DE102015113438A1 - Trägersubstrat für ein optoelektronisches Halbleiterbauteil - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Trägersubstrats für ein optoelektronisches Halbleiterbauteil, umfassend die folgenden Schritte: – Bereitstellen (101) eines Leiterrahmens, der einen ersten elektrisch leitenden Kontaktabschnitt und einen zweiten elektrisch leitenden Kontaktabschnitt aufweist, und – Spritzgießen (103) eines einen den Leiterrahmen einbettenden Gehäuserahmen aufweisendes Gehäuses mittels eines Spritzgusswerkstoffs, der frei von Epoxid ist, so dass der in dem Gehäuserahmen des spritzgegossenen Gehäuses eingebettete Leiterrahmen ein Trägersubstrat für ein optoelektronisches Halbleiterbauteil bildet. Die Erfindung betrifft ferner ein Trägersubstrat für ein optoelektronisches Halbleiterbauteil. Die Erfindung betrifft ferner eine optoelektronische Leuchtvorrichtung.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Trägersubstrats für ein optoelektronisches Halbleiterbauteil. Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Trägersubstrat für ein optoelektronisches Halbleiterbauteil. Die Erfindung betrifft des Weiteren eine optoelektronische Leuchtvorrichtung.
  • Üblicherweise werden optoelektronische Halbleiterbauteile auf einen Leiterrahmen zwecks elektrischer Kontaktierung angeordnet. Der Leiterrahmen kann zum Beispiel mit einem Epoxid vergossen sein. Dieses Vergießen kann zum Beispiel ein Fließpressen umfassen.
  • Diese Art des Vergießens ist unter der Formulierung "Foil Assist Molding" bekannt. Diese Formulierung kann ins Deutsche zum Beispiel mit "folienassistiertes Vergießen" übersetzt werden.
  • Solche Vergießprozesse benötigen also eine sogenannte "Moldfolie", eine sogenannte "Vergussfolie". Solche Folien sind teuer.
  • Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe ist darin zu sehen, ein effizientes Konzept zum effizienten Herstellen eines Trägersubstrats für ein optoelektronisches Halbleiterbauteil bereitzustellen.
  • Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe ist ferner darin zu sehen, ein verbessertes Trägersubstrat für ein optoelektronisches Halbleiterbauteil sowie eine verbesserte optoelektronische Leuchtvorrichtung bereitzustellen.
  • Diese Aufgaben werden mittels des jeweiligen Gegenstands der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand von jeweils abhängigen Unteransprüchen.
  • Nach einem Aspekt wird ein Verfahren zum Herstellen eines Trägersubstrats für ein optoelektronisches Halbleiterbauteil bereitgestellt, umfassend die folgenden Schritte:
    • – Bereitstellen eines Leiterrahmens, der einen ersten elektrisch leitenden Kontaktabschnitt und einen zweiten elektrisch leitenden Kontaktabschnitt aufweist, und
    • – Spritzgießen eines einen den Leiterrahmen einbettenden Gehäuserahmen aufweisendes Gehäuses mittels eines Spritzgusswerkstoffs, der frei von Epoxid ist, so dass der in dem Gehäuserahmen des spritzgegossenen Gehäuses eingebettete Leiterrahmen ein Trägersubstrat für ein optoelektronisches Halbleiterbauteil bildet.
  • Nach noch einem Aspekt wird ein Trägersubstrat für ein optoelektronisches Halbleiterbauteil bereitgestellt, umfassend:
    • – einen Leiterrahmen, der einen ersten elektrisch leitenden Kontaktabschnitt und einen zweiten elektrisch leitenden Kontaktabschnitt aufweist,
    • – ein Gehäuse umfassend einen Gehäuserahmen, in welchem der Leiterrahmen eingebettet ist,
    • – wobei das Gehäuse als ein aus einem Spritzgusswerkstoff spritzgegossenes Gehäuse ausgebildet ist, wobei der Spritzgusswerkstoff frei von Epoxid ist.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt wird eine optoelektronische Leuchtvorrichtung bereitgestellt, umfassend:
    • – das Trägersubstrat und
    • – ein optoelektronisches Halbleiterbauteil, das auf dem einen des ersten und des zweiten elektrischen Kontaktabschnitts angeordnet ist, wobei eine elektrische Verbindung zwischen dem optoelektronischen Halbleiterbauteil und dem anderen des ersten und des zweiten elektrischen Kontaktabschnitts gebildet ist.
  • Die Erfindung umfasst also insbesondere und unter anderem den Gedanken, ein Gehäuse für einen Leiterrahmen spritzzugießen, wobei ein für den Spritzguss verwendeter Spritzgusswerkstoff frei von einem Epoxid ist. Dadurch wird insbesondere der technische Vorteil bewirkt, dass der Leiterrahmen zum Beispiel nach dem Spritzgießen nicht mehr aufwändig von Epoxidresten befreit werden muss, sodass das spritzgegossene Gehäuse dicht bleiben kann. Es werden also negative Einflüsse aufgrund von Epoxidrestereinigungsverfahren auf die Dichtigkeit des Gehäuses vermieden. Denn üblicherweise kann ein Epoxidrestereinigungsverfahren dazu führen, dass ein gemoldetes Gehäuse undicht wird.
  • Darüber hinaus benötigt ein Spritzgussprozess keine teure Moldfolie, wie sie vorstehend in der Beschreibungseinleitung im Zusammenhang mit dem "Foil Assisted Molding" beschrieben wurde. Dadurch können also insbesondere Kosten eingespart werden.
  • Darüber hinaus können für das Spritzgießen Spritzgusswerkstoffe verwendet werden, die deutlich günstiger sind als Epoxid. Somit können im Vergleich zum "Foil Assisted Molding" Kosten eingespart werden.
  • Darüber hinaus kann ein Spritzgussprozess im Vergleich zum "Foil Assisted Molding" mit deutlich geringeren Fertigungstoleranzen durchgeführt werden. Zum Kompensieren von Fertigungstoleranzen müssen in der Regel sogenannte Toleranzzonen im Rahmen des "Foil Assisted Molding" vorgesehen werden. Diese zusätzlichen Toleranzzonen führen zu einem größeren Bauteil, also zu einem größeren Gehäuse, sodass ein Verhältnis zwischen einer Halbleiterbauteiloberfläche und einer Gesamtoberfläche des Trägersubstrats (Gehäuseoberfläche und Leiterrahmenoberfläche) ungünstig wird. Das heißt, dass bezogen auf die Halbleiterbauteiloberfläche eine verhältnismäßig große Trägersubstratoberfläche gebildet ist. Da aber erfindungsgemäß solche Toleranzzonen in einem Spritzgussprozess nicht notwendig sind, kann das vorstehend beschriebene Verhältnis verbessert werden.
  • Darüber hinaus kann mittels des Spritzgussprozesses auch sichergestellt werden, dass eine Ausgangsreflektivität einer eventuellen Metallveredelung des Leiterrahmens erhalten bleibt. In einem "Foil Assisted Molding"-Prozess kann es häufig zu einer Erhöhung des Rz (= Ra; gemittelte Rauheit der Oberfläche) einer Metalloberfläche des Leiterrahmens kommen.
