstig erhältlich und weisen geeignete Materialeigenschaften auf.
In einer Ausführungsform des Verfahrens wird der Rahmen aus einem Material hergestellt, das eingebettete Partikel aus TiO₂, ZrO₂, Al₂O₃, AlN, SiO₂ oder einem anderen optisch reflektierenden Material, eingebettete wellenlängenkonvertierende Partikel und/oder ein eingebettetes farbiges Pigment aufweist. Vorteilhafterweise kann der Rahmen dadurch ein weißes und optisch reflektierendes Aussehen oder ein farbiges Aussehen erhalten. Alternativ oder zusätzlich kann der Rahmen auch eine wellenlängenkonvertierende Eigenschaft aufweisen und ein ähnliches Aussehen erhalten, wie das in die Durchbrüche des Rahmens eingebrachte Material.
In einer Ausführungsform des Verfahrens wird das Material durch Rakeln, Sprühen oder Dispensen in die Durchbrüche eingebracht. Vorteilhafterweise ermöglicht dies eine kostengünstige und reproduzierbare Durchführung des Verfahrens.
In einer Ausführungsform des Verfahrens weist das Material eingebettete wellenlängenkonvertierende Partikel auf. Die wellenlängenkonvertierenden Partikel können beispielsweise als organischer oder anorganischer Leuchtstoff oder in Form von Quantenpunkten vorliegen. Das durch das Verfahren erhältliche Abdeckelement kann dann als Konverterelement einer durch das Abdeckelement bewirkten Wellenlängenkonvertierung elektromagnetischer Strahlung dienen.
In einer Ausführungsform des Verfahrens wird das Material als Paste in die Durchbrüche eingebracht. Vorteilhafterweise lässt sich das Material dadurch einfach verarbeiten. Außerdem wird eine kostengünstige Durchführung des Verfahrens ermöglicht.
In einer Ausführungsform des Verfahrens werden die Durchbrüche jeweils mit einer im Wesentlichen rechteckigen Querschnittsfläche ausgebildet. Vorteilhafterweise sind durch das Verfahren dadurch Abdeckelemente mit im Wesentlichen rechteckiger Form erhältlich. Dies ermöglicht eine Verwendung der Abdeckelemente in Kombination mit optoelektronischen Halbleiterchips mit im Wesentlichen rechteckiger Strahlungsemissionsfläche. Dabei wird die Strahlungsemissionsfläche durch das durch das Verfahren erhältliche Abdeckelement vorteilhafterweise im Wesentlichen vollständig abgedeckt.
In einer Ausführungsform des Verfahrens erfolgt das Verteilen des Rahmens durch Sägen, Lasertrennen, Schneiden oder Stanzen. Vorteilhafterweise ermöglichen diese Methoden des Zerteilens des Rahmens eine Erzeugung im Wesentlichen senkrechter Trennflächen mit scharfen Kanten. Dadurch weisen auch die durch das Verfahren erhältlichen Abdeckelemente im Wesentlichen senkrechte Seitenflächen und scharfe Kanten auf.
In einer Ausführungsform des Verfahrens wird der Rahmen so hergestellt, dass die Durchbrüche regelmäßig angeordnet sind. Vorteilhafterweise ermöglicht dies eine besonders einfache Vereinzelung der durch das Verfahren erhältlichen Abdeckelemente.
In einer Ausführungsform des Verfahrens wird der Rahmen so zerteilt, dass Teilstücke mit jeweils einem Durchbruch entstehen. Vorteilhafterweise bildet jedes der Teilstücke dann ein Abdeckelement, das sich zur Verwendung in Kombination mit einem optoelektronischen Halbleiterchip eignet.
In einer Ausführungsform des Verfahrens wird der Rahmen so zerteilt, dass mindestens ein Teilstück entsteht, das einen Durchbruch aufweist, der ringförmig von einem Abschnitt des Rahmens umgrenzt wird. Vorteilhafterweise kann der den Durchbruch ringförmig umgrenzende Abschnitt des Rahmens im Wesentlichen senkrechte Seitenflächen und scharfe Kanten aufweisen. Außerdem kann der den Durchbruch ringförmig umgrenzende Abschnitt eines ein Abdeckelement bildenden Teilstücks einen Teil eines Reflektors, einen Teil einer seitlichen Umgrenzung einer lichtemittierenden Fläche eines optoelektronischen Bauelements (Shutter) oder einen wellenlängenkonvertierenden Teil des Abdeckelements bilden.
In einer Ausführungsform des Verfahrens wird vor dem Zerteilen des Rahmens bei einer Mehrzahl von Durchbrüchen das in den Durchbruch eingebrachte Material zerteilt. Dabei kann beispielsweise ein Eckbereich des Materials von den übrigen Teilen des Materials eines Durchbruchs abgetrennt werden. Die durch das Verfahren erhältlichen Abdeckelemente weisen dann in einem ihrer Eckbereiche eine Aussparung auf, die beispielsweise dazu vorgesehen sein kann, eine Bondfläche eines optoelektronischen Halbleiterchips frei zu halten.
