DE102020112389A1

DE102020112389A1 - Optoelektronisches bauelment und verfahren zu dessen herstellung

Info

Publication number: DE102020112389A1
Application number: DE102020112389.2A
Authority: DE
Inventors: Daniel Richter; Daniel Leisen; Michael Betz
Original assignee: Osram Opto Semiconductors GmbH
Current assignee: Ams Osram International GmbH
Priority date: 2020-05-07
Filing date: 2020-05-07
Publication date: 2021-11-11
Also published as: WO2021224015A1

Abstract

Es wird ein optoelektronisches Bauelement (10) beschrieben, umfassend einen Träger (1) mit einer Trägeroberfläche (IC), und einen auf der Trägeroberfläche (1C) angeordneten Leuchtdiodenchip (2), der eine Hauptemissionsrichtung senkrecht zur Trägeroberfläche (1C) aufweist. Über dem Leuchtdiodenchip (2) und seitlich von dem Leuchtdiodenchip ist ein Reflektor (4) angeordnet, der dazu geeignet ist, eine von dem Leuchtiodenchip (2) emittierte Strahlung in eine seitlich zur Trägeroberfläche (1C) verlaufende Vorzugsrichtung (11) umzulenken. Weiterhin wird ein zum Herstellen des optoelektronischen Bauelements (10) geeignetes Verfahren angegeben.

Description

Die Anmeldung betrifft ein optoelektronisches Bauelement, insbesondere ein seitlich emittierendes optoelektronisches Bauelement, und ein Verfahren zu dessen Herstellung.
Bei einigen Anwendungen optoelektronischer Bauelemente ist eine Lichtemission in eine seitlich zu einem Träger des optoelektronischen Bauelements verlaufende Richtung erwünscht. Ferner kann es erwünscht sein, dass das von dem optoelektronischen Bauelement emittierte Licht in der Ebene der Lichtemission eine Vorzugsrichtung aufweist.
Eine zu lösende Aufgabe besteht somit darin, ein optoelektronisches Bauelement und ein Verfahren zu dessen Herstellung anzugeben, wobei sich das optoelektronische Bauelement insbesondere durch eine seitliche Emission in eine Vorzugsrichtung auszeichnet.
Diese Aufgabe wird durch ein optoelektronisches Bauelement und ein Verfahren zu dessen Herstellung gemäß den unabhängigen Patentansprüchen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das optoelektronische Bauelement einen Träger mit einer Trägeroberfläche. Der Träger kann insbesondere elektrisch leitend sein oder elektrisch leitende Strukturen wie zum Beispiel Leiterbahnen aufweisen. Beispielsweise kann der Träger ein Leiterrahmen oder eine Leiterplatte wie zum Beispiel ein PCB (Printed Circuit Board) sein.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist der Träger eine Trägeroberfläche auf, auf der ein Leuchtdiodenchip angeordnet ist. Der Leuchtdiodenchip kann zum Beispiel mit einer Verbindungschicht wie beispielsweise einer Lotschicht oder einem Leitkleber mit dem Träger verbunden sein. Der Leuchtdiodenchip weist eine Hauptemissionsrichtung auf, die senkrecht zur Trägeroberfläche ist. Insbesondere kann die von dem Leuchtdiodenchip emittierte Strahlung im Wesentlichen durch eine Strahlungsaustrittsfläche emittiert werden, die parallel zur Trägeroberfläche verläuft.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist bei dem optoelektronischen Bauelement über dem Leuchtdiodenchip und seitlich von dem Leuchtdiodenchip ein Reflektor angeordnet, der die von dem Leuchtdiodenchip emittierte Strahlung in eine seitlich zur Trägeroberfläche verlaufende Vorzugsrichtung umlenkt. Insbesondere weist die von dem Leuchtdiodenchip emittierte Strahlung genau eine seitlich zur Trägeroberfläche verlaufende Vorzugsrichtung auf. Dies bedeutet insbesondere, dass die Strahlungsemission nicht isotrop in den gesamten Winkelbereich von 360° parallel zur Trägeroberfläche erfolgt. Vielmehr erfolgt die Strahlungsemission im Wesentlichen nur in eine einzige parallel zur Trägeroberfläche verlaufende Vorzugrichtung. Die seitlich zur Trägeroberfläche verlaufende Vorzugsrichtung ist insbesondere eine parallel oder zumindest im Wesentlichen parallel zur Trägeroberfläche verlaufende Vorzugrichtung. Der seitlich von dem Leuchtdiodenchip und über dem Leuchtdiodenchip angeordnete Reflektor bildet insbesondere eine Kavität aus, in der der Leuchtdiodenchip angeordnet ist, wobei die Kavität eine seitliche Öffnung aufweist. Der Reflektor kann mehrteilig ausgeführt sein, insbesondere zweiteilig. In diesem Fall kann der Reflektor beispielsweise ein unteres Reflektorteil und ein oberes Reflektorteil aufweisen.