  • Nach einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Leiterrahmen einen oder mehrere Einspritzdurchbrüche aufweist, in denen während des Spritzgießens Spritzgusswerkstoff eingespritzt wird.
  • Dadurch wird insbesondere der technische Vorteil bewirkt, dass der Spritzgusswerkstoff effizient eingespritzt werden kann. Somit kann zum Beispiel ein Spritzgussformwerkzeug effizient mit Spritzgusswerkstoff gefüllt werden.
  • Ein Einspritzdurchbruch bezeichnet eine Aussparung, die von einer Oberseite des Leiterrahmens zu einer der Oberseite gegenüberliegenden Unterseite des Leiterrahmens verläuft.
  • Nach einer anderen Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Leiterrahmen in mehrere Unterleiterrahmen unterteilt ist, die jeweils einen ersten elektrischen leitenden Kontaktabschnitt und einen zweiten elektrisch leitenden Kontaktabschnitt aufweisen, so dass mittels des Spritzgießens der Gehäuserahmen mit mehreren jeweils die mehreren Unterleiterrahmen einbettende Untergehäuserahmen gebildet wird.
  • Dadurch wird insbesondere der technische Vorteil bewirkt, dass mehrere optoelektronische Bauteile an dem Leiterrahmen effizient elektrisch kontaktiert werden können. Denn aufgrund des Vorsehens der Unterleiterrahmen jeweils aufweisend einen ersten und einen zweiten elektrisch leitenden Kontaktabschnitt können optoelektronische Halbleiterbauteile jeweils auf einen der beiden Kontaktabschnitte eines jeweiligen Unterleiterrahmens angeordnet werden. Weiterhin kann durch das Vorsehen einer solchen Leiterrahmenstruktur umfassend mehrere Unterleiterrahmen eine Anzahl an Einspritzdurchbrüchen effizient erhöht werden. Insbesondere kann eine Länge von Fließwegen des Spritzgusswerkstoffs effizient verringert werden. Dadurch kann ein vollständiges Befüllen eines Spritzgussformwerkzeuges effizient durchgeführt werden.
  • In einer anderen Ausführungsform ist vorgesehen, dass mittels des Spritzgießens der Gehäuserahmen mit einer Kavität gebildet wird, wobei in einem Bodenbereich der Kavität der erste und der zweite Kontaktabschnitt angeordnet sind.
  • Dadurch wird insbesondere der technische Vorteil bewirkt, dass der Abschnitt des Gehäuserahmens, der den ersten und den zweiten Kontaktabschnitt überragt, als ein Vergussdamm für ein Vergussmaterial wirken kann, das verwendet wird, um das optoelektronische Halbleiterbauteil zu konservieren. Ein solcher Vergussdamm verhindert in vorteilhafter Weise ein Wegfließen von Vergussmaterial im Rahmen des Vergussprozesses.
  • In einer anderen Ausführungsform ist vorgesehen, dass ein Einspritzen des Spritzgusswerkstoffs ein Vakuumeinspritzen umfasst.
  • Dadurch wird insbesondere der technische Vorteil bewirkt, dass ein Spritzgussformwerkzeug effizient vollständig befüllt werden kann. Dies insbesondere auch dann, wenn keine oder nur relativ wenige Einspritzdurchbrüche im Leiterrahmen vorgesehen sind.
  • In einer anderen Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Spritzgusswerkstoff für maximal 1 s eingespritzt wird.
  • Dadurch wird insbesondere der technische Vorteil bewirkt, dass ein Spritzgussformwerkzeug effizient vollständig befüllt werden kann. Dies insbesondere auch dann, wenn keine oder nur relativ wenige Einspritzdurchbrüche im Leiterrahmen vorgesehen sind.
  • Nach einer Ausführungsform wird der Spritzgusswerkstoff für maximal 0,5 s, vorzugsweise für maximal 0,1 s, eingespritzt.
  • In einer anderen Ausführungsform ist vorgesehen, dass vor einem Einspritzen des Spritzgusswerkstoffs der Leiterrahmen und/oder ein Spritzgussformwerkzeug, in welchem der Leiterrahmen angeordnet ist, auf eine Temperatur erwärmt wird respektive werden, die größer ist als eine Temperatur des eingespritzten Spritzgusswerkstoffs.
  • Dadurch wird insbesondere der technische Vorteil bewirkt, dass der eingespritzte Spritzgusswerkstoff nicht sofort bei Kontakt mit dem Spritzgussformwerkzeug respektive dem Leiterrahmen erstarrt und nicht mehr weiterfließt. Dadurch kann in vorteilhafter Weise eine effiziente Befüllung oder ein effizientes Einspritzen gewährleistet werden.
  • In einer anderen Ausführungsform ist vorgesehen, dass eine Schließkraft eines Spritzgussformwerkzeugs, in welchem der Leiterrahmen angeordnet ist, während eines Einspritzens des Spritzgusswerkstoffs erhöht wird.
  • Dadurch wird insbesondere der technische Vorteil bewirkt, dass sich ein eingespritzter Spritzgusswerkstoff effizient im Spritzgussformwerkzeug verteilt. Insbesondere wird dadurch der technische Vorteil bewirkt, dass dadurch ein stabiler Spritzgussprozess realisiert werden kann.
  • In einer anderen Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Spritzgusswerkstoff ein Thermoplast und/oder ein Silikon umfasst.
  • Thermoplasten sind kostengünstig herzustellen und kostengünstig zu verarbeiten. Dadurch kann also der Vorteil bewirkt werden, dass Kosten eingespart werden können. Insbesondere kann aufgrund der Verwendung eines Thermoplasts der Spritzgussprozess effizient durchgeführt werden.
  • Insbesondere wenn der Spritzgusswerkstoff ein Silikon umfasst, wird insbesondere der technische Vorteil bewirkt, dass das Gehäuse besonders alterungsbeständig ist. Das Silikon kann zum Beispiel ein Flüssigsilikon sein.
  • Ein Thermoplast kann zum Beispiel Polyethylenterephthalat (PET) sein.
  • Ein Thermoplast kann zum Beispiel Polycyclohexylendimethylenterephthalat (PCT) sein.
  • Ein Thermoplast kann zum Beispiel sowohl PET als auch PCT umfassen.
  • Ausführungsformen des Trägersubstrats ergeben sich analog aus entsprechenden Ausführungsformen des Verfahrens und umgekehrt. Das heißt also, dass sich technische Funktionalitäten für das Trägersubstrat aus entsprechenden technischen Funktionalitäten für das Verfahren und umgekehrt ergeben.
  • Nach einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Trägersubstrat für ein optoelektronisches Halbleiterbauteil mittels des Verfahrens zum Herstellen eines Trägersubstrats für ein optoelektronisches Halbleiterbauteil hergestellt ist respektive wird.
  • Nach einer Ausführungsform ist das optoelektronische Halbleiterbauteil ein Halbleiterchip.
