DE102019119390A1

DE102019119390A1 - Gehäuse für ein optoelektronisches bauelement, verfahren zur herstellung eines gehäuses für ein optoelektronisches bauelement, optoelektronisches bauelement und verfahren zur herstellung eines optoelektronischen bauelements

Info

Publication number: DE102019119390A1
Application number: DE102019119390.7A
Authority: DE
Inventors: Markus Boss; Herbert Brunner
Original assignee: Osram Opto Semiconductors GmbH
Current assignee: Ams Osram International GmbH
Priority date: 2019-07-17
Filing date: 2019-07-17
Publication date: 2021-01-21
Also published as: US20220278501A1; WO2021008864A1; DE112020003396A5

Abstract

Es wird ein Gehäuse (14) mit einem Leiterrahmen (1), der zwei externe elektrische Kontaktstellen (2) und zwei Kontaktstege (3) aufweist, angegeben. Das Gehäuse (14) umfasst außerdem einen Gehäusekörper (12), in den der Leiterrahmen (1) eingebettet ist, wobei sich jeder Kontaktsteg (3) seitlich aus jeweils einer der externen elektrischen Kontaktstelle (2) zu einer Montagefläche (13) des Gehäuses (14) erstreckt, so dass Kontaktflächen (10) der Kontaktstege (3) an der Montagefläche (13) freiliegen.Außerdem werden ein Verfahren zur Herstellung eines Gehäuses (14) für ein optoelektronisches Bauelement, ein optoelektronisches Bauelement und ein Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Bauelements angegeben.

Description

Es werden ein Gehäuse für ein optoelektronisches Bauelement, ein Verfahren zur Herstellung eines Gehäuses für ein optoelektronisches Bauelement, ein optoelektronisches Bauelement und ein Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Bauelements angegeben.
Es soll ein verbessertes Gehäuse, insbesondere für ein optoelektronisches Bauelement, angegeben werden. Insbesondere soll ein Gehäuse für ein optoelektronisches Bauelement angegeben werden, bei dem die Funktionsfähigkeit eines optischen Elements, das von dem optoelektronischen Bauelement umfasst ist, einfach getestet werden kann.
Außerdem soll ein einfaches Verfahren zur Herstellung eines solchen Gehäuses, ein verbessertes optoelektronisches Bauelement mit einem solchen Gehäuse und ein verbessertes Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Bauelements mit einem solchen Gehäuse angegeben werden.
Diese Aufgaben werden durch ein Gehäuse mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1, durch ein Verfahren mit den Schritten des Patentanspruchs 5, durch ein optoelektronisches Bauelement mit den Merkmalen des Patentanspruchs 12 und durch ein Verfahren mit den Schritten des Patentanspruchs 16 gelöst.
Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen des Gehäuses, des optoelektronischen Bauelements und der beiden Verfahren sind Gegenstand der jeweils abhängigen Ansprüche.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Gehäuse einen Leiterrahmen, der zwei externe elektrische Kontaktstellen und zwei Kontaktstege aufweist.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Gehäuses ist der Leiterrahmen in einen Gehäusekörper eingebettet. Besonders bevorzugt ist der Leiterrahmen derart in den Gehäusekörper eingebettet, dass lediglich eine Oberfläche des Leiterrahmens, beispielsweise zur elektrischen Kontaktierung, von außen frei zugänglich ist. Diese Oberfläche des Leiterrahmens schließt bevorzugt bündig mit der Oberfläche des Gehäusekörpers ab.
Besonders bevorzugt sind die externen elektrischen Kontaktstellen an einer Bodenfläche des Gehäuses angeordnet. Beispielsweise schließen die externen elektrischen Kontaktstellen mit dem umgebenden Gehäusekörper bündig ab.
Besonders bevorzugt erstreckt sich jeder Kontaktsteg seitlich aus jeweils einer der externen elektrischen Kontaktstellen zu einer Montagefläche des Gehäuses, sodass Kontaktflächen der Kontaktstege an der Montagefläche freiliegen. Die Montagefläche ist bevorzugt zur Montage eines optischen Elements eingerichtet und vorgesehen.