In einer Ausführungsform des Verfahrens erfolgt das Zerteilen des Materials durch Bohren, Stanzen, Sägen, Schneiden, Wasserstrahlschneiden oder einen Laserprozess. Vorteilhafterweise lassen sich diese Verfahrensschritte präzise, kostengünstig und schnell durchführen.
In einer Ausführungsform des Verfahrens wird der Rahmen vor dem Einbringen des Materials mit einem Plasma behandelt. Vorteilhafterweise kann dies eine Haftung zwischen dem in die Durchbrüche des Rahmens eingebrachten Material und dem Material des Rahmens verbessern.
In einer Ausführungsform des Verfahrens erfolgt das Einbringen des Materials, bevor der Rahmen vollständig ausgehärtet ist. Vorteilhafterweise kann auch dies eine Haftung zwischen dem Material des Rahmens und dem in die Durchbrüche des Rahmens eingebrachten Material verbessern.
Ein Verfahren zum Herstellen eines optoelektronischen Bauelements umfasst Schritte zum Herstellen eines Abdeckelements nach einem Verfahren der vorgenannten Art, zum Bereitstellen eines optoelektronischen Halbleiterchips, und zum Anordnen des Abdeckelements auf einer Strahlungsemissionsfläche des optoelektronischen Halbleiterchips. Vorteilhafterweise kann das Abdeckelement des durch dieses Verfahren erhältlichen optoelektronischen Bauelements im Wesentlichen senkrechte Seitenflächen und scharfe Kanten aufweisen.
In einer Ausführungsform des Verfahrens umfasst dieses weitere Schritte zum Anordnen des optoelektronischen Halbleiterchips auf einer Oberfläche eines Trägers und zum Anordnen eines Vergussmaterials auf der Oberfläche des Trägers derart, dass Seitenflächen des optoelektronischen Halbleiterchips und des Abdeckelements zumindest teilweise durch das Vergussmaterial bedeckt werden. Da das Abdeckelement des durch dieses Verfahren erhältlichen optoelektronischen Bauelements im Wesentlichen senkrechte Seitenflächen und scharfe Kanten aufweisen kann, besteht bei dem Anordnen des Vergussmaterials vorteilhafterweise nur eine geringe Gefahr, dass Vergussmaterial auf eine zum Austritt von elektromagnetischer Strahlung vorgesehene Oberseite des Abdeckelements gelangt. Dadurch ermöglicht das Verfahren eine hohe Ausbeute bei der Herstellung optoelektronischer Bauelemente.
Ein Abdeckelement für ein optoelektronisches Bauelement umfasst einen ersten Abschnitt, der ein erstes Material aufweist, und einen zweiten Abschnitt, der ein von dem ersten Material unterschiedliches zweites Material aufweist. Vorteilhafterweise können das erste Material des ersten Abschnitts und das zweite Material des zweiten Abschnitts des Abdeckelements unterschiedliche mechanische Eigenschaften aufweisen und unterschiedliche an das Abdeckelement gestellte Anforderungen erfüllen. Insbesondere kann das zweite Material im Wesentlichen senkrechte Außenflächen und scharfe Kanten des Abdeckelements bilden.
In einer Ausführungsform des Abdeckelements weist zumindest das erste Material eingebettete wellenlängenkonvertierende Partikel auf. Das erste Material mit den eingebetteten wellenlängenkonvertierenden Partikeln kann dadurch einer durch das Abdeckelement bewirkten Wellenlängenkonvertierung elektromagnetischer Strahlung dienen.
Ein optoelektronisches Bauelement umfasst einen optoelektronischen Halbleiterchip, der eine Strahlungsemissionsfläche aufweist. Das optoelektronische Bauelement umfasst außerdem ein Abdeckelement der vorgenannten Art, das auf der Strahlungsemissionsfläche angeordnet ist. Vorteilhafterweise kann das Abdeckelement dieses optoelektronischen Bauelements im Wesentlichen senkrechte Seitenflächen und scharfe Kanten aufweisen.
Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele, die im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert werden. Dabei zeigt in jeweils schematisierter Darstellung:
1 eine Aufsicht auf einen Rahmen;
2 eine geschnittene Seitenansicht des Rahmens;
3 eine Aufsicht auf den Rahmen mit in Durchbrüche des Rahmens eingebrachtem Konvertermaterial;
4 eine geschnittene Seitenansicht des Rahmens mit dem in die Durchbrüche eingebrachten Konvertermaterial;
5 eine Aufsicht auf ein ein erstes Abdeckelement bildendes Teilstück des Rahmens;
6 eine geschnittene Seitenansicht eines ersten optoelektronischen Bauelements;
7 eine Aufsicht auf den Rahmen mit eingebrachten Trenngräben;
8 eine Aufsicht auf ein ein zweites Abdeckelement bildendes Teilstück eines Rahmens mit einer Aussparung; und
9 eine Aufsicht auf ein zweites optoelektronisches Bauelement.
