DE102008033018A1

DE102008033018A1 - Optoelektronisches Bauelement

Info

Publication number: DE102008033018A1
Application number: DE200810033018
Authority: DE
Inventors: Georg Bogner; Thomas Zeiler
Original assignee: Osram Opto Semiconductors GmbH
Current assignee: Ams Osram International GmbH
Priority date: 2008-07-14
Filing date: 2008-07-14
Publication date: 2010-02-11

Abstract

Es wird ein optoelektronisches Bauelement angegeben, das einen Träger (1) mit einem Montagebereich (2) und einen optoelektronischen Halbleiterchip (4) auf dem Montagebereich (2) umfasst, wobei der Träger (1) zumindest ein Markierungselement (3) aufweist, das den Montagebereich (2) kennzeichnet.

Description

Die Erfindung betrifft ein optoelektronisches Bauelement.
Die Ablagegenauigkeit eines optoelektronischen Halbleiterchips bei der Positionierung und Montage beispielsweise in einem Gehäuse wird durch eine Reihe von Einflussgrößen wie Maschinen-, Prozess-, Erkennungs- und Einstelltoleranzen bestimmt. Zudem addieren sich bei optoelektronischen Halbleiterchips mit einem beispielsweise durch Spritzgießen vorgeformten Gehäuse weitere Toleranzen, die etwa durch das Spritzgießen des Gehäuses und Werkzeugtoleranzen entstehen, wenn beispielsweise mittels Spritzgussprozesses zusätzlich zum Ablageplatz für den optoelektronischen Halbleiterchip ebenfalls die Positionierung einer Optik im Gehäuse erzeugt wird. Derartige Toleranzen bei der Halbleiterchip- und Optikmontage können einen entscheidenden Einfluss auf das optische Ergebnis haben, sodass ein zu großer Versatz zwischen der Halbleiterchipachse beispielsweise zur Achse einer Linse zu Fehlern in der Anwendung führen kann.
Eine Aufgabe von zumindest einer Ausführungsform ist es, ein optoelektronisches Bauelement mit einem optoelektronischen Halbleiterchip auf einem Träger anzugeben. Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand des unabhängigen Patentanspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen des Gegenstandes sind in den abhängigen Ansprüchen gekennzeichnet und gehen weiterhin aus der nachfolgenden Beschreibung hervor. Der Offenbarungsgehalt der Patentansprüche wird hiermit explizit durch Rückbezüge in die Beschreibung aufgenommen.
Ein optoelektronisches Bauelement gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst insbesondere

– einen Träger mit einem Montagebereich, wobei der Träger zumindest ein Markierungselement aufweist, das den Montagebereich kennzeichnet und
– einen optoelektronischen Halbleiterchip auf dem Montagebereich.

Dass ein Element ”auf” einem Bereich angeordnet ist, kann dabei hier und im Folgenden bedeuten, dass das eine Element unmittelbar im direkten mechanischen und/oder elektrischen Kontakt auf dem einen Bereich angeordnet ist. Weiterhin kann es auch bedeuten, dass das eine Element mittelbar auf dem einen Bereich angeordnet ist. Dabei können weitere Elemente oder weitere Bereiche zwischen dem einen Element und dem einen Bereich angeordnet sein.
Dadurch, dass das zumindest eine Markierungselement den Montagebereich, auf dem der optoelektronische Halbleiterchip angeordnet ist, kennzeichnet, kann so der Bereich zum Ablegen und Montieren des optoelektronischen Halbleiterchips auf dem Träger markiert werden. Ein solches Markierungselement, das den Montagebereich des optoelektronischen Halbleiterchips kennzeichnet, kann mit Vorteil in großer Nähe zum optoelektronischen Halbleiterchips auf dem Träger aufgebracht sein.
Somit können durch ein derartiges Markierungselement, das den Monatgebereich des optoelektronischen Halbleiterchips kennzeichnet, im Gegensatz zu herkömmlichen Erkennungsmarkierungen, die in bekannten Bauelementen in einer größeren Entfernung vom Ablagebereich des optoelektronischen Halbleiterchips auf dem Träger angeordnet sind, Positionierungstoleranzen verringert werden.
Bei der Montage des optoelektronischen Halbleiterchips kann ein solches Markierungselement dazu beitragen, dass eine Toleranzkette umfassend verschiedene Einflussgrößen wie Bewegungsfreiraum beziehungsweise Spiel, Werkzeug- und Maschinen-, Temperatur-, Prozess-, Erkennungs- und Einstelltoleranzen im Vergleich zur herkömmlichen Montage eines optoelektronischen Halbleiterchips weniger komplex ist und Positionierungstoleranzen verhindert oder zumindest verringert werden können.
Idealerweise stimmt der durch das zumindest eine Markierungselement gekennzeichnete Montagebereich nicht nur mit dem Ablagebereich des optoelektronischen Halbleiterchips überein, sondern darüber hinaus auch mit einem elektrischen Kontaktfeld, mittels dessen der optoelektronische Halbleiterchip auf dem Träger elektrisch angeschlossen wird. Dies kann insbesondere bedeuten, dass sich das zumindest eine Markierungselement auf dem elektrischen Kontaktfeld befindet, so dass das zumindest eine Markierungselement als direktes Ziel zur Ablage des optoelektronischen Halbleiterchips von Fertigungsmaschinen detektiert werden kann.
