DE102020133755A1

DE102020133755A1 - Bauelement mit strukturiertem leiterrahmen und verfahren zur herstellung eines bauelements

Info

Publication number: DE102020133755A1
Application number: DE102020133755.8A
Authority: DE
Inventors: Daniel Richter
Original assignee: Osram Opto Semiconductors GmbH
Current assignee: Ams Osram International GmbH
Priority date: 2020-12-16
Filing date: 2020-12-16
Publication date: 2022-06-23
Also published as: WO2022128281A1

Abstract

Es wird ein Bauelement (10) mit einem Leiterrahmen (1), einem zur Erzeugung elektromagnetischer Strahlung eingerichteten Hauptkörper (2) und einem Formkörper (9) angegeben. Der Leiterrahmen (1) weist einen ersten Teilbereich (11) mit einer Vertiefung (13) und einen von dem ersten Teilbereich (11) lateral beabstandeten zweiten Teilbereich (12) auf, wobei der erste Teilbereich (11) und der zweite Teilbereich (12) durch den Formkörper (9) miteinander mechanisch verbunden und zur elektrischen Kontaktierung des Hauptkörpers (2) eingerichtet sind. Der Hauptkörper (2) ist in der Vertiefung (13) angeordnet und ragt entlang vertikaler Richtung über den ersten Teilbereich (11) des Leiterrahmens (1) hinaus. Der erste Teilbereich (11) weist eine vertikale Höhe (H1) auf und die Vertiefung weist eine vertikale Tiefe (T) auf, wobei ein Verhältnis (T/H1) der vertikalen Tiefe (T) der Vertiefung (13) zu der vertikalen Höhe (H1) des ersten Teilbereichs (11) zwischen einschließlich 0,3 und 0,7 ist.

Description

Es wird ein Bauelement mit strukturiertem Leiterrahmen angegeben. Des Weiteren wird ein Verfahren zur Herstellung eines Bauelements, insbesondere eines Bauelements mit strukturiertem Leiterrahmen angegeben.
Für verschiedenste Anwendungen ist oft wünschenswert, die Sekundäroptik einer Beleuchtungseinrichtung, die insbesondere eine Mehrzahl von lichtemittierenden Bauelementen aufweist, einerseits aus Kompaktheitsgründen möglichst klein zu halten. Andererseits ist die notwendige Größe der Sekundäroptik ein wichtiger Faktor bezüglich der Systemkosten und möglicher Dichte der Bauelemente auf Systemebene. Um eine möglichst günstige, kleine und kompakte Sekundäroptik zu ermöglichen, gibt es zwei Kernvoraussetzungen auf Ebene der Bauelemente. Insbesondere sollten die Bauelemente bei gleich bleibender Effizienz jeweils eine möglichst kleine Lichtaustrittsfläche und zusätzlich eine möglichst geringe Bauhöhe aufweisen. Mit einem hier beschriebenen Bauelement oder mit einer Mehrzahl von hier beschriebenen Bauelementen können die oben genannten Kernvoraussetzungen auf Ebene der Bauelemente erfüllt werden.
Eine Aufgabe ist es, ein Bauelement, insbesondere ein optoelektronisches Bauelement, mit hoher Kompaktheit, hoher Lichtleistung und besonders geringer Bauhöhe anzugeben. Weitere Aufgabe ist es, ein zuverlässiges und kosteneffizientes Verfahren zur Herstellung eines Bauelements, insbesondere eines Bauelements mit einem strukturierten Leiterrahmen anzugeben.
Diese Aufgaben werden durch das Bauelement sowie durch das Verfahren zur Herstellung eines Bauelements gemäß den unabhängigen Ansprüchen gelöst. Weitere Ausgestaltungen und Weiterbildungen des Bauelements oder des Verfahrens sind Gegenstand der weiteren Ansprüche.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform eines Bauelements weist dieses einen Leiterrahmen und einen auf dem Leiterrahmen angeordneten, zur Erzeugung elektromagnetischer Strahlung eingerichteten Hauptkörper auf. Der Hauptkörper kann ein Halbleiterkörper sein oder einen Halbleiterkörper aufweisen, der zum Beispiel eine erste Halbleiterschicht eines ersten Ladungsträgertyps, eine zweite Halbleiterschicht eines zweiten Ladungsträgertyps und eine dazwischenliegende aktive Zone aufweist. Der Halbleiterkörper basiert beispielsweise auf einem III-V-Halbleiterverbindungsmaterial oder auf einem II-VI-Halbleiterverbindungsmaterial. Zum Beispiel ist die aktive Zone eine pn-Übergangszone. Im Betrieb des Bauelements ist die aktive Zone insbesondere zur Erzeugung elektromagnetischer Strahlung eingerichtet, etwa im ultravioletten, infraroten oder im sichtbaren Spektralbereich. Zum Beispiel ist das Bauelement ein optoelektronisches Bauelement, etwa eine Licht emittierende Diode (LED). Es ist möglich, dass der Hauptkörper ein strahlungsemittierender Halbleiterchip ist.
Der Leiterrahmen ist insbesondere zur externen elektrischen Kontaktierung des Bauelements, etwa des Hauptkörpers oder des Halbleiterkörpers eingerichtet. Der insbesondere strukturierte Leiterrahmen kann einen ersten Teilbereich und einen von dem ersten Teilbereich lateral beabstandeten zweiten Teilbereich aufweisen, wobei der erste Teilbereich und der zweite Teilbereich unterschiedlichen elektrischen Polaritäten des Bauelements zugeordnet sind. Zum Beispiel ist der erste Teilbereich zur elektrischen Kontaktierung der ersten Halbleiterschicht des Halbleiterkörpers eingerichtet. Der zweite Teilbereich des Leiterrahmens kann zur elektrischen Kontaktierung der zweiten Halbleiterschicht des Halbleiterkörpers eingerichtet sein. Zum Beispiel ist der Hauptkörper auf dem ersten Teilbereich angeordnet und mit diesem elektrisch leitend verbunden. Der Hauptkörper kann entlang vertikaler Richtung über den ersten Teilbereich hinausragen. In Draufsicht können der Hauptkörper und der zweite Teilbereich des Leiterrahmens überlappungsfrei angeordnet sein. Der Hauptkörper kann über eine elektrische Verbindung mit dem zweiten Teilbereich des Leiterrahmens elektrisch leitend verbunden sein. Des Weiteren kann der Leiterrahmen, etwa der erste Teilbereich des Leiterrahmens, einen Träger für den Hauptkörper bilden, wobei der Leiterrahmen das Bauelement mechanisch stabilisiert.
Unter einer lateralen Richtung wird eine Richtung verstanden, die insbesondere parallel zu einer Haupterstreckungsfläche des Hauptkörpers oder parallel zu einer Montagefläche des Leiterrahmens verläuft. Unter einer vertikalen Richtung wird eine Richtung verstanden, die insbesondere senkrecht zu der Haupterstreckungsfläche des Hauptkörpers oder zu der Montagefläche des Leiterrahmens gerichtet ist. Die vertikale Richtung und die laterale Richtung sind insbesondere orthogonal zueinander.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Bauelements weist dieses einen Formkörper auf. In lateralen Richtungen kann der Leiterrahmen von dem Formkörper umschlossen, insbesondere vollständig umschlossen sein. Insbesondere ragt der Leiterrahmen an keiner Stelle seitlich und/oder vertikal über den Formkörper hinaus. Alle lateralen Seitenflächen des Leiterrahmens können von dem Formkörper bedeckt, insbesondere vollständig bedeckt sein. Zum Beispiel sind sowohl der erste Teilbereich als auch der zweite Teilbereich des Leiterrahmens in lateralen Richtungen von dem Formkörper umschlossen, etwa vollständig umschlossen. Insbesondere ist der erste Teilbereich durch den Formkörper mit dem zweiten Teilbereich des Leiterrahmens mechanisch verbunden.
In Draufsicht auf eine Rückseite des Bauelements können/kann der erste Teilbereich und/oder der zweite Teilbereich des Leiterrahmens bereichsweise von dem Formkörper unbedeckt sein. An der Rückseite des Bauelements können/kann der erste Teilbereich und/oder der zweite Teilbereich des Leiterrahmens somit zumindest bereichsweise freizugänglich sein. In Draufsicht auf eine Vorderseite des Bauelements können/kann der erste Teilbereich und/oder der zweite Teilbereich des Leiterrahmens von dem Formkörper vollständig bedeckt sein. Alternativ ist es möglich, dass ein Teilbereich, etwa der zweite Teilbereich des Leiterrahmens, in Draufsicht auf die Vorderseite des Bauelements zumindest bereichsweise von dem Formkörper nicht bedeckt ist. Über eine elektrische Verbindung, insbesondere über eine als planare Kontaktstruktur ausgebildete elektrische Verbindung kann der Hauptkörper mit dem zweiten Teilbereich des Leiterrahmens elektrisch leitend verbunden sein.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Bauelements weist der erste Teilbereich des Leiterrahmens eine Vertiefung auf. Insbesondere bildet eine Bodenfläche der Vertiefung eine Montagefläche für den Hauptkörper. Zum Beispiel kann der Hauptkörper über eine Verbindungsschicht, die beispielsweise eine Kontaktschicht ist und in vertikaler Richtung zwischen dem Hauptkörper und dem ersten Teilbereich des Leiterrahmens angeordnet ist, elektrisch und/oder mechanisch verbunden sein. Entlang der vertikalen Richtung ragt der Hauptkörper aus der Vertiefung insbesondere über den ersten Teilbereich, bevorzugt über den gesamten Leiterrahmen hinaus. Zum Beispiel weist der Hauptkörper mit der Verbindungsschicht oder ohne die Verbindungsschicht eine vertikale Höhe auf, die größer ist als eine vertikale Tiefe der Vertiefung. Der Leiterrahmen oder der erste Teilbereich des Leiterrahmens kann als sogenannter teilweise geätzter, etwa als halbgeätzter Leiterrahmen oder als teilweise geätzter, etwa halbgeätzter erster Teilbereich des Leiterrahmens ausgeführt sein.