1 zeigt eine schematische Aufsicht auf einen Rahmen 300. 2 zeigt eine schematische geschnittene Seitenansicht des Rahmens 300. Der Rahmen 300 bildet ein Halbzeug während einer Herstellung eines Abdeckelements für ein optoelektronisches Bauelement.
Der Rahmen 300 ist als im Wesentlichen ebenes Plättchen ausgebildet und weist eine Oberseite 301 und eine der Oberseite 301 gegenüberliegende Unterseite 302 auf. Ferner weist der Rahmen 300 eine Mehrzahl an Durchbrüchen 310 auf, die sich jeweils von der Oberseite 301 zur Unterseite 302 durch den Rahmen 300 hindurch erstrecken. Die Durchbrüche 310 sind im dargestellten Beispiel in einem regelmäßigen Raster mit Zeilen und Spalten angeordnet, was jedoch nicht zwingend erforderlich ist. Jeder Durchbruch 310 weist eine im Wesentlichen zylindrische Form auf. Im dargestellten Beispiel weisen die Durchbrüche 310 etwa quadratische Querschnittsflächen auf. Somit sind auch die Öffnungsflächen der Durchbrüche 310 an der Oberseite 301 und der Unterseite 302 des Rahmens 300 jeweils etwa quadratisch ausgebildet. Es wäre jedoch auch möglich, die Durchbrüche 310 mit lediglich rechteckigen Querschnittsflächen oder mit anders geformten Querschnittsflächen auszubilden.
Der Rahmen 300 kann beispielsweise durch einen Moldprozess (Formprozess) hergestellt sein, bevorzugt insbesondere durch Spritzgießen oder durch Spritzpressen.
Der Rahmen 300 weist ein Matrixmaterial auf. Das Matrixmaterial weist bevorzugt Silikon auf, kann jedoch auch ein Epoxidharz oder ein anderes Material aufweisen. Das Matrixmaterial des Rahmens 300 ist mit einem Füllmaterial gefüllt. Das Füllmaterial ist bevorzugt in Form von Partikeln in das Matrixmaterial des Rahmens 300 eingebettet.
Das Füllmaterial kann beispielsweise ein optisch hoch reflektives Material wie beispielsweise TiO₂, ZrO₂, Al₂O₃, AlN, SiO₂ sein. In diesem Fall weist der Rahmen 300 ein weißes Aussehen und gute optische Reflexionseigenschaften auf.
Alternativ oder zusätzlich kann das Füllmaterial aber auch ein oder mehrere farbige Pigmente umfassen. Beispielsweise kann das Füllmaterial anorganische Pigmente umfassen. In diesem Fall kann der Rahmen 300 eine andere als eine weiße Farbe aufweisen.
In das Matrixmaterial des Rahmens 300 können auch wellenlängenkonvertierende Partikel eingebettet sein, die dazu ausgebildet sind, eine Wellenlänge einer elektromagnetischen Strahlung zu konvertieren. Die wellenlängenkonvertierenden Partikel können beispielsweise durch einen organischen oder einen anorganischen Leuchtstoff gebildet werden und auch Quantenpunkte umfassen. In diesem Fall weist der Rahmen 300 eine wellenlängenkonvertierende Eigenschaft auf. Elektromagnetische Strahlung einer ersten Wellenlänge, das auf den Rahmen 300 trifft, wird durch die wellenlängenkonvertierenden Partikel zumindest teilweise absorbiert. Anschließend emittieren die in das Matrixmaterial des Rahmens 300 eingebetteten wellenlängenkonvertierenden Partikel elektromagnetische Strahlung einer anderen, typischerweise größeren, Wellenlänge.
3 zeigt eine Aufsicht auf den Rahmen 300 in einem der Darstellung der 1 zeitlich nachfolgenden Bearbeitungsstand. 4 zeigt eine schematische geschnittene Seitenansicht des Rahmens 300 im in 3 gezeigten Bearbeitungsstand.
In die Durchbrüche 310 des Rahmens 300 ist ein Konvertermaterial 400 eingebracht worden. Das Konvertermaterial 400 füllt die Durchbrüche 310 des Rahmens 300 im Wesentlichen vollständig aus. An der Oberseite 301 des Rahmens 300 und an der Unterseite 302 des Rahmens 300 schließt das in den Durchbrüchen 310 angeordnete Konvertermaterial 400 im Wesentlichen bündig mit der Oberseite 301 und der Unterseite 302 des Rahmens 300 ab.
