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Es wird ein Bauelement angegeben.
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Eine zu lösende Aufgabe besteht darin, ein Bauelement anzugeben, das insbesondere hinsichtlich von Temperaturänderungen mechanisch besonders stabil ist.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Bauelements umfasst das Bauelement einen Träger. Bei dem Träger kann es sich beispielsweise um einen Anschlussträger handeln, auf dem Komponenten des Bauelements mechanisch befestigt und elektrisch angeschlossen werden können. Zum Beispiel handelt es sich bei dem Träger dann um eine Leiterplatte, wie etwa eine bedruckte Leiterplatte. Ferner kann es sich bei dem Träger um ein Gehäuse handeln, das beispielsweise einen Leiterrahmen (englisch: Leadframe) umfasst, auf dem Komponenten des Bauelements mechanisch befestigt und elektrisch angeschlossen werden können.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Bauelements umfasst das Bauelement einen optoelektronischen Halbleiterchip. Bei dem optoelektronischen Halbleiterchip handelt es sich beispielsweise um einen Leuchtdiodenchip, der im Betrieb elektromagnetische Strahlung aus dem Spektralbereich zwischen UV-Strahlung und Infrarotstrahlung emittiert. Insbesondere ist es möglich, dass der optoelektronische Halbleiterchip im Betrieb Licht erzeugt.
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Der optoelektronische Halbleiterchip umfasst zumindest eine Seitenfläche, beispielsweise vier Seitenflächen, die den optoelektronischen Halbleiterchip in einer lateralen Richtung abschließen und begrenzen. Ferner umfasst der optoelektronische Halbleiterchip eine Strahlungsaustrittsfläche, die beispielsweise durch eine zu den Seitenflächen quer verlaufende Hauptfläche des optoelektronischen Halbleiterchips gebildet sein kann. Darüber hinaus ist es möglich, dass die Strahlungsaustrittsfläche auch die Seitenflächen des optoelektronischen Halbleiterchips zumindest teilweise umfasst. Das heißt, ein Teil der erzeugten Strahlung kann auch durch die Seitenflächen des optoelektronischen Halbleiterchips aus diesen austreten.
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Es ist beim hier beschriebenen Bauelement insbesondere auch möglich, dass das Bauelement zwei oder mehr optoelektronische Halbleiterchips umfasst, die gleichartig oder unterschiedlich ausgeprägt sein können. Beispielsweise kann das Bauelement zumindest einen rotes Licht, zumindest einen blaues Licht und zumindest einen grünes Licht und/oder einen andersfarbiges Licht emittierenden optoelektronischen Halbleiterchip umfassen.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Bauelements umfasst das Bauelement ein Verbindungsmittel. Mittels dem Verbindungsmittel können Komponenten des Bauelements beispielsweise am Träger befestigt und gegebenenfalls elektrisch mit dem Träger verbunden werden. Bei dem Verbindungsmittel kann es sich um ein Lotmaterial, einen Klebstoff oder einen leitfähigen Klebstoff handeln.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Bauelements umfasst das Bauelement einen ersten Formkörper und einen zweiten Formkörper. Bei den Formkörpern handelt es sich insbesondere um strahlungsdurchlässige Körper, die mit einem elektrisch isolierenden Material gebildet sein können. Die Formkörper werden beispielsweise durch Verfahren wie vergießen, Spritzen, Dispensen, Kaltverformung, Prägung, Ätztechniken und gegebenenfalls anschließendes Aushärten hergestellt.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Bauelements ist der optoelektronische Halbleiterchip mittels dem Verbindungsmittel mechanisch mit dem Träger verbunden. Das heißt, das Verbindungsmittel befindet sich beispielsweise in direktem Kontakt mit dem Halbleiterchip und dem Träger und vermittelt auf diese Weise eine mechanisch feste Verbindung zwischen dem optoelektronischen Halbleiterchip und dem Träger. Ein Lösen der mechanischen Verbindung, die durch das Verbindungsmittel zwischen Halbleiterchip und Träger erzeugt ist, führt in der Regel zu einer Zerstörung des Bauelements. Das Verbindungsmittel kann neben der mechanischen Verbindung auch eine elektrische Verbindung zwischen dem optoelektronischen Halbleiterchip und dem Träger herstellen. Dazu kann das Verbindungsmittel insbesondere elektrisch leitfähig ausgebildet sein.