DE102007063910B3 - Protective encapsulation for at least one electronic component and electronic component - Google Patents
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Abstract
Schutzverkapselung (10) für zumindest ein elektronisches Bauteil (20), mit einem flächigen Verkapselungselement (1), das auf zumindest einer Seite eine strukturierte Oberfläche (2) mit zumindest einer Kavität (8) besitzt,wobei ein Trocknungsmittel (5) in das Verkapselungselement (1) gepresst ist, wodurch die mindestens eine Kavität (8) ausgebildet ist, undwobei das Material des Trocknungsmittels (5) einen höheren Schmelzpunkt als das Material des Verkapselungselements (1) aufweist, undwobei das Trocknungsmittel (5) durch Wärmeeinwirkung in der mindestens einen Kavität (8) gesintert ist.Protective encapsulation (10) for at least one electronic component (20), with a flat encapsulation element (1) which has a structured surface (2) with at least one cavity (8) on at least one side, with a drying agent (5) in the encapsulation element (1) is pressed, whereby the at least one cavity (8) is formed, and wherein the material of the drying agent (5) has a higher melting point than the material of the encapsulation element (1), and wherein the drying agent (5) by the action of heat in the at least one Cavity (8) is sintered.
Description
Die Erfindung betrifft eine mit zumindest einer Kavität versehene Schutzverkapselung für zumindest ein elektronisches Bauteil, insbesondere für ein elektrooptisches beziehungsweise optoelektronisches Bauteil wie beispielsweise eine organische Leuchtdiode (OLED; organic light emitting diode). Solche und andere elektronische Bauteile werden zunächst auf einem Trägersubstrat ausgebildet und später mit einer Schutzverkapselung bedeckt, um das Eindringen von Verunreinigungen aus der Umgebungsluft, insbesondere von Feuchtigkeit zu verhindern. Je nach Art des elektronischen Bauteils kann das Trägersubstrat ganz oder teilweise am elektronischen Bauelement verbleiben oder vollständig beziehungsweise teilweise entfernt werden. Als Trägersubstrat können beispielsweise Halbleitersubstrate (auch binäre, ternäre oder quaternäre Substrate, insbesondere III-V-Substrate) eingesetzt werden. Für optoelektronische bzw. elektrooptische Anwendungen können insbesondere transparente Substrate (im sichtbaren oder einem anderen Wellenlängenbereich) eingesetzt werden. Die dem Trägersubstrat abgewandte Seite des elektronischen Bauelements sowie der seitliche Umfang des Bauelements müssen meist gegen Außeneinflüsse abgeschirmt werden. Beispielsweise kann bei organischen Leuchtdioden in das Bauelement eindringende Feuchtigkeit die Lichterzeugung beeinträchtigen und zu einer vorzeitigen Alterung führen. Aber auch die Effizienz und Funktionsfähigkeit anderer elektronischer Bauelemente sind durch das Eindringen von Feuchtigkeit oder von anderen Fremdstoffen gefährdet. All dies führt während der eigentlich vorgesehenen Lebensdauer zu Qualitätseinbußen bis hin zum vorzeitigen Ausfall.The invention relates to a protective encapsulation provided with at least one cavity for at least one electronic component, in particular for an electro-optical or optoelectronic component such as an organic light emitting diode (OLED). Such and other electronic components are first formed on a carrier substrate and later covered with a protective encapsulation in order to prevent the penetration of contaminants from the ambient air, in particular moisture. Depending on the type of electronic component, the carrier substrate can remain wholly or partially on the electronic component or can be completely or partially removed. For example, semiconductor substrates (including binary, ternary or quaternary substrates, in particular III-V substrates) can be used as the carrier substrate. For optoelectronic or electrooptical applications, in particular transparent substrates (in the visible or another wavelength range) can be used. The side of the electronic component facing away from the carrier substrate and the lateral periphery of the component usually have to be shielded from external influences. For example, in the case of organic light-emitting diodes, moisture penetrating the component can impair the generation of light and lead to premature aging. However, the efficiency and functionality of other electronic components are also endangered by the ingress of moisture or other foreign substances. All of this leads to a loss of quality and even premature failure during the intended service life.
In den freiliegenden Bereichen des jeweiligen Bauelements wird üblicherweise zum Schutz eine Verkapselung vorgesehen. Diese besteht im Wesentlichen aus einer vorbearbeiteten und dadurch auf einer Seite strukturierten Platte aus beispielsweise einem Glas, einem Metall oder einer Keramik. Die vorstrukturierte Platte besitzt (je nach Bauweise und Anzahl der elektronischen Bauelemente) auf der dem Bauelement zugewandten Seite eine oder mehrere Kavitäten, das heißt Aussparungen. Die Aussparungen beziehungsweise Kavitäten im vorstrukturierten Verkapselungselement dienen zur Aufnahme eines Trocknungsmittels, das heißt eines Trockenhaltungsmittels, und während der Lebensdauer des elektronischen Bauteils Feuchtigkeit (ggfs. auch andere Verunreinigungen) von dem elektronischen Bauelement fernhalten soll. Das Trocknungsmittel kann etwa aus einem physisorbierenden oder einem chemisorbierenden Material gebildet sein.Encapsulation is usually provided for protection in the exposed areas of the respective component. This essentially consists of a pre-processed plate, which is structured on one side, made of, for example, a glass, a metal or a ceramic. The pre-structured plate has (depending on the design and number of electronic components) on the side facing the component one or more cavities, that is to say cutouts. The recesses or cavities in the pre-structured encapsulation element serve to hold a desiccant, that is to say a desiccant, and are intended to keep moisture (possibly also other impurities) away from the electronic component during the service life of the electronic component. The drying agent can be formed from a physisorbent or a chemisorbent material, for example.
Die Kavitäten können beispielsweise dort angeordnet sein, wo (in vergleichbarer Position auf dem Trägersubstrat) elektronische Bauelemente angeordnet sind. Die Kavität und das darin angeordnete Trocknungsmittel könnten jedoch ebenso in einem umlaufenden Flächenbereich des Verkapselungselements vorgesehen sein, der nach Zusammenfügung des Verkapselungselements mit dem Trägersubstrat, das Bauelement ringförmig umgibt und insbesondere durch die Verklebung zwischen Verkapselungselement und Trägersubstrat durchgedrungene Feuchtigkeit bindet.The cavities can be arranged, for example, where electronic components are arranged (in a comparable position on the carrier substrate). The cavity and the drying agent arranged therein could, however, also be provided in a circumferential surface area of the encapsulation element which, after the encapsulation element has been joined to the carrier substrate, surrounds the component in a ring and, in particular, binds moisture that has penetrated through the adhesive bond between the encapsulation element and carrier substrate.