Das Konvertermaterial 400 kann beispielsweise durch Rakeln, durch Sprühen oder durch eine Dosiertechnik (Dispensen) in die Durchbrüche 310 des Rahmens 300 eingebracht worden sein. Die Methode des Rakelns, bei der das Konvertermaterial 400 ähnlich wie bei einem Siebdruckverfahren mittels einer Rakel in die Durchbrüche 310 des Rahmens 300 gestrichen wird, ist besonders einfach durchführbar und mit geringem Zeitaufwand verbunden.
Das Konvertermaterial 400 wird bevorzugt in Form einer Paste mit eingebetteten wellenlängenkonvertierenden Partikeln in die Durchbrüche 310 des Rahmens 300 eingebracht. Die das Konvertermaterial 400 bildende Paste kann beispielsweise eine Silikonpaste sein. Die wellenlängenkonvertierenden Partikel können beispielsweise als organischer oder anorganischer Leuchtstoff oder in Form von Quantenpunkten vorliegen. Die wellenlängenkonvertierenden Partikel sind dazu ausgebildet, elektromagnetische Strahlung mit einer ersten Wellenlänge zu absorbieren und im Gegenzug elektromagnetische Strahlung mit einer anderen, typischerweise größeren, Wellenlänge zu emittieren.
Nach dem Einbringen des Konvertermaterials 400 in die Durchbrüche 310 des Rahmens 300 kann das in den Durchbrüchen 310 angeordnete Konvertermaterial 400 gehärtet werden. Das Härten des Konvertermaterials 400 kann beispielsweise durch eine thermische und/oder eine chemische Behandlung erfolgen. Bevorzugt stellt sich während des Aushärtens des Konvertermaterials 400 eine mechanisch stabile Verbindung zwischen dem in den Durchbrüchen 310 angeordneten Konvertermaterial 400 und dem Material des Rahmens 300 ein.
Das Einbringen des Konvertermaterials 400 in die Durchbrüche 310 des Rahmens 300 kann bereits erfolgen, bevor eine Gitterstruktur des Matrixmaterials des Rahmens 300 nach der Herstellung des Rahmens 300 vollständig ausgehärtet ist. Dies kann eine Anbindung zwischen dem in die Durchbrüche 310 des Rahmens 300 eingebrachten Konvertermaterial 400 und dem Material des Rahmens 300 verbessern. Alternativ oder zusätzlich kann zwischen der Herstellung des Rahmens 300 und dem Einbringen des Konvertermaterials 400 in die Durchbrüche 310 des Rahmens 300 eine Behandlung des Rahmens 300 mit einem Plasma erfolgen. Hierdurch kann die Oberfläche des Rahmens 300 insbesondere im Bereich der Durchbrüche 310 dahingehend verändert werden, dass sich eine besonders stabile Verbindung zwischen dem in Durchbrüche 310 des Rahmens 300 eingebrachten Konvertermaterial 400 und dem Rahmen 300 ergibt.
Nach dem Aushärten des in die Durchbrüche 310 des Rahmens 300 eingebrachten Konvertermaterials 400 kann der Rahmen 300 zerteilt werden, um eine Mehrzahl von Teilstücken 500 zu erhalten. Das Zerteilen des Rahmens 300 kann beispielsweise durch Sägen, Lasertrennen, Schneiden, Wasserstrahlschneiden oder Stanzen erfolgen. Der Rahmen 300 wird dabei entlang in 3 und 4 schematisch angedeuteter Trennebenen 320 zerteilt. Die Trennebenen 320 erstrecken sich im dargestellten Beispiel derart zwischen den Zeilen und Spalten der regelmäßigen Anordnung von Durchbrüchen 310 des Rahmens 300, dass jedes sich ergebende Teilstück 500 einen Durchbruch 310 des Rahmens 300 umfasst.
5 zeigt eine schematische Aufsicht auf ein durch Zerteilen des Rahmens 300 erhältliches Teilstück 500. Das Teilstück 500 bildet ein erstes Abdeckelement 10.
Das durch das Teilstück 500 gebildete erste Abdeckelement 10 weist eine Oberseite 501 und eine der Oberseite 501 gegenüberliegende Unterseite 502 auf. Die Oberseite 501 des Teilstücks 500 wird durch einen Teil der Oberseite 301 des Rahmens 300 gebildet. Die Unterseite 502 des Teilstücks 500 wird durch einen Teil der Unterseite 302 des Rahmens 300 gebildet.
