DE102013211853A1

DE102013211853A1 - Optoelektronisches Bauelement und Verfahren zu seiner Herstellung

Info

Publication number: DE102013211853A1
Application number: DE201310211853
Authority: DE
Inventors: Michael Zitzlsperger; Stephan Preuss
Original assignee: Osram Opto Semiconductors GmbH
Current assignee: Ams Osram International GmbH
Priority date: 2013-06-21
Filing date: 2013-06-21
Publication date: 2014-12-24
Also published as: WO2014202629A1

Abstract

Ein optoelektronisches Bauelement umfasst einen ersten Leiterrahmenabschnitt, der eine Chipaufnahmefläche und eine erste Lötkontaktfläche aufweist, und einen optoelektronischen Halbleiterchip, der auf der Chipaufnahmefläche angeordnet ist. Dabei sind der erste Leiterrahmenabschnitt und der optoelektronische Halbleiterchip in einen Gehäusekörper eingebettet. Die erste Lötkontaktfläche ist zumindest teilweise nicht durch den Gehäusekörper bedeckt. Außerdem weist die erste Lötkontaktfläche eine erste umlaufende Rille auf.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein optoelektronisches Bauelement gemäß Patentanspruch 1 sowie ein Verfahren zum Herstellen eines optoelektronischen Bauelements gemäß Patentanspruch 10.
Es ist bekannt, optoelektronische Bauelemente, beispielsweise Leuchtdioden-Bauelemente, mit Gehäusen auszubilden, bei denen ein Leiterrahmen in einen beispielsweise mittels Spritzguss aus einem Epoxid-Harz geformten Gehäusekörper eingebettet ist. Darüber kann eine durch Formpressen gebildete Linse angeordnet sein, die beispielsweise Silikon aufweisen kann. Die Ausbildung des Gehäuses aus mehreren Einzelkomponenten geht allerdings mit hohen Herstellungskosten einher.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein optoelektronisches Bauelement bereitzustellen. Diese Aufgabe wird durch ein optoelektronisches Bauelement mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren zum Herstellen eines optoelektronischen Bauelements anzugeben. Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 10 gelöst. In den abhängigen Ansprüchen sind verschiedene Weiterbildungen angegeben.
Ein optoelektronisches Bauelement umfasst einen ersten Leiterrahmenabschnitt, der eine Chipaufnahmefläche und eine erste Lötkontaktfläche aufweist, und einen optoelektronischen Halbleiterchip, der auf der Chipaufnahmefläche angeordnet ist. Dabei sind der erste Leiterrahmenabschnitt und der optoelektronische Halbleiterchip in einen Gehäusekörper eingebettet. Die erste Lötkontaktfläche ist zumindest teilweise nicht durch den Gehäusekörper bedeckt. Außerdem weist die erste Lötkontaktfläche eine erste umlaufende Rille auf. Vorteilhafterweise kann durch die in der ersten Lötkontaktfläche des ersten Leiterrahmenabschnitts angeordnete erste umlaufende Rille die Gefahr eines Hochkriechens eines Lots entlang des ersten Leiterrahmenabschnitts in den Gehäusekörper des optoelektronischen Bauelements hinein und bis zur Chipaufnahmefläche des ersten Leiterrahmenabschnitts reduziert werden. Dadurch wird auch die Gefahr einer Beschädigung des optoelektronischen Bauelements während eines Lötvorgangs reduziert. Die erste umlaufende Rille unterbricht dabei während eines Lötvorgangs eventuell in einem flüssigen Lot auftretende Kapillarkräfte, die zu einem Hochkriechen des Lots entlang der Außenseite des ersten Leiterrahmenabschnitts führen könnten. Dadurch bleibt das Lot auf einen durch die erste umlaufende Rille umgrenzten Bereich der ersten Lötkontaktfläche begrenzt.
In einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauelements ist der optoelektronische Halbleiterchip vollständig in den Gehäusekörper eingebettet. Vorteilhafterweise ist bei dem optoelektronischen Bauelement dadurch keine weitere Gehäusekomponente zur Abdeckung oder zum Verguss des optoelektronischen Halbleiterchips erforderlich. Hierdurch lässt sich das optoelektronische Bauelement vorteilhafterweise besonders kostengünstig herstellen.
In einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauelements weist der Gehäusekörper ein optisch transparentes Material auf. Vorteilhafterweise kann dadurch durch den optoelektronischen Halbleiterchip des optoelektronischen Bauelements emittierte elektromagnetische Strahlung aus dem Gehäusekörper des optoelektronischen Bauelements austreten, auch wenn der optoelektronische Halbleiterchip des optoelektronischen Bauelements vollständig in den Gehäusekörper eingebettet ist.
In einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauelements weist der Gehäusekörper Silikon auf. Vorteilhafterweise lässt sich der Gehäusekörper des optoelektronischen Bauelements dadurch besonders kostengünstig und einfach herstellen.
In einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauelements bildet ein Abschnitt des Gehäusekörpers eine optische Linse. Beispielsweise kann der Abschnitt des Gehäusekörpers eine sphärische Linse bilden. Vorteilhafterweise kann die durch den Abschnitt des Gehäusekörpers des optoelektronischen Bauelements gebildete optische Linse eine Strahlformung einer durch den optoelektronischen Halbleiterchip des optoelektronischen Bauelements emittierten elektromagnetischen Strahlung bewirken. Da die optische Linse durch einen Abschnitt des Gehäusekörpers des optoelektronischen Bauelements gebildet wird, kann auf ein Vorsehen einer als separate Komponente ausgebildeten optischen Linse verzichtet werden. Hierdurch ist das optoelektronische Bauelement vorteilhafterweise besonders kostengünstig erhältlich.
In einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauelements weist die erste umlaufende Rille eine Tiefe zwischen 10 µm und 1 mm auf, bevorzugt eine Tiefe zwischen 50 µm und 200 µm. Beispielsweise kann die erste umlaufende Rille eine Tiefe von etwa 100 µm und eine Breite von etwa 150 µm aufweisen. Es hat sich gezeigt, dass eine Ausgestaltung der ersten umlaufenden Rille mit diesen Dimensionen eine wirksame Unterbrechung einer auf ein Lot wirkenden Kapillarkraft bewirken kann, wodurch eine laterale Ausbreitung eines Lots vorteilhafterweise auf einen durch die erste umlaufende Rille umgrenzten Bereich der ersten Lötkontaktfläche des ersten Leiterrahmenabschnitts des ersten optoelektronischen Bauelements begrenzt werden kann.
In einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauelements ist ein zweiter Leiterrahmenabschnitt mit einer zweiten Lötkontaktfläche in den Gehäusekörper eingebettet. Dabei ist die zweite Lötkontaktfläche zumindest teilweise nicht durch den Gehäusekörper bedeckt. Außerdem weist die zweite Lötkontaktfläche eine zweite umlaufende Rille auf. Vorteilhafterweise verhindert die an der zweiten Lötkontaktfläche des zweiten Leiterrahmenabschnitts des optoelektronischen Bauelements angeordnete zweite umlaufende Rille ein Hochkriechen eines Lots entlang der Außenflächen des zweiten Leiterrahmenabschnitts in den Gehäusekörper hinein. Die in der zweiten Lötkontaktfläche ausgebildete zweite umlaufende Rille begrenzt vielmehr eine laterale Ausbreitung eines Lots wirkungsvoll auf einen durch die zweite umlaufende Rille begrenzten Bereich der zweiten Lötkontaktfläche des zweiten Leiterrahmenabschnitts des optoelektronischen Bauelements.
In einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauelements ist der optoelektronische Halbleiterchip elektrisch leitend mit dem zweiten Leiterrahmenabschnitt verbunden. Vorteilhafterweise kann der optoelektronische Halbleiterchip des optoelektronischen Bauelements dadurch über die zweite Lötkontaktfläche des zweiten Leiterrahmenabschnitts und die erste Lötkontaktfläche des ersten Leiterrahmenabschnitts elektrisch kontaktiert werden.
In einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauelements ist der optoelektronische Halbleiterchip über einen in den Gehäusekörper eingebetteten Bonddraht mit dem zweiten Leiterrahmenabschnitt verbunden. Vorteilhafterweise besteht dadurch eine elektrisch gut leitende und robuste elektrische Verbindung zwischen dem optoelektronischen Halbleiterchip und dem zweiten Leiterrahmenabschnitt. Durch die Einbettung des Bonddrahts in den Gehäusekörper ist dieser vor einer Beschädigung durch äußere Einwirkungen geschützt.
Ein Verfahren zum Herstellen eines optoelektronischen Bauelements umfasst Schritte zum Bereitstellen eines ersten Leiterrahmenabschnitts mit einer Chipaufnahmefläche und einer ersten Lötkontaktfläche, die eine erste umlaufende Rille aufweist, zum Anordnen eines optoelektronischen Halbleiterchips auf der Chipaufnahmefläche, und zum Einbetten des ersten Leiterrahmenabschnitts und des optoelektronischen Halbleiterchips in einen Gehäusekörper, wobei die erste Lötkontaktfläche zumindest teilweise nicht durch den Gehäusekörper bedeckt wird. Vorteilhafterweise kann der optoelektronische Halbleiterchip bei dem nach diesem Verfahren erhältlichen optoelektronischen Bauelement über den ersten Leiterrahmenabschnitt elektrisch kontaktiert werden. Dabei verhindert die in der ersten Lötkontaktfläche des ersten Leiterrahmenabschnitts angeordnete erste umlaufende Rille vorteilhafterweise ein Hochkriechen eines Lots entlang der Außenflächen des ersten Leiterrahmenabschnitts in den Gehäusekörper des optoelektronischen Bauelements hinein. Die erste umlaufende Rille bewirkt eine laterale Begrenzung einer Ausbreitung eines Lots während eines Anlötvorgangs des optoelektronischen Bauelements auf einen durch die erste umlaufende Rille begrenzten lateralen Abschnitt der ersten Lötkontaktfläche des ersten Leiterrahmenabschnitts.