Besonders bevorzugt verlaufen die Kontaktstege ausgehend von den externen elektrischen Kontaktstellen durch den Gehäusekörper zu der Montagefläche. Die Montagefläche liegt hierbei der Bodenfläche des Gehäusekörpers gegenüber. Mit anderen Worten stellen die Kontaktstege eine elektrisch leitende Verbindung von der Bodenfläche des Gehäuses zur Montagefläche des Gehäuses her. Insbesondere sind die Kontaktstege besonders bevorzugt einstückig mit den externen elektrischen Kontaktstellen ausgebildet.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst das Gehäuse eine Gehäusewand, die die Montagefläche umläuft. Beispielsweise umläuft die Gehäusewand die Montagefläche vollständig. Es ist aber auch möglich, dass die Gehäusewand Durchbrüche aufweist. Die Gehäusewand ist besonders bevorzugt dazu vorgesehen und eingerichtet, eine Begrenzung für ein optisches Element auszubilden, das auf die Montagefläche aufgesetzt wird.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Gehäuses weisen die Kontaktstege eine geringere Dicke auf als die externen elektrischen Kontaktstellen. Beispielsweise weisen die externen elektrischen Kontaktstellen eine Dicke zwischen einschließlich 200 Mikrometer und einschließlich 300 Mikrometer auf. Die Kontaktstege weisen beispielsweise eine Dicke zwischen einschließlich 80 Mikrometer und einschließlich 150 Mikrometer auf.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst der Leiterrahmen eine elektrische Anschlussstelle, die zur Montage eines optoelektronischen Halbleiterchips vorgesehen und eingerichtet ist. Diese elektrische Anschlussstelle ist beispielsweise lötfähig ausgebildet. Der Leiterrahmen umfasst bevorzugt außerdem weitere elektrische Anschlussstellen, die zur elektrischen Kontaktierung des optoelektronischen Halbleiterchips vorgesehen und eingerichtet sind, beispielsweise mit Hilfe eines Bonddrahts. Besonders bevorzugt sind diese elektrischen Anschlussstellen daher bondfähig ausgebildet.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Gehäuses weist der Leiterrahmen ein Metall auf oder ist aus einem Metall gebildet. Beispielsweise weist der Leiterrahmen Kupfer auf oder ist aus Kupfer gebildet. Weiterhin ist es auch möglich, dass der Leiterrahmen zumindest teilweise eine bondfähige Beschichtung aufweist. Die bondfähige Beschichtung umfasst beispielsweise Gold oder besteht aus Gold.
Beispielsweise weist der Gehäusekörper einen Kunststoff auf oder ist aus einem Kunststoff gebildet. Beispielsweise handelt es sich bei dem Kunststoffmaterial um ein Epoxid. Besonders bevorzugt ist der Gehäusekörper schwarz ausgebildet.
Das Gehäuse weist mit Vorteil eine hohe Designfreiheit bei der Gestaltung auf. Weiterhin ist das Gehäuse mit Vorteil besonders mechanisch robust ausgebildet, insbesondere da der Leiterrahmen zu großen Teilen in dem Gehäusekörper eingebettet ist.
Das Gehäuse kann mit einem Verfahren hergestellt werden, wie es im Folgenden beschrieben wird. Merkmale und Ausführungsformen, die lediglich im Zusammenhang mit dem Gehäuse beschrieben sind, können auch bei dem Verfahren ausgebildet sein und umgekehrt.
Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens zur Herstellung eines Gehäuses für ein optoelektronisches Bauelement wird ein Leiterrahmen bereitgestellt. Bevorzugt weist der Leiterrahmen zwei externe elektrische Kontaktstellen und zwei Kontaktstege auf. Besonders bevorzugt erstreckt sich jeweils ein Kontaktsteg seitlich aus einer externen elektrischen Kontaktstelle. Bevorzugt liegen die externen elektrischen Kontaktstellen und die Kontaktstege beim Bereitstellen des Leiterrahmens in einer Haupterstreckungsebene des Leiterrahmens.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens werden die Kontaktstege aus der Haupterstreckungsebene des Leiterrahmens herausgebogen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens wird ein Gehäusekörper erzeugt, der den Leiterrahmen einbettet, so dass sich jeder Kontaktsteg seitlich aus einer der externen elektrischen Kontaktstellen zu einer Montagefläche des Gehäuses erstreckt, sodass Kontaktflächen der Kontaktstege an der Montagefläche freiliegen. Besonders bevorzugt erfolgt das Erzeugen des Gehäusekörpers nach dem Biegen der Kontaktstege aus der Haupterstreckungsebene des Leiterrahmens.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird der Gehäusekörper durch folienunterstütztes Formen (englisch: „foil assisted molding“, FAM) erzeugt.
Beim folienunterstützten Formen wird ein Werkzeug mit mindestens zwei Werkzeughälften bereitgestellt, die im geschlossenen Zustand eine Kavität ausbilden. Eine Oberfläche der Werkzeughälften ist zumindest teilweise mit einer Folie, beispielsweise einer Kunststofffolie, versehen. In eine der Werkzeughälften wird ein Werkstück, vorliegend beispielsweise der Leiterrahmen, eingelegt. Dann werden die Werkzeughälften geschlossen, so dass sich das Werkstück in der Kavität des Werkzeugs befindet. In die Kavität des Werkzeugs wird dann ein zunächst flüssiges Gehäusematerial eingebracht und dann ausgehärtet, sodass das Gehäusematerial entsprechend der Werkzeugform an das Werkstück angeformt wird. Vorliegend wird der Gehäusekörper um den Leiterrahmen gebildet. In einem nächsten Schritt wird das Werkstück aus dem Werkzeug entformt. Aufgrund der Beschichtung der Werkzeughälften mit der Folie findet das Entformen mit Vorteil besonders einfach und defektfrei statt.
