DE102021119155A1

DE102021119155A1 - Verfahren zum aufbringen eines elektrischen verbindungsmaterials oder flussmittels auf ein bauelement

Info

Publication number: DE102021119155A1
Application number: DE102021119155.6A
Authority: DE
Inventors: Sebastian Wittmann; Daniel Leisen; Matthias Hofmann
Original assignee: Osram Opto Semiconductors GmbH
Current assignee: Ams Osram International GmbH
Priority date: 2021-07-23
Filing date: 2021-07-23
Publication date: 2023-01-26
Also published as: WO2023001927A1; CN117716523A; DE112022003668A5; US20240332448A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Aufbringen eines elektrischen Verbindungsmaterials oder Flussmittels auf wenigstens eine elektrische Anschlussfläche eines optoelektronischen Bauelementes. Das Verfahren umfasst die Schritte: Bereitstellen eines ersten Trägers, auf dem das elektrische Verbindungsmaterial oder Flussmittel angeordnet ist; Bereitstellen eines zweiten Trägers, auf dem das wenigstens eine optoelektronische Bauelement angeordnet ist; Platzieren des ersten Trägers gegenüber dem zweiten Träger derart, dass das elektrische Verbindungsmaterial oder Flussmittel der wenigstens einen elektrischen Anschlussfläche zugewandt und beabstandet zu dieser angeordnet ist; und Gepulstes Bestrahlen des ersten Trägers mit Laserlicht derart, dass zumindest Bereiche des elektrischen Verbindungsmaterials oder Flussmittels von dem ersten Träger gelöst werden und auf die wenigstens eine elektrische Anschlussfläche des optoelektronischen Bauelementes fallen.

Description

Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit einem Verfahren zum Aufbringen eines elektrischen Verbindungsmaterials oder Flussmittels auf wenigstens eine elektrische Anschlussfläche eines optoelektronischen Bauelementes.
HINTERGRUND
Zum elektrischen Kontaktieren bzw. Anschließen von optoelektronischen Bauelementen kann auf die elektrischen Anschlussflächen der optoelektronischen Bauelemente beispielsweise ein elektrisches Verbindungsmaterial aufgebracht werden, um die optoelektronischen Bauelemente dadurch auf einem Empfängerbauteil oder -substrat aufzubringen und mit diesem elektrisch zu verbinden. Dabei kann es beispielsweise von Nöten sein, dass zusätzlich zu dem elektrischen Verbindungsmaterial auch ein Flussmittel auf die elektrischen Anschlussflächen der optoelektronischen Bauelemente aufgebracht wird, um einen bestmöglichen elektrischen Kontakt zwischen den elektrischen Anschlussflächen und dem elektrischen Verbindungsmaterial zu ermöglichen.
Elektrische Verbindungsmaterialen bzw. Flussmittel werden zum gegenwärtigen Zeitpunkt häufig mittels Schablonendruck oder mittels Jetting auf die elektrische Anschlussfläche des optoelektronischen Bauelementes aufgebracht. Diese Verfahren können jedoch nicht mit unbegrenzt hoher Genauigkeit bzw. nicht mit einer unbegrenzt kleinen Größe oder einem unbegrenzt kleinen Volumen auf die elektrische Anschlussflächen aufgebracht werden. Insbesondere bei optoelektronischen Bauelementen mit einer Kantenlänge von kleiner 100 um, bzw. bei elektrischen Anschlussflächen mit einer lateralen Ausdehnung von kleiner 50 um, kann mittels der genannten Verfahren oft eine gewünschte Genauigkeit, mit der ein elektrisches Verbindungsmaterial oder Flussmittel auf die elektrischen Anschlussflächen des optoelektronischen Bauelementes aufgebracht wird, nicht erreicht werden. Für elektrisch leitfähige Materialien besteht insbesondere die Gefahr, dass ein mittels einem solchen Verfahren aufgebrachtes elektrisches Verbindungsmaterial einen Kurzschluss zwischen den elektrischen Anschlussflächen des optoelektronischen Bauelementes auslösen kann.
Zwar existieren zum Teil auch Verfahren, wie beispielsweise Galvanisierungsprozesse oder Verdunstungsprozesse, mittels denen eine entsprechende Genauigkeit erreicht werden kann, jedoch sind solche Verfahren zumeist sehr aufwändig und kostenintensiv.
Es besteht daher das Bedürfnis, den vorgenannten Problemen entgegenzuwirken und ein verbessertes Verfahren zum Aufbringen eines elektrischen Verbindungsmaterials oder Flussmittels auf wenigstens eine elektrische Anschlussfläche eines optoelektronischen Bauelementes anzugeben, das sowohl einfach als auch kostenreduziert durchgeführt werden kann.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Diesem und anderen Bedürfnissen wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruch 1 Rechnung getragen. Ausführungsformen und Weiterbildungen der Erfindung werden in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
Ein Verfahren nach dem vorgeschlagenen Prinzip zum Aufbringen eines elektrischen Verbindungsmaterials, insbesondere eines elektrisch leitfähigen Verbindungsmaterials, oder Flussmittels auf wenigstens eine elektrische Anschlussfläche eines optoelektronischen Bauelementes umfasst die Schritte:

Bereitstellen eines ersten Trägers, auf dem das elektrische Verbindungsmaterial oder Flussmittel angeordnet ist;
Bereitstellen eines zweiten Trägers, auf dem das wenigstens eine optoelektronische Bauelement angeordnet ist;
Platzieren des ersten Trägers gegenüber dem zweiten Träger derart, dass das elektrische Verbindungsmaterial oder Flussmittel der wenigstens einen elektrischen Anschlussfläche zugewandt und beabstandet zu dieser angeordnet ist; und
Gepulstes Bestrahlen des ersten Trägers mit Laserlicht derart, dass zumindest Bereiche des elektrischen Verbindungsmaterials oder Flussmittels von dem ersten Träger gelöst werden und auf die wenigstens eine elektrische Anschlussfläche des optoelektronischen Bauelementes fallen.

Das Verfahren nach dem vorgeschlagenen Prinzip kann beispielsweise ähnlich zu einem laserinduzierten Vorwärtstransferverfahren (englisch: laser-induced forward transfer, Abkürzung: LIFT) erfolgen. Dabei wird ein gepulster Laserstrahl als treibende Kraft verwendet, um Material von einem Spendersubstrat auf ein Empfangssubstrat zu transferieren. Im Gegensatz zu den im obigen genannten herkömmlichen bzw. bekannten Verfahren, wie Schablonendruck oder Jetting können mittels dem Verfahren nach dem vorgeschlagenen Prinzip jedoch deutlich feinere bzw. kleinere Strukturen und Volumina des elektrischen Verbindungsmaterials oder Flussmittels übertragen werden. Zusätzlich dazu ergibt sich der Vorteil, dass mittels dem Verfahren eine verbesserte Genauigkeit bzw. Präzision erreicht werden kann, mittels der das elektrische Verbindungsmaterial oder Flussmittel auf die wenigstens eine elektrische Anschlussfläche des optoelektronischen Bauelementes aufgebracht wird.
Ferner ist im Gegensatz zu Galvanisierungs- und Verdunstungsprozessen bei dem Verfahren nach dem vorgeschlagenen Prinzip keine Fotolack, eine Maske, oder eine Strukturierung oder Prozessierung des elektrischen Verbindungsmaterials auf den elektrischen Anschlussflächen des optoelektronischen Bauelementes nötig. Die Form und das zu übertragende Volumen des elektrischen Verbindungsmaterials oder Flussmittels kann hingegen bereits durch die Anordnung des elektrischen Verbindungsmaterials oder Flussmittels auf dem ersten Träger oder durch selektives bzw. bereichsweises Bestrahlen des ersten Trägers mit Laserlicht bestimmt werden.
Insbesondere ergibt sich dadurch der Vorteil, dass das elektrische Verbindungsmaterial oder Flussmittel mittels dem Verfahren nach dem vorgeschlagenen Prinzip auch nachtäglich auf bereits bestehende Bauelemente oder Baugruppen oder aber auch auf empfindliche Bauelemente oder Baugruppen leicht aufbringen lässt, da eine Prozessierung des elektrischen Verbindungsmaterials oder Flussmittels auf den Anschlussflächen der Bauelemente oder Baugruppen wegfällt.
In einigen Ausführungsformen umfasst das elektrische Verbindungsmaterial zumindest eines der folgenden Materialien:

ein Sintermaterial;
einen elektrisch leitfähigen Kleber;
einen anisotrop leitfähigen Kleber;
ein Lot; und
ein Lot-Kleber-Hybridsystem.