In einer Ausführungsform des Verfahrens wird der Gehäusekörper durch Formpressen (compression molding) ausgebildet. Vorteilhafterweise ermöglicht dies eine kostengünstige Massenproduktion.
In einer Ausführungsform des Verfahrens wird die erste umlaufende Rille durch Ätzen an der ersten Lötkontaktfläche angelegt. Vorteilhafterweise ermöglicht dies eine einfache und kostengünstige Herstellung des ersten Leiterrahmenabschnitts.
In einer Ausführungsform des Verfahrens wird der optoelektronische Halbleiterchip vollständig in den Gehäusekörper eingebettet. Vorteilhafterweise erfordert das Verfahren dadurch keine weiteren Schritte zum Abdecken oder anderweitigen Schützen des optoelektronischen Halbleiterchips des optoelektronischen Bauelements.
In einer Ausführungsform des Verfahrens wird der Gehäusekörper so ausgebildet, dass ein Abschnitt des Gehäusekörpers eine optische Linse bildet. Vorteilhafterweise kann die optische Linse des nach dem Verfahren erhältlichen optoelektronischen Bauelements eine Strahlformung einer durch den optoelektronischen Halbleiterchip des optoelektronischen Bauelements emittierten elektromagnetischen Strahlung bewirken.
Vorteilhafterweise erfordert das Verfahren dadurch keine weiteren Schritte zum Herstellen einer optischen Linse und zum Anordnen der optischen Linse an dem optoelektronischen Bauelement. Dadurch ist das Verfahren vorteilhafterweise kostengünstig durchführbar.
In einer Ausführungsform des Verfahrens wird ein zweiter Leiterrahmenabschnitt mit einer zweiten Lötkontaktfläche, die eine zweite umlaufende Rille aufweist, bereitgestellt. Dann wird der zweite Leiterrahmenabschnitt elektrisch leitend mit dem optoelektronischen Halbleiterchip verbunden und gemeinsam mit dem ersten Leiterrahmenabschnitt und dem optoelektronischen Halbleiterchip in den Gehäusekörper eingebettet. Dabei wird die zweite Lötkontaktfläche zumindest teilweise nicht durch den Gehäusekörper bedeckt. Vorteilhafterweise kann die zweite Lötkontaktfläche des zweiten Leiterrahmenabschnitts des nach diesem Verfahren erhältlichen optoelektronischen Bauelements zur elektrischen Kontaktierung des optoelektronischen Halbleiterchips des nach dem Verfahren erhältlichen optoelektronischen Bauelements dienen. Die in der zweiten Lötkontaktfläche des zweiten Leiterrahmenabschnitts angeordnete zweite umlaufende Rille bewirkt dabei vorteilhafterweise einen Schutz vor einem Hochkriechen eines Lots entlang des zweiten Leiterrahmenabschnitts in den Gehäusekörper des nach dem Verfahren erhältlichen optoelektronischen Bauelements hinein während eines Anlötens des optoelektronischen Bauelements. Dies wird dadurch erreicht, dass die zweite umlaufende Rille eine laterale Ausbreitung des Lots auf einen durch die zweite umlaufende Rille begrenzten Bereich der zweiten Lötkontaktfläche des zweiten Leiterrahmenabschnitts begrenzt, indem die zweite umlaufende Rille eine auf das Lot wirkende Kapillarkraft unterbricht.
Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele, die im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert werden. Dabei zeigen in jeweils schematischer Darstellung
1 eine Schnittansicht eines optoelektronischen Bauelements; und
2 eine Aufsicht auf eine Unterseite des optoelektronischen Bauelements.
1 zeigt eine schematische Schnittdarstellung eines optoelektronischen Bauelements 100. 2 zeigt eine schematische Aufsicht auf eine Unterseite des optoelektronischen Bauelements 100. Das optoelektronische Bauelement 100 kann beispielsweise ein Leuchtdioden-Bauelement sein. Das optoelektronische Bauelement 100 ist als SMD-Bauelement ausgebildet, das sich für eine Oberflächenmontage eignet, beispielsweise für eine Oberflächenmontage mittels Wiederaufschmelzlöten (Reflow-Löten).
Das optoelektronische Bauelement 100 umfasst einen optoelektronischen Halbleiterchip 200. Der optoelektronische Halbleiterchip 200 kann beispielsweise ein Leuchtdiodenchip (LED-Chip) sein. Der optoelektronische Halbleiterchip 200 ist dazu ausgebildet, im Betrieb des optoelektronischen Bauelements 100 elektromagnetische Strahlung zu emittieren. Beispielsweise kann der optoelektronische Halbleiterchip 200 dazu ausgebildet sein, sichtbares Licht zu emittieren.