Die Herstellung des Verkapselungselements bringt herkömmlich eine große Vielzahl von Herstellungsschritten und auch beim Transport und Verpacken eine Vielzahl weiterer Arbeitsschritte mit sich. Insbesondere muss herkömmlich zur Herstellung des Schutzverkapselung zunächst eine Glasplatte oder ein anderes flächiges Verkapselungselement strukturiert werden (und zwar vor Einbringen des Trocknungsmittels), um die Kavitäten auszubilden. Hierzu wird beispielsweise eine Maske auf das noch unstrukturierte Verkapselungselement (etwa eine Glasplatte) aufgebracht und das Verkapselungselement beispielsweise durch eine Sandstrahlbehandlung oder durch eine Ätzung strukturiert. Danach wird das strukturierte Verkapselungselement gereinigt, mit einer Schutzfolie versehen und schließlich für den Versand verpackt. Andernorts wird das Trocknungsmittel hergestellt und in einer Weise, die zum Aufbringen auf die Glasplatte beziehungsweise Einbringen in die Kavitäten geeignet, konfektioniert. In konfektionierter Form wird das Trocknungsmittel ebenfalls versandfertig verpackt und gegebenenfalls noch vorher aktiviert, um herstellungsbedingt verbliebene Feuchtigkeit auszutreiben (insbesondere bei physisorbierenden Trocknungsmitteln).The production of the encapsulation element conventionally involves a large number of production steps and also a large number of additional work steps during transport and packaging. In particular, conventionally, to produce the protective encapsulation, a glass plate or another flat encapsulation element must first be structured (to be precise before the desiccant is introduced) in order to form the cavities. For this purpose, for example, a mask is applied to the as yet unstructured encapsulation element (for example a glass plate) and the encapsulation element is structured, for example, by sandblasting or by etching. The structured encapsulation element is then cleaned, provided with a protective film and finally packaged for shipping. The drying agent is produced elsewhere and packaged in a manner that is suitable for application to the glass plate or introduction into the cavities. In packaged form, the desiccant is also packaged ready for dispatch and, if necessary, activated beforehand in order to drive out any moisture that has remained due to the manufacturing process (especially in the case of physisorbent desiccants).
Das Verkapselungselement und das konfektionierte Trocknungsmittel werden nach dem Versand unter Reinraumbedingungen ausgepackt und aufeinander aufgebracht, wodurch die Schutzverkapselung entsteht. Diese wird dann auf das mit dem zumindest einen elektronischen Bauelement versehene Trägersubstrat aufgebracht. Insbesondere wird die Schutzverkapselung auf das Trägersubstrat aufgeklebt.The encapsulation element and the packaged desiccant are unpacked after shipping under clean room conditions and applied to one another, creating the protective encapsulation. This is then applied to the carrier substrate provided with the at least one electronic component. In particular, the protective encapsulation is glued onto the carrier substrate.
Aufgrund der Vielzahl an Arbeitsschritten zum Herstellen des flächigen Verkapselungselements (das die Rückseite des elektronischen Bauteils umschließt), des Trocknungsmittels und sowie für den separaten Versand und das Wiederauspacken bei der Montage entsteht bislang ein hoher Arbeits-, Zeit- und Kostenaufwand.Due to the large number of work steps involved in manufacturing the flat encapsulation element (which encloses the back of the electronic component), the desiccant and the separate shipping and re-unpacking during assembly, a high expenditure of work, time and money has so far been incurred.
Die Druckschrift
In der Druckschrift US 2002 / 0 057 565 A1 ist ein OLED-Bauteil, bei dem ein Trocknungsmittel in einer Abdeckwanne erzeugt wird oder durch eine Membran getrennt sich über einer OLED-Schichtenfolge befindet.The document US 2002/057 565 A1 describes an OLED component in which a desiccant is produced in a cover pan or is located above a sequence of OLED layers, separated by a membrane.
Aus der Druckschrift
Gemäß der Druckschrift US 2003 / 0 091 858 A1 befindet sich ein Trocknungsmittel außerhalb einer Kavität für eine OLED-Schichtenfolge.According to the document US 2003/0 091 858 A1, a drying agent is located outside a cavity for an OLED layer sequence.
Die Druckschrift
Die Druckschrift
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Schutzverkapselung bereitzustellen, die effizient herstellbar ist.It is the object of the present invention to provide a protective encapsulation which can be produced efficiently.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Schutzverkapselung gemäß Anspruch 1 und durch ein elektronisches Bauteil mit einer solchen gemäß Anspruch 10 gelöst.According to the invention, this object is achieved by a protective encapsulation according to
Zum Herstellen der Schutzverkapselung kommt ein Verfahren zum Einsatz, das Folgendes umfasst:
- - Aufbringen eines flächigen Verkapselungselements und eines Trocknungsmittels aufeinander, wodurch das Trocknungsmittel an vorgegebenen Flächenbereichen einer Oberfläche des Verkapselungselements anliegt, und
- - Durchführen eines Formgebungsschrittes unter Wärmeeinwirkung, wodurch in der Oberfläche des flächigen Verkapselungselements zumindest eine Kavität ausgebildet wird, die das Trocknungsmittel aufnimmt.
- Applying a flat encapsulation element and a desiccant to one another, as a result of which the desiccant rests against predetermined surface areas of a surface of the encapsulation element, and
- - Carrying out a shaping step under the action of heat, as a result of which at least one cavity is formed in the surface of the flat encapsulation element, which cavity receives the desiccant.
Erfindungsgemäß wird das Aufbringen des Trocknungsmittels auf das flächige Verkapselungselement mit der Strukturierung des Verkapselungselements verknüpft. Insbesondere wird erfindungsgemäß das Trocknungsmittel nicht in bereits vorgefertigte Kavitäten eines bereits vorstrukturierten Verkapselungselements eingebracht, sondern das Verkapselungselement selbst wird erst während des Aufbringens oder nach dem Aufbringen des Trocknungsmittels strukturiert. Dies ist bereits deshalb unüblich, weil das Trocknungsmittel, wenn es auf das Verkapselungselement aufgebracht ist, gerade diejenigen Bereiche bedeckt, die eigentlich zu strukturieren wären, jedoch infolge des aufliegenden Trocknungsmittels nicht mehr einer Sandstrahlbearbeitung oder einer chemischen Ätzung zugänglich sind.According to the invention, the application of the drying agent to the flat encapsulation element is linked to the structuring of the encapsulation element. In particular, according to the invention, the desiccant is not introduced into prefabricated cavities of an already pre-structured encapsulation element, but the encapsulation element itself is only structured during or after the desiccant has been applied. This is unusual because the desiccant, when applied to the encapsulation element, covers precisely those areas that should actually be structured, but are no longer accessible to sandblasting or chemical etching due to the desiccant lying on top.
Erfindungsgemäß wird die Strukturierung nicht wie herkömmlich durch eine chemische oder sonstige zerstörerische Außeneinwirkung vorgenommen, sondern durch eine Umformung des Verkapselungselements, welches zu diesem Zweck einer Wärmeeinwirkung unterzogen wird, die eine räumliche Verformung des Materials des Verkapselungselements (im einfachsten Fall einer zunächst noch unstrukturierten Glasplatte) ermöglicht oder zumindest erleichtert. Im erwärmten Zustand erfolgt erfindungsgemäß eine Formgebung des Verkapselungselements, bei der das Trocknungsmittel teilweise das Material des Verkapselungselements verdrängt und gerade hierdurch erst die Kavitäten entstehen. Jedoch kann die Ausbildung der Kavitäten ebenso in der Weise geschehen, dass das Material des Verkapselungselements in Freiräume zwischen verschiedenen Bereichen eines Trocknungsmittels gedrängt wird, beispielsweise durch eine Verflüssigung und/oder durch Druckeinwirkung im erwärmten Zustand.According to the invention, the structuring is not carried out, as is conventional, by a chemical or other destructive external effect, but by reshaping the encapsulation element, which is subjected to a heat effect for this purpose, which results in a spatial deformation of the material of the encapsulation element (in the simplest case an initially unstructured glass plate) made possible or at least facilitated. In the heated state, according to the invention, the encapsulation element is shaped in which the desiccant partially displaces the material of the encapsulation element and it is precisely because of this that the cavities are created. However, the cavities can also be formed in such a way that the material of the encapsulation element is forced into free spaces between different areas of a desiccant, for example by liquefaction and / or by the action of pressure in the heated state.
