DE102022110160A1

DE102022110160A1 - Optoelektronisches bauelement

Info

Publication number: DE102022110160A1
Application number: DE102022110160.6A
Authority: DE
Inventors: Erwin Lang; Patrick HOERNER; Michael Jobst; Daniel Kraus
Original assignee: Ams Osram International GmbH
Current assignee: Ams Osram International GmbH
Priority date: 2022-04-27
Filing date: 2022-04-27
Publication date: 2023-11-02
Also published as: WO2023208437A1

Abstract

Ein optoelektronisches Bauelement umfasst einen Träger mit einer Vorderseite und einer Rückseite. An der Vorderseite des Trägers sind erste metallische Strukturen angeordnet. Ein an der Vorderseite des Trägers angeordneter optoelektronischer Halbleiterchip ist über die ersten metallischen Strukturen elektrisch kontaktiert. Die ersten metallischen Strukturen sind zumindest teilweise durch ein erstes Dielektrikum bedeckt. Ein zweites Dielektrikum bildet eine zur Berührung durch einen Benutzer vorgesehene Außenfläche des optoelektronischen Bauelements. Das zweite Dielektrikum weist eine höhere Permittivität auf als das erste Dielektrikum. Der Träger weist zweite metallische Strukturen auf, die dazu vorgesehen sind, eine aus einer Berührung des optoelektronischen Bauelements durch einen Benutzer resultierende Änderung einer Kapazität zu detektieren.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein optoelektronisches Bauelement.
Im Stand der Technik sind Geräte bekannt, die eine optoelektronische Lichtquelle und ein berührungsempfindliches Bedienelement kombinieren. Durch den Aufbau aus unabhängigen Einzelkomponenten sind der Miniaturisierung dabei Grenzen gesetzt.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein optoelektronisches Bauelement bereitzustellen. Diese Aufgabe wird durch ein optoelektronisches Bauelement mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs gelöst. In den abhängigen Ansprüchen sind verschiedene Weiterbildungen angegeben.
Ein optoelektronisches Bauelement umfasst einen Träger mit einer Vorderseite und einer Rückseite. An der Vorderseite des Trägers sind erste metallische Strukturen angeordnet. Ein an der Vorderseite des Trägers angeordneter optoelektronischer Halbleiterchip ist über die ersten metallischen Strukturen elektrisch kontaktiert. Die ersten metallischen Strukturen sind zumindest teilweise durch ein erstes Dielektrikum bedeckt. Ein zweites Dielektrikum bildet eine zur Berührung durch einen Benutzer vorgesehene Außenfläche des optoelektronischen Bauelements. Das zweite Dielektrikum weist eine höhere Permittivität auf als das erste Dielektrikum. Der Träger weist zweite metallische Strukturen auf, die dazu vorgesehen sind, eine aus einer Berührung des optoelektronischen Bauelements durch einen Benutzer resultierende Änderung einer Kapazität zu detektieren.
Dieses optoelektronische Bauelement kombiniert damit eine optoelektronische Funktionalität und eine berührungsempfindliche Bedienfunktionalität (Touch-Funktionalität). Dabei sind beide Funktionalitäten an demselben Träger des optoelektronischen Bauelements realisiert, wodurch das optoelektronische Bauelement kompakte äußere Abmessungen aufweisen kann, insbesondere eine nur geringe Dicke. Durch das Vorsehen des ersten Dielektrikums mit niedrigerer Permittivität können Störeinflüsse von den ersten metallischen Strukturen der optoelektronischen Funktionalität auf die zweiten metallischen Strukturen der berührungsempfindlichen Bedienfunktionalität reduziert werden, wodurch eine Störempfindlichkeit der Bedienfunktionalität reduziert werden kann. Durch das Vorsehen des zweiten Dielektrikums mit höherer Permittivität kann die Sensitivität und Genauigkeit der Bedienfunktionalität hoch sein. Damit kann die berührungsempfindliche Bedienfunktionalität dieses optoelektronischen Bauelements vorteilhafterweise ein hohes Signal-Rausch-Verhältnis bieten.
In einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauelements ist das erste Dielektrikum durch das zweite Dielektrikum abgedeckt. Vorteilhafterweise ermöglicht diese Anordnung eine wirkungsvolle Separation der Funktionalitäten des optoelektronischen Bauelements und eine Ausgestaltung der Bedienfunktionalität mit hoher Sensitivität. Außerdem lässt sich das optoelektronische Bauelement in diesem Fall einfach und kostengünstig herstellen.
In einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauelements ist der Träger als Folie ausgebildet, insbesondere als einlagige Folie. Vorteilhafterweise ergibt sich dadurch ein kompakter Aufbau des optoelektronischen Bauelements, insbesondere eine geringe Dicke. Die Ausgestaltung des Trägers als Folie kann es auch ermöglichen, das optoelektronische Bauelement mechanisch flexibel auszubilden.
In einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauelements sind die zweiten metallischen Strukturen an der Vorderseite des Trägers angeordnet. Dadurch sind sowohl die optoelektronische Funktionalität als auch die berührungsempfindliche Bedienfunktionalität an der Vorderseite des Trägers ausgebildet. Dadurch kann die Rückseite des Trägers beispielsweise zur Befestigung des optoelektronischen Bauelements an einem Einbauort dienen.
In einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauelements sind die zweiten metallischen Strukturen zumindest abschnittsweise auf dem ersten Dielektrikum angeordnet. Vorteilhafterweise kann dadurch ein störender Einfluss von den ersten metallischen Strukturen auf die zweiten metallischen Strukturen besonders wirkungsvoll reduziert werden. Die Anordnung der zweiten metallischen Strukturen auf dem ersten Dielektrikum kann außerdem vorteilhafterweise eine Kreuzung zwischen den ersten metallischen Strukturen und den zweiten metallischen Strukturen ermöglichen.
In einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauelements sind die zweiten metallischen Strukturen unmittelbar in das zweite Dielektrikum eingebettet. Vorteilhafterweise ergibt sich dadurch ein einfacher und kompakter Aufbau des optoelektronischen Bauelements. Durch die Einbettung der zweiten metallischen Strukturen in das zweite Dielektrikum mit höherer Permittivität kann außerdem erreicht werden, dass eine Berührung des optoelektronischen Bauelements durch einen Benutzer zu einer deutlichen und leicht zu detektierenden Änderung der überwachten Kapazität führt.
In einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauelements sind die zweiten metallischen Strukturen an der Rückseite des Trägers angeordnet. Vorteilhafterweise ermöglicht diese Anordnung eine besonders effektive Separation der ersten metallischen Strukturen der optoelektronischen Funktionalität und der zweiten metallischen Strukturen der berührungsempfindlichen Bedienfunktionalität. Die Anordnung der zweiten metallischen Strukturen an der Rückseite des Trägers kann auch eine Bedienbarkeit des optoelektronischen Bauelements von der Rückseite des Trägers her unterstützen. Außerdem kann die Anordnung der zweiten metallischen Strukturen an der Rückseite des Trägers eine noch kompaktere Ausführung des optoelektronischen Bauelements erlauben.
In einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauelements sind die an der Rückseite des Trägers angeordneten zweiten metallischen Strukturen durch ein drittes Dielektrikum abgedeckt. Dabei weist das dritte Dielektrikum eine höhere Permittivität auf als das erste Dielektrikum. Die höhere Permittivität des dritten Dielektrikums kann vorteilhafterweise die Sensitivität der durch die zweiten metallischen Strukturen verwirklichten Bedienfunktionalität des optoelektronischen Bauelements erhöhen. Das dritte Dielektrikum kann auch eine Bedienbarkeit des optoelektronischen Bauelements von der Rückseite des Trägers her ermöglichen.
In einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauelements ist an der Rückseite des Trägers zusätzlich ein viertes Dielektrikum angeordnet. Dabei ist das vierte Dielektrikum durch das dritte Dielektrikum abgedeckt. Das dritte Dielektrikum weist eine höhere Permittivität auf als das vierte Dielektrikum. Das vierte Dielektrikum mit geringerer Permittivität kann vorteilhafterweise dazu beitragen, eine Störbeeinflussung der zweiten metallischen Strukturen durch die ersten metallischen Strukturen der optoelektronischen Funktionalität zu reduzieren.
In einer anderen Ausführungsform des optoelektronischen Bauelements sind die zweiten metallischen Strukturen durch ein fünftes Dielektrikum abgedeckt. Dabei weist das fünfte Dielektrikum eine niedrigere Permittivität auf als das zweite Dielektrikum. Vorteilhafterweise kann das fünfte Dielektrikum mit niedrigerer Permittivität dazu beitragen, eine Störbeeinflussung der durch die zweiten metallischen Strukturen verwirklichten berührungsempfindlichen Bedienfunktionalität durch die ersten metallischen Strukturen der optoelektronischen Funktionalität zu reduzieren.
In einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauelements weist die zur Berührung durch einen Benutzer vorgesehene Außenfläche zumindest einen erhabenen Bereich und zumindest einen vertieften Bereich auf. Dabei ist der vertiefte Bereich in zu der Vorderseite des Trägers senkrechte Richtung über den zweiten metallischen Strukturen angeordnet. Vorteilhafterweise kann durch den vertieften Bereich der Abstand zwischen den zweiten metallischen Strukturen und einem Berührpunkt durch einen bedienenden Benutzer reduziert sein, wodurch die berührungsempfindliche Bedienfunktionalität des optoelektronischen Bauelements eine erhöhte Sensitivität aufweisen kann.
In einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauelements ist der optoelektronische Halbleiterchip in das erste Dielektrikum eingebettet. Dadurch wird eine Störbeeinflussung der zweiten metallischen Strukturen durch den optoelektronischen Halbleiterchip vorteilhafterweise besonders wirkungsvoll reduziert. Gleichzeitig kann das erste Dielektrikum vorteilhafterweise einem Schutz des optoelektronischen Halbleiterchips dienen.
In einer anderen Ausführungsform des optoelektronischen Bauelements ist der optoelektronische Halbleiterchip unmittelbar in das zweite Dielektrikum eingebettet. Dies kann es vorteilhafterweise ermöglichen, den optoelektronischen Halbleiterchip erst nach dem Aufbringen des ersten Dielektrikums zu montieren.
In einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauelements umfassen die zweiten metallischen Strukturen eine erste Elektrode. Dabei ist das optoelektronische Bauelement ausgebildet, eine aus einer Berührung durch einen Benutzer resultierende Änderung einer Kapazität zwischen der ersten Elektrode und einem Bezugspotential zu detektieren. Vorteilhafterweise ermöglicht dies eine zuverlässige Erkennung einer Berührung des optoelektronischen Bauelements durch einen Benutzer.
In einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauelements umfassen die zweiten metallischen Strukturen eine erste Elektrode und eine zweite Elektrode. Dabei ist das optoelektronische Bauelement ausgebildet, eine aus einer Berührung durch einen Benutzer resultierende Änderung einer Kapazität zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode zu detektieren. Vorteilhafterweise ermöglicht auch dieser Aufbau eine zuverlässige Erkennung einer Berührung des optoelektronischen Bauelements durch einen Benutzer.
In einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauelements ist der optoelektronische Halbleiterchip zur Emission von Licht ausgebildet. Dabei ist das erste Dielektrikum für durch den optoelektronischen Halbleiterchip emittiertes Licht im Wesentlichen transparent. Vorteilhafterweise wird von dem optoelektronischen Halbleiterchip emittiertes Licht dadurch nicht durch das erste Dielektrikum abgeschattet.
In einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauelements ist der optoelektronische Halbleiterchip zur Emission von Licht ausgebildet. Dabei ist das zweite Dielektrikum für durch den optoelektronischen Halbleiterchip emittiertes Licht im Wesentlichen transparent. Vorteilhafterweise wird durch den optoelektronischen Halbleiterchip emittiertes Licht dadurch nicht von dem zweiten Dielektrikum abgeschattet.
Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele, die im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert werden. Dabei zeigen in jeweils schematisierter Darstellung

1 eine geschnittene Seitenansicht einer ersten Variante eines optoelektronischen Bauelements;
2 eine erste Variante einer berührungsempfindlichen Bedienfunktionalität;
3 eine zweite Variante einer berührungsempfindlichen Bedienfunktionalität;
4 eine geschnittene Seitenansicht einer weiteren Variante eines optoelektronischen Bauelements;
5 eine geschnittene Seitenansicht einer weiteren Variante eines optoelektronischen Bauelements;
6 eine geschnittene Seitenansicht einer weiteren Variante eines optoelektronischen Bauelements;
7 eine geschnittene Seitenansicht einer weiteren Variante eines optoelektronischen Bauelements;
8 eine geschnittene Seitenansicht einer weiteren Variante eines optoelektronischen Bauelements; und
9 eine geschnittene Seitenansicht einer weiteren Variante eines optoelektronischen Bauelements.

1 zeigt eine schematische geschnittene Seitenansicht eines Teils eines optoelektronischen Bauelements 10. Das optoelektronische Bauelement 10 kann als kombinierte Anzeige- und Bedienvorrichtung dienen. Hierzu weist das optoelektronische Bauelement 10 eine optoelektronische Funktionalität und eine berührungsempfindliche Bedienfunktionalität (Touch-Funktionalität) auf. Die optoelektronische Funktionalität umfasst die Möglichkeit, elektromagnetische Strahlung, insbesondere sichtbares Licht, zu emittieren. Die berührungsempfindliche Bedienfunktionalität ermöglicht eine Bedienung durch einen Benutzer des optoelektronischen Bauelements 10 durch Berührung mit beispielsweise einem Finger.
Das optoelektronische Bauelement 10 weist eine im Wesentlichen flache Gestalt mit einer Vorderseite 11 und einer der Vorderseite 11 gegenüberliegenden Rückseite 12 auf.
Das optoelektronische Bauelement 10 weist einen Träger 100 auf. Der Träger 100 besitzt eine im Wesentlichen flache und dünne Gestalt mit einer Vorderseite 101 und einer der Vorderseite 101 gegenüberliegenden Rückseite 102. Der Träger 100 kann beispielsweise als Folie ausgebildet sein, insbesondere als einlagige Folie. Beispielsweise kann der Träger 100 als Folie aus einem Kunststoffmaterial ausgebildet sein, beispielsweise aus PET.
An der Vorderseite 101 des Trägers 100 sind erste metallische Strukturen 200 angeordnet. Die ersten metallischen Strukturen 200 bilden elektrische Kontaktflächen und elektrische Leiterbahnen.
Weiter ist an der Vorderseite 101 des Trägers 100 ein optoelektronischer Halbleiterchip 400 angeordnet. Das optoelektronische Bauelement 10 kann auch mehrere optoelektronische Halbleiterchips 400 umfassen. In 1 sind beispielhaft zwei optoelektronische Halbleiterchips 400 dargestellt. Die einzelnen optoelektronischen Halbleiterchips 400 können gleich oder unterschiedlich ausgebildet sein. Nachfolgend wird exemplarisch einer der optoelektronischen Halbleiterchips 400 beschrieben.
Der optoelektronische Halbleiterchip 400 ist dazu ausgebildet, elektromagnetische Strahlung, beispielsweise sichtbares Licht, zu emittieren. Der optoelektronische Halbleiterchip 400 kann beispielsweise als Leuchtdiodenchip (LED-Chip) oder als Laserchip ausgebildet sein.
Der optoelektronische Halbleiterchip 400 weist eine erste Seite 401 und eine der ersten Seite 401 gegenüberliegende zweite Seite 402 auf. Die zweite Seite 402 ist zu der Vorderseite 101 des Trägers 100 orientiert.
Der optoelektronische Halbleiterchip 400 ist über die ersten metallischen Strukturen 200 elektrisch kontaktiert. Hierzu weist der optoelektronische Halbleiterchip 400 an seiner zweiten Seite 402 elektrische Kontaktflächen auf, die elektrisch leitend mit durch die ersten metallischen Strukturen 200 gebildeten Kontaktflächen verbunden sind.
Der optoelektronische Halbleiterchip 400 kann als oberflächenemittierender Halbleiterchip ausgebildet sein. In diesem Fall kann der optoelektronische Halbleiterchip 400 beispielsweise ausgebildet sein, elektromagnetische Strahlung an seiner ersten Seite 401 abzustrahlen. In diesem Fall kann der optoelektronische Halbleiterchip 400 beispielsweise als Flipchip ausgebildet sein. Der optoelektronische Halbleiterchip 400 kann aber auch ausgebildet sein, elektromagnetische Strahlung an seiner zweiten Seite 402 abzustrahlen. In diesem Fall erfolgt die Lichtabstrahlung durch den Träger 100, der in diesem Fall zweckmäßigerweise transparent ausgebildet ist. Der optoelektronische Halbleiterchip 400 kann auch als volumenemittierender Halbleiterchip 400 ausgebildet sein. In diesem Fall kann der optoelektronische Halbleiterchip 400 elektromagnetische Strahlung in alle Raumrichtungen abstrahlen. Es ist auch möglich, dass das optoelektronische Bauelement 10 mehrere optoelektronische Halbleiterchips 400 aufweist, von denen einige an ihrer ersten Seite 401 und einige an ihrer zweiten Seite 402 emittieren.
