DE102018119444A1

DE102018119444A1 - Optoelektronisches Bauelement mit multifunktionalerAbdeckschicht und entsprechendes Herstellungsverfahren

Info

Publication number: DE102018119444A1
Application number: DE102018119444.7A
Authority: DE
Inventors: Ivar Tangring; Tamas Lamfalusi
Original assignee: Osram Opto Semiconductors GmbH
Current assignee: Ams Osram International GmbH
Priority date: 2018-08-09
Filing date: 2018-08-09
Publication date: 2020-02-13
Also published as: WO2020030504A1

Abstract

Optoelektronisches Bauelement (2), aufweisend:- ein Gehäuse (4) mit einer darin befindlichen Kavität (12), wobei die Kavität folgendes umfasst:a) einen Boden (18),b) eine dem Boden gegenüberliegende Lichtaustrittsöffnung (24), undc) eine den Boden (18) zumindest teilweise bedeckende metallische Spiegelschicht (16), die zur Lichtspiegelung hin zur Lichtaustrittsöffnung (24) dient;- eine in der Kavität (12) befindliche elektrische Lichtquelle (6), wie z.B. einen LED-Chip, mit einer zur Lichtaustrittsöffnung (24) gewandten Kontaktseite (26) und einer auf dem Boden (18) befestigten Befestigungsseite (28);- eine Füllschicht (8), in welcher die Lichtquelle (6) eingebettet ist und welche die Kavität (12) ausfüllt; und- eine die metallische Spiegelschicht (16) bedeckende Abdeckschicht (10),dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Lichtquelle (6) mit ihrer Befestigungsseite (28) auf der Abdeckschicht (10) sitzt.

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein optoelektronisches Bauelement, aufweisend:

- ein Gehäuse mit einer darin befindlichen Kavität, wobei die Kavität folgendes umfasst:
1. a) einen Boden,
2. b) eine dem Boden gegenüberliegende Lichtaustrittsöffnung, und
3. c) eine den Boden zumindest teilweise bedeckende metallische Spiegelschicht, die zur Lichtspiegelung hin zur Lichtaustrittsöffnung dient;
- eine in der Kavität befindliche elektrische Lichtquelle, wie z.B. einen LED-Chip, mit einer zur Lichtaustrittsöffnung gewandten Kontaktseite und einer auf dem Boden befestigten Befestigungsseite;
- eine Füllschicht, in welcher die Lichtquelle eingebettet ist und welche die Kavität ausfüllt; und
- eine die metallische Spiegelschicht bedeckende Abdeckschicht.