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Bauelements bedeckt der erste Formkörper eine freiliegende Außenfläche des optoelektronischen Halbleiterchips. Insbesondere ist es möglich, dass der erste Formkörper die freiliegende Außenfläche des optoelektronischen Halbleiterchips vollständig bedeckt. Bei der freiliegenden Außenfläche des optoelektronischen Halbleiterchips handelt es sich um diejenige Außenfläche des optoelektronischen Halbleiterchips, die beispielsweise nicht vom Verbindungsmittel und/oder vom Träger bedeckt ist. Das heißt, diejenigen Stellen der Außenfläche des optoelektronischen Halbleiterchips, die vor dem Aufbringen des ersten Formkörpers von anderen Komponenten des Bauelements unbedeckt sind, werden vom ersten Formkörper bedeckt. Der erste Formkörper kann sich an diesen Stellen in direktem Kontakt mit dem optoelektronischen Halbleiterchip befinden. Das heißt, der erste Formkörper befindet sich beispielsweise dann in direktem Kontakt mit einer Passivierung des Halbleiterchips und/oder einer Kontaktschicht des optoelektronischen Halbleiterchips.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Bauelements bedeckt der erste Formkörper eine freiliegende Außenfläche des Verbindungsmittels. Dabei ist es insbesondere möglich, dass der erste Formkörper die freiliegende Außenfläche des Verbindungsmittels vollständig bedeckt. Bei der freiliegenden Außenfläche des Verbindungsmittels handelt es sich um diejenige Außenfläche, die nicht von anderen Komponenten des Bauelements vor Aufbringen des ersten Formkörpers abgedeckt ist. Zum Beispiel handelt es sich um diejenige Außenfläche des Verbindungsmittels, die nicht vom Träger und/oder vom optoelektronischen Halbleiterchip bedeckt ist oder direkt an diese grenzt. Dabei ist es möglich, dass der erste Formkörper auch andere Komponenten des Bauelements zumindest stellenweise bedeckt. Beispielsweise kann der erste Formkörper auch den Träger in einem Bereich um den optoelektronischen Halbleiterchip herum bedecken und sich dort in direktem Kontakt mit dem Träger befinden.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Bauelements bedeckt der zweite Formkörper eine freiliegende Außenfläche des ersten Formkörpers. Insbesondere ist es möglich, dass der zweite Hauptkörper die freiliegende Außenfläche des ersten Formkörpers vollständig bedeckt. Das heißt, dort wo der erste Formkörper vor dem Aufbringen des zweiten Formkörpers freiliegt und von anderen Komponenten des Bauelements unbedeckt ist, ist dann der zweite Formkörper angeordnet und befindet sich beispielsweise in direktem Kontakt mit dem ersten Formkörper.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Bauelements weist der zweite Formkörper ein größeres Elastizitätsmodul als der erste Formkörper auf. Beispielsweise weist der zweite Formkörper ein Elastizitätsmodul von wenigstens 2 GPa auf und der erste Formkörper weist ein Elastizitätsmodul von höchstens 1 GPa, insbesondere von höchstens 200 kPa auf. Dazu sind der erste und der zweite Formkörper insbesondere mit unterschiedlichen Materialien gebildet. Die unterschiedlichen Elastizitätsmodule ergeben sich zum Beispiel in einem Temperaturbereich von wenigstens 0°C bis höchstens 100°C, insbesondere bei Raumtemperatur, die zum Beispiel 23°C beträgt.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Bauelements umfasst das Bauelement einen Träger, einen optoelektronischen Halbleiterchip mit zumindest einer Seitenfläche und ein Verbindungsmittel. Weiter umfasst das Bauelement einen ersten Formkörper und einen zweiten Formkörper. Der optoelektronische Halbleiterchip ist mittels des Verbindungsmittels mechanisch mit dem Träger verbunden, der erste Formkörper bedeckt eine freiliegende Außenfläche des optoelektronischen Halbleiterchips, der erste Formkörper bedeckt eine freiliegende Außenfläche des Verbindungsmittels und der zweite Formkörper bedeckt eine freiliegende Außenfläche des ersten Formkörpers. Dabei weist der zweite Formkörper ein größeres Elastizitätsmodul als der erste Formkörper auf.