Der optoelektronische Halbleiterchip 200 weist eine Oberseite 210 und eine der Oberseite 210 gegenüberliegende Unterseite 220 auf. Die Oberseite 210 des optoelektronischen Halbleiterchips 200 bildet eine Strahlungsemissionsfläche des optoelektronischen Halbleiterchips 200. Von dem optoelektronischen Halbleiterchip 200 emittierte elektromagnetische Strahlung wird an der durch die Oberseite 210 gebildeten Strahlungsemissionsfläche abgestrahlt.
An der Oberseite 210 des optoelektronischen Halbleiterchips 200 ist eine erste elektrische Kontaktfläche 230 angeordnet. An der Unterseite 220 des optoelektronischen Halbleiterchips 200 ist eine zweite elektrische Kontaktfläche 240 angeordnet. Die erste elektrische Kontaktfläche 230 und die zweite elektrische Kontaktfläche 240 dienen zur elektrischen Kontaktierung des optoelektronischen Halbleiterchips 200. Über die erste elektrische Kontaktfläche 230 und die zweite elektrische Kontaktfläche 240 kann eine elektrische Spannung an den optoelektronischen Halbleiterchip 200 angelegt werden, um eine Emission elektromagnetischer Strahlung durch den optoelektronischen Halbleiterchip 200 zu bewirken.
Das optoelektronische Bauelement 100 umfasst weiter einen Leiterrahmen mit einem ersten Leiterrahmenabschnitt 400 und einem zweiten Leiterrahmenabschnitt 500. Der erste Leiterrahmenabschnitt 400 und der zweite Leiterrahmenabschnitt 500 des Leiterrahmens weisen ein elektrisch leitendes Material auf. Beispielsweise können der erste Leiterrahmenabschnitt 400 und der zweite Leiterrahmenabschnitt 500 Kupfer aufweisen. Der erste Leiterrahmenabschnitt 400 und der zweite Leiterrahmenabschnitt 500 können außerdem eine lötfähige Oberflächenmetallisierung aufweisen. Beispielsweise können der ersten Leiterrahmenabschnitt 400 und der zweite Leiterrahmenabschnitt 500 eine Oberflächenmetallisierung mit einer Legierung aufweisen, die Nickel, Palladium und Gold umfasst. Der erste Leiterrahmenabschnitt 400 und der zweite Leiterrahmenabschnitt 500 sind körperlich voneinander getrennt und elektrisch gegeneinander isoliert. Der erste Leiterrahmenabschnitt 400 und der zweite Leiterrahmenabschnitt 500 des Leiterrahmens können beispielsweise durch Stanzen und/oder Ätzen hergestellt sein.
Der erste Leiterrahmenabschnitt 400 weist eine Chipaufnahmefläche 410 und eine der Chipaufnahmefläche 410 gegenüberliegende erste Lötkontaktfläche 420 auf. Der optoelektronische Halbleiterchip 200 ist auf der Chipaufnahmefläche 410 des ersten Leiterrahmenabschnitts 400 angeordnet. Dabei ist die Unterseite 220 des optoelektronischen Halbleiterchips 200 der Chipaufnahmefläche 410 des ersten Leiterrahmenabschnitts 400 zugewandt und mit dieser über ein elektrisch leitendes Verbindungsmittel 260 verbunden. Das Verbindungsmittel 260 kann beispielsweise ein Lot oder ein Leitkleber sein. Dadurch besteht eine elektrisch leitende Verbindung zwischen der an der Unterseite 220 des optoelektronischen Halbleiterchips 200 angeordneten zweiten elektrischen Kontaktfläche 240 des optoelektronischen Halbleiterchips 200 und dem ersten Leiterrahmenabschnitt 400. Somit besteht auch eine elektrisch leitende Verbindung zwischen der zweiten elektrischen Kontaktfläche 240 des optoelektronischen Halbleiterchips 200 und der ersten Lötkontaktfläche 420 des ersten Leiterrahmenabschnitts 400.
Der zweite Leiterrahmenabschnitt 500 weist eine Bondfläche 510 und eine der Bondfläche 510 gegenüberliegende zweite Lötkontaktfläche 520 auf. Die an der Oberseite 210 des optoelektronischen Halbleiterchips 200 angeordnete erste elektrische Kontaktfläche 230 des optoelektronischen Halbleiterchips 200 ist mittels eines Bonddrahts 250 elektrisch leitend mit der Bondfläche 510 des zweiten Leiterrahmenabschnitts 500 verbunden. Dadurch besteht eine elektrisch leitende Verbindung zwischen der zweiten Lötkontaktfläche 520 des zweiten Leiterrahmenabschnitts 500 und der ersten elektrischen Kontaktfläche 230 des optoelektronischen Halbleiterchips 200.