Das folienunterstützte Formen weist den Vorteil auf, dass die Wahrscheinlichkeit, dass die Kontaktflächen der Kontaktstege beim Erzeugen des Gehäusekörpers mit Material des Gehäusekörpers verunreinigt werden, verringert ist.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens werden während des Erzeugens des Gehäusekörpers Ausnehmungen in der Montagefläche des Gehäusekörpers erzeugt. Hierbei ist jede Kontaktfläche an einer Bodenfläche einer Ausnehmung angeordnet. Mit anderen Worten ist jede Kontaktfläche von einer Ausnehmung umgeben. Insbesondere werden die Ausnehmungen in der Montagefläche des Gehäusekörpers beim folienunterstützten Formen erzeugt. Beim folienunterstützten Formen drücken sich die Kontaktflächen der Kontaktstege in die Folie, mit dem das Werkzeug ausgekleidet ist. Auf diese Art und Weise entstehen die Ausnehmungen. Mit anderen Worten sind die Ausnehmungen ein Nachweis für die Verwendung des hier beschriebenen Verfahrens.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens werden die Kontaktflächen nach dem Erzeugen des Gehäusekörpers gereinigt, beispielsweise mit Hilfe eines Lasers oder durch wasserstrahlgeführtes Partikelstrahlen (englisch: „wetblasting“).
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens werden die Kontaktstege im Werkzeug während des Erzeugens des Gehäusekörpers auf Spannung gehalten. Hierzu weisen die Kontaktstege bevorzugt eine vergrößerte Länge auf. So kann die Verunreinigung der Kontaktflächen der Kontaktstege mit Gehäusematerial mit Vorteil zumindest verringert werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens werden die Kontaktstege mit einem weiteren Knick versehen, sodass die Kontaktfläche vergrößert ist. Auch so kann die Verunreinigung der Kontaktflächen der Kontaktstege mit Gehäusematerial mit Vorteil zumindest verringert werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens wird der Leiterrahmen erzeugt, in dem zunächst ein Blech bereitgestellt und dann geätzt wird, sodass der Leiterrahmen gebildet wird. Beispielsweise wird vor dem Ätzen zunächst eine Fotolackmaske mit der gewünschten inversen Struktur aufgebracht. Dann wird das Blech durch die Fotolackmaske geätzt, besonders bevorzugt nasschemisch. Anschließend kann der Leiterrahmen, beispielsweise galvanisch, mit einer bondfähigen metallischen Beschichtung versehen werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens werden die Kontaktstege geätzt, sodass diese eine geringere Dicke aufweisen als die externen elektrischen Kontaktstellen. Weisen die Kontaktstege eine geringere Dicke auf als die externen elektrischen Kontaktstellen, so sind die Kontaktstege leicht biegbar, während die mechanische Stabilität des Leiterrahmens aufgrund der größeren Dicke der externen elektrischen Kontaktstellen nicht beeinträchtigt ist.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens weist der Leiterrahmen einen Stützrahmen auf, der die externen elektrischen Kontaktstellen umläuft, bevorzugt vollständig umlaufend. Besonders bevorzugt umläuft der Stützrahmen ebenfalls die elektrische Anschlussstelle für den optoelektronischen Halbleiterchip und die weiteren elektrischen Anschlussstellen für die Bonddrähte. Besonders bevorzugt sind die Kontaktstege nicht mit dem Stützrahmen verbunden. Der Stützrahmen trägt während der Ausbildung des Gehäusekörpers zur mechanischen Stabilität des Werkstücks bei. Besonders bevorzugt ist der Stützrahmen von dem fertigen Gehäuse nicht mehr umfasst.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens weist der Leiterrahmen Ankerstege zur mechanischen Stabilisierung auf. Besonders bevorzugt verbinden die Ankerstege den Stützrahmen mit der elektrischen Anschlussstelle für den optoelektronischen Halbleiterchip und/oder mit den weiteren elektrischen Anschlussstellen für die Bonddrähte. Die mechanischen Ankerstege sind besonders bevorzugt von dem fertigen Gehäuse nicht mehr umfasst.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird das Verfahren zur Herstellung des Gehäuses in einem Batchprozess durchgeführt. Hierbei werden parallel mehrere Gehäuse hergestellt. Beispielsweise wird der Leiterrahmen beim Bereitstellen von einem Panel umfasst, das eine Vielzahl gleichartiger oder identischer Leiterrahmen aufweist. Mit Vorteil kann mit dem hier beschriebenen Leiterrahmen eine vergleichsweise hohe Packungsdichte auf dem Panel erzeugt werden.
Bei dem Batchprozess wird die Vielzahl an Leiterrahmen parallel mit jeweils einem Gehäusekörper versehen, beispielsweise durch folienunterstütztes Formen. Beispielsweise werden die umhüllten Leiterrahmen nach der Erzeugung des Gehäusekörpers in einem Trennprozess vereinzelt.
Das hier beschriebene Gehäuse ist insbesondere zur Verwendung in einem optoelektronischen Bauelement vorgesehen. Merkmale und Ausführungsformen, die vorliegend in Verbindung mit dem Gehäuse beschrieben sind, können auch bei dem optoelektronischen Bauelement ausgebildet sein und umgekehrt.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst das optoelektronische Bauelement ein Gehäuse, wie es bereits beschrieben wurde. Die externen elektrischen Kontaktstellen des Gehäuses sind dazu vorgesehen, das optoelektronische Bauelement von außen elektrisch zu kontaktieren.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst das optoelektronische Bauelement einen optoelektronischen Halbleiterchip.