In mindestens einer Ausführungsform eines Bauelements weist dieses einen Leiterrahmen, einen zur Erzeugung elektromagnetischer Strahlung eingerichteten Hauptkörper und einen Formkörper auf. Der Leiterrahmen weist einen ersten Teilbereich mit einer Vertiefung und einen von dem ersten Teilbereich lateral beabstandeten zweiten Teilbereich auf, wobei der erste Teilbereich und der zweite Teilbereich durch den Formkörper miteinander mechanisch verbunden und zur elektrischen Kontaktierung des Hauptkörpers eingerichtet sind. Der Hauptkörper ist in der Vertiefung angeordnet und ragt entlang der vertikalen Richtung über den ersten Teilbereich des Leiterrahmens hinaus. Der erste Teilbereich weist eine vertikale Höhe auf und die Vertiefung weist eine vertikale Tiefe auf, wobei ein Verhältnis der vertikalen Tiefe der Vertiefung zu der vertikalen Höhe des ersten Teilbereichs zwischen einschließlich 0,3 und 0,7 ist.
Aufgrund der Vertiefung, in der der Hauptkörper angeordnet ist, kann die Gesamthöhe des Bauelements reduziert werden. Zum Beispiel kann die Gesamthöhe des Bauelements um mindestens 50 %, 60 %, 70 %, 80 %, 90 % und bis zu 95 % oder 99 % der Tiefe der Vertiefung reduziert werden. Insbesondere kann die Gesamthöhe um mindestens 80 % und bis zu 99 % der Tiefe der Vertiefung reduziert werden. Da der Hauptkörper außerdem in der Vertiefung und somit an einer Stelle des Leiterrahmens mit reduzierten Schichtdicke angeordnet ist, kann die Wärmeabfuhr besonders günstig gestaltet werden. Des Weiteren können laterale Zwischenbereiche zwischen dem Hauptkörper und dem ersten Teilbereich des Leiterrahmens Verankerungsbereiche bilden, die insbesondere vom Material des Formkörpers aufgefüllt werden können, wodurch der Formkörper mit dem Hauptkörper und/oder mit dem ersten Teilbereich des Leiterrahmens verankert ist und die mechanische Stabilität des Bauelements signifikant erhöht wird.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Bauelements ist das Verhältnis der vertikalen Tiefe der Vertiefung zu der vertikalen Höhe des ersten Teilbereichs zwischen einschließlich 0,4 und 0,6. Bei einem solchen Verhältnis weist der erste Teilbereich trotz der Vertiefung weiterhin eine hohe mechanische Stabilität auf. Eine besonders hohe mechanische Stabilität kann außerdem bei einem Verhältnis erzielt werden, das zum Beispiel zwischen einschließlich 0,35 und 0,7 ist. Auch kann das Verhältnis zwischen einschließlich 0,4 und 0,7 oder zwischen einschließlich 0,5 und 0,7, zwischen einschließlich 0,3 und 0,65, zwischen einschließlich 0,3 und 0,6 oder zwischen einschließlich 0,3 und 0,5 sein.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Bauelements weist dieses eine vertikale Gesamthöhe auf, die kleiner als oder gleich 600 µm ist, insbesondere kleiner als oder gleich 500 µm, 400 µm, 300 µm, insbesondere kleiner als oder gleich 250 µm oder kleiner als oder gleich 200 µm. Die vertikale Gesamthöhe des Bauelements ist insbesondere größer als oder gleich 100 µm oder 150 µm, 200 µm oder 250 µm. Zum Beispiel ist die vertikale Gesamthöhe des Bauelements ausschließlich oder im Wesentlichen durch die vertikale Höhe des Formkörpers gegeben. Durch die Vertiefung des Leiterrahmens ragt der Hauptkörper nur teilweise über den Leiterrahmen hinaus, sodass die vertikale Höhe des Formkörpers oder die vertikale Gesamthöhe des Bauelements insgesamt niedrig gehalten werden kann.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Bauelements ist der Leiterrahmen in lateralen Richtungen von dem Formkörper vollständig umgeben. Ein Verhältnis der vertikalen Höhe des Formkörpers zu der Gesamthöhe des Bauelements ist insbesondere mindestens 0,8, 0,85, 0,9, etwa mindestens 0,95 oder mindestens 0,98. Mit anderen Worten entfallen mindestens 80 %, 85 %, 90 %, 95 %, 97 % oder mindestens 98 % der Gesamthöhe des Bauelements auf die vertikale Höhe des Formkörpers. Die Gesamthöhe des Bauelements kann auch ausschließlich durch die vertikale Höhe des Formkörpers gegeben sein. Es ist jedoch möglich, dass die Gesamthöhe des Bauelements durch eine Summe aus der vertikalen Höhe des Formkörpers und einer vertikalen Höhe eines über den Formkörper überragten Anteils einer Konverterschicht gegeben ist. Zum Beispiel ist die Gesamthöhe des Bauelements mindestens 150 µm oder 200 µm. Die vertikale Höhe des über den Formkörper überragten Anteils der Konverterschicht oder die vertikale Höhe der Konverterschicht kann 30 µm ± 10 µm oder 30 µm ± 5 µm sein.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Bauelements unterscheidet sich die vertikale Höhe des ersten Teilbereichs um höchstens 5 % oder um höchstens 3 % oder um höchstens 1 % von einer vertikalen Höhe des zweiten Teilbereichs des Leiterrahmens. Mit anderen Worten sind der erste Teilbereich und der zweite Teilbereich des Leiterrahmens gleich groß oder im Rahmen der Herstellungstoleranzen gleich groß. In Draufsicht auf eine Rückseite des Bauelements können sowohl der erste Teilbereich als auch der zweite Teilbereich des Leiterrahmens bündig mit dem Formkörper abschließen. Mit anderen Worten weist das Bauelement eine insbesondere ebene oder planare Rückseite auf, die bereichsweise durch Oberflächen des Formkörpers, des ersten Teilbereichs und des zweiten Teilbereichs des Leiterrahmens gebildet ist. An der Rückseite kann das Bauelement insbesondere an den freiliegenden Oberflächen der Teilbereiche des Leiterrahmens extern elektrisch kontaktiert werden. In Draufsicht auf die Vorderseite des Bauelements kann der zweite Teilbereich des Leiterrahmens frei von einer Bedeckung durch den Hauptkörper sein. Mit anderen Worten ist der Hauptkörper ausschließlich auf dem ersten Teilbereich des Leiterrahmens angeordnet.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Bauelements bedeckt der Formkörper in Draufsicht auf die Vorderseite des Bauelements die Vertiefung teilweise. Zum Beispiel erstreckt sich der Formkörper in die Vertiefung des ersten Teilbereichs des Leiterrahmens hinein. Insbesondere füllt der Formkörper die Vertiefung zumindest bereichsweise auf. Es ist möglich, dass in Draufsicht der Formkörper den Hauptkörper des Bauelements teilweise bedeckt. Allerdings kann der Hauptkörper in Draufsicht zumindest teilweise oder vollständig frei von einer Bedeckung durch den Formkörper sein. Die Vertiefung kann von dem Hauptkörper, der Verbindungsschicht und von dem Formkörper und/oder einer Konverterschicht vollständig aufgefüllt sein.