Der optoelektronische Halbleiterchip kann Licht emittieren und/oder Licht empfangen. In einer lichtemittierenden Ausführung, wie beispielsweise als Leuchtdiode oder als Laserdiode kann der optoelektronischer Halbleiterchip Licht, Strahlung oder elektromagnetische Strahlung mit zumindest einer Wellenlänge beziehungsweise einer spektralen Komponente in einem infraroten bis ultravioletten Wellenlängenbereich in einer Hauptabstrahlrichtung emittieren. Insbesondere kann dabei eine infrarote, sichtbare und/oder ultraviolette elektromagnetische Strahlung bezeichnet sein. Beispiele für optoelektronische Halbleiterchips können eine infrarot emittierende Diode (IRED) oder eine im sichtbaren Spektralbereich emittierende Diode sein. Alternativ dazu kann der optoelektronische Halbleiterchip auch lichtempfangend als Photodetektor und insbesondere als Photodiode für einen oder mehrere der vorab genannten Spektralbereiche ausgeführt sein.
Weiterhin kann der optoelektronische Halbleiterchip eine Halbleiterschichtenfolge aufweisen. Dabei können innerhalb der Halbleiterschichtenfolge alle dem Fachmann bekannten Nitrid- und/oder Phosphid-III/V-Verbindungshalbleiter, vorzugsweise Al_nGa_mIn_1-n-mN und Al_nGa_mIn_1-n-mP mit 0 ≤ n ≤ 1, 0 ≤ m ≤ 1 und n + m ≤ 1, sowie II/VI-Verbindungshalbleiter und alternativ oder zusätzlich auch Halbleiter basierend auf AlGaAs verwendet werden, die hier nicht näher ausgeführt werden.
Weiterhin kann der optoelektronische Halbleiterchip beziehungsweise die Halbleiterschichtenfolge ein Aufwachssubstrat oder ein Trägersubstrat aus einem Halbleitermaterial aufweisen. Im letzteren Fall können die Halbleiterbauelemente beispielsweise in der dem Fachmann bekannten Dünnfilm-Technik als Dünnfilm-Halbleiterchips hergestellt sein. Weiterhin können das erste und/oder das zweite Halbleiterbauelement auch ohne Halbleitersubstrat mit einer Halbleiterschichtenfolge auf einem oder zwischen zwei Kunststoffträgern und/oder -folien ausgeführt sein.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann der Träger einen Leadframe umfassen. Dabei kann das zumindest eine Markierungselement im Leadframe angeordnet sein. Insbesondere kann dies bedeuten, dass der optoelektronische Halbleiterchip auf dem Montagebereich des Leadframes angeordnet ist, der durch das zumindest eine Markierungselement gekennzeichnet wird. Bevorzugt kann das Markierungselement dabei auf dem elektrischen Kontaktfeld angeordnet sein, durch das der optoelektronische Halbleiterchip elektrisch an den Leadframe angeschlossen wird.
Dadurch, dass das zumindest eine Markierungselement den Montagebereich des optoelektronischen Halbleiterchips kennzeichnet, kann das Markierungselement in großer Nähe, bevorzugt angrenzend zum optoelektronischen Halbleiterchip auf dem Leadframe angeordnet sein. Somit kann ein Versatz des optoelektronischen Halbleiterchips zur Achse des Leadframes, der sich durch konventionell in äußeren Bereichen des Leadframes angeordnete Erkennungsmarkierungen ergibt, verhindert oder zumindest verringert werden.
Neben einem Leadframe als Träger sind weitere Substrate wie beispielsweise Leiterplatten, auf den Leadframe aufgebrachte Kunststoff-Folien oder Flex-Tapes möglich.
Alternativ oder zusätzlich kann der Träger ein Gehäuse umfassen, das den optoelektronischen Halbleiterchip umgibt. Dies kann bedeuten, dass der optoelektronische Halbleiterchip im Montagebereich auf einer Hauptoberfläche eines Trägers wie beispielsweise einem Leadframe angeordnet ist. Ein solches Gehäuse kann einen Kunststoff aufweisen, der ausgewählt sein kann aus Duroplasten und/oder Thermoplasten und insbesondere beispielsweise aus Polyphtalamiden (PPA), Polyamiden (PA), Polyetherketonen (PEK), flüssigkristallinen Polymeren (LCP) oder einer Kombinationen daraus und kann durch Spritzgießen hergestellt werden, indem die Hauptoberfläche des Leadframes sowie die vom Montagebereich abgewandte Oberfläche des Leadframes umspritzt werden. Dies kann somit bedeuten, dass das Gehäuse den Leadframe umformt beziehungsweise den Leadframe umschließt und oberhalb des Leadframes einen oberen Gehäuseteil und unterhalb des Leadframes einen unteren Gehäuseteil aufweist. Während des Spritzgussverfahrens kann das Gehäuse dabei mit einer Öffnung versehen werden, in die in einem späteren Verfahrenschritt der optoelektronische Halbleiterchip im Innenraum des Gehäuses auf dem Montagebereich des Leadframes angeordnet werden kann.