  • Nach einer Ausführungsform ist das optoelektronische Halbleiterbauteil eine Leuchtdiode (light emitting diode: LED), auch lichtemittierende Diode genannt. Insbesondere ist die Leuchtdiode eine organische oder eine anorganische Leuchtdiode.
  • Die Leuchtdiode ist zum Beispiel als ein Leuchtdiodenchip ausgebildet.
  • Nach einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Leiterrahmen einen oder mehrere Einspritzdurchbrüche aufweist, die mittels Spritzgusswerkstoffs aufgefüllt sind.
  • Nach noch einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Leiterrahmen in mehrere Unterleiterrahmen unterteilt ist, die jeweils einen ersten elektrischen leitenden Kontaktabschnitt und einen zweiten elektrisch leitenden Kontaktabschnitt aufweisen, wobei der Gehäuserahmen mehrere jeweils die mehreren Unterleiterrahmen einbettende Untergehäuserahmen umfasst.
  • In einer anderen Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Gehäuserahmen eine Kavität umfasst, wobei in einem Bodenbereich der Kavität der erste und der zweite Kontaktabschnitt angeordnet sind.
  • In einer anderen Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Spritzgusswerkstoff ein Thermoplast und/oder ein Silikon umfasst.
  • Ein Spritzgießen umfasst zum Beispiel einen oder mehrere der folgenden Schritte: Öffnen eines Spritzgusswerkzeugs, Einbringen des Leiterrahmens in das geöffnete Spritzgusswerkzeug, Schließen des Spritzgusswerkzeugs, Einbringen oder Einspritzen von Spritzgusswerkstoff, Vergehen einer vorbestimmten Zeitdauer, bis der Spritzgusswerkstoff ausreichend erstarrt oder ausgehärtet ist, um den Leiterrahmen umfassend das spritzgegossene Gehäuse wieder aus dem Spritzgussformwerkzeug zu entnehmen, Öffnen des Spritzgusswerkzeugs, Entnehmen des Leiterrahmens umfassend das spritzgegossene Gehäuse.
  • Der Leiterrahmen kann zum Beispiel als ein Leadframe bezeichnet werden. Der erste elektrisch leitende Kontaktabschnitt kann zum Beispiel als ein Leiterrahmenabschnitt bezeichnet werden. Der zweite elektrisch leitende Kontaktabschnitt kann zum Beispiel als ein zweiter Leiterrahmenabschnitt bezeichnet werden.
  • Der Leiterrahmen umfasst zum Beispiel Kupfer oder ist aus Kupfer gebildet.
  • Nach einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass der erste und der zweite Kontaktabschnitt elektrisch voneinander isoliert werden respektive sind. Dies insbesondere nach einem Spritzgießen.
  • In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass der erste und der zweite Kontaktabschnitt körperlich von einander getrennt sind respektive werden. Dies insbesondere nach einem Spritzgießen.
  • 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, wobei
  • 1 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Herstellen eines Trägersubstrats für ein optoelektronisches Halbleiterbauteil,
  • 2 ein Trägersubstrat,
  • 3 bis 6 jeweils einen Schritt in einem Verfahren zum Herstellen eines Trägersubstrats für ein optoelektronisches Halbleiterbauteil,
  • 7 einen Leiterrahmen,
  • 8 einen weiteren Leiterrahmen,
  • 9 ein Trägersubstrat,
  • 10 eine Schnittansicht des Trägersubstrats der 8,
  • 11 eine optoelektronische Leuchtvorrichtung und
  • 12 eine weitere optoelektronische Leuchtvorrichtung
    zeigen.
  • Im Folgenden können für gleiche Merkmale gleiche Bezugszeichen verwendet werden.
  • 1 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Herstellen eines Trägersubstrats für ein optoelektronisches Halbleiterbauteil.
  • Das Verfahren umfasst die folgenden Schritte:
    • – Bereitstellen 101 eines Leiterrahmens, der einen ersten elektrisch leitenden Kontaktabschnitt und einen zweiten elektrisch leitenden Kontaktabschnitt aufweist, und
    • – Spritzgießen 103 eines einen den Leiterrahmen einbettenden Gehäuserahmen aufweisendes Gehäuses mittels eines Spritzgusswerkstoffs, der frei von Epoxid ist, so dass der in dem Gehäuserahmen des spritzgegossenen Gehäuses eingebettete Leiterrahmen ein Trägersubstrat für ein optoelektronisches Halbleiterbauteil bildet.
  • 2 zeigt ein Trägersubstrat 201 in einer schrägen Draufsicht von oben.
  • Das Trägersubstrat 201 umfasst einen Leiterrahmen 203. Der Leiterrahmen 203 kann als ein Leadframe bezeichnet werden. Der Leiterrahmen 203 umfasst zum Beispiel Kupfer.
  • Der Leiterrahmen 203 umfasst mehrere Unterleiterrahmen 205, die jeweils identisch ausgebildet sind. Die Unterleiterrahmen 205 umfassen jeweils einen ersten elektrisch leitenden Kontaktabschnitt 207 und einen zweiten elektrisch leitenden Kontaktabschnitt 209.
  • Der Leiterrahmen 203 umfasst einen zentralen Balkenabschnitt 211, der entlang einer Symmetrieachse des Leiterrahmens 203 verläuft. Links und rechts vom Balkenabschnitt 211 bezogen auf seine Längsachse gehen jeweils zwei Querstreben 213 ab. Aufgrund des zentralen Balkenabschnitts 211 und den vier Querstreben 213 ist der Leiterrahmen 203 geometrisch in sechs Bereiche unterteilt, die hier mittels der Unterleiterrahmen 205 gebildet sind. Das heißt also, dass die ersten und zweiten elektrisch leitenden Kontaktabschnitte 207, 209 der Unterleiterrahmen 205 mit dem Balkenabschnitt 211 respektive mit den Querstreben 213 verbunden sind. Für diese Verbindung umfassen die Kontaktabschnitte 207, 209 Verbindungsabschnitte 215.
  • Das heißt also, dass die Kontaktabschnitte 207, 209, der Balkenabschnitt 211 und die Querstreben 213 integral als ein gemeinsames Bauteil ausgebildet sind. Somit sind also die einzelnen Kontaktabschnitte 207, 209 noch miteinander elektrisch verbunden, also kurzgeschlossen sind. Daher ist in einer weiteren nicht gezeigten Ausführungsform vorgesehen, dass die Verbindungsabschnitte 215 entfernt werden, sodass die ersten elektrisch leitenden Kontaktabschnitte 207 und die zweiten elektrisch leitenden Kontaktabschnitte 209 voneinander elektrisch isoliert werden und dass sie so auch körperlich voneinander getrennt werden.
  • Wie solche Verbindungsabschnitte 215 entfernt werden, ist dem Fachmann an sich bekannt. Zum Beispiel können solche Verbindungsabschnitte 215 weggeätzt werden.