Des Weiteren ist es möglich, dass sich der Formkörper nicht in die Vertiefung hinein erstreckt, auch wenn der Formkörper in Draufsicht die Vertiefung teilweise bedeckt. Zum Beispiel befindet sich eine Konverterschicht in vertikaler Richtung bereichsweise zwischen dem Formkörper und dem Hauptkörper oder zwischen dem Formkörper und dem ersten Teilbereich des Leiterrahmens. In Draufsicht kann die Konverterschicht die Vertiefung teilweise oder vollständig bedecken. In lateralen Richtungen kann der Hauptkörper durch die Konverterschicht umschlossen, insbesondere vollständig umschlossen sein. Die Vertiefung kann durch den Hauptkörper, die Verbindungsschicht und die Konverterschicht vollständig aufgefüllt sein.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Bauelements weist dieses eine Konverterschicht auf. In Draufsicht auf eine Vorderseite des Bauelements kann die Konverterschicht vollständig mit der Vertiefung überlappen. Mit anderen Worten befindet sich die Konverterschicht in Draufsicht vollständig im Bereich der Vertiefung. Die Vertiefung kann von der Konverterschicht teilweise oder vollständig bedeckt sein. Die Konverterschicht ist dazu eingerichtet, die im Betrieb des Bauelements von dem Hauptkörper erzeugte elektromagnetische Strahlung bezüglich ihrer Peak-Wellenlänge umzuwandeln. Zum Beispiel enthält die Konverterschicht Leuchtstoffe, die elektromagnetische Strahlungen im ultravioletten oder blauen Spektralbereich in elektromagnetische Strahlungen im grünen, gelben oder roten Spektralbereich umwandeln können. Es ist möglich, dass die Konverterschicht als vorgefertigtes Konverterplättchen ausgeführt ist.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Bauelements sind der erste Teilbereich und der zweite Teilbereich unterschiedlichen elektrischen Polaritäten des Bauelements zugeordnet. Insbesondere ist der Hauptkörper über seine Rückseite mit dem ersten Teilbereich und über seine Vorderseite mit dem zweiten Teilbereich des Leiterrahmens elektrisch leitend verbunden. Der erste Teilbereich und/oder der zweite Teilbereich des Leiterrahmens können/kann an der Rückseite des Bauelements zumindest bereichsweise frei zugänglich sein.
Insbesondere der erste Teilbereich kann laterale und/oder vertikale Einbuchtung/en oder Vorsprünge aufweisen. Der Leiterrahmen, insbesondere der erste Teilbereich des Leiterrahmens kann bereichsweise stufenförmig ausgebildet sein. Solche Einbuchtung oder solcher Vorsprung kann als Verankerungsstruktur ausgeführt sein, an der der Formkörper verankert ist. Eine besonders mechanisch stabile Verbindung zwischen dem Formkörper und dem Leiterrahmen kann so erzielt werden, da Material des Formkörpers in die Verankerungsstruktur eingreifen kann, wodurch verhindert wird, dass sich der Formkörper und der Leiterrahmen zum Beispiel bei äußeren Krafteinwirkungen oder bei Temperaturänderungen entlang der vertikalen oder lateralen Richtungen voneinander verschieben oder ablösen. Insbesondere grenzt der Formkörper unmittelbar an den Leiterrahmen an.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Bauelements ist der Hauptkörper über eine elektrische Verbindung mit dem zweiten Teilbereich des Leiterrahmens elektrisch leitend verbunden. In Draufsicht auf eine Vorderseite des Bauelements kann die elektrische Verbindung einen zwischen den lateral beabstandeten Teilbereichen des Leiterrahmens befindlichen Zwischenbereich überbrücken. Zum Beispiel verläuft die elektrische Verbindung innerhalb, insbesondere ausschließlich innerhalb des Formkörpers. Alternativ ist es möglich, dass die elektrische Verbindung zumindest bereichsweise planar auf dem Formkörper verläuft.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Bauelements sind der erste Teilbereich und der zweite Teilbereich des Leiterrahmens an einer Rückseite des Bauelements elektrisch kontaktierbar. Zum Beispiel sind der erste Teilbereich und der zweite Teilbereich an der Rückseite des Bauelements frei zugänglich. Alternativ ist es möglich, dass der erste Teilbereich und der zweite Teilbereich an der Rückseite des Bauelements von Anschlussschichten bedeckt sind, wobei die Teilbereiche des Leiterrahmens über die Anschlussschichten elektrisch kontaktiert werden können.
In mindestens einer Ausführungsform einer Beleuchtungseinrichtung weist diese ein hier beschriebenes Bauelement oder eine Mehrzahl von solchen Bauelementen auf. Die Beleuchtungseinrichtung weist zudem eine Sekundäroptik auf, die in Draufsicht das Bauelement oder die Mehrzahl der Bauelemente vollständig bedeckt. Da das Bauelement oder die Bauelemente besonders kompakt aufgebaut ist/sind und eine besonders geringe vertikale Gesamthöhe aufweist/aufweisen, kann eine besonders hohe Dichte der Bauelemente unterhalb der Sekundäroptik erzielt werden.
Die Beleuchtungseinrichtung kann eine Mehrzahl von Bauelementen aufweisen, wobei benachbarte Bauelemente einen lateralen Abstand zwischen einschließlich 5 mm und 20 mm oder zwischen einschließlich 10 mm und 15 mm aufweisen können. Im Vergleich mit einer herkömmlichen Beleuchtungseinrichtung mit herkömmlichen Bauelementen weist ein hier beschriebenes Bauteilkonzept mehrere Vorteile auf. Zum Beispiel kann die Abstrahlcharakteristik oder die Extraktionseffizienz einer solchen Beleuchtungseinrichtung im Vergleich zu einer herkömmlichen Beleuchtungseinrichtung deutlich verbessert werden. Dies ist insbesondere auf die flexible Anordnung der Bauelemente jeweils mit einer besonders niedrigen Gesamthöhe und einer optimierten Lichtaustrittsfläche zurückzuführen. Außerdem kann ein solches Bauteilkonzept zu einem Bauelement führen, das als Oberflächenemitter ausgeführt ist, bei dem die Seitenflächen der Konverterschicht nicht offen liegen sondern an den ersten Teilbereich des Leiterrahmens oder an den Formkörper angrenzt, wodurch seitliche Lichtemission im Wesentlichen unterdrückt wird. Dies bietet optimale Voraussetzungen für eine weitere Formung des Lichts durch eine Sekundäroptik.
Es wurde festgestellt, dass das hier vorgeschlagene Bauteilkonzept für eine Beleuchtungseinrichtung alle notwendigen Eigenschaften für eine Anwendung im Bereich der Straßenbeleuchtung oder für eine Anwendung in Kombination mit minimierten Sekundäroptiken optimieren kann. Die Beleuchtungseinrichtung kann also eine Straßenbeleuchtungseinrichtung sein. Die Sekundäroptik kann eine strahlungsdurchlässige, insbesondere eine strahlungsfokussierende oder strahlungsumlenkende Schutzhülle der Beleuchtungseinrichtung sein. Da die Gesamthöhe und die Lichtemissionsfläche des Bauelements optimiert sind und das Bauelement insbesondere als Oberflächenemitter ausgeführt ist, bietet ein solches Bauelement optimale Voraussetzungen für die weitere Formung des Lichts durch die Sekundäroptik.
Es wird ein Verfahren zur Herstellung eines Bauelements, etwa eines hier beschriebenen Bauelements angegeben. Insbesondere wird zunächst ein Leiterrahmen mit einem ersten Teilbereich und einem zweiten Teilbereich bereitgestellt. Der erste Teilbereich weist eine Vertiefung insbesondere in Form einer Kavität auf, in der ein Hauptkörper angeordnet ist. Zum Beispiel wird der Hauptkörper mittels einer Verbindungsschicht auf einer Bodenfläche der Vertiefung mit dem ersten Teilbereich des Leiterrahmens befestigt. Der erste Teilbereich mit der Vertiefung kann ein 1/3-, 1/2- oder ein 2/3-geätzter Teilbereich des Leiterrahmens sein. Der zweite Teilbereich kann frei von einer Vertiefung sein. Vor dem Ausbilden des Formkörpers kann der zweite Teilbereich des Leiterrahmens durch einen Zwischenbereich von dem zweiten Teilbereich lateral beabstandet sein. Erst mit dem Ausbilden des Formkörpers werden die Teilbereiche des Leiterrahmens miteinander mechanisch verbunden. Der Formkörper ist etwa aus einem elektrisch isolierenden, insbesondere strahlungsundurchlässigen Material gebildet.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird der Formkörper mittels eines Vergussverfahrens oder eines Kunststoffformgebungsverfahrens auf und um den Leiterrahmen aufgebracht. Unter einem Vergussverfahren oder einem Kunststoffformgebungsverfahren wird allgemein ein Verfahren verstanden, mit dem eine Formmasse, in diesem Fall der Formkörper, bevorzugt unter Druckeinwirkung gemäß einer vorgegebenen Form ausgestaltet und erforderlichenfalls ausgehärtet wird. Insbesondere umfasst der Begriff „Vergussverfahren“ oder „Kunststoffformgebungsverfahren“ zumindest Dosieren/Dispensieren (dispensing), Jet-Dispensieren (jetting), Spritzen (molding), Spritzgießen (injection molding), Spritzpressen (transfer molding) und Formpressen (compression molding). Der Formkörper ist insbesondere aus einem Kunststoffmaterial, insbesondere aus einem Vergussmaterial oder aus einem gießbaren Material gebildet. Bevorzugt wird der Formkörper mittels eines foliengestützten Vergussverfahrens (Film-Assisted Molding) strukturiert gebildet.