Weiterhin umfasst das optoelektronische Bauelement bevorzugt ein optisches Element, das auf der Montagefläche des Gehäuses angeordnet ist. Besonders bevorzugt sind hierbei elektrische Kontaktstrukturen des optischen Elements mit den Kontaktflächen der Kontaktstege elektrisch leitend verbunden. Auf diese Art und Weise kann durch eine elektrische Kontaktierung der externen elektrischen Kontaktstellen auf einfache Art und Weise festgestellt werden, ob das optische Element von dem optoelektronischen Bauelement noch umfasst ist oder nicht. Auch die Funktionsfähigkeit des optischen Elements kann so überprüft werden.
Bei dem optischen Element kann es sich um eine Linse oder einen Diffusor handeln. Das optische Element ist insbesondere dafür vorgesehen, eine Abstrahlcharakteristik des optoelektronischen Halbleiterchips auf gewünschte Art und Weise einzustellen.
Besonders bevorzugt stehen die elektrischen Kontaktstrukturen des optischen Elements in direktem physikalischem Kontakt mit den Kontaktflächen der Kontaktstege. Auf diese Art und Weise wird die elektrische Kontaktierung erzeugt.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des optoelektronischen Bauelements ist der optoelektronische Halbleiterchip ein strahlungsemittierender Halbleiterchip, der elektromagnetische Strahlung, bevorzugt sichtbares Licht, von einer Strahlungsaustrittsfläche aussendet. Bevorzugt handelt es sich bei dem strahlungsemittierenden Halbleiterchip um einen oberflächenemittierenden Halbleiterlaserchip, etwa um ein VCSEL (kurz für englisch: „vertical cavity surface emitting laser“) .
Umfasst das optoelektronische Bauelement einen oberflächenemittierenden Halbleiterlaserchip, so ist das optische Element bevorzugt dazu vorgesehen, ein Fernfeld des Halbleiterlaserchips auf geeignete Art und Weise einzustellen. Beispielsweise ist das optische Element dazu vorgesehen, eine Leistung der elektromagnetischen Strahlung des Halbleiterlaserchips pro Fläche auf einen gewünschten Wert einzustellen, der derart gering ist, dass das menschliche Auge nicht geschädigt wird. Insbesondere in diesem Zusammenhang ist es wichtig, auf einfache Art vor dem Betrieb des optoelektronischen Bauelements zu überprüfen, ob das optische Element vorhanden und unbeschädigt ist.
Bevorzugt sind zu diesem Zweck in dem optischen Element die elektrisch leitenden Kontaktstrukturen vorgesehen, die es erlauben, den Zustand des optischen Elements über eine Widerstandsmessung zu überprüfen. Hierzu müssen die elektrischen Kontaktstrukturen des optischen Elements jedoch von außen elektrisch kontaktiert werden. Hierzu sind vorliegend die gebogenen Kontaktstege vorgesehen, die eine elektrisch leitende Verbindung von der Montagefläche des Gehäuses zu den rückseitigen externen elektrischen Kontaktstellen bereitstellen. Die Kontaktflächen der gebogenen Kontaktstege stehen bevorzugt in direktem elektrisch leitenden Kontakt mit den elektrischen Kontaktstrukturen des optischen Elements und können so elektrisch über die externen elektrischen Kontaktstellen einfach elektrisch kontaktiert werden.
Das hier beschriebene Verfahren zur Herstellung eines Gehäuses erlaubt es insbesondere, ein solches Gehäuse auf besonders einfache Art und Weise zu erzeugen. Herkömmliche Gehäuse, bei denen elektrische Kontakte auf einer Montagefläche beispielsweise durch Multischichtkeramiken oder gedruckte Leiterbahnen realisiert werden oder auch durch ein Einbringen von metallischen Pfosten in den Gehäusekörper, die beispielsweise durch Schleifen wieder freigelegt werden, sind in der Regel deutlich kostenintensiver oder in der Designfreiheit eingeschränkt.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des optoelektronischen Bauelements ist der optoelektronische Halbleiterchip auf einer elektrischen Anschlussstelle des Leiterrahmens montiert. Weiterhin ist der optoelektronische Halbleiterchip bei dieser Ausführungsform besonders bevorzugt mit zwei weiteren elektrischen Anschlussstellen elektrisch leitend mit einem Bonddraht verbunden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst das optoelektronische Bauelement eine weitere Diode zum Schutz vor elektrostatischen Entladungen (ESD-Diode, kurz für englisch: „electrostatic discharge diode“) .
Das optoelektronische Bauelement kann beispielsweise mit dem im Folgenden beschriebenen Verfahren hergestellt werden. Merkmale und Ausführungsformen, die vorliegend lediglich in Verbindung mit dem optoelektronischen Bauelement offenbart sind, können auch bei dem Verfahren ausgebildet sein und umgekehrt.
Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens zur Herstellung eines optoelektronischen Bauelements wird ein hier beschriebenes Gehäuse bereitgestellt.
Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens wird auf eine Montagefläche des Gehäuses ein optoelektronischer Halbleiterchip aufgebracht.
Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens wird ein optisches Element auf die Montagefläche des Gehäuses aufgebracht.
Auch dieses Verfahren kann in einem Batchprozess, also in einem Prozess, bei dem mehrere optoelektronische Bauelemente parallel hergestellt werden, ausgeführt werden. Hierzu werden beispielsweise die bereits oben beschriebenen Verfahrensschritte eines Batchprozesses zur Herstellung einer Vielzahl von Gehäusen durchgeführt. Hierbei werden die Gehäuse in der Regel jedoch nicht nach dem Erzeugen der Gehäusekörper vereinzelt. Vielmehr werden in der Regel optoelektronische Halbleiterchips auf die elektrischen Anschlussstellen, die zur Aufnahme des optoelektronischen Halbleiterchips vorgesehen sind, aufgebracht. In einem nächsten Schritt werden die optoelektronischen Halbleiterchips in der Regel, beispielsweise mit Hilfe von Bonddrähten, elektrisch kontaktiert. Schließlich kann der entstandene Verbund zum Schluss in einzelne optoelektronische Bauelemente vereinzelt werden. Dann kann auf jede Montagefläche jedes Gehäuses ein optisches Element aufgesetzt werden.
Weiterhin ist es auch möglich, dass zunächst sämtliche Gehäuse mit dem optischen Element versehen werden und eine Trennung der optoelektronischen Bauelemente erst danach stattfindet.
Das optoelektronische Bauelement kann beispielsweise in einem Kraftfahrzeug, in Geräten der Unterhaltungselektronik oder in der Sensorik eingesetzt werden. Umfasst das optoelektronische Bauelement einen oberflächenemittierenden Halbleiterlaserchip als Lichtquelle, so besteht eine mögliche Anwendung in einer Laufzeitmessung (englisch: „time of flight measurement“).
Besonders bevorzugt enthält der Leiterrahmen in dem Randbereich, der das Panel umläuft, weitere Strukturen, wie beispielsweise Ausnehmungen zur Ausrichtung.
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen des Gehäuses, des optoelektronischen Bauelements, des Verfahrens zur Herstellung eines Gehäuses und des Verfahrens zur Herstellung eines optoelektronischen Bauelements ergeben sich aus den im Folgenden in Verbindung mit den Figuren beschriebenen Ausführungsbeispielen.
Anhand der schematischen Darstellungen der 1 bis 3 wird ein Verfahren zur Herstellung eines Gehäuses für ein optoelektronisches Bauelement gemäß einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.
4 zeigt eine schematische Schnittdarstellung eines Gehäuses gemäß einem Ausführungsbeispiel.
Anhand der schematischen Darstellungen der 5 und 6 wird ein Verfahren zur Herstellung eines Gehäuses für ein optoelektronisches Bauelement gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel näher erläutert.
Anhand der schematischen Darstellungen der 7 und 8 wird ein Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Bauelements gemäß einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.
9 zeigt eine schematische Schnittdarstellung eines optoelektronischen Bauelements gemäß einem Ausführungsbeispiel.
Gleiche, gleichartige oder gleich wirkende Elemente sind in den Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen. Die Figuren und die Größenverhältnisse der in den Figuren dargestellten Elemente untereinander sind nicht als maßstäblich zu betrachten. Vielmehr können einzelne Elemente, insbesondere Schichtdicken, zur besseren Darstellbarkeit und/oder zum besseren Verständnis übertrieben groß dargestellt sein.
Bei dem Verfahren gemäß dem Ausführungsbeispiel der 1 bis 3 wird in einem ersten Schritt ein Leiterrahmen 1 bereitgestellt (1).
Der Leiterrahmen 1 weist zwei externe elektrische Kontaktstellen 2 und zwei Kontaktstege 3 auf. Außerdem umfasst der Leiterrahmen 1 eine elektrische Anschlussstelle 4 zur Montage eines optoelektronischen Halbleiterchips 5 sowie zwei weitere elektrische Anschlussstellen 6 zur elektrischen Kontaktierung mit jeweils einem Bonddraht. Zudem weist der Leiterrahmen 1 einen Stützrahmen 7 auf. Der Stützrahmen 7 umläuft die elektrische Anschlussstelle 4 zur Montage des optoelektronischen Halbleiterchips 5, die weiteren elektrischen Anschlussstellen 6 zur Aufnahme der Bonddrähte und die beiden externen elektrischen Kontaktstellen 2 vollständig.
Außerdem weist der Leiterrahmen 1 mechanische Ankerstege 8 auf, die die elektrische Anschlussstelle 4 zur Montage des optoelektronischen Halbleiterchips 5, die weiteren elektrischen Anschlussstellen 6 zur Aufnahme der Bonddrähte und die beiden externen elektrischen Kontaktstellen 2 mechanisch stabil mit dem Stützrahmen 7 verbinden.
Jeder Kontaktsteg 3 erstreckt sich seitlich aus jeweils einer externen elektrischen Kontaktstelle 2. Allerdings sind die Kontaktstege 3 im Gegensatz zu den Ankerstegen 8 nicht mit dem Stützrahmen 7 verbunden.