An der Vorderseite 101 des Trägers 100 ist ein erstes Dielektrikum 510 angeordnet, das die ersten metallischen Strukturen 200 zumindest teilweise bedeckt. Im in 1 gezeigten Beispiel sind die ersten metallischen Strukturen 200 vollständig durch das erste Dielektrikum 510 bedeckt. Außerdem ist der optoelektronische Halbleiterchip 400 im in 1 gezeigten Beispiel in das erste Dielektrikum 510 eingebettet. Es ist daher zweckmäßig, dass das erste Dielektrikum 510 für durch den optoelektronischen Halbleiterchip 400 emittiertes Licht im Wesentlichen transparent ist.
Das erste Dielektrikum 510 ist in lateraler Richtung strukturiert, sodass nicht die gesamte Vorderseite 101 des Trägers 100 durch das erste Dielektrikum 510 bedeckt ist. Dies kann beispielsweise durch nachträgliche Strukturierung einer zunächst flächig auf die Vorderseite 101 des Trägers 100 aufgebrachten Schicht erreicht worden sein. Alternativ kann das erste Dielektrikum 510 direkt in strukturierter Form aufgebracht worden sein, beispielsweise durch ein Druckverfahren.
Das erste Dielektrikum 510 weist ein dielektrisches Material mit niedriger Permittivität (Dielektrizität) auf. Das erste Dielektrikum 510 kann beispielsweise als Low-k-Dielektrikum ausgebildet sein und kann beispielsweise eine Permittivität aufweisen, die kleiner als die von SiO₂ ist, beispielsweise kleiner als 3,9.
An der Vorderseite 101 des Trägers 100 sind zweite metallische Strukturen 300 angeordnet. Die zweiten metallischen Strukturen 300 bilden Leiterbahnen und eine oder mehrere Elektroden. Die zweiten metallischen Strukturen 300 dienen dazu, die berührungsempfindliche Bedienfunktionalität des optoelektronischen Bauelements 10 zu verwirklichen. Dies wird nachfolgend anhand der 2 und 3 erläutert.
2 zeigt eine schematische Darstellung eines Teils der zweiten metallischen Strukturen 300 gemäß einer ersten Variante der berührungsempfindlichen Bedienfunktionalität. Der dargestellte Teil der zweiten metallischen Strukturen 300 bildet eine erste Elektrode 310. Die erste Elektrode 310 weist eine elektrische Kapazität 330 (Eigenkapazität) gegenüber einem Bezugspotential 340 auf, das beispielsweise ein Massepotential sein kann. Nähert sich ein Körperteil, beispielsweise ein Finger, eines Benutzers 600 des optoelektronischen Bauelements 10 der ersten Elektrode 310 an, so ändert sich der Wert der elektrischen Kapazität 330, was mittels einer elektrischen Schaltung detektiert werden kann. Dadurch lässt sich eine Berührung des optoelektronischen Bauelements 10 durch den Benutzer 600 detektieren.
3 zeigt eine schematische Darstellung einer alternativen Gestaltung der zweiten metallischen Strukturen 300 gemäß einer zweiten Variante der berührungsempfindlichen Bedienfunktionalität. In dieser Variante umfassen die zweiten metallischen Strukturen 300 neben der ersten Elektrode 310 eine zweite Elektrode 320. Zwischen der ersten Elektrode 310 und der zweiten Elektrode 320 besteht eine elektrische Kapazität 330. Nähert sich ein Köperteil, beispielsweise ein Finger, des Benutzers 600 des optoelektronischen Bauelements 10 der ersten Elektrode 310 und der zweiten Elektrode 320 an, so ändert sich die Kapazität 330, was mittels einer elektrischen Schaltung detektiert werden kann. Auch auf diese Weise lässt sich eine Berührung des optoelektronischen Bauelements 10 durch den Benutzer 600 erfassen.
Die zur Erkennung einer Berührung durch den Benutzer 600 des optoelektronischen Bauelements 10 vorgesehenen Teile der zweiten metallischen Strukturen 300 sind neben den ersten metallischen Strukturen 200 und neben dem optoelektronischen Halbleiterchip 400 an der Vorderseite 101 des Trägers 100 angeordnet, wie in 1 gezeigt ist. Falls das optoelektronische Bauelement 10 mehrere optoelektronische Halbleiterchips 400 aufweist, so können die zur Detektion einer Berührung vorgesehenen Teile der zweiten metallischen Strukturen 300 beispielsweise zwischen zwei benachbarten optoelektronischen Halbleiterchips 400 angeordnet sein. Die zweiten metallischen Strukturen 300 können auch mehrere Sätze von Elektroden zur Detektion von Berührungen umfassen, die in diesem Fall in lateraler Richtung nebeneinander an der Vorderseite 101 des Trägers 100 angeordnet sind, um an mehreren lateralen Positionen Berührungen durch den Benutzer 600 erkennen zu können.
Die zweiten metallischen Strukturen 300 können beispielsweise gemeinsam mit den ersten metallischen Strukturen 200 an der Vorderseite 101 des Trägers 100 ausgebildet worden sein.
1 zeigt ferner, dass das optoelektronische Bauelement 10 ein zweites Dielektrikum 520 aufweist. Das zweite Dielektrikum 520 ist an der Vorderseite 101 des Trägers 100 angeordnet und bedeckt sowohl das erste Dielektrikum 510 als auch die zweiten metallischen Strukturen 300. Das zweite Dielektrikum 520 bildet dabei eine zur Berührung durch den Benutzer 600 vorgesehene Außenfläche 110 an der Vorderseite 11 des optoelektronischen Bauelements 10.