Ferner weist das durch das Teilstück 500 gebildete erste Abdeckelement 10 Seitenflächen 503 auf, die durch das Zerteilen des Rahmens 300 entlang der Trennebenen 320 gebildet worden sind. Die durch das Zerteilen des Rahmens 300 gebildeten Seitenflächen 503 des Teilstücks 500 sind im Wesentlichen gerade ausgebildet und senkrecht zu der Oberseite 501 und der Unterseite 502 des Teilstücks 500 orientiert. Die an den Grenzen zwischen den Seitenflächen 503 und der Oberseite 501 und an den Grenzen zwischen den Seitenflächen 503 und der Unterseite 502 des Teilstücks 500 gebildeten Kanten des Teilstücks 500 sind scharf ausgebildet und nur in geringem Maße abgerundet.
Das durch das Teilstück 500 des Rahmens 300 gebildete erste Abdeckelement 10 umfasst einen der mit Konvertermaterial 400 gefüllten Durchbrüche 310 des Rahmens 300. Dieser mit Konvertermaterial 400 gebildete Durchbruch 310 bildet einen ersten Abschnitt 510 des durch das Teilstück 500 gebildeten ersten Abdeckelements 10. Der durch den mit Konvertermaterial 400 gefüllten Durchbruch gebildete erste Abschnitt 510 des Teilstücks 500 wird ringförmig durch einen zweiten Abschnitt 520 des Teilstücks 500 umgrenzt, der aus einem Teil des Rahmens 300 gebildet ist. Somit weist das durch das Teilstück 500 gebildete erste Abdeckelement 10 im ersten Abschnitt 510 das Konvertermaterial 400 auf. Im zweiten Abschnitt 520 weist das durch das Teilstück 500 gebildete erste Abdeckelement 10 das Material des Rahmens 300 auf.
6 zeigt eine schematische geschnittene Seitenansicht eines ersten optoelektronischen Bauelements 100. Das erste optoelektronische Bauelement 100 kann beispielsweise ein Leuchtdioden-Bauelement sein.
Das erste optoelektronische Bauelement 100 umfasst einen Träger 700 mit einer Oberfläche 701. Der Träger 700 kann auch als Substrat bezeichnet werden.
Auf der Oberfläche 701 des Trägers 700 ist ein optoelektronischer Halbleiterchip 600 angeordnet. Der optoelektronische Halbleiterchip 600 kann beispielsweise ein Leuchtdiodenchip (LED-Chip) sein. Der optoelektronische Halbleiterchip 600 weist eine Strahlungsemissionsfläche 601 und eine der Strahlungsemissionsfläche 601 gegenüberliegende Unterseite 602 auf. Weiter weist der optoelektronische Halbleiterchip 600 Seitenflächen 603 auf, die sich zwischen der Unterseite 602 und der Strahlungsemissionsfläche 601 des optoelektronischen Halbleiterchips 600 erstrecken.
Der optoelektronische Halbleiterchip 600 ist dazu ausgebildet, an seiner Strahlungsemissionsfläche 601 elektromagnetische Strahlung zu emittieren. Beispielsweise kann der optoelektronische Halbleiterchip 600 dazu ausgebildet sein, an seiner Strahlungsemissionsfläche 601 elektromagnetische Strahlung mit einer Wellenlänge aus dem blauen Spektralbereich zu emittieren.
An seiner Unterseite 602 weist der optoelektronische Halbleiterchip 600 elektrische Kontakte auf, die dazu dienen, im Betrieb des optoelektronischen Halbleiterchips 600 elektrischen Strom durch den optoelektronischen Halbleiterchip 600 zu leiten. Der optoelektronische Halbleiterchip 600 kann beispielsweise als Flipchip ausgebildet sein.
Der optoelektronische Halbleiterchip 600 ist derart an der Oberfläche 701 des Trägers 700 angeordnet, dass die Unterseite 602 des optoelektronischen Halbleiterchips 600 der Oberfläche 701 des Trägers 700 zugewandt ist. Die an der Unterseite 602 des optoelektronischen Halbleiterchips 600 angeordneten elektrischen Kontakte stehen in elektrisch leitender Verbindung mit an der Oberfläche 701 des Trägers 700 angeordneten Gegenkontakten.
Das durch das Teilstück 500 gebildete erste Abdeckelement 10 ist auf der Strahlungsemissionsfläche 601 des optoelektronischen Halbleiterchips 600 angeordnet. Dabei ist die Unterseite 502 des ersten Abdeckelements 10 der Strahlungsemissionsfläche 601 des optoelektronischen Halbleiterchips 600 zugewandt.
Die Unterseite 502 des ersten Abdeckelements 10 weist im Wesentlichen dieselbe Größe auf wie die Strahlungsemissionsfläche 601 des optoelektronischen Halbleiterchips 600. Dadurch wird die Strahlungsemissionsfläche 601 des optoelektronischen Halbleiterchips 600 durch das erste Abdeckelement 10 im Wesentlichen vollständig abgedeckt, ohne dass das erste Abdeckelement 10 über die Seitenflächen 603 des optoelektronischen Halbleiterchips 600 übersteht. Die Seitenflächen 503 des durch das Teilstück 500 gebildeten ersten Abdeckelements 10 schließen im Wesentlichen bündig an die Seitenflächen 603 des optoelektronischen Halbleiterchips 600 an.