  • Der Balkenabschnitt 211 weist drei Einspritzdurchbrüche 217 auf. In die Einspritzdurchbrüche 217 wurde während eines Spritzgussprozesses Spritzgusswerkstoff eingespritzt. Dadurch kann insbesondere der technische Vorteil bewirkt werden, dass ein effizientes Auffüllen eines Spritzgussformwerkzeugs bewirkt werden kann. In einer nicht gezeigten Ausführungsform können auch mehr oder weniger als drei Einspritzdurchbrüche 217 vorgesehen sein.
  • Das Trägersubstrat 201 umfasst ein spritzgegossenes Gehäuse 219. Das Gehäuse 219 umfasst einen Gehäuserahmen 221, der den Leiterrahmen 203 einbettet. Der Gehäuserahmen 221 umfasst mehrere Gehäuseunterrahmen 223, die jeweils einen der Unterleiterrahmen 205 einbetten.
  • Das Gehäuse 219 ist also mittels eines Spritzgussprozesses gebildet. Im Rahmen eines solchen Spritzgießens wird der Leiterrahmen 203 in ein Spritzgussformwerkzeug eingelegt und anschließend wird ein Spritzgusswerkstoff eingespritzt. Der Spritzgusswerkstoff ist frei von einem Epoxid. Durch das Spritzgießen bildet sich also das Gehäuse 219 mit einem Gehäuserahmen 221, der mehrere Gehäuseunterrahmen 223 umfasst.
  • Die ersten und zweiten Kontaktabschnitte 207, 209 umfassen ferner Verankerungsabschnitte 225, die zur Verankerung der Kontaktabschnitte 207, 209 im spritzgegossenen Gehäuserahmen 221 dienen. Dadurch wird in vorteilhafter Weise eine effiziente mechanische Stabilität des Trägersubstrats 201 erzielt.
  • 3 zeigt einen Schritt in einem Verfahren zum Herstellen eines Trägersubstrats für ein optoelektronisches Halbleiterbauteil.
  • Es ist vorgesehen, dass der Leiterrahmen 203, also noch ohne das spritzgegossene Gehäuse 219, in ein geöffnetes Spritzgussformwerkzeug 301 eingelegt wird. Das Spritzgussformwerkzeug 301 umfasst ein Formunterteil 303 und ein Formoberteil 305. Das Formunterteil 303 umfasst eine nach oben offene Kavität 307. Diese Kavität 307 wird im geschlossenen Zustand des Spritzgussformwerkzeugs 301 mittels des Formoberteils 305 verschlossen.
  • Der Leiterrahmen 203 wird in die Kavität 307 eingelegt.
  • Das Formunterteil 303 und das Formoberteil 305 umfassen jeweils ein oder mehrere Heizelemente 309. Diese Heizelemente 309 können in vorteilhafter Weise das Formunterteil 303 respektive das Formoberteil 305 erwärmen. Zum Beispiel können die Heizelemente 309 keramische Heizelemente umfassen. Zum Beispiel können die Heizelemente 309 als induktive Heizelemente ausgebildet sein. Das heißt also, dass mittels einer induktiven Erregung die Heizelemente 309 aktiviert werden können. Zum Beispiel können die Heizelemente 309 eine oder mehrere Spulen umfassen. Mittels Induzieren einer Spannung in diese Spulen fließt dann ein elektrischer Strom in den Spulen, so dass dann eine Erwärmung der Spulen aufgrund ohmscher Verluste des in den Spulen fließenden elektrischen Stroms bewirkt werden kann.
  • Es ist vorgesehen, dass die Heizelemente 309 bereits aktiviert werden, wenn sich das Spritzgussformwerkzeug 301 im offenen Zustand befindet. Somit erwärmen die Heizelemente 309 bereits im offenen Zustand das Formunterteil 303 und das Formoberteil 305.
  • Das Formunterteil 303 und das Formoberteil 305 umfassen jeweils mehrere Kühlkanäle 311. Diese Kühlkanäle 311 sind ausgebildet, dass ein Kühl- oder Kältemittel durch sie fließen kann. Das heißt also, dass ein Kältemittel oder Kältefluid durch die Kühlkanäle 311 fließen kann. Ein Kältemittel ist zum Beispiel ein Kältefluid. Zum Beispiel kann eine Kühlflüssigkeit oder ein Kühlgas durch die Kühlkanäle 311 geleitet werden. Somit kann in vorteilhafter Weise eine Kühlung des Formunterteils 303 und des Formoberteils 305 bewirkt werden.
  • Im Sinne dieser Beschreibung bezeichnet ein Aktivieren der Kühlkanäle 311, dass Kühlmittel durch die Kanäle 311 fließt. Die Kühlkanäle 311 sind somit aktiviert, kühlen also.
  • Umgekehrt bedeutet ein Deaktivieren der Kühlkanäle 311, dass ein Kälte- oder Kühlmittelfluss gestoppt wird respektive dass das Kältemittel wieder aus den Kühlkanälen 311 entnommen wird. Somit wird eine Kühlfunktion der Kühlkanäle deaktiviert. Die Kühlkanäle 311 sind somit deaktiviert, kühlen also nicht mehr.
  • Es ist vorgesehen, dass im offenen Zustand des Spritzgussformwerkzeugs 301, wenn der Leiterrahmen 203 in die Kavität 207 eingelegt wird und während die Heizelemente 309 aktiviert sind, die Kühlkanäle 311 deaktiviert sind. Das heißt also, dass keine Kühlung stattfindet.
  • Es ist vorgesehen, dass das Formunterteil 303 und das Formoberteil 305 mittels der Heizelemente 309 auf eine Temperatur erwärmt werden, die größer ist als eine Temperatur des noch einzuspritzenden Spritzgusswerkstoffs. Es ist nach einer Ausführungsform vorgesehen, dass das Formunterteil 303 und das Formoberteil 305 mittels der Heizelemente 309 auf eine Temperatur erwärmt werden, die größer ist als eine Glasübergangstemperatur des einzuspritzenden Spritzgusswerkstoffs, der zum Beispiel ein Thermoplast ist.
  • Dadurch, dass vorgesehen ist, das Formunterteil 303 und das Formoberteil 305 mittels der Heizelemente 309 zu erwärmen, wird auch der eingelegte Leiterrahmen 203 erwärmt.
  • 4 zeigt einen weiteren Schritt in einem Verfahren zum Herstellen eines Trägersubstrats für ein optoelektronisches Halbleiterbauteil. Dieser Schritt gemäß 4 liegt zeitlich nach dem Schritt gemäß 3.
  • Das Spritzgussformwerkzeug 301 ist nun geschlossen worden. Die Heizelemente 309 bleiben weiter aktiviert. Die Kühlkanäle 311 bleiben weiter deaktiviert.
  • Es findet dann ein Einspritzen eines Spritzgusswerkstoffs statt, was hier der Übersicht halber nicht dargestellt ist.
  • Der Spritzgusswerkstoff ist frei von einem Epoxid. Zum Beispiel kann es sich bei dem Spritzgusswerkstoff um einen Thermoplast oder ein Silikon, insbesondere ein Flüssigsilikon, handeln. Zum Beispiel kann der Thermoplast PET, PET/PCT oder PCT sein.