Das optoelektronische Bauelement, bei dem die von dem Leuchtdiodenchip emittierte Strahlung durch den Reflektor in eine seitlich zur Trägeroberfläche verlaufende Vorzugsrichtung umgelenkt wird, ist für alle Anwendungen vorteilhaft, bei denen eine gerichtete Emission von Strahlung seitlich zum Träger erwünscht ist. Dies kann insbesondere der Fall sein, wenn die von dem Leuchtdiodenchip emittierte Strahlung in einen Lichtleiter eingekoppelt werden soll, der parallel zur Trägeroberfläche angeordnet ist.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist der Reflektor eine mit reflektierenden Partikeln versehene Formmasse auf. Die Formmasse kann bei der Herstellung des optoelektronischen Bauelements mit einem Formpressverfahren auf den Träger aufgebracht werden und auf diese Weise der Reflektor ausgebildet werden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist die Formmasse ein Silikon oder ein Epoxidharz auf. Diese Materialien sind gut dazu geeignet, durch ein Formpressverfahren auf den Träger aufgebracht zu werden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weisen die reflektierenden Partikel TiO₂ oder ZrO₂ auf. Diese Materialien zeichnen sich insbesondere dadurch aus, dass sie einen vergleichsweise hohen Brechungsindex aufweisen und auf diese Weise die Reflektivität der Formmasse für die von dem Leuchtdiodenchip emittierte Strahlung erhöhen. Alternativ oder zusätzlich zu TiO₂- oder ZrO₂-Partikeln können andere Partikel, insbesondere aus dielektrischen Oxidmaterialien, in der Formmasse enthalten sein.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist der Leuchtdiodenchip einen rechteckigen oder quadratischen Querschnitt auf, der von vier Seitenflächen begrenzt wird. Bei dieser Ausgestaltung sind vorzugsweise drei der vier Seitenflächen des Leuchtdiodenchips dem Reflektor zugewandt und die vierte Seitenfläche ist einer Lichtaustrittsöffnung des optoelektronischen Bauelements zugewandt. In den seitlich zum Leuchtdiodenchip verlaufenden Richtungen wird die Strahlung beispielsweise in einer ersten Richtung aus dem optoelektronischen Bauelement emittiert. In einer um 90° zur ersten Richtung rotierten zweiten Richtung, in einer um 180° zur ersten Richtung rotierten dritten Richtung und in einer um 270° zur ersten Richtung rotierten vierten Richtung trifft die Strahlung auf den Reflektor und wird in diesen Richtungen nicht direkt aus dem optoelektronischen Bauelement ausgekoppelt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist zusätzlich zu dem Leuchtdiodenchip mindestens eine weitere elektronische Komponente auf der Trägeroberfläche angeordnet. Bei der weiteren elektronischen Komponente kann es sich insbesondere um einen Treiber für den mindestens einen Leuchtdiodenchip handeln. Der Treiber kann beispielsweise ein integrierter Schaltkreis (IC) sein. Die weitere elektronische Komponente kann in einer von dem Reflektor gebildeten Kavität angeordnet sein, in der auch der Leuchtdiodenchip angeordnet ist.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die weitere elektronische Komponente von der Formmasse umschlossen. Die Formmasse kann insbesondere die Formmasse sein, die zumindest einen Teil des Reflektors ausbildet. Die Formmasse kann insbesondere ein Silikon oder ein Epoxidharz aufweisen. Weiterhin kann die Formmasse reflektierende Partikel wie zum Beispiel TiO₂- oder ZrO₂-Partikel aufweisen. Die Umhüllung der mindestens einen weiteren elektronischen Komponente mit der Formmasse hat den Vorteil, dass die weitere Komponente im optoelektronischen Bauelement im Wesentlichen nicht sichtbar ist und von dem Leuchtdiodenchip emittierte Strahlung nicht an der weiteren elektronischen Komponente absorbiert wird.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist zwischen dem mindestens einen Leuchtdiodenchip und dem Reflektor eine strahlungsdurchlässige Umhüllung angeordnet. Die strahlungsdurchlässige Umhüllung kann beispielsweise durch Transfermolding oder durch Dispensen aufgebracht werden. Vorzugsweise weist die strahlungsdurchlässige Umhüllung ein thixotropes Material auf, wodurch das Aufbringen durch Dispensen erleichtert wird. Die strahlungsdurchlässige Umhüllung kann in einem nachfolgenden Schritt von dem Reflektor überformt werden. Es ist möglich, dass eine zwischen dem Leuchtdiodenchip und dem Reflektor ausgebildete Kavität von der strahlungsdurchlässigen Umhüllung ganz oder teilweise ausgefüllt ist.
Es wird weiterhin ein Verfahren zur Herstellung des optoelektronischen Bauelements angegeben. Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird der mindestens eine Leuchtdiodenchip bei dem Verfahren auf eine Trägeroberfläche eines Trägers, zum Beispiel auf einen Leiterrahmen oder eine Leiterplatte, aufgebracht. Der Leuchtdiodenchip kann beispielsweise mit einer Lotschicht oder einem Leitkleber auf den Träger aufgebracht werden. Der Leuchtdiodenchip wird insbesondere derart auf die Trägeroberfläche aufgebracht, dass die Hauptemissionsrichtung senkrecht zur Trägeroberfläche ist.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird in einem weiteren Schritt ein Reflektor über dem Leuchtdiodenchip und seitlich von dem Leuchtdiodenchip angeordnet. Der Reflektor ist dazu geeignet, eine von dem Leuchtiodenchip emittierte Strahlung in eine seitlich zur Trägeroberfläche verlaufende Vorzugsrichtung umzulenken.