In mindestens einer Ausführungsform eines Verfahrens zur Herstellung eines Bauelements, insbesondere eines hier beschriebenen Bauelements, wird ein Leiterrahmen mit einem ersten Teilbereich und einem von dem ersten Teilbereich lateral beabstandeten zweiten Teilbereich bereitgestellt. Der erste Teilbereich weist eine Vertiefung auf, in der ein zur Erzeugung elektromagnetischer Strahlung eingerichteter Hauptkörper angeordnet ist. Der Hauptkörper ragt entlang der vertikalen Richtung insbesondere über den ersten Teilbereich hinaus. Der erste Teilbereich und der zweite Teilbereich sind zur elektrischen Kontaktierung des Hauptkörpers eingerichtet. Der erste Teilbereich weist eine vertikale Höhe auf und die Vertiefung weist eine vertikale Tiefe auf, wobei ein Verhältnis der vertikalen Tiefe der Vertiefung zu der vertikalen Höhe des ersten Teilbereichs insbesondere zwischen einschließlich 0,3 und 0,7 ist. Es wird ein Formkörper zum Beispiel mittels eines Vergussverfahrens oder eines Kunststoffformgebungsverfahrens gebildet, der den Leiterrahmen lateral umgibt und den ersten Teilbereich mit dem zweiten Teilbereich mechanisch verbindet.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird vor dem Ausbilden des Formkörpers der Hauptkörper über eine elektrische Verbindung mit dem zweiten Teilbereich des Leiterrahmens elektrisch leitend verbunden. Die elektrische Verbindung kann in Draufsicht auf eine Vorderseite des Bauelements einen zwischen den lateral beabstandeten Teilbereichen des Leiterrahmens befindlichen Zwischenbereich überbrücken. Die elektrische Verbindung kann in Form eines Bonddrahtes gebildet sein. Insbesondere wird der Formkörper derart gebildet, dass dieser die elektrische Verbindung umschließt. Zum Beispiel verläuft die elektrische Verbindung innerhalb des Formkörpers. In diesem Fall ragt die elektrische Verbindung nicht aus dem Formkörper heraus, zumindest im Bereich des Zwischenbereiches zwischen den Teilbereichen des Leiterrahmens, und wird somit vom Formkörper vor äußeren mechanischen Eingriffen oder vor äußeren Umweltbedingungen geschützt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird erst nach dem Ausbilden des Formkörpers der Hauptkörper über eine elektrische Verbindung mit dem zweiten Teilbereich des Leiterrahmens elektrisch leitend verbunden. Die elektrische Verbindung kann in Draufsicht auf eine Vorderseite des Bauelements einen zwischen den lateral beabstandeten Teilbereichen des Leiterrahmens befindlichen Zwischenbereich überbrücken. Insbesondere verläuft die elektrische Verbindung zumindest bereichsweise planar auf dem Formkörper. Die elektrische Verbindung bildet zum Beispiel eine planare Kontaktstruktur auf dem Formkörper. Insbesondere grenzt die elektrische Verbindung unmittelbar an den Formkörper an und bildet eine Kontur des Formkörpers bereichsweise nach.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens weist der Formkörper im Bereich des Hauptkörpers eine Öffnung auf, wobei eine Konverterschicht insbesondere nach dem Ausbilden des Formkörpers in der Öffnung, insbesondere ausschließlich innerhalb dieser Öffnung, gebildet wird. Dadurch ist es möglich, dass die Konverterschicht auf vereinfachte Art und Weise insbesondere ausschließlich über der lichtemittierenden Fläche bzw. ausschließlich über der Lichtaustrittsfläche des Bauelements zu lokalisieren. Die Lichtaustrittsfläche kann so minimiert werden. Vor dem Aufbringen der Konverterschicht kann der Hauptkörper in der Öffnung bereichsweise freigelegt sein. Insbesondere befindet sich die Konverterschicht vollständig innerhalb der Öffnung des Formkörpers. In diesem Fall kann der Hauptkörper lediglich bereichsweise von der Konverterschicht bedeckt sein. Zum Beispiel sind alle Seitenflächen des Hauptkörpers frei von einer Bedeckung durch die Konverterschicht. Eine dem Leiterrahmen abgewandte Vorderseite des Hauptkörpers kann von der Konverterschicht teilweise oder vollständig bedeckt sein.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird eine Konverterschicht auf dem Hauptkörper gebildet. Der Formkörper kann zumindest bereichsweise nach dem Aufbringen der Konverterschicht auf den Hauptkörper gebildet sein. Zum Beispiel wird der Formkörper bereichsweise auf die Konverterschicht aufgebracht, sodass der Formkörper in Draufsicht auf eine Vorderseite des Bauelements die Konverterschicht teilweise bedeckt. Die Konverterschicht kann derart gebildet sein, dass diese sowohl eine Vorderseite als auch alle Seitenflächen des Hauptkörpers teilweise oder vollständig bedeckt.
Das hier beschriebene Verfahren ist für die Herstellung eines hier beschriebenen Bauelements besonders geeignet. Die im Zusammenhang mit dem Bauelement beschriebenen Merkmale können daher auch für das Verfahren herangezogen werden und umgekehrt.
Weitere Ausführungsformen und Weiterbildungen des Bauelements oder des Verfahrens zur Herstellung des Bauelements ergeben sich aus den im Folgenden in Verbindung mit den 1A bis 8C erläuterten Ausführungsbeispielen. Es zeigen:

1A und 1B schematische Darstellungen eines Ausführungsbeispiels eines Bauelements in Schnittansicht und in Draufsicht auf eine Vorderseite des Bauelements,
2, 3 und 4 schematische Darstellungen weiterer Ausführungsbeispiele eines Bauelements jeweils in Schnittansicht,
5A, 5B und 5C schematische Darstellungen einiger Verfahrensschritte eines Verfahrens zur Herstellung eines Bauelements gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel, und
6A, 6B, 6C, 7A, 7B, 7C, 8A, 8B und 8C schematische Darstellungen einiger Verfahrensschritte eines Verfahrens zur Herstellung eines Bauelements gemäß weiteren Ausführungsbeispielen.

Gleiche, gleichartige oder gleich wirkende Elemente sind in den Figuren mit gleichen Bezugszeichen versehen. Die Figuren sind jeweils schematische Darstellungen und daher nicht unbedingt maßstabsgetreu. Vielmehr können vergleichsweise kleine Elemente und insbesondere Schichtdicken zur Verdeutlichung übertrieben groß dargestellt sein.
In 1A ist ein Bauelement 10 schematisch in Schnittansicht dargestellt. Das Bauelement 10 weist einen Leiterrahmen 1, einen auf dem Leiterrahmen 1 angeordneten Hauptkörper 2 und einen Formkörper 9 auf. In lateralen Richtungen sind sowohl der Leiterrahmen 1 als auch der Hauptkörper 2 von dem Formkörper 9 umschlossen, insbesondere vollumfänglich umschlossen.
Der Leiterrahmen 1 weist einen ersten Teilbereich 11 und einen durch einen Zwischenbereich 1Z von dem ersten Teilbereich 11 räumlich beabstandeten zweiten Teilbereich 12 auf. Wie in der 1A schematisch dargestellt sind sowohl der erste Teilbereich 11 als auch der zweite Teilbereich 12 von dem Formkörper 9 lateral vollständig umgeben. Insbesondere ist der Formkörper 9 einstückig ausgeführt. Durch den Formkörper 9 sind die Teilbereiche 11 und 12 des Leiterrahmens 1 miteinander mechanisch verbunden. Der Zwischenbereich 1Z ist durch den Formkörper 9 vollständig aufgefüllt.
In Draufsicht auf ein Vorderseite 10V des Bauelements 10 ist der erste Teilbereich 11 von dem Formkörper 9 lediglich teilweise bedeckt. Der zweite Teilbereich 12 ist in Draufsicht auf die Vorderseite 10V des Bauelements 10 von dem Formkörper 9 vollständig bedeckt. In lateralen Richtungen sind die Teilbereiche 11 und 12 von dem Formkörper 9 vollumfänglich umschlossen. Insbesondere sind alle lateralen Seitenflächen der Teilbereiche 11 und 12 von dem Formkörper 9 vollständig bedeckt. In Draufsicht auf eine Rückseite 10R des Bauelements 10 sind die Teilbereiche 11 und 12 bereichsweise frei zugänglich. Die Rückseite 10R des Bauelements 10 sind bereichsweise durch Oberflächen des Formkörpers 10 und bereichsweise durch Oberflächen der Teilbereiche 11 und 12 des Leiterrahmens 1 gebildet.