Weiterhin kann das zumindest eine Markierungselement im Gehäuse angeordnet sein. Dies kann bedeuten, dass das zumindest eine Markierungselement im Leadframe, im Gehäuse oder gleichzeitig im Leadframe und im Gehäuse angeordnet ist. Eine solche letztgenannte gleichzeitige oder überlappende Anordnung des zumindest einen Markierungselements im Gehäuse und im Leadframe kann insbesondere bedeuten, dass das zumindest eine Markierungselement in einem Bereich angeordnet ist, in dem der Leadframe und das Gehäuse aneinander angrenzen. Dies kann bedeuten, dass das zumindest eine Markierungselement an einer Grenzfläche des Leadframes zum Gehäuse in einem Bereich der inneren Gehäusewandung und des Leadframes angeordnet ist.
Um möglichst geringe Ablagetoleranzen zu erzielen, kann das zumindest eine Markierungselement im Innenraum des Gehäuses angeordnet sein. Im Falle einer Anordnung des Markierungselements im Gehäuse kann das zumindest eine Markierungselement bevorzugt an der inneren Gehäusewandung angeordnet sein. Eine solche Anordnung des Markierungselements im Innenraum des Gehäuses, auf dem Leadframe und/oder an der inneren Gehäusewandung und damit in großer Nähe zum optoelektronischen Halbleiterchip kann im Gegensatz zu bekannten Markierungselementen, die außerhalb des Gehäuses und/oder des Leadframes angeordnet sind, für die optische Detektion durch Chip-Montage-Maschinen und bildverarbeitende Systeme von Vorteil sein, da derartige Chip-Montage-Maschinen und bildverarbeitende Systeme auf den Montagebereich des optoelektronischen Halbleiterchips fokussieren. Demnach können bekannte, außerhalb des Gehäuses und/oder des Leadframes angeordnete Markierungselemente zum einen schwerer zu detektieren sein und damit eine Fehlerquelle durch den Versatz des optoelektronischen Halbleiterchips zur Gehäuseachse darstellen.
Dabei kann das zumindest eine Markierungselement bevorzugt so angeordnet sein, sodass das zumindest eine Markierungselement den Gehäusemittelpunkt kennzeichnet und die Gehäuseachse visualisiert. Insbesondere kann der Gehäusemittelpunkt mit dem Mittelpunkt des elektrischen Kontaktfeldes übereinstimmen, auf dem der optoelektronische Halbleiterchip im Montagebereich angeordnet ist. Somit kann im Rahmen der möglichen Werkzeugherstellungstoleranzen der Gehäusemittelpunkt in Abhängigkeit von der inneren Gehäusewandung eindeutig bestimmt und die oben erwähnte Toleranzkette signifikant minimiert werden, da Gehäuse- und Positionstoleranzen auf die Ablage des optoelektronischen Halbleiterchips keinen oder zumindest einen verringerten Einfluss ausüben.
An der inneren Gehäusewandung, die den optoelektronischen Halbleiterchip umgibt, kann weiterhin ein Reflektor angeordnet sein. Ein solcher Reflektor kann auf der inneren Gehäusewandung aufgebracht sein oder das Gehäuse und der Reflektor können in der Form einstückig ausgebildet sein, dass die innere Gehäusewandung als Reflektor ausgebildet ist. Wird ein derartiger Reflektor in Verbindung mit einem der vorbenannten lichtemittierenden optoelektronischer Halbleiterchip vorgesehen, so kann der Reflektor eine erhöhte Lichtemission bewirken und somit eine freie Auswahl zwischen Oberflächen- und Volumen-Emittern ermöglichen.
Weiterhin kann das zumindest eine Markierungselement Eckpunkte, den Umfang, die Mitte oder Randlinien des Montagebereichs oder eine Kombination daraus kennzeichnen. Dabei kann der Montagebereich eine polygonale oder kreisförmige, regelmäßige oder unregelmäßige Form aufweisen. Ein derartiges Markierungselement kann beispielsweise Eckpunkte, den Umfang, die Mitte oder Randlinien des Montagebereichs kennzeichnen, indem das Markierungselement eine Winkel-, Kreis- oder Halbkreisförmige und/oder polygonale Struktur oder eine Kombination daraus aufweisen. Insbesondere kann das zumindest eine Markierungselement den Umfang des Montagebereichs kennzeichnen, indem das Markierungselement den Montagebereich beispielsweise an den Randflächen und an den Eckpunkten umgibt. Weiterhin kann ein solcher Montagebereich einen Mittelpunkt aufweisen, der durch das zumindest eine Markierungselement markiert wird. So ist beispielsweise möglich, dass das zumindest eine Markierungselement Sternförmig oder mehrstrahlig ausgeführt ist und eine solche Ausführung einen Mittel- oder Schnittpunkt aufweist, der den Mittelpunkt des Montagebereiches markiert und/oder mit dem Mittelpunkt des Montagebereichs übereinstimmt. Insbesondere können Randflächen des Montagebereiches durch das zumindest eine Markierungselement gekennzeichnet werden, indem das zumindest eine Markierungselement den Montagebereich an den Randflächen beispielsweise durch Halbkreise tangiert.