Beispielsweise ist der Leiterrahmen 1 aus Kupfer gebildet und zumindest stellenweise mit einer Goldbeschichtung versehen.
2 zeigt eine schematische Schnittdarstellung entlang der Linie A-A des Leiterrahmens 1 der 1. Seitlich aus jeder externen elektrischen Kontaktstelle 2 erstreckt sich hierbei ein Kontaktsteg 3. Die beiden Kontaktstege 3 weisen jeweils eine geringere Dicke auf als die externen elektrischen Kontaktstellen 2. An einer Oberfläche des Leiterrahmens 1 schließen die externen elektrischen Kontaktstellen 2 mit den Kontaktstegen 3 bündig ab. Die externen elektrischen Kontaktstellen 2 und die Kontaktstege 3 liegen zunächst in einer Haupterstreckungsebene des Leiterrahmens 1.
In einem nächsten Schritt werden die Kontaktstege 3 aus der Haupterstreckungsebene 9 des Leiterrahmens 1 herausgebogen (3). Besonders bevorzugt befinden sich Kontaktflächen 10 der Kontaktstege 3, bei denen es sich vorliegend um Endflächen der Kontaktstege 3 handelt, in einer gemeinsamen Haupterstreckungsebene. Die gemeinsame Haupterstreckungsebene 11 der Kontaktflächen 10 verläuft vorliegend parallel zur Haupterstreckungsebene 9 des Leiterrahmens 1.
In einem nächsten Schritt wird ein Gehäusekörper 12 erzeugt, der den Leiterrahmen 1 einbettet. Hierbei erstreckt sich jeder Kontaktsteg 3 seitlich aus einer der externen elektrischen Kontaktstellen 2 zu einer Montagefläche 13 des Gehäuses 14, wobei die Kontaktflächen 10 der Kontaktstege 3 an der Montagefläche 13 freiliegen. Der Gehäusekörper 12 kann beispielsweise mittels folienunterstütztem Formen erzeugt werden. Besonders bevorzugt wird ein schwarzes Gehäusematerial für den Gehäusekörper 12 verwendet.
Der Leiterrahmen 1 ist derart in den Gehäusekörper 12 eingebettet, dass lediglich Oberflächen des Leiterrahmens 1 zur elektrischen Kontaktierung freiliegen, nämlich Oberflächen der externen elektrischen Kontaktstellen 2 sowie die Kontaktflächen 10 der Kontaktstege 3.
Das Gehäuse 14 gemäß dem Ausführungsbeispiel der 4 kann beispielsweise mit dem anhand der 1 bis 3 beschriebenen Verfahren erzeugt werden.
Das Gehäuse 14 gemäß dem Ausführungsbeispiel der 4 weist einen schwarzen Gehäusekörper 12 auf, in den ein Leiterrahmen 1 eingebettet ist. Der Leiterrahmen 1 umfasst externe elektrische Kontaktstellen 2. Aus jeder externen elektrischen Kontaktstelle 2 erstreckt sich seitlich ein Kontaktsteg 3 zu einer Montagefläche 13 des Gehäuses 14. Kontaktflächen 10 der Kontaktstege 3 liegen an der Montagefläche 13 frei.
Die Montagefläche 13 weist Ausnehmungen 15 auf, wobei jede Kontaktfläche 10 an einer Bodenfläche 16 einer Ausnehmung 15 angeordnet ist. Die Ausnehmungen 15 werden bei der Erzeugung des Gehäusekörpers 12 mittels folienunterstütztem Formen erzeugt, wenn sich die Kontaktstege 3 in eine Folie drücken, mit dem ein Werkzeug ausgekleidet ist.
Die Kontaktstege 3 bilden bei dem Gehäuse 14 gemäß dem Ausführungsbeispiel der 4 eine elektrisch leitende Verbindung von der Montagefläche 13 des Gehäuses 14 zu einer Rückseite des Gehäuses 14, die der Montagefläche 13 gegenüberliegt und an der die externen elektrischen Kontaktstellen 2 frei zugänglich sind. Die externen elektrischen Kontaktstellen 2 schließen hierbei mit einer Oberfläche des Gehäusekörpers 12 bündig ab.
Die Montagefläche 13 des Gehäuses 14 gemäß dem Ausführungsbeispiel der 4 ist weiterhin von einer Gehäusewand 17 umgeben, die die Montagefläche 13 vorliegend vollständig umläuft.
Bei dem Verfahren gemäß dem Ausführungsbeispiel der 5 und 6 wird im Unterschied zu dem Verfahren gemäß dem Ausführungsbeispiel der 1 und 3 ein Panel 18 mit einer Vielzahl gleichartiger Leiterrahmen 1 bereitgestellt (5). Bei dem Verfahren gemäß dem Ausführungsbeispiel der 5 und 6 handelt es sich somit um einen Batchprozess.
Die Leiterrahmen 1 sind beispielsweise ausgebildet, wie bereits anhand der 1 bereits beschrieben. Die Vielzahl an Leiterrahmen 1 wird von einem gemeinsamen Außenrahmen 19 vollständig umlaufen. Der gemeinsame Außenrahmen 19 umfasst beispielsweise Markierungen zur Justage (nicht dargestellt).