Gegenüber den herkömmlichen Herstellungsverfahren entstehen die Kavitäten erst mit dem Einbringens des Trocknungsmittels in das Material des Verkapselungselements. Zudem wird wie oben geschildert das Trocknungsmittel selbst zur Materialverdrängung beziehungsweise Formgebung des Verkapselungselements verwendet. Danach ist die Schutzverkapselung insgesamt fertig und kann als Ganzes verschickt oder montiert werden, etwa an einem Trägersubstrat mit einem oder mehreren elektronischen Bauelementen.Compared to conventional manufacturing processes, the cavities are only created when the desiccant is introduced into the material of the encapsulation element. In addition, as outlined above, the desiccant itself is used to displace material or shape the encapsulation element. The protective encapsulation is then finished as a whole and can be shipped or mounted as a whole, for example on a carrier substrate with one or more electronic components.
Gegebenenfalls kann die Wärmeeinwirkung zur Umformung des flächigen Trägerelements zugleich genutzt werden, um das Trocknungsmittel thermisch zu aktivieren (das heißt noch vorhandene herstellungsbedingte Feuchtigkeit auszutreiben und das Trocknungsmittel damit aktiv feuchtigkeitsbindend zu machen). Die Wärmeeinwirkung kann ferner genutzt werden, um das Trocknungsmittel physikalisch umzuformen, beispielsweise zu sintern.If necessary, the action of heat can be used to reshape the flat carrier element at the same time to thermally activate the desiccant (that is, to drive out any moisture that is still present during production and thus to make the desiccant actively moisture-binding). The action of heat can also be used to physically reshape the drying agent, for example to sinter it.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Oberfläche des Verkapselungselements eine plane Oberfläche ist, die bei dem Formgebungsschritt unter Wärmeeinwirkung verformt wird. Im Gegensatz zu herkömmlichen Herstellungsverfahren lassen sich somit erstmals unstrukturierte, völlig ebene Platten aus beispielsweise Glas, Metall oder Keramik (oder einem sonstigen feuchtigkeitsundurchlässigen Material) verwenden, ohne dass aufwändige Strukturierungsschritte durch chemisches Ätzen oder Sandstrahlen erforderlich wären. Vielmehr wird die zunächst ebene Glasplatte im erwärmten Zustand durch das Trocknungsmittel selbst strukturiert, insbesondere lokal vertieft. Hierbei entstehen die Kavitäten erst als Folge des Aufbringens des Trocknungsmittels und des Verkapslungselements aufeinander.It is preferably provided that the surface of the encapsulation element is a planar surface which is deformed under the action of heat in the shaping step. In contrast to conventional manufacturing processes, unstructured, completely flat plates made of, for example, glass, metal or ceramic (or any other moisture-impermeable material) can be used for the first time without the need for complex structuring steps by chemical etching or sandblasting. Rather, the initially flat glass plate is structured in the heated state by the desiccant itself, especially deepened locally. In this case, the cavities only arise as a result of the application of the drying agent and the encapsulation element to one another.
Es ist vorgesehen, dass die zumindest eine Kavität unter zusätzlicher Druckeinwirkung ausgebildet wird, wodurch das Trocknungsmittel in das erwärmte Verkapslungselement hineingepresst wird. Beispielsweise lassen sich das flächige Verkapselungselement und das Trocknungsmittel zwischen zwei Presswerkzeugen aufeinander aufbringen und zusammenpressen, sodass das Trocknungsmittel dort, wo es mit dem Material des Verkapselungselements in Berührung kommt, dieses verdrängt. Hierzu besteht das Trocknungsmittel aus einem Material, das einen höheren Schmelzpunkt besitzt als das Material des flächigen Verkapselungselements.It is provided that the at least one cavity is formed under the effect of additional pressure, whereby the drying agent is pressed into the heated encapsulation element. For example, the flat encapsulation element and the desiccant can be applied to one another between two pressing tools and pressed together so that the desiccant displaces the material of the encapsulation element where it comes into contact. For this purpose, the desiccant consists of a material that has a higher melting point than the material of the flat encapsulation element.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Verformbarkeit des Verkapselungselements durch die Wärmeeinwirkung vorübergehend erhöht wird und dass das Verkapselungselements nach dem Ausbilden der zumindest einen Kavität wieder abgekühlt wird. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass das Verkapselungselement durch die Wärmeeinwirkung vorübergehend in einen fließfähigen Zustand versetzt wird, in welchem es die Form einer Auflagefläche einer Unterlage annimmt. Dadurch kann das flächige Verkapselungselement (beispielsweise eine Glasplatte) auch ohne äußere Druckeinwirkung verformt werden. Liegt das zunächst unstrukturierte Verkapselungselement beispielsweise in einem Ofen auf einer Auflagefläche auf, die zuvor stellenweise mit dem Trocknungsmittel bedeckt wurde, so senkt sich das Material des Verkapselungselements im schmelzfähigem Zustand aufgrund des Eigengewichts in die Zwischenräume zwischen benachbarten Bereichen, die mit Trocknungsmittel bedeckt ist. Hierdurch werden Zwischenräume zwischen dem Trocknungsmittel aufgefüllt, sodass die Konturen des verbliebenen Trocknungsmittels zugleich die Innenwandung der Kavitäten bilden.It is preferably provided that the deformability of the encapsulation element is temporarily increased by the action of heat and that the encapsulation element is cooled again after the formation of the at least one cavity. In particular, it can be provided that the encapsulation element is temporarily put into a flowable state by the action of heat, in which it assumes the shape of a support surface of a base. As a result, the flat encapsulation element (for example a glass plate) can also be deformed without the action of external pressure. If the initially unstructured encapsulation element rests, for example in an oven, on a support surface that was previously covered in places with the desiccant, the material of the encapsulation element in the meltable state sinks due to its own weight into the gaps between adjacent areas that are covered with desiccant. As a result, spaces between the desiccant are filled so that the contours of the remaining desiccant also form the inner wall of the cavities.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass ein planes Verkapselungselement verwendet wird, das eine vorgegebene, einheitliche Schichtdicke besitzt, und dass die Schichtdicke des Verkapselungselements durch den Formgebungsschritt lokal verringert wird, um das Trocknungsmittel aufzunehmen. Dies kann beispielsweise durch Materialverdrängung durch ein Trocknungsmittel geschehen, welches auf einer planen Oberfläche aufliegt. Ebenso kann jedoch eine bereits strukturierte Auflagefläche einer Unterlage, eines Presswerkzeugs oder eines Druckstempels verwendet werden, um das Trocknungsmittel nicht nur auf die zunächst ebene Oberfläche des Verkapselungselements aufzubringen, sondern das Trocknungsmittel auch in diese hineinzupressen und damit die Kavitäten auszubilden. Hierdurch wird das flächige Verkapselungselement strukturiert oder zumindest nachstrukturiert.It is preferably provided that a planar encapsulation element is used which has a predetermined, uniform layer thickness, and that the layer thickness of the encapsulation element is locally reduced by the shaping step in order to accommodate the desiccant. This can be done, for example, by displacing material by a drying agent which rests on a flat surface. However, an already structured support surface of a base, a pressing tool or a pressure ram can also be used in order not only to apply the desiccant to the initially flat surface of the encapsulation element, but also to press the desiccant into it and thus form the cavities. As a result, the planar encapsulation element is structured or at least restructured.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass das Trocknungsmittel mit einer vorgegebene einheitlichen Schichtdicke auf die vorgegebenen Flächenbereiche des Verkapselungselements aufgetragen werden und dass bei dem Formgebungsschritt die zumindest eine Kavität in dem Verkapselungselement bis zu einer Tiefe ausgebildet wird, die größer ist als die vorgegebene Schichtdicke des Trocknungsmittels. Die Oberfläche des Verkapselungselements sollte so geformt sein, dass das Trocknungsmittel nach dem Ausbilden der Kavitäten zumindest nicht aus der übrigen Oberfläche des Verkapselungselements im umgeformten Zustand herausragt.It is preferably provided that the drying agent is applied with a predetermined uniform layer thickness to the predetermined surface areas of the encapsulation element and that in the shaping step the at least one cavity is formed in the encapsulation element to a depth that is greater than the predetermined layer thickness of the drying agent. The surface of the encapsulation element should be shaped in such a way that the desiccant at least does not protrude from the remaining surface of the encapsulation element in the deformed state after the cavities have been formed.