Dabei kann das zumindest eine Markierungselement eine oder mehrere geometrische Formen umfassen, die ausgewählt sein können aus einer Gruppe, die gebildet wird durch eine Gerade, einen Kreis, einen Halbkreis, ein Vieleck, einen Pfeil, ein Fadenkreuz und aus einer Kombination daraus. Wird das zumindest eine Markierungselement aus zumindest einer Geraden gebildet, so kann das zumindest eine Markierungselement bevorzugt aus größer oder gleich zwei Geraden und besonders aus größer oder gleich drei Geraden gebildet. Umfasst ein solches Markierungselement zumindest zwei Geraden, so können diese Klammer- oder Winkelförmig, bevorzugt in einem rechten Winkel zueinander angeordnet sein. Weiterhin können derartige Geraden im Verlauf einen gemeinsamen Schnittpunkt bilden, der beispielsweise auch ein Fadenkreuz darstellen kann. Das zumindest eine Markierungselement kann auch als Vieleck, bevorzugt als Rechteck und besonders als konzentrische Rechtecke ausgeführt sein. Ebenso ist ebenfalls eine kreisförmige Struktur und bevorzugt eine Ausführung als konzentrische Kreise möglich.
Weiterhin kann das zumindest eine Markierungselement eine topographische Oberflächenstruktur, umfassend eine Erhebung oder eine Vertiefung aufweisen. Eine solche topographische Oberflächenstruktur kann als plastische Verformung des Trägers den Montagebereich kennzeichnen. Damit kann die Oberflächenstruktur des zumindest einen Markierungselements so beschaffen sein, dass die Verformung im Leadframe und/oder im Gehäuse beständig ist und zur Erkennung des Markierungselements automatische Erkennungssysteme eingesetzt werden können und die Zuverlässigkeit der Halbleiterchip-Fügeverbindung gewährleistet ist.
Eine derartige topographische Oberflächenstruktur kann insbesondere bedeuten, dass das zumindest eine Markierungselement als Erhebung ausgeführt ist und das zumindest eine Markierungselement größer oder gleich 2 μm und kleiner oder gleich 100 μm erhaben auf dem Träger angeordnet ist. Solche Erhebungen sind im Leadframe, im Gehäuse oder auch überlappend im Leadframe und im Gehäuse möglich. Als Erhebung kann das zumindest eine Markierungselement beispielsweise als Nut ausgeführt sein und während eines Spritzgussprozesses im Träger abgeformt werden.
Bevorzugt kann dabei das zumindest eine Markierungselement als Erhebung derart ausgeführt werden, dass das Markierungselement zum einen mit einer größtmöglichen optischen Präzision detektierbar sein kann. Dies kann bedeuten, dass das Markierungselement als möglichst kleine Struktur oder als Struktur mit möglichst kleiner Substruktur ausgebildet ist, das eine Positionsdetektion mit hoher räumlicher Auflösung ermöglicht. Zum anderen kann das zumindest eine Markierungselement mit einer derartigen Größe auf den Träger spritzgegossen werden, dass das Markierungselement noch spritzbar ist. Dies kann bedeuten, dass das Markierungselement eine maximal spritzbare Größe nicht überschreitet beziehungsweise eine minimal spritzbare nicht unterschreitet, damit eine ausreichend scharfe und damit genaue Positionsdetektion gewährleistet ist.
Weiterhin kann das zumindest eine Markierungselement alternativ auch als Vertiefung ausgeführt sein und das zumindest eine Markierungselement kann größer oder gleich 2 μm und kleiner oder gleich 100 μm vertieft auf dem Träger angeordnet sein. Eine solche Vertiefung kann beispielsweise im Leadframe und/oder im Gehäuse durch Stanzen, Ätzen, Prägen oder Schneiden erzeugt werden. Dabei kann die Vertiefung wie im Falle der oben beschriebenen Erhebung bevorzugt so ausgeführt sein, dass das Markierungselement mit einer größtmöglichen optischen Präzision durch ein Erkennungssystem zu detektieren ist.
Weiterhin kann das zumindest eine Markierungselement auf dem Träger derartig als Erhebung oder als Vertiefung ausgeführt sein, dass das Markierungselement beispielsweise nicht zu weit in den Montagebereich des optoelektronischen Halbleiterchips hineinragt und beispielsweise zu einer Beschädigung des elektronischen Kontaktfeldes führt. Demnach sollte das zumindest eine Markierungselement derartig ausgeführt sein, dass die Montage des optoelektronischen Halbleiterchips durch das Markierungselement nicht behindert wird. Das Markierungselement kann dabei in einer bevorzugten Größe von größer oder gleich 2 μm und kleiner oder gleich 10 μm auf dem Träger angeordnet sein bzw. werden, in der das Markierungselement keine zu große Verformung oder Unebenheit für den Träger darstellt.
Weiterhin kann sich das als Vertiefung ausgeführte Markierungselement durch den Träger hindurch zu einer vom optoelektronischen Halbleiterchip abgewandten Oberfläche des Trägers erstrecken. Dies kann bedeuten, dass das zumindest eine Markierungselement als Schlitz oder als Loch im Leadframe, im Gehäuse oder überlappend im Leadframe und im Gehäuse angeordnet sein kann. In einer solchen Ausführung, in der das Schlitz- oder Lochförmige Markierungselement beispielsweise durch Ätzen überlappend in einem Grenzbereich des Leadframes und des Gehäuses angeordnet ist, ist es möglich, dass sich ein solcher Schlitz bzw. ein solches Loch durch das Gehäuse und den Leadframe erstreckt.
Demnach kann das zumindest eine Markierungselement als Erhebung, als Vertiefung oder als Schlitz beziehungsweise als Loch im Leadframe, im Gehäuse oder überlappend im Gehäuse und im Leadframe angeordnet sein und alle der vorbenannten geometrischen Formen und Kombinationen aufweisen.