In einem nächsten Schritt werden die Leiterrahmen 1 durch eine Vielzahl an Gehäusekörper 12 umgeben, beispielsweise mittels folienunterstütztem Formen. 6 zeigt exemplarisch eine Draufsicht auf einen Leiterrahmen 1, der in einen schwarzen Gehäusekörper 12 eingebettet ist.
Anschließend werden die Gehäuse 14 vereinzelt, sodass eine Vielzahl an Gehäusen 14 entsteht, wie sie beispielsweise anhand der 4 bereits beschrieben wurden. Insbesondere ist ein Stützrahmen 7 jedes Leiterrahmens 1 nicht mehr von dem fertigen Gehäuse 14 umfasst, sondern wird beim Vereinzeln entfernt.
Bei dem Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Bauelements gemäß dem Ausführungsbeispiel der 7 und 8 wird zunächst ein Gehäuse 14 bereitgestellt, wie es anhand der 4 bereits beschrieben wurde.
In einem nächsten Schritt wird ein optoelektronischer Halbleiterchip 5 auf die elektrische Anschlussstelle 4 des Leiterrahmens 1 aufgebracht, die zur Aufnahme des optoelektronischen Halbleiterchips 5 vorgesehen ist ( 7). Der optoelektronische Halbleiterchip 5 wird mit Bonddrähten elektrisch kontaktiert (nicht dargestellt).
Bei dem optoelektronischen Halbleiterchip 5 handelt es sich beispielsweise um einen oberflächenemittierenden Halbleiterlaserchip, wie einem VCSEL. Der oberflächenemittierende Halbleiterlaserchip 5 sendet im Betrieb elektromagnetische Strahlung, bevorzugt sichtbares Licht, von einer Strahlungsaustrittsfläche 20 aus.
In einem nächsten Schritt wird ein optisches Element 21, wie es schematisch in 8 dargestellt ist, auf eine Montagefläche 13 des Gehäuses 14 aufgebracht, die von einer Gehäusewand 17 umgeben ist. Das optische Element 21 weist eine elektrische Kontaktstruktur 22 auf, die eine optisch aktive Fläche 23 teilweise umläuft. Bei den elektrischen Kontaktstrukturen 22 des optischen Elements 21 handelt es sich beispielsweise um eine Leiterbahn. Die elektrischen Kontaktstrukturen 22 sind beispielsweise als metallische Schicht aufgedampft. Weiterhin ist es auch möglich, dass die elektrische Kontaktstruktur 22 aus einer elektrisch leitenden Paste oder aus einer elektrisch leitenden Tinte gebildet ist. Die optisch aktive Fläche 23 weist beispielsweise einen Linsenarray auf.
Das optoelektronische Bauelement gemäß dem Ausführungsbeispiel der 9 kann beispielsweise mit einem Verfahren hergestellt werden, wie es anhand der 7 und 8 beschrieben wurde.
Das optoelektronische Bauelement gemäß dem Ausführungsbeispiel der 9 weist ein Gehäuse 14 auf, wie es anhand der 4 bereits beschrieben wurde. Weiterhin umfasst das optoelektronische Bauelement einen optoelektronischen Halbleiterchip 5, beispielsweise einen oberflächenemittierenden Halbleiterlaserchip. Außerdem ist ein optisches Element 21 auf einer Montagefläche 13 des Gehäuses 14 aufgebracht. Das optische Element 21 wird von einer Gehäusewand 17 umlaufen, die das optische Element 21 fixiert. Weiterhin stehen elektrische Kontaktstrukturen 22 des optischen Elements 21 mit den Kontaktflächen 10, die an der Montagefläche 13 freiliegen, in direktem Kontakt, sodass diese elektrisch leitend miteinander verbunden sind.
Das optische Element 21 stellt eine Abstrahlcharakteristik des optoelektronischen Halbleiterchips 5 auf eine gewünschte Art und Weise ein. Handelt es sich bei dem optoelektronischen Halbleiterchip 5 um einen oberflächenemittierenden Halbleiterlaserchip, so wird insbesondere ein Fernfeld des oberflächenemittierenden Halbleiterlaserchips auf einen gewünschten Wert eingestellt, der das menschliche Auge nicht schädigt. Durch eine Widerstandsmessung über die externen elektrischen Kontaktstellen 22 auf einer Rückseite des optoelektronischen Bauelements kann mit Vorteil auf einfache Art und Weise festgestellt werden, ob das optische Element 21 noch von dem Bauelement umfasst ist oder nicht.
Die Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele auf diese beschränkt. Vielmehr umfasst die Erfindung jedes neue Merkmal sowie jede Kombination von Merkmalen, was insbesondere jede Kombination von Merkmalen in den Patentansprüchen beinhaltet, auch wenn dieses Merkmal oder diese Kombination selbst nicht explizit in den Patentansprüchen oder Ausführungsbeispielen angegeben ist.