Insbesondere kann das elektrische Verbindungsmaterial durch eine Sinterpaste, einen elektrisch leitfähigen Kleber, oder durch eine Lotpaste gebildet sein. Das elektrische Verbindungsmaterial zeichnet sich insbesondere dadurch aus, dass es elektrisch leitfähige Eigenschaften aufweist. Ferner kann sich das elektrische Verbindungsmaterial dadurch auszeichnen, dass mittels diesem zwei Komponenten miteinander verbunden werden können. Dies kann durch erwärmen und/oder aufschmelzen des elektrischen Verbindungsmaterials und/oder durch ausüben eines Drucks auf das elektrische Verbindungsmaterial bzw. die mit dem elektrischen Verbindungsmaterial miteinander zu verbindenden Komponenten erfolgen. In einigen Aspekten umfasst ein elektrisch leitfähiger Kleber beispielsweise Silberpartikel und ein adhäsives Matrixmaterial, in dem die Partikel angeordnet sind.
In einigen Ausführungsformen ist der erster Träger für zumindest das Laserlicht im Wesentlichen transparent ausgebildet. Im Wesentlichen transparent kann bedeuten, dass zumindest Licht im Bereich der Wellenlänge des Laserlichts nicht oder nur kaum von dem Material des ersten Trägers absorbiert oder reflektiert wird sondern durch dieses ohne größere Verluste transmittiert. Beispielsweise kann der erste Träger durch einen Glasträger bzw. Glaswafer oder eine transparente Folie gebildet sein.
In einigen Ausführungsformen ist der zweite Träger durch einen Waferverbund oder einen Kunstwafer gebildet. Ein Waferverbund ist insbesondere eine Anordnung, die eine Vielzahl von ungehäusten Halbleiterchips aufweist. Dies kann beispielsweise ein Halbleiterwafer sein, insbesondere ein ungesägter Halbleiterwafer, der eine Vielzahl von einzelnen Halbleiterchips aufweist. in einigen Aspekten ist der Waferverbund ein Träger, auf den eine Vielzahl von ungehäusten aber bereits vereinzelten Halbleiterchips aufgebracht ist, um eine weitere Prozessierung derselben zu ermöglichen. In diesem Fall spricht man auch von einem Kunstwafer (artifical wafer bzw. sorted sheet). Die Halbleiterchips sind auf dem Träger vorzugsweise fixiert, beispielsweise in dem sie auf den Träger aufgeklebt oder mit einer Vergussmasse wie Silikon umgossen sind. Ebenso können die Halbleiterchips zur Fixierung in Aufnahmen im Träger eingebracht werden.
In einigen Ausführungsformen weist das von dem ersten Träger und auf den zweiten Träger gefallene elektrische Verbindungsmaterial oder Flussmittel ein Volumen von 5 µm³ bis 10000 µm³, insbesondere bis 100000 µm³, auf. Insbesondere weist das auf den zweiten Träger gefallene elektrische Verbindungsmaterial oder Flussmittel auf der wenigstens einen elektrischen Anschlussfläche Strukturen von kleiner oder gleich 100 um, oder kleiner oder gleich 50 µm auf. Beispielsweise weist das auf den zweiten Träger gefallene elektrische Verbindungsmaterial oder Flussmittel auf der wenigstens einen elektrischen Anschlussfläche Strukturen mit einer Breite und/oder Länge und/oder Höhe von kleiner oder gleich 50 µm auf. Beispielsweise kann das auf den zweiten Träger gefallene elektrische Verbindungsmaterial oder Flussmittel auf der wenigstens einen elektrischen Anschlussfläche eine Fläche von bis zu 50 × 50 µm² oder größer bedecken, und eine Dicke bzw. Höhe von bis zu 30 µm aufweisen.
In einigen Ausführungsformen weist das optoelektronische Bauelement zwei elektrischen Anschlussflächen auf, die höchstens 50 µm voneinander beabstandet sind. Auf die elektrischen Anschlussflächen wird jeweils voneinander getrennt, insbesondere elektrisch getrennt, ein Teilbereich des elektrischen Verbindungsmaterials oder Flussmittel aufgebracht. Dabei berühren sich die voneinander getrennten Teilbereiche des elektrischen Verbindungsmaterials oder Flussmittels nicht, sondern sind beabstandet zueinander angeordnet derart, dass im Betrieb des optoelektronischen Bauelementes keine Gefahr eines Kurzschlusses zwischen den Teilbereichen vorherrscht.
In einigen Ausführungsformen ist das elektrische Verbindungsmaterial oder Flussmittel großflächig auf dem ersten Träger angeordnet. Die Bereiche des elektrischen Verbindungsmaterials oder Flussmittels, die von dem ersten Träger gelöst werden, werden selektiv mit Laserlicht bestrahlt und fallen dadurch in Richtung des zweiten Trägers auf die wenigstens eine elektrische Anschlussfläche des optoelektronischen Bauelementes.
Alternativ ist es jedoch auch möglich, dass das elektrische Verbindungsmaterial oder Flussmittel strukturiert auf dem ersten Träger angeordnet ist, und der erste Träger großflächig mit Laserlicht bestrahlt wird. Die bestrahlten strukturierten Bereiche des elektrischen Verbindungsmaterials oder Flussmittels werden dadurch von dem ersten Träger gelöst und fallen in Richtung des zweiten Trägers auf die wenigstens eine elektrische Anschlussfläche des optoelektronischen Bauelementes. Insbesondere kann das elektrische Verbindungsmaterial oder Flussmittel derart auf dem ersten Träger strukturiert bzw. angeordnet sein, dass die Strukturen auf dem ersten Träger mit den Bereichen elektrischen Anschlussflächen auf dem zweiten Träger abgestimmt sind, auf denen das elektrische Verbindungsmaterial oder Flussmittel angeordnet werden soll. So kann insbesondere eine hohe Genauigkeit bzw. Präzision erreicht werden, mittels der das elektrische Verbindungsmaterial oder Flussmittel auf die wenigstens eine elektrische Anschlussfläche des optoelektronischen Bauelementes aufgebracht werden kann.
In einigen Ausführungsformen umfasst das optoelektronische Bauelement zumindest eine LED oder zumindest einen LED Chip. Die LED bzw. der LED-Chip kann insbesondere auch als Mikro-LED, auch µLED genannt, oder als µLED-Chip bezeichnet werden, insbesondere für den Fall, dass sie Kantenlängen in einem Bereich von 100 µm bis 10 µm aufweist. Die LED bzw. der LED-Chip kann insbesondere auch als Mini-LED, oder als Mini-LED-Chip bezeichnet werden, insbesondere für den Fall, dass sie Kantenlängen in einem Bereich von 250 µm bis 100 µm aufweist.