Eine Erhebung kann zu bevorzugen sein, da eine im Leadframe und/oder im Gehäuse angeordnete Erhebung ein verbessertes Kontrastverhältnis zur Folge haben kann. Durch das verbesserte Kontrastverhältnis einer Erhebung können weitere, zusätzliche Prozessschritte entfallen, die erforderlich sein können, um ein zunächst geringeres Kontrastverhältnis auszugleichen und das Markierungselement zuverlässig für Erkennungssysteme detektierbar zu machen.
Ein als Vertiefung ausgeführtes Markierungselement kann beispielsweise eine Tiefe von etwa 2 bis etwa 10 Mikrometer und eine Breite von etwa 2 bis etwa 20 Mikrometer aufweisen, wobei die Grenzen jeweils mit eingeschlossen sind. Ein solches Markierungselement kann bevorzugt durch Prägen beispielsweise im als Leadframe ausgeführten Träger herstellbar sein. Bei einem als Leadframe ausgeführten Träger mit einer Dicke von weniger als etwa 150 Mikrometer können als Schlitze ausgeführte Markierungselemente gestanzt, geschnitten oder geätzt werden und eine Breite eines Schlitzes von größer oder gleich etwa 100 Mikrometer aufweisen. Ein als Erhebung ausgeführtes Markierungselement, insbesondere ein in oder an einer Gehäusewand durch Ausspritzen hergestelltes Markierungselement kann eine Höhe von etwa 5 bis etwa 100 Mikrometer und eine Breite von etwa 10 bis etwa 100 Mikrometer aufweisen, wobei die Grenzen jeweils mit eingeschlossen sind.
Weiterhin kann der Träger eine Mehrzahl von Montagebereichen und eine Mehrzahl von Markierungselementen aufweisen, wobei jeder der Mehrzahl der Montagebereiche durch zumindest eines der Mehrzahl der Markierungselemente gekennzeichnet ist. Dabei kann in jedem der Mehrzahl der Montagebereiche jeweils ein optoelektronischer Halbleiterchip angeordnet sein. Dies kann bedeuten, dass auf dem Träger mit einer Mehrzahl von Montagebereichen eine Mehrzahl von optoelektronischen Halbleiterchips angeordnet ist. Eine so genannte Multichip-Ausführung kann zudem ermöglichen, mehrere Markierungselemente räumlich miteinander zu verbinden und somit eine genaue Ablage der optoelektronischen Halbleiterchips in Bezug auf benachbarte optoelektronische Halbleiterchips oder Gehäuse vorzunehmen.
Weiterhin können die Markierungselemente in einer Multichip-Ausführung regelmäßig in Zeilen und/oder Spalten auf dem Träger angeordnet sein. Dies kann bedeuten, dass ebenfalls die durch die Markierungselemente gekennzeichneten Montagebereiche und die darauf angeordneten optoelektronischen Halbleiterchips in Zeilen und/oder Spalten in Form eines Arrays angeordnet sind.
Weiterhin kann der Träger Positionierungselemente aufweisen und in den Positionierungselementen kann ein optisches Element angeordnet sein. Insbesondere können derartige Positionierungselemente in einer wie oben beschriebenen umhäusten Ausführung des Trägers im oberen Gehäuseteil angeordnet und durch einen Spritzguss-Prozess als Vertiefungen oder Aussparungen ausgeführt sein. Als optisches Element kann beispielsweise eine Linse verwendet werden, die über die Positionierungselemente in das Gehäuse integriert werden kann. Vorzugsweise wird ein solches optisches Element in Hauptabstrahlrichtung eines lichtemittierenden optoelektronischen Halbleiterchips, wie beispielsweise einer Leuchtdiode oder einer Laserdiode, oder auch über einem lichtempfangenden Halbleiterchip, wie beispielsweise einer Photodiode, auf dem Gehäuse angeordnet.
Dadurch, dass der optoelektronische Halbleiterchip im Gegensatz zu konventionellen Montagetechniken durch das zumindest eine Markierungselement auf dem Gehäusemittelpunkt und damit ohne oder zumindest mit verringertem Versatz zur Gehäuseachse bzw. Trägerachse aufgebracht werden kann, kann ebenfalls das durch die Positionierungselemente auf dem Gehäuse angeordnete optische Element in Hauptabstrahlrichtung eines lichtemittierenden optoelektronischen Halbleiterchips angeordnet sein. Dadurch können Toleranzen zwischen dem Montagebereich des optoelektronischen Halbleiterchips und dem auf dem Gehäuse beziehungsweise Träger angeordneten optischen Element, sowie der Versatz der optischen Achse zur Gehäuseachse beziehungsweise zur Trägerachse verhindert oder zumindest verringert werden.
Weitere Vorteile, bevorzugte Ausführungsformen und Weiterbildungen des optoelektronischen Bauelements ergeben sich aus den im Folgenden und in Verbindung mit den Figuren erläuterten Ausführungsbeispielen.