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird der Reflektor durch Formpressen (Molding) hergestellt. Das Formpressen kann insbesondere Compression Molding, Transfer Molding, Film Assisted Molding (FAM) und/oder Injection Molding umfassen. Es ist möglich, dass der Reflektor in zwei oder mehr Schritten hergestellt wird, wobei verschiedene Formpressverfahren angewandt werden. Beispielsweise kann ein unteres Reflektorteil mit Transfer Molding und ein oberes Reflektorteil durch Compression Molding hergestellt werden. Der Reflektor weist insbesondere eine Formmasse auf, beispielsweise ein Silikon oder ein Epoxidharz. Die Formmasse kann reflektierende Partikel wie zum Beispiel TiO₂- oder ZrO₂-Partikel aufweisen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird mindestens eine weitere elektronische Komponente auf dem Träger angeordnet. Die weitere elektronische Komponente ist beispielsweise ein Treiber für den Leuchtdiodenchip. Die weitere elektronische Komponente wird bei der Herstellung des Reflektors vorteilhaft von dem Reflektor umschlossen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird vor dem Aufbringen des Reflektors eine strahlungsdurchlässige Umhüllung auf den mindestens einen Leuchtdiodenchip aufgebracht. Die strahlungsdurchlässige Umhüllung ist beispielsweise aus einem thixotropen Material gebildet und kann durch Dispensen auf den Leuchtdiodenchip aufgebracht werden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens werden mindestens zwei Leuchtdiodenchips auf dem Träger angeordnet und der Reflektor derart über den Leuchtdiodenchips angeordnet, dass der Reflektor eine Kuppel über den Leuchtdiodenchips ausbildet. Der Träger und der Reflektor werden nachfolgendend derart im Bereich zwischen den Leuchtdiodenchips durchtrennt, dass zwei optoelektronische Bauelemente mit jeweils einem der Leuchtdiodenchips und einer seitlichen Öffnung zur Emission der vom Reflektor umgelenkten Strahlung des Leuchtdiodenchips ausgebildet werden. Der eine Kuppel ausbildende Reflektor wird vorzugsweise mittig zwischen den Leuchtdiodenchips, beispielsweise im Scheitelpunkt der Kuppel, durchtrennt. Das Durchtrennen des Reflektors und des Trägers kann zum Beispiel mit einem Sägeverfahren erfolgen. In diesem Fall ist die Strahlungsaustrittsfläche des optoelektronischen Bauelements eine Sägefläche.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahren wird in einem im Zwischenraum zwischen den zwei Leuchtdiodenchips temporär ein Füllmaterial eingefügt, wobei der Träger und der Reflektor im Bereich des Füllmaterials durchtrennt werden und das Füllmaterial nachfolgend wieder entfernt wird. Diese Vorgehensweise hat den Vorteil, dass die Sägefläche mit dem Entfernen des Füllmaterials entfernt wird. Die Strahlungsaustrittsfläche ist in diesem Fall vorteilhaft keine Sägefläche und weist somit keine Sägespuren auf.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens ergeben sich aus der Beschreibung des optoelektronischen Bauelements und umgekehrt.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen im Zusammenhang mit den 1 bis 9 näher erläutert.
Es zeigen:

1A bis 1F eine schematische Darstellung eines Beispiels zur Herstellung eines optoelektronischen Bauelements anhand von Zwischenschritten,
1G eine schematische Darstellung eines Querschnitts durch ein optoelektronisches Bauelement gemäß einem ersten Beispiel,
2A bis 2E eine schematische Darstellung eines Beispiels zur Herstellung eines optoelektronischen Bauelements anhand von Zwischenschritten,
2F eine schematische Darstellung eines Querschnitts durch ein optoelektronisches Bauelement gemäß einem zweiten Beispiel,
3A eine schematische Darstellung eines Beispiels zur Herstellung eines optoelektronischen Bauelements anhand eines Zwischenschritts,
3B eine schematische Darstellung eines Querschnitts durch ein optoelektronisches Bauelement gemäß einem dritten Beispiel,
4A bis 4E eine schematische Darstellung eines Beispiels zur Herstellung eines optoelektronischen Bauelements anhand von Zwischenschritten,
4F eine schematische Darstellung eines Querschnitts durch ein optoelektronisches Bauelement gemäß einem vierten Beispiel,
5A eine schematische Darstellung eines Beispiels zur Herstellung eines optoelektronischen Bauelements anhand eines Zwischenschritts,
5B eine schematische Darstellung eines Querschnitts durch ein optoelektronisches Bauelement gemäß einem fünften Beispiel,
6 eine Draufsicht auf die Anordnung der Leuchtdiodenchips auf einem Träger bei einem Beispiel des Verfahrens,
7 eine Draufsicht auf die Anordnung der Leuchtdiodenchips auf einem Träger bei einem weiteren Beispiel des Verfahrens,
8A bis 8D eine schematische Darstellung eines Beispiels zur Herstellung eines optoelektronischen Bauelements anhand von Zwischenschritten,
8E eine schematische Darstellung eines Querschnitts durch ein optoelektronisches Bauelement gemäß einem sechsten Beispiel,
9A eine schematische Darstellung eines Beispiels zur Herstellung eines optoelektronischen Bauelements anhand eines Zwischenschritts, und
9B eine schematische Darstellung eines Querschnitts durch ein optoelektronisches Bauelement gemäß einem siebten Beispiel.

Gleiche oder gleich wirkende Bestandteile sind in den Figuren jeweils mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Die dargestellten Bestandteile sowie die Größenverhältnisse der Bestandteile untereinander sind nicht als maßstabsgerecht anzusehen.
Die 1A bis 1G zeigen ein erstes Beispiel des Verfahrens zur Herstellung eines optoelektronischen Bauelements. Bei den Zwischenschritten gemäß den 1A bis 1F werden beispielhaft zwei optoelektronische Bauelemente gleichzeitig auf zwei nebeneinander angeordneten Bereichen eines Trägers 1 hergestellt. Das Verfahren kann auch für die gleichzeitige Herstellung einer Vielzahl optoelektronischer Bauelemente auf einem gemeinsamen Träger verwendet werden.
Wie in 1A gezeigt, wird bei dem Verfahren ein Träger 1 bereitgestellt, auf dem mindestens ein Leuchtdiodenchip 2 und vorzugsweise mindestens eine weitere elektronische Komponente 3 angeordnet werden können. Der Träger 1 ist beispielsweise ein Leiterrahmen 1A, der bereichsweise mit einem Kunststoff 1B umformt sein kann. Ein solcher Träger wird auch als „premolded Leadframe“ bezeichnet. Der Leiterrahmen 1A ist elektrisch leitfähig und kann ein Metall wie zum Beispiel Kupfer aufweisen. Bei dem in 1A dargestellten Zwischenschritt sind zwei weitere elektronische Komponenten 3, beispielsweise zwei als Treiber für die Leuchtdiodenchips dienende IC-Chips, auf der Trägeroberfläche 1C angeordnet worden. Die weiteren elektronischen Komponenten 3 können elektrische Kontakte aufweisen, die direkt oder beispielsweise über einen Bonddraht mit dem Leiterrahmen 1A verbunden sind.