  • Das Einspritzen des Spritzgusswerkstoffs dauert zum Beispiel etwa 0,1 s, maximal 0,5 s. Das Einspritzen umfasst zum Beispiel ein Vakuumeinspritzen. Insbesondere ist vorgesehen, dass bei einem Beginn des Einspritzens eine Schließkraft des Spritzgussformwerkzeugs 301 einen vorbestimmten Wert aufweist, wobei die Schließkraft während des Einspritzens ausgehend von dem vorbestimmten Wert erhöht wird.
  • 5 zeigt einen weiteren Schritt in einem Verfahren zum Herstellen eines Trägersubstrats für ein optoelektronisches Halbleiterbauteil. Der Schritt gemäß 5 liegt zeitlich nach dem Schritt gemäß 4.
  • Nach einem Einspritzen des Spritzgusswerkstoffs werden die Heizelemente 309 deaktiviert. Die Kühlkanäle 311 werden aktiviert. Zum Beispiel wird Wasser oder ein superkritisches Gas, zum Beispiel CO2, als Kältemittel durch die Kühlkanäle 311 geleitet. Die Kühlkanäle 311 können als ein Expansionsvolumen für das Kältemittel wirken.
  • Es wird nun eine zeitliche Dauer abgewartet, die ausreichend ist, dass der eingespritzte Spritzgusswerkstoff ausreichend ausgehärtet ist, um den Leiterrahmen 203 umfassend das spritzgegossene Gehäuse aus der Kavität 307 zu entnehmen.
  • 6 zeigt einen weiteren Schritt in einem Verfahren zum Herstellen eines Trägersubstrats für ein optoelektronisches Halbleiterbauteil. Der Schritt gemäß 6 liegt zeitlich nach dem Schritt gemäß 5.
  • Es ist vorgesehen, dass nach einem ausreichenden Aushärten des eingespritzten Spritzgusswerkstoffs die Kühlkanäle 311 deaktiviert und die Heizelemente 309 aktiviert werden. Das Spritzgussformwerkzeug 301 wird geöffnet, sodass dann der Leiterrahmen 203 umfassend das spritzgegossene Gehäuse 219 aus dem Spritzgussformwerkzeug 301 entnommen werden kann.
  • Anschließend kann ein weiterer Leiterrahmen 201 in die Kavität 207 eingelegt werden und das Spritzgießen beginnt wieder von vorne.
  • 7 zeigt einen Leiterrahmen 601 in einer schematischen Ansicht von oben.
  • Der Leiterrahmen 601 weist eine Breite 603 und eine Länge 605 auf. Zum Beispiel kann die Breite 603 100 mm betragen. Zum Beispiel kann die Länge 605 300 mm betragen. Der Leiterrahmen 601 weist somit eine bestimmte Fläche respektive Größe auf.
  • Der Leiterrahmen 601 umfasst einen ersten elektrisch leitenden Kontaktabschnitt und einen zweiten elektrisch leitenden Kontaktabschnitt, die der Übersicht halber hier nicht dargestellt sind. Die in 7 gezeigte Darstellung soll lediglich eine schematische Darstellung sein. Der Leiterrahmen 601 kann zum Beispiel wie ein Unterleiterrahmen 205 gemäß 2 ausgebildet sein.
  • Um einen Spritzgussprozess oder ein Spritzgießen effizienter durchführen zu können, ist vorgesehen, dass anstelle des Leiterrahmens 601 ein Leiterrahmen 701 gemäß 8 verwendet wird. Der Leiterrahmen 701 der 8 umfasst vier Unterleiterrahmen 703, wobei die vier Unterleiterrahmen 703 über einen Balkenabschnitt 211 und zwei Querstreben 213 analog zu dem Leiterrahmen 203 der 2 miteinander verbunden sind. Die Unterleiterrahmen 703 können zum Beispiel analog zu den Unterleiterrahmen 205 gemäß 2 ausgebildet sein. Auch hier sind die Kontaktabschnitte der Übersicht halber nicht gezeigt.
  • Der Leiterrahmen 701 ist derart bemessen, dass er eine gleiche Größe oder eine gleiche Fläche aufweist wie der Leiterrahmen 601 der 7. Nur ist im Leiterrahmen 701 der 8 vorgesehen, dass dieser aus vier Unterleiterrahmen 703 gebildet ist. Dadurch können in vorteilhafter Weise Fließwege eines eingespritzten Spritzgusswerkstoffs verkürzt werden, sodass ein Spritzgussprozess effizient durchgeführt werden kann.
  • Der Leiterrahmen 701 umfasst analog zum Leiterrahmen 203 der 2 mehrere Einspritzdurchbrüche 217, die im Balkenabschnitt 211 und in den Querstreben 213 gebildet sind.
  • Der Leiterrahmen 701 kann dann zum Beispiel in das Spritzgussformwerkzeug 301 eingelegt werden, um ein Gehäuse umfassend einen Gehäuserahmen, das mehrere Gehäuseunterrahmen aufweist, spritzzugießen.
  • 9 zeigt ein Trägersubstrat 801.
  • Das Trägersubstrat 801 umfasst den Leiterrahmen 701 der 8. Das Trägersubstrat 801 umfasst ferner ein spritzgegossenes Gehäuse 219. Das Gehäuse 219 umfasst einen Gehäuserahmen 221, der den Leiterrahmen 701 einbettet. Der Gehäuserahmen 221 umfasst vier Gehäuseunterrahmen 223, die jeweils die Unterleiterrahmen 703 einbetten.
  • Während des Spritzgießens wurde ein Klebstoffdamm mittels des eingespritzten Spritzgusswerkstoffs gebildet. Dies zeigt anschaulich 10, die eine seitliche Schnittansicht des Trägersubstrats 801 der 9 entlang der gestrichelten Linie A-A zeigt.
  • Der Gehäuseunterrahmen 223 umfasst einen Gehäuserahmenabschnitt 903, der eine Oberseite 905 eines Unterleiterrahmens 703 überragt. Es ist somit eine Kavität 901 gebildet, in deren Bodenbereich sich die ersten und die zweiten elektrisch leitenden Abschnitte befinden. Dieser Gehäuserahmenabschnitt 903 wirkt als ein Damm, insbesondere als ein Klebstoffdamm. Das heißt also, dass, wenn ein optoelektronisches Halbleiterbauteil auf die Oberseite 905 geklebt wird, ein auf die Oberseite 905 aufgebrachter Klebstoff nicht von der Oberseite 905 runterfließen kann. Dadurch kann in vorteilhafter Weise ein effizienter Klebeprozess durchgeführt werden.
  • 11 zeigt eine optoelektronische Leuchtvorrichtung 1001.