Es ist auch möglich, das erste Abdeckelement 10 so auszubilden, dass der erste Abschnitt 510 des ersten Abdeckelements 10 im Wesentlichen dieselbe Größe aufweist wie die Strahlungsemissionsfläche 601 des optoelektronischen Halbleiterchips 600. In diesem Fall wird die Strahlungsemissionsfläche 601 des optoelektronischen Halbleiterchips 600 im Wesentlichen vollständig durch den ersten Abschnitt 510 des ersten Abdeckelements 10 abgedeckt. Das erste Abdeckelement 10 steht dann über die Seitenflächen 603 des optoelektronischen Halbleiterchips 600 über.
Das erste Abdeckelement 10 kann beispielsweise mittels eines optisch transparenten Klebers an der Strahlungsemissionsfläche 601 des optoelektronischen Halbleiterchips 600 befestigt sein. Das Anordnen des ersten Abdeckelements 10 an der Strahlungsemissionsfläche 601 des optoelektronischen Halbleiterchips 600 kann bereits vor dem Anordnen des optoelektronischen Halbleiterchips 600 an der Oberfläche 701 des Trägers 700 erfolgt sein. Alternativ kann das erste Abdeckelement 10 jedoch auch erst nach dem Anordnen des optoelektronischen Halbleiterchips 600 an der Oberfläche 701 des Trägers 700 auf der Strahlungsemissionsfläche 601 des optoelektronischen Halbleiterchips 600 angeordnet worden sein.
Der optoelektronische Halbleiterchip 600 und das erste Abdeckelement 10 sind in ein Vergussmaterial 800 eingebettet, das an der Oberfläche 701 des Trägers 700 des ersten optoelektronischen Bauelements 100 angeordnet ist. Das Vergussmaterial 800 bedeckt die Seitenflächen 603 des optoelektronischen Halbleiterchips 600 und die Seitenflächen 503 des ersten Abdeckelements 10 im Wesentlichen vollständig.
Die Oberseite 501 des ersten Abdeckelements 10 ist jedoch nicht durch das Vergussmaterial 800 bedeckt. Eine von der Oberfläche 701 des Trägers 700 abgewandte Oberseite 801 des Vergussmaterials 800 schließt im Wesentlichen bündig mit der Oberseite 501 des ersten Abdeckelements 10 ab. Während des Vergießens des optoelektronischen Halbleiterchips 600 und des ersten Abdeckelements 10 mit dem Vergussmaterial 800 wurde eine Kontamination der Oberseite 501 des ersten Abdeckelements 10 durch die im Wesentlichen geraden und senkrechten Seitenflächen 503 des ersten Abdeckelements 10 und die scharfen Kanten zwischen der Oberseite 501 und den Seitenflächen 503 des ersten Abdeckelements 10 verhindert.
Das Vergussmaterial 800 kann beispielsweise Silikon aufweisen, das mit einem optisch reflektierenden Füllstoff gefüllt ist, beispielsweise mit Füllpartikeln, die TiO₂, ZrO₂, Al₂O₃, AlN oder SiO₂ aufweisen.
7 zeigt eine schematische Aufsicht auf den Rahmen 300 mit den mit Konvertermaterial 400 befüllten Durchbrüchen 310 in einem der Darstellung der 3 zeitlich nachfolgenden Bearbeitungsstand nach einer Durchführung eines optionalen zusätzlichen Bearbeitungsschritts. In diesem Bearbeitungsschritt wurde in jedem der noch unzerteilten Teilstücke 500 des Rahmens 300 ein Trenngraben 530 angelegt. Jeder Trenngraben 530 erstreckt sich in vertikale Richtung zwischen der Oberseite 301 des Rahmens 300 und der Unterseite 302 des Rahmens 300 vollständig durch den Rahmen 300. Jeder Trenngraben 530 verläuft durch das im Durchbruch 310 des jeweiligen Teilstücks 500 angeordnete Konvertermaterial 400 und trennt einen Teil des Konvertermaterials 400 in einem Eckbereich des Durchbruchs 310 von dem übrigen Konvertermaterial 400 im Durchbruch 310 des jeweiligen Teilstücks 500 ab. Jeder Trenngraben 530 erstreckt sich dabei bogenförmig zwischen zwei zueinander senkrechten Trennebenen 320 des Rahmens 300. Die Trenngräben 530 können beispielsweise durch Stanzen oder durch einen Laserprozess angelegt worden sein.
