DE102014101489A1

DE102014101489A1 - Verfahren zur Herstellung einer optoelektronischen Anordnung und optoelektronische Anordnung

Info

Publication number: DE102014101489A1
Application number: DE102014101489.8A
Authority: DE
Inventors: Benjamin Claus Krummacher; Simon Schicktanz; Philipp Schwamb
Original assignee: Osram Opto Semiconductors GmbH
Current assignee: Pictiva Displays International Ltd
Priority date: 2014-02-06
Filing date: 2014-02-06
Publication date: 2015-08-20
Anticipated expiration: 2034-02-07
Also published as: WO2015117860A1; US20160336527A1; DE102014101489B4

Abstract

Es wird ein Verfahren zur Herstellung einer optoelektronischen Anordnung angegeben, mit den folgenden Schritten: – Bereitstellen eines Anschlussträgers (1) mit einer Kontaktfläche (12) und zwei Anschlussstellen (13), die mit der Kontaktfläche (12) elektrisch leitend verbunden sind, – Bereitstellen eines optoelektronischen Bauelements (2), aufweisend eine Anschlussfläche (22), – Aufbringen eines elektrisch leitenden Verbindungsmaterials (3) auf die Kontaktfläche (12) des Anschlussträgers (1), und – Erwärmen der Kontaktfläche (12) des Anschlussträgers (1) mittels Bestromen der Kontaktfläche (12) über die zwei Anschlussstellen (13), wobei das elektrisch leitende Verbindungsmaterial (3) durch die Kontaktfläche (12) geheizt wird, derart, dass das Verbindungsmaterial (3) schmilzt oder aushärtet.

Description

Es wird ein Verfahren zur Herstellung einer optoelektronischen Anordnung angegeben. Darüber hinaus wird eine optoelektronische Anordnung angegeben.
Die Druckschrift US 7,586,265 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung einer optoelektronischen Anordnung sowie eine optoelektronische Anordnung.
Eine zu lösende Aufgabe besteht darin, ein Verfahren zur Herstellung einer optoelektronischen Anordnung anzugeben, das besonders kostengünstig durchgeführt werden kann.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird ein Anschlussträger bereitgestellt. Der Anschlussträger kann beispielsweise einen elektrisch isolierend ausgebildeten Grundkörper umfassen, in den und auf den Leiterbahnen und Kontaktflächen zum Anschluss und zur Kontaktierung von auf dem Anschlussträger angeordneten Bauelementen bereitgestellt sind. Bei dem Anschlussträger handelt es sich beispielsweise um eine Leiterplatte, eine bedruckte Leiterplatte, eine Metallkernplatine oder eine flexible Leiterplatte.
Der Anschlussträger umfasst eine Kontaktfläche, die mit zwei Anschlussstellen des Anschlussträgers elektrisch leitend verbunden ist. Die Kontaktfläche ist beispielsweise an einer Oberseite des Anschlussträgers ausgebildet. Die Kontaktfläche kann beispielsweise als Metallisierung an der Oberseite eines Grundkörpers des Anschlussträgers ausgebildet sein.