Vorzugsweise wird das Verkapselungselement im erwärmten Zustand insbesondere so umgeformt, dass die Kavitäten tiefer sind als die Höhe beziehungsweise die Schichtdicke des Trocknungsmittels, sodass das Trocknungsmittel nicht bis zur Öffnung beziehungsweise Mündung der jeweiligen Kavität reicht. Dadurch verbleibt für die spätere Montage ein Restvolumen, in dem sich eindringende Feuchtigkeit über das gesamte Trocknungsmittel verbreiten kann. Dementsprechend ist vorzugsweise vorgesehen, dass das Trocknungsmittel mit einer vorgegebenen Schichtdicke auf die vorgegebenen Flächenbereiche des Verkapselungselements aufgetragen wird und dass bei dem Formgebungsschritt die zumindest eine Kavität in den Verkapselungselementen bis zu einer Tiefe ausgebildet wird, die größer ist als die vorgegebene Schichtdicke des Trocknungsmittels. Alternativ kann ebenso vorgesehen sein, dass bei dem Formgebungsschritt die zumindest eine Kavität bis zu einer Tiefe in dem Verkapselungselement ausgebildet wird, die genauso groß ist wie die vorgegebene Schichtdicke des Trocknungsmittels. Im letzteren Fall reicht das Trocknungsmittel bis an die Außenseite des Verkapselungselements im umgeformten Zustand heran.In the heated state, the encapsulation element is preferably reshaped in such a way that the cavities are deeper than the height or the layer thickness of the desiccant, so that the desiccant does not reach as far as the opening or mouth of the respective cavity. This leaves a residual volume for later assembly in which penetrating moisture can spread over the entire desiccant. Accordingly, it is preferably provided that the drying agent is applied with a predetermined layer thickness to the predetermined surface areas of the encapsulation element and that in the shaping step the at least one cavity is formed in the encapsulation elements to a depth that is greater than the predetermined layer thickness of the drying agent. Alternatively, it can also be provided that, in the shaping step, the at least one cavity is formed in the encapsulation element to a depth which is exactly the same as the predetermined layer thickness of the drying agent. In the latter case, the desiccant extends to the outside of the encapsulation element in the deformed state.
Hinsichtlich des Formgebungsschrittes kann vorgesehen sein, dass beim Ausbilden der mindestens einen Kavität eine zur Oberfläche des Verkapselungselements entgegengesetzte weitere Oberfläche des Verkapselungselements lokal gewölbt wird. Dieses lokale Wölben der rückseitigen Verkapselungsoberfläche kann insbesondere an denjenigen Stellen geschehen, an denen von der Vorderseite her das Trocknungsmittel aufgedrückt wird.With regard to the shaping step, it can be provided that when the at least one cavity is formed, a further surface of the encapsulation element opposite to the surface of the encapsulation element is locally arched. This local bulging of the rear encapsulation surface can occur in particular at those points where the desiccant is pressed on from the front.
Der mit dem Trocknungsmittel bedeckte Flächenbereich kann beispielsweise der Querschnittsfläche eines elektronischen, beispielsweise optoelektronischen oder elektrooptischen Bauelements entsprechen oder einen Außenumfang eines oder mehrere elektronischer Bauelemente umlaufen. Insbesondere in letzterem Fall wird - auch bei sehr großflächigen Bauelementen - ein vollständiger Schutz vor feuchtigkeitsbedingter frühzeitiger Alterung erreicht, da Feuchtigkeit meist entlang der Klebefläche zwischen dem fertigen Verkapselungselement und dem Trägersubstrat des elektronischen Bauelements diffundiert.The surface area covered with the drying agent can, for example, correspond to the cross-sectional area of an electronic, for example optoelectronic or electro-optical component, or encircle an outer circumference of one or more electronic components. In the latter case in particular - even with very large-area components - a complete protection against moisture-related premature aging is achieved, since moisture mostly diffuses along the adhesive surface between the finished encapsulation element and the carrier substrate of the electronic component.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die zumindest eine Kavität ausgebildet wird, indem zumindest ein Formteil aus Trocknungsmittel während oder nach der Wärmeeinwirkung in das Material des Verkapselungselements gedrückt wird. Somit entfällt der herkömmlich vorgesehene Schritt des Ätzens oder Sandstrahlens zum Ausbilden der einen oder mehreren Kavitäten; stattdessen werden die Kavitäten gleichzeitig mit dem Zusammenbringen von Trocknungsmittel und Verkapselungselement ausgebildet. Die dadurch erhaltene Form bleibt nach Abkühlen des verformten Verkapselungselements dauerhaft erhalten und erübrigt den separaten Versand von Trocknungsmittel und Verkapselungselement und das nachträgliche Einbringen des Trocknungsmittels in das flächige Verkapselungselement, bevor diese am elektronischen Bauteil montiert wird.It is preferably provided that the at least one cavity is formed by pressing at least one molded part made of desiccant into the material of the encapsulation element during or after the action of heat. The conventionally provided step of etching or sandblasting for forming the one or more cavities is thus omitted; instead, the cavities are formed at the same time as the desiccant and the encapsulation element are brought together. The shape obtained in this way is permanently retained after the deformed encapsulation element has cooled down and eliminates the need to send the desiccant and encapsulation element separately and to subsequently introduce the desiccant into the flat encapsulation element before it is mounted on the electronic component.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass das Trocknungsmittel auf eine nach oben weisende Oberfläche des Verkapselungselements aufgebracht wird. Hierbei braucht das Trocknungsmittel zunächst nur aufgelegt zu werden und kann dann, nachdem das Verkapselungselement aufgeheizt wurde, in dessen Oberseite hineingedrückt werden. Ebenso kann das Trocknungsmittel auf ein bereits erhitztes Verkapselungselement, das somit bereits deformierbar ist, aufgepresst werden.It is preferably provided that the drying agent is applied to an upwardly facing surface of the encapsulation element. In this case, the desiccant only needs to be placed on top and can then, after the encapsulation element has been heated, be pressed into its upper side. Likewise, the desiccant can be pressed onto an already heated encapsulation element, which is thus already deformable.