8 zeigt eine schematische Aufsicht auf ein Teilstück 500 des in 7 gezeigten Rahmens 300 nach dem Zerteilen des Rahmens 300 entlang der Trennebenen 320. Das Teilstück 500 bildet ein zweites Abdeckelement 20. Der mittels des Trenngrabens 530 abgeteilte Bereich des Konvertermaterials 400 im Durchbruch 310 des Teilstücks 500 ist nach dem Zerteilen des Rahmens 300 entlang der Trennebenen 320 vollständig vom verbleibenden Teil des Teilstücks 500 gelöst und entfernt worden. Das Teilstück 500 weist dadurch in einem Eckbereich eine Aussparung 540 auf. Diese Aussparung 540 erstreckt sich über die gesamte Höhe des Teilstücks 500 zwischen dessen Unterseite 502 und dessen Oberseite 501. Die Aussparung 540 umfasst einen Teil des ersten Abschnitts 510 und einen Teil des zweiten Abschnitts 520 des durch das Teilstück 500 gebildeten zweiten Abdeckelements 20. Im Übrigen ist das zweite Abdeckelement 20 wie das erste Abdeckelement 10 der 5 ausgebildet.
Bei dem beschriebenen Verfahren erfolgt das Anlegen des Trenngrabens 530 und das Vereinzeln der Teilstücke 500 durch Zerteilen des Rahmens 300 entlang der Trennebenen 320 in zwei getrennten Arbeitsgängen. Es ist jedoch auch möglich, die Trenngräben 530 gleichzeitig mit dem Zerteilen des Rahmens 300 entlang der Trennebenen 320 anzulegen, beispielsweise durch ein Verfahren zur Freiformvereinzelung der Teilstücke 500. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, die Aussparung 540 bereits vor dem Zerteilen des Rahmens 300 anzulegen, beispielsweise durch Bohren. In diesem Fall kann auf das Anlegen von Trenngräben 530 verzichtet werden.
9 zeigt eine schematische Aufsicht auf ein zweites optoelektronisches Bauelement 200. Das zweite optoelektronische Bauelement 200 kann beispielsweise ein Leuchtdioden-Bauelement sein. Das zweite optoelektronische Bauelement 200 weist Übereinstimmungen mit dem ersten optoelektronischen Bauelement 100 der 6 auf. Übereinstimmende Komponenten sind in 6 und 9 mit denselben Bezugszeichen versehen und werden nachfolgend nicht erneut detailliert beschrieben. Im Folgenden werden lediglich die Unterschiede zwischen dem zweiten optoelektronischen Bauelement 200 und dem ersten optoelektronischen Bauelement 100 erläutert.
Das zweite optoelektronische Bauelement 200 weist anstelle des ersten Abdeckelements 10 das zweite Abdeckelement 20 auf. Das zweite Abdeckelement 20 ist auf der Strahlungsemissionsfläche 601 des optoelektronischen Halbleiterchips 600 des zweiten optoelektronischen Bauelements 200 angeordnet und bedeckt diese weitgehend vollständig. Lediglich im Bereich der Aussparung 540 des zweiten Abdeckelements 20 bedeckt das zweite Abdeckelement 20 die Strahlungsemissionsfläche 601 des optoelektronischen Halbleiterchips 600 des zweiten optoelektronischen Bauelements 200 nicht.
Im im Bereich der Aussparung 540 des zweiten Abdeckelements 20 nicht durch das zweite Abdeckelement 20 bedeckten Teil der Strahlungsemissionsfläche 601 des optoelektronischen Halbleiterchips 600 des zweiten optoelektronischen Bauelements 200 kann eine elektrische Kontaktfläche des optoelektronischen Halbleiterchips 600 angeordnet sein. Der optoelektronische Halbleiterchip 600 kann in diesem Fall beispielsweise als Topemitter ausgebildet sein. Im durch die Aussparung 540 des zweiten Abdeckelements 20 frei bleibenden Bereich kann dann beispielsweise ein Bonddraht angeordnet werden.
Die Aussparung 540 des zweiten Abdeckelements 20 kann auch anderer Stelle als in einem Eckbereich angeordnet werden. Es kann auch mehr als eine Aussparung vorgesehen sein.
Anstelle des Konvertermaterials 400 kann auch ein anderes Material ohne eingebettete wellenlängenkonvertierende Partikel in die Durchbrüche 310 des Rahmens 300 eingebracht werden. Das in die Durchbrüche 310 des Rahmens 300 eingebrachte Material kann auch einen anderen Füllstoff wie beispielsweise TiO₂ oder SiO₂ aufweisen. Die Abdeckelemente 10, 20 dienen dann nicht zur Wellenlängenkonvertierung, sondern lediglich zur Abdeckung.
Die Erfindung wurde anhand der bevorzugten Ausführungsbeispiele näher illustriert und beschrieben. Dennoch ist die Erfindung nicht auf die offenbarten Beispiele eingeschränkt. Vielmehr können hieraus andere Variationen vom Fachmann abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.