In einigen Ausführungsformen ist das optoelektronische Bauelement Bestandteil eines Waferverbunds mit einer Vielzahl von auf einem Wafer aufgewachsenen optoelektronischen Bauelementen. Die optoelektronischen Bauelemente können dabei auf dem Wafer in Form von ungehausten Halbleiterchips vorliegen. Ungehaust bedeutet, dass der Chip kein Gehäuse um seine Halbleiterschichten herum aufweist, wie z.B. ein „chip die“. In einigen Ausführungsformen kann ungehaust bedeuten, dass der Chip frei von jeglichem organischen Material ist. Somit enthält das ungehauste Bauelement keine organischen Verbindungen, die Kohlenstoff in kovalenter Bindung enthalten.
In einigen Ausführungsformen weist der erste Träger wenigstens eine Kavität auf, in der das elektrische Verbindungsmaterial oder Flussmittel angeordnet ist. Insbesondere kann der erste Träger auch eine Vielzahl von gleichen oder unterschiedlich gearteten Kavitäten aufweisen, in denen das elektrische Verbindungsmaterial oder Flussmittel angeordnet ist. Durch die Form und Größe der Kavität kann insbesondere ein Volumen des elektrischen Verbindungsmaterials oder Flussmittels definiert sein, welches auf den zweiten Träger bzw. auf die elektrischen Anschlussflächen übertragen werden soll. Durch unterschiedlich große und unterschiedlich geformte Kavitäten können beispielsweise unterschiedlich große und unterschiedliche geformte Volumina des elektrischen Verbindungsmaterials oder Flussmittels auf unterschiedliche elektrische Anschlussflächen übertragen werden.
In einigen Ausführungsformen wird die wenigstens eine Kavität mittels Ätzen oder Laserbohren bereitgestellt. Der erste Träger kann beispielsweise in einem Bearbeitungsschritt derart vorbereitet bzw. bearbeitet werden, dass er an einer vorher definierten Position wenigstens eine Kavität oder an vorher definierten Positionen eine Vielzahl von Kavitäten aufweist.
In einigen Ausführungsformen wird das elektrische Verbindungsmaterial oder Flussmittel mittels Rakeln in der wenigstens einen Kavität oder in der Vielzahl von Kavitäten bereitgestellt. Dabei wird das elektrische Verbindungsmaterial oder Flussmittel im Bereich der wenigstens einen Kavität oder großflächig auf den ersten Träger aufgebracht, und mittels einem Rakel überschüssiges Material, welches nicht in der wenigstens einen Kavität verbleibt abgestreift.
In einigen Ausführungsformen schließt das elektrische Verbindungsmaterial oder Flussmittel plan mit einer Oberfläche des ersten Trägers ab. Dies kann beispielsweis aufgrund des Abstreifens des überschüssigen Materials der Fall sein.
In einigen Ausführungsformen ist zwischen dem ersten Träger und dem elektrischen Verbindungsmaterial oder Flussmittel eine Trennschicht (engl. release layer) angeordnet. Diese Trennschicht kann beispielsweise in Form einer Opferschicht (engl. sacrificial layer) vorliegen, die durch das Laserlicht aufgeschmolzen wird oder verdampft. Dadurch kann es beispielsweise möglich sein, dass sich das elektrischen Verbindungsmaterial oder Flussmittel in verbesserte Weise von dem ersten Träger löst.
In einigen Ausführungsformen bildet das elektrischen Verbindungsmaterial auf der wenigstens einen elektrischen Anschlussfläche eine Umverteilungs- oder Umverdrahtungsschicht (engl. redistribution layer, Abkürzung: RDL). Eine Umverteilungs- bzw. Umverdrahtungsschicht ist eine zusätzliche Metallschicht auf der wenigstens einen elektrischen Anschlussfläche des optoelektronischen Bauelementes, die die elektrische Anschlussfläche an anderen Stellen des optoelektronischen Bauelementes verfügbar macht, um bei Bedarf einen besseren Zugang zu der elektrischen Anschlussfläche zu ermöglichen. Eine Umverteilungs- bzw. Umverdrahtungsschicht kann es auch ermöglichen, das optoelektronischen Bauelement von verschiedenen Stellen des optoelektronischen Bauelementes aus zu bonden. Das Bonden des optoelektronischen Bauelementes wird dadurch bei einigen Anwendungen vereinfacht. Ein weiteres Beispiel für die Verwendung einer Umverteilungs- bzw. Umverdrahtungsschicht ist die Verteilung der elektrischen Anschlussflächen auf dem optoelektronischen Bauelement. Im Falle von auf die elektrischen Anschlussflächen aufgebrachten Lötkugeln kann die thermische Belastung auf das optoelektronischen Bauelement bei der Montage besser verteilt werden.
In einigen Ausführungsformen umfasst das Verfahren ferner ein Ausheizen, Sintern und/oder Umschmelzen des elektrischen Verbindungsmaterials. Insbesondere erfolgt ein solcher Schritt nachdem das elektrischen Verbindungsmaterial auf der wenigstens einen elektrischen Anschlussfläche angeordnet ist.
In einigen Ausführungsformen wird elektrisches Verbindungsmaterial mittels des Verfahrens gestapelt auf die wenigstens eine elektrischen Anschlussfläche übertragen. Der erste Träger kann dazu nach erfolgtem Transfer von elektrischem Verbindungsmaterial auf die wenigstens eine elektrischen Anschlussfläche, bezogen zur elektrischen Anschlussfläche, lateral verschoben werden, und es wird erneut elektrisches Verbindungsmaterial vom ersten Träger mittels gepulstem Laserlicht gelöst, sodass dieses auf das bereits auf der elektrischen Anschlussfläche angeordnete elektrische Verbindungsmaterial fällt. Dieser Schritt kann mehrmals wiederholt werden, sodass beispielsweise unterschiedliche Höhen des elektrischen Verbindungsmaterials auf unterschiedlichen elektrischen Anschlussflächen erreicht werden können.
In einigen Ausführungsformen umfasst das Verfahren ferner die Schritte:

Drehen des zweiten Trägers;
Platzieren des zweiten Trägers gegenüber einem dritten Träger derart, dass das elektrische Verbindungsmaterial oder Flussmittel dem dritten Träger zugewandt und beabstandet zu diesem angeordnet ist; und
Gepulstes Bestrahlen des zweiten Trägers mit Laserlicht derart, dass das optoelektronische Bauelement in Richtung des dritten Trägers fällt.

Dadurch lassen sich das optoelektronische Bauelement, oder im Falle mehrerer optoelektronischer Bauelemente, die mehreren oder eine Anzahl an optoelektronischen Bauelementen mittels demselben Prinzip wie vorgehend beschrieben (LIFT- Verfahren) von dem zweiten Träger lösen und auf einen dritten Träger übertragen.
In einigen Ausführungsformen ist der zweite Träger dazu für zumindest das Laserlicht im Wesentlichen transparent ausgebildet. Im Wesentlichen transparent kann bedeuten, dass zumindest Licht im Bereich der Wellenlänge des Laserlichts nicht oder nur kaum von dem Material des zweiten Trägers absorbiert oder reflektiert wird, sondern durch dieses ohne größere Verluste transmittiert. Beispielsweise kann der zweite Träger durch einen Glasträger bzw. Glaswafer oder eine transparente Folie gebildet sein.
In einigen Ausführungsformen ist zwischen dem zweiten Träger und dem optoelektronischen Bauelement eine Trennschicht (engl. release layer) angeordnet. Diese Trennschicht kann beispielsweise in Form einer Opferschicht (engl. sacrificial layer) vorliegen, die durch das Laserlicht aufgeschmolzen wird oder verdampft. Dadurch kann es beispielsweise möglich sein, dass sich das das optoelektronische Bauelement in verbesserte Weise von dem zweiten Träger löst.
Figurenliste
Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen, jeweils schematisch,

1 ein Verfahren zum Aufbringen eines elektrischen Verbindungsmaterials oder Flussmittels auf wenigstens eine elektrische Anschlussfläche eines optoelektronischen Bauelementes nach einigen Aspekten des vorgeschlagenen Prinzips;
2 ein weiteres Verfahren zum Aufbringen eines elektrischen Verbindungsmaterials oder Flussmittels auf wenigstens eine elektrische Anschlussfläche eines optoelektronischen Bauelementes nach einigen Aspekten des vorgeschlagenen Prinzips; und
3 einen Schritt eines weiteren Verfahrens zum Aufbringen eines elektrischen Verbindungsmaterials oder Flussmittels auf wenigstens eine elektrische Anschlussfläche eines optoelektronischen Bauelementes nach einigen Aspekten des vorgeschlagenen Prinzips.