Alternativ ist vorgesehen, dass das Verkapselungselement und das Trocknungsmittel aufeinander aufgebracht werden, indem das Trocknungsmittel auf vorgegebene Flächenbereiche einer Unterlage aufgebracht wird und das Verkapselungselement auf die mit dem Trocknungsmittel belegte Unterlage aufgebracht wird. Bei dieser Ausführungsform wird das Trocknungsmittel unter dem Verkapselungselement angeordnet, sodass auf die Unterlage zunächst das Trocknungsmittel und darauf erst das Verkapselungselement aufgelegt wird. Bei dieser Ausführungsform braucht das Trocknungsmittel nicht notwendigerweise in das Verkapselungselement hineingedrückt zu werden, sondern die Freiräume zwischen den auf der Unterlage aufliegenden Bereichen aus Trocknungsmittel können durch das in einen fließfähigen Zustand gebrachte Material des Verkapselungselements aufgefüllt werden. Beispielsweise wird das Verkapselungselement zunächst aufgelegt und dann durch Erwärmen fließfähig gemacht.Alternatively, it is provided that the encapsulation element and the desiccant are applied to one another by applying the desiccant to predetermined surface areas of a base and applying the encapsulation element to the base covered with the desiccant. In this embodiment, the desiccant is arranged under the encapsulation element, so that the desiccant is first placed on the base and then the encapsulation element is placed on top. In this embodiment, the desiccant does not necessarily have to be pressed into the encapsulation element, but the free spaces between the areas of desiccant resting on the base can be filled by the material of the encapsulation element brought into a flowable state. For example, the encapsulation element is first placed and then made flowable by heating.
Dementsprechend ist vorzugsweise vorgesehen, dass das Verkapselungselement von oben auf die mit dem Trocknungsmittel belegte Unterlage aufgebracht wird und das Material des Verkapselungselements im erwärmten Zustand mit Flächenbereichen der Unterlage, die nicht mit dem Trocknungsmittel bedeckt sind, in Kontakt gebracht wird.Accordingly, it is preferably provided that the encapsulation element is applied from above to the substrate covered with the desiccant and the material of the encapsulation element, in the heated state, is brought into contact with surface areas of the substrate that are not covered with the desiccant.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die mit dem Trocknungsmittel zu bedeckende Unterlage ein Druckstempel ist, der das Trocknungsmittel auf das Verkapselungselement aufdruckt. Somit kann ein und dieselbe Werkzeugfläche zum Halten des Trocknungsmittels in vordefinierter Position (beispielsweise in Form einer matrixförmigen Anordnung einer Vielzahl von Bereichen oder Formteilen aus Trocknungsmittel) sowie zum Auspressen, Aufdrucken oder zumindest Aufbringen des Trocknungsmittels verwendet werden.It is preferably provided that the substrate to be covered with the drying agent is a pressure stamp which prints the drying agent onto the encapsulation element. Thus, one and the same tool surface can be used to hold the desiccant in a predefined position (for example in the form of a matrix-like arrangement of a plurality of areas or molded parts made of desiccant) and to squeeze, print or at least apply the desiccant.
Vorzugsweise kann ferner vorgesehen sein, dass die mit den Trocknungsmittel zu bedeckende Unterlage eine Pressform ist, die das Trocknungsmittel in das erwärmte Verkapselungselement hineinpresst. Der Pressvorgang kann während oder nach der Erwärmung stattfinden. Insbesondere kann ein Bedrucken und Hineinpressen des Trocknungsmittels in das Verkapselungselement auch von unten her erfolgen.It can preferably also be provided that the base to be covered with the drying agent is a compression mold which presses the drying agent into the heated encapsulation element. The pressing process can take place during or after the heating. In particular, the drying agent can also be printed and pressed into the encapsulation element from below.
Vorzusehen sein, dass die Unterlage eine plane Auflagefläche besitzt, auf die das Trocknungsmittel aufgebracht wird. Hierbei werden Kavitäten ausgebildet, die genau der Form und der Dicke des Trocknungsmittels entsprechen.It should be provided that the base has a flat support surface onto which the desiccant is applied. This creates cavities that exactly match the shape and thickness of the desiccant.
Alternativ kann vorgesehen sein, dass die Unterlage eine Auflagefläche besitzt, die Vorsprünge aufweist, die mit dem Trocknungsmittel bedeckt werden. Bei dieser Ausführungsform können insbesondere Kavitäten gebildet werden, die tiefer sind, als es angesichts der Schichtdicke des Trocknungsmittels erforderlich wäre. Somit können Schutzverkapselungen ausgebildet werden, bei denen ein gewisser Abstand zwischen den zu verkapselnden Bauelementen und Bereichen aus Trocknungsmittel am Boden der Kavitäten besteht. Hierdurch kann eindringende Feuchtigkeit sich zunächst innerhalb des Volumens der jeweiligen Kavität über die genannte Querschnittsfläche der Kavität verteilen und somit in Kontakt mit der vollständigen Oberseite des Trocknungsmittels treten. Dadurch wird ein noch wirksamerer Schutz vor einer Beschädigung des Bauelements erreicht. Zu diesem Zweck wird das Trocknungsmittel nicht in die Vertiefungen, sondern auf die Vorsprünge der Auflagefläche der Unterlage aufgebracht.Alternatively, it can be provided that the base has a support surface which has projections which are covered with the desiccant. In this embodiment, in particular cavities can be formed which are deeper than would be necessary in view of the layer thickness of the drying agent. Protective encapsulations can thus be formed in which there is a certain distance between the components to be encapsulated and areas of desiccant at the bottom of the cavities. In this way, penetrating moisture can initially be distributed within the volume of the respective cavity over the said cross-sectional area of the cavity and thus come into contact with the entire upper side of the desiccant. An even more effective protection against damage to the component is thereby achieved. For this purpose, the desiccant is not applied into the depressions, but rather onto the projections of the support surface of the base.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass das Verkapselungselement aus einem Glas, insbesondere aus einem Float-Glas besteht. Ebenso Kann das Verkapselungselement jedoch auch aus einem anderen feuchtigkeitsundurchlässigen Material bestehen, beispielsweise aus einem Metall oder aus einer Keramik. Ferner kann das Verkapselungselement auch mehrschichtig aufgebaut sein, beispielsweise aus einem Kunststoff und einer zusätzlichen, feuchtigkeitsundurchlässigen Schicht.It is preferably provided that the encapsulation element consists of a glass, in particular a float glass. Likewise, however, the encapsulation element can also consist of another moisture-impermeable material, for example of a metal or of a Ceramics. Furthermore, the encapsulation element can also have a multilayer structure, for example from a plastic and an additional, moisture-impermeable layer.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass das Verkapselungselement durch die Wärmeeinwirkung bis über eine Erweichungstemperatur oder bis über eine Schmelztemperatur erwärmt wird. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass das Verkapselungselement aus einem Glas (oder auch aus einem Metall oder einer Keramik) besteht und dass das Verkapselungselement bis auf eine Temperatur erwärmt wird, die zwischen 200 °C und 2000 °C liegt. Es ist, beispielsweise wie im Falle eines Glases, nicht notwendigerweise erforderlich, dass eine Schmelztemperatur erreicht und überschritten wird. Es kann auch ausreichen, lediglich eine Erweichungstemperatur zu überschreiten, bei der das jeweilige Material (insbesondere Glas) des Verkapselungselements zumindest mithilfe einer zusätzlichen Druckeinwirkung verformbar ist.It is preferably provided that the encapsulation element is heated by the action of heat to above a softening temperature or above a melting temperature. In particular, it can be provided that the encapsulation element consists of a glass (or also of a metal or a ceramic) and that the encapsulation element is heated to a temperature which is between 200.degree. C. and 2000.degree. As in the case of a glass, for example, it is not absolutely necessary that a melting temperature be reached and exceeded. It can also be sufficient to merely exceed a softening temperature at which the respective material (in particular glass) of the encapsulation element can be deformed at least with the aid of an additional pressure effect.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Trocknungsmittel durch die Wärmeeinwirkung zugleich aktiviert wird. Hiervon sind insbesondere physisorbierende Trocknungsmittel betroffen, die vor dem Gebrauch erst aufgeheizt werden, um bereits gebundene, unter Umständen herstellungsbedingt noch verbliebene Feuchtigkeit zu entfernen und damit das Trocknungsmittel einsatzfähig zu machen. Somit entfällt eine zusätzliche Wärmebehandlung für das Aktivieren des Trocknungsmittels oder für das Aufheizen des Materials des flächigen Verkapselungselements. Somit können die Verfahrensschritte des Aufheizens des Verkapselungselements, des Einbringens des Trocknungsmittels in die Kavitäten (die herkömmlich separat erfolgen) und des Aktivierens des Trocknungsmittels zu einem einzigen Verfahrensschritt zusammengefasst werden.According to a preferred embodiment it is provided that the drying agent is activated at the same time by the action of heat. This particularly affects physisorbent desiccants, which are first heated up before use in order to remove already bound moisture, possibly still remaining due to the manufacturing process, and thus to make the desiccant usable. An additional heat treatment for activating the desiccant or for heating the material of the flat encapsulation element is therefore not required. The method steps of heating the encapsulation element, introducing the drying agent into the cavities (which are conventionally carried out separately) and activating the drying agent can thus be combined into a single method step.