Das zweite Dielektrikum 520 weist ein dielektrisches Material auf, dessen Permittivität höher ist als die des ersten Dielektrikums 510. Das zweite Dielektrikum 520 kann beispielsweise eine Permittivität aufweisen, die größer als die von SiO₂ ist, beispielsweise größer als 3,9. Es ist zweckmäßig, wenn das zweite Dielektrikum 520 für durch den optoelektronischen Halbleiterchip 400 emittiertes Licht im Wesentlichen transparent ist.
Bei dem optoelektronischen Bauelement 10 ist der Bereich zwischen der zur Berührung durch den Benutzer 600 vorgesehenen Außenfläche 110 und den zweiten metallischen Strukturen 300 mit dem zweiten Dielektrikum 520 mit hoher Permittivität gefüllt. Dadurch wird erreicht, dass eine Berührung der Außenfläche 110 durch den Benutzer 600 eine deutliche Änderung der Kapazität 330 bewirkt und damit zuverlässig detektiert werden kann.
Dadurch, dass die ersten metallischen Strukturen 200 und der optoelektronische Halbleiterchip 400 bei dem optoelektronischen Bauelement 10 durch das erste Dielektrikum 510 mit niedriger Permittivität bedeckt sind, wird erreicht, dass die ersten metallischen Strukturen 200 und der optoelektronische Halbleiterchip 400 nur einen geringen Störeinfluss auf die zweiten metallischen Strukturen 300 und insbesondere die zur Erkennung einer Berührung durch den Benutzer 600 überwachte Kapazität 330 haben.
Bei der in 1 gezeigten Variante des optoelektronischen Bauelements 10 ist die durch das zweite Dielektrikum 520 gebildete Außenfläche 110, die zur Berührung durch den Benutzer 600 vorgesehen ist, im Wesentlichen plan und parallel zur Vorderseite 101 des Trägers 100 ausgebildet. Damit weist das zweite Dielektrikum 520 in unterschiedlichen lateralen Abschnitten eine unterschiedliche, in eine zur Vorderseite 101 des Trägers 100 senkrechte Richtung 103 bemessene, Dicke auf. In Bereichen, in denen das zweite Dielektrikum 520 das erste Dielektrikum 510 bedeckt, weist das zweite Dielektrikum 520 in senkrechte Richtung 103 eine geringere Dicke auf als in Bereichen über den zweiten metallischen Strukturen 300. Das zweite Dielektrikum 520 kann beispielsweise durch ein Druckverfahren, durch ein Sprühverfahren, durch ein Gießverfahren oder durch ein Formverfahren (Moldverfahren) aufgebracht worden sein.
Die berührungsempfindliche Bedienfunktionalität des optoelektronischen Bauelements 10 muss keine direkte physische Berührung der Außenfläche 110 durch ein Körperteil des Benutzers erfordern. Die zur Erkennung der Berührung durch den Benutzer 600 des optoelektronischen Bauelements 10 vorgesehenen Teile der zweiten metallischen Strukturen 300 können so ausgebildet sein, dass bereits eine ausreichende Annäherung des Körperteils des Benutzers an die Außenfläche 110 detektierbar ist. In diesem Sinne stellt auch eine für eine Detektion ausreichende Annäherung des Körperteils des Benutzers an die Außenfläche 110 eine Berührung dar. Eine Berührung der Außenfläche 110 erfordert somit keinen unmittelbaren Kontakt zwischen einem Körperteil des Benutzers und der Außenfläche 110.
Das optoelektronische Bauelement 10 kann an seiner Vorderseite 11 eine in 1 nicht dargestellte Abdeckung aufweisen, die über der zur Berührung durch den Benutzer 600 vorgesehenen Außenfläche 110 angeordnet ist. Die Abdeckung kann beispielsweise als transparente Scheibe ausgebildet sein und beispielsweise ein Glas oder einen Kunststoff aufweisen. In diesem Fall erfolgt eine Berührung der zur Berührung durch den Benutzer 600 vorgesehenen Außenfläche 110 indirekt durch Berührung der Abdeckung. Das Körperteil des Benutzers wird dabei ausreichend nah an die Außenfläche 110 angenähert.
Anhand der 4 bis 9 werden nachfolgend alternative Varianten des optoelektronischen Bauelements 10 beschrieben. Dabei wird vorranging erläutert, wodurch sich diese Varianten von jener der 1 unterscheiden. Im Übrigen gilt die vorstehende Beschreibung der in 1 gezeigten Variante des optoelektronischen Bauelements 10 auch für die Varianten der 4 bis 9.
4 zeigt eine Variante des optoelektronischen Bauelements 10, bei der, ausgehend von dem in 1 gezeigten Bearbeitungsstand, die durch das zweite Dielektrikum 520 gebildete Außenfläche 110 durch Bearbeitung verändert wurde. Das zweite Dielektrikum 520 wurde in lateralen Abschnitten, die in senkrechte Richtung 103 oberhalb der zweiten metallischen Strukturen 300 angeordnet sind, teilweise entfernt. Dadurch wurden an der Außenfläche 110 erhabene Bereiche 111 und vertiefte Bereiche 112 gebildet. In den erhabenen Bereichen 111 liegt die Außenfläche 110 in senkrechter Richtung 103 höher als in den vertieften Bereichen 112. Die vertieften Bereiche 112 sind in senkrechte Richtung 103 über den zweiten metallischen Strukturen 300 angeordnet.
Somit weist das zweite Dielektrikum 520 bei der in 4 gezeigten Variante des optoelektronischen Bauelements 10 in Bereichen oberhalb der zweiten metallischen Strukturen 300 in senkrechter Richtung 103 eine geringere Dicke auf als bei der in 1 gezeigten Variante. Dadurch kann eine Berührung der Außenfläche 110 durch den Benutzer 600 bei der in 4 gezeigten Variante eine deutlichere Änderung der zur Erkennung der Berührung überwachten Kapazität 330 bewirken, wodurch die Berührung leichter detektierbar ist.