Der erste Teilbereich 11 des Leiterrahmens 1 weist eine Vertiefung 13 auf. Insbesondere ist der erste Teilbereich 11 ein teilweise geätzter Teilbereich 11 des Leiterrahmens 1. Gemäß 1A weist die Vertiefung 13 abgerundete Seitenwände auf. Abweichend davon ist es möglich, dass die Seitenwände gerade oder schräg ausgebildet sind. Die Vertiefung 13 weist eine Bodenfläche auf, die insbesondere als Montagefläche ausgeführt ist. Mit zunehmendem vertikalem Abstand von der Bodenfläche weist die Vertiefung 13 einen größer werdenden Querschnitt auf. Der Hauptkörper 2 ist in der Vertiefung 13 angeordnet. Entlang der vertikalen Richtung ragt der Hauptkörper 2 über den ersten Teilbereich 11 hinaus. Aufgrund der Vertiefung 13 ist eine Summe aus der vertikalen Höhe des Hauptkörpers 2 und der vertikalen Höhe des ersten Teilbereichs 11 oder des Leiterrahmens 1 im Bereich der Vertiefung 13 reduziert, nämlich um eine Tiefe T der Vertiefung 13. Dies führt insbesondere dazu, dass die vertikale Gesamthöhe H des Bauelements 10 reduziert werden kann, nämlich bis zu der Tiefe T der Vertiefung 13.
Mittels einer Verbindungsschicht 41, die insbesondere als erste Kontaktschicht 41 ausgeführt ist, ist der Hauptkörper 2 auf der Bodenfläche der Vertiefung 13 befestigt. Über die Verbindungsschicht 41, die insbesondere aus einem elektrisch leitfähigen Material gebildet ist, ist der Hauptkörper 2 über seine Rückseite 2R mit dem ersten Teilbereich 11 elektrisch leitend verbunden. Über eine elektrische Verbindung 43, die in Draufsicht den Zwischenbereich 1Z überbrückt, ist der Hauptkörper 2 zudem über seine Vorderseite 2V mit dem zweiten Teilbereich 12 des Leiterrahmens 1 elektrisch leitend verbunden. Der erste Teilbereich 11 und der zweite Teilbereich 12 sind unterschiedlichen elektrischen Polaritäten des Bauelements 10 zugeordnet. Das Bauelement 10 kann ausschließlich über die Rückseite 10R des Bauelements 10, an der die Teilbereiche 11 und 12 extern elektrisch kontaktiert werden können, extern elektrisch kontaktiert werden.
Gemäß 1A weist der erste Teilbereich 11 auf seiner Rückseite eine weitere Öffnung auf, wobei die weitere Öffnung von einem Material des Formkörpers 9 vollständig aufgefüllt ist. Der erste Teilbereich 11 weist auf seiner dem Zwischenbereich 1Z zugewandten Seitenfläche einen Vorsprung bzw. eine Einbuchtung auf, wobei die Seitenfläche mit dem Vorsprung bzw. mit der Einbuchtung von dem Formkörper 9 bedeckt, insbesondere vollständig bedeckt ist. Sowohl die weitere Öffnung als auch die Seitenfläche mit dem Vorsprung bzw. mit der Einbuchtung können als Verankerungsstrukturen ausgeführt werden, an denen der Formkörper 9 verankert wird, wodurch eine besonders hohe mechanisch stabile Verbindung zwischen dem Formkörper 9 und dem Leiterrahmen 1 erzielt wird.
Gemäß 1A weist das Bauteil 10 eine Konverterschicht 3 auf, die auf dem Hauptkörper 2 angeordnet ist. Gemäß 1A erstreckt sich die Konverterschicht 3 insbesondere in die Öffnung 13 des ersten Teilbereichs 11 des Leiterrahmens 1 hinein. Insbesondere füllt die Konverterschicht 3 alle restlichen Bereiche der Vertiefung 13 auf, die vorher insbesondere von der Verbindungsschicht 41 oder von dem Hauptkörper 2 frei gelassen sind. Die Vorderseite 2V des Hauptkörpers 2 ist von der Konverterschicht 3 insbesondere vollständig bedeckt. Eine Seitenfläche, insbesondere alle Seitenflächen, des Hauptkörpers 2 ist/sind von der Konverterschicht 3 bedeckt, insbesondere vollständig bedeckt.
Die Konverterschicht 3 ist von dem Formkörper 9 stellenweise bedeckt. Bereichsweise befindet sich die Konverterschicht 3 entlang der lateralen Richtung zwischen dem Formkörper 9 und dem Hauptkörper 2. Gemäß 1A bedeckt der Formkörper 9 in Draufsicht auf die Vorderseite 10V des Bauelements 10 einen Randbereich des Hauptkörpers 2, sodass sich die Konverterschicht 3 entlang der vertikalen Richtung bereichsweise zwischen dem Hauptkörper 2 und dem Formkörper 9 befindet.
In den Bereichen direkt über dem Hauptkörper weist die Konverterschicht 3 eine vertikale Schichtdicke auf, die zum Beispiel zwischen einschließlich 5 µm und 150 µm, 15 µm und 150 µm, 10 µm und 100 µm oder zwischen einschließlich 10 µm und 50 µm ist. Typischerweise liegt die vertikale Schichtdicke der Konverterschicht 3 zwischen im Bereich von 30 µm ± 10 µm oder 30 µm ± 5 µm. Idealerweise ist es auch möglich, dass die Schichtdicke der Konverterschicht 3 kleiner als 15 µm, 12 µm oder kleiner als 10 µm ist.
In Draufsicht auf die Vorderseite 10V des Bauelements 10 bedeckt der Formkörper 9 die Konverterschicht 3 teilweise. Insbesondere weist der Formkörper 9 eine Öffnung 93 auf. In der Öffnung des Formkörpers 9 ist die Konverterschicht 3 angeordnet und ist insbesondere bereichsweise frei zugänglich. Gemäß 1A ragt der Formkörper 9 entlang der vertikalen Richtung über die Konverterschicht 3 hinaus, zum Beispiel um 50 µm ± 40 µm, insbesondere um 50 µm ± 30 µm, 50 µm ± 20 µm oder um 50 µm ± 10 µm. Abweichend davon ist es möglich, dass der Formkörper 9 mit der Konverterschicht 3 bündig abschließt. Beispielsweise bildet der freigelegte Teilbereich der Konverterschicht 3 innerhalb der Öffnung des Formkörpers 9 eine Lichtemissionsfläche oder eine Strahlungsdurchtrittsfläche des Bauelements 10.
Das Bauelement 10 weist eine vertikale Gesamthöhe H auf, die insbesondere kleiner oder gleich 600 µm, 500 µm, besonders bevorzugt kleiner oder gleich 400 µm oder 300 µm oder kleiner oder gleich 250 µm ist. Zum Beispiel ist die vertikale Gesamthöhe H zwischen einschließlich 150 µm und 600 µm, 200 µm und 600 µm, zwischen einschließlich 250 µm und 500 µm, zwischen einschließlich 280 µm und 400 µm oder zwischen einschließlich 200 µm und 300 µm. Gemäß 1A ist die vertikale Gesamthöhe H des Bauelements 10 im Wesentlichen durch die vertikale Höhe H9 des Formkörpers 9 gegeben. Insbesondere ist die vertikale Gesamthöhe H des Bauelements 10 identisch mit der vertikalen Höhe H9 des Formkörpers 9.
Der Hauptkörper 2 und die erste Kontaktschicht 41 weisen zusammen eine vertikale Höhe auf, die zum Beispiel 120 µm ± 40 µm, 120 µm ± 20 µm, 150 µm ± 40 µm, 150 µm ± 30 µm, 150 µm ± 20 µm, 150 µm ± 10 µm, 100 µm ± 40 µm, 100 µm ± 30 µm, 100 µm ± 20 µm, 100 µm ± 10 µm oder 90 µm ± 30 µm, 90 µm ± 20 µm oder 90 µm ± 10 µm ist. Der Leiterrahmen 1, insbesondere der erste Teilbereich 11 oder der zweite Eibereich 12, weist eine vertikale Höhe H1 oder H2 auf, die zum Beispiel 200 µm ± 10 µm, 170 µm ± 10 µm, 150 µm ± 40 µm, 150 µm ± 30 µm, 150 µm ± 20 µm, 150 µm ± 10 µm, 100 µm ± 40 µm, 100 µm ± 30 µm, 100 µm ± 20 µm, 100 µm ± 10 µm oder 90 µm ± 30 µm, 90 µm ± 20 µm oder 90 µm ± 10 µm ist. Die Tiefe T der Vertiefung 13 oder die verringerte Schichtdicke D des ersten Teilbereichs 11 kann 80 µm ± 20 µm, 80 µm ± 10 µm, 75 µm ± 10 µm, 60 µm ± 20 µm, 50 µm ± 20 µm, 50 µm ± 10 µm oder 40 µm ± 10 µm sein. Zum Beispiel ragt der Formkörper 9 entlang der vertikalen Richtung über den Leiterrahmen 1 um 90 µm ± 50 µm, 90 µm ± 40 µm, 90 µm ± 30 µm, 90 µm ± 20 µm, um 90 µm ± 10 µm oder um 70 µm ± 40 µm, 70 µm ± 30 µm, 70 µm ± 20 µm oder um 70 µm ± 10 µm hinaus.