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Dem hier beschriebenen Bauelement liegt dabei unter anderem die folgende Erkenntnis zugrunde: Bei herkömmlichen Bauelementen, wie sie beispielsweise in der oben genannten Druckschrift beschrieben sind, sind optoelektronische Halbleiterchips oft mit einem relativ unelastischen Material wie einem Epoxidharz vergossen. Es hat sich nun gezeigt, dass ein solches unelastisches Material eine große mechanische Beanspruchung auf den optoelektronischen Halbleiterchip und die durch ein Verbindungsmittel vermittelte Verbindung zwischen optoelektronischem Halbleiterchip und Träger ausübt. Diese mechanische Belastung kann insbesondere zur Beschädigung oder Zerstörung der durch das Verbindungsmittel vermittelten Verbindung führen. Beispielsweise tritt diese hohe Belastung bei Temperaturänderungen, wie bei einem Auflöten des Bauelements an seinem Bestimmungsort, auf.
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Vorliegend sind der optoelektronische Halbleiterchip und das Verbindungsmittel von einem ersten Formkörper bedeckt, der ein kleineres Elastizitätsmodul aufweist, als ein zweiter Formkörper, der den ersten Formkörper bedeckt. Durch den ersten Formkörper, der Verbindungsmittel und optoelektronischen Halbleiterchip insbesondere vollständig bedeckt, kann vom zweiten Formkörper übertragene mechanische Beanspruchung abgefedert und gedämpft werden. Auf diese Weise wird die mechanische Belastung insbesondere auf die Verbindung zwischen optoelektronischem Halbleiterchip und Träger reduziert. Es resultiert ein Bauelement, das mechanisch stabiler und damit beständiger ist. Insbesondere die Gefahr, dass sich das Verbindungsmittel vom Träger und/oder vom optoelektronischen Halbleiterchip löst, ist beim beschriebenen Bauelement stark reduziert.
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Darüber hinaus ermöglicht die Verwendung eines zweiten Formkörpers, der ein größeres Elastizitätsmodul als der erste Formkörper aufweist, beispielsweise ein direktes Aufkleben von optischen Komponenten, wie Linsen, die mit einem relativ starren Material gebildet sind, auf den zweiten Formkörper.
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Das heißt, eine starke mechanische Belastung insbesondere bei Temperaturänderung zwischen dem zweiten Formkörper und dem optischen Element kann im Vergleich zu einem Bauelement, das lediglich einen ersten Formkörper aus relativ flexiblem Material aufweist, reduziert werden.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Bauelements weist der zweite Formkörper eine größere Härte als der erste Formkörper auf. Das heißt, der erste und der zweite Formkörper können sich zusätzlich zu ihrem Unterschied hinsichtlich des Elastizitätsmoduls auch hinsichtlich ihrer Härte voneinander unterscheiden. Auch eine geringere Harte des ersten Formkörpers im Vergleich zum zweiten Formkörper verbessert die mechanische Entkoppelung zwischen dem zweiten Formkörper und der Verbindung zwischen optoelektronischem Halbleiterchip und Träger. Beispielsweise weist der erste Formkörper eine Härte zwischen Shore A0 und Shore A38 bei Raumtemperatur auf. Der zweite Formkörper weist dann eine größere Härte auf.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Bauelements ist der erste Formkörper überwiegend oder vollständig mit einem Silikon gebildet und der zweite Formkörper ist überwiegend oder vollständig mit einem Epoxidharz gebildet.