Das Trocknungsmittel ist durch die Wärmeeinwirkung zugleich gesintert. Hierbei braucht das Trocknungsmittel noch nicht in seinem endgültigen Zustand vorzuliegen, wenn es auf die Oberfläche des Verkapselungselements aufgebracht wird, sondern kann während der Wärmeeinwirkung in den endgültigen Zustand überführt werden. Im Übrigen kann die Wärmeeinwirkung insbesondere dazu ausgenutzt werden, dass das Trocknungsmittel von Beginn an mit den jeweiligen Kontaktflächen des Materials des Verkapselungselements in engen Kontakt gebracht wird. Hierdurch wird auch eine bessere Haftung zwischen dem Trocknungsmittel und dem Material des Verkapselungselements im Bereich der Kavität erreicht, als wenn das Trocknungsmittel wie herkömmlich erst nachträglich in die Kavität eingebracht wird und dort beispielsweise nur den Boden der Kavität in festen Kontakt gebracht wird. Insbesondere kann das Trocknungsmittel während der gleichzeitigen Erwärmung von Trocknungsmittel und Verkapselungsmaterial auch an die Seitenflächen beziehungsweise an seitliche Bereiche der Wandung der Kavität anbacken. The drying agent is sintered at the same time by the action of heat. The desiccant does not need to be in its final state when it is applied to the surface of the encapsulation element, but can be converted into the final state during the action of heat. In addition, the action of heat can be used in particular to bring the desiccant into close contact with the respective contact surfaces of the material of the encapsulation element right from the start. This also achieves better adhesion between the desiccant and the material of the encapsulation element in the region of the cavity than if the desiccant is only introduced into the cavity later, as is conventional, and there, for example, only the bottom of the cavity is brought into firm contact. In particular, during the simultaneous heating of the desiccant and the encapsulation material, the desiccant can also bake on the side surfaces or on the side areas of the wall of the cavity.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass das Trocknungsmittel auf eine unstrukturierte Oberfläche des Verkapselungselements aufgebracht wird. Diese Ausführungsform ist mit einer erheblichen Einsparung an Arbeits-, Zeit- und Kostenaufwand verbunden, da die herkömmlich stets notwendige, beispielsweise chemisch oder mechanisch durchgeführte Strukturierung des Verkapselungselements völlig entfällt. Es entfallen auch Maskierungsschritte zum Schutz der vor der beim Strukturieren entstehenden Einwirkung zu schützenden Oberflächenbereiche.It is preferably provided that the drying agent is applied to an unstructured surface of the encapsulation element. This embodiment is associated with considerable savings in labor, time and costs, since the structuring of the encapsulation element, which is conventionally always necessary, for example chemically or mechanically, is completely eliminated. There are also no masking steps to protect the surface areas to be protected from the effects arising during structuring.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass als Trocknungsmittel ein chemisorbierendes oder physisorbierendes Material verwendet wird. Beispielsweise kann als chemisorbierendes Material ein Metalloxid, beispielsweise Bariumoxid verwendet werden. Als physisorbierendes Material eignet sich beispielsweise Zeolith oder auch Silica-Gel. Es können insbesondere solche Trocknungsmittel eingesetzt werden, die keine Abschirmung von der normalen Außenluft durch ein Schutzgas erfordern, bis sie endgültig durch das Verkapseln des Bauelements eingeschlossen werden.It is preferably provided that a chemisorbing or physisorbing material is used as the drying agent. For example, a metal oxide, for example barium oxide, can be used as the chemisorbing material. Zeolite or silica gel, for example, are suitable as the physisorbing material. In particular, those drying agents can be used that do not require shielding from the normal outside air by a protective gas until they are finally enclosed by the encapsulation of the component.
Grundsätzlich braucht das zur Ausbildung der Kavitäten verwendete Material des Trocknungsmittels nicht vollständig aus Trocknungsmittel zu bestehen, sondern dieses Material kann ebenso noch weitere Bestandteile enthalten, die beispielsweise zur Verfestigung, Härtung oder zur besseren Bindung an das Material des Verkapselungselements dienen. Ferner kann ein beliebiger sonstiger Zusatzstoff in dem Trocknungsmittel enthalten sein. Das Trocknungsmittel muss jedoch zumindest in Teilen (vorzugsweise zu mehr als 50 Prozent, insbesondere zu mehr als 75 Prozent) ein Material enthalten, das Feuchtigkeit bindet.In principle, the desiccant material used to form the cavities does not have to consist entirely of desiccant, but this material can also contain other components that serve, for example, for solidification, hardening or better bonding to the material of the encapsulation element. Furthermore, any other desired additive can be contained in the drying agent. However, the drying agent must contain at least some (preferably more than 50 percent, in particular more than 75 percent) of a material that binds moisture.
Es kann vorgesehen sein, dass das Trocknungsmittel auf eine Vielzahl von Flächenbereichen der Oberfläche des Verkapselungselements aufgebracht wird, die auf der Oberfläche des Verkapselungselements eine matrixförmige Anordnung bilden. Bei dieser Ausführungsform können insbesondere mehrere Bereiche der Oberfläche des Verkapselungselements zu Kavitäten umgeformt werden, um eine Vielzahl elektronischer Bauelemente zu verkapseln, wenn das umgeformte Verkapselungselement auf das Trägersubstrat mit den Bauelementen verbunden wird. Alternativ kann jedoch auch ein Bereich der Umgebung eines oder mehrerer (oder auch sämtlicher) Bauelemente zu einer einzigen Kavität umgeformt werden. Eine solche Kavität kann beispielsweise ein einziges, mehrere oder alle Bauelemente ringförmig oder in anderer Weise umgeben. Dabei umläuft der mit dem Trocknungsmittel bedeckte und zu einer Kavität vertiefte Bereich (etwa ein Randbereich des Verkapselungselements) diejenigen Grundfläche auf der Oberfläche des Verkapselungselements, die der Grundfläche der schützenden Bauelemente entspricht.It can be provided that the drying agent is applied to a plurality of surface areas of the surface of the encapsulation element which form a matrix-like arrangement on the surface of the encapsulation element. In this embodiment, in particular, several areas of the surface of the encapsulation element can be reshaped to form cavities in order to encapsulate a large number of electronic components when the reshaped encapsulation element is connected to the carrier substrate with the components. Alternatively, however, an area in the vicinity of one or more (or also all) components can be reshaped into a single cavity. Such a cavity can For example, surround a single, several or all components in a ring or in some other way. The area covered with the desiccant and recessed to form a cavity (for example an edge area of the encapsulation element) runs around that base area on the surface of the encapsulation element which corresponds to the base area of the protective components.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass eine Schutzverkapselung für ein elektrooptisches oder optoelektronisches Bauteil, insbesondere für eine Leuchtdiode, eine organische Leuchtdiode, ein Display oder eine Flächenleuchtquelle hergestellt wird. Jedoch können beliebige andere Bauelemente, insbesondere solche, die auf einem Substrat, beispielsweise einem Halbleitersubstrat auszubilden sind, mithilfe der erfindungsgemäßen Schutzverkapselung verkapselt werden.It is preferably provided that a protective encapsulation is produced for an electro-optical or optoelectronic component, in particular for a light-emitting diode, an organic light-emitting diode, a display or a surface light source. However, any other components, in particular those that are to be formed on a substrate, for example a semiconductor substrate, can be encapsulated with the aid of the protective encapsulation according to the invention.