  • Die optoelektronische Leuchtvorrichtung 1001 umfasst das Trägersubstrat 201. Die optoelektronische Leuchtvorrichtung 1001 umfasst ein optoelektronisches Halbleiterbauteil 1003, das als ein Halbleiterchip ausgebildet ist. Der Halbleiterchip 1003 ist derart ausgebildet, dass eine elektrische Kontaktierung mittels seiner Oberseite 1007 bewirkt werden muss. Der Halbleiterchip 1003 ist mit seiner Unterseite 1009, die der Oberseite 1007 gegenüberliegt, auf die Oberseite 1011 der elektrischen Kontaktabschnitte 209, 207 angeordnet. Zur elektrischen Kontaktierung der Kontaktabschnitte 207, 209 mit der Oberseite 1007 des Halbleiterchips 1003 sind Bonddrähte 1005 vorgesehen.
  • Die Unterseite der elektrisch leitenden Kontaktabschnitte 207, 209 ist mit dem Bezugszeichen 1013 versehen. Diese Unterseite 1013 ist der Oberseite 1011 gegenüberliegend angeordnet.
  • Die optoelektronische Leuchtvorrichtung 1001 weist ein gleiches Verhältnis von Leiterrahmen relativ zu Spritzgusswerkstoff auf der Oberseite 1011 und auf der Unterseite 1013 auf.
  • 12 zeigt eine weitere optoelektronische Leuchtvorrichtung 1101.
  • Die optoelektronische Leuchtvorrichtung 1101 umfasst das Trägersubstrat 201 und ein optoelektronisches Halbleiterbauteil 1103, das als ein Halbleiterchip ausgebildet ist. Das Halbleiterbauteil 1103 ist als ein sogenannter Flipchip ausgebildet. Das heißt also, dass eine elektrische Kontaktierung von der Unterseite 1009 des Halbleiterbauteils 1103 erfolgen muss. Der Flipchip 1103 ist also mit seiner Unterseite 1009 auf der Oberseite 1011 der elektrischen leitenden Kontaktabschnitte 207, 209 angeordnet.
  • Auch bei der optoelektronischen Leuchtvorrichtung 1101 ist ein gleiches Verhältnis von Leiterrahmen zu Spritzgusswerkstoff sowohl auf der Oberseite 1011 als auch auf der Unterseite 1013 vorgesehen.
  • Die Erfindung umfasst also insbesondere und unter anderem den Gedanken, basierend auf einem Spritzgussprozess sogenannte QFN Maps zu erzeugen. Hierbei steht QFN für "quad flat no leads". Eine Bauteilhöhe dieser QFN Maps („Maps“ kann ins Deutsche zum Beispiel mit „Flächenverguss“ übersetzt werden. Ein QFN Map ist somit ein flächenvergossener Leadframe oder flächenvergossener Leiterrahmen.) entspricht nach einer Ausführungsform einer Höhe des eingesetzten Metallsubstrats (der Leadframe). Ein solches Package kann auch als ein Flatmold-Package bezeichnet werden.
  • Es ist erfindungsgemäß vorgesehen, alterungsbeständige Thermoplasten wie PET, PET/PCT oder PCT einzusetzen. Erfindungsgemäß kann auch vorgesehen sein, dass in einem sogenannten LSR-Prozess alterungsbeständiges Flüssigsilikon eingesetzt wird. LSR steht für „Liquid Silicone Rubber“ und bezeichnet Flüssigsilikone. Diese Flüssigsilikone können mit speziellen Aufsätzen in einem Spritzgussprozess verarbeitet werden, wobei hochgefüllte Silikone normalerweise über Fließpressen verarbeitet werden.
  • Thermoplaste wie PET oder PCT bewegen sich zurzeit auf einem Preisniveau, das etwa 90% bis 80% günstiger ist als das von weißem Epoxidmoldcompound, also einem Epoxidwerkstoff. Somit kann das Gehäuse kostengünstig hergestellt werden.
  • Ferne kann ein minimaler Footprint durch Vermeidung von Flashtoleranzzonen erzeugt werden, die beim sogenannten Foil Assist Molding notwendig sind, beim Spritzgießen jedoch nicht. Der Footprint ist die Außenabmessung der LED auf der Lötseite.
  • Es können also in vorteilhafter Weise Flatmold-Packages erzeugt werden, ohne dass aufwändige sogenannte Deflashing-Prozesse durchgeführt werden müssen. Deflashing-Prozesse bezeichnen im Foiled Assisted Molding ein Reinigen von Epoxid von der Oberfläche des Packages, also des spritzgegossenen Gehäuses umfassend einen Leiterrahmen. Dadurch kann also in vorteilhafter Weise eine Ausgangsreflektivität einer Metallveredelung des Leiterrahmens erhalten werden. Insbesondere kann eine gute Dichtheit des Packages erhalten werden gegenüber Verguss-, Mold-, und/oder Lötmaterialien erhalten werden.
  • Durch die Verwendung eines Spritzgussprozesses ergibt sich somit in vorteilhafter Weise die Möglichkeit zur Minimierung des Footprints des Packages, insbesondere des LED-Packages, oder die Möglichkeit zum Einsatz eines größeren Halbleiterbauteils unter Einhaltung eines vorgegebenen Footprints.
  • Es ergibt sich somit in vorteilhafter Weise eine Kostensenkung für das verwendete Trägersubstrat, die insbesondere für sogenannte "Lowcost"-Anwendungen (Niedrigkostenanwendungen), bei denen Materialkosten einen erhöhten Anteil an den Gesamtkosten aufweisen, signifikant sein kann.
  • Es ergibt sich in vorteilhafter Weise ferner eine Qualitätsverbesserung der Substratoberfläche, die einer höheren Alterungsbeständigkeit und/oder einer stärkeren Lichtausbeute münden kann.
  • Es ergibt sich ferner in vorteilhafter Weise ein vereinfachter Herstellungsprozessablauf mit minimierten Risiken für auftretende, herstellungstechnische Qualitätsprobleme. Dies alles durch die Verwendung eines Spritzgussprozesses, um das Gehäuse für den Leiterrahmen herzustellen oder zu bilden.
  • Für das Spritzgussformwerkzeug kann nach einer Ausführungsform ein thermovariables Werkzeugkonzept unter Nutzung von Vakuumeinspritzverfahren und/oder dynamischer Werkzeugschließkraftregelung vorgesehen sein.
  • Das Spritzgussformwerkzeug umfasst in einer Ausführungsformüber getrennte, aktive Heiz- bzw. Kühlkreisläufe, welche ein sehr schnelles Aufheizen (über Tg des Polymers) bzw. Abkühlen des Werkzeugs ermöglichen. Dies dient in vorteilhafter Weise zur Erhaltung der nötigen Viskosität während des Einspritzprozesses beziehungsweise zur schnellen und sicheren Entformbarkeit des Werkeugs.
  • Um die Kavitätenstrukturen über relativ wenige Anspritzpunkte (Einspritzdurchbrüche) vollständig füllen zu können ist auch eine möglichst kurze Einspritzzeit vorgesehen (~0,1 s). Dies wird beispielsweise durch einen Vakuumprozess und/oder beispielsweise durch eine dynamische Werkzeugschließkraftregelung erreicht. Beide Verfahren sorgen für einen stabilen Spritzgussprozess bei relativ hohem Einspritzdruck (Vermeiden von Überspritzungen).