Der erste Leiterrahmenabschnitt 400, der zweite Leiterrahmenabschnitt 500 und der optoelektronische Halbleiterchip 200 sind in einen Gehäusekörper 300 des optoelektronischen Bauelements 100 eingebettet. Der Gehäusekörper 300 weist eine Oberseite 310 und eine der Oberseite 310 gegenüberliegende Unterseite 320 auf. Die erste Lötkontaktfläche 420 des ersten Leiterrahmenabschnitts 400 ist zumindest teilweise nicht durch den Gehäusekörper 300 bedeckt und an der Unterseite 320 des Gehäusekörpers 300 zugänglich. Auch die zweite Lötkontaktfläche 520 des zweiten Leiterrahmenabschnitts 500 ist zumindest teilweise nicht durch den Gehäusekörper 300 bedeckt und an der Unterseite 320 des Gehäusekörpers 300 zugänglich.
Bevorzugt schließen die erste Lötkontaktfläche 420 des ersten Leiterrahmenabschnitts 400 und die zweite Lötkontaktfläche 520 des zweiten Leiterrahmenabschnitts 500 etwa bündig mit der Unterseite 320 des Gehäusekörpers 300 ab. Die übrigen Teile des ersten Leiterrahmenabschnitts 400 und des zweiten Leiterrahmenabschnitts 500 sind bevorzugt vollständig in den Gehäusekörper 300 eingebettet. Auch der optoelektronische Halbleiterchip 200 ist bevorzugt vollständig in den Gehäusekörper 300 eingebettet.
Der Gehäusekörper 300 weist bevorzugt ein Material auf, das für durch den optoelektronischen Halbleiterchip 200 des optoelektronischen Bauelements 100 emittierte elektromagnetische Strahlung transparent ist. Der Gehäusekörper 300 kann beispielsweise Silikon aufweisen.
Der Gehäusekörper 300 kann beispielsweise durch einen Spritzgussprozess (Injection Molding), durch einen Spritzpressprozess (Transfer Molding) oder durch einen Formpressprozess (Compression Molding) hergestellt sein. Dabei wurden der erste Leiterrahmenabschnitt 400, der zweite Leiterrahmenabschnitt 500, der optoelektronische Halbleiterchip 200 und der sich zwischen der ersten elektrischen Kontaktfläche 230 des optoelektronischen Halbleiterchips 200 und der Bondfläche 510 des zweiten Leiterrahmenabschnitts 500 erstreckende Bonddraht 250 bereits während der Herstellung des Gehäusekörpers 300 in das Material des Gehäusekörpers 300 eingebettet.
Das Material des Gehäusekörpers 300 bedeckt auch die die Strahlungsemissionsfläche des optoelektronischen Halbleiterchips 200 bildende Oberseite 210 des optoelektronischen Halbleiterchips 200. Ein über der Oberseite 210 des optoelektronischen Halbleiterchips 200 angeordneter Teil des Gehäusekörpers 300 an der Oberseite 310 des Gehäusekörpers 300 bildet eine optische Linse 330. Im Bereich der optischen Linse 330 ist die Oberseite 310 des Gehäusekörpers 300 konvex geformt. Der die optische Linse 330 bildende Abschnitt des Gehäusekörpers 300 über der Oberseite 201 des optoelektronischen Halbleiterchips 200 bildet damit eine plan-konvexe Sammellinse. Die optische Linse 330 kann jedoch auch mit anderer Form ausgebildet werden oder gänzlich entfallen. Durch die Ausbildung der optischen Linse 330 als Teil des Gehäusekörpers 300 entfallen vorteilhafterweise zusätzliche Herstellungsschritte zur Herstellung und Montage einer separaten Linse an dem Gehäusekörper 300 des optoelektronischen Bauelements 100. Dadurch ist das optoelektronische Bauelement 100 besonders kostengünstig herstellbar. Da die optische Linse 330 des optoelektronischen Bauelements 100 durch einen Teil des Gehäusekörpers 300 gebildet wird, kann das optoelektronische Bauelement 100 vorteilhafterweise außerdem mit besonders kompakten Abmessungen ausgebildet werden.
Während des Einbettens des ersten Leiterrahmenabschnitts 400 und des zweiten Leiterrahmenabschnitts 500 in das Material des Gehäusekörpers 300 des optoelektronischen Bauelements 100 kann es im Bereich der Grenzflächen zwischen den Leiterrahmenabschnitten 400, 500 und dem Material des Gehäusekörpers 300 zur Ausbildung von Spalten kommen. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn das Material des Gehäusekörpers 300 Silikon aufweist.
