CN113678270A - 电子组件和安装电子组件的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电子组件(1)，其具有：半导体芯片(2)，至少部分地包围半导体芯片(2)的包覆材料(3)，保护层(4)，保护层利用与包覆材料(3)不同的材料形成，其中，包覆材料(3)的背离半导体芯片(2)的侧面至少局部地由保护层(4)覆盖。此外，本发明还涉及一种用于安装电子组件(1)的方法。

Description

电子组件和安装电子组件的方法

技术领域

本发明涉及一种电子组件。此外，涉及一种用于安装电子组件的方法。

发明内容

要实现的目的在于，提出一种改进的电子组件。另一个要实现的目的在于提出一种用于安装电子组件的方法。

提出一种电子组件。

电子组件例如能够是集成电路、晶体管、存储器元件、电阻或光电子组件。例如，光电子组件是半导体激光器组件、发光二极管、光学放大器或光电二极管。

例如，半导体激光器组件例如能够以所谓的TO构型(TO：“晶体管外形”)实现。在此，紧凑的TO金属壳体是常见的。紧凑的TO金属壳体基本上由钢或铜制成。

根据至少一个实施方式，电子组件包括半导体芯片。半导体芯片例如是电子半导体芯片。例如，半导体芯片是光电子半导体芯片。光电子半导体芯片(例如发光二极管芯片、光电二极管芯片和/或激光二极管芯片)具有外延生长的半导体层序列，半导体层序列具有有源区，有源区设计用于探测或产生电磁辐射。光电子半导体芯片在运行中例如能够发射和/或接收紫外线(UV)辐射、蓝光和/或红外范围内的波长范围中的电磁辐射。

根据至少一个实施方式，电子组件具有至少部分地包围半导体芯片的包覆材料。即半导体芯片至少部分由包覆材料包围，进而被保护免受外部的机械或化学影响。替代地或附加地，包覆材料可作为用于发光材料的基质材料用于形成转换层。然后，发光材料设置用于吸收半导体芯片的发射的电磁辐射，并且将其转换成另一电磁辐射。半导体芯片的发射的电磁辐射于是不同于发光材料的发射的另一电磁辐射。

包覆材料优选对电磁辐射、例如可见光是可透过的或是透明的。包覆材料优选地由聚合物形成。包覆材料例如能够具有环氧树脂或硅树脂，或者由环氧树脂或硅树脂制成。

根据至少一个实施方式，电子组件具有保护层，保护层用不同于包覆材料的材料形成。保护层优选具有与包覆材料的聚合物不同的聚合物作为材料。与包覆材料相比，保护层的材料具有不同的化学和物理特性。例如，材料在不同的溶剂中具有不同的溶解度和/或材料具有不同的温度稳定性。保护层优选设置用于保护包覆材料免受环境影响(例如污物和颗粒)。

保护层能够优选地尤其无残留物地从包覆材料剥离。这例如会意味着在保护层剥离时，能够将保护层完全移除，而不会在表面留下残留物，在剥离之前已经在表面上施加了保护层。

例如，保护层具有至少0.01毫米和至多0.1毫米之间的厚度。保护层优选地具有在至少0.015毫米和至多0.08毫米之间的厚度。过薄的保护层会导致包覆材料相对于环境影响、例如污物的保护不足，并且过厚的保护层导致保护层的可剥离性变差。

根据至少一个另外的实施方式，电子组件具有包覆材料的背离半导体芯片的侧面，其至少局部地由保护层覆盖。保护层能够完全地或局部地覆盖包覆材料的背离半导体芯片的侧面。保护层能够作为层和/或作为膜施加。此外，保护层能够优选直接施加在包覆材料上。替代地，水溶性聚合物材料可作为粘合层安置在保护层与包覆材料之间，并且例如具有聚乙烯醇。粘合层的聚合物材料尤其不同于保护层。

根据电子组件的至少一个实施方式，电子组件具有半导体芯片、至少部分地包围半导体芯片的包覆材料和由与包覆材料不同的材料形成的保护层，其中，包覆材料的背离半导体芯片的侧面至少局部地由保护层覆盖。