Der Anschlussträger kann dabei auch zwei oder mehr gleich oder gleichartig ausgebildete Kontaktflächen umfassen, die jeweils mit zwei der Kontaktfläche zugeordneten Anschlussstellen elektrisch leitend verbunden sind. Beispielsweise sind jeder Kontaktfläche des Anschlussträgers zwei, insbesondere genau zwei, oder mehr Anschlussstellen zugeordnet, die nur mit dieser Kontaktfläche und keiner anderen Kontaktfläche des Anschlussträgers elektrisch leitend verbunden sind.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens zur Herstellung einer optoelektronischen Anordnung wird ein optoelektronisches Bauelement bereitgestellt. Bei dem optoelektronischen Bauelement kann es sich beispielsweise um ein strahlungsemittierendes oder ein strahlungsdetektierendes Bauelement handeln. Ferner kann das Bauelement sowohl strahlungsemittierende als auch strahlungsdetektierende Eigenschaften aufweisen. Bei dem optoelektronischen Bauelement kann es sich beispielsweise um eine Leuchtdiode, eine Fotodiode, eine Solarzelle, eine organische Leuchtdiode, eine organische Fotodiode oder eine organische Solarzelle handeln. Das optoelektronische Bauelement weist eine Anschlussfläche auf, über die das optoelektronische Bauelement von außen zum Betreiben elektrisch kontaktiert werden kann. Dabei ist es möglich, dass das optoelektronische Bauelement zwei oder mehr solcher Anschlussflächen aufweist.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird ein elektrisch leitendes Verbindungsmaterial bereitgestellt. Bei dem elektrisch leitenden Verbindungsmaterial handelt es sich um ein Verbindungsmaterial, das thermisch härtbar, thermisch aktivierbar und/oder thermisch aufschmelzbar ist. Beispielsweise kann es sich bei dem elektrisch leitenden Verbindungsmaterial um einen Leitkleber oder ein Lotmaterial, beispielsweise ein Lötzinn, handeln.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird das elektrisch leitende Verbindungsmaterial zwischen die Kontaktfläche des Anschlussträgers und die Anschlussfläche des optoelektronischen Bauelements angeordnet.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens erfolgt ein Erwärmen der Kontaktfläche des Anschlussträgers mittels Bestromens der Kontaktfläche über die zwei Anschlussstellen. Das heißt, die Kontaktfläche wird über die beiden Anschlussstellen bestromt, derart, dass ein elektrischer Strom durch die Kontaktfläche fließt. Die dabei erzeugte ohmsche Wärme heizt die Kontaktfläche auf. Da das elektrisch leitende Verbindungsmaterial auf die Kontaktfläche aufgebracht ist und beispielsweise zumindest stellenweise in direktem Kontakt mit der Kontaktfläche steht, erfolgt durch das Erwärmen der Kontaktfläche ein Heizen des Verbindungsmaterials mittels der Kontaktfläche. Die Dauer der Bestromung und die Stromstärke, mit der die Kontaktfläche über die Anschlussstellen bestromt wird, werden dabei derart gewählt, dass das Verbindungsmaterial schmilzt oder aushärtet. Handelt es sich bei dem Verbindungsmaterial zum Beispiel um ein thermisch härtbares Material, so erfolgt ein Aushärten des Verbindungsmaterials. Handelt es sich bei dem Verbindungsmaterial zum Beispiel um ein thermisch schmelzbares Verbindungsmaterial, so handelt es sich um ein Schmelzen des Verbindungsmaterials.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens zur Herstellung einer optoelektronischen Anordnung umfasst das Verfahren die folgenden Schritte, die insbesondere in der angegebenen Reihenfolge durchgeführt werden können:

– Bereitstellen eines Anschlussträgers mit einer Kontaktfläche und zwei Anschlussstellen, die mit der Kontaktfläche elektrisch leitend verbunden sind,
– Bereitstellen eines optoelektronischen Bauelements, aufweisend eine Anschlussfläche,
– Einbringen eines elektrisch leitenden Verbindungsmaterials zwischen die Kontaktfläche des Anschlussträgers und die Anschlussfläche des optoelektronischen Bauelements, und
– Erwärmen der Kontaktfläche des Anschlussträgers mittels Bestromen der Kontaktfläche über die zwei Anschlussstellen, wobei das elektrisch leitende Verbindungsmaterial durch die Kontaktfläche geheizt wird, derart, dass das Verbindungsmaterial schmilzt oder aushärtet.

Mit dem hier beschriebenen Verfahren ist es möglich, ein Verbindungsmaterial zum elektromechanischen Verbinden eines optoelektronischen Bauelements mit einem Anschlussträger über die Kontaktfläche des Anschlussträgers gezielt und lokal begrenzt aufzuheizen. Die ansonsten erforderliche Prozessierung bei hohen Temperaturen, wie sie beispielsweise beim Reflow-Löten zum Einsatz kommen, sorgt in der Regel für eine hohe Temperaturbelastung des optoelektronischen Bauelements. Im Unterschied hierzu kann durch ein lokales Erhitzen das Verbindungsmaterial gemäß dem vorliegenden Verfahren gezielt erhitzt werden, ohne dass die gesamte Anordnung auf die gleiche Temperatur erwärmt werden muss. Dabei werden der Anschlussträger und das optoelektronische Bauelement nur dort lokal erhitzt, wo Kontaktflächen des Anschlussträgers angeordnet sind. Das heißt, es erfolgt beispielsweise kein großflächiges Erwärmen des optoelektronischen Bauelements, sondern die Temperaturerhöhung zum Schmelzen oder Aushärten des Verbindungsmaterials erfolgt gezielt und lokal. Auf diese Weise ist eine besonders schonende elektromechanische Verbindung über das Verbindungsmaterial ermöglicht, wobei die Prozessdauer, die für das Erwärmen der Kontaktfläche und damit das Heizen des Verbindungsmaterials notwendig ist, gegenüber herkömmlichen Methoden wie dem Reflow-Löten nicht erhöht ist. Insbesondere kann mit dem beschriebenen Verfahren eine elektromechanische Verbindung über das Verbindungsmaterial in einer Prozesszeit von einer Minute oder weniger hergestellt werden.
Mit dem Verfahren können auch besonders temperaturempfindliche Bauelemente in schonender Weise mit einem Anschlussträger verbunden werden. Das Verfahren eignet sich daher insbesondere zur Herstellung optoelektronischer Anordnungen, bei denen das optoelektronische Bauelement zumindest eine aktive Schicht umfasst, die mit einem organischen Material gebildet ist. Bei solchen optoelektronischen Bauelementen handelt es sich beispielsweise um organische Leuchtdioden oder organische Fotodioden.
Mit dem Verfahren ist es insbesondere auch möglich, eine Vielzahl von Bauelementen, also zwei oder mehr, zum Beispiel vier Bauelemente, insbesondere gleichartige optoelektronische Bauelemente auf einen gemeinsamen Anschlussträger aufzubringen, ohne dass die thermische Belastung für die Bauelemente oder den Anschlussträger zu hoch wird.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens liegt die Stromstärke für das Bestromen der Kontaktfläche über der zulässigen Betriebsstromstärke zum Betreiben des optoelektronischen Bauelements. Mit anderen Worten erfolgt das Aufschmelzen oder Aushärten des elektrisch leitenden Verbindungsmaterials nicht im regulären Betrieb des optoelektronischen Bauelements, sondern die Kontaktfläche wird mit einem Strom beaufschlagt, dessen Stromstärke weit über den zulässigen Stromstärken zum Betreiben des Bauelements liegt. Aufgrund der Tatsache, dass die Kontaktfläche mit zwei Anschlussstellen des Anschlussträgers elektrisch leitend verbunden ist, über die das Bestromen der Kontaktfläche erfolgt und die die Anschlussstellen kurzschließt, findet beim Erwärmen der Kontaktfläche und damit beim Aufheizen des Verbindungsmaterials kein Bestromen des Bauelements statt, sondern der Stromfluss erfolgt lediglich durch die Kontaktfläche hindurch.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird das elektrisch leitende Verbindungsmaterial zwischen die Kontaktfläche des Anschlussträgers und die Anschlussfläche des optoelektronischen Bauelements angeordnet. Zum Beispiel wird dazu das elektrisch leitende Verbindungsmaterial auf die Kontaktfläche des Anschlussträgers aufgebracht. Handelt es sich bei dem elektrisch leitenden Verbindungsmaterial um ein aufschmelzbares Material, so kann nachfolgend ein Aufschmelzen des Verbindungsmaterials durch Erwärmen der Kontaktfläche mittels Bestromen erfolgen. Vor oder nach dem Aufschmelzen wird in einem weiteren Verfahrensschritt das optoelektronische Bauelement derart auf den Anschlussträger aufgebracht, dass das elektrisch leitende Verbindungsmaterial zwischen der Kontaktfläche des Anschlussträgers und der Anschlussfläche des optoelektronischen Bauelements angeordnet ist.