Bei dem in 1B dargestellten Zwischenschritt sind die weiteren elektronischen Komponente 3 mit einer Formmasse umhüllt worden, die im optoelektronischen Bauelement ein seitliches Reflektorteil 4A ausbildet. Die Formmasse ist beispielsweise ein Silikon oder ein Epoxidharz und weist vorteilhaft reflektierende Partikel wie zum Beispiel TiO₂ oder ZrO₂ auf.
Bei dem in 1C dargestellten Zwischenschritt sind zwei Leuchtdiodenchips 2 auf den Träger 1 aufgebracht worden. Die Leuchtdiodenchips 2 werden beispielsweise auf den Träger 1 gelötet oder geklebt. Die Leuchtdiodenchips 2 weisen eine Hauptemissionsrichtung auf, die senkrecht zur Trägeroberfläche ist. Die Leuchtdiodenchips 2 können elektrische Kontakte aufweisen, die direkt oder beispielsweise über einen Bonddraht mit dem Leiterrahmen 1A verbunden sind.
Bei dem in 1D dargestellten Zwischenschritt ist eine strahlungsdurchlässige Umhüllung 5 auf die Leuchtdiodenchips 2 aufgebracht worden. Die strahlungsdurchlässige Umhüllung 5 ist zum Beispiel ein Klarverguss, der durch Vergießen (Casting) aufgebracht wird. Bei einer Ausgestaltung kann die strahlungsdurchlässige Umhüllung 5 einen Lumineszenzkonversionsstoff aufweisen. In diesem Fall wird ein Teil einer von dem Leuchtdiodenchip 2 emittierten Primärstrahlung, beispielsweise blaues oder ultraviolettes Licht, von dem Lumineszenzkonversionsstoff in eine Sekundärstrahlung, beispielsweise gelbes Licht, umgewandelt. Auf diese Weise kann ein Mischlicht aus der Primärstrahlung und der Sekundärstrahlung, insbesondere Weißlicht, erzeugt werden. Es ist alternativ oder zusätzlich auch möglich, dass die strahlungsdurchlässige Umhüllung lichtstreuende Partikel aufweist, um beispielsweise die Winkelverteilung oder die Farbe über Winkel-Verteilung (CoA, Color over Angle) zu beeinflussen.
Bei dem in 1E dargestellten Zwischenschritt ist über den Leuchtdiodenchips 2 eine Formmasse aufgebracht worden. Die Formmasse wird insbesondere auf das seitliche Reflektorteil 4A und die strahlungsdurchlässige Umhüllung 5 aufgebracht und bildet ein oberes Reflektorteil 4B aus. Die Formmasse ist beispielsweise ein Silikon oder ein Epoxidharz und weist vorteilhaft reflektierende Partikel wie zum Beispiel TiO₂ oder ZrO₂ auf. Das seitliche Reflektorteil 4A und das obere Reflektorteil 4B bilden zusammen einen Reflektor 4 aus, der seitlich und oberhalb der Leuchtdiodenchips 2 angeordnet ist.
In einem weiteren Schritt, der in 1F dargestellt ist, werden der Träger 1, die strahlungsdurchlässige Umhüllung 5 und das obere Reflektorteil 4B in der Mitte zwischen den Leuchtdiodenchips 2 durchtrennt. Das Durchtrennen erfolgt vorzugsweise durch Zersägen. Die gestrichelte Linie in der 1F stellt die Sägespur 6 dar. Auf diese Weise werden zwei optoelektronische Bauelemente mit jeweils einem Leuchtdiodenchip 2 und einer weiteren elektronischen Komponente 3 hergestellt.
Ein auf diese Weise hergestelltes optoelektronisches Bauelement 10 gemäß einem ersten Beispiel ist in 1G dargestellt. Das optoelektronische Bauelement 10 weist eine Strahlungsaustrittsfläche 7 auf, die durch eine Seitenfläche der strahlungsdurchlässigen Umhüllung 5 gebildet ist. Das optoelektronische Bauelement 10 emittiert die Strahlung des Leuchtdiodenchips 2 in eine Vorzugsrichtung 11, die seitlich, insbesondere parallel, zur Trägeroberfläche 1C verläuft. Der Leuchtdiodenchip 2 kann insbesondere einen rechteckigen oder quadratischen Querschnitt mit vier Seitenflächen aufweisen, wobei drei der Seitenflächen dem unteren Reflektorteil 4A zugewandt sind und die vierte Seitenfläche der Strahlungsaustrittsfläche 7 zugewandt ist. In dem optoelektronischen Bauelement 10 ist die weitere elektronische Komponente 3, insbesondere ein Treiber für den Leuchtdiodenchip 2, vorteilhaft von der Formmasse, die das untere Reflektorteil 4A ausbildet, umhüllt, so dass die weitere elektronische Komponente 3 von außen nicht sichtbar ist.
In den 2A bis 2E ist ein zweites Beispiel eines Verfahrens zur Herstellung des optoelektronischen Bauelements anhand von Zwischenschritten dargestellt.
Bei dem in 2A dargestellten Zwischenschritt sind zwei Leuchtdiodenchips 2 auf einen Träger 1, beispielsweise auf einen mit einem Kunststoff 1B umformten Leiterrahmen 1A, aufgebracht worden. Die Leuchtdiodenchips 2 werden beispielsweise jeweils mit Bonddrähten elektrisch kontaktiert.
Wie in 2B gezeigt, wird nachfolgend eine strahlungsdurchlässige Umhüllung 5 auf die Leuchtdiodenchips 2 aufgebracht. Die strahlungsdurchlässige Umhüllung 5 wird beispielsweise durch Transferpressen auf die Leuchtdiodenchips 2 aufgebracht.
Bei einer alternativen Ausgestaltung, die in 2C dargestellt ist, wird die strahlungsdurchlässige Umhüllung 5 durch Dispensen auf die Leuchtdiodenchips 2 aufgebracht. In diesem Fall ist es vorteilhaft, wenn der Träger 1 Gräben 1D aufweist, die beim Aufbringen der strahlungsdurchlässigen Umhüllung 5 als Stoppgräben fungieren.