Das beschriebene Herstellungsverfahren erlaubt erstmals die Verwendung noch dünnerer Schutzverkapselungen mit einer maximalen Schichtdicke von unterhalb 0,5 mm, da die Bereiche des Verkapselungselement, die unterhalb der Kavitäten eine verringerte Schichtdicke besitzen, von Anfang an durch das Trocknungsmittel verstärkt sind, was zur mechanischen Stabilität beiträgt und besser vor mechanischer Beschädigung, beispielsweise vor einer Bruchbeschädigungen beim Transport schützt.The manufacturing process described allows for the first time the use of even thinner protective encapsulations with a maximum layer thickness of less than 0.5 mm, since the areas of the encapsulation element that have a reduced layer thickness below the cavities are reinforced by the desiccant from the start, which contributes to mechanical stability and better protects against mechanical damage, for example against breakage damage during transport.
Vorzugsweise ist insbesondere vorgesehen, dass das Verkapselungselement der Schutzverkapselung eine maximale Schichtdicke von kleiner als 0,5 mm, vorzugsweise zwischen 0,5 und 0,2 mm besitzt. Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht somit den Einsatz dünnerer Verkapselungsplatten, beispielsweise Glasplatten oder Keramikplatten, zur Herstellung von Verkapselungen elektronischer Bauelemente. Durch diese Verringerung der erforderlichen Mindestschichtdicke wird eine Materialeinsparung und somit Kosteneinsparung erzielt.It is preferably provided in particular that the encapsulation element of the protective encapsulation has a maximum layer thickness of less than 0.5 mm, preferably between 0.5 and 0.2 mm. The method according to the invention thus enables the use of thinner encapsulation plates, for example glass plates or ceramic plates, for the production of encapsulations for electronic components. This reduction in the required minimum layer thickness results in a material saving and thus a cost saving.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass das Trocknungsmittel an den Boden und an die Seitenwandung der zumindest einen Kavität thermisch festgebacken ist. Da das Trocknungsmittel nicht erst nachträglich, sondern bereits bei Ausbildung und zur Ausbildung der Kavitäten mit dem Material des Verkapselungselements in Berührung kommt (und zwar wenn diese erwärmt ist), entsteht eine größere Haftung auch an den Seitenwänden bzw. den seitlichen Bereichen der jeweiligen Kavität, als wenn wie herkömmlich das Trocknungsmittel erst nachträglich auf den Boden der Kavität bei Raumtemperatur aufgepresst wird.It is preferably provided that the desiccant is thermally baked onto the base and the side wall of the at least one cavity. Since the desiccant does not come into contact with the material of the encapsulation element afterwards, but rather during the formation and formation of the cavities (and indeed when it is heated), there is greater adhesion to the side walls or the lateral areas of the respective cavity, as if, as is customary, the desiccant is only subsequently pressed onto the bottom of the cavity at room temperature.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Seite des flächigen Verkapselungselements, auf der die zumindest eine Kavität und das Trocknungsmittel angeordnet sind, eine freiliegende Fläche der Schutzverkapselung bilden. Somit wird mit dem erfindungsgemäßen Verfahren eine Schutzverkapselung hergestellt werden, in deren Kavitäten das Trocknungsmittel fester gebunden ist als im Falle einer nachträglichen Anbringung des Trocknungsmittels. Mit dieser Schutzverkapselung können insbesondere optoelektronische und elektrooptische Bauelemente, beispielsweise Leuchtdioden (insbesondere organische Leuchtdioden) Flächenleuchtquellen, Displays oder beliebige andere elektronische Bauelemente verkapselt werden.It is preferably provided that the side of the flat encapsulation element on which the at least one cavity and the desiccant are arranged form an exposed surface of the protective encapsulation. Thus, with the method according to the invention, a protective encapsulation can be produced, in the cavities of which the desiccant is more firmly bound than in the case of a subsequent application of the desiccant. With this protective encapsulation, in particular optoelectronic and electro-optical components, for example light-emitting diodes (in particular organic light-emitting diodes) surface light sources, displays or any other electronic components can be encapsulated.
Die Erfindung wird nachstehend mit Bezug auf die Figuren erläutert. Es zeigen:
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1 eine schematische Darstellung eines nicht erfindungsgemäßen, die Erfindung illustrierenden verkapselten elektronischen Bauteils mit einer Mehrzahlvon elektronischen Bauelementen 3 , -
2 eine schematische Darstellung eines nicht erfindungsgemäßen, die Erfindung illustrierenden, noch nicht verkapselten elektronischen Bauteils sowie eines flächigen Verkapselungselements mit zunächst noch unstrukturierten Oberflächen, - die
3 bis 7 Verfahrensschritte einer ersten , die Erfindung illustrierenden Herstellungsverfahrens, - die
8 bis 10 Verfahrensschritte einer zweiten , die Erfindung illustrierenden Herstellungsverfahrens, - die
11 bis 14 Verfahrensschritte einer dritten , die Erfindung illustrierenden Herstellungsverfahrens, - die
15 bis 18 Verfahrensschritte einer vierten , die Erfindung illustrierenden Herstellungsverfahrens, - die
19 eine erfindungsgemäße Ausführungsform eines elektronischen Bauteils mit genau einem elektronischen Bauelement, -
20 eine andere erfindungsgemäße Ausführungsform eines elektronischen Bauteils mit einer Vielzahl von elektronischen Bauelementen, -
21 einen herkömmlichen Verfahrensablauf zur Herstellung und Montage einer Schutzverkapselung, und -
22 einen die Erfindung illustrierenden Verfahrensablauf zur Herstellung und Montage einer Schutzverkapselung.
-
1 a schematic representation of an encapsulated electronic component not according to the invention, illustrating the invention, with a plurality ofelectronic components 3 , -
2 a schematic representation of an electronic component not yet according to the invention, illustrating the invention, not yet encapsulated, as well as a flat encapsulation element with initially unstructured surfaces, - the
3 until7th Method steps of a first manufacturing method illustrating the invention, - the
8th until10 Method steps of a second manufacturing method illustrating the invention, - the
11 until14th Method steps of a third manufacturing method illustrating the invention, - the
15th until18th Method steps of a fourth manufacturing method illustrating the invention, - the
19th an embodiment according to the invention of an electronic component with exactly one electronic component, -
20th another embodiment according to the invention of an electronic component with a plurality of electronic components, -
21 a conventional process sequence for the production and assembly of a protective encapsulation, and -
22nd a process sequence illustrating the invention for the production and assembly of a protective encapsulation.