Die Werte nach dem ±-Zeichen sind als Toleranzbereiche anzusehen. Beträgt die Tiefe T der Vertiefung 13 zum Beispiel 80 µm ± 20 µm, kann die Tiefe T alle Werte zwischen einschließlich 60 µm und 100 µm annehmen. Die in den letzten Absätzen angegebenen Werte gelten insbesondere nicht nur für das in der 1A dargestellte Ausführungsbeispiel eines Bauelements 10, sondern können auch für alle Ausführungsbeispiele eines Bauelements 10 gemäß den weiteren 2 bis 8C gelten.
1B zeigt ein Bauelement 10, das insbesondere in der 1A in Schnittansicht dargestellt ist, in Draufsicht auf seine Vorderseite 10V. In lateralen Richtungen ist der Leiterrahmen 1 mit den Teilbereichen 11 und 12 von dem Formkörper 9 vollständig umgeben. Entlang einer lateralen Richtung kann sich die Vertiefung 13 über die gesamte Länge oder Breite des ersten Teilbereichs 11 erstrecken. Abweichend davon ist es möglich, dass sich die Vertiefung 13 nicht über die gesamte Länge und/oder über die gesamte Breite des ersten Teilbereichs 11 erstreckt.
Gemäß 1B weist Hauptkörpers 2 auf seiner Vorderseite 2V eine zweite Kontaktschicht 42 auf, wobei die zweite Kontaktschicht 42 über eine elektrische Verbindung 43 etwa in Form eines Bonddrahtes oder über mehrere elektrische Verbindungen 43 mit dem zweiten Teilbereich 12 des Leiterrahmens 1 elektrisch verbunden ist.
Gemäß 1B ist es möglich, dass das Bauelement 10 neben dem Hauptkörper 2 einen Nebenkörper 6 aufweist. Der Nebenkörper 6 kann die Funktion eines Sensors oder einer Schutzdiode erfüllen. Zum Beispiel ist der Nebenkörper eine ESD-Diode. Insbesondere ist der Nebenkörper 6 mit dem zweiten Teilbereich 12 und über eine weitere elektrische Verbindung 5, die den Zwischenbereich 1Z überbrückt, mit dem ersten Teilbereich 11 des Leiterrahmens 1 elektrisch leitend verbunden. Zum Beispiel ist der Nebenkörper 6 parallel oder antiparallel mit dem Hauptkörper 1 verschaltet. Der Nebenkörper 6 kann einen Halbleiterkörper aufweisen oder aus einem Halbleiterkörper bestehen. In Draufsicht auf die Vorderseite 10V des Bauelements 10 kann der Nebenkörper 6 von dem Formkörper 9 bedeckt, insbesondere vollständig bedeckt sein. Ein wie in der 1B dargestellter Nebenkörper 6 mit der weiteren elektrischen Verbindung 5 kann in allen Ausführungsbeispielen eines Bauelements 10 gemäß den weiteren 2 bis 8C vorhanden sein. Alternativ ist es möglich, dass das Bauelement 10 frei von einem solchen Nebenkörper 6 mit der weiteren elektrischen Verbindungen 5 ist.
Das in der 2 dargestellte Ausführungsbeispiel entspricht im Wesentlichen dem in der 1A dargestellten Ausführungsbeispiel eines Bauelements 10. Im Unterschied hierzu ist die Konverterschicht 3 ausschließlich auf der Vorderseite 2V des Hauptkörpers 2 angeordnet. Insbesondere ragt die Konverterschicht 3 in lateralen Richtungen nicht über den Hauptkörper 2 hinaus. Anders als in der 1A sind alle Seitenflächen des Hauptkörpers 2 frei von einer Bedeckung durch die Konverterschicht 3. Gemäß 2 erstreckt sich der Formkörper 9 in die Vertiefung 13 des Leiterrahmens 1 hinein. Insbesondere sind alle Seitenflächen des Hauptkörpers 2 von dem Formkörper 9 bedeckt, etwa vollständig bedeckt. Eine derartige Ausgestaltung des Bauelements 10 erhöht die mechanische Verbindung zwischen dem Formkörper 9 und dem Leiterrahmen 1, da Material des Formkörpers 9 in die Vertiefung 13 eingreift, wodurch der Formkörper 9 an der Vertiefung 13 mit dem ersten Teilbereich 11 des Leiterrahmens 1 verankert ist.
Als weiterer Unterschied zum Bauelement 10 gemäß 1A, bei dem die Konverterschicht 3 bereichsweise zwischen dem Hauptkörper 2 und dem Formkörper 9 angeordnet ist und der Formkörper 9 somit nicht unmittelbar an den Hauptkörper 2 angrenzt, kann der Formkörper 9 gemäß 2 unmittelbar an den Hauptkörper 2 angrenzen. Während die Konverterschicht 3 gemäß 1A vor dem Ausbilden des Formkörpers 9 auf den Hauptkörper 2 aufgebracht wird, kann die Konverterschicht 3 gemäß 2 vor oder nach dem Ausbilden des Formkörpers 9 auf den Hauptkörper 2 aufgebracht werden.
Das in der 3 dargestellte Ausführungsbeispiel entspricht im Wesentlichen dem in der 2 dargestellten Ausführungsbeispiel eines Bauelements 10. Im Unterschied zum Bauelement 10 gemäß 2, bei dem die Konversionsschicht 3 ein auf dem Hauptkörper 2 befestigtes Konverterplättchen sein kann oder zum Beispiel mittels eines Sprühverfahrens gebildet ist, ist die Konverterschicht 3 gemäß 3 insbesondere eine Sedimentationsschicht. Zum Beispiel weist die Konverterschicht 3 gemäß 3 ein Matrixmaterial 30, insbesondere ein strahlungsdurchlässiges Matrixmaterial 30, und darin eingebettete Leuchtstoffe 31 auf, wobei sich die Leuchtstoffe 31 hauptsächlich in unmittelbarer Umgebung der Vorderseite 2V des Hauptkörpers 2 befinden. Entlang der vertikalen Richtung kann die Konverterschicht 3 eine sich ändernde Leuchtstoffdichte aufweisen, wobei die Leuchtstoffdichte in Richtung der Vorderseite 10V des Bauelements 10 mit zunehmendem Abstand von der Vorderseite 2V des Hauptkörpers 2 abnimmt, insbesondere stetig abnimmt. Die Konverterschicht 3 kann bündig mit dem Formkörper 9 abschließen.
Insbesondere wird die Konverterschicht 3 erst nach dem Ausbilden des Formkörpers 9 in die Öffnung 93 des Formkörpers 9 eingebracht. Der Formkörper 9 kann zur Bildung der Öffnung 93 strukturiert auf den Leiterrahmen 1 aufgebracht werden. Es ist jedoch möglich, dass der Formkörper 9 zur Bildung der Öffnungen 93 nachträglich strukturiert wird. Die Öffnung 93 des Formkörpers 9 weist einen Querschnitt auf, der mit größer werdendem Abstand von der Vorderseite 2V des Hauptkörpers 2 zunimmt. Im Vergleich mit der in der 2 dargestellten Öffnung 93 weist die in der 3 dargestellte Öffnung 93 des Formkörpers 9 in der Regel eine größere Tiefe auf. Während das in der 2 dargestellte Bauelement 10 eine typische Gesamthöhe H zum Beispiel um 300 µm oder kleiner als 300 µm aufweist, weist das in der 3 dargestellte Bauelement 10 eine typische Gesamthöhe H insbesondere zwischen einschließlich 280 µm und 400 µm auf.
Das in der 4 dargestellte Ausführungsbeispiel entspricht im Wesentlichen dem in der 2 dargestellten Ausführungsbeispiel eines Bauelements 10. Im Unterschied hierzu weist das in der 4 dargestellte Bauelement 10 eine elektrische Verbindung 43 in Form einer planaren Kontaktierung auf. Die elektrische Verbindung 43, die die zweite Kontaktschicht 42 auf der Vorderseite 2V des Hauptkörpers 2 mit dem zweiten Teilbereich 12 des Leiterrahmens Vereins elektrisch verbindet, verläuft auf der äußeren Oberfläche des Formkörpers 9. Anders als in den vorhergehenden Ausführungsbeispielen, bei denen die elektrische Verbindung 43 innerhalb des Formkörpers 9 verläuft, befindet sich die elektrische Verbindung 43 gemäß 4 auf dem Formkörper 9.
Gemäß 4 ragt die Konverterschicht 3 entlang der vertikalen Richtung über den Formkörper 9 hinaus. In diesem Fall ist die Gesamthöhe H des Bauelements 10 etwas größer als die vertikale Höhe H9 des Formkörpers 9. Aufgrund der planaren Kontaktierung kann die Gesamthöhe H des Bauelements 10 jedoch weiter reduziert werden, da der Formkörper 9 entlang der vertikalen Richtung mit dem Hauptkörper 2, insbesondere mit der zweiten Kontaktschicht 42 im Wesentlichen bündig abschließt. Das in der 4 dargestellte Bauelement 10 kann eine typische Gesamthöhe H kleiner als oder gleich 250 µm, zum Beispiel zwischen einschließlich 150 µm und 250 µm, aufweisen.