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Beispielsweise kann der erste Formkörper mit einem Silikon gebildet sein, dessen Brechungsindex an den Brechungsindex des zweiten Formkörpers angepasst ist. In diesem Fall kann für den ersten Formkörper ein hochbrechendes Silikon mit einem Brechungsindex von wenigstens 1,53 Verwendung finden. Beispielsweise liegt der Brechungsindex des Silikons zwischen 1,53 und 1,55. Der Brechungsindex des zweiten Formkörpers, der beispielsweise mit Epoxidharz gebildet ist, liegt dann ebenfalls in diesem Bereich und beträgt wenigstens 1,53. Der Brechungsindex des zweiten Formkörpers kann dann beispielsweise ebenfalls zwischen 1,53 und 1,55 liegen. Auf diese Weise sind Verluste, beispielsweise durch Totalreflexion, zwischen dem ersten Formkörper und dem zweiten Formkörper reduziert, so dass sich die mechanische Stabilität des Bauelements durch die Verwendung des ersten Formkörpers erhöht, ohne dass sich dessen optische Effizienz signifikant verringert.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Bauelements bedeckt das Verbindungsmittel die Seitenflächen des optoelektronischen Halbleiterchips und eine dem optoelektronischen Halbleiterchip zugewandte Oberfläche des Trägers stellenweise. Das heißt, das Verbindungsmittel vermittelt eine mechanische Verbindung zwischen dem Träger und dem optoelektronischen Halbleiterchip und greift dabei stellenweise an einer Seitenfläche oder den Seitenflächen des optoelektronischen Halbleiterchips an. Die Teile der Seitenfläche oder der Seitenflächen des optoelektronischen Halbleiterchips, die vom Verbindungsmittel stellenweise bedeckt sind, sind dann frei vom ersten Formkörper.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Bauelements ist der erste Formkörper frei von Fremdpartikeln. Das heißt, in den ersten Formkörper sind insbesondere dann keine Partikel eines Lumineszenzkonversionsmaterials eingebracht, welche das Elastizitätsmodul und die Härte des ersten Formkörpers negativ beeinflussen können. Der erste Formkörper kann in diesem Fall transparent und insbesondere klarsichtig ausgebildet sein.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Bauelements sind in den ersten Formkörper Fremdpartikel wie zum Beispiel Partikel eines Lumineszenzkonversionsmaterials eingebracht. In diesem Fall kann zum Beispiel eine Konversion von elektromagnetischer Strahlung chipnah erfolgen.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Bauelements weist der erste Formkörper im Wesentlichen den gleichen optischen Brechungsindex wie der zweite Formkörper auf. „Im Wesentlichen gleicher optischer Brechungsindex” heißt dabei, dass die Brechungsindices der beiden Formkörper um höchstens 10%, insbesondere um höchstens 5%, beispielsweise um höchstens 2,5% voneinander abweichen. Auf diese Weise können optische Verluste an der Grenzfläche zwischen den beiden Formkörpern reduziert werden.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Bauelements umfasst das Bauelement einen Kontaktierungsdraht, der mit dem optoelektronischen Halbleiterchip an seiner dem Träger abgewandten Seite verbunden ist. Der Kontaktierungsdraht verbindet den optoelektronischen Halbleiterchip elektrisch leitend mit einem Teil des Trägers. Beispielsweise befindet sich der Kontaktierungsdraht an der n-Seite des optoelektronischen Halbleiterchips.
