DE102021128151A1 - METHOD FOR MANUFACTURING OPTOELECTRONIC DEVICE AND OPTOELECTRONIC DEVICE - Google Patents
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Abstract
Ein Verfahren zum Herstellen eines optoelektronischen Bauelements umfasst Schritte zum Bereitstellen eines Trägers, zum Bereitstellen eines optoelektronischen Halbleiterchips mit einer lichtemittierenden Vorderseite und einer elektrische Kontakte aufweisenden Rückseite, zum Anordnen des optoelektronischen Halbleiterchips an einer Oberseite des Trägers, wobei die Vorderseite des optoelektronischen Halbleiterchips der Oberseite des Trägers zugewandt wird, zum Ausbilden einer Reflektorschicht über der Rückseite des optoelektronischen Halbleiterchips und zum Anordnen eines Kapselmaterials über der Oberseite des Trägers, wobei der optoelektronische Halbleiterchip und die Reflektorschicht zumindest teilweise in das Kapselmaterial eingebettet werden.A method for producing an optoelectronic component comprises steps for providing a carrier, for providing an optoelectronic semiconductor chip with a light-emitting front side and a rear side having electrical contacts, for arranging the optoelectronic semiconductor chip on a top side of the carrier, the front side of the optoelectronic semiconductor chip being on the top side of the carrier, for forming a reflector layer over the backside of the optoelectronic semiconductor chip and for disposing an encapsulation material over the upper side of the carrier, wherein the optoelectronic semiconductor chip and the reflector layer are at least partially embedded in the encapsulation material.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines optoelektronischen Bauelements sowie ein optoelektronisches Bauelement.The present invention relates to a method for producing an optoelectronic component and an optoelectronic component.
Im Stand der Technik sind optoelektronische Bauelemente mit unterschiedlichen Gehäusen bekannt. Beispielsweise werden für Licht aus dem ultravioletten Spektralbereich emittierende optoelektronische Bauelemente keramische Gehäuse verwendet.Optoelectronic components with different housings are known in the prior art. For example, ceramic housings are used for optoelectronic components emitting light from the ultraviolet spectral range.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren zu Herstellen eines optoelektronischen Bauelements anzugeben. Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein optoelektronisches Bauelement bereitzustellen. Diese Aufgaben werden durch ein Verfahren zum Herstellen eines optoelektronischen Bauelements und durch ein optoelektronisches Bauelement mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. In den abhängigen Ansprüchen sind verschiedene Weiterbildungen angegeben.One object of the present invention is to specify a method for producing an optoelectronic component. A further object of the present invention is to provide an optoelectronic component. These objects are achieved by a method for producing an optoelectronic component and by an optoelectronic component having the features of the independent claims. Various developments are specified in the dependent claims.
Ein Verfahren zum Herstellen eines optoelektronischen Bauelements umfasst Schritte zum Bereitstellen eines Trägers, zum Bereitstellen eines optoelektronischen Halbleiterchips mit einer lichtemittierenden Vorderseite und einer elektrische Kontakte aufweisenden Rückseite, zum Anordnen des optoelektronischen Halbleiterchips an einer Oberseite des Trägers, wobei die Vorderseite des optoelektronischen Halbleiterchips der Oberseite des Trägers zugewandt wird, zum Ausbilden einer Reflektorschicht über der Rückseite des optoelektronischen Halbleiterchips und zum Anordnen eines Kapselmaterials über der Oberseite des Trägers, wobei der optoelektronische Halbleiterchip und die Reflektorschicht zumindest teilweise in das Kapselmaterial eingebettet werden.A method for producing an optoelectronic component comprises steps for providing a carrier, for providing an optoelectronic semiconductor chip with a light-emitting front side and a rear side having electrical contacts, for arranging the optoelectronic semiconductor chip on a top side of the carrier, the front side of the optoelectronic semiconductor chip being on the top side of the carrier, for forming a reflector layer over the back side of the optoelectronic semiconductor chip and for disposing an encapsulation material over the upper side of the carrier, wherein the optoelectronic semiconductor chip and the reflector layer are at least partially embedded in the encapsulation material.