Handelt es sich bei dem elektrisch leitenden Verbindungsmaterial um ein thermisch härtbares Verbindungsmaterial, so kann das elektrisch leitende Verbindungsmaterial auf die Kontaktfläche des Anschlussträgers und/oder auf die Anschlussfläche des optoelektronischen Bauelements aufgebracht werden. Die Kontaktfläche des Anschlussträgers und die Anschlussfläche des optoelektronischen Bauelements werden anschließend derart zusammengeführt, dass das elektrisch leitende Verbindungsmaterial zwischen ihnen angeordnet ist. Nachfolgend erfolgt ein Erwärmen der Kontaktfläche durch Bestromen und über das Aufheizen des Verbindungsmaterials ein Aushärten des Verbindungsmaterials. Das Verbindungsmaterial wird dann auf ausreichend hohe Temperaturen erwärmt, um es auszuhärten. Beispielsweise wird das Verbindungsmaterial auf Temperaturen von wenigstens 170 °C, vorzugsweise wenigstens 180 °C, erhitzt.
Das Verbindungsmaterial kann mittels Techniken wie Dispensen oder Drucken auf die Kontaktfläche des Anschlussträgers und/oder die Anschlussfläche des optoelektronischen Bauelements aufgebracht werden. Zum Verbinden von Anschlussträger und optoelektronischem Bauelement kann insbesondere während des Erwärmens der Kontaktfläche ein mechanischer Druck ausgeübt werden, der die beiden Komponenten der Anordnung zusammendrückt. Dieser Druck kann auch schon vor dem Erwärmen und nach dem Einbringen des elektrisch leitenden Verbindungsmaterials zwischen die Kontaktfläche des Anschlussträgers und die Anschlussfläche des optoelektronischen Bauelements erfolgen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens vermittelt das elektrisch leitende Verbindungsmaterial nach dem Erwärmen eine elektrisch leitende Verbindung zwischen der Kontaktfläche des Anschlussträgers und der Anschlussfläche des optoelektronischen Bauelements, derart, dass das optoelektronische Bauelement über die Anschlussstellen des Anschlussträgers elektrisch leitend kontaktierbar und betreibbar ist. Mit anderen Worten wird das optoelektronische Bauelement über das elektrisch leitende Verbindungsmaterial auf den Anschlussträger gelötet oder leitend geklebt, wobei das elektrisch leitende Verbindungsmaterial eine elektrisch leitende Verbindung zwischen der Kontaktfläche des Anschlussträgers und der zugehörigen Anschlussstelle des optoelektronischen Bauelements ermöglicht. Für den Fall, dass der Anschlussträger zwei oder mehr Kontaktflächen aufweist, die mit zwei oder mehr Anschlussflächen des optoelektronischen Bauelements verbunden werden, kann das hier beschriebene Verfahren für sämtliche Kontaktflächen und Anschlussflächen der Anordnung durchgeführt werden. Dabei ist es insbesondere möglich, die unterschiedlichen Kontaktflächen des Anschlussträgers zu unterschiedlichen Zeiten zu erwärmen. Beispielsweise können die Kontaktflächen des Anschlussträgers sequenziell hintereinander durch Bestromen erwärmt werden. Dies senkt die Temperaturbelastung beim Aufschmelzen oder Aushärten des elektrisch leitenden Verbindungsmaterials weiter ab.
Der Anschlussträger und das optoelektronische Bauelement sind nach dem Erwärmen des elektrisch leitenden Verbindungsmaterials vorzugsweise über das elektrisch leitende Verbindungsmaterial auch mechanisch miteinander verbunden, das heißt durch das elektrisch leitende Verbindungsmaterial wird eine elektromechanische Verbindung zwischen dem Anschlussträger und dem optoelektronischen Bauelement vermittelt. Dabei ist es möglich, dass das elektrisch leitende Verbindungsmaterial zwischen den Kontaktflächen und den Anschlussflächen die einzige elektrische und mechanische Verbindung zwischen den Komponenten der optoelektronischen Anordnung darstellt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird während des Erwärmens der Kontaktfläche des Anschlussträgers ein elektrischer Widerstand zwischen den beiden Anschlussstellen gemessen. Auf diese Weise kann während des Erwärmens eine Prozesskontrolle erfolgen. So ist es beispielsweise möglich, dass ein ausreichendes Aushärten des Verbindungsmaterials durch ein Absenken des Widerstands, der zwischen den beiden Anschlussstellen, die mit der Kontaktfläche elektrisch leitend verbunden sind, liegt, angezeigt werden. Das Erwärmen der Kontaktfläche kann dann, sobald ein vorgegebener Grenzwiderstand zwischen den beiden Anschlussstellen unterschritten wird, beendet werden. Auf diese Weise wird nur so viel Wärme wie unbedingt notwendig in das optoelektronische Bauelement beim Befestigen am Anschlussträger