Die
Hierzu wird unter Wärmeeinwirkung das Material des Verkapselungselements
Gemäß
Gemäß
Die
Gemäß
Gemäß
Dadurch entsteht die Anordnung gemäß
Die
Das Trocknungsmittel
Gemäß
Die
Gemäß
Kann als Material des Verkapselungselements
Das elektronische Bauteil
Als Trocknungsmittel
Da außerdem die Kavitäten erst beim Inkontaktbringen des Verkapselungselements
In der in
Im Übrigen kann anstelle der matrixförmigen Anordnung
Da bei dem Verfahren gemäß einer der hier offenbarten illustrierenden Beispiele das Trocknungsmittel nicht separat ausgeformt, transportiert, verpackt und gehandhabt werden muss, bevor es in die Kavitäten eingebracht wird, können insbesondere ringförmig oder auf andere Weise um den Außenumfang der elektronischen Bauelemente umlaufende Strukturen aus Trocknungsmitteln einfacher hergestellt werden; bereits von Anfang an nach dem Aufdrucken oder anderweitigem Aufbringen des Trocknungsmittels auf das flächige Verkapselungselement
Separat hiervon wird das Trocknungsmittel bereitgestellt und anschließend in einer für den Versand geeigneten Weise konfektioniert. Das Bereitstellen des Trocknungsmittels kann beispielsweise das Extrudieren einer Masse aus Trocknungsmittel umfassen, um einen flächigen Streifen aus Trocknungsmittelmasse zu erhalten. Die Masse aus Trocknungsmittel ist jedoch in dieser Form noch nicht geeignet, um später - beim Anwender bei der Verkapselung eines elektronischen Bauteils - auf das strukturierte Verkapselungselement aufgebracht zu werden, denn die die Masse aus Trocknungsmittel ist selbst noch nicht strukturiert.The desiccant is provided separately from this and then packaged in a manner suitable for shipping. The provision of the drying agent can for example comprise the extrusion of a mass of drying agent in order to obtain a flat strip of drying agent mass. However, the mass of drying agent is not yet suitable in this form to be applied to the structured encapsulation element later - by the user when encapsulating an electronic component - because the mass of drying agent itself is not yet structured.
Daher wird das Trocknungsmittel zunächst selbst (im Rahmen der Konfektionierung) strukturiert. Beispielsweise kann ein Streifen aus Trocknungsmittelmasse auf eine Trägerfolie aufgebracht werden und dann einem Stanzprozess unterzogen werden, der bestimmte Flächenbereiche des Trocknungsmittels (ggfs. mit der Trägerfolie) ausstanzt und somit eine definierte, beispielsweise matrixförmige Anordnung von Formteilen aus Trocknungsmasse hinterlässt, die mithilfe der Trägerfolie später auf ein strukturiertes Verkapselungselement aufgebracht werden kann.Therefore, the desiccant itself is first structured (as part of the packaging). For example, a strip of desiccant compound can be applied to a carrier film and then subjected to a punching process that punches out certain surface areas of the desiccant (possibly with the carrier film) and thus leaves a defined, for example matrix-shaped arrangement of molded parts made of drying compound, which later with the aid of the carrier film can be applied to a structured encapsulation element.
Die Anordnung aus Trägerfolie und Trocknungsmittel wird anschließend verpackt und an den Anwender versandt.The arrangement of carrier film and desiccant is then packaged and sent to the user.
Dort werden das Verkapselungselement und das Trocknungsmittel jeweils ausgepackt, gegebenenfalls gereinigt und in eine feuchtigkeitsfreie Atmosphäre verbracht (beispielsweise in eine Glovebox). Dort wird anschließend das Trocknungsmittel (beziehungsweise die Folie mit dem darauf angeordneten Trocknungsmittel) auf das strukturierte Verkapselungselement mit den Kavitäten aufgebracht. Dabei gelangt das Trocknungsmittel idealerweise passgenau genau in die Kavitäten und kann insbesondere auf den Boden der Kavitäten aufgedrückt werden. Die seitlichen Abmessungen der Formteile aus Trocknungsmittel entsprechen dabei in etwa den seitlichen Abmessungen der Kavitäten. Aufgrund gewisser Toleranzen werden die seitlichen Abmessungen der Formteile aus Trocknungsmittel jedoch geringfügig kleiner sein als die seitlichen Abmessungen der Kavitäten. Somit wird das Trocknungsmittel einen geringfügigen Abstand von der Seitenwandung der Kavität besitzen und nur auf den Boden der Kavität aufgedrückt werden. Aufgrund der Druckeinwirkung muss das Trocknungsmittel sodann an dem Verkapselungselement haften bleiben.There, the encapsulation element and the desiccant are each unpacked, cleaned if necessary and placed in a moisture-free atmosphere (for example in a glove box). There the desiccant (or the film with the desiccant arranged thereon) is then applied to the structured encapsulation element with the cavities. The desiccant ideally reaches the cavities with a precise fit and can in particular be pressed onto the bottom of the cavities. The lateral dimensions of the molded parts made of desiccant correspond approximately to the lateral dimensions of the cavities. Due to certain tolerances, however, the lateral dimensions of the molded parts made of desiccant will be slightly smaller than the lateral dimensions of the cavities. Thus, the desiccant will have a slight distance from the side wall of the cavity and will only be pressed onto the bottom of the cavity. Due to the action of pressure, the desiccant then has to adhere to the encapsulation element.
Die auf diese Weise beim Anwender fertiggestellte Schutzverkapselung wird anschließend auf das Trägersubstrat mit dem zumindest einen elektronischen Bauelement aufgebracht, wodurch ein verkapseltes Bauteil entsteht.The protective encapsulation completed in this way by the user is then applied to the carrier substrate with the at least one electronic component, which results in an encapsulated component.
Der getrennte Versand von Verkapselungselement und Trocknungsmittel ist bei dieser Vorgehensweise unter anderem dadurch bedingt, dass das Trocknungsmittel erst kurz vor Verkapselung des elektronischen Bauteils in die Kavitäten des Verkapselungselements eingebracht wird und bis dahin separat von dem strukturiertem Verkapselungselement gehandhabt und versandt wird. Ferner ist nachteilig, dass zunächst aufwendige Bearbeitungsschritte zum Strukturieren des zunächst unstrukturierten Verkapselungselements erforderlich sind. Nachteilig ist ferner, dass gegebenenfalls auch das schon aktivierte und zugleich konfektionierte Trocknungsmittel während des gesamten Transportweges vor eindringender Feuchtigkeit geschützt werden muss.The separate shipping of the encapsulation element and desiccant in this procedure is due, among other things, to the fact that the desiccant is only introduced into the cavities of the encapsulation element shortly before the encapsulation of the electronic component and is handled and shipped separately from the structured encapsulation element until then. A further disadvantage is that complex processing steps are initially required to structure the initially unstructured encapsulation element. Another disadvantage is that the already activated and at the same time packaged desiccant may have to be protected from moisture penetration during the entire transport route.
Schließlich wird das strukturierte Verkapselungselement aus dem Ofen entnommen und bildet nach dem Abkühlen die fertige Schutzverkapselung
Das Aufbringen der fertigen Schutzverkapselung auf das Trägersubstrat kann wiederum mithilfe eines Klebstoffs erfolgen.The finished protective encapsulation can, in turn, be applied to the carrier substrate with the aid of an adhesive.
Im Vergleich mit dem herkömmlichen Prozessablauf ist eine wesentlich geringere Anzahl von Arbeitsschritten erforderlich. Somit verringern sich Zeit- und Kostenaufwand zur Herstellung eines der erfindungsgemäß hergestellten Schutzverkapselung und des damit verkapselten elektronischen Bauteils.In comparison with the conventional process sequence, a significantly lower number of work steps is required. This reduces the time and costs involved in producing one of the protective encapsulation produced according to the invention and the electronic component encapsulated therewith.
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