Vorteilhafterweise ermöglicht dieses Verfahren die Herstellung eines optoelektronischen Bauelements mit kompakten äußeren Abmessungen. Dabei kann das Kapselmaterial einen Gehäusekörper des optoelektronischen Bauelements und dieses das wesentliche tragende Element des optoelektronischen Bauelements bilden. Die über der Rückseite des optoelektronischen Halbleiterchips ausgebildete Reflektorschicht kann vorteilhafterweise einen Schutz des optoelektronischen Halbleiterchips vor Umwelteinflüssen, beispielsweise Feuchtigkeit, bewirken.This method advantageously makes it possible to produce an optoelectronic component with compact external dimensions. In this case, the encapsulation material can form a housing body of the optoelectronic component and this can form the essential supporting element of the optoelectronic component. The reflector layer formed over the rear side of the optoelectronic semiconductor chip can advantageously protect the optoelectronic semiconductor chip from environmental influences, for example moisture.
In einer Ausführungsform des Verfahrens wird vor oder nach dem Anordnen des optoelektronischen Halbleiterchips an der Rückseite des Trägers ein Befestigungsmaterial angeordnet, das eine sich zwischen der Oberseite des Trägers und dem optoelektronischen Halbleiterchip erstreckende Materialkehle ausbildet. Die Materialkehle wird durch die Reflektorschicht bedeckt und zumindest teilweise in das Kapselmaterial eingebettet. Vorteilhafterweise wird durch die Materialkehle in dem Kapselmaterial eine Reflektorkavität ausgebildet, deren Wandung durch die Reflektorschicht gebildet wird. Dadurch wird im Betrieb des optoelektronischen Bauelements von dem optoelektronischen Halbleiterchip in seitliche Richtung emittiertes Licht an der die Wandung der Reflektorkavität bildenden Reflektorschicht in Richtung zur Oberseite des optoelektronischen Bauelements reflektiert und somit nutzbar gemacht. Hierdurch kann das durch das Verfahren erhältliche optoelektronische Bauelement eine besonders hohe Effizienz aufweisen. Durch die Ausbildung der Reflektorkavität aus der durch das Befestigungsmaterial gebildeten Materialkehle ergibt sich vorteilhafterweise eine besonders kompakte und eng um den optoelektronischen Halbleiterchip angeordnete Reflektorkavität, was eine insgesamt geringe Größe des durch das Verfahren erhältlichen optoelektronischen Bauelements ermöglicht.In one embodiment of the method, before or after the arrangement of the optoelectronic semiconductor chip on the rear side of the carrier, a fastening material is arranged, which forms a material channel extending between the upper side of the carrier and the optoelectronic semiconductor chip. The fillet of material is covered by the reflector layer and at least partially embedded in the encapsulation material. Advantageously, a reflector cavity is formed through the material fillet in the encapsulating material, the wall of which is formed by the reflector layer. As a result, during operation of the optoelectronic component, light emitted in the lateral direction by the optoelectronic semiconductor chip is reflected at the reflector layer forming the wall of the reflector cavity in the direction of the upper side of the optoelectronic component and is thus made usable. As a result, the optoelectronic component obtainable by the method can have a particularly high efficiency. The formation of the reflector cavity from the material fillet formed by the fastening material advantageously results in a particularly compact reflector cavity arranged closely around the optoelectronic semiconductor chip, which allows the optoelectronic component obtainable by the method to have a small overall size.
In einer Ausführungsform des Verfahrens wird die Reflektorschicht so ausgebildet, dass sie auch sich von der Vorderseite zu der Rückseite des optoelektronischen Halbleiterchips erstreckende Seitenflächen des optoelektronischen Halbleiterchips bedeckt. Vorteilhafterweise ergibt sich bei dieser Variante des Herstellungsverfahrens eine besonders kompakte Ausführung des optoelektronischen Bauelements. Die an den Seitenflächen des optoelektronischen Halbleiterchips angeordnete Reflektorschicht kann von dem optoelektronischen Halbleiterchip in seitliche Richtung emittiertes Licht zurück in den optoelektronischen Halbleiterchip reflektieren, von wo es erneut abgestrahlt und dadurch nutzbar gemacht werden kann. Dadurch kann das durch das Verfahren erhältliche optoelektronische Bauelement eine besonders hohe Lichtleistung und eine besonders hohe Effizienz aufweisen.In one embodiment of the method, the reflector layer is formed in such a way that it also covers side faces of the optoelectronic semiconductor chip that extend from the front side to the back side of the optoelectronic semiconductor chip. This variant of the production method advantageously results in a particularly compact design of the optoelectronic component. The reflector layer arranged on the side faces of the optoelectronic semiconductor chip can reflect light emitted in the lateral direction by the optoelectronic semiconductor chip back into the optoelectronic semiconductor chip, from where it can be emitted again and thereby made usable. As a result, the optoelectronic component obtainable by the method can have a particularly high light output and a particularly high efficiency.