eingetragen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens ist der Flächeninhalt eines rechteckigen Anschlussbereichs an der Oberseite des Anschlussträgers, der von einer Kurve begrenzt wird, welche die Kontaktfläche des Anschlussträgers einhüllt, größer als die Kontaktfläche. Das heißt, wird an der Oberseite des Anschlussträgers um die Kontaktfläche eine gedachte Kurve in Form eines Rechtecks gelegt, welche die Kontaktfläche vollständig umschließt, so ist der Flächeninhalt dieses rechteckigen Anschlussbereichs größer als der Flächeninhalt der Kontaktfläche. Dies ist insbesondere auch der Fall, wenn das Rechteck so klein wie möglich gewählt wird und die gedachte Kurve die Kontaktfläche komplett einhüllt. Mit anderen Worten ist die Kontaktfläche nicht als unstrukturierte rechteckige Fläche ausgeführt, in diesem Fall wäre der Flächeninhalt des rechteckigen Anschlussbereichs gleich dem Flächeninhalt der Kontaktfläche, sondern die Kontaktfläche ist als mehrfach zusammenhängende und/oder mäanderartig verlaufende Fläche ausgebildet. Die Kontaktfläche des Anschlussträgers ist in dieser Ausführungsform strukturiert und nicht als einfach zusammenhängende Fläche ausgebildet. Auf diese Weise kann der elektrische Widerstand im Vergleich zu einer einfach zusammenhängend ausgebildeten Kontaktfläche erhöht sein. Dies erleichtert und beschleunigt ein Erwärmen der Kontaktfläche durch Bestromen.
Es wird ferner eine optoelektronische Anordnung angegeben. Die optoelektronische Anordnung kann mit einem hier beschriebenen Verfahren hergestellt werden. Das heißt, sämtliche für das Verfahren offenbarten Merkmale sind auch für die optoelektronische Anordnung offenbart und umgekehrt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform der optoelektronischen Anordnung umfasst die optoelektronische Anordnung einen Anschlussträger, der eine Kontaktfläche und zwei Anschlussstellen aufweist, die mit der Kontaktfläche elektrisch leitend verbunden sind. Insbesondere ist es möglich, dass der Anschlussträger zwei oder mehr solche Kontaktflächen mit jeweils zwei oder mehr Anschlussstellen aufweist. Die optoelektronische Anordnung umfasst weiter ein optoelektronisches Bauelement, das eine Anschlussfläche aufweist. Über die Anschlussfläche kann das optoelektronische Bauelement von außen mit Strom versorgt werden. Vorzugsweise entspricht die Anzahl der Anschlussflächen des optoelektronischen Bauelements der Anzahl der Kontaktflächen des Anschlussträgers. Die optoelektronische Anordnung umfasst weiter ein elektrisch leitendes Verbindungsmaterial, bei dem es sich beispielsweise um ein Lotmaterial oder einen Leitkleber handeln kann.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform der optoelektronischen Anordnung ist der Flächeninhalt eines rechteckigen Anschlussbereichs an der Oberseite des Anschlussträgers, der von einer Kurve begrenzt wird, welche die Kontaktfläche des Anschlussträgers einhüllt, größer als die Kontaktfläche. Dies ist insbesondere auch der Fall, wenn der rechteckige Anschlussbereich so klein wie möglich gewählt wird, wobei die gedachte Kurve die Kontaktfläche komplett einhüllt. Mit anderen Worten ist die Kontaktfläche nicht rechteckig ausgebildet, sondern weist einen kleineren Flächeninhalt auf als der rechteckige Kontaktbereich, in welchem die Kontaktfläche angeordnet ist. Auf diese Weise weist die Kontaktfläche einen erhöhten elektrischen Widerstand auf.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform der optoelektronischen Anordnung ist das elektrisch leitende Verbindungsmaterial zwischen der Kontaktfläche des Anschlussträgers und der Anschlussfläche des optoelektronischen Bauelements angeordnet und das elektrisch leitende Verbindungsmaterial verbindet den Anschlussträger und das optoelektronische Bauelement miteinander. Die Verbindung, die durch das elektrisch leitende Verbindungsmaterial vermittelt wird, kann dabei eine elektrische und mechanische Verbindung zwischen dem Anschlussträger und dem optoelektronischen Bauelement sein. Die Verbindung über das elektrisch leitende Verbindungsmaterial erfolgt dabei derart, dass das optoelektronische Bauelement über die Anschlussstellen des Anschlussträgers elektrisch kontaktierbar und betreibbar ist.
Das heißt, ein Betriebsstrom zum Betreiben des optoelektronischen Bauelements kann über zumindest eine Anschlussstelle des Anschlussträgers, über die Kontaktfläche des Anschlussträgers, über das elektrisch leitende Verbindungsmaterial bis hin zur Anschlussfläche des optoelektronischen Bauelements geleitet werden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform der optoelektronischen Anordnung wird eine optoelektronische Anordnung angegeben mit