Hintergrund der Erfindung
Solche Bauelemente sind bekannt. Dabei handelt es sich um LED-Bauelemente mit einem QFN-Gehäuse, wobei „QFN“ für den englischen Begriff „Quad Flat No-leads“ steht. Die Kavität dieser Gehäuse ist mit einer metallischen Spiegelschicht aus Silber versehen, um einen hohen Reflexionsgrad zu erreichen. Das von der in der Kavität befindlichen LED erzeugte Licht wird durch die silberbeschichteten Teile der Kavität stark reflektiert. Das LED-Bauelement hat dadurch weniger optische Verluste.
Die Silberschicht kann allerdings im Einsatz mit der Zeit durch in das Bauelement eingedrungene Moleküle wie z.B. Wasser oder Schwefelverbindungen angegriffen werden.
Um dies zu verhindern, ist die Abdeckschicht vorgesehen, die üblicherweise aus Siliziumdioxid besteht. Bei den bekannten Bauelementen bedeckt diese unter anderem die elektrische Lichtquelle. Dies verschlechtert aber die Auskopplung des Lichts aus der Lichtquelle.
Außerdem verschlechtert sich mit einer solchen Abdeckschicht der Abtransport von Wärme in das Gehäuse.
Im Übrigen wäre es wünschenswert, wenn man das Reflexionsvermögen der Kavität noch weiter steigern könnte.
Zusammenfassung der Erfindung
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein optoelektronisches Bauelement der eingangs definierten Art bereitzustellen, bei welchem die metallische Spiegelschicht gut vor korrosiven Gasen geschützt ist, ohne dass die Lichtauskopplung aus der Lichtquelle beeinträchtigt wird.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass die elektrische Lichtquelle mit ihrer Befestigungsseite auf der Abdeckschicht sitzt
Dadurch, dass sich die Abdeckschicht unterhalb der Lichtquelle befindet, ist sie nicht mehr im Weg zwischen der Lichtaustrittsöffnung und der Lichtquelle. Dementsprechend kann die Abdeckschicht die Lichtauskopplung nicht mehr behindern.
Der Brechungsindex der Abdeckschicht kann kleiner gleich 1,5, und bevorzugt kleiner gleich 1,4 sein. Mit einem derart kleinen Brechungsindex kann die Abdeckschicht über totale interne Reflexion den Reflexionsgrad der Kavität erhöhen.
Bevorzugt umfasst die Abdeckschicht zumindest eine Schicht, die aus Magnesiumfluorid, Kryolith oder Siliziumdioxid besteht. Dabei ist Magnesiumfluorid besonders bevorzugt.
Durch die Verwendung von Magnesiumfluorid in der Abdeckschicht kann diese die an sie gestellte Anforderungen deutlich besser erfüllen. Da Magnesiumfluorid einen kleinen Brechungsindex besitzt, erhöht sich der Reflexionsgrad der Kavität. Zudem hat Magnesiumfluorid eine hohe Wärmeleitfähigkeit, sodass die von der Lichtquelle erzeugte Wärme besser abgeführt wird. Schließlich verhindert die Anwesenheit der Abdeckschicht, dass angreifende Substanzen an die metallische Spiegelschicht gelangen.
Bevorzugt besteht die Abdeckschicht aus genau einer Schicht aus Magnesiumfluorid, Kryolith oder Siliziumdioxid. Dadurch ist eine einfache und schnelle Herstellung der Abdeckschicht möglich.
Alternativ kann die Abdeckschicht ein einen Bragg-Spiegel bildender Schichtstapel sein. Mit einem Bragg-Spiegel kann das Reflexionsvermögen der Kavität besonders gesteigert werden.
Die metallische Spiegelschicht kann Kontaktbereiche aufweisen, die zur elektrischen Kontaktierung derselben mit der elektrischen Lichtquelle dienen. In diesem Fall deckt die Abdeckschicht abgesehen von den Kontaktbereichen im Wesentlichen die gesamte metallische Spiegelschicht ab. Auf diese Weise ist ein möglichst großer Bereich der metallischen Spiegelschicht vor Korrosion geschützt, wobei die Stromversorgung der Lichtquelle weiterhin gewährleistet ist.
Vorzugsweise sind die Kontaktbereiche mit einem korrosionsbeständigen Metall, insbesondere Gold oder einer Platin-Gold-Legierung abgedeckt. So werden auch die frei liegenden Bereiche der metallischen Spiegelschicht vor Korrosion geschützt.
Alternativ können die Kontaktbereiche in eine Polymermasse eingebettet sein, die bevorzugt mit lichtstreuenden Teilchen durchsetzt ist. Eine Polymermasse ist ein vergleichsweise preiswerter Korrosionsschutz. Die lichtstreuenden Teilchen erhöhen die Reflektivität der Polymermasse.
Bevorzugt besteht die Polymermasse aus Silikon oder Epoxidharz, das mit Titandioxid-Teilchen durchsetzt ist.
Vorzugsweise ist die elektrische Kontaktierung mittels metallischer Verbindungsdrähte verwirklicht.
Die Abdeckschicht und die elektrische Lichtquelle können mit einer Siliziumdioxidschicht überzogen sein. So wird eine Migration des Metalls der metallischen Spiegelschicht wirksam unterbunden.
Vorzugsweise umfasst die Füllschicht eine bevorzugt einen Leuchtstoff wie etwa Phosphor enthaltende Lichtkonversionsschicht. So kann das von der Lichtquelle emittierte Licht in Licht einer anderen Wellenlänge konvertiert werden.
Die Erfindung umfasst ebenfalls ein Verfahren zur Herstellung eines erfindungsgemäßen optoelektronischen Bauelements, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist:

a) Bereitstellung des Gehäuses;
b) Platzieren einer Abdeckung in denjenigen Bereichen der metallischen Spiegelschicht, die für die elektrische Kontaktierung mit der elektrischen Lichtquelle vorgesehen sind;
c) Abscheiden einer Abdeckschicht auf der metallischen Spiegelschicht;
d) Entfernen der Abdeckung und damit Freilegen von Aussparungen in der Abdeckschicht;
e) Befestigung der elektrischen Lichtquelle am Boden der Kavität auf der Abdeckschicht;
f) Herstellung eines elektrischen Kontakts zwischen den Anschlüssen der elektrischen Lichtquelle und den Aussparungen; und
g) Ausfüllen der Kavität mit der Füllschicht.