Die Nachbearbeitung der Außenfläche 110 zur teilweisen Entfernung des zweiten Dielektrikums 520 kann beispielsweise mittels eines Laserstrahls erfolgt sein.
5 zeigt eine Variante des optoelektronischen Bauelements 10, bei der die durch das zweite Dielektrikum 520 gebildete Außenfläche 110 an der Vorderseite 11 des optoelektronischen Bauelements 10 ebenfalls erhabene Bereiche 111 und vertiefte Bereiche 112 aufweist. Bei dieser Variante wurden die erhabenen Bereiche 111 und die vertieften Bereiche 112 allerdings nicht durch eine Nachbearbeitung der Außenfläche 110 geschaffen. Vielmehr wurde das zweite Dielektrikum 520 direkt so aufgebracht, dass die durch das zweite Dielektrikum 520 gebildete Außenfläche 110 über den zweiten metallischen Strukturen 300 vertiefte Bereiche 112 aufweist. Dies kann beispielsweise dadurch erfolgt sein, dass das zweite Dielektrikum 520 in allen lateralen Abschnitten mit gleicher in senkrechte Richtung 103 bemessener Dicke aufgebracht worden ist. Das Aufbringen des zweiten Dielektrikums 520 kann bei dieser Variante insbesondere durch ein Druckverfahren oder ein Sprühverfahren erfolgt sein.
Zusätzlich zur erhöhten Sensitivität der Erkennung einer Berührung durch den Benutzer 600 können die in 4 und 5 gezeigten Varianten des optoelektronischen Bauelements 10 den Vorteil bieten, dass die an der Außenfläche 110 gebildeten erhabenen Bereiche 111 und vertieften Bereiche 112 für den Benutzer 600 fühlbar sind. Dies kann es dem Benutzer 600 beispielsweise erleichtern, die Außenfläche 110 des optoelektronischen Bauelements 10 gezielt an einer gewünschten Position zu berühren.
Die in 6, 7 und 8 gezeigten Varianten des optoelektronischen Bauelements 10 unterscheiden sich von der Variante der 1 dadurch, dass die zur Detektion einer Berührung des optoelektronischen Bauelements 10 durch den Benutzer 600 vorgesehenen zweiten metallischen Strukturen 300 an der Rückseite 102 des Trägers 100 angeordnet sind. Es ist zweckmäßig, wenn die zweiten metallischen Strukturen 300 in einer Projektion in die senkrechte Richtung 103 trotzdem auch bei den Varianten der 6, 7 und 8 neben den ersten metallischen Strukturen 200 und dem optoelektronischen Halbleiterchip 400 angeordnet sind. Falls das optoelektronische Bauelement 10 mehrere optoelektronische Halbleiterchips 400 aufweist, so sind die zweiten metallischen Strukturen 300 zweckmäßigerweise in Projektion in die senkrechte Richtung 103 zwischen den optoelektronischen Halbleiterchips 400 angeordnet.
Bei den in 6 und 7 gezeigten Varianten des optoelektronischen Bauelements 10 ist an der Rückseite 102 des Trägers 100 ein drittes Dielektrikum 530 angeordnet. Die zweiten metallischen Strukturen 300 sind in das dritte Dielektrikum 530 eingebettet und dadurch durch das dritte Dielektrikum 530 abgedeckt.
Es ist zweckmäßig, wenn das dritte Dielektrikum 530 eine hohe Permittivität aufweist, beispielsweise eine Permittivität, die größer als die von SiO₂ ist, beispielsweise größer als 3,9. Es ist zweckmäßig, wenn die Permittivität des dritten Dielektrikums 530 höher ist als jene des ersten Dielektrikums 510. Die Permittivität des dritten Dielektrikums 530 kann beispielsweise der Permittivität des zweiten Dielektrikums 520 entsprechen. Das dritte Dielektrikum 530 und das zweite Dielektrikum 520 können auch dasselbe Material aufweisen. Es ist allerdings nur dann erforderlich, dass das dritte Dielektrikum 530 für durch den optoelektronischen Halbleiterchip 400 emittiertes Licht transparent ist, wenn eine Lichtabstrahlung auch an der Rückseite 12 des optoelektronischen Bauelements 10 gewünscht ist.
Bei den in 6 und 7 gezeigten Varianten des optoelektronischen Bauelements 10 kann auch das dritte Dielektrikum 530 an der Rückseite 12 des optoelektronischen Bauelements 10 eine zur Berührung durch den Benutzer 600 vorgesehene Außenfläche 110 des optoelektronischen Bauelements 10 bilden. Bei diesen Varianten des optoelektronischen Bauelements 10 kann damit eine Bedienung sowohl an der Vorderseite 11 als auch an der Rückseite 12 des optoelektronischen Bauelements 10 möglich sein. Alternativ kann bei diesen Varianten lediglich eine berührungsempfindliche Bedienung von der Rückseite 12 her vorgesehen sein.
Die in 7 gezeigte Variante des optoelektronischen Bauelements 10 unterscheidet von der in 6 gezeigten Variante des optoelektronischen Bauelements 10 dadurch, dass an der Rückseite 102 des Trägers 100 zusätzlich ein viertes Dielektrikum 540 angeordnet ist. Das vierte Dielektrikum 540 ist in den Bereichen an der Rückseite 102 des Trägers 100 angeordnet, die in Projektion in senkrechte Richtung 103 unterhalb der ersten metallischen Strukturen 200 und der optoelektronischen Halbleiterchips 400 liegen. Das vierte Dielektrikum 540 ist durch das dritte Dielektrikum 530 abgedeckt. Das vierte Dielektrikum 540 weist zweckmäßigerweise eine niedrige Permittivität auf, beispielsweise eine Permittivität, die kleiner ist als die von SiO₂. Damit weist das dritte Dielektrikum 530 eine höhere Permittivität auf als das vierte Dielektrikum 540. Das vierte Dielektrikum 540 kann beispielsweise dem ersten Dielektrikum 510 entsprechen.