– einem Anschlussträger aufweisend eine Kontaktfläche und zwei Anschlussstellen, die mit der Kontaktfläche elektrisch leitend verbunden sind,
– einem optoelektronischen Bauelement, aufweisend eine Anschlussfläche, und
– einem elektrisch leitenden Verbindungsmaterial, wobei
– der Flächeninhalt eines rechteckigen Anschlussbereichs an der Oberseite des Anschlussträgers, der von einer Kurve begrenzt wird, welche die Kontaktfläche des Anschlussträgers einhüllt, größer ist als die Kontaktfläche,
– das elektrisch leitende Verbindungsmaterial zwischen der Kontaktfläche des Anschlussträgers und der Anschlussfläche des optoelektronischen Bauelements angeordnet ist, und
– das elektrisch leitende Verbindungsmaterial den Anschlussträger und das optoelektronische Bauelement elektrisch leitend miteinander verbindet, derart, dass das optoelektronische Bauelement über die Anschlussstellen des Anschlussträgers elektrisch kontaktierbar und betreibbar ist.

Insbesondere ist es möglich, dass bei einer hier beschriebenen Anordnung eine Vielzahl von Bauelementen, also zwei oder mehr, zum Beispiel vier Bauelemente, insbesondere gleichartige optoelektronische Bauelemente, auf den gemeinsamen Anschlussträger in der beschriebenen Weise aufgebracht ist.
Die folgenden Ausführungsformen beziehen sich auf das Verfahren und die Anordnung gleichermaßen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die Kontaktfläche des Anschlussträgers stellenweise mäanderartig und/oder mehrfach zusammenhängend ausgebildet. Bei der Kontaktfläche handelt es sich also nicht um eine unstrukturierte rechteckige Fläche, sondern zur Erhöhung des Widerstands der Kontaktfläche ist diese zum Beispiel nach Art von Mäandern strukturiert. Eine nicht einfach zusammenhängende Kontaktfläche kann beispielsweise durch eine rechteckige Kontaktfläche gebildet sein, die Ausnehmungen aufweist, die also Bereiche aufweist, in denen Material der Kontaktfläche entfernt ist.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst der Anschlussträger einen Grundkörper, an dessen Oberseite die Kontaktfläche des Anschlussträgers angeordnet ist, wobei die Anschlussstellen an der der Oberseite abgewandten Unterseite des Anschlussträgers angeordnet sind. Beispielsweise sind die Anschlussstellen über Durchkontaktierungen durch den Grundkörper hindurch mit der Kontaktfläche verbunden. Auf diese Weise kann die Kontaktfläche über die Anschlussstellen an der der Oberseite abgewandten Unterseite kontaktiert werden. Dadurch ist es möglich, das optoelektronische Bauteil an der Oberseite des Anschlussträgers anzuordnen und die Kontaktfläche von der Unterseite her über Bestromen zu erwärmen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform befindet sich das elektrisch leitende Verbindungsmaterial im Kontaktbereich stellenweise in direktem Kontakt mit dem Grundkörper. Aufgrund der Tatsache, dass die Kontaktfläche des Anschlussträgers nicht einfach zusammenhängend oder mäanderartig ausgebildet sein kann, ist es möglich, dass sich das Verbindungsmaterial auch im Kontaktbereich in direktem Kontakt mit dem Grundkörper befindet. Weist die Kontaktfläche beispielsweise Ausnehmungen auf, die zur Erhöhung des elektrischen Widerstands der Kontaktfläche dienen, so kann das Verbindungsmaterial nach dem Erwärmen in diesen Ausnehmungen in direktem Kontakt mit dem Grundkörper stehen. Das Verbindungsmaterial ist dort beispielsweise zumindest stellenweise in lateralen Richtungen, also den Richtungen, die parallel zur Haupterstreckungsebene des Anschlussträgers verlaufen, von Material der Kontaktfläche umgeben.
Im Folgenden werden das hier beschriebene Verfahren sowie die hier beschriebene Anordnung anhand von Ausführungsbeispielen und den dazugehörigen Figuren näher erläutert.
Anhand der schematischen Schnittdarstellungen der 1A bis 1E ist ein erstes Ausführungsbeispiel eines hier beschriebenen Verfahrens näher erläutert.
Anhand der schematischen Aufsichten der 2A bis 2C ist ein zweites Ausführungsbeispiel eines hier beschriebenen Verfahrens näher erläutert.
Die 1E und 2C zeigen anhand schematischer Ansichten Ausführungsbeispiele von hier beschriebenen Anordnungen.
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.
In der 1A ist ein Anschlussträger 1 gezeigt, der im Rahmen eines hier beschriebenen Verfahrens bereitgestellt wird. Der Anschlussträger 1 umfasst einen Grundkörper 10, der mit elektrisch isolierendem Material gebildet ist. Beispielsweise ist der Grundkörper 10 mit einem Keramikmaterial oder einem Kunststoffmaterial gebildet.
An der Oberseite des Grundkörpers 10 ist die Kontaktfläche 12 ausgebildet, die beispielsweise durch eine Metallisierung des Grundkörpers gebildet sein kann. Im Grundkörper 10 erstrecken sich Durchkontaktierungen 14, welche die Kontaktfläche 12 mit Anschlussstellen 13 an der der Oberseite abgewandten Unterseite des Grundkörpers 10 verbinden.