Dadurch, dass die Abdeckschicht vor der Befestigung der elektrischen Lichtquelle aufgetragen wird, bedeckt diese nicht die Lichtquelle. Dementsprechend wird die Ausbeute des von der Lichtquelle erzeugten Lichts nicht beeinträchtigt.
Vorzugsweise kann zwischen Schritt f) und Schritt g) ein Metallisieren der Aussparungen mit einem korrosionsbeständigen Metall erfolgen. So werden auch die frei liegenden Bereiche der metallischen Spiegelschicht vor Korrosion geschützt.
Im Schritt f) können durch Drahtbonden Verbindungsdrähte zwischen den Anschlüssen der elektrischen Lichtquelle und den Aussparungen verlegt werden. Wenn dabei die Aussparungen vollständig durch das beim Bonden entstehende Ende der Verbindungsdrähte bedeckt werden, können auch so die frei liegenden Bereiche der metallischen Spiegelschicht vor Korrosion geschützt werden.
Figurenliste

Die 1 zeigt ein erfindungsgemäßes optoelektronisches Bauelement;
Die 2a bis 2h zeigen ein Verfahren zur Herstellung des optoelektronischen Bauelements aus 1; und
Die 3a bis 3d zeigen mögliche Abwandlungen des optoelektronischen Bauelements aus 1.