Das in der Variante der 7 vorgesehene vierte Dielektrikum 540 mit niedriger Permittivität bewirkt eine Reduzierung des Störeinflusses der ersten metallischen Strukturen 200 auf die zur Erkennung einer Berührung durch den Benutzer 600 vorgesehenen zweiten metallischen Strukturen 300.
Bei der in 8 gezeigten Variante des optoelektronischen Bauelements 10 ist ein fünftes Dielektrikum 550 an der Rückseite 102 des Trägers 100 angeordnet. Die zweiten metallischen Strukturen 300 sind in das fünfte Dielektrikum 550 eingebettet und dadurch durch das fünfte Dielektrikum 550 abgedeckt. Das fünfte Dielektrikum 550 weist eine niedrige Permittivität auf, beispielsweise eine Permittivität, die niedriger ist als jene von SiO₂. Damit weist das fünfte Dielektrikum 550 eine niedrigere Permittivität auf als das zweite Dielektrikum 520. Die Permittivität des fünften Dielektrikums 550 kann beispielsweise jener des ersten Dielektrikums 510 entsprechen. Das fünfte Dielektrikum 550 kann dasselbe Material aufweisen wie das erste Dielektrikum 510.
Durch das fünfte Dielektrikum 550 werden bei der in 8 gezeigten Variante des optoelektronischen Bauelements 10 Störeinflüsse von den ersten metallischen Strukturen 200 auf die zweiten metallischen Strukturen 300 besonders wirkungsvoll reduziert.
Bei den in 6 bis 8 gezeigten Varianten des optoelektronischen Bauelements 10 ist die durch das zweite Dielektrikum 520 gebildete Außenfläche 110 an der Vorderseite 11 des optoelektronischen Bauelements 10 jeweils mit erhabenen Bereichen 111 und vertieften Bereichen 112 ausgebildet, wie dies auch bei der in 5 gezeigten Variante des optoelektronischen Bauelements 10 der Fall ist. Es ist aber auch möglich, die durch das zweite Dielektrikum 520 gebildete Außenfläche 110 an der Vorderseite 11 des optoelektronischen Bauelements 10 wie bei der in 1 gezeigten Variante oder wie bei der in 4 gezeigten Variante auszubilden.
Bei der in 9 gezeigten Variante des optoelektronischen Bauelements 10 sind die optoelektronischen Halbleiterchips 400 nicht in das erste Dielektrikum 510 eingebettet. Vielmehr bedeckt das erste Dielektrikum 510 die ersten metallischen Strukturen 200 nur abschnittsweise und weist an den Positionen der optoelektronischen Halbleiterchips 400 Aussparungen auf. Dies ermöglicht es, bei der Herstellung der in 9 gezeigten Variante des optoelektronischen Bauelements 10 die optoelektronischen Halbleiterchips 400 erst nach dem Aufbringen des ersten Dielektrikums 510 zu montieren.
Bei der in 9 gezeigten Variante des optoelektronischen Bauelements 10 sind die optoelektronischen Halbleiterchips 400 unmittelbar in das nach dem Anordnen der optoelektronischen Halbleiterchips 400 aufgebrachte zweite Dielektrikum 520 eingebettet. Die durch das zweite Dielektrikum 520 gebildete Außenfläche 110 an der Vorderseite 11 des optoelektronischen Bauelements 10 ist bei der in 9 gezeigten Variante ausgebildet wie bei der in 1 gezeigten Variante des optoelektronischen Bauelements 10. Es ist aber auch möglich, die Außenfläche 110 wie bei der in 4 gezeigten Variante oder wie bei der in 5 gezeigten Variante des optoelektronischen Bauelements 10 auszubilden.
Eine weitere Besonderheit der in 9 gezeigten Variante des optoelektronischen Bauelements 10 besteht darin, dass die zweiten metallischen Strukturen 300 zumindest abschnittsweise auf dem ersten Dielektrikum 510 angeordnet sind. Hierfür wurde das erste Dielektrikum 510 vor dem Anlegen der zweiten metallischen Strukturen 300 aufgebracht. Durch die Anordnung der zweiten metallischen Strukturen 300 auf dem ersten Dielektrikum 510 werden Störeinflüsse von den ersten metallischen Strukturen 200 auf die zweiten metallischen Strukturen 300 wirkungsvoll reduziert.
Außerdem werden durch die zumindest abschnittsweise Anordnung der zweiten metallischen Strukturen 300 auf dem ersten Dielektrikum 510 Kreuzungen zwischen den ersten metallischen Strukturen 200 und den zweiten metallischen Strukturen 300 ermöglicht. Hierzu werden im Bereich einer Kreuzung ein Abschnitt der ersten metallischen Strukturen 200, ein Abschnitt des ersten Dielektrikums 510 und ein Abschnitt der zweiten metallischen Strukturen 300 in senkrechte Richtung 103 übereinander angeordnet. Dabei stellt das erste Dielektrikum 510 mit niedriger Permittivität sicher, dass die ersten metallischen Strukturen 200 keinen starken Störeinfluss auf die zweiten metallischen Strukturen 300 ausüben.
Die Erfindung wurde anhand der bevorzugten Ausführungsbeispiele näher illustriert und beschrieben. Die Erfindung ist jedoch nicht auf die offenbarten Beispiele beschränkt.