  • Dadurch können also in vorteilhafter Weise folgende technische Wirkungen und Vorteile erzielt werden:
    • – Vollständiges Füllen von feinsten Mikrostrukturen durch relativ wenige Anspritzpunkte bei sehr geringer Gatinghöhe (Eine geringe Gatinghöhe bedeutet, dass man, bedingt durch eine geringe Bauteilhöhe, nur einen niedrigen Einspritzkanal am Bauteil zur Verfügung hat, durch den das Thermoplast in die Bauteilform eingebracht werden kann.)
    • – Vermeiden von Polymerdegeneration
    • – Sicheres Entformen
    • – Realisierung von kurzen Prozesszeiten
  • Nach einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass vier Einzelpaneele (Unterleiterrahmen) zu einem großen Paneel (Leiterrahmen) über den Spritzgussprozess verbunden werden.
  • Vier Einzelpaneele werden in das Werkzeug eingelegt und durch den Spritzgussprozess, über den Spritzgusswerkstoff zu einem Panel verbunden. Dies ermöglicht die Zahl der Einspritzpunkte zu erhöhen und die Länge der Fließwege deutlich zu verringern, was ein vollständiges Befüllen der Kavitäten deutlich erleichtert.
  • Ebenfalls kann der Warpage (Paneelverkrümmung, also Verkrümmung des Leiterrahmens) reduziert werden, weil die auftretenden Spannungen durch unterschiedlichen CTE (CTE = 2coefficient of thermal expansion2 ist der spezifische Wärmeausdehnungskoeffizient für einen Werkstoff) von Polymer und Metall bei Unterbrechung der Metallstruktur verringert werden.
  • Durch dieses Verfahren kann auch ein von der Leadframeebene erhöhter Polymerring um das Paneel gezogen werden, der einen einfacheren, nachfolgenden Castingprozess (Klebstoffprozess) ermöglicht.
  • Ein weiterer Vorteil ist, dass der Beschichtungsmetalleinsatz minimiert werden kann, und zwar an den Stellen, die bei einem größeren Panel beschichtet wären, aber in ihrer Funktion als Entspannungsstrukturen genutzt werden müssten, und somit nicht Teil eines Packages wären.
  • Dadurch können insbesondere folgende technische Vorteile und Wirkungen erzielt werden:
    • – Vollständiges Füllen von feinsten Mikrostrukturen durch relativ wenige Anspritzpunkte bei sehr geringer Gatinghöhe
    • – Vermeiden von Paneelverkrümmung (Warpage)
    • – Realisierung eines möglichst kleinen Package Designs
    • – Erzeugen von möglichst hoher Package Stabilität
    • – Erzeugen eines Casting Rahmens (Klebstoffdamm)
  • Der hier vorgestellte Designansatz beinhaltet insbesondere ein ausgeglichenes Verhältnis von Kunststoff/Metall auf der Ober- und Unterseite des eingebetteten Leadframes.
  • Dies führt zu einem ausgeglichenen Ausdehnungsverhalten zwischen Leadframe Ober- und Unterseite und somit zu einer Verringerung des Warpage.
  • Durch die gezeigten Designs wird ebenso eine Optimierung des Größenverhältnisses zwischen Chip und Leadframe erreicht.
  • Der Chip sitzt nämlich beispielsweise kavitätenmittig und es werden keine Toleranzmaße für eventuell auftretende Überspritzungen benötigt (bei EMC (Epoxid-Mold-Compound: Epoxid-Gusswerkstoff) bis dato 30 µm umlaufend bei Fließpressen => vorteilhafte Erweiterung der Funktionsfläche beim Bonden um 30 µm umlaufend kann erzielt werden aufgrund des Spritzgießens).
  • Obwohl die Erfindung im Detail durch das bevorzugte Ausführungsbeispiel näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.
  • Bezugszeichenliste
    • 101
    Bereitstellen
    103
    Spritzgießen
    201
    Trägersubstrat
    203
    Leiterrahmen
    205
    Unterleiterrahmen
    207
    erster elektrisch leitender Kontaktabschnitt
    209
    zweiter elektrisch leitender Kontaktabschnitt
    211
    Balkenabschnitt
    213
    Querstrebe
    215
    Verbindungsabschnitt
    217
    Einspritzdurchbruch
    219
    Gehäuse
    221
    Gehäuserahmen
    223
    Gehäuseunterrahmen
    225
    Verankerungsabschnitt
    301
    Spritzgussformwerkzeug
    303
    Formunterteil
    305
    Formoberteil
    307
    Kavität
    309
    Heizelement
    311
    Kühlkanal
    601
    Leiterrahmen
    603
    Breite
    605
    Länge
    701
    Leiterrahmen
    703
    Unterleiterrahmen
    801
    Trägersubstrat
    901
    Kavität
    903
    Gehäuserahmenabschnitt
    905
    Oberseite eines Unterleiterrahmens
    1001
    optoelektronische Leuchtvorrichtung
    1003
    optoelektronisches Halbleiterbauteil
    1005
    Bonddraht
    1007
    Oberseite des Halbleiterbauteils
    1009
    Unterseite des Halbleiterbauteils
    1011
    Oberseite der elektrischen Kontaktabschnitte
    1013
    Unterseite der elektrischen Kontaktabschnitte
    1101
    optoelektronische Leuchtvorrichtung
    1103
    optoelektronisches Halbleiterbauteil

Claims (15)

  1. Verfahren zum Herstellen eines Trägersubstrats (201, 801) für ein optoelektronisches Halbleiterbauteil (1003, 1103), umfassend die folgenden Schritte: – Bereitstellen (101) eines Leiterrahmens (203, 601, 701), der einen ersten elektrisch leitenden Kontaktabschnitt (207) und einen zweiten elektrisch leitenden Kontaktabschnitt (209) aufweist, und – Spritzgießen (103) eines einen den Leiterrahmen (203, 601, 701) einbettenden Gehäuserahmen (221) aufweisendes Gehäuses (219) mittels eines Spritzgusswerkstoffs, der frei von Epoxid ist, so dass der in dem Gehäuserahmen (221) des spritzgegossenen Gehäuses (219) eingebettete Leiterrahmen (203, 601, 701) ein Trägersubstrat (201) für ein optoelektronisches Halbleiterbauteil (1003, 1103) bildet.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Leiterrahmen (203, 601, 701) einen oder mehrere Einspritzdurchbrüche (217) aufweist, in denen während des Spritzgießens Spritzgusswerkstoff eingespritzt wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Leiterrahmen (203, 601, 701) in mehrere Unterleiterrahmen (205, 703) unterteilt ist, die jeweils einen ersten elektrischen leitenden Kontaktabschnitt (207) und einen zweiten elektrisch leitenden Kontaktabschnitt (209) aufweisen, so dass mittels des Spritzgießens der Gehäuserahmen (221) mit mehreren jeweils die mehreren Unterleiterrahmen (205, 703) einbettende Untergehäuserahmen (223) gebildet wird.