In einem nächsten Verfahrensschritt, 1B, wird ein elektrisch leitendes Verbindungsmaterial 3, zum Beispiel ein Leitkleber oder ein Lotmaterial, an der Oberseite des Grundkörpers auf die Kontaktfläche 12 aufgebracht. In einem nächsten Verfahrensschritt, 1C, erfolgt ein Auflegen eines optoelektronischen Bauelements 2 auf das Verbindungsmaterial 3. Das optoelektronische Bauelement 2 weist eine Anschlussfläche 22 auf, die in direkten Kontakt mit dem Verbindungsmaterial 3 gebracht wird. Das optoelektronische Bauelement ist beispielsweise strahlungsemittierend oder strahlungsdetektierend, wobei die dem Anschlussträger 3 abgewandte Oberseite des optoelektronischen Bauteils 2 eine Strahlungsdurchtrittsfläche 21 umfasst.
In einem nächsten Verfahrensschritt, 1D, kann ein Druck auf das Verbindungsmaterial 3 vom Anschlussträger 1 und vom optoelektronischen Bauteil 2 aus ausgeübt werden, der zu einer besseren Verteilung des Verbindungsmaterials 3 führen kann.
Im nächsten Verfahrensschritt, 1E, wird ein Heizstrom an den Anschlussstellen 13 eingebracht, der aufgrund des elektrischen Widerstands der Kontaktfläche 12 diese erwärmt. Durch das Erwärmen wird das Verbindungsmittel 3 aufgeschmolzen oder ausgehärtet. Zur Prozesskontrolle kann die Spannung V, die zwischen den Anschlussstellen 13 anliegt, gemessen werden. Beispielsweise das Unterschreiten eines Grenzwiderstands kann Indiz dafür sein, dass ein Aushärten des Verbindungsmaterials 3 abgeschlossen ist und das Verfahren beendet werden kann.
In Verbindung mit den 2A bis 2C ist ein weiteres Ausführungsbeispiel eines hier beschriebenen Verfahrens näher erläutert. Die 2A und 2B zeigen dabei in einer schematischen Draufsicht unterschiedliche Möglichkeiten zur Ausgestaltung der Kontaktflächen 12 des Anschlussträgers 1. Im Ausführungsbeispiel der 2A ist die Kontaktfläche 12 mäanderartig ausgebildet. Die Kontaktfläche 12 ist von einer einhüllenden Kurve 16 umgeben, die einen rechteckigen Anschlussbereich 15 aufweist. Der rechteckige Anschlussbereich 15 weist einen größeren Flächeninhalt als die Kontaktfläche 12 auf. Das heißt, nicht die gesamte von der einhüllenden Kurve 16 umschlossene Fläche ist mit dem elektrisch leitenden Material der Kontaktfläche befüllt, sondern nur ein Teil dieser Fläche. Auf diese Weise ist der Widerstand der Kontaktfläche im Vergleich zu einer Kontaktfläche, bei der der gesamte rechteckige Bereich, der von der Kurve 16 umschlossen ist, elektrisch leitend ausgebildet ist, höher. Durch den höheren Widerstand ergibt sich ein vereinfachtes Erwärmen der Kontaktfläche mit einem hier beschriebenen Verfahren.
Alternativ dazu kann die Kontaktfläche Ausnehmungen 17 aufweisen, wie diese beispielsweise in der 2B gezeigt sind, durch die eine nicht einfach zusammenhängende Kontaktfläche gebildet ist. Auch diese Ausnehmungen 17 erhöhen den elektrischen Widerstand der Kontaktfläche im Unterschied zu einer vollständig gefüllten Kontaktfläche.
In Verbindung mit 2C ist gezeigt, wie das Verbindungsmaterial 3 zwischen dem Anschlussträger 1 und dem optoelektronischen Bauelement 2 auf der Kontaktfläche 12 angeordnet ist. Daraus ist ersichtlich, dass das Verbindungsmaterial 3 im Kontaktbereich 15 stellenweise in direktem Kontakt mit dem Grundkörper 10 stehen kann.
Das hier beschriebene Verfahren eignet sich besonders gut, um optoelektronische Bauteile mit organischen Schichten, die besonders temperaturempfindlich sind, auf Anschlussträgern zu befestigen. Das Verfahren ist kostengünstig, da das optoelektronische Bauteil direkt auf den Anschlussträger ohne weiteres Verbindungselement nur über das elektrisch leitende Verbindungsmaterial elektrisch und mechanisch angebunden werden kann. Die thermische Belastung des optoelektronischen Bauteils ist besonders gering, da nur die Kontaktflächen lokal erhitzt werden. Es erfolgt keine vollständige Erwärmung des optoelektronischen Bauteils, wie das beispielsweise bei herkömmlichen Verfahren wie dem Reflow-Löten der Fall wäre.
Durch die Messung des Spannungsabfalls zwischen den Anschlussstellen 13 des Anschlussträgers ergibt sich die Möglichkeit einer sofortigen Prozesskontrolle, die auf die Qualität der elektromechanischen Verbindung, die durch das elektrisch leitende Verbindungsmittel 3 vermittelt wird, schließen lässt. Das hier beschriebene Verfahren ist darüber hinaus mit einfacher Automatisierungstechnik im industriellen Maßstab leicht umsetzbar. Da das Erwärmen über die Bildung eines Kurzschlusses über die Kontaktfläche 12 erfolgt, kann das Verfahren auch mit einfachen technischen Mitteln durchgeführt werden.
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.
Bezugszeichenliste