Es zeigen:
1A eine schematische Schnittdarstellung eines optoelektronischen Bauelements gemäß einem Ausführungsbeispiel,
1B eine schematische Darstellung eines optoelektronischen Bauelements gemäß dem in der 1A dargestellten Ausführungsbeispiel in einer Aufsicht,
2A bis 2D schematische Darstellungen von Markierungselementen gemäß weiterer Ausführungsbeispiele in einer Aufsicht,
3A eine schematische Schnittdarstellung eines optoelektronischen Bauelements gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel,
3B eine schematische Darstellung eines optoelektronischen Bauelements gemäß dem in der 3A dargestellten Ausführungsbeispiel in einer Aufsicht,
3C und 3D schematische Darstellungen eines optoelektronischen Bauelements gemäß weiterer Ausführungsbeispiele in einer Aufsicht,
In den Ausführungsbeispielen und Figuren sind gleiche oder gleich wirkende Bestandteile jeweils mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Die dargestellten Bestandteile sowie die Größenverhältnisse der Bestandteile untereinander sind nicht als maßstabsgerecht anzusehen. Vielmehr sind einige Details der Figuren zum besseren Verständnis übertrieben groß dargestellt.
1A zeigt ein Ausführungsbeispiel eines optoelektronischen Bauelements mit einem Träger 1, der als Leadframe 11 ausgeführt ist. Der Träger 1 beziehungsweise der Leadframe 11 umfasst einen Montagebereich 2 und ein Markierungselement 3, das den Montagebereich 2 kennzeichnet.
Auf dem Montagebereich 2 ist ein optoelektronischer Halbleiterchip 4 angeordnet, der als Leuchtdiodenchip, als Laserdiodenchip oder als optoelektronischer Detektor wie etwa einem Photodiodenchip wie im allgemeinen Teil beschrieben ausgeführt sein kann. Weiterhin können ebenfalls weitere elektronische Regelungs- oder Schutzbauelemente wie ein integrierter Schaltkreis oder eine ESD-Schutzdiode auf dem Leadframe 11 angeordnet sein.
Das Markierungselement 3 markiert dabei nicht nur den Montagebereich 2, auf dem der optoelektronische Halbleiterchip 4 angeordnet ist, sondern das Markierungselement 3 grenzt vorzugsweise direkt an den optoelektronischen Halbleiterchip 4 an. Dadurch können damit im Gegensatz zu herkömmlichen Erkennungsmarkierungen, die in einer größeren Entfernung vom Monatgebereich 2 des optoelektronischen Halbleiterchips 4 auf dem Träger 1 angeordnet sind, wie oben beschrieben Positionierungstoleranzen verhindert oder zumindest verringert werden.
1B zeigt das in der 1A dargestellte Ausführungsbeispiel eines optoelektronischen Bauelements in einer Aufsicht. Dabei ist das Markierungselement 3 als Rechteck ausgeführt, dass den Montagebereich 2 an den Eckpunkten und an den Randlinien kontaktiert und so den Montagebereich 2 komplett umschließt. Auf dem Montagebereich 2 ist der optoelektronische Halbleiterchip 4 angeordnet.
Dabei sei darauf hingewiesen, dass die Abmessungen des Markierungselements 3 in der 1A hinsichtlich der Randstärke des Rechtecks zur besseren Verständlichkeit übertrieben groß dargestellt sind.
Zusätzliche Leiterbahnen, Leadframeteile und/oder Anschlussdrähte wie etwa Bonddrähte zur vollständigen elektrischen Kontaktierung des optoelektronischen Halbleiterchips 4 sind der Übersichtlichkeit halber nicht gezeigt.
Alternativ oder zusätzlich können anstelle des einen rechteckigen Markierungselements 3 gemäß den 1A und 1B auch mehrere Rechtecke wie beispielsweise konzentrische Rechtecke oder mehrere Markierungselemente 3 auf dem Leadframe 11 angeordnet sein und den Montagebereich 2 kennzeichnen, wie beispielsweise in den folgenden Figuren gezeigt ist und wie im allgemeinen Teil in Bezug auf geometrische Formen und Kombinationen daraus beschrieben ist. Weiterhin kann das Markierungselement 3, das in der 1A als Erhebung ausgeführt sind, alternativ auch als Vertiefung ausgeführt sein und alle die im allgemeinen Teil beschriebenen aufweisen.
Alternativ zu dem in der 1B dargestellten Markierungselement 3 in Form eines Rechtecks zeigt die 2A in einer Aufsicht ein weiteres Ausführungsbeispiel eines optoelektronischen Bauelementes, umfassend den Träger 1 mit dem Montagebereich 2. Auf dem Träger 1 ist ein Markierungselement 3 angeordnet, das in Form von drei konzentrischen Ringen ausgeführt ist und den Montagebereich 2 kennzeichnet. Dabei wird insbesondere der Mittelpunkt des Montagebereiches 2 durch einen der konzentrischen Ringe des Markierungselements 3 gekennzeichnet. Weiterhin werden auch die Eckpunkte des Montagebereichs 2 durch einen der konzentrischen Ringe des Markierungselements 3 gekennzeichnet.
2B zeigt in einer Aufsicht ein weiteres Ausführungsbeispiel eines optoelektronischen Bauelements, umfassend den Träger 1 mit dem Montagebereich 2. Auf dem Träger 1 ist das Markierungselement 3 in Form von drei Geraden angeordnet, das einen dreieckigen Montagebereich 2 in den Eckpunkten kennzeichnet.