In einem weiteren Schritt, der in 2D dargestellt ist, werden weitere elektronische Komponenten 3, beispielsweise jeweils ein Treiber für die Leuchtdiodenchips 2, auf den Träger 1 aufgebracht. Die 2D zeigt wieder einen Träger 1 ohne die Gräben 1D der 2C. Der hier beschriebene Schritt und die nachfolgenden Schritte können in analoger Weise auch bei einem Träger mit den Gräben 1D erfolgen und werden daher nicht separat beschrieben.
Bei dem in 2E dargestellten Schritt ist eine Formmasse auf die strahlungsdurchlässige Umhüllung 5 und die weiteren elektronischen Komponenten 3 aufgebracht worden. Die Formmasse bildet einen Reflektor 4 aus, der seitlich von den Leuchtdiodenchips 2 und über den Leuchtdiodenchips 2 angeordnet ist. Die Formmasse ist beispielsweise ein Silikon oder ein Epoxidharz und weist vorteilhaft reflektierende Partikel wie zum Beispiel TiO₂ oder ZrO₂ auf. Die Formmasse wird vorzugsweise durch Formpressen (Compression Molding) aufgebracht. Beim Aufbringen durch Compression Molding kann die Formmasse im Vergleich zum Transfer Molding vorteilhaft eine vergleichsweise hohe Konzentration an reflektierenden Partikeln aufweisen, da in der Regel keine weiteren Füllstoffe zur Einstellung des thermischen Ausdehnungskoeffizienten zugefügt werden müssen. Eine höhere Konzentration an reflektierenden Partikeln ermöglicht eine höhere Reflektivität bei gleicher Materialstärke. Nach der Herstellung des Reflektors 4 werden der Träger 1, die strahlungsdurchlässige Umhüllung 5 und der Reflektor 4 entlang der in 2E dargestellten Sägespur 6 durchtrennt. Auf diese Weise werden zwei optoelektronische Bauelemente hergestellt, die jeweils einen Leuchtdiodenchip 2 und eine weitere elektronische Komponente 3 enthalten.
Ein mit dem Verfahren gemäß den 2A bis 2E hergestelltes optoelektronisches Bauelement 10 ist in der 2F dargestellt. Das optoelektronische Bauelement 10 weist eine seitlich angeordnete Strahlungsaustrittsfläche 7 auf, die durch eine Seitenfläche der strahlungsdurchlässigen Umhüllung 5 gebildet ist. Das optoelektronische Bauelement 10 emittiert Strahlung des Leuchtdiodenchips 2 in eine Vorzugsrichtung 11, die seitlich, insbesondere parallel zur Trägeroberfläche 1C verläuft.
In der 3A ist ein Zwischenschritt bei einer Abwandlung des Verfahrens gemäß den 2A bis 2E dargestellt. Bei dieser Abwandlung werden die weiteren elektronischen Komponenten 3 vor dem Aufbringen der strahlungsdurchlässigen Umhüllung 5 auf den Träger 1 aufgebracht. Wie in 3A gezeigt, wird die strahlungsdurchlässige Umhüllung 5 sowohl auf die Leuchtdiodenchips 2 als auch auf die weiteren elektronischen Komponenten 3 aufgebracht. Das Aufbringen der strahlungsdurchlässigen Umhüllung 5 erfolgt vorzugsweise durch Formpressen. Nachfolgend wird analog zur 2E eine Formmasse auf die strahlungsdurchlässige Umhüllung aufgebracht, um einen Reflektor auszubilden, und dann der Träger 1, die strahlungsdurchlässige Umhüllung 5 sowie der Reflektor durchtrennt, um zwei optoelektronische Bauelemente zu erzeugen.
Ein auf diese Weise hergestelltes optoelektronisches Bauelement 10 ist in 3B dargestellt. Das optoelektronische Bauelement 10 weist eine seitlich angeordnete Strahlungsaustrittsfläche 7 auf, die durch eine Seitenfläche der strahlungsdurchlässigen Umhüllung 5 gebildet ist. Das optoelektronische Bauelement 10 emittiert Strahlung des Leuchtdiodenchips 2 in eine Vorzugsrichtung 11, die seitlich, insbesondere parallel zur Trägeroberfläche 1C verläuft.
In den 4A bis 4E ist ein viertes Beispiel eines Verfahrens zur Herstellung des optoelektronischen Bauelements anhand von Zwischenschritten dargestellt.
Wie in 4A dargestellt, wird bei diesem Beispiel ein Träger 1 verwendet, der beispielsweise ein mit einem Kunststoff 1B umformter Leiterrahmen 1A ist. Der Träger 1 weist im Unterschied zu den vorherigen Beispielen Trennstege 1E auf, die auf der Trägeroberfläche 1C angeordnet sind. Die Trennstege 1E sind im fertigen optoelektronischen Bauelement zwischen den Leuchtdiodenchips und den weiteren elektronischen Komponenten angeordnet. Die Trennstege 1E sind vorteilhaft aus einer Formmasse gebildet, die das gleiche Material wie der später hergestellte Reflektor aufweist.
Insbesondere können die Trennstege 1E ein Epoxidharz oder ein Silikon mit reflektierenden Partikeln wie beispielsweise TiO₂ oder SiO₂ aufweisen.
Bei dem in 4B dargestellten Zwischenschritt sind zwei Leuchtdiodenchips 2 auf den Träger 1 aufgebracht worden. Die Leuchtdiodenchips 2 werden beispielsweise jeweils mit Bonddrähten elektrisch kontaktiert. Außerdem sind weitere elektronische Komponenten 3, beispielsweise jeweils ein Treiber für die Leuchtdiodenchips 2, auf den Träger 1 aufgebracht worden.
Wie in 4C gezeigt, wird nachfolgend eine strahlungsdurchlässige Umhüllung 5 auf die Leuchtdiodenchips 2 und die weiteren elektronischen Komponenten 3 aufgebracht. Die strahlungsdurchlässige Umhüllung 5 wird beispielsweise durch Formpressen hergestellt.