Detaillierte Beschreibung
Die folgenden Ausführungsformen und Beispiele zeigen verschiedene Aspekte und ihre Kombinationen nach dem vorgeschlagenen Prinzip. Die Ausführungsformen und Beispiele sind nicht immer maßstabsgetreu. Ebenso können verschiedene Elemente vergrößert oder verkleinert dargestellt werden, um einzelne Aspekte hervorzuheben. Es versteht sich von selbst, dass die einzelnen Aspekte und Merkmale der in den Abbildungen gezeigten Ausführungsformen und Beispiele ohne weiteres miteinander kombiniert werden können, ohne dass dadurch das erfindungsgemäße Prinzip beeinträchtigt wird. Einige Aspekte weisen eine regelmäßige Struktur oder Form auf. Es ist zu beachten, dass in der Praxis geringfügige Abweichungen von der idealen Form auftreten können, ohne jedoch der erfinderischen Idee zu widersprechen.
Außerdem sind die einzelnen Figuren, Merkmale und Aspekte nicht unbedingt in der richtigen Größe dargestellt, und auch die Proportionen zwischen den einzelnen Elementen müssen nicht grundsätzlich richtig sein. Einige Aspekte und Merkmale werden hervorgehoben, indem sie vergrößert dargestellt werden. Begriffe wie „oben“, „oberhalb“, „unten“, „unterhalb“, „größer“, „kleiner“ und dergleichen werden jedoch in Bezug auf die Elemente in den Figuren korrekt dargestellt. So ist es möglich, solche Beziehungen zwischen den Elementen anhand der Abbildungen abzuleiten.
1 zeigt ein Verfahren zum Aufbringen eines elektrischen Verbindungsmaterials 2 oder Flussmittels auf wenigstens eine elektrische Anschlussfläche 3 eines optoelektronischen Bauelements 4. Dazu wird ein erster Träger 5 bereitgestellt, auf dem das elektrische Verbindungsmaterial 2 oder Flussmittel angeordnet ist. Im in 1 dargestellten Beispiel, handelt es sich um einen elektrisches Verbindungsmaterial 2, wie beispielsweise eine Lotpaste, ein Sintermaterial oder ein elektrisch leitfähiger Kleber, der auf dem ersten Träger 5 angeordnet ist. Der erste Träger 5 weist Kavitäten 7 auf, die mit dem elektrischen Verbindungsmaterial 2 gefüllt sind. Im dargestellten Fall sind die Kavitäten 7 trapezförmig ausgebildet, jedoch ist auch jede andere Form und Ausprägung der Kavitäten denkbar.
Die Kavitäten 7 des ersten Trägers 5 sind derart mit dem elektrischen Verbindungsmaterial 2 gefüllt, dass das elektrische Verbindungsmaterial 2 plan mit einer Oberfläche 5.1 des ersten Trägers 5 abschließt. Insbesondere können die Kavitäten beispielsweise mittels einem Rakelverfahren mit dem elektrischen Verbindungsmaterial 2 gefüllt werden.
Ferner wird ein zweiter Träger 6 bereitgestellt, auf dem wenigstens ein optoelektronisches Bauelement 4 angeordnet ist. Im dargestellten Fall sind exemplarisch zwei optoelektronische Bauelemente 4 nebeneinander und beabstandet zueinander auf dem zweiten Träger 6 angeordnet. Die optoelektronischen Bauelemente 4 weisen jeweils elektrische Anschlussflächen 3 auf, mittels derer die optoelektronischen Bauelemente 4 zum Betrieb der optoelektronischen Bauelemente 4 mit elektrische Energie versorgt werden können.
Der erste Träger 5 wird derart oberhalb des zweiten Trägers 6 platziert, dass das elektrische Verbindungsmaterial 2 den elektrischen Anschlussflächen 3 zugewandt und beanstandet zu diesen angeordnet ist. Zwischen dem elektrischen Verbindungsmaterial 2 und den elektrischen Anschlussflächen 3 befindet sich somit ein Luftspalt.
Der erste Träger 5 wird insbesondere derart oberhalb des zweiten Trägers platziert, dass wenigstens eine mit dem elektrischen Verbindungsmaterial 2 gefüllte Kavität 7 direkt oberhalb einer elektrischen Anschlussfläche 3 angeordnet ist. Im dargestellten Fall ist der erste Träger 5 derart strukturiert bzw. weist der erste Träger 5 mehrere Kavitäten 7 auf, die derart angeordnet sind, dass das elektrische Verbindungsmaterial 2 auf dem ersten Träger 5 jeweils genau oberhalb der elektrischen Anschlussflächen 3, der optoelektronischen Bauelemente 4 angeordnet ist.