Detaillierte Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen
In der folgenden Beschreibung werden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben. Die Zeichnungen sind dabei nicht notwendigerweise maßstabsgetreu, sondern sollen die jeweiligen Merkmale lediglich schematisch illustrieren.
Dabei ist zu beachten, dass die nachstehend beschriebenen Merkmale und Komponenten jeweils miteinander kombiniert werden können, unabhängig davon, ob sie in Zusammenhang mit einer einzigen Ausführungsform beschrieben worden sind. Die Kombination von Merkmalen in den jeweiligen Ausführungsformen dient lediglich der Veranschaulichung des grundsätzlichen Aufbaus und der Funktionsweise der beanspruchten Vorrichtung.
Die 1 zeigt ein erfindungsgemäßes optoelektronisches Bauelement 2. Im vorliegenden Fall handelt es sich dabei um ein sogenanntes LED-Package. Hauptbestandteil eines solchen Bauelements 2 ist eine Leuchtdiode oder auch LED. Derartige LED-Packages werden in verschiedensten Anwendungen als Lichtquellen genutzt.
Im vorliegenden Beispiel ist das Package 2 mit einem QFN-Gehäuse ausgestattet. Das Gehäuse ist also ein sogenanntes „Quad Flat No lead“ Gehäuse.
Mit Bezug auf die 1 werden nun die verschiedenen Bestandteile des erfindungsgemäßen optoelektronischen Bauelements 2 beschrieben.
Das optoelektronische Bauelement 2 hat eine Vorderseite 3 und eine Rückseite 5. Die Vorderseite 3 ist diejenige Seite, über welche das optoelektronische Bauelement 2 Licht abstrahlt. Die Rückseite 5 ist die zur Vorderseite 3 gegenüberliegende Seite. Sie dient zur Befestigung und zur elektrischen Kontaktierung des optoelektronischen Bauelements 2.
Das optoelektronische Bauelement 2 umfasst ein Gehäuse 4, eine Lichtquelle 6, eine Füllschicht 8 sowie eine Abdeckschicht 10.
Das Gehäuse 4 umfasst ein strukuturiertes Kupferblech 4a sowie einen stabilisierenden Spritzverguss 4b aus Kunststoff. Das Kupferblech 4a ist vom Spritzverguss 4b teilweise umformt. Das Gehäuse 4 verleiht dem optoelektronischen Bauelement 2 die nötige Stabilität. Es dient außerdem zur Ableitung der beim Betrieb des optoelektronischen Bauelements 2 generierten Wärme. Vorzugsweise kann das Gehäuse 4 durch ein Gussverfahren hergestellt werden. Der Spritzverguss 4b ist vorzugsweise ein weißer Kunststoff, der mit Titanumdioxid-Teilchen versetzt ist.
In dem Gehäuse 4 ist eine Kavität 12 verwirklicht, die eine Oberfläche 14 hat. Dabei handelt es sich um eine im Gehäuse 4 ausgebildete Vertiefung. Diese Vertiefung hat im vorliegenden Fall einen rechteckigen Querschnitt (nicht dargestellt).
Die Kavität 12 hat einen Boden 18 sowie Seitenwände 20. Das Gehäuse 4 besitzt außerdem ein Absatz 22 , welcher die Kavität 12 säumt.
Der Boden 18 der Kavität 12 wird durch das Kupferblech 4a gebildet, außer an einer Stelle S, wo das Kupferblech 4a zwecks elektrischer Isolierung unterbrochen ist. An dieser Stelle S wird der Boden 18 durch den Spritzverguss 4b gebildet.
Die Seitenwände 20 der Kavität 12 werden durch den Spritzverguss 4b gebildet.
Aufgabe der Kavität 12 ist es, die Lichtquelle 6 zu beherbergen. Zudem dient sie als optisches Element, mit welchem das von der Lichtquelle 6 erzeugte Licht reflektiert, gebündelt und aus dem optoelektronischen Bauelement 2 ausgekoppelt werden kann.
Zu diesem Zweck ist das Metallblech 4a und damit ein Großteil des Bodens 18 der Kavität 12 mit einer metallischen Spiegelschicht 16 bedeckt (nicht dargestellt). Dabei kann es sich um eine Silberschicht handeln. Silber ist als metallische Spiegelschicht besonders bevorzugt, weil Silber besonders gleichmäßig und stark reflektiert.
Die Kavität 12 ist zur Vorderseite 3 des optoelektronischen Bauelements 2 hin offen. An dieser Stelle besitzt die Kavität 12 eine Lichtaustrittsöffnung 24. Diese liegt gegenüber dem Boden 18 der Kavität 12.
In der Kavität 12 befindet sich eine elektrische Lichtquelle 6. Im vorliegenden Beispiel handelt es sich dabei um einen LED-Chip. Es ist also eine in einem Chip integrierte Leuchtdiode. Der LED-Chip 6 kann Licht in einer ganz bestimmten Farbe aussenden. So kann er zum Beispiel blaues Licht aussenden. Der LED-Chip 6 hat eine Kontaktseite 26 und eine Befestigungsseite 28. Die Kontaktseite 26 befindet sich gegenüber der Befestigungsseite 28. Mittels der Befestigungsseite 28 ist der LED-Chip 6 am Boden 18 der Kavität 12 befestigt. Die Kontaktseite 26 des LED-Chips 6 ist der Lichtaustrittsöffnung 24 zugewandt. Der LED-Chip 6 besitzt zwei Kontaktstellen 30a und 30b, über welche er mit Strom versorgt werden kann.
Die Füllschicht 8 füllt die Kavität 12 im Wesentlichen vollständig aus. Im vorliegenden Fall ist sie aus Silikon. Sie umfasst zwei Teilschichten 8a und 8b. Die Teilschicht 8b umgibt unmittelbar den LED-Chip 6. Dabei handelt es sich um eine einen Leuchtstoff enthaltende Lichtkonversionsschicht. Mittels der Lichtkonversionsschicht 8b wird das Licht des LED-Chips 6 in eine andere Wellenlänge umgewandelt. Vom Boden 18 der Kavität 12 aus gesehen über der Lichtkonversionsschicht 8b befindet sich als zweite Teilschicht eine im Wesentlichen reine Silikonschicht 8a.
Erfindungsgemäß ist die Oberfläche 14 der Kavität 12 und damit auch die Silberschicht 16 mit einer besonderen Abdeckschicht 10 bedeckt. Die Abdeckschicht 10 kann auch den Absatz 22 des Gehäuses 4 bedecken, muss dies aber nicht.
Ein zentraler Bereich 32 der Abdeckschicht 10 sitzt unterhalb des LED-Chips 6 und oberhalb des Bodens 18 der Kavität 12. Mit anderen Worten sitzt also der zentrale Bereich 32 der Abdeckschicht 10 zwischen dem LED-Chip 6 und dem Boden 18. Dementsprechend sitzt der LED-Chip 6 mit seiner Befestigungsseite 28 auf dem zentralen Bereich 32 der Abdeckschicht 10.
Erfindungsgemäß ist die Abdeckschicht 10 derart gewählt, dass sie eine gute Wärmeleitfähigkeit besitzt, die Silberschicht 16 vor Korrosion schützt und den Reflexionsgrad der Kavität erhöht.
Der Reflexionsgrad der Kavität lässt sich insbesondere dadurch erhöhen, dass man die Abdeckschicht 10 aus einem Material fertigt, dass einen niedrigen Brechungsindex besitzt. Es ist von Vorteil, wenn der Brechungsindex kleiner gleich 1,5 ist, oder noch besser kleiner gleich 1,4 ist. Auf diese Weise ergibt sich an der Schnittstelle zwischen der Füllschicht 8 aus Silikon und der Abdeckschicht 10 zumindest für bestimmte Bereiche von Lichtauftreffwinkeln eine totale interne Reflektion. Das über die totale interne Reflektion reflektierte Licht erhöht den Reflexionsgrad der Kavität 12.
Für die Abdeckschicht 10 können verschiedene Materialien in Frage kommen, solange diese die oben genannten Kriterien erfüllen. Ein solches geeignetes Material wird im Folgenden als Auswahlmaterial bezeichnet. Bevorzugte Auswahlmaterialien sind Magnesiumfluorid, Kryolith oder Siliziumdioxid.
Dabei kann die Abdeckschicht 10 mehrere Schichten umfassen, wobei dann zumindest eine Schicht aus einem Auswahlmaterial besteht. Im vorliegenden Fall besteht die Abdeckschicht 10 aus genau einer Magnesiumfluoridschicht.
Alternativ kann die Abdeckschicht 10 ein Schichtstapel sein, der einen Bragg-Spiegel bildet. In diesem Schichtstapel sind eine oder mehrere Schichten aus einem Auswahlmaterial.
Die Erfinder haben herausgefunden, dass eine Abdeckschicht 10 aus insbesondere Magnesiumfluorid zur Abdeckung der metallischen Spiegelschicht 16 deutlich besser geeignet ist als die bisher eingesetzte Siliziumdioxidschicht. Dank seines kleinen Brechungsindexes und seiner guten Wärmeleitfähigkeit verleiht das Magnesiumfluorid der Abdeckschicht 16 gute Reflexions- und Wärmeabfuhreigenschaften.
Um die Stromversorgung des LED-Chips 6 sicherzustellen, weist die metallische Spiegelschicht 16 zwei elektrische Kontaktbereiche 34a und 34b auf. Diese Kontaktbereiche 34a und 34b sind von der Abdeckschicht 10 ausgenommen. Ansonsten deckt die Abdeckschicht 10 im Wesentlichen die gesamte metallische Spiegelschicht 16 der Kavität 12 ab. Mit anderen Worten befinden sich also Aussparungen 36a, 36b in der Abdeckschicht 10. Dank dieser Aussparungen 36a, 36b liegen die Kontaktbereiche 34a, 34b frei.
Zwischen den Kontaktstellen oder auch Anschlüssen 30a, 30b des LED-Chips 6 und den Aussparungen 36a, 36b sind Verbindungsdrähte 38a, 38b verlegt. Die Verbindungsdrähte 38a, 38b weisen jeweils einen Bond 40a und 40b auf, der die jeweilige Aussparung 36a, 36b in der Abdeckschicht 10 zumindest teilweise ausfüllt. Die Bonds 40a und 40b sitzen an Enden der Verbindungsdrähte 38a, 38b. Durch diese sind die Verbindungsdrähte 38a, 38b am Boden 18 der Kavität 12 fixiert.
Anhand der 2a bis 2h wird nun ein Verfahren zur Herstellung des optoelektronischen Bauelements 2 aus 1 beschrieben. Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst die folgenden jeweils aufeinanderfolgenden Schritte:
Das Verfahren beginnt damit, dass das Gehäuse 4 bereitgestellt wird, siehe 2a.
Sodann wird ein Fotolack 42 auf die Oberfläche 14 der Kavität 12 sowie auf den Absatz 22 des Gehäuses 4 aufgetragen. Der Fotolack 42 wird an Stellen 44a und 44b ausgehärtet. Unter den Stellen 44a und 44b befinden sich die Kontaktbereiche 34a und 34b der metallischen Spiegelschicht 16.
Im nächsten Schritt, siehe 2c, werden die nicht ausgehärteten Bereiche des Fotolacks 42 abgewaschen. Es bleiben nur noch zwei Pfropfen 46a, 46b stehen, welche die Kontaktbereiche 34a, 34b der metallischen Spiegelschicht 16 abdecken.
Im nächsten Schritt, siehe 2d, wird vorzugsweise durch Verdampfung die Abdeckschicht 10, die bevorzugt aus Magnesiumfluorid besteht, auf der Oberfläche 14 der Kavität 12 sowie dem Absatz 22 des Gehäuses 4 abgeschieden. Man sieht, dass die Kontaktbereiche 34a, 34b durch die Pfropfen 46a, 46b geschützt werden. Das Magnesiumfluorid setzt sich auf den Pfropfen 46a, 46b ab und nicht auf den Kontaktbereichen 34a, 34b.
Die Dicke D der Magnesiumfluoridschicht 10 sollte mindestens 5 nm betragen, um eine ausreichende Festigkeit zu gewährleisten. Aus optischen Gründen kann die Dicke D der Abdeckschicht 10 auch deutlich größer sein. Zur Verbesserung der Reflexion kann die Dicke D zum Beispiel größer als die halbe Wellenlänge des von der Lichtkonversionsschicht 8b generierten Lichts sein. So könnte zum Beispiel die Dicke D größer als 200 nm sein. Die Dicke D der Abdeckschicht 10 kann auch eine volle Wellenlänge betragen. Wenn man von rotem Licht ausgeht, kann die Dicke D der Abdeckschicht 10 also bei ca. 450 nm liegen.
Wie es in 2e gezeigt ist, werden im nächsten Schritt die Pfropfen 46a und 46b entfernt. Auf diese Weise erhält man die Aussparungen 36a und 36b in der Abdeckschicht 10.
Alternativ zu dem soeben beschriebenen fotolithographischen Verfahren könnte auch eine mechanische Schattenmaske beim Abscheiden des Magnesiumfluorids eingesetzt werden. Eine solche Maske würde dann die Kontaktbereiche 34a, 34b abdecken, damit diese nicht mit Magnesiumfluorid beschichtet werden.
Im nächsten Schritt, siehe 2f, wird nun der LED-Chip 6 am Boden der Kavität 12 auf der Magnesiumfluoridschicht 10 befestigt. Danach werden die Bonddrähte 38a und 38b verlegt. Dabei entstehen die Bonds 40a, 40b, welche die Aussparungen 36a, 36b teilweise abdecken.
Anschließend wird die Füllschicht 8 hergestellt, siehe 2g. Dies erfolgt dadurch, dass ein mit Leuchtstoff durchsetztes Silikon in die Kavität 12 gegossen wird. Auf diese Weise werden der LED-Chip 6 und die Bonddrähte 38a, 38b fest in die Füllschicht 8 eingebettet.
Im Schlussschritt, siehe 2h, sedimentiert der Leuchtstoff. D. h., dass sich der Leuchtstoff im Bodenbereich der Kavität 12 sammelt. Es bilden sich so in der Füllschicht 8 die zwei Teilschichten 8a und 8b aus. Die vom Boden 18 aus gesehene untere Teilschicht 8b enthält im Wesentlichen den gesamten Leuchtstoff und bildet die Lichtkonversionsschicht.
Mit Verweis auf die 3a bis 3d werden nun noch einige Varianten der Erfindung beschrieben.
In der Variante der 3a sind die Bonddrähte 38a, 38b sowie die Aussparungen 36a, 36b mit einem korrosionsbeständigen Metall beschichtet. Das Metallisieren der Bonddrähte 38a, 38b und der Aussparungen 36a, 36b kann galvanisch oder stromlos erfolgen. Bevorzugt sind die Bonddrähte 38a, 38b und die Aussparungen 36a, 36b mit Gold oder einer Gold-Platin Legierung beschichtet. Dadurch, dass die Kontaktbereiche 34a, 34b vollständig mit einem korrosionsbeständigen Metall abgedeckt sind, sind sie zuverlässig gegen Korrosion geschützt.
Bei der Variante der 3b sind die Aussparungen 36a und 36b absichtlich derart klein gewählt, dass die Bonds 40a und 40b der Bonddrähte 38a, 38b die Aussparungen 36a und 36b vollständig bedecken. Auch auf diese Weise verhindert man eine Korrosion der Kontaktbereiche 34a, 34b der metallischen Spiegelschicht 16. In diesem Fall bestehen die Bonddrähte 38a, 38b und damit die Bonds 40a, 40b vorzugsweise aus Gold.
In der dritten Variante gemäß 3c sind die Abdeckschicht 10 und der LED-Chip 6 mit einer Siliziumdioxidschicht 48 überzogen. Auf diese Weise wird eine Migration des Metalls der metallischen Spiegelschicht 16 entlang der Bonddrähte 38a, 38b unterbunden.
Bei der Variante gemäß 3d sind die Kontaktbereiche 34a, 34b jeweils mit einer Polymermasse 50a, 50b abgedeckt. Die Polymermasse 50a, 50b sollte dabei möglichst gasundurchlässig sein, um die Kontaktbereiche 34a, 34b wirksam vor Korrosion zu schützen. Vorzugsweise ist die Polymermasse mit Licht streuenden Teilchen durchsetzt, um deren Reflektivität zu erhöhen. Die Licht streuenden Teilchen können Titandioxidteilchen sein. Die Polymermasse 50a, 50b kann aus Silikon oder Epoxidharz bestehen.
Zusammenfassend ergeben sich vor allem die folgenden technischen Vorteile aus dem Einsatz eines der oben beschriebenen Auswahlmaterialen wie etwa Magnesiumfluorid in der Abdeckschicht 10:

- Da das Auswahlmaterial einen kleinen Brechungsindex hat, ergibt sich bei einer Füllschicht 8 aus Silikon mit einem höheren Brechungsindex ab einem bestimmten Auftreffwinkel und größer bei auf den Übergang zwischen der Abdeckschicht 10 und der Füllschicht 8 auftreffendes Licht eine totale interne Reflexion. Dadurch erhöht sich das Reflexionsvermögen der Kavität 12.
- Das Auswahlmaterial besitzt eine hohe Wärmeleitfähigkeit. Diese kann z.B. mit derjenigen von Saphir vergleichbar sein. Die im LED-Chip 6 und in der Lichtkonversionsschicht 8b entstehende Wärme kann also gut über die Abdeckschicht 10 in das Gehäuse 4 abgeleitet werden. Somit verursacht die Abdeckschicht 10 keinen wesentlichen zusätzlichen thermischen Widerstand.

Im Übrigen schützt die erfindungsgemäße Abdeckschicht 10 die metallische Spiegelschicht 16 vor korrosiven Gasen.
Bezugszeichenliste

2: Optoelektronisches Bauelement
3: Vorderseite
4, 4a, 4b: Gehäuse
5: Rückseite
6: elektrische Lichtquelle
8: Füllschicht
8a: Silikonschicht
8b: Lichtkonversionsschicht
10: Abdeckschicht
12: Kavität
14: Oberfläche der Kavität
16: metallische Spiegelschicht
18: Boden
20: Seitenwand
22: Absatz
24: Lichtaustrittsöffnung
26: Kontaktseite
28: Befestigungsseite
30a, 30b: Anschlüsse
32: Mittlerer Bereich
34a, 34b: Kontaktbereiche
36a, 36b: Aussparungen
38a, 38b: Bonddrähte
40a, 40b: Bonds
42: Fotolack
44a, 44b: Aushärtungsstellen
46a, 46b: Pfropfen
48: Siliziumdioxidschicht
50a, 50b: Polymermasse
D: Dicke
S: Stelle zur elektrischen Isolierung

Claims

Optoelektronisches Bauelement (2), aufweisend: - ein Gehäuse (4) mit einer darin befindlichen Kavität (12), wobei die Kavität folgendes umfasst: a) einen Boden (18), b) eine dem Boden gegenüberliegende Lichtaustrittsöffnung (24), und c) eine den Boden (18) zumindest teilweise bedeckende metallische Spiegelschicht (16), die zur Lichtspiegelung hin zur Lichtaustrittsöffnung (24) dient; - eine in der Kavität (12) befindliche elektrische Lichtquelle (6), wie z.B. einen LED-Chip, mit einer zur Lichtaustrittsöffnung (24) gewandten Kontaktseite (26) und einer auf dem Boden (18) befestigten Befestigungsseite (28); - eine Füllschicht (8), in welcher die Lichtquelle (6) eingebettet ist und welche die Kavität (12) ausfüllt; und - eine die metallische Spiegelschicht (16) bedeckende Abdeckschicht (10), dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Lichtquelle (6) mit ihrer Befestigungsseite (28) auf der Abdeckschicht (10) sitzt.
Optoelektronisches Bauelement (2) nach Anspruch 1, wobei der Brechungsindex der Abdeckschicht (10) kleiner gleich 1,5, und bevorzugt kleiner gleich 1,4 ist.
Optoelektronisches Bauelement (2) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Abdeckschicht (10) zumindest eine Schicht umfasst, die aus Magnesiumfluorid, Kryolith oder Siliziumdioxid besteht.
Optoelektronisches Bauelement (2) nach Anspruch 3, wobei die Abdeckschicht (10) aus genau einer Schicht aus Magnesiumfluorid, Kryolith oder Siliziumdioxid besteht.
Optoelektronisches Bauelement (2) nach einem der Ansprüche 1 oder 3, wobei die Abdeckschicht (10) ein einen Bragg-Spiegel bildender Schichtstapel ist.
Optoelektronisches Bauelement (2) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die metallische Spiegelschicht (16) Kontaktbereiche (34a, 34b) aufweist, die zur elektrischen Kontaktierung derselben mit der elektrischen Lichtquelle (6) dienen, und wobei die Abdeckschicht (10) abgesehen von den Kontaktbereichen (34a, 34b) im Wesentlichen die gesamte metallische Spiegelschicht (16) abdeckt.
Optoelektronisches Bauelement (2) nach Anspruch 6, wobei die Kontaktbereiche (34a, 34b) mit einem korrosionsbeständigen Metall, insbesondere Gold oder einer Platin-Gold-Legierung abgedeckt sind.
Optoelektronisches Bauelement (2) nach Anspruch 6, wobei die Kontaktbereiche (34a, 34b) mit einer Polymermasse (50a, 50b) abgedeckt sind, die bevorzugt mit lichtstreuenden Teilchen durchsetzt ist.
Optoelektronisches Bauelement (2) nach Anspruch 8, wobei die Polymermasse (50a, 50b) aus Silikon oder Epoxidharz besteht, das mit Titandioxid-Teilchen durchsetzt ist.
Optoelektronisches Bauelement (2) nach einem der Ansprüche 6 bis 9, wobei die elektrische Kontaktierung mittels metallischer Verbindungsdrähte (38a, 38b) verwirklicht ist.
Optoelektronisches Bauelement (2) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Abdeckschicht (10) und die elektrische Lichtquelle (6) mit einer Siliziumdioxidschicht (48) überzogen sind.
Optoelektronisches Bauelement (2) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Füllschicht (8) eine bevorzugt einen Leuchtstoff enthaltende Lichtkonversionsschicht (8b) umfasst.
Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Bauelements (2) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist: a) Bereitstellung des Gehäuses (4); b) Platzieren einer Abdeckung (46a, 46b) in denjenigen Bereichen der metallischen Spiegelschicht (16), die für die elektrische Kontaktierung mit der elektrischen Lichtquelle (6) vorgesehen sind; c) Abscheiden einer Abdeckschicht (10) auf der metallischen Spiegelschicht (16); d) Entfernen der Abdeckung (46a, 46b) und damit Freilegen von Aussparungen (36a, 36b) in der Abdeckschicht; e) Befestigung der elektrischen Lichtquelle (6) am Boden (18) der Kavität (12) auf der Abdeckschicht (10); f) Herstellung eines elektrischen Kontakts (38a, 38b) zwischen den Anschlüssen (30a, 30b) der elektrischen Lichtquelle (6) und den Aussparungen (36a, 36b); und g) Ausfüllen der Kavität (12) mit der Füllschicht (8).
Verfahren nach Anspruch 13, wobei zwischen Schritt f) und Schritt g) ein Metallisieren der Aussparungen (36a, 36b) mit einem korrosionsbeständigen Metall erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 13, wobei im Schritt f) durch Drahtbonden Verbindungsdrähte (38a, 38b) zwischen den Anschlüssen (30a, 30b) der elektrischen Lichtquelle (6) und den Aussparungen (36a, 36b) verlegt werden, wobei dabei die Aussparungen (36a, 36b) vollständig durch das beim Bonden entstehende Ende der Verbindungsdrähte (38a, 38b) bedeckt werden.