当前的电子组件的一个想法是，将保护层施加到包覆材料上，以便因此保护包覆材料的表面免受环境影响，优选免受污物和颗粒的影响。保护层应优选地在电子组件安装时施加。

特别优选地，选择用于保护层的材料，材料在安装过程中完好无损，并且然后能够特别容易地且尤其无残留物地被剥离。通过保护层在安装过程中不被损害、尤其不被剥离，有利地在安装过程期间保护包覆材料。

根据至少一个实施方式，保护层可溶于极性溶剂中。极性溶剂优选具有官能团，分子中的氢原子可从官能团中分裂为质子。例如，保护层可溶于极性溶剂，例如醇、水、羧酸和/或无机酸。

根据至少一个实施方式，保护层是水溶性聚合物或由水溶性聚合物制成。这意味着，保护层可优选几乎完全溶于水。

水溶性聚合物优选具有足够数量的亲水基团并且仅具有低的交联度。亲水基团能够是非离子、阴离子、阳离子或两性离子基团。下面的列举显示了亲水性的、即能够作为用于水溶性聚合物的结构单元的水溶性基团：

水溶性聚合物尤其从上述结构单元中获得。在此，水溶性聚合物例如能够具有相同的结构单元或水溶性聚合物具有不同的结构单元。如果水溶性聚合物具有不同的结构单元，则这也能够称为水溶性共聚物。水溶性共聚物是由两种或更多种不同类型的结构单元构成的聚合物。通过由不同类型的单体单元的组合，能够特别良好地调节水溶性共聚物的化学和物理特性。

根据至少一个优选的实施方式，水溶性聚合物具有聚乙烯醇或由聚乙烯醇制成。聚乙烯醇由于亲水性羟基(OH)基团是特别易于溶于水的并且能够在该方法中特别良好地无残余物地从包覆材料移除。

附加地，聚乙烯醇形成热塑性聚合物。热塑性聚合物的特征在于碳链的支化度低，并且碳链通过弱物理键合相互连接。因此，聚乙烯醇由于高柔韧性以及良好的水溶性尤其良好地适合作为保护材料。

根据至少一个实施方式，包覆材料具有硅树脂或由硅树脂制成。硅树脂优选以光学质量存在并且与环氧树脂相比具有尤其好的老化稳定性。作为包覆材料的硅树脂是透明的、有弹性的热固性材料。其他优点是，硅树脂在运行中少量变黄，具有耐热性和是UV稳定的。例如，包覆材料对于电磁辐射具有至少90％、尤其是至少95％的可透过性。硅树脂根据分子特性、即例如链移动性/长度以及侧基而具有一定的粘性。因此，污物和颗粒保持附着在包覆材料处。

根据至少一个实施方式，保护层与包覆材料直接接触。这意味着，优选地在保护层与包覆材料之间没有布置附加层。例如，保护层由于包覆材料的粘性表面能够直接键合在表面处。保护层由于与包覆材料直接接触而用于保护免受污物和颗粒影响。

根据至少一个实施方式，包覆材料与保护层处于化学键合。这意味着，保护层化学地键合在包覆材料处。例如，聚乙烯醇的OH基团键合在硅树脂的硅原子处。例如，化学键能够是配位键或共价键。保护层与包覆材料之间的化学键优选不是强键，因为在化学键过强的情况下保护层在方法中在剥离时会变难地与包覆材料分离。然而，过弱的化学键导致对包覆材料的保护低并且导致例如在安装组件时保护材料的无意的分离。

由具有硅树脂的包覆材料和可溶于极性溶剂中的保护层构成的组合有利地导致以下化学键，化学键导致保护层在包覆材料处的良好附着和导致保护层在极性溶剂中从包覆材料无残留物的剥离。

根据至少一个实施方式，中间层和/或覆盖层布置在保护层的背离半导体芯片的侧面上。例如，中间层能够与保护层直接接触。附加地，覆盖层能够与中间层直接接触。将附加层施加到保护层上的优点是，在方法中在剥离时能够容易地将附加层从溶剂池中移除，因为附加层通过中间层和覆盖层漂浮在溶剂表面上。优选地，溶剂池用极性溶剂、例如水填充。此外，中间层和/或覆盖层用作对保护层进而对包覆材料的附加保护。