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Der Kontaktierungsdraht ist dabei insbesondere frei oder größtenteils frei vom ersten Formkörper, Das heißt, der erste Formkörper überformt den Kontaktierungsdraht nicht und bedeckt den Kontaktierungsdraht nur stellenweise. „Größtenteils frei” bedeutet insbesondere, dass der Kontaktierungsdraht über eine Länge von höchstens 49% seiner Gesamtlänge mit Material des ersten Formkörpers bedeckt ist. Insbesondere ist der Kontaktierungsdraht höchstens zu 20%, bevorzugt höchstens zu 10% mit Material des ersten Formkörpers bedeckt, Es hat sich gezeigt, dass eine Bedeckung des optoelektronischen Halbleiterchips mit dem ersten Formkörper auch an seiner dem Träger abgewandten Seite vorteilhaft ist. Um jedoch die mechanische Stabilität des Kontaktierungsdrahts nicht zu gefährden, erweist es sich als vorteilhaft, wenn insbesondere der Teil des Kontaktierungsdrahtes, der am weitesten vom Träger entfernt ist, vom ersten Formkörper unbedeckt ist. Das heißt, insbesondere die Drahtschleife des Kontaktierungsdrahtes sollte vom ersten Formkörper unbedeckt sein. Dieser Teil des Kontaktierungsdrahtes ist dann bevorzugt vom zweiten Formkörper bedeckt und in diesen eingebettet. Aufgrund der Tatsache, dass der zweite Formkörper mechanisch starrer ist als der erste Formkörper, wird der Kontaktierungsdraht durch ein Einbetten im zweiten Formkörper ebenfalls mechanisch stabilisiert.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Bauelements weist der erste Formkörper an der dem Träger abgewandten Seite des optoelektronischen Halbleiterchips eine Dicke von höchstens 500 μm, zum Beispiel höchstens 300 μm, insbesondere höchstens 100 μm über dem optoelektronischen Halbleiterchip auf. Das heißt, der erste Formkörper ist lediglich in einer dünnen Schicht über die dem Träger abgewandte Oberseite des Halbleiterchips geführt. Es hat sich dabei gezeigt, dass ein solch dünner Bereich des ersten Formkörpers über dem Halbleiterchip ausreichend zur mechanischen Entkopplung der Verbindung zwischen Halbleiterchip und Träger vom zweiten Formkörper ist. Ist der erste Formkörper über dem optoelektronischen Halbleiterchip möglichst dünn ausgebildet, so ergibt sich vorteilhaft, dass der zweite Formkörper direkt über dem Halbleiterchip relativ dick ausgebildet werden kann, was die mechanische Stabilität des Bauelements insgesamt erhöht.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Bauelements weist der Träger eine Vertiefung an seiner dem optoelektronischen Halbleiterchip zugewandten Seite auf, wobei der optoelektronische Halbleiterchip in der Vertiefung angeordnet ist und der erste Formkörper eine Seitenwand der Vertiefung überragt. Das heißt, die Vertiefung ist mit dem optoelektronischen Halbleiterchip und dem ersten Formkörper befüllt, wobei der erste Formkörper eine Seitenwand der Vertiefung überragen kann. Der erste Formkörper weist beispielsweise an seiner dem Träger abgewandten Seite eine konvexe Krümmung auf, die den optoelektronischen Halbleiterchip kuppelartig überspannt, wobei der Scheitelpunkt der Kuppel höher liegt als der höchste Punkt der Seitenwand der Vertiefung.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Bauelements ist das Verbindungsmittel mit einem Klebstoff gebildet. Insbesondere kann es sich bei dem Klebstoff um einen elektrisch leitfähigen Klebstoff handeln. Vor allem für Verbindungsmittel, die auf Klebstoffbasis gebildet sind, erweist sich ein hier beschriebenes Bauelement als besonders vorteilhaft, da solche Verbindungsmittel oft mechanische Verbindungen vermitteln, die schwächer sind als beispielsweise durch Lot vermittelte Verbindungen. Die durch einen Klebstoff vermittelte Verbindung zwischen Halbleiterchip und Träger wird daher vorliegend besonders effizient geschützt.
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Es wird darüber hinaus ein Verfahren zur Herstellung eines Bauelements angegeben. Beispielsweise kann mittels des Verfahrens ein hier beschriebenes Bauelement hergestellt werden. Das heißt, sämtliche für das Bauelement offenbarten Merkmale sind auch für das Verfahren offenbart und umgekehrt.