In einem weiteren Schritt, der in 4D dargestellt ist, werden über den Trennstegen 1E Ausnehmungen 8 in der strahlungsdurchlässigen Umhüllung 5 erzeugt, die bis zur Oberseite der Trennstege 1E reichen. Die Ausnehmungen 8 können beispielsweise durch Sägen hergestellt werden.
Bei dem in 4E dargestellten Schritt ist eine Formmasse auf die strahlungsdurchlässige Umhüllung 5 aufgebracht worden. Die Formmasse füllt die Ausnehmungen 8 über den Trennstegen 1E aus. Die Formmasse bildet zusammen mit der Formmasse, die die Trennstege ausbildet, einen Reflektor 4 aus, der seitlich von den Leuchtdiodenchips 2 und über den Leuchtdiodenchips 2 angeordnet ist. Die Formmasse ist beispielsweise ein Silikon oder ein Epoxidharz und weist vorteilhaft reflektierende Partikel wie zum Beispiel TiO₂ oder ZrO₂ auf. Die Formmasse wird vorzugsweise durch Formpressen aufgebracht. Nachfolgend werden der Träger 1, die strahlungsdurchlässige Umhüllung 5 und der Reflektor 4 entlang der in 4E dargestellten Sägespur 6 durchtrennt. Auf diese Weise werden zwei optoelektronische Bauelemente hergestellt, die jeweils einen Leuchtdiodenchip 2 und eine weitere elektronische Komponente 3 enthalten.
Ein mit dem Verfahren gemäß den 4A bis 4E hergestelltes optoelektronisches Bauelement 10 ist in der 4F dargestellt. Das optoelektronische Bauelement 10 weist eine seitlich angeordnete Strahlungsaustrittsfläche 7 auf, die durch eine Seitenfläche der strahlungsdurchlässigen Umhüllung 5 gebildet ist. Das optoelektronische Bauelement 10 emittiert Strahlung des Leuchtdiodenchips 2 in eine Vorzugsrichtung 11, die seitlich, insbesondere parallel zur Trägeroberfläche 1C verläuft. Das optoelektronische Bauelement 10 weist einen Reflektor 4 auf, wobei ein unteres Reflektorteil 4A von den Trennstegen 1E und ein oberes Reflektorteil 4B von der auf die strahlungsdurchlässige Umhüllung 5 aufgebrachten Formmasse gebildet wird.
In der 5A ist ein Zwischenschritt bei einer Abwandlung des Verfahrens gemäß den 4A bis 4E dargestellt. Bei dieser Abwandlung wird ein Träger 1 ohne Trennstege wie bei den Beispielen der 1 bis 3 verwendet. Nach dem Aufbringen der strahlungsdurchlässigen Umhüllung 5 werden analog zur 4D Ausnehmungen in der strahlungsdurchlässigen Umhüllung 5 erzeugt, die bei dem hier gezeigten Beispiel aber bis zum Träger 1 oder sogar bis in den Träger 1 hinein reichen. Die Ausnehmungen werden vorzugsweise durch Sägen erzeugt und können an der Trägeroberfläche 1C enden oder sich um bis zu etwa 50 µm in den Träger 1 hinein erstrecken. Nachfolgend wird analog zur 4E eine Formmasse auf die strahlungsdurchlässige Umhüllung 5 aufgebracht, die einen Reflektor 4 ausbildet. Die Formmasse ist beispielsweise ein Silikon oder ein Epoxidharz und weist vorteilhaft reflektierende Partikel wie zum Beispiel TiO₂ oder ZrO₂ auf. Die Formmasse wird vorzugsweise durch Formpressen aufgebracht. Nachfolgend werden der Träger 1, die strahlungsdurchlässige Umhüllung 5 und der Reflektor 4 entlang der in 5A dargestellten Sägespur 6 durchtrennt. Auf diese Weise werden zwei optoelektronische Bauelemente hergestellt, die jeweils einen Leuchtdiodenchip 2 und eine weitere elektronische Komponente 3 enthalten.
Ein auf diese Weise hergestelltes optoelektronisches Bauelement 10 ist in 5B dargestellt. Das optoelektronische Bauelement 10 weist eine seitlich angeordnete Strahlungsaustrittsfläche 7 auf, die durch eine Seitenfläche der strahlungsdurchlässigen Umhüllung 5 gebildet ist. Das optoelektronische Bauelement 10 emittiert Strahlung des Leuchtdiodenchips 2 in eine Vorzugsrichtung 11, die seitlich, insbesondere parallel zur Trägeroberfläche 1C verläuft. Das optoelektronische Bauelement 10 weist einen Reflektor 4 auf, wobei ein unteres Reflektorteil 4A durch die Formmasse in den Ausnehmungen und ein oberes Reflektorteil 4B von der auf die strahlungsdurchlässige Umhüllung 5 aufgebrachte Formmasse gebildet wird.
6 zeigt in einer Draufsicht die Anordnung der Leuchtdiodenchips 2 auf einem Träger 1 bei einem Beispiel des Verfahrens, bei dem mehrere optoelektronische Bauelemente gleichzeitig auf dem Träger 1 herstellt werden. Bei diesem Beispiel werden optoelektronische Bauelemente hergestellt, die jeweils einen Leuchtdiodenchip 2 und keine weitere elektronische Komponente aufweisen. In 6 sind zum einen die Sägespuren 6B dargestellt, mit denen die Ausnehmungen für die unteren Reflektorteile 4B analog zur Beschreibung der 5A hergestellt werden. Diese Sägespuren 6 sind vorzugsweise etwa 300 µm bis 500 µm breit und dringen 0 µm bis 50 µm in den Träger 1 ein. Außerdem sind die Sägespuren 6 dargestellt, mit denen der Träger 1 zu einzelnen optoelektronischen Bauelementen vereinzelt wird. Diese Sägespuren 6 sind vorzugsweise 100 µm bis 200 µm breit und durchtrennen den Träger 1. Die so hergestellten optoelektronischen Bauelemente emittieren jeweils Strahlung in eine durch die Pfeile gekennzeichnete Vorzugsrichtung 11.