5A, 5B und 5C zeigen einige Verfahrensschritte zur Herstellung eines Bauelements 10, das zum Beispiel in der 1A schematisch dargestellt ist.
Gemäß 5A wird ein Leiterrahmen 1 mit einem ersten Teilbereich 11 und einem durch einen Zwischenbereich 1Z von dem ersten Teilbereich 11 lateral beabstandeten zweiten Teilbereich 12 bereitgestellt. Der erste Teilbereich 11 weist auf seiner Vorderseite eine Vertiefung 13 auf. Insbesondere wird die Vertiefung 13 durch einen Ätzprozess gebildet. Auf seiner Rückseite weist der erste Teilbereich 11 ebenfalls eine Öffnung auf. Des Weiteren weist der erste Teilbereich 11 eine Seitenfläche mit einem Vorsprung bzw. mit einer Einbuchtung auf. Die Strukturen auf der Rückseite sowie auf der Seitenfläche des ersten Teilbereichs des 11 können durch einen Ätzprozess gebildet sein.
Ein Hauptkörper 2 wird auf einer Bodenfläche der Vertiefung 13 befestigt, zum Beispiel mittels einer Verbindungsschicht 41. Insbesondere ist die Verbindungsschicht 41 elektrisch leitfähig ausgeführt, sodass der Hauptkörper 2 über die Verbindungsschicht 41 mit dem ersten Teilbereich 11 elektrisch leitend verbunden ist. Über eine elektrische Verbindung 43 etwa in Form eines Bonddrahtes, die den Zwischenbereich 1Z überbrückt, wird der Hauptkörper 2 mit dem zweiten Teilbereich 12 des Leiterrahmens 1 elektrisch leitend verbunden.
Gemäß 5B wird die Konverterschicht 3 zum Beispiel mittels eines Sprühverfahrens unter Verwendung einer Maske (Englisch: masked spraycoating) auf und um den Hauptkörper 2 aufgebracht. Insbesondere werden freie Bereiche der Vertiefung 13 von der Konverterschicht 3 aufgefüllt, insbesondere vollständig aufgefüllt. Es ist möglich, dass eine Vorderseite 2V und alle Seitenflächen des Hauptkörpers 2 von der Konverterschicht 3 bedeckt, insbesondere vollständig bedeckt sind.
In der 5B ist schematisch dargestellt, dass zumindest ein Teilbereich des Formkörpers 9 vor oder nach dem Ausbilden der Konverterschicht 3 um die Teilbereiche 11 und 12 des Leiterrahmens 1 gebildet werden kann, wodurch die Teilbereiche 11 und 12 miteinander mechanisch verbunden werden. In einem nachfolgenden Verfahrensschritt werden restliche Bereiche des Formkörpers 9 gebildet. Zum Beispiel wird der Formkörper 9 mittels eines Kunststoffformgebungs- oder eines Vergussverfahrens um und auf den Leiterrahmen 1 und/oder um und auf die Konverterschicht 3 aufgebracht, insbesondere strukturiert aufgebracht, sodass eine Öffnung 93 des Formkörpers 9 genau oberhalb des Hauptkörpers 2 gebildet wird. In der Öffnung 93 des Formkörpers 9 ist die Konverterschicht 3 bereichsweise nicht von dem Formkörper 9 bedeckt. Dieser unbedeckte Bereich der Konverterschicht 3 bildet die Lichtemissionsfläche oder die Strahlungsaustrittsfläche des Bauelements 10. Das in der 5C dargestellte Ausführungsbeispiel eines Bauelements 10 entspricht dem in der 1A dargestellten Ausführungsbeispiel eines Bauelements 10.
6A, 6B und 6C zeigen einige Verfahrensschritte zur Herstellung eines Bauelements 10, das zum Beispiel in der 2 schematisch dargestellt ist, wobei der in der 6A dargestellte Verfahrensschritt dem in der 5A dargestellten Verfahrensschritt zur Herstellung eines Bauelements 10 entspricht.
Gemäß 6B wird der Formkörper 9 zum Beispiel mittels eines Kunststoffformgebungsverfahrens oder eines Vergussverfahrens um und auf den Leiterrahmen 1 und/oder um und auf den Hauptkörper 2 aufgebracht, insbesondere strukturiert aufgebracht, sodass eine Öffnung 93 des Formkörpers 9 oberhalb des Hauptkörpers 2 gebildet wird. Abweichend davon ist es möglich, dass der Formkörper 9 zunächst ausgebildet wird und zur Ausbildung der Öffnung 93 nachträglich strukturiert wird. Insbesondere werden freie Bereiche der Vertiefung 13 vom Material des Formkörpers 9 aufgefüllt, insbesondere vollständig aufgefüllt.
In einem nachfolgenden Verfahrensschritt gemäß 6C wird die Konverterschicht 3 innerhalb der Öffnung 93 des Formkörpers 9 gebildet, zum Beispiel mittels eines Sprühverfahrens unter Verwendung einer Maske (Englisch: masked spraycoating). Alternativ ist es möglich, dass die Konverterschicht 3 ein Konverterplättchen ist, das in die Öffnung 93 des Formkörpers 9 eingebracht wird. Das in der 6C dargestellte Ausführungsbeispiel eines Bauelements 10 entspricht dem in der 2 dargestellten Ausführungsbeispiel eines Bauelements 10.
7A, 7B und 7C zeigen einige weitere Verfahrensschritte zur Herstellung eines Bauelements 10, das zum Beispiel in der 3 schematisch dargestellt ist, wobei der in der 7A dargestellte Verfahrensschritt dem in der 5A dargestellten Verfahrensschritt zur Herstellung eines Bauelements 10 entspricht.
Der in der 7B dargestellte Verfahrensschritt entspricht im Wesentlichen dem in der 6B dargestellten Verfahrensschritt zur Herstellung eines Bauelements 10, mit dem Unterschied, dass die in der 7B dargestellte Öffnung 93 eine größere Tiefe aufweist als die in der 6B dargestellte Öffnung 93 des Formkörpers 9. Insbesondere wird der Formkörper 9 mittels eines foliengestützten Vergussverfahrens (Film-Assisted Molding) gebildet, insbesondere um und auf den Leiterrahmen 1 und den Hauptkörper 2 strukturiert aufgebracht.
Gemäß 7C wird die Konverterschicht 3, die insbesondere ein Matrixmaterial 30 und Leuchtstoffe 31 aufweist, zum Beispiel mittels eines Sedimentationsverfahrens innerhalb der Öffnung 93 des Formkörpers 9 gebildet. Das in der 7C dargestellte Ausführungsbeispiel eines Bauelements 10 entspricht dem in der 3 dargestellten Ausführungsbeispiel eines Bauelements 10.
8A, 8B und 8C zeigen einige weitere Verfahrensschritte zur Herstellung eines Bauelements 10, das zum Beispiel in der 4 schematisch dargestellt ist.
Der in der 8A dargestellte Verfahrensschritt entspricht im Wesentlichen dem in der 5A dargestellten Verfahrensschritt zur Herstellung eines Bauelements 10. Im Unterschied hierzu wird der Hauptkörper 2 vor dem Ausbilden des Formkörpers 9 noch nicht mit dem zweiten Teilbereich 12 des Leiterrahmens 1 elektrisch leitend verbunden.
Der in der 8B dargestellte Verfahrensschritt entspricht im Wesentlichen dem in der 6B oder 7B dargestellten Verfahrensschritt zur Herstellung eines Bauelements 10, bei dem der Formkörper 9 gebildet wird. Im Unterschied hierzu wird der Formkörper 9 derart gebildet, dass in Draufsicht auf den Leiterrahmen 1 der zweite Teilbereich 12 des Leiterrahmens 1 zumindest bereichsweise frei von einer Bedeckung durch den Formkörper 9 bleibt. Insbesondere erstreckt sich der zweite Teilbereich 12 entlang der vertikalen Richtung durch den Formkörper 9 hindurch. Entlang der vertikalen Richtung schließt der Formkörper 9 insbesondere bündig mit einer auf der Vorderseite 2V des Hauptkörpers 2 angeordneten zweiten Kontaktschicht 42 ab.
Gemäß 8C wird eine planare elektrische Verbindung 43 auf dem Formkörper 9 gebildet. Entlang der lateralen Richtung erstreckt sich die planare elektrische Verbindung 93 von der zweiten Kontaktschicht 42 über den Zwischenbereich 1Z bis zu dem zweiten Teilbereich 12 des Leiterrahmens 1. Das in der 8C dargestellte Ausführungsbeispiel eines Bauelements 10 entspricht dem in der 4 dargestellten Ausführungsbeispiel eines Bauelements 10.
Die Erfindung ist nicht durch die Beschreibung der Erfindung anhand der Ausführungsbeispiele auf diese beschränkt. Die Erfindung umfasst vielmehr jedes neue Merkmal sowie jede Kombination von Merkmalen, was insbesondere jede Kombination von Merkmalen in den Ansprüchen beinhaltet, auch wenn dieses Merkmal oder diese Kombination selbst nicht explizit in den Ansprüchen oder Ausführungsbeispielen angegeben ist.