例如，能够在将保护层施加到电子组件上之前或在将保护层施加到电子组件上之后移除覆盖层。

根据至少一个实施方式，中间层具有水溶性粘合材料。中间层的厚度优选在至少0.01毫米与至多0.1毫米之间。中间层的厚度优选在至少0.015毫米与至多0.08毫米之间。此外，中间层能够包括两个或更多个子层。例如，中间层的厚度比保护层的厚度更薄地形成。

例如，保护层在背离半导体芯片的侧面上与包覆材料直接接触。中间层在背离包覆材料的侧面上与保护层直接接触。覆盖层在背离保护层的侧面上与中间层直接接触。保护层优选地具有在至少0.030毫米与至多0.035毫米之间的厚度，例如0.033毫米的厚度。中间层优选地具有在至少0.017毫米与至多0.023毫米之间的厚度，例如0.020毫米的厚度。

根据至少一个实施方式，电子组件是发射辐射的组件，尤其是边缘发射的半导体激光器组件。

边缘发射的半导体激光器组件包括半导体芯片，半导体芯片设计用于发射激光辐射。这意味着，在运行中，半导体芯片发射电磁辐射，例如在红外线(IR)与UV辐射之间的波长范围内的电磁辐射。

根据至少一个实施方式，半导体芯片在运行中发射在红外范围内的波长范围的电磁辐射。红外范围的波长范围处于至少1毫米与最多780纳米之间。波长范围优选在至少1000纳米与至多780纳米之间，特别优选地，该范围在至少950纳米与至多850纳米之间。

红外半导体激光器组件还用于机载激光扫描(LIDAR)传感装置(“光探测和测距”)中。

替代地，半导体芯片能够在运行中发射在绿色光谱范围中的波长范围的电磁辐射。

半导体芯片尤其是边缘发射的半导体激光器芯片，其中，激光辐射在半导体芯片的端面、即棱面处出射。即，半导体芯片的辐射透射面处于第一端面处，在运行中所产生的激光辐射从半导体芯片中穿过辐射透射面射出。

此外，边缘发射的半导体激光器组件包括包覆材料，包覆材料至少部分地包围半导体芯片。包覆材料优选地例如完全包围半导体芯片的辐射透射面。从边缘发射的半导体激光器组件的电磁辐射从其射出的面当前称作为辐射出射面。电子组件的辐射出射面与半导体芯片的辐射透射面平行。

根据至少一个实施方式，辐射出射面处于包覆材料的背离半导体芯片的侧面处。半导体芯片的电磁辐射穿过包覆材料并穿过辐射出射面。保护层布置在辐射出射面的下游。也就是说，保护层横向地与半导体芯片间隔开地布置在包覆材料处。保护层尤其横向或垂直于半导体芯片的下侧伸展。

根据至少一个实施方式，半导体芯片的下侧垂直于辐射透射面和辐射出射面。

附加地，边缘发射的半导体激光器组件包括保护层，保护层至少局部地围绕包覆材料。特别地，保护层尤其在辐射出射面处覆盖包覆材料。保护层特别优选地在辐射出射面处完全地覆盖包覆材料。

根据至少一个实施方式，电子组件具有辐射出射面，辐射出射面部分地或完全地由保护层遮盖。这意味着，能够在保护层与辐射出射面之间布置另一层。保护层优选地布置在辐射出射面上。

在边缘发射的电子半导体激光器组件中，辐射出射面布置在电子半导体激光器组件的端面处。此外，辐射出射面优选完全由保护层遮盖。保护层保护辐射出射面免受包覆材料表面上的可能的刮伤和/或污物、例如颗粒影响。有利地，从电子组件的辐射出射面中的光耦合输出通过保护层改进，因为在该方法中保护层的剥离产生优选的较干净的辐射出射面。