7 zeigt in einer Draufsicht die Anordnung der Leuchtdiodenchips 2 auf einem Träger 1 bei einem weiteren Beispiel des Verfahrens, bei dem mehrere optoelektronische Bauelemente gleichzeitig auf dem Träger 1 herstellt werden. Bei diesem Beispiel werden optoelektronische Bauelemente hergestellt, die jeweils einen Leuchtdiodenchip 2 und zusätzlich eine weitere elektronische Komponente 3, insbesondere einen Treiber für die Leuchtdiodenchips 2, aufweisen. In 6 sind zum einen die Sägespuren 6B dargestellt, mit denen die Ausnehmungen für die unteren Reflektorteile 4B analog zur Beschreibung der 5A hergestellt werden. Diese Sägespuren 6 sind vorzugsweise etwa 300 µm bis 500 µm breit und dringen 0 µm bis 50 µm in den Träger 1 ein. Außerdem sind die Sägespuren 6 dargestellt, mit denen der Träger 1 zu einzelnen optoelektronischen Bauelementen vereinzelt wird. Diese Sägespuren 6 sind vorzugsweise 100 µm bis 200 µm breit und durchtrennen den Träger 1. Die so hergestellten optoelektronischen Bauelemente 2 emittieren jeweils Strahlung in eine durch die Pfeile gekennzeichnete Vorzugsrichtung 11.
In den 8A bis 8D ist ein weiteres Beispiel eines Verfahrens zur Herstellung des optoelektronischen Bauelements anhand von Zwischenschritten dargestellt.
Wie in 8A dargestellt, wird bei diesem Beispiel ein Träger 1 verwendet, der ein mit einem Kunststoff 1B umformter Leiterrahmen 1A ist. In der 8A sind zwei Leuchtdiodenchips 2 auf den Träger 1 aufgebracht worden. Die Leuchtdiodenchips 2 werden beispielsweise jeweils mit Bonddrähten elektrisch kontaktiert. Außerdem sind weitere elektronische Komponenten 3, beispielsweise jeweils ein Treiber für die Leuchtdiodenchips 2, auf den Träger 1 aufgebracht worden. Der Träger 1 weist im Unterschied zu den vorherigen Beispielen eine Vertiefung auf, die zwischen zwei benachbarten Leuchtdiodenchips 2 angeordnet ist. Weiterhin ist die weitere elektronische Komponente 3 mit einer Formmasse umhüllt worden, die im optoelektronischen Bauelement ein unteres Reflektorteil 4A ausbildet. Die Formmasse ist beispielsweise ein Silikon oder ein Epoxidharz und weist vorteilhaft reflektierende Partikel wie zum Beispiel TiO₂ oder ZrO₂ auf.
Wie in 8B gezeigt, wird nachfolgend eine strahlungsdurchlässige Umhüllung 5 auf die Leuchtdiodenchips 2 und auf das untere Reflektorteil 4A über den weiteren elektronischen Komponenten 3 aufgebracht. Die strahlungsdurchlässige Umhüllung 5 wird beispielsweise durch Formpressen hergestellt. Die strahlungsdurchlässige Umhüllung 5 weist eine Vertiefung im Bereich der Vertiefung des Trägers 1 auf.
In einem weiteren Schritt, der in 8C dargestellt ist, wird die Vertiefung in der strahlungsdurchlässigen Umhüllung 5 mit einem Füllmaterial 9 aufgefüllt. Das Füllmaterial 9 ist vorzugsweise ein Material, das wasserlöslich ist, zum Beispiel Polyvinylalkohol. Dies hat den Vorteil, dass das Füllmaterial nach dem späteren Schritt des Zertrennens auf einfache Weise wieder entfernt werden kann.
Bei dem in 8D dargestellten Schritt ist eine Formmasse auf die strahlungsdurchlässige Umhüllung 5 aufgebracht worden. Die Formmasse bildet ein oberes Reflektorteil 4B aus, das über den Leuchtdiodenchips 2 angeordnet ist. Die Formmasse ist beispielsweise ein Silikon oder ein Epoxidharz und weist vorteilhaft reflektierende Partikel wie zum Beispiel TiO₂ oder ZrO₂ auf. Die Formmasse wird vorzugsweise durch Formpressen aufgebracht. Nachfolgend werden der Träger 1, die strahlungsdurchlässige Umhüllung 5, das Füllmaterial 9 und der Reflektor 4 entlang der in 8D dargestellten Sägespur 6 durchtrennt. Nachfolgend wird vorzugsweise das Füllmaterial 9 wieder entfernt. Auf diese Weise werden zwei optoelektronische Bauelemente hergestellt, die jeweils einen Leuchtdiodenchip 2 und eine weitere elektronische Komponente 3 enthalten.
Ein auf diese Weise hergestelltes optoelektronisches Bauelement 10 ist in 8E dargestellt. Das optoelektronische Bauelement 10 weist eine seitlich angeordnete Strahlungsaustrittsfläche 7 auf, die durch eine Seitenfläche der strahlungsdurchlässigen Umhüllung 5 gebildet ist. Das optoelektronische Bauelement 10 emittiert Strahlung des Leuchtdiodenchips 2 in eine Vorzugsrichtung 11, die seitlich, insbesondere parallel zur Trägeroberfläche 1C verläuft.