Mittels einem gepulsten Laserstrahl bzw. Laserlicht L wird der erste Träger 5 derart bestrahlt, dass zumindest Bereiche des elektrischen Verbindungsmaterials 2 von dem ersten Träger 5 gelöst werden und auf die darunterliegenden elektrischen Anschlussflächen 3 des optoelektronischen Bauelementes 4 fallen. Insbesondere wird pro Lichtpuls genau ein Bereich des elektrischen Verbindungsmaterials 2 von dem ersten Träger 5 gelöst und fällt auf eine darunterliegende elektrische Anschlussfläche 3 des optoelektronischen Bauelementes 4. Entgegen dem dargestellten Beispiel ist es auch möglich, dass der erste Träger 5 großflächig mit Laserlicht L bestrahlt wird, sodass im Wesentlichen alle vordefinierten Bereiche des elektrischen Verbindungsmaterials 2 von dem ersten Träger 5 gelöst werden und in Richtung des zweiten Trägers 6 fallen.
Ein solches Verfahren kann beispielsweise ähnlich zu einem laserinduzierten Vorratstransferverfahren (LIFT) erfolgen. Um ein Kippen oder Verdrehen des von dem ersten Träger 5 abgelösten und in Richtung des zweiten Trägers 6 fallenden elektrischen Verbindungsmaterials 2 zu verhindern, kann das dargestellte Verfahren beispielsweise in einer Vakuumkammer durchgeführt werden.
Das von dem ersten Träger 5 abgelöste und in Richtung des zweiten Trägers 6 gefallene elektrische Verbindungsmaterial 2 trifft jeweils auf die elektrischen Anschlussflächen 3 der optoelektronischen Bauelemente 4 auf und verbleibt dort bzw. haftet an den elektrischen Anschlussflächen 3.
2 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Verfahrens zum Übertragen eines elektrischen Verbindungsmaterials 2 oder Flussmittels auf elektrische Anschlussflächen 3 eines optoelektronischen Bauelements 4. Im Gegensatz zu dem in 1 dargestellten Verfahren ist das elektrische Verbindungsmaterial 2 jedoch nicht in Kavitäten des ersten Trägers 5, sondern großflächig auf einer Oberfläche 5.1 des ersten Trägers 5 angeordnet. Insbesondere kann das elektrische Verbindungsmaterial die Oberfläche 5.1 des ersten Trägers 5 vollends bedecken.
Ein Übertragen von lediglich Bereichen des elektrischen Verbindungsmaterials 2 auf die elektrischen Anschlussflächen 3 erfolgt dabei, indem der erste Träger gezielt und lediglich punktuell bzw. lokal mit Laserlicht L bestrahlt wird. Dadurch wird lediglich in den Bereichen des ersten Trägers 5 ein elektrisches Verbindungsmaterial 2 von dem ersten Träger 5 abgelöst, in denen der erste Träger mit Laserlicht L bestrahlt wird.
Das von dem ersten Träger abgelöste elektrische Verbindungsmaterial 2 fällt wie im vorherigen Fall beschrieben auf die elektrischen Anschlussflächen 3 und verbleibt bzw. haftet dort.
3 zeigt einen weiteren Schritt eines Verfahrens zum Aufbringen eines elektrischen Verbindungsmaterials 2 oder Flussmittels auf wenigstens eine elektrische Anschlussfläche 3 eines optoelektronischen Bauelementes 4. Dabei wird der zweite Träger 6 gedreht und oberhalb eines dritten Trägers 8 platziert, derart, dass das elektrische Verbindungsmaterial 2 dem dritten Träger 8 zugewandt und zu diesem beabstandet angeordnet ist.
Anschließend wird der zweite Träger 6 mit einem gepulsten Laserlicht L derart bestrahlt, dass ein oder mehrere optoelektronische Bauelemente 4 in Richtung des dritten Trägers fallen. Dadurch kann das optoelektronische Bauelement 4, oder im Falle mehrere optoelektronische Bauelemente, können dadurch die mehreren oder eine Anzahl an optoelektronischen Bauelementen mittels demselben Prinzip wie vorhergehend beschrieben (LIFT-Verfahren) von dem zweiten Träger 6 gelöst werden und auf einen dritten Träger 8 übertragen werden.
Das oder die optoelektronischen Bauelemente 4 treffen wie in der Figur dargestellt mit dem elektrischen Verbindungsmaterial 2 auf den dritten Träger auf und verbleiben bzw. haften dort. Der dritte Träger kann dazu beispielsweise elektrische Anschlussflächen oder Kontaktpads aufweisen, auf die die optoelektronischen Bauelemente 4 fallen. Mittels des elektrischen Verbindungsmaterials 2 können das oder die optoelektronischen Bauelemente 4 elektrisch mit dem dritten Träger 8 verbunden werden.
Bezugszeichenliste