In einer Ausführungsform des Verfahrens wird die Reflektorschicht auch über einem Abschnitt der Oberseite des Trägers neben dem optoelektronischen Halbleiterchip ausgebildet. Dadurch weist das durch das Verfahren erhältliche optoelektronische Bauelement vorteilhafterweise eine reflektierende Oberseite auf.In an embodiment of the method, the reflector layer is also formed over a portion of the top side of the carrier next to the optoelectronic semiconductor chip. As a result, the optoelectronic component that can be obtained by the method advantageously has a reflective upper side.
In einer Ausführungsform des Verfahrens werden die elektrischen Kontakte des optoelektronischen Halbleiterchips vor dem Ausbilden der Reflektorschicht durch eine Schutzschicht bedeckt. Nach dem Anordnen des Kapselmaterials werden die elektrischen Kontakte des optoelektronischen Halbleiterchips zumindest teilweise freigelegt. Vorteilhafterweise wird dadurch eine Bedeckung der elektrischen Kontakte des optoelektronischen Halbleiterchips durch die Reflektorschicht und das Kapselmaterial verhindert.In one embodiment of the method, the electrical contacts of the optoelectronic semiconductor chip are covered by a protective layer before the reflector layer is formed. After the encapsulation material has been arranged, the electrical contacts of the optoelectronic semiconductor chip are at least partially uncovered. Advantageously, this is a covering of the electrical contacts of the optoelectronic Semiconductor chips prevented by the reflector layer and the encapsulation material.
In einer Ausführungsform des Verfahrens wird nach dem Anordnen des Kapselmaterials ein weiterer Schritt durchgeführt zum Ablösen des Trägers von dem Kapselmaterial und dem optoelektronischen Halbleiterchip. Dadurch bildet der aus dem Kapselmaterial gebildete Gehäusekörper das wesentliche tragende Element des durch das Verfahren erhältlichen optoelektronischen Bauelements.In one embodiment of the method, after the encapsulation material has been arranged, a further step is carried out for detaching the carrier from the encapsulation material and the optoelectronic semiconductor chip. As a result, the housing body formed from the encapsulation material forms the essential supporting element of the optoelectronic component obtainable by the method.
In einer Ausführungsform des Verfahrens wird nach dem Ablösen des Trägers ein weiterer Schritt durchgeführt zum Entfernen der Materialkehle. Dadurch wird verhindert, dass das die Materialkehle bildende Befestigungsmaterial im Betrieb des optoelektronischen Halbleiterchips in nachteiliger Weise altert.In one embodiment of the method, after the carrier has been detached, a further step is carried out to remove the fillet of material. This prevents the fastening material forming the material fillet from disadvantageously aging during operation of the optoelectronic semiconductor chip.
In einer Ausführungsform des Verfahrens umfasst dieses einen weiteren Schritt zum Strukturieren des Trägers. Bei dieser Variante des Herstellungsverfahrens verbleibt der Träger an dem fertigen optoelektronischen Bauelement und bildet eine Abdeckung. Diese kann zur Realisierung einer optischen Funktionalität strukturiert werden, beispielsweise in Form einer Fresnellinse.In one embodiment of the method, this includes a further step for structuring the carrier. In this variant of the production method, the carrier remains on the finished optoelectronic component and forms a cover. This can be structured to implement an optical functionality, for example in the form of a Fresnel lens.