2C zeigt in einer Aufsicht ein weiteres Ausführungsbeispiel eines optoelektronischen Bauelements, umfassend den Träger 1 mit dem Montagebereich 2. Dabei ist auf dem Träger 1 das Markierungselement 3 in Form eines Fadenkreuzes angeordnet, das mit vier Geraden Eckpunkte das Montagebereichs 2 kennzeichnet. Dabei können die vier Geraden zusätzlich auch einen gemeinsamen Schnittpunkt aufweisen, der den Mittelpunkt des Montagebereichs 2 markiert. 2D zeigt in einer Aufsicht ein weiteres Ausführungsbeispiel eines optoelektronischen Bauelements, umfassend den Träger 1 mit einer Mehrzahl von Montagebereichen 2. Dabei sind die Montagebereiche 2 in einer Zeile angeordnet und werden jeweils durch ein Markierungselement 3, das jeweils vier Geraden umfasst und als Fadenkreuz ausgeführt ist, an den Eckpunkten gekennzeichnet. Eine derartige zeilen- und/oder spaltenweise Anordnung von Markierungselementen 3 kann sich insbesondere für Multichip-Ausführungen eignen.
3A zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines optoelektronischen Bauelements mit einem Träger 1, der einen Leadframe 11 und ein Gehäuse 12 aufweist. Dabei umschließt das Gehäuse 12 den Leadframe 11, der zwischen einem oberen Gehäuseteil und einem unteren Gehäuseteil angeordnet ist. Weiterhin umgibt das Gehäuse 12 den optoelektronischen Halbleiterchip 4, der vertieft in einer Öffnung 122 des Gehäuses 12 auf dem Leadframe 11 angeordnet ist und von der inneren Gehäusewandung 121 umgeben ist.
Der optoelektronischen Halbleiterchip 4 ist im Montagebereich 2 angeordnet, der durch das Markierungselement 3 gekennzeichnet wird. Dabei grenzt das Markierungselement 3 direkt an den optoelektronischen Halbleiterchip 4 an und ist als Vertiefungen im Leadframe 11 ausgeführt. Dadurch, dass das Markierungselement 3 unmittelbar benachbart zum optoelektronischen Halbleiterchip 4 angeordnet ist, können im Vergleich zu herkömmlichen Erkennungsmarkierungen Ablagetoleranzen verhindert oder zumindest verringert werden. Wie die 3A zeigt, wird das Markierungselement 3 ebenfalls von der inneren Gehäusewandung 121 umgeben. Dadurch kann das Markierungselement 3 im Gegensatz zu herkömmlichen Erkennungsmarkierungen, die außerhalb des Gehäuses von bekannten Bauelementen angeordnet sind, besser optisch detektierbar sein, da übliche optische Erkennungssysteme auf den Montagebereich 2 des optoelektronischen Halbleiterchips 4 fokussieren.
Weiterhin ist das Markierungselement 3 so in der Öffnung 122 des Gehäuses 12 angeordnet, dass das Markierungselement 3 den Gehäusemittelpunkt 40 kennzeichnet und die Gehäuseachse 120, dargestellt durch die gestrichelte Linie, visualisiert. Dies bedeutet, dass der optoelektronische Halbleiterchip 4 im Gehäusemittelpunkt 40 angeordnet ist. Insbesondere stimmt der Gehäusemittelpunkt 40 mit dem Mittelpunkt des in der 3A aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellten elektrischen Kontaktfeldes überein, auf dem der optoelektronische Halbleiterchip 4 im Montagebereich 2 angeordnet und an diesen elektrisch angeschlossen ist.
Weiterhin weist das Gehäuse 12 Positionierungselemente 123 auf, die wie in der 3A dargestellt, als Vertiefungen ausgeführt sind und zur Aufnahme eines optischen Elements 6 dienen. Das optische Element 6 ist zur Verständlichkeit und besseren Übersicht über dem Träger 1 angeordnet und weist Halter 61 auf, über die – wie dargestellt – das optische Element 6 passgenau in die Positionierungselemente 123 des Gehäuses 12 integriert und in Abstrahlrichtung 41 des rein beispielhaft als LED ausgeführten optoelektronischen Halbleiterchips 4 angeordnet werden kann.
Im Gegensatz zu konventionellen Montagetechniken erfolgt das Aufbringen des Markierungselements 3 auf dem Gehäusemittelpunkt 40 prozesstechnisch gekoppelt an die Aufbringung der Positionierungselemente 123 auf dem Gehäuse, sodass das in den Positionierungselementen 123 integrierte optische Element 6 über dem Gehäusemittelpunkt 40 positioniert und somit in der Hauptabstrahlrichtung 41 des optoelektronischen Halbleiterchips 4 angeordnet ist. Dies bedeutet, dass die optische Achse 62 des rein beispielhaft als Linse ausgeführten optischen Elements 6 idealerweise mit der Gehäuseachse 120 übereinstimmt und damit der Versatz 182, dargestellt durch die aufeinander zuweisenden Pfeile, zwischen der Gehäuseachse 120 und der optischen Achse 62 minimiert werden kann und nach Möglichkeit gleich Null ist. Zur besseren Übersichtlichkeit der 3A stimmt die optische Achse 62 nicht mit der Gehäuseachse 120 überein, sodass die optische Achse 62 um den Versatz 182 versetzt von der Gehäuseachse 120 angeordnet ist. Ein solches optoelektronisches Bauelement eignet sich zur Oberflächenmontage beispielsweise auf einer Leiterplatte.