还提出一种用于安装电子组件的方法。优选地，能够借助在此描述的方法安装在此描述的电子组件。这就是说，所有针对电子组件公开的所有特征也针对用于安装电子组件的方法公开，并且反之亦然。

根据用于安装电子组件的方法的至少一个实施方式，提供在此描述的电子组件。电子组件安置在载体上。然后剥离保护层。

根据至少一个实施方式，提供电子组件包括以下步骤：

-提供半导体芯片，

-用包覆材料至少局部地包围半导体芯片，和

-将保护层至少局部地施加在包覆材料上。

在第一步骤中，提供半导体芯片。然后，半导体芯片至少局部地由包覆材料包围。例如，半导体芯片在半导体芯片的一到五个侧上用包覆材料包围。半导体芯片的尤其对应于下侧的第六侧优选没有包覆材料。下侧优选地布置在支承面上。替代地，包覆材料能够同时包覆多个半导体芯片。这意味着，多个半导体芯片由共同的包覆材料包覆。

例如借助于旋涂工艺进行保护层的施加。旋涂工艺是将薄且均匀的层或膜涂覆到包覆材料上的方法。在此，至少局部地由包覆材料包围的半导体芯片固定到转盘上。借助在半导体芯片的中心之上的配量装置施加期望量的保护层作为溶液，其中，半导体芯片至少局部地用包覆材料包围。在旋涂器处调节加速度、最终转速和时间，并且保护层均匀地分布到包覆材料表面的期望部位处并且干燥。如果需要，就例如能够以热学辅助的方式在炉中进行最终的干燥。在此，优选地，将共同的保护层施加到共同的包覆材料上，包覆材料包覆多个半导体芯片。

用于施加保护层的另一方法是通过适当的配量方法(例如针配量)将少量保护层溶液定位地施加在期望的地点处、例如施加在辐射出射面处。

根据至少一个实施方式，载体包括电路板。电路板优选地是印刷电路板。电路板特别优选地是传感器印刷电路板。

根据至少一个实施方式，保护层在溶剂池中剥离，溶剂池优选填充有极性溶剂、例如水。这意味着，在将电子组件安装在载体上之后，保护层在溶剂池中剥离。水去除保护层与包覆材料之间的化学键。这种于移除保护层的方法与传统方法(即例如水压和借助于清洁剂)相比是温和的并且不损坏包覆材料。该方法能够热学地、即通过4℃与100℃之间、特别优选在25℃与60℃之间的温度来支持，以加速保护层的溶解。优选地，保护层、以及可选地中间层和覆盖层保留在溶剂池中。能够借助于适合的方法从溶剂池中移除这些层。

本电子组件的思想是，保护电子组件的包覆材料的辐射出射面免受环境影响、例如污物和颗粒。

具有由环氧树脂制成的包覆材料的传统的电子组件或者在具有晶体管外形(TO)金属壳体的电子组件能够利用水压和借助于清洁剂移除污物和颗粒。在使用具有由硅树脂制成的老化更稳定的、更加弹性的包覆材料的电子组件的情况下，由于弹性包覆材料的损坏而无法借助常规的清洁工艺进行。

水溶性保护层保护包覆材料的表面免受污物、例如颗粒的影响。此外，将保护层施加到包覆材料上对于最终用户非常有用。首先，将电子组件安装在载体上，并且随后例如在溶剂池中没有问题地剥离保护层。因此，对于最终用户显著地改进可操作性，因为电子组件直到最后都被保护免受有害环境影响和污染。由此改进光耦合输出，因为不发生通过在污物/颗粒处吸收激光辐射而导致的散射光和绝对的输出功率的减小。相反地，显著地减小污染电子组件的概率并且由此可能显著地减少安装后的失效。

附图说明

电子组件和用于安装电子组件的方法的其他有利的实施方式和改进形式从下面结合附图描述的实施例中得出。

附图示出：

图1、图2、图3和图4分别示出根据实施例的电子组件的示意剖面图，

图5、图6和图7示出根据实施例的用于安装电子组件的方法的各个方法阶段的示意剖面图。

相同的、同类的或起相同作用的元件在附图中设有相同的附图标记。附图分别是示意图进而不一定是合乎比例的。更确切地说，为了更好地展示和/或为了更好地理解，能够将各个元件、特别是层厚度来夸大地示出。