  4. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei mittels des Spritzgießens der Gehäuserahmen (221) mit einer Kavität (901) gebildet wird, wobei in einem Bodenbereich der Kavität (901) der erste (207) und der zweite Kontaktabschnitt (209) angeordnet sind.
  5. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei ein Einspritzen des Spritzgusswerkstoffs ein Vakuumeinspritzen umfasst.
  6. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Spritzgusswerkstoff für maximal 1 s eingespritzt wird.
  7. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei vor einem Einspritzen des Spritzgusswerkstoffs der Leiterrahmen (203, 601, 701) und/oder ein Spritzgussformwerkzeug (301), in welchem der Leiterrahmen (203, 601, 701) angeordnet ist, auf eine Temperatur erwärmt wird respektive werden, die größer ist als eine Temperatur des eingespritzten Spritzgusswerkstoffs.
  8. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei eine Schließkraft eines Spritzgussformwerkzeugs (301), in welchem der Leiterrahmen (203, 601, 701) angeordnet ist, während eines Einspritzens des Spritzgusswerkstoffs erhöht wird.
  9. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Spritzgusswerkstoff ein Thermoplast und/oder ein Silikon umfasst.
  10. Trägersubstrat (201, 801) für ein optoelektronisches Halbleiterbauteil (1003, 1103), umfassend: – einen Leiterrahmen (203, 601, 701), der einen ersten elektrisch leitenden Kontaktabschnitt (207) und einen zweiten elektrisch leitenden Kontaktabschnitt (209) aufweist, – ein Gehäuse (219) umfassend einen Gehäuserahmen (221), in welchem der Leiterrahmen (203, 601, 701) eingebettet ist, – wobei das Gehäuse (219) als ein aus einem Spritzgusswerkstoff spritzgegossenes Gehäuse (219) ausgebildet ist, wobei der Spritzgusswerkstoff frei von Epoxid ist.
  11. Trägersubstrat (201, 801) nach Anspruch 10, wobei der Leiterrahmen (203, 601, 701) einen oder mehrere Einspritzdurchbrüche (217) aufweist, die mittels Spritzgusswerkstoffs aufgefüllt sind.
  12. Trägersubstrat (201, 801) nach Anspruch 10 oder 11, wobei der Leiterrahmen (203, 601, 701) in mehrere Unterleiterrahmen (205, 703) unterteilt ist, die jeweils einen ersten elektrischen leitenden Kontaktabschnitt (207) und einen zweiten elektrisch leitenden Kontaktabschnitt (209) aufweisen, wobei der Gehäuserahmen (221) mehrere jeweils die mehreren Unterleiterrahmen (205, 703) einbettende Untergehäuserahmen (223) umfasst.
  13. Trägersubstrat (201, 801) nach einem der Ansprüche 10 bis 12, wobei der Gehäuserahmen (221) eine Kavität (901) umfasst, wobei in einem Bodenbereich der Kavität (307, 901) der erste (207) und der zweite Kontaktabschnitt (209) angeordnet sind.
  14. Trägersubstrat (201, 801) nach einem der Ansprüche 10 bis 13, wobei der Spritzgusswerkstoff ein Thermoplast und/oder ein Silikon umfasst.
  15. Optoelektronische Leuchtvorrichtung (1001, 1101), umfassend: – ein Trägersubstrat (201, 801) nach einem der Ansprüche 10 bis 14 und – ein optoelektronisches Halbleiterbauteil (1003, 1103), das auf dem einen des ersten (207) und des zweiten elektrischen Kontaktabschnitts (209) angeordnet ist, wobei eine elektrische Verbindung zwischen dem optoelektronischen Halbleiterbauteil (1003, 1103) und dem anderen des ersten (207) und des zweite elektrischen Kontaktabschnitts (209) gebildet ist.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114557145A (zh) * 2019-09-30 2022-05-27 西门子股份公司 电子模块的壳体及其制造

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102007039230A1 (de) * 2006-08-21 2008-03-27 Cree, Inc. Verfahren zum Bilden von Gehäusen für lichtemittierende Halbleitervorrichtungen durch Spritzgießen eines flüssigen Kunststoffs und gegossene lichtemittierende Halbleitervorrichtungsstreifen
US20100193815A1 (en) * 2007-04-16 2010-08-05 Harald Jaeger Method for the Manufacture of an Optoelectronic Component and an Optoelectronic Component

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5368805A (en) * 1992-03-24 1994-11-29 Fuji Electric Co., Ltd. Method for producing resin sealed type semiconductor device
FR2836281B1 (fr) * 2002-02-20 2004-07-09 St Microelectronics Sa Grille conductrice plate pour boitier semi-conducteur
JP2006294857A (ja) * 2005-04-11 2006-10-26 Sharp Corp リードフレーム、半導体装置、半導体装置の製造方法および射出成型用金型
JP2012028699A (ja) * 2010-07-27 2012-02-09 Panasonic Corp 半導体装置、リードフレーム集合体及びその製造方法
DE102011018921B4 (de) 2011-04-28 2023-05-11 OSRAM Opto Semiconductors Gesellschaft mit beschränkter Haftung Träger, optoelektronisches Bauelement mit Träger und Verfahren zur Herstellung dieser
DE102011050450A1 (de) * 2011-05-18 2012-11-22 Osram Opto Semiconductors Gmbh Optoelektronischer Halbleiterchip, optoelektronisches Halbleiterbauelement und Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Halbleiterbauelements
DE102012215449A1 (de) 2012-08-31 2014-03-27 Osram Opto Semiconductors Gmbh Gehäuse für ein elektronisches bauelement, elektronische baugruppe, verfahren zum herstellen eines gehäuses für ein elektronisches bauelement und verfahren zum herstellen einer elektronischen baugruppe
KR102042150B1 (ko) 2012-09-13 2019-11-07 엘지이노텍 주식회사 발광 소자 및 조명 시스템
JP6107136B2 (ja) 2012-12-29 2017-04-05 日亜化学工業株式会社 発光装置用パッケージ及びそれを備える発光装置、並びにその発光装置を備える照明装置
US9543354B2 (en) * 2013-07-30 2017-01-10 Heptagon Micro Optics Pte. Ltd. Optoelectronic modules that have shielding to reduce light leakage or stray light, and fabrication methods for such modules

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102007039230A1 (de) * 2006-08-21 2008-03-27 Cree, Inc. Verfahren zum Bilden von Gehäusen für lichtemittierende Halbleitervorrichtungen durch Spritzgießen eines flüssigen Kunststoffs und gegossene lichtemittierende Halbleitervorrichtungsstreifen
US20100193815A1 (en) * 2007-04-16 2010-08-05 Harald Jaeger Method for the Manufacture of an Optoelectronic Component and an Optoelectronic Component

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114557145A (zh) * 2019-09-30 2022-05-27 西门子股份公司 电子模块的壳体及其制造
CN114557145B (zh) * 2019-09-30 2024-03-15 西门子股份公司 电子模块的壳体及其制造

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