In der 9A ist ein Zwischenschritt bei einer Abwandlung des Verfahrens gemäß den 8A bis 8D dargestellt. Bei dieser Abwandlung ist die strahlungsdurchlässige Umhüllung 5 mittels Film Assisted Molding (FAM) auf den Träger 1 und die Leuchtdiodenchips 2 aufgebracht worden. Die strahlungsdurchlässige Umhüllung 5 bedeckt in diesem Fall nicht die Formmasse, die das untere Reflektorteil 4B ausbildet. Die Formmasse, die das obere Reflektorteil 4B ausbildet, wird auf die strahlungsdurchlässige Umhüllung und direkt auf das untere Reflektorteil 4B aufgebracht. Nachfolgend werden der Träger 1, die strahlungsdurchlässige Umhüllung 5, die Füllmasse 9 sowie der Reflektor 4 durchtrennt, um zwei optoelektronische Bauelemente zu erzeugen.
Ein auf diese Weise hergestelltes optoelektronisches Bauelement 10 ist in 9B dargestellt. Das optoelektronische Bauelement 10 weist eine seitlich angeordnete Strahlungsaustrittsfläche 7 auf, die durch eine Seitenfläche der strahlungsdurchlässigen Umhüllung 5 gebildet ist. Das optoelektronische Bauelement 10 emittiert Strahlung des Leuchtdiodenchips 2 in eine Vorzugsrichtung 11, die seitlich, insbesondere parallel zur Trägeroberfläche 1C verläuft.
Die Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele 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: Träger
1A: Leiterrahmen
1B: Kunststoff
1C: Trägeroberfläche
1D: Graben
1E: Trennsteg
2: Leuchtdiodenchip
3: weitere elektronische Komponente
4: Reflektor
4A: seitliches Reflektorteil
4B: oberes Reflektorteil
5: strahlungsdurchlässige Umhüllung
6: Sägespur
6B: Sägespur
7: Strahlungsaustrittsfläche
8: Ausnehmung
9: Füllmaterial
10: optoelektronisches Bauelement
11: Vorzugsrichtung

Claims

Optoelektronisches Bauelement, umfassend - einen Träger (1) mit einer Trägeroberfläche (IC), und - einen auf der Trägeroberfläche (1C) angeordneten Leuchtdiodenchip (2), der eine Hauptemissionsrichtung senkrecht zur Trägeroberfläche (1C) aufweist, wobei - über dem Leuchtdiodenchip (2) und seitlich von dem Leuchtdiodenchip ein Reflektor (4) angeordnet ist, der dazu geeignet ist, eine von dem Leuchtiodenchip (2) emittierte Strahlung in eine seitlich zur Trägeroberfläche (1C) verlaufende Vorzugsrichtung (11) umzulenken.
Optoelektronisches Bauelement nach Anspruch 1, wobei der Reflektor (4) eine mit reflektierenden Partikeln versehene Formmasse aufweist.
Optoelektronisches Bauelement nach Anspruch 2, wobei die Formmasse ein Silikon oder ein Epoxidharz aufweist.
Optoelektronisches Bauelement nach Anspruch 2 oder 3, wobei die reflektierenden Partikel TiO₂ oder ZrO₂ aufweisen.
Optoelektronisches Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Leuchtdiodenchip (2) einen rechteckigen oder quadratischen Querschnitt aufweist, der von vier Seitenflächen begrenzt wird, und wobei drei der vier Seitenflächen dem Reflektor (4) zugewandt sind und die vierte Seitenfläche einer Strahlungsaustrittsfläche (7) des optoelektronischen Bauelements (10) zugewandt ist.
Optoelektronisches Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem mindestens eine weitere elektronische Komponente (3) auf der Trägeroberfläche (1C) angeordnet ist.
Optoelektronisches Bauelement nach Anspruch 6, bei dem die weitere elektronische Komponente (3) von einer Formmasse umhüllt ist.
Optoelektronisches Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zwischen dem mindestens einen Leuchtdiodenchip (2) und dem Reflektor (4) eine strahlungsdurchlässige Umhüllung (5) angeordnet ist.
Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Bauelements, umfassend die Schritte: - Aufbringen mindestens eines Leuchtdiodenchips (2) auf eine Trägeroberfläche (1C) eines Trägers (1), so dass der Leuchtdiodenchip (2) eine Hauptemissionsrichtung senkrecht zur Trägeroberfläche (1C) aufweist, - Anordnen eines Reflektors (4) über dem Leuchtdiodenchip (2) und seitlich von dem Leuchtdiodenchip (2), wobei der Reflektor (4) dazu geeignet ist, eine von dem Leuchtiodenchip (2) emittierte Strahlung in eine seitlich zur Trägeroberfläche (1C) verlaufende Vorzugsrichtung (11) umzulenken.
Verfahren nach Anspruch 9, bei dem der Reflektor (4) durch Formpressen hergestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, bei dem mindestens eine weitere elektronische Komponente (3) auf dem Träger (1) angeordnet wird.
Verfahren nach Anspruch 11, bei dem die mindestens eine weitere elektronische Komponente (3) von dem Reflektor (4) umschlossen wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 12, wobei vor dem Aufbringen des Reflektors (4) eine strahlungsdurchlässige Umhüllung (5) auf den mindestens einen Leuchtdiodenchip (2) aufgebracht wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 13, bei dem zwei Leuchtdiodenchips (2) auf dem Träger (1) angeordnet werden und der Reflektor (4) derart über den Leuchtdiodenchips (2) angeordnet wird, dass der Reflektor (4) eine Kuppel über den Leuchtdiodenchips (2) ausbildet, und wobei der Träger (1) und der Reflektor (4) nachfolgendend derart im Bereich zwischen den Leuchtdiodenchips (2) durchtrennt werden, dass zwei optoelektronische Bauelemente mit jeweils einem der Leuchtdiodenchips (2) und einer seitlichen Öffnung zur Emission der vom Reflektor (4) umgelenkten Strahlung des Leuchtdiodenchips (2) ausgebildet werden.
Verfahren nach Anspruch 14, bei dem in einem im Zwischenraum zwischen den zwei Leuchtdiodenchips (2) temporär ein Füllmaterial (9) eingefügt wird, wobei der Träger (1) und der Reflektor (4) im Bereich des Füllmaterials (9) durchtrennt werden und das Füllmaterial (9) nachfolgend wieder entfernt wird.