具体实施方式

根据图1的实施例的电子组件1具有半导体芯片2、包覆材料3和保护层4。在运行中，半导体芯片2发射在红外范围内的波长范围的电磁辐射。红外范围的波长范围处于1000纳米至780纳米之间，其中，包括边界值，优选地波长范围处于950纳米和850纳米之间，其中，包括边界值值。包覆材料3在此至少部分地包围半导体芯片2。

当前，例如利用包覆材料3包围半导体芯片2的五个侧。半导体芯片2的对应于下侧8的第六侧没有包覆材料3。包覆材料3的背离半导体芯片2的侧面至少局部地由保护层4覆盖。包覆材料3具有硅树脂或由硅树脂制成。此外，保护层4可溶于极性溶剂中。保护层4具有水溶性聚合物或由水溶性聚合物制成。水溶性聚合物例如是聚乙烯醇。聚乙烯醇具有OH基团并键合于包覆材料3。因此，保护层4具有与包覆材料3不同的材料。选择保护层4的材料，使得保护层4在安装过程中完好无损，并且然后能够特别简单地并且尤其无残留物地剥离。

图1是边缘发射的半导体激光器组件。半导体芯片2发射电磁辐射并在端面处、即在半导体芯片2的辐射透射面9处输出电磁辐射。电子组件1的侧面对应于辐射出射面10。电子组件1的辐射出射面10平行于半导体芯片2的辐射透射面9。保护层4施加在辐射出射面10上以保护包覆材料3的表面。保护层保护电子组件1免受污物和颗粒的影响。保护层4在此与包覆材料3直接接触，但也能够借助附加的粘合层安置。粘合层例如具有与保护层4不同链长的聚乙烯醇。保护层4能够作为层和/或作为膜被安置。

图2中所示的实施例示出电子组件1，电子组件与图1的电子组件1的不同之处在于，附加地将保护层4布置在电子组件1的与半导体芯片2相对置的顶面11上。在此，半导体芯片2例如能够沿所有方向发射电磁辐射。此外，例如，布置在顶面11上的保护层4能够用于布置在辐射出射面10上的保护层4的更好地附着。

根据图3中的实施例，除了保护层4之外，附加的中间层5和覆盖层6布置在保护层4的背离半导体芯片2的侧面上。中间层5优选与保护层4直接接触，并且覆盖层6与中间层5直接接触。保护层4的厚度在至少0.01毫米与至多0.1毫米之间。特别地，保护层4具有在至少0.030毫米与至多0.035毫米之间的厚度。例如，保护层4的厚度为0.033毫米。中间层5优选地具有在至少0.01毫米与0.1毫米之间的厚度。特别地，中间层5具有在至少0.017毫米与至多0.023毫米之间的厚度。例如，中间层5的厚度为0.020毫米。

在此，有利的是，在溶剂池、例如水池中剥离时，层序列能够优选地通过如下方式被移除，层序列在剥离之后漂浮在水表面上。中间层5具有水溶性粘合材料，优选水溶性聚合物材料，并且例如也能够具有链长不同于保护层4的聚乙烯醇。

图4中所示的实施例示出电子组件1，电子组件与图3中的电子组件1的不同之处，在于在中间层5上没有布置覆盖层6。在将保护层4和中间层5施加到电子组件1之前，移除覆盖层6。

在根据图5至图7的实施例的用于安装电子组件1的方法中，在第一步骤，提供电子组件1，图5。

通过首先将半导体芯片2以其下侧8安置在支承面上并且然后至少局部地用包覆材料3围绕半导体芯片2的方式，提供电子组件1。通过将保护层4作为溶液例如即借助于旋涂工艺至少局部地施加到包覆材料3上来获得电子组件1。保护层4作为溶液分布到包覆材料3的表面的期望的位置处并干燥。例如，最终干燥能够在炉中热支持地进行。电子组件1在安装时安置在载体7上，图6。载体7例如是电路板。例如，载体7是印刷电路板。