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Bei dem Verfahren wird in einer Ausführungsform zunächst ein Träger bereitgestellt, auf dem ein optoelektronischer Halbleiterchip, der zumindest eine Seitenfläche aufweist, mittels eines Verbindungsmittels befestigt wird. Neben der mechanischen Verbindung kann dabei auch eine elektrische Kontaktierung des Halbleiterchips am Träger erfolgen.
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Nachfolgend wird ein erster Formkörper auf eine freiliegende Außenfläche des optoelektronischen Halbleiterchips und eine freiliegende Außenfläche des Verbindungsmittels aufgebracht, insbesondere werden sämtliche freiliegenden Außenflächen von Halbleiterchip und Verbindungsmittel vom ersten Formkörper bedeckt.
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Nachfolgend erfolgt ein Anhärten des ersten Formkörpers. Das Anhärten erfolgt dabei unmittelbar nach dem Aufbringen des ersten Formkörpers. Das heißt, das Anhärten erfolgt zum Beispiel insbesondere innerhalb von höchstens einer Minute nach dem Aufbringen des ersten Formkörpers. Zum Anhärten wird der erste Formkörper zum Beispiel auf eine erste Temperatur erwärmt. Nachfolgend erfolgt ein Aushärten des ersten Formkörpers bei einer zweiten Temperatur, die von der ersten Temperatur verschieden sein kann. Zusätzlich oder alternativ kann das Anhärten chemisch oder durch Strahlungsvernetzen erfolgen.
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In einem nächsten Schritt wird ein zweiter Formkörper auf eine freiliegende Außenfläche des ersten Formkörpers aufgebracht, insbesondere wird der zweite Formkörper auf sämtliche freiliegenden Außenflächen des ersten Formkörpers aufgebracht. Der zweite Formkörper weist dabei ein größeres Elastizitätsmodul als der erste Formkörper auf. Ferner ist die erste Temperatur, bei der der erste Formkörper angehärtet wird, größer als die zweite Temperatur, bei der ein Aushärten des Formkörpers erfolgt.
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Das hier beschriebene Verfahren beruht dabei unter anderem auf der Erkenntnis, dass Materialien für erste Formkörper, die ein relativ kleines Elastizitätsmodul aufweisen, beim Aufbringen schnell verlaufen können. Es erweist sich daher als vorteilhaft, wenn ein Anhärten des ersten Formkörpers schnell und bei relativ hohen Temperaturen erfolgt. Handelt es sich bei dem ersten Formkörper beispielsweise um einen Formkörper, der mit einem Silikon gebildet ist, so erfolgt das Anhärten vorzugsweise bei Temperaturen größer 150°C. Alternativ oder zusätzlich kann ein chemische Anhärten oder ein Anhärten durch Strahlungsvernetzen erfolgen. Das Aushärten erfolgt dann zum Beispiel bei einer Temperatur von kleiner gleich 150°C. Beispielsweise wird der erste Formkörper für eine Zeitspanne von höchstens 15 Minuten angehärtet und für eine Zeitspanne von wenigstens 30 Minuten ausgehärtet. Anhärten und Aushärten kann dabei im gleichen Ofen erfolgen.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird der Träger mit dem auf dem Träger befestigten Halbleiterchip vor dem Aufbringen des ersten Formkörpers erwärmt, so dass der Träger beim Aufbringen des ersten Formkörpers eine dritte Temperatur aufweist, die größer als die Raumtemperatur ist. Die Raumtemperatur beträgt dabei 23°C. Die dritte Temperatur beträgt beispielsweise gleich oder weniger als die erste Temperatur. Beispielsweise ist die dritte Temperatur für einen ersten Formkörper, der mit Silikon gebildet ist, zwischen wenigstens 100°C und höchstens 150°C gewählt. Es hat sich dabei gezeigt, dass ein derartiges Vorwärmen des Trägers ein Verlaufen des ersten Formkörpers beim Aufbringen unterbinden kann, da das Material des ersten Formkörpers, wenn es auf den aufgewärmten Träger trifft, sofort anhärtet und damit besonders passgenau am Halbleiterchip und in der Umgebung des Halbleiterchips am Träger befestigt werden kann.
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Im Folgenden werden das hier beschriebene Bauelement sowie das hier beschriebene Verfahren anhand von Ausführungsbeispielen und den dazugehörigen Figuren näher erläutert.
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Die schematischen Ansichten der 1A, 1B und 2 zeigen Ausführungsbeispiele von hier beschriebenen Bauelementen.
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Gleiche, gleichartige oder gleich wirkende Elemente sind in den Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Die Figuren und die Größenverhältnisse der in den Figuren dargestellten Elemente untereinander sind nicht als maßstäblich zu betrachten. Vielmehr können einzelne Elemente zur besseren Darstellbarkeit und/oder für eine bessere Verständlichkeit übertrieben groß dargestellt sein.
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In der schematischen Schnittdarstellung der 1A ist ein erstes Ausführungsbeispiel eines hier beschriebenen Bauelements näher erläutert. Das Bauelement umfasst einen Träger 1, der vorliegend als Bauelementgehäuse mit Leiterrahmen 1a, 1b, die beispielsweise als Metallstreifen ausgeführt sind, gebildet ist.
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Vorliegend ist ein optoelektronischer Halbleiterchip 2, zum Beispiel ein Leuchtdiodenchip oder ein Photodiodenchip, mittels des Verbindungsmittels 3 am Träger 1 befestigt. Bei einem Verbindungsmittel 3 handelt es sich beispielsweise um einen Klebstoff, zum Beispiel einen elektrisch leitfähigen Klebstoff. Freiliegende Außenflächen des Halbleiterchips 2 und dabei insbesondere die dem Träger 1 abgewandte Oberfläche des Halbleiterchips 2 sind vom ersten Formkörper 4 bedeckt, der beispielsweise mit einem hochbrechenden Silikon gebildet ist.
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Der Halbleiterchip 2 ist mittels eines Kontaktierungsdrahtes (auch: Bonddraht) 6 mit dem Träger 1 verbunden und auf diese Weise beispielsweise n-seitig elektrisch kontaktiert. Insbesondere der Teil des Kontaktierungsdrahtes 6, der sich am weitesten vom Träger 1 entfernt befindet, bleibt vom ersten Formkörper 1 unbedeckt.
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An die freiliegende Außenfläche des ersten Formkörpers 4 grenzt der zweite Formkörper 5 direkt an, der beispielsweise mit einem Epoxidharz gebildet ist. Die Brechungsindices von erstem Fremdkörper 4 und zweitem Fremdkörper 5 sind dabei aneinander angepasst, so dass kaum optische Verluste beim Übertritt vom im optoelektronischen Halbleiterchip 2 erzeugte Strahlung vom ersten Formkörper 4 in den zweiten Formkörper 5 auftreten.
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Der erste Formkörper 4 weist dabei beispielsweise eine Dicke d von höchstens 300 μm bis 500 μm über der dem Träger 1 abgewandten Oberfläche des optoelektronischen Halbleiterchips 2 auf.
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Die thermische Ausdehnung des ersten Formkörpers und des zweiten Formkörpers 5 ist proportional zum Temperaturunterschied und zum Elastizitätsmodul der beiden Formkörper. Je kleiner das Elastizitätsmodul, desto kleiner ist die thermische Ausdehnung und desto kleiner ist daher die mechanische Belastung der von den Formkörpern 4, 5 bedeckten Bereiche und Komponenten. Durch die Verwendung eines ersten Formkörpers 4 mit kleinem Elastizitätsmodul kann daher eine Reduzierung der mechanischen Belastung aufgrund einer Reduzierung der thermischen Ausdehnung insbesondere im Bereich der Verbindung zwischen optoelektronischem Halbleiterchip 2 und Träger 1 erfolgen. Gleichzeitig werden die Komponenten des Bauelements durch den relativ starren und harten zweiten Formkörper 5 vor mechanischen Einflüssen von außerhalb des Bauelements geschützt. Der erste Formkörper 4 wirkt dabei als Absorber für mechanische Belastung, so dass eine erhöhte mechanische Stabilität, insbesondere eine erhöhte thermische Stabilität der Verbindung zwischen Halbleiterchip 2 und Träger 1, resultiert.
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Die 1B zeigt die zur 1A entsprechende Draufsicht auf das Bauelement. Insbesondere ist ersichtlich, dass der erste Formkörper 4 sowohl freiliegende Außenflächen des Verbindungsmittels 3 als auch des optoelektronischen Halbleiterchips 2 vollständig bedeckt. Das heißt, auch freiliegende Seitenflächen 2a des Halbleiterchips 2 werden vom ersten Formkörper 1 bedeckt.
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Im Unterschied zu dem in Verbindung mit den 1A, 1B beschriebenem Ausführungsbeispiel ist beim Ausführungsbeispiel der 2 der optoelektronische Halbleiterchip in einer Vertiefung 7 angeordnet. Die Vertiefung 7 bildet dabei durch ihre Seitenwände 7a einen Schutz für das Material des ersten Formkörpers 4 vor Verlaufen. Bei der Verwendung einer Vertiefung 7 kann beispielsweise auf ein Vorwärmen des Trägers 1 vor Aufbringen des ersten Formkörpers 4 verzichtet werden. Weiter ergibt sich vorteilhaft, dass der Kontaktierungsdraht 6 fast vollständig vom ersten Formkörper 4 unbedeckt bleibt und größtenteils vom zweiten Formkörper 5 umschlossen ist. Dies erhöht die mechanische Stabilität des Bauelements weiter.
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Die in Verbindung mit den 1 und 2 dargestellten Bauelemente können beispielsweise wie folgt hergestellt werden: Zunächst wird der Träger 1 bereitgestellt. Anschließend wird der optoelektronische Halbleiterchip auf den Träger 1 mittels des Verbindungsmittels 3 befestigt. Dies kann beispielsweise durch Aufkleben erfolgen. In einem nächsten Verfahrensschritt wird der erste Formkörper 4 auf die freiliegenden Außenflächen des optoelektronischen Halbleiterchips und die freiliegenden Außenflächen des Verbindungsmittels 3 aufgebracht, dies geschieht beispielsweise durch Dispensen des Formkörpers. Der erste Formkörper wird dann bei einer ersten Temperatur angehärtet und bei einer zweiten Temperatur, die niedriger als die erste Temperatur sein kann, ausgehärtet.
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Anschließend wird der zweite Formkörper 5 auf die freiliegenden Außenflächen des ersten Formkörpers 4 aufgebracht. Dies geschieht beispielsweise durch Vergießen oder Spritzpressen.
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insbesondere beim Ausführungsbeispiel der 1A, 1B, der Träger ist hier frei von einer Vertiefung, in der der Halbleiterchip 2 angeordnet werden kann, kann es vorteilhaft sein, wenn der Träger mit dem auf dem Träger 1 befestigten Halbleiterchip 2 vor dem Aufbringen des ersten Formkörpers 4 erwärmt wird auf eine dritte Temperatur, die kleiner gleich der ersten Temperatur ist. Auch auf diese Weise kann ein unerwünschtes Verlaufen des Formkörpers 4 oder ein Benetzen von Teilen des Trägers 1 und/oder des Kontaktierungsdrahtes 6 effizient unterbunden werden.
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Die Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele auf diese beschränkt. Vielmehr umfasst die Erfindung jedes neue Merkmal sowie jede Kombination von Merkmalen, was insbesondere jede Kombination von Merkmalen in den Patentansprüchen beinhaltet, auch wenn dieses Merkmal oder diese Kombination selbst nicht explizit in den Patentansprüchen oder Ausführungsbeispielen angegeben ist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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