In einer Ausführungsform des Verfahrens umfasst dieses einen weiteren Schritt zum Ausbilden einer optischen Linse über der Vorderseite des optoelektronischen Halbleiterchips. Vorteilhafterweise kann die optische Linse eine Strahlformung des von dem optoelektronischen Halbleiterchip emittierten Lichts bewirken.In one embodiment of the method, this comprises a further step of forming an optical lens over the front side of the optoelectronic semiconductor chip. Advantageously, the optical lens can shape the beam of the light emitted by the optoelectronic semiconductor chip.
In einer Ausführungsform des Verfahrens wird die Linse mittels eines Dosierverfahrens ausgebildet. Dabei erstreckt sich die optische Linse bis zu einer Stoppkante. Vorteilhaferweise wird dadurch eine Selbstjustierung der Linse erreicht.In one embodiment of the method, the lens is formed using a dispensing method. The optical lens extends to a stop edge. This advantageously achieves self-adjustment of the lens.
In einer Ausführungsform des Verfahrens dient eine Außenkante der Vorderseite des optoelektronischen Halbleiterchips als Stoppkante. Vorteilhafterweise wird dadurch eine besonders präzise Ausrichtung der optischen Linse an der Vorderseite des optoelektronischen Halbleiterchips erreicht.In one embodiment of the method, an outer edge of the front side of the optoelectronic semiconductor chip serves as a stop edge. A particularly precise alignment of the optical lens on the front side of the optoelectronic semiconductor chip is advantageously achieved as a result.
In einer anderen Ausführungsform des Verfahrens wird die Stoppkante durch Anlegen einer Sägespur im Kapselmaterial ausgebildet. Vorteilhafterweise ermöglicht dies die Herstellung einer optischen Linse, die größer als die Vorderseite des optoelektronischen Halbleiterchips ist.In another embodiment of the method, the stopping edge is formed by creating a saw mark in the capsule material. Advantageously, this enables the production of an optical lens that is larger than the front side of the optoelectronic semiconductor chip.
Ein optoelektronisches Bauelement weist einen optoelektronischen Halbleiterchip mit einer lichtemittierenden Vorderseite und einer elektrische Kontakte aufweisenden Rückseite auf. An der Rückseite des optoelektronischen Halbleiterchips ist eine Reflektorschicht angeordnet. Der optoelektronische Halbleiterchip und die Reflektorschicht sind zumindest teilweise in ein Kapselmaterial eingebettet. Die Vorderseite des optoelektronischen Halbleiterchips ist nicht durch das Kapselmaterial bedeckt. Das Kapselmaterial bildet einen Gehäusekörper des optoelektronischen Bauelements. Eine Rückseite des Gehäusekörpers und an die Rückseite des Gehäusekörpers angrenzende Seitenflächen des Gehäusekörpers bilden Außenflächen des optoelektronischen Bauelements.An optoelectronic component has an optoelectronic semiconductor chip with a light-emitting front side and a back side having electrical contacts. A reflector layer is arranged on the rear side of the optoelectronic semiconductor chip. The optoelectronic semiconductor chip and the reflector layer are at least partially embedded in an encapsulation material. The front side of the optoelectronic semiconductor chip is not covered by the encapsulation material. The encapsulation material forms a housing body of the optoelectronic component. A rear side of the housing body and side surfaces of the housing body adjoining the rear side of the housing body form outer surfaces of the optoelectronic component.
Vorteilhafterweise kann dieses optoelektronische Bauelement äußerst kompakte äußere Abmessungen aufweisen. Dabei bildet der Gehäusekörper den wesentlichen tragenden Teil des optoelektronischen Bauelements. Die an der Rückseite des optoelektronischen Halbleiterchips angeordnete Reflektorschicht kann vorteilhafterweise einem Schutz des optoelektronischen Halbleiterchips vor äußeren Einwirkungen dienen, beispielsweise vor Feuchte.This optoelectronic component can advantageously have extremely compact external dimensions. In this case, the housing body forms the essential supporting part of the optoelectronic component. The reflector layer arranged on the rear side of the optoelectronic semiconductor chip can advantageously serve to protect the optoelectronic semiconductor chip from external influences, for example from moisture.
In einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauelements ist die Reflektorschicht elektrisch gegen die elektrischen Kontakte des optoelektronischen Halbleiterchips isoliert. Dabei umfasst die Reflektorschicht einen DBR-Schichtenstapel und/oder ein Fluorpolymer und/oder eine metallische Spiegelschicht. Vorteilhafterweise wird dadurch sichergestellt, dass die an der Rückseite des optoelektronischen Halbleiterchips angeordnete Reflektorschicht die elektrischen Kontakte des optoelektronischen Halbleiterchips nicht kurzschließt.In one embodiment of the optoelectronic component, the reflector layer is electrically insulated from the electrical contacts of the optoelectronic semiconductor chip. In this case, the reflector layer comprises a DBR layer stack and/or a fluoropolymer and/or a metallic mirror layer. This advantageously ensures that the reflector layer arranged on the rear side of the optoelectronic semiconductor chip does not short-circuit the electrical contacts of the optoelectronic semiconductor chip.
In einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauelements ist der optoelektronische Halbleiterchip ausgebildet, Licht mit einer Wellenlänge aus dem ultravioletten Spektralbereich zu emittieren, insbesondere Licht mit einer Wellenlänge zwischen 280 nm und 100 nm. In diesem Fall emittiert der optoelektronische Halbleiterchip Licht aus dem UVC-Spektralbereich.In one embodiment of the optoelectronic component, the optoelectronic semiconductor chip is designed to emit light with a wavelength from the ultraviolet spectral range, in particular light with a wavelength between 280 nm and 100 nm. In this case, the optoelectronic semiconductor chip emits light from the UVC spectral range.
In einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauelements ist an einer Vorderseite des optoelektronischen Bauelements eine Reflektorkavität ausgebildet. Der optoelektronische Halbleiterchip ist dabei in der Reflektorkavität angeordnet. Eine eine Wandung der Reflektorkavität bildende Oberfläche des Gehäusekörpers ist durch die Reflektorschicht bedeckt. Vorteilhafterweise bewirkt diese Reflektorkavität eine Reflexion von durch den optoelektronischen Halbleiterchip in seitliche Richtung emittierter elektromagnetischer Strahlung hin zur Vorderseite des optoelektronischen Bauelements, wodurch diese elektromagnetische Strahlung abgestrahlt und genutzt werden kann. Hierdurch erhöht sich vorteilhafterweise die Lichtleistung und damit die Effizienz des optoelektronischen Bauelements.In one embodiment of the optoelectronic component, a reflector cavity is formed on a front side of the optoelectronic component. In this case, the optoelectronic semiconductor chip is arranged in the reflector cavity. A surface of the housing body forming a wall of the reflector cavity is covered by the reflector layer. This reflector cavity advantageously brings about a reflection of electromagnetic radiation emitted by the optoelectronic semiconductor chip in the lateral direction towards the front side of the optoelectronic component, as a result of which this electromagnetic radiation can be emitted and used. This increases advantageously the light output and thus the efficiency of the optoelectronic component.
In einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauelements ist die Reflektorkavität durch ein Befestigungsmaterial gefüllt. Vorteilhafterweise ist der in der Reflektorkavität angeordnete optoelektronische Halbleiterchip dadurch gekapselt und vor äußeren Einwirkungen geschützt.In one embodiment of the optoelectronic component, the reflector cavity is filled with a fastening material. The optoelectronic semiconductor chip arranged in the reflector cavity is advantageously encapsulated as a result and protected from external influences.
In einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauelements ist über der Vorderseite des optoelektronischen Halbleiterchips eine optische Linse angeordnet. Die optische Linse kann vorteilhafterweise eine Strahlformung des durch den optoelektronischen Halbleiterchips emittierten Lichts bewirken.In one embodiment of the optoelectronic component, an optical lens is arranged over the front side of the optoelectronic semiconductor chip. The optical lens can advantageously shape the beam of the light emitted by the optoelectronic semiconductor chip.
In einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauelements ist über der Vorderseite des optoelektronischen Halbleiterchips eine transparente Abdeckung abgeordnet. Diese Abdeckung kann vorteilhafterweise einen Schutz des optoelektronischen Halbleiterchips vor einer Beschädigung durch äußere Einwirkungen ermöglichen und außerdem wahlweise strahlformende Eigenschaften aufweisen.In one embodiment of the optoelectronic component, a transparent cover is arranged over the front side of the optoelectronic semiconductor chip. This cover can advantageously enable the optoelectronic semiconductor chip to be protected from damage by external influences and can also optionally have beam-shaping properties.
In einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauelements weist die Abdeckung eine Strukturierung auf. Hierdurch kann die Abdeckung vorteilhafterweise eine optische Funktionalität aufweisen. Die Strukturierung kann beispielsweise eine Fresnellinse bilden.In one embodiment of the optoelectronic component, the cover has a structure. As a result, the cover can advantageously have an optical functionality. The structuring can form a Fresnel lens, for example.
Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele, die im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert werden. Dabei zeigen in jeweils schematisierter Darstellung
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1 eine Seitenansicht eines Trägers mit darauf angeordneten Dosen eines Befestigungsmaterials; -
2 den Träger mit mittels des Befestigungsmaterials befestigten optoelektronischen Halbleiterchips; -
3 eine Seitenansicht des Trägers mit darauf angeordneten optoelektronischen Halbleiterchips und nachträglich angeordneten Dosen eines Befestigungsmaterials; -
4 einen der Halbleiterchips nach dem Ausbilden einer Reflektorschicht und dem Anordnen eines Kapselmaterials; -
5 den optoelektronischen Halbleiterchip nach dem Ausbilden äußerer elektrischer Kontakte; -
6 den optoelektronischen Halbleiterchip während des Ausbildens einer alternativen Reflektorschicht; -
7 den optoelektronischen Halbleiterchip nach dem Entfernen einer temporären Schutzschicht; -
8 den optoelektronischen Halbleiterchip nach dem Ausbilden der alternativen Reflektorschicht und dem Anordnen des Kapselmaterials; -
9 den optoelektronischen Halbleiterchip nach dem Ausbilden der äußeren elektrischen Kontakte; -
10 eine geschnittene Seitenansicht einer ersten Variante eines optoelektronischen Bauelements; -
11 eine geschnittene Seitenansicht einer zweiten Variante des optoelektronischen Bauelements; -
12 eine geschnittene Seitenansicht einer dritten Variante des optoelektronische Bauelements; -
13 eine geschnittene Seitenansicht einer vierten Variante des optoelektronischen Bauelements; -
14 eine geschnittene Seitenansicht einer fünften Variante des optoelektronischen Bauelements; -
15 eine geschnittene Seitenansicht einer sechsten Variante des optoelektronischen Bauelements.
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1 a side view of a carrier with cans of fastening material arranged thereon; -
2 the carrier with optoelectronic semiconductor chips attached by means of the attachment material; -
3 a side view of the carrier with optoelectronic semiconductor chips arranged thereon and subsequently arranged doses of a fastening material; -
4 one of the semiconductor chips after forming a reflector layer and disposing an encapsulating material; -
5 the optoelectronic semiconductor chip after forming external electrical contacts; -
6 the optoelectronic semiconductor chip during the formation of an alternative reflector layer; -
7 the optoelectronic semiconductor chip after removing a temporary protective layer; -
8th the optoelectronic semiconductor chip after forming the alternative reflector layer and arranging the encapsulation material; -
9 the optoelectronic semiconductor chip after forming the external electrical contacts; -
10 a sectional side view of a first variant of an optoelectronic component; -
11 a sectional side view of a second variant of the optoelectronic component; -
12 a sectional side view of a third variant of the optoelectronic component; -
13 a sectional side view of a fourth variant of the optoelectronic component; -
14 a sectional side view of a fifth variant of the optoelectronic component; -
15 a sectional side view of a sixth variant of the optoelectronic component.
Wie nachfolgend noch genauer dargelegt, ist es zweckmäßig, wenn das Befestigungsmaterial 200 ein UVC-stabiles Material ist, also ein Material, das beständig gegenüber Strahlung im UVC-Spektralbereich ist. Beispielsweise kann das Befestigungsmaterial 200 ein Siloxan oder ein Glas mit niedrigem Schmelzpunkt sein. Anhand der
An der Oberseite 101 des Trägers 100 sind optoelektronische Halbleiterchips 300 angeordnet worden. Dazu wurde jeder optoelektronische Halbleiterchip 300 mittels eines Die-Attach-Verfahrens in jeweils eine Dosis des Befestigungsmaterials 200 eingedrückt.