在最后的步骤中，保护层4和/或中间层5和/或覆盖层6从包覆材料3剥离，图7。

保护层4的剥离在溶剂池中进行。保护层4的剥离优选在水池中进行。保护层4因此能够有利地无问题且简单地从包覆材料3分离，并且包覆材料3的表面没有任何污物和颗粒。这产生从电子组件1的辐射出射面10的优选的光耦合输出。保护层4优选以尤其无残留物的方式从包覆材料3剥离。

结合附图描述的特征和实施例能够根据另外的实施例彼此组合，即使没有明确描述所有组合也如此。此外，结合附图描述的实施例替代地或附加地具有根据说明书概述部分中描述的另外的特征。

在这里描述的发明不被根据实施例进行的描述限制。更确切地说，本发明包括每个新特征以及特征的任意的组合，这尤其是包括在权利要求中的特征的任意的组合，即使该特征或该组合自身没有明确地在权利要求或实施例中说明。

本申请要求德国专利申请10 2019 109 586.7的优先权，其公开内容通过参考并入本文。

附图标记列表

1 电子组件

2 半导体芯片

3 包覆材料

4 保护层

5 中间层

6 覆盖层

7 载体

8 下侧

9 辐射穿透面

10 辐射出射面

11 顶面。

Claims (16)

1.一种电子组件(1)，具有：

-半导体芯片(2)，

-包覆材料(3)，所述包覆材料至少部分地包围所述半导体芯片(2)，

-保护层(4)，所述保护层利用与所述包覆材料(3)不同的材料形成，其中，

-所述包覆材料(3)的背离所述半导体芯片(2)的侧面至少局部地被所述保护层(4)覆盖。

2.根据前一权利要求所述的电子组件(1)，其中，所述保护层(4)能够溶于极性溶剂。

3.根据前述权利要求中任一项所述的电子组件(1)，其中，所述保护层(4)具有水溶性聚合物或由水溶性聚合物构成。

4.根据前述权利要求中任一项所述的电子组件(1)，其中，水溶性聚合物具有聚乙烯醇或由聚乙烯醇构成。

5.根据前述权利要求中任一项所述的电子组件(1)，其中，所述包覆材料(3)具有硅树脂或由硅树脂构成。

6.根据前述权利要求中任一项所述的电子组件(1)，其中，所述保护层(4)与所述包覆材料(3)直接接触。

7.根据前述权利要求中任一项所述的电子组件(1)，其中，所述包覆材料(3)与所述保护层(4)形成化学键合。

8.根据前述权利要求中任一项所述的电子组件(1)，其中，中间层(5)和/或覆盖层(6)布置在所述保护层(4)的背离所述半导体芯片(2)的侧面上。

9.根据前一权利要求所述的电子组件(1)，其中，所述中间层(5)具有水溶性的粘合材料。

10.根据前述权利要求中任一项所述的电子组件(1)，其中，所述电子组件(1)是边缘发射的半导体激光器组件。

11.根据前述权利要求中任一项所述的电子组件(1)，其中，所述半导体芯片(2)在运行中发射波长范围在红外范围内的电磁辐射。

12.根据前述权利要求中任一项所述的电子组件(1)，其中，所述电子组件(1)具有辐射出射面(10)，所述辐射出射面部分地或完全地被所述保护层(4)遮盖。

13.一种用于安装电子组件的方法(1)，所述方法具有以下步骤：

A)提供根据前述权利要求中至少一项所述的电子组件(1)，

B)将所述电子组件(1)安置在载体(7)上，

C)剥离所述保护层(4)。

14.根据前一权利要求所述的方法，其中，所述电子组件(1)的提供包括以下步骤：

-提供半导体芯片(2)，

-利用包覆材料(3)至少局部地包围所述半导体芯片(2)，以及

-将所述保护层(4)至少局部地施加到所述包覆材料(3)上。

15.根据前述两项权利要求中任一项所述的方法，其中，所述载体(7)包括电路板。

16.根据前述三项权利要求中任一项所述的方法，其中，在溶剂池中实施所述保护层(4)的剥离。

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