2: elektrisches Verbindungsmaterial oder Flussmittel
3: elektrische Anschlussfläche
4: optoelektronisches Bauelement
5: erster Träger
5.1: Oberfläche
6: zweiter Träger
7: Kavität
8: dritter Träger
L: Laserlicht

Claims

Verfahren zum Aufbringen eines elektrischen Verbindungsmaterials (2) oder Flussmittels auf wenigstens eine elektrische Anschlussfläche (3) eines optoelektronischen Bauelementes (4) umfassend die Schritte: Bereitstellen eines ersten Trägers (5), auf dem das elektrische Verbindungsmaterial (2) oder Flussmittel angeordnet ist; Bereitstellen eines zweiten Trägers (6), auf dem das wenigstens eine optoelektronische Bauelement (4) angeordnet ist; Platzieren des ersten Trägers (5) gegenüber dem zweiten Träger (6) derart, dass das elektrische Verbindungsmaterial (2) oder Flussmittel der wenigstens einen elektrischen Anschlussfläche (3) zugewandt und beabstandet zu dieser angeordnet ist; und Gepulstes Bestrahlen des ersten Trägers (5) mit Laserlicht (L) derart, dass zumindest Bereiche des elektrischen Verbindungsmaterials (2) oder Flussmittels von dem ersten Träger (5) gelöst werden und auf die wenigstens eine elektrische Anschlussfläche (3) des optoelektronischen Bauelementes (4) fallen.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das elektrische Verbindungsmaterial (2) zumindest eines der folgenden Materialien umfasst: ein Sintermaterial; einen elektrisch leitfähigen Kleber; einen anisotrop leitfähigen Kleber; ein Lot; und ein Lot-Kleber-Hybridsystem.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei der erster Träger (5) für zumindest das Laserlicht (L) im Wesentlichen transparent ausgebildet ist.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei der zweite Träger (6) durch einen Waferverbund oder einen Kunstwafer ausgebildet ist.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei das von dem ersten Träger (5) und auf den zweiten Träger (6) gefallene elektrische Verbindungsmaterial (2) oder Flussmittel ein Volumen von 5 µm³ bis 10000 µm³ und insbesondere bis 100000 µm³ aufweist.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei das optoelektronische Bauelement (4) zwei elektrischen Anschlussflächen (3) aufweist, die höchstens 50 um voneinander beabstandet sind und wobei auf die elektrischen Anschlussflächen (3) jeweils ein Teilbereich des elektrische Verbindungsmaterials 2) oder Flussmittel aufgebracht wird.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei das elektrische Verbindungsmaterial (2) oder Flussmittel großflächig auf dem ersten Träger (5) angeordnet ist, und die Bereiche des elektrischen Verbindungsmaterials (2) oder Flussmittels, die von dem ersten Träger gelöst werden, selektiv mit Laserlicht (L) bestrahlt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das elektrische Verbindungsmaterial (2) oder Flussmittel strukturiert auf dem ersten Träger (5) angeordnet ist, und der erste Träger (5) großflächig mit Laserlicht (L) bestrahlt wird, um zumindest Bereiche des strukturierten elektrischen Verbindungsmaterials (2) oder Flussmittels von dem ersten Träger (5) zu lösen.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei das optoelektronische Bauelement (4) durch einen µ-LED Chip gebildet ist.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei der erste Träger (5) wenigstens eine Kavität (7) aufweist, in der das elektrische Verbindungsmaterial (2) oder Flussmittel angeordnet ist.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei die wenigstens eine Kavität (7) mittels Ätzen oder Laserbohren bereitgestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, wobei das elektrische Verbindungsmaterial (2) oder Flussmittel mittels Rakeln in der wenigstens einen Kavität (7) bereitgestellt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, wobei das elektrische Verbindungsmaterial (2) oder Flussmittel plan mit einer Oberfläche (5.1) des ersten Trägers (5) abschließt.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei zwischen dem ersten Träger (5) und dem elektrischen Verbindungsmaterial (2) oder Flussmittel eine Trennschicht angeordnet ist.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, ferner umfassend einen Ausheizen, Sintern oder Umschmelzen des elektrischen Verbindungsmaterials (2).
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, ferner umfassend die Schritte: Drehen des zweiten Trägers (6); Platzieren des zweiten Trägers (6) gegenüber einem dritten Träger (8) derart, dass das elektrische Verbindungsmaterial (2) oder Flussmittel dem dritten Träger (8) zugewandt und beabstandet zu diesem angeordnet ist; und Gepulstes Bestrahlen des zweiten Trägers (6) mit Laserlicht (L) derart, dass das optoelektronische Bauelement (4) in Richtung des dritten Trägers (8) fällt.
Verfahren nach Anspruch 16, wobei der zweite Träger (6) für zumindest das Laserlicht (L) im Wesentlichen transparent ausgebildet ist.