Bezugszeichenliste

10: erstes Abdeckelement
20: zweites Abdeckelement
100: erstes optoelektronisches Bauelement
200: zweites optoelektronisches Bauelement
300: Rahmen
301: Oberseite
302: Unterseite
310: Durchbruch
320: Trennebene
400: Konvertermaterial
500: Teilstück
501: Oberseite
502: Unterseite
503: Seitenfläche
510: erster Abschnitt
520: zweiter Abschnitt
530: Trenngraben
540: Aussparung
600: optoelektronischer Halbleiterchip
601: Strahlungsemissionsfläche
602: Unterseite
603: Seitenfläche
700: Träger
701: Oberfläche
800: Vergussmaterial
801: Oberseite

Claims

Verfahren zum Herstellen eines Abdeckelements (10, 20) für ein optoelektronisches Bauelement (100, 200) mit den folgenden Schritten: – Herstellen eines Rahmens (300) mit einer Mehrzahl von Durchbrüchen (310); – Einbringen eines Materials (400) in eine Mehrzahl der Durchbrüche (310); – Zerteilen des Rahmens (300).
Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei der Rahmen (300) durch Spritzgießen oder Spritzpressen hergestellt wird.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Rahmen (300) aus einem Silikon oder ein Epoxidharz aufweisenden Matrixmaterial hergestellt wird.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Rahmen (300) aus einem Material hergestellt wird, das eingebettete Partikel aus TiO₂, ZrO₂, Al₂O₃, AlN, SiO₂ oder einem anderen optisch reflektierenden Material, eingebettete wellenlängenkonvertierende Partikel und/oder ein eingebettetes farbiges Pigment aufweist.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Material (400) durch Rakeln, Sprühen oder Dispensen in die Durchbrüche (310) eingebracht wird.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Material (400) eingebettete wellenlängenkonvertierende Partikel aufweist.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Durchbrüche (310) jeweils mit einer im Wesentlichen rechteckigen Querschnittsfläche ausgebildet werden.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Zerteilen des Rahmens (300) durch Sägen, Lasertrennen, Schneiden oder Stanzen erfolgt.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Rahmen (300) so hergestellt wird, dass die Durchbrüche (310) regelmäßig angeordnet sind.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Rahmen (300) so zerteilt wird, dass Teilstücke (500) mit jeweils einem Durchbruch (310) entstehen.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Rahmen (300) so zerteilt wird, dass mindestens ein Teilstück (500) entsteht, das einen Durchbruch (310) aufweist, der ringförmig von einem Abschnitt (530) des Rahmens (300) umgrenzt wird.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei vor dem Zerteilen des Rahmens (300) bei einer Mehrzahl von Durchbrüchen (310) das in den Durchbruch (310) eingebrachte Material (400) zerteilt wird.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Zerteilen des Materials (400) durch Bohren, Stanzen, Sägen, Schneiden, Wasserstrahlschneiden oder einen Laserprozess erfolgt.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Rahmen (300) vor dem Einbringen des Materials (400) mit einem Plasma behandelt wird.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Einbringen des Materials (400) erfolgt, bevor der Rahmen (300) vollständig ausgehärtet ist.
Verfahren zum Herstellen eines optoelektronischen Bauelements (100, 200) mit den folgenden Schritten: – Herstellen eines Abdeckelements (10, 20) nach einem Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche; – Bereitstellen eines optoelektronischen Halbleiterchips (600); – Anordnen des Abdeckelements (10, 20) auf einer Strahlungsemissionsfläche (601) des optoelektronischen Halbleiterchips (600).
Verfahren gemäß Anspruch 16, wobei das Verfahren die folgenden zusätzlichen Schritte umfasst: – Anordnen des optoelektronischen Halbleiterchips (600) auf einer Oberfläche (701) eines Trägers (700); – Anordnen eines Vergussmaterials (800) auf der Oberfläche (701) des Trägers (700) derart, dass Seitenflächen des optoelektronischen Halbleiterchips (600) und des Abdeckelements (10, 20) zumindest teilweise durch das Vergussmaterial (800) bedeckt werden.
Abdeckelement (10, 20) für ein optoelektronisches Bauelement (100, 200), wobei das Abdeckelement (10, 20) einen ersten Abschnitt (510) umfasst, der ein erstes Material aufweist, und einen zweiten Abschnitt (520) umfasst, der ein von dem ersten Material unterschiedliches zweites Material aufweist.
Abdeckelement (10, 20) gemäß Anspruch 18, wobei zumindest das erste Material eingebettete wellenlängenkonvertierende Partikel aufweist.
Optoelektronisches Bauelement (100, 200) mit einem optoelektronischen Halbleiterchip (600), der eine Strahlungsemissionsfläche (601) aufweist, und mit einem Abdeckelement (10, 20) gemäß einem der Anspruch 18 und 19, das auf der Strahlungsemissionsfläche (601) angeordnet ist.