BEZUGSZEICHENLISTE

10: optoelektronisches Bauelement
11: Vorderseite
12: Rückseite
100: Träger
101: Vorderseite
102: Rückseite
103: senkrechte Richtung
110: Außenfläche
111: erhabener Bereich
112: vertiefter Bereich
200: erste metallische Strukturen
300: zweite metallische Strukturen
310: erste Elektrode
320: zweite Elektrode
330: Kapazität
340: Bezugspotential
400: optoelektronischer Halbleiterchip
401: erste Seite
402: zweite Seite
510: erstes Dielektrikum
520: zweites Dielektrikum
530: drittes Dielektrikum
540: viertes Dielektrikum
550: fünftes Dielektrikum
600: Benutzer

Claims

Optoelektronisches Bauelement (10) mit einem Träger (100) mit einer Vorderseite (101) und einer Rückseite (102), wobei an der Vorderseite (101) des Trägers (100) erste metallische Strukturen (200) angeordnet sind, wobei ein an der Vorderseite (101) des Trägers (100) angeordneter optoelektronischer Halbleiterchip (400) über die ersten metallischen Strukturen (200) elektrisch kontaktiert ist, wobei die ersten metallischen Strukturen (200) zumindest teilweise durch ein erstes Dielektrikum (510) bedeckt sind, wobei ein zweites Dielektrikum (520) eine zur Berührung durch einen Benutzer (600) vorgesehene Außenfläche (110) des optoelektronischen Bauelements (10) bildet, wobei das zweite Dielektrikum (520) eine höhere Permittivität aufweist als das erste Dielektrikum (510), wobei der Träger (100) zweite metallische Strukturen (300) aufweist, die dazu vorgesehen sind, eine aus einer Berührung des optoelektronischen Bauelements (10) durch einen Benutzer (600) resultierende Änderung einer Kapazität (330) zu detektieren.
Optoelektronisches Bauelement (10) nach Anspruch 1, wobei das erste Dielektrikum (510) durch das zweite Dielektrikum (520) abgedeckt ist.
Optoelektronisches Bauelement (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Träger (100) als Folie ausgebildet ist, insbesondere als einlagige Folie.
Optoelektronisches Bauelement (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die zweiten metallischen Strukturen (300) an der Vorderseite (101) des Trägers (100) angeordnet sind.
Optoelektronisches Bauelement (10) nach Anspruch 4, wobei die zweiten metallischen Strukturen (300) zumindest abschnittsweise auf dem ersten Dielektrikum (510) angeordnet sind.
Optoelektronisches Bauelement (10) nach einem der Ansprüche 4 und 5, wobei die zweiten metallischen Strukturen (300) unmittelbar in das zweite Dielektrikum (520) eingebettet sind.
Optoelektronisches Bauelement (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die zweiten metallischen Strukturen (300) an der Rückseite (102) des Trägers (100) angeordnet sind.
Optoelektronisches Bauelement (10) nach Anspruch 7, wobei die zweiten metallischen Strukturen (300) durch ein drittes Dielektrikum (530) abgedeckt sind, wobei das dritte Dielektrikum (530) eine höhere Permittivität aufweist als das erste Dielektrikum (510).
Optoelektronisches Bauelement (10) nach Anspruch 8, wobei an der Rückseite (102) des Trägers (100) ein viertes Dielektrikum (540) angeordnet ist, wobei das vierte Dielektrikum (540) durch das dritte Dielektrikum (530) abgedeckt ist, wobei das dritte Dielektrikum (530) eine höhere Permittivität aufweist als das vierte Dielektrikum (540).
Optoelektronisches Bauelement (10) nach Anspruch 7, wobei die zweiten metallischen Strukturen (300) durch ein fünftes Dielektrikum (550) abgedeckt sind, wobei das fünfte Dielektrikum (550) eine niedrigere Permittivität aufweist als das zweite Dielektrikum (520).
Optoelektronisches Bauelement (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die zur Berührung durch einen Benutzer (600) vorgesehene Außenfläche (110) zumindest einen erhabenen Bereich (111) und zumindest einen vertieften Bereich (112) aufweist, wobei der vertiefte Bereich (112) in zu der Vorderseite (101) des Trägers (100) senkrechte Richtung (103) über den zweiten metallischen Strukturen (300) angeordnet ist.
Optoelektronisches Bauelement (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der optoelektronische Halbleiterchip (400) in das erste Dielektrikum (510) eingebettet ist.
Optoelektronisches Bauelement (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei der optoelektronische Halbleiterchip (400) unmittelbar in das zweite Dielektrikum (520) eingebettet ist.
Optoelektronisches Bauelement (10) nach einem der vorher- gehenden Ansprüche, wobei die zweiten metallischen Strukturen (300) eine erste Elektrode (310) umfassen, wobei das optoelektronische Bauelement (10) ausgebildet ist, eine aus einer Berührung durch einen Benutzer (600) resultierende Änderung einer Kapazität (330) zwischen der ersten Elektrode (310) und einem Bezugspotential (340) zu detektieren.
Optoelektronisches Bauelement (10) nach einem der Ansprü- che 1 bis 13, wobei die zweiten metallischen Strukturen (300) eine erste Elektrode (310) und eine zweite Elektrode (320) umfassen, wobei das optoelektronische Bauelement (10) ausgebildet ist, eine aus einer Berührung durch einen Benutzer (600) resultierende Änderung einer Kapazität (330) zwischen der ersten Elektrode (310) und der zweiten Elektrode (320) zu detektieren.
Optoelektronisches Bauelement (10) nach einem der Ansprü- che 1 bis 11, wobei der optoelektronische Halbleiterchip (400) zur Emission von Licht ausgebildet ist, wobei das erste Dielektrikum (510) für durch den optoelektronischen Halbleiterchip (400) emittiertes Licht im Wesentlichen transparent ist.
Optoelektronisches Bauelement (10) nach einem der Ansprü- che 1 bis 11, wobei der optoelektronische Halbleiterchip (400) zur Emission von Licht ausgebildet ist, wobei das zweite Dielektrikum (520) für durch den optoelektronischen Halbleiterchip (400) emittiertes Licht im Wesentlichen transparent ist.