Bezugszeichenliste

1: Leiterrahmen
2: externe elektrische Kontaktstelle
3: Kontaktsteg
4: elektrische Anschlussstelle
5: Halbleiterchip
6: weitere elektrische Anschlussstelle
7: Stützrahmen
8: Ankersteg
9: Haupterstreckungsebene des Leiterrahmens
10: Kontaktfläche
11: Haupterstreckungsebene der Kontaktflächen
12: Gehäusekörper
13: Montagefläche
14: Gehäuse
15: Ausnehmung
16: Bodenfläche
17: Gehäusewand
18: Panel
19: gemeinsamer Außenrahmen
20: Strahlungsaustrittsfläche
21: optisches Element
22: elektrische Kontaktstruktur
23: optisch aktive Fläche

Claims

Gehäuse (14) für ein optoelektronisches Bauelement mit: - einem Leiterrahmen (1), der zwei externe elektrische Kontaktstellen (2) und zwei Kontaktstege (3) aufweist, - einem Gehäusekörper (12), in den der Leiterrahmen (1) eingebettet ist, wobei - sich jeder Kontaktsteg (3) seitlich aus jeweils einer der externen elektrischen Kontaktstelle (2) zu einer Montagefläche (13) des Gehäuses (14) erstreckt, so dass Kontaktflächen (10) der Kontaktstege (3) an der Montagefläche (13) freiliegen.
Gehäuse (14) nach dem vorherigen Anspruch mit einer Gehäusewand (17), die die Montagefläche (13) umläuft.
Gehäuse (14) nach einem der obigen Ansprüche, bei dem die Kontaktstege (3) eine geringere Dicke aufweisen als die externen elektrischen Kontaktstellen (2).
Gehäuse (14) nach einem der obigen Ansprüche, bei dem der Gehäusekörper (12) schwarz ausgebildet ist.
Verfahren zur Herstellung eines Gehäuses (14) für ein optoelektronisches Bauelement mit den folgenden Schritten: - Bereitstellen eines Leiterrahmens (1), der zwei externe elektrische Kontaktstellen (2) und zwei Kontaktstege (3) aufweist, - Biegen der Kontaktstege (3) aus einer Haupterstreckungsebene (9) des Leiterrahmens (1), - Erzeugen eines Gehäusekörpers (12), der den Leiterrahmen (1) einbettet, so dass sich jeder Kontaktsteg (3) seitlich aus einer der externen elektrischen Kontaktstellen (2) zu einer Montagefläche (13) des Gehäuses (14) erstreckt, so dass Kontaktflächen (10) der Kontaktstege (3) an der Montagefläche (13) freiliegen.
Verfahren nach dem vorherigen Anspruch, bei dem der Gehäusekörper (12) durch folienunterstütztes Formen erzeugt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 5 und 6, bei dem während des Erzeugens des Gehäusekörpers (12) Ausnehmungen (15) in der Montagefläche (13) des Gehäuses (14) erzeugt werden, und jede Kontaktfläche (10) an einer Bodenfläche (16) einer Ausnehmung (15) angeordnet ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, bei dem der Leiterrahmen (1) mit den folgenden Schritten erzeugt wird: - Bereitstellen eines Bleches, und - Ätzen des Blechs, sodass der Leiterrahmen (1) entsteht.
Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 8, bei dem die Kontaktstege (3) geätzt werden, so dass diese eine geringere Dicke aufweisen als die externen elektrischen Kontaktstellen (2).
Verfahren nach einem der Ansprüche, bei dem der Leiterrahmen (1) einen Stützrahmen (7) aufweist, der die externen elektrischen Kontaktstellen (2) umläuft.
Verfahren nach einem der obigen Ansprüche, bei dem der Leiterrahmen (1) Ankerstege (8) zur mechanischen Stabilisierung aufweist.
Optoelektronisches Bauelement mit: - einem Gehäuse (14) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, - einem optoelektronischen Halbleiterchip (5), - einem optischen Element (21), das auf der Montagefläche (13) des Gehäuses (14) angeordnet ist, wobei - elektrische Kontaktstrukturen (22) des optischen Elements (21) mit den Kontaktflächen (10) der Kontaktstege (3) elektrisch leitend verbunden sind.
Optoelektronisches Bauelement nach dem vorherigen Anspruch, bei dem die elektrischen Kontaktstrukturen (22) in direktem Kontakt mit den Kontaktflächen (10) der Kontaktstege (3) stehen.
Optoelektronisches Bauelement nach einem der Ansprüche 12 bis 13, bei dem der optoelektronische Halbleiterchip (5) ein oberflächenemittierender Halbleiterlaserchip ist.
Optoelektronisches Bauelement nach einem der Ansprüche 12 bis 14, bei dem der optoelektronische Halbleiterchip (5) auf einer elektrischen Anschlussstelle (4) des Leiterrahmens (1) montiert ist und mit zwei weiteren elektrischen Anschlussstellen (6) elektrisch leitend mit einem Bonddraht verbunden ist.
Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Bauelements mit den folgenden Schritten: - Bereitstellen eines Gehäuses (14) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, - Aufbringen eines optoelektronischen Halbleiterchips (5) auf eine Montagefläche (13) des Gehäuses (14), und - Aufbringen eines optischen Elements (21) auf die Montagefläche (13) des Gehäuses (14).