Bezugszeichenliste

10: Bauelement
10R: Rückseite des Bauelements
10V: Vorderseite des Bauelements
1: Leiterrahmen
11: erster Teilbereich des Leiterrahmens
12: zweiter Teilbereich des Leiterrahmens
13: Vertiefung des ersten Teilbereichs
2: Hauptkörper
2R: Rückseite des Hauptkörpers
2V: Vorderseite des Hauptkörpers
3: Konverterschicht
30: Matrixmaterial der Konverterschicht
31: Leuchtstoffe
41: erste Kontaktschicht/ Verbindungsschicht
42: zweite Kontaktschicht
43: elektrische Verbindung
5: weitere elektrische Verbindung
6: Nebenkörper
9: Formkörper
93: Öffnung des Formkörpers
H: Gesamthöhe des Bauelements
H1: Höhe des ersten Teilbereichs des Leiterrahmens
D: verringerte Schichtdicke des ersten Teilbereichs
H2: Höhe des zweiten Teilbereichs des Leiterrahmens
H9: Höhe des Formkörpers
T: Tiefe der Vertiefung

Claims

Bauelement (10) mit einem Leiterrahmen (1), einem zur Erzeugung elektromagnetischer Strahlung eingerichteten Hauptkörper (2) und einem Formkörper (9), bei dem - der Leiterrahmen (1) einen ersten Teilbereich (11) mit einer Vertiefung (13) und einen von dem ersten Teilbereich (11) lateral beabstandeten zweiten Teilbereich (12) aufweist, wobei der erste Teilbereich (11) und der zweite Teilbereich (12) durch den Formkörper (9) miteinander mechanisch verbunden und zur elektrischen Kontaktierung des Hauptkörpers (2) eingerichtet sind, - der Hauptkörper (2) in der Vertiefung (13) angeordnet ist und entlang vertikaler Richtung über den ersten Teilbereich (11) des Leiterrahmens (1) hinausragt, und - der erste Teilbereich (11) eine vertikale Höhe (H1) aufweist und die Vertiefung eine vertikale Tiefe (T) aufweist, wobei ein Verhältnis (T/H1) der vertikalen Tiefe (T) der Vertiefung (13) zu der vertikalen Höhe (H1) des ersten Teilbereichs (11) zwischen einschließlich 0,3 und 0,7 ist.
Bauelement (10) nach Anspruch 1, das eine vertikale Gesamthöhe (H) kleiner oder gleich 600 µm aufweist.
Bauelement (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das eine vertikale Gesamthöhe (H) kleiner oder gleich 300 µm aufweist.
Bauelement (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Verhältnis (T/H1) der vertikalen Tiefe (T) der Vertiefung (13) zu der vertikalen Höhe (H1) des ersten Teilbereichs (11) zwischen einschließlich 0,4 und 0,6 ist.
Bauelement (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem sich die vertikale Höhe (H1) des ersten Teilbereichs (11) um höchstens 5 % von einer vertikalen Höhe (H2) des zweiten Teilbereichs (12) des Leiterrahmens (1) unterscheidet.
Bauelement (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Leiterrahmen (1) in lateralen Richtungen von dem Formkörper (9) vollständig umgeben ist, und ein Verhältnis (H9/H) einer vertikalen Höhe (H9) des Formkörpers (9) zu einer Gesamthöhe (H) des Bauelements (10) mindestens 0,8 ist.
Bauelement (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Formkörper (9) in Draufsicht auf eine Vorderseite (10V) des Bauelements (10) die Vertiefung (13) teilweise bedeckt.
Bauelement (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem sich der Formkörper (9) in die Vertiefung (13) hinein erstreckt und die Vertiefung (13) bereichsweise auffüllt.
Bauelement (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das eine Konverterschicht (3) aufweist, die in Draufsicht auf eine Vorderseite (10V) des Bauelements (10) vollständig mit der Vertiefung (13) überlappt, wobei die Konverterschicht (3) die im Betrieb des Bauelements (10) von dem Hauptkörper (2) erzeugte elektromagnetische Strahlung bezüglich ihrer Peak-Wellenlänge umwandelt.
Bauelement (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der erste Teilbereich (11) und der zweite Teilbereich (12) unterschiedlichen elektrischen Polaritäten des Bauelements (10) zugeordnet sind, wobei der Hauptkörper (2) über seine Rückseite (2R) mit dem ersten Teilbereich (11) und über seine Vorderseite (2V) mit dem zweiten Teilbereich (12) elektrisch leitend verbunden ist.
Bauelement (10) nach dem vorhergehenden Anspruch, bei dem der Hauptkörper (2) über eine elektrische Verbindung (43) mit dem zweiten Teilbereich (12) des Leiterrahmens (1) elektrisch leitend verbunden ist, wobei - die elektrische Verbindung (43) in Draufsicht auf eine Vorderseite (10V) des Bauelements (10) einen zwischen den lateral beabstandeten Teilbereichen (11, 12) des Leiterrahmens (1) befindlichen Zwischenbereich (1Z) überbrückt, und - die elektrische Verbindung (43) innerhalb des Formkörpers (9) oder zumindest bereichsweise planar auf dem Formkörper (9) verläuft.
Bauelement (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der erste Teilbereich (11) und der zweite Teilbereich (12) des Leiterrahmens (1) an einer Rückseite (10R) des Bauelements (10) elektrisch kontaktierbar sind.
Beleuchtungseinrichtung mit einem Bauelement (10) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche und einer Sekundäroptik, wobei die Sekundäroptik in Draufsicht das Bauelement (10) vollständig bedeckt.
Verfahren zur Herstellung eines Bauelements (10) mit folgenden Schritten: A) Bereitstellen eines Leiterrahmens (1) mit einem ersten Teilbereich (11) und einem von dem ersten Teilbereich (11) lateral beabstandeten zweiten Teilbereich (12), wobei - der erste Teilbereich (11) eine Vertiefung (13) aufweist, in der ein zur Erzeugung elektromagnetischer Strahlung eingerichteter Hauptkörper (2) angeordnet ist, - der Hauptkörper (2) entlang vertikaler Richtung über den ersten Teilbereich (11) hinausragt, - der erste Teilbereich (11) und der zweite Teilbereich (12) zur elektrischen Kontaktierung des Hauptkörpers (2) eingerichtet sind, und - der erste Teilbereich (11) eine vertikale Höhe (H1) aufweist und die Vertiefung (13) eine vertikale Tiefe (T) aufweist, wobei ein Verhältnis (T/H1) der vertikalen Tiefe (T) der Vertiefung (13) zu der vertikalen Höhe (H1) des ersten Teilbereichs (11) zwischen einschließlich 0,3 und 0,7 ist; und B) Ausbilden eines Formkörpers (9), der den Leiterrahmen (1) lateral umgibt und den ersten Teilbereich (11) mit dem zweiten Teilbereich (12) mechanisch verbindet.
Verfahren nach Anspruch 14, bei dem - vor dem Ausbilden des Formkörpers (9) der Hauptkörper (2) über eine elektrische Verbindung (43) mit dem zweiten Teilbereich (12) des Leiterrahmens (1) elektrisch leitend verbunden wird, wobei die elektrische Verbindung (43) in Draufsicht auf eine Vorderseite (10V) des Bauelements (10) einen zwischen den lateral beabstandeten Teilbereichen (11, 12) des Leiterrahmens (1) befindlichen Zwischenbereich (1Z) überbrückt, und - der Formkörper (9) derart gebildet wird, dass dieser die elektrische Verbindung (43) umschließt und die elektrische Verbindung (43) somit innerhalb des Formkörpers (9) verläuft.
Verfahren nach Anspruch 14, bei dem - erst nach dem Ausbilden des Formkörpers (9) der Hauptkörper (2) über eine elektrische Verbindung (43) mit dem zweiten Teilbereich (12) des Leiterrahmens (1) elektrisch leitend verbunden wird, wobei die elektrische Verbindung (43) in Draufsicht auf eine Vorderseite (10V) des Bauelements (10) einen zwischen den lateral beabstandeten Teilbereichen (11, 12) des Leiterrahmens (1) befindlichen Zwischenbereich (1Z) überbrückt, und - die elektrische Verbindung (43) zumindest bereichsweise planar auf dem Formkörper (9) verläuft.
Verfahren nach Anspruch 14, bei dem der Formkörper (9) im Bereich des Hauptkörpers (2) eine Öffnung (93) aufweist, wobei eine Konverterschicht (3) nach dem Ausbilden des Formkörpers (9) in der Öffnung (93) gebildet wird.
Verfahren nach Anspruch 14, bei dem eine Konverterschicht (3) auf dem Hauptkörper (2) gebildet wird und der Formkörper (9) bereichsweise auf die Konverterschicht (3) aufgebracht wird, sodass der Formkörper (9) in Draufsicht auf eine Vorderseite (10V) des Bauelements (10) die Konverterschicht (3) teilweise bedeckt.