3B zeigt den mit dem Bezugszeichen 7 markierten Ausschnitt des in 3A gezeigten optoelektronischen Bauelements in einer Aufsicht mit der inneren Gehäusewandung 121 der als Vertiefung ausgeführten Öffnung 122, in der der Leadframe 11 zu erkennen ist. Der Leadframe 11 weist das vertieft im Träger 1 beziehungsweise im Leadframe 11 angeordnete Markierungselement 3 auf, das den Montagebereich 2 des optoelektronischen Halbleiterchips 4 in den Eckpunkten kontaktiert.
3C zeigt in einer Aufsicht ein weiteres Ausführungsbeispiel eines optoelektronischen Bauelements mit einem zur 3B vergleichbaren Ausschnitt, umfassend die innere Gehäusewandung 121 und den Leadframe 11, wobei in der inneren Gehäusewandung 121 das Markierungselement 3 angeordnet ist. Dabei ist das Markierungselement 3 als Erhebung ausgeführt und kontaktiert den Montagebereich 2 auf dem Leadframe 11 in den Eckpunkten.
3D zeigt in einer Aufsicht ein weiteres Ausführungsbeispiel eines optoelektronischen Bauelements mit einem zur 3B vergleichbaren Ausschnitt, umfassend die innere Gehäusewandung 121 und den Leadframe 11, wobei in der inneren Gehäusewandung 121 und im Leadframe 11 überlappend das Markierungselement 3 angeordnet ist. Dabei ist das Markierungselement 3 als Erhebung ausgeführt und kontaktiert den Montagebereich 2 in den Eckpunkten.
Alternativ zu den in den 3A bis 3D gezeigten Markierungselementen 3 und Montagebereichen 2 können diese auch andere wie vorab gezeigte und beschriebene geometrische Formen aufweisen.
Die Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele auf diese beschränkt. Vielmehr umfasst die Erfindung jedes neue Merkmal sowie jede Kombination von Merkmalen was insbesondere jede Kombination von Merkmalen in den Patentansprüchen beinhaltet auch, wenn diese Merkmale oder diese Kombination von Merkmalen selbst nicht explizit in den Patentansprüchen oder Ausführungsbeispielen angegeben ist.

Claims

Optoelektronisches Bauelement, umfassend – einen Träger (1) mit einem Montagebereich (2), wobei der Träger (1) zumindest ein Markierungselement (3) aufweist, das den Montagebereich (2) kennzeichnet und – einen optoelektronischen Halbleiterchip (4) auf dem Montagebereich (2).
Optoelektronisches Bauelement nach Anspruch 1, wobei – der Träger (1) einen Leadframe (11) umfasst.
Optoelektronisches Bauelement nach Anspruch 2, wobei – das zumindest eine Markierungselement (3) im Leadframe (11) angeordnet ist.
Optoelektronisches Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei – der Träger (1) ein Gehäuse (12) umfasst, das den optoelektronischen Halbleiterchip (4) umgibt.
Optoelektronisches Bauelement nach Anspruch 4, wobei – das zumindest eine Markierungselement (3) im Gehäuse (12) angeordnet ist.
Optoelektronisches Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei – das zumindest eine Markierungselement (3) Eckpunkte, den Umfang, die Mitte oder Randlinien des Montagebereichs (2) oder eine Kombination daraus kennzeichnet.
Optoelektronisches Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei – das zumindest eine Markierungselement (3) eine oder mehrere geometrische Formen umfasst, die ausgewählt sind aus einer Gruppe, die gebildet wird durch eine Gerade, einen Kreis, einen Halbkreis, ein Vieleck, ein Fadenkreuz und einer Kombination daraus.
Optoelektronisches Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei – das zumindest eine Markierungselement (3) eine topographische Oberflächenstruktur, umfassend eine Erhebung und/oder eine Vertiefung, aufweist.
Optoelektronisches Bauelement nach Anspruch 8, wobei – das zumindest eine Markierungselement (3) als Erhebung ausgeführt ist und – das zumindest eine Markierungselement (3) größer oder gleich 2 μm und kleiner oder gleich 100 μm erhaben auf dem Träger (1) angeordnet ist.
Optoelektronisches Bauelement nach Anspruch 8, wobei – das zumindest eine Markierungselement (3) als Vertiefung ausgeführt ist und – das zumindest eine Markierungselement (3) größer oder gleich 2 μm und kleiner oder gleich 100 μm vertieft auf dem Träger (1) angeordnet ist.
Optoelektronisches Bauelement nach Anspruch 8, wobei – sich das als Vertiefung ausgeführte Markierungselement (3) durch den Träger (1) hindurch zu einer vom optoelektronischen Halbleiterchip (4) abgewandten Oberfläche des Trägers (1) erstreckt.
Optoelektronisches Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei – der Träger (1) eine Mehrzahl von Montagebereichen (2) und eine Mehrzahl von Markierungselementen (3) aufweist und – jeder der Mehrzahl der Montagebereiche (2) durch zumindest eines der Mehrzahl der Markierungselemente (3) gekennzeichnet ist.
Optoelektronisches Bauelement nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei – auf jedem der Mehrzahl der Montagebereiche (2) jeweils ein optoelektronischer Halbleiterchip (4) angeordnet ist.
Optoelektronisches Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei – der Träger (1) Positionierungselemente (123) aufweist und – in den Positionierungselementen (123) ein optisches Element (6) angeordnet ist.