1: Anschlussträger
10: Grundkörper
12: Kontaktfläche
13: Anschlussstelle
14: Durchkontaktierung
15: Anschlussbereich
16: einhüllende Kurve
17: Ausnehmung
2: optoelektronisches Bauelement
21: Strahlungsaustrittsfläche
22: Anschlussfläche
3: elektrisch leitendes Verbindungsmaterial

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 7586265 [0002]

Claims

Verfahren zur Herstellung einer optoelektronischen Anordnung mit den folgenden Schritten: – Bereitstellen eines Anschlussträgers (1) mit einer Kontaktfläche (12) und zwei Anschlussstellen (13), die mit der Kontaktfläche (12) elektrisch leitend verbunden sind, – Bereitstellen eines optoelektronischen Bauelements (2), aufweisend eine Anschlussfläche (22), – Einbringen eines elektrisch leitenden Verbindungsmaterials (3) zwischen die Kontaktfläche (12) des Anschlussträgers (1) und die Anschlussfläche (22) des optoelektronischen Bauelements (2), und – Erwärmen der Kontaktfläche (12) des Anschlussträgers (1) mittels Bestromen der Kontaktfläche (12) über die zwei Anschlussstellen (13), wobei das elektrisch leitende Verbindungsmaterial (3) durch die Kontaktfläche (12) geheizt wird, derart, dass das Verbindungsmaterial (3) schmilzt oder aushärtet.
Verfahren nach dem vorherigen Anspruch, wobei die Stromstärke für das Bestromen der Kontaktfläche (12) über der zulässigen Betriebsstromstärke zum Betreiben des optoelektronischen Bauelements (2) liegt.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das elektrisch leitende Verbindungsmaterial (12) auf die Kontaktfläche (12) des Anschlussträgers (1) angeordnet wird.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das elektrisch leitende Verbindungsmaterial (3) nach dem Erwärmen eine elektrisch leitende Verbindung zwischen der Kontaktfläche (12) des Anschlussträgers (1) und der Anschlussfläche (22) des optoelektronischen Bauelements (2) vermittelt, derart, dass das optoelektronische Bauelement (2) über die Anschlussstellen (13) des Anschlussträgers (1) elektrisch kontaktierbar und betreibbar ist.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei während des Erwärmens der Kontaktfläche (12) des Anschlussträgers (1) ein elektrischer Widerstand zwischen den beiden Anschlussstellen (13) gemessen wird.
Verfahren nach dem vorherigen Anspruch, wobei das Erwärmen der Kontaktfläche (12) beendet wird, sobald ein vorgegebener Grenzwiderstand zwischen den beiden Anschlussstellen (13) unterschritten wird.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Flächeninhalt eines rechteckigen Anschlussbereichs (15) an der Oberseite des Anschlussträgers (1), der von einer Kurve (16) begrenzt wird, welche die Kontaktfläche (12) des Anschlussträgers einhüllt, größer ist als die Kontaktfläche (12).
Optoelektronische Anordnung mit – einem Anschlussträger (1) aufweisend eine Kontaktfläche (12) und zwei Anschlussstellen (13), die mit der Kontaktfläche (12) elektrisch leitend verbunden sind, – einem optoelektronischen Bauelement (2), aufweisend eine Anschlussfläche (22), und – einem elektrisch leitenden Verbindungsmaterial (3), wobei – der Flächeninhalt eines rechteckigen Anschlussbereichs (15) an der Oberseite des Anschlussträgers (1), der von einer Kurve (16) begrenzt wird, welche die Kontaktfläche (12) des Anschlussträgers einhüllt, größer ist als die Kontaktfläche (12), – das elektrisch leitende Verbindungsmaterial (3) zwischen der Kontaktfläche (12) des Anschlussträgers (1) und der Anschlussfläche (22) des optoelektronischen Bauelements (2) angeordnet ist, und – das elektrisch leitende Verbindungsmaterial (3) den Anschlussträger (1) und das optoelektronische Bauelement (2) elektrisch leitend miteinander verbindet, derart, dass das optoelektronische Bauelement (2) über die Anschlussstellen (12) des Anschlussträgers (1) elektrisch kontaktierbar und betreibbar ist.
Verfahren oder Anordnung nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Kontaktfläche (12) des Anschlussträgers (1) stellenweise mäanderartig und/oder mehrfach zusammenhängend ausgebildet ist.
Verfahren oder Anordnung nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Anschlussträger (1) einen Grundkörper (10) umfasst, an dessen Oberseite die Kontaktfläche (12) des Anschlussträgers (1) angeordnet ist und die Anschlussstellen (13) an der der Oberseite abgewandten Unterseite des Anschlussträgers (1) angeordnet sind.
Verfahren oder Anordnung nach dem vorherigen Anspruch, wobei das elektrisch leitende Verbindungsmaterial (3) sich im Kontaktbereich (15) stellenweise in direktem Kontakt mit dem Grundkörper (10) befindet.
Verfahren oder Anordnung nach dem vorherigen Anspruch, wobei das optoelektronische Bauelement (2) zumindest eine aktive Schicht umfasst, die mit einem organischen Material gebildet ist.