Jeder optoelektronische Halbleiterchip 300 weist eine Vorderseite 301, eine der Vorderseite 301 gegenüberliegende Rückseite 302 und sich von der Vorderseite 301 zu der Rückseite 302 erstreckende Seitenflächen 303 auf. Die optoelektronischen Halbleiterchips 300 sind dazu ausgebildet, elektromagnetische Strahlung zu emittieren, beispielsweise elektromagnetische Strahlung mit einer Wellenlänge aus dem ultraviolettem Spektralbereich, insbesondere beispielsweise aus dem UVC-Spektralbereich. Beispielsweise können die optoelektronischen Halbleiterchips 300 ausgebildet sein, Licht mit einer Wellenlänge zwischen 280 nm und 100 nm zu emittieren. Die optoelektronischen Halbleiterchips 300 können beispielsweise Leuchtdiodenchips sein. Jeder optoelektronische Halbleiterchip 300 weist an seiner Rückseite 302 zwei elektrische Kontakte 310 auf, über die der optoelektronische Halbleiterchip 300 mit elektrischer Spannung beaufschlagt werden kann.Each
Die optoelektronischen Halbleiterchips 300 sind so an der Oberseite 101 des Trägers 100 angeordnet worden, dass die Vorderseiten 301 der optoelektronischen Halbleiterchips 300 der Oberseite 101 des Trägers 100 zugewandt sind. Dabei hat das Befestigungsmaterial 200 bei jedem optoelektronischen Halbleiterchip 300 eine sich zwischen der Oberseite 101 des Trägers 100 und den Seitenflächen 303 des optoelektronischen Halbleiterchips 300 erstreckende Materialkehle 210 ausgebildet. Im Bereich der Materialkehle 210 benetzt das Befestigungsmaterial 200 die Oberseite 101 des Trägers 100 und die Seitenflächen 303 des optoelektronischen Halbleiterchips 300. Die Materialkehle 210 kann auch mit dem englischen Begriff fillet bezeichnet werden. Die zuvor an der Oberseite 101 des Trägers 100 angeordneten Dosen des Befestigungsmaterials 200 wurden so bemessen, dass das Befestigungsmaterial 200 im Bereich der Materialkehlen 210 die Seitenflächen 303 der optoelektronischen Halbleiterchips 300 zumindest teilweise bedeckt. Eine möglichst vollständige Bedeckung der Seitenflächen 303 der optoelektronischen Halbleiterchips 300 ist zweckmäßig. Die Rückseiten 302 der optoelektronischen Halbleiterchips 300 und die an den Rückseiten 302 angeordneten elektrischen Kontakte 310 werden nicht durch das Befestigungsmaterial 200 bedeckt.The
Im in
Ausgehend vom Bearbeitungsstand der
Anschließend ist eine Reflektorschicht 500 über der Rückseite 302 des optoelektronischen Halbleiterchips 300, über der Materialkehle 210 und über neben dem optoelektronischen Halbleiterchip 300 angeordneten Abschnitten 110 der Oberseite 101 des Trägers 100 ausgebildet worden. Die Reflektorschicht 500 bedeckt also die nicht durch die Schutzschicht 400 geschützten Teile der Rückseite 302 des optoelektronischen Halbleiterchips 300 und die von der Oberseite 101 des Trägers 100 abgewandte Oberfläche der Materialkehle 210. Auf die Erstreckung der Reflektorschicht 500 auf den neben dem optoelektronischen Halbleiterchip 300 befindlichen Abschnitt 110 der Oberseite 101 des Trägers 100 kann wahlwiese auch verzichtet werden. Die Schutzschicht 400 bedeckende Teile der Reflektorschicht 500 werden in einem späteren Bearbeitungsschritt gemeinsam mit der Schutzschicht 400 entfernt.A
Die Reflektorschicht 500 ist dazu vorgesehen, von dem optoelektronischen