Würde während einer Montage des optoelektronischen Bauelements 100 durch einen Lötvorgang ein Teil eines dabei verwendeten Lots entlang der Außenflächen der Leiterrahmenabschnitte 400, 500 durch die Spalte in den Gehäusekörper 300 des optoelektronischen Bauelements 100 kriechen und dabei bis zur Chipaufnahmefläche 410 des ersten Leiterrahmenabschnitts 400 und/oder zur Bondfläche 510 des zweiten Leiterrahmenabschnitts 500 gelangen, so könnte dieses Lot eine Schädigung des Bonddrahts 250 und/oder des optoelektronischen Halbleiterchips 200 bewirken und dadurch zu einem sofortigen oder verzögerten Ausfall des optoelektronischen Bauelements 100 führen.
Um dies zu verhindern, weisen die erste Lötkontaktfläche 420 des ersten Leiterrahmenabschnitts 400 und die zweite Lötkontaktfläche 520 des zweiten Leiterrahmenabschnitts 500 Strukturierungen auf, die ein Vordringen von Lot bis zu eventuell ausgebildeten Spalten zwischen den Leiterrahmenabschnitten 400, 500 und dem Material des Gehäusekörpers 300 verhindern.
An der ersten Lötkontaktfläche des ersten Leiterrahmenabschnitts 400 ist eine erste umlaufende Rille 430 ausgebildet. Die erste umlaufende Rille 430 teilt die erste Lötkontaktfläche 420 in einen inneren Bereich 440 und einen äußeren Bereich 450. Der innere Bereich 440 der ersten Lötkontaktfläche 420 wird durch die erste umlaufende Rille 430 ringförmig umschlossen. Der äußere Bereich 450 der ersten Lötkontaktfläche 420 grenzt an die Außenkanten der ersten Lötkontaktfläche 420 an. Bevorzugt verläuft die erste umlaufende Rille 430 möglichst nahe an den Außenkanten der ersten Lötkontaktfläche 420, sodass der innere Bereich 440 einen möglichst großen Teil der ersten Lötkontaktfläche 420 und der äußere Bereich 450 einen möglichst geringen Teil der ersten Lötkontaktfläche 420 bildet.
Die erste umlaufende Rille 430 weist in Richtung parallel zur ersten Lötkontaktfläche 420 eine Breite 431 auf. In Richtung senkrecht zur ersten Lötkontaktfläche 420 weist die erste umlaufende Rille 430 eine Tiefe 432 auf. Die Tiefe 432 der ersten umlaufenden Rille liegt bevorzugt zwischen 10 µm und 1 mm, besonders bevorzugt zwischen 50 µm und 200 µm. Beispielsweise kann die Tiefe 432 der ersten umlaufenden Rille 430 100 µm betragen. Die Breite 431 der ersten umlaufenden Rille 430 kann beispielsweise 150 µm betragen.
Die zweite Lötkontaktfläche 520 des zweiten Leiterrahmenabschnitts 500 weist eine zweite umlaufende Rille 530 auf. Die zweite umlaufende Rille 530 unterteilt die zweite Lötkontaktfläche 520 in einen inneren Bereich 540 und einen äußeren Bereich 550. Der innere Bereich 540 wird durch die zweite umlaufende Rille 530 ringförmig umschlossen. Bevorzugt verläuft die zweite Rille 530 möglichst nahe an den Außenkanten der zweiten Lötkontaktfläche 520, sodass der innere Bereich 540 einen möglichst großen Teil der zweiten Lötkontaktfläche 520 und der äußere Bereich 550 einen möglichst geringen Teil der zweiten Lötkontaktfläche 520 bildet. Die zweite umlaufende Rille 530 in der zweiten Lötkontaktfläche 520 des zweiten Leiterrahmenabschnitts 500 kann eine Breite und eine Tiefe aufweisen, deren Werte in den für die Breite 431 und die Tiefe 432 der ersten umlaufenden Rille 430 in der ersten Lötkontaktfläche 420 des ersten Leiterrahmenabschnitts 400 angegebenen Größenbereichen liegen.
Die erste umlaufende Rille 430 des ersten Leiterrahmenabschnitts 400 und die zweite umlaufende Rille 530 des zweiten Leiterrahmenabschnitts 500 können beispielsweise durch einen Ätzprozess angelegt worden sein. Beispielsweise können die erste umlaufende Rille 430 und die zweite umlaufende Rille 530 bereits während der Herstellung des ersten Leiterrahmenabschnitts 400 und des zweiten Leiterrahmenabschnitts 500 angelegt worden sein.
1 zeigt in schematischer Schnittdarstellung eine Leiterplatte 600. Die Leiterplatte 600 kann auch als PCB bezeichnet werden. An der Oberseite der Leiterplatte 600 sind eine erste Lötfläche 610 und eine zweite Lötfläche 620 angeordnet. Die erste Lötfläche 610 und die zweite Lötfläche 620 sind jeweils mit weiteren elektrischen Verbindungselementen, beispielsweise Leiterbahnen, der Leiterplatte 600 elektrisch verbunden, was in der schematischen Darstellung der 1 jedoch nicht gezeigt ist.
Die erste Lötfläche 610 weist in Richtung parallel zur Oberseite der Leiterplatte 600 laterale Abmessungen auf, die etwa den lateralen Abmessungen des inneren Bereichs 440 der ersten Lötkontaktfläche 420 des ersten Leiterrahmenabschnitts 400 des optoelektronischen Bauelements 100 entsprechen. Die zweite Lötfläche 620 der Leiterplatte 600 weist in Richtung parallel zur Oberseite der Leiterplatte 600 laterale Abmessungen auf, die etwa den lateralen Abmessungen des inneren Bereichs 540 der zweiten Lötkontaktfläche 520 des Leiterrahmenabschnitts 500 des optoelektronischen Bauelements 100 entsprechen. Der Abstand zwischen der ersten Lötfläche 610 und der zweiten Lötfläche 620 der Leiterplatte 600 entspricht etwa dem Abstand zwischen dem inneren Bereich 440 der ersten Lötkontaktfläche 420 des optoelektronischen Bauelements 100 und dem inneren Bereich 540 der zweiten Lötkontaktfläche 520 des optoelektronischen Bauelements 100. In der Umgebung der ersten Lötfläche 610 und der zweiten Lötfläche 620 ist an der Oberseite der Leiterplatte 600 jeweils ein Lötstopmaterial 630 angeordnet.
Das optoelektronische Bauelement 100 ist auf einer Oberseite der Leiterplatte 600 montiert. Hierzu wird das optoelektronische Bauelement 100 derart an der Oberseite der Leiterplatte 600 angeordnet, dass der innere Bereich 440 der ersten Lötkontaktfläche 420 über der ersten Lötfläche 610 und der innere Bereich 540 der zweiten Lötkontaktfläche 520 über der zweiten Lötfläche 620 angeordnet ist. Dann werden die erste Lötkontaktfläche 420 und die zweite Lötkontaktfläche 520 beispielsweise mittels Wiederaufschmelzlöten an der ersten Lötfläche 610 und der zweiten Lötfläche 620 befestigt. Dabei kann es zwischen der ersten Lötfläche 610 und dem inneren Bereich 440 der ersten Lötkontaktfläche 420 wie auch zwischen der zweiten Lötfläche 620 und dem inneren Bereich 540 der zweiten Lötkontaktfläche 520 jeweils zur Ausbildung von Kapillarkräften kommen, die eine laterale Ausbreitung des flüssigen Lots fördern. In den Bereichen der ersten umlaufenden Rille 430 der ersten Lötkontaktfläche 420 wie auch der zweiten umlaufenden Rille 530 der zweiten Lötkontaktfläche 520 werden diese Kapillarkräfte jedoch unterbrochen, sodass eine laterale Ausbreitung des Lots über die inneren Bereiche 440, 540 der Lötkontaktflächen 420, 520 des optoelektronischen Bauelements 100 hinaus verhindert wird. Dadurch gelangt flüssiges Lot nicht zu den äußeren Bereichen 450, 550 der Lötkontaktflächen 420, 520 der Leiterrahmenabschnitte 400, 500 des optoelektronischen Bauelements 100 und damit auch nicht zu eventuellen Spalten an den Grenzflächen zwischen den Außenflächen der Leiterrahmenabschnitte 400, 500 und dem Material des Gehäusekörpers 300. Hierdurch wird die Gefahr reduziert, dass flüssiges Lot entlang dieser Spalte in das Innere des Gehäusekörpers 300 des optoelektronischen Bauelements 100 vordringen kann.
Zur Herstellung des optoelektronischen Bauelements 100 werden zunächst der erste Leiterrahmenabschnitt 400 und der zweite Leiterrahmenabschnitt 500 bereitgestellt. Der optoelektronische Halbleiterchip 200 wird in der beschriebenen Weise auf der Chipaufnahmefläche 410 des ersten Leiterrahmenabschnitts 400 angeordnet und mittels des Verbindungsmittels 260 mit dieser verbunden. Anschließend wird die an der Oberseite 210 des optoelektronischen Halbleiterchips 200 angeordnete erste elektrische Kontaktfläche 230 mittels des Bonddrahts 250 elektrisch leitend mit der Bondfläche 510 des zweiten Leiterrahmenabschnitts 500 verbunden. Dann werden der optoelektronische Halbleiterchip 200, der erste Leiterrahmenabschnitt 400 und der zweite Leiterrahmenabschnitt 500 in den Gehäusekörper 300 eingebettet.
Die Erfindung wurde anhand der bevorzugten Ausführungsbeispiele näher illustriert und beschrieben. Dennoch ist die Erfindung nicht auf die offenbarten Beispiele eingeschränkt. Vielmehr können hieraus andere Variationen vom Fachmann abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.
Bezugszeichenliste

100: optoelektronisches Bauelement
200: optoelektronischer Halbleiterchip
210: Oberseite
220: Unterseite
230: erste elektrische Kontaktfläche
240: zweite elektrische Kontaktfläche
250: Bonddraht
260: Verbindungsmittel
300: Gehäusekörper
310: Oberseite
320: Unterseite
330: optische Linse
400: erster Leiterrahmenabschnitt
410: Chipaufnahmefläche
420: erste Lötkontaktfläche
430: erste umlaufende Rille
431: Breite
432: Tiefe
440: innerer Bereich
450: äußerer Bereich
500: zweiter Leiterrahmenabschnitt
510: Bondfläche
520: zweite Lötkontaktfläche
530: zweite umlaufende Rille
540: innerer Bereich
550: äußerer Bereich
600: Leiterplatte
610: erste Lötfläche
620: zweite Lötfläche
630: Lötstopmaterial

Claims

Optoelektronisches Bauelement (100) mit einem ersten Leiterrahmenabschnitt (400), der eine Chipaufnahmefläche (410) und eine erste Lötkontaktfläche (420) aufweist, und einem optoelektronischen Halbleiterchip (200), der auf der Chipaufnahmefläche (410) angeordnet ist, wobei der erste Leiterrahmenabschnitt (400) und der optoelektronische Halbleiterchip (200) in einen Gehäusekörper (300) eingebettet sind, wobei die erste Lötkontaktfläche (420) zumindest teilweise nicht durch den Gehäusekörper (300) bedeckt ist, wobei die erste Lötkontaktfläche (420) eine erste umlaufende Rille (430) aufweist.
Optoelektronisches Bauelement (100) nach Anspruch 1, wobei der optoelektronische Halbleiterchip (200) vollständig in den Gehäusekörper (300) eingebettet ist.
Optoelektronisches Bauelement (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Gehäusekörper (300) ein optisch transparentes Material aufweist.
Optoelektronisches Bauelement (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Gehäusekörper (300) Silikon aufweist.
Optoelektronisches Bauelement (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein Abschnitt des Gehäusekörpers (300) eine optische Linse (330) bildet.
Optoelektronisches Bauelement (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste umlaufende Rille (430) eine Tiefe (432) zwischen 10 µm und 1 mm aufweist, bevorzugt eine Tiefe (432) zwischen 50 µm und 200 µm.
Optoelektronisches Bauelement (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein zweiter Leiterrahmenabschnitt (500) mit einer zweiten Lötkontaktfläche (520) in den Gehäusekörper (300) eingebettet ist, wobei die zweite Lötkontaktfläche (520) zumindest teilweise nicht durch den Gehäusekörper (300) bedeckt ist, wobei die zweite Lötkontaktfläche (520) eine zweite umlaufende Rille (530) aufweist.
Optoelektronisches Bauelement (100) nach Anspruch 7, wobei der optoelektronische Halbleiterchip (200) elektrisch leitend mit dem zweiten Leiterrahmenabschnitt (500) verbunden ist.
Optoelektronisches Bauelement (100) nach Anspruch 8, wobei der optoelektronische Halbleiterchip (200) über einen in den Gehäusekörper (300) eingebetteten Bonddraht (250) mit dem zweiten Leiterrahmenabschnitt (500) verbunden ist.
Verfahren zum Herstellen eines optoelektronischen Bauelements (100) mit den folgenden Schritten: – Bereitstellen eines ersten Leiterrahmenabschnitts (400) mit einer Chipaufnahmefläche (410) und einer ersten Lötkontaktfläche (420), die eine erste umlaufende Rille (430) aufweist; – Anordnen eines optoelektronischen Halbleiterchips (200) auf der Chipaufnahmefläche (410); – Einbetten des ersten Leiterrahmenabschnitts (400) und des optoelektronischen Halbleiterchips (200) in einen Gehäusekörper (300), wobei die erste Lötkontaktfläche (420) zumindest teilweise nicht durch den Gehäusekörper (300) bedeckt wird.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei der Gehäusekörper (300) durch Formpressen ausgebildet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 und 11, wobei die erste umlaufende Rille (430) durch Ätzen an der ersten Lötkontaktfläche (420) angelegt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, wobei der optoelektronische Halbleiterchip (200) vollständig in den Gehäusekörper (300) eingebettet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 13, wobei der Gehäusekörper (300) so ausgebildet wird, dass ein Abschnitt des Gehäusekörpers (300) eine optische Linse (330) bildet.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 14, wobei ein zweiter Leiterrahmenabschnitt (500) mit einer zweiten Lötkontaktfläche (520), die eine zweite umlaufende Rille (530) aufweist, bereitgestellt wird, wobei der zweite Leiterrahmenabschnitt (500) elektrisch leitend mit dem optoelektronischen Halbleiterchip (200) verbunden und gemeinsam mit dem ersten Leiterrahmenabschnitt (400) und dem optoelektronischen Halbleiterchip (200) in den Gehäusekörper (300) eingebettet wird, wobei die zweite Lötkontaktfläche (520) zumindest teilweise nicht durch den Gehäusekörper (300) bedeckt wird.