DE102018119444A1 - Optoelektronisches Bauelement mit multifunktionalerAbdeckschicht und entsprechendes Herstellungsverfahren - Google Patents
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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:
- a) einen Boden,
- b) eine dem Boden gegenüberliegende Lichtaustrittsöffnung, und
- 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 bis2h zeigen ein Verfahren zur Herstellung des optoelektronischen Bauelements aus1 ; und - Die
3a bis3d zeigen mögliche Abwandlungen des optoelektronischen Bauelements aus1 . - 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 Bauelement2 . Im vorliegenden Fall handelt es sich dabei um ein sogenanntes LED-Package. Hauptbestandteil eines solchen Bauelements2 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 Bauelements2 beschrieben. - Das optoelektronische Bauelement
2 hat eine Vorderseite3 und eine Rückseite5 . Die Vorderseite3 ist diejenige Seite, über welche das optoelektronische Bauelement2 Licht abstrahlt. Die Rückseite5 ist die zur Vorderseite3 gegenüberliegende Seite. Sie dient zur Befestigung und zur elektrischen Kontaktierung des optoelektronischen Bauelements2 . - Das optoelektronische Bauelement
2 umfasst ein Gehäuse4 , eine Lichtquelle6 , eine Füllschicht8 sowie eine Abdeckschicht10 . - Das Gehäuse
4 umfasst ein strukuturiertes Kupferblech4a sowie einen stabilisierenden Spritzverguss4b aus Kunststoff. Das Kupferblech4a ist vom Spritzverguss4b teilweise umformt. Das Gehäuse4 verleiht dem optoelektronischen Bauelement2 die nötige Stabilität. Es dient außerdem zur Ableitung der beim Betrieb des optoelektronischen Bauelements2 generierten Wärme. Vorzugsweise kann das Gehäuse4 durch ein Gussverfahren hergestellt werden. Der Spritzverguss4b ist vorzugsweise ein weißer Kunststoff, der mit Titanumdioxid-Teilchen versetzt ist. - In dem Gehäuse
4 ist eine Kavität12 verwirklicht, die eine Oberfläche14 hat. Dabei handelt es sich um eine im Gehäuse4 ausgebildete Vertiefung. Diese Vertiefung hat im vorliegenden Fall einen rechteckigen Querschnitt (nicht dargestellt). - Die Kavität
12 hat einen Boden18 sowie Seitenwände20 . Das Gehäuse4 besitzt außerdem ein Absatz22 , welcher die Kavität12 säumt. - Der Boden
18 der Kavität12 wird durch das Kupferblech4a gebildet, außer an einer StelleS , wo das Kupferblech4a zwecks elektrischer Isolierung unterbrochen ist. An dieser StelleS wird der Boden18 durch den Spritzverguss4b gebildet. - Die Seitenwände
20 der Kavität12 werden durch den Spritzverguss4b gebildet. - Aufgabe der Kavität
12 ist es, die Lichtquelle6 zu beherbergen. Zudem dient sie als optisches Element, mit welchem das von der Lichtquelle6 erzeugte Licht reflektiert, gebündelt und aus dem optoelektronischen Bauelement2 ausgekoppelt werden kann. - Zu diesem Zweck ist das Metallblech
4a und damit ein Großteil des Bodens18 der Kavität12 mit einer metallischen Spiegelschicht16 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 Vorderseite3 des optoelektronischen Bauelements2 hin offen. An dieser Stelle besitzt die Kavität12 eine Lichtaustrittsöffnung24 . Diese liegt gegenüber dem Boden18 der Kavität12 . - In der Kavität
12 befindet sich eine elektrische Lichtquelle6 . Im vorliegenden Beispiel handelt es sich dabei um einen LED-Chip. Es ist also eine in einem Chip integrierte Leuchtdiode. Der LED-Chip6 kann Licht in einer ganz bestimmten Farbe aussenden. So kann er zum Beispiel blaues Licht aussenden. Der LED-Chip6 hat eine Kontaktseite26 und eine Befestigungsseite28 . Die Kontaktseite26 befindet sich gegenüber der Befestigungsseite28 . Mittels der Befestigungsseite28 ist der LED-Chip6 am Boden18 der Kavität12 befestigt. Die Kontaktseite26 des LED-Chips6 ist der Lichtaustrittsöffnung24 zugewandt. Der LED-Chip6 besitzt zwei Kontaktstellen30a und30b , über welche er mit Strom versorgt werden kann. - Die Füllschicht
8 füllt die Kavität12 im Wesentlichen vollständig aus. Im vorliegenden Fall ist sie aus Silikon. Sie umfasst zwei Teilschichten8a und8b . Die Teilschicht8b umgibt unmittelbar den LED-Chip6 . Dabei handelt es sich um eine einen Leuchtstoff enthaltende Lichtkonversionsschicht. Mittels der Lichtkonversionsschicht8b wird das Licht des LED-Chips6 in eine andere Wellenlänge umgewandelt. Vom Boden18 der Kavität12 aus gesehen über der Lichtkonversionsschicht8b befindet sich als zweite Teilschicht eine im Wesentlichen reine Silikonschicht8a . - Erfindungsgemäß ist die Oberfläche
14 der Kavität12 und damit auch die Silberschicht16 mit einer besonderen Abdeckschicht10 bedeckt. Die Abdeckschicht10 kann auch den Absatz22 des Gehäuses4 bedecken, muss dies aber nicht. - Ein zentraler Bereich
32 der Abdeckschicht10 sitzt unterhalb des LED-Chips6 und oberhalb des Bodens18 der Kavität12 . Mit anderen Worten sitzt also der zentrale Bereich32 der Abdeckschicht10 zwischen dem LED-Chip6 und dem Boden18 . Dementsprechend sitzt der LED-Chip6 mit seiner Befestigungsseite28 auf dem zentralen Bereich32 der Abdeckschicht10 . - Erfindungsgemäß ist die Abdeckschicht
10 derart gewählt, dass sie eine gute Wärmeleitfähigkeit besitzt, die Silberschicht16 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 Füllschicht8 aus Silikon und der Abdeckschicht10 zumindest für bestimmte Bereiche von Lichtauftreffwinkeln eine totale interne Reflektion. Das über die totale interne Reflektion reflektierte Licht erhöht den Reflexionsgrad der Kavität12 . - 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 Abdeckschicht10 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 Spiegelschicht16 deutlich besser geeignet ist als die bisher eingesetzte Siliziumdioxidschicht. Dank seines kleinen Brechungsindexes und seiner guten Wärmeleitfähigkeit verleiht das Magnesiumfluorid der Abdeckschicht16 gute Reflexions- und Wärmeabfuhreigenschaften. - Um die Stromversorgung des LED-Chips
6 sicherzustellen, weist die metallische Spiegelschicht16 zwei elektrische Kontaktbereiche34a und34b auf. Diese Kontaktbereiche34a und34b sind von der Abdeckschicht10 ausgenommen. Ansonsten deckt die Abdeckschicht10 im Wesentlichen die gesamte metallische Spiegelschicht16 der Kavität12 ab. Mit anderen Worten befinden sich also Aussparungen36a ,36b in der Abdeckschicht10 . Dank dieser Aussparungen36a ,36b liegen die Kontaktbereiche34a ,34b frei. - Zwischen den Kontaktstellen oder auch Anschlüssen
30a ,30b des LED-Chips6 und den Aussparungen36a ,36b sind Verbindungsdrähte38a ,38b verlegt. Die Verbindungsdrähte38a ,38b weisen jeweils einen Bond40a und40b auf, der die jeweilige Aussparung36a ,36b in der Abdeckschicht10 zumindest teilweise ausfüllt. Die Bonds40a und40b sitzen an Enden der Verbindungsdrähte38a ,38b . Durch diese sind die Verbindungsdrähte38a ,38b am Boden18 der Kavität12 fixiert. - Anhand der
2a bis2h wird nun ein Verfahren zur Herstellung des optoelektronischen Bauelements2 aus1 beschrieben. Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst die folgenden jeweils aufeinanderfolgenden Schritte: - Das Verfahren beginnt damit, dass das Gehäuse
4 bereitgestellt wird, siehe2a . - Sodann wird ein Fotolack
42 auf die Oberfläche14 der Kavität12 sowie auf den Absatz22 des Gehäuses4 aufgetragen. Der Fotolack42 wird an Stellen44a und44b ausgehärtet. Unter den Stellen44a und44b befinden sich die Kontaktbereiche34a und34b der metallischen Spiegelschicht16 . - Im nächsten Schritt, siehe
2c , werden die nicht ausgehärteten Bereiche des Fotolacks42 abgewaschen. Es bleiben nur noch zwei Pfropfen46a ,46b stehen, welche die Kontaktbereiche34a ,34b der metallischen Spiegelschicht16 abdecken. - Im nächsten Schritt, siehe
2d , wird vorzugsweise durch Verdampfung die Abdeckschicht10 , die bevorzugt aus Magnesiumfluorid besteht, auf der Oberfläche14 der Kavität12 sowie dem Absatz22 des Gehäuses4 abgeschieden. Man sieht, dass die Kontaktbereiche34a ,34b durch die Pfropfen46a ,46b geschützt werden. Das Magnesiumfluorid setzt sich auf den Pfropfen46a ,46b ab und nicht auf den Kontaktbereichen34a ,34b . - Die Dicke
D der Magnesiumfluoridschicht10 sollte mindestens 5 nm betragen, um eine ausreichende Festigkeit zu gewährleisten. Aus optischen Gründen kann die DickeD der Abdeckschicht10 auch deutlich größer sein. Zur Verbesserung der Reflexion kann die DickeD zum Beispiel größer als die halbe Wellenlänge des von der Lichtkonversionsschicht8b generierten Lichts sein. So könnte zum Beispiel die DickeD größer als 200 nm sein. Die DickeD der Abdeckschicht10 kann auch eine volle Wellenlänge betragen. Wenn man von rotem Licht ausgeht, kann die DickeD der Abdeckschicht10 also bei ca. 450 nm liegen. - Wie es in
2e gezeigt ist, werden im nächsten Schritt die Pfropfen46a und46b entfernt. Auf diese Weise erhält man die Aussparungen36a und36b in der Abdeckschicht10 . - 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-Chip6 am Boden der Kavität12 auf der Magnesiumfluoridschicht10 befestigt. Danach werden die Bonddrähte38a und38b verlegt. Dabei entstehen die Bonds40a ,40b , welche die Aussparungen36a ,36b teilweise abdecken. - Anschließend wird die Füllschicht
8 hergestellt, siehe2g . Dies erfolgt dadurch, dass ein mit Leuchtstoff durchsetztes Silikon in die Kavität12 gegossen wird. Auf diese Weise werden der LED-Chip6 und die Bonddrähte38a ,38b fest in die Füllschicht8 eingebettet. - Im Schlussschritt, siehe
2h , sedimentiert der Leuchtstoff. D. h., dass sich der Leuchtstoff im Bodenbereich der Kavität12 sammelt. Es bilden sich so in der Füllschicht8 die zwei Teilschichten8a und8b aus. Die vom Boden18 aus gesehene untere Teilschicht8b enthält im Wesentlichen den gesamten Leuchtstoff und bildet die Lichtkonversionsschicht. - Mit Verweis auf die
3a bis3d werden nun noch einige Varianten der Erfindung beschrieben. - In der Variante der
3a sind die Bonddrähte38a ,38b sowie die Aussparungen36a ,36b mit einem korrosionsbeständigen Metall beschichtet. Das Metallisieren der Bonddrähte38a ,38b und der Aussparungen36a ,36b kann galvanisch oder stromlos erfolgen. Bevorzugt sind die Bonddrähte38a ,38b und die Aussparungen36a ,36b mit Gold oder einer Gold-Platin Legierung beschichtet. Dadurch, dass die Kontaktbereiche34a ,34b vollständig mit einem korrosionsbeständigen Metall abgedeckt sind, sind sie zuverlässig gegen Korrosion geschützt. - Bei der Variante der
3b sind die Aussparungen36a und36b absichtlich derart klein gewählt, dass die Bonds40a und40b der Bonddrähte38a ,38b die Aussparungen36a und36b vollständig bedecken. Auch auf diese Weise verhindert man eine Korrosion der Kontaktbereiche34a ,34b der metallischen Spiegelschicht16 . In diesem Fall bestehen die Bonddrähte38a ,38b und damit die Bonds40a ,40b vorzugsweise aus Gold. - In der dritten Variante gemäß
3c sind die Abdeckschicht10 und der LED-Chip6 mit einer Siliziumdioxidschicht48 überzogen. Auf diese Weise wird eine Migration des Metalls der metallischen Spiegelschicht16 entlang der Bonddrähte38a ,38b unterbunden. - Bei der Variante gemäß
3d sind die Kontaktbereiche34a ,34b jeweils mit einer Polymermasse50a ,50b abgedeckt. Die Polymermasse50a ,50b sollte dabei möglichst gasundurchlässig sein, um die Kontaktbereiche34a ,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 Polymermasse50a ,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 Abdeckschicht10 und der Füllschicht8 auftreffendes Licht eine totale interne Reflexion. Dadurch erhöht sich das Reflexionsvermögen der Kavität12 . - - Das Auswahlmaterial besitzt eine hohe Wärmeleitfähigkeit. Diese kann z.B. mit derjenigen von Saphir vergleichbar sein. Die im LED-Chip
6 und in der Lichtkonversionsschicht8b entstehende Wärme kann also gut über die Abdeckschicht10 in das Gehäuse4 abgeleitet werden. Somit verursacht die Abdeckschicht10 keinen wesentlichen zusätzlichen thermischen Widerstand. - Im Übrigen schützt die erfindungsgemäße Abdeckschicht
10 die metallische Spiegelschicht16 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 (15)
- 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 oder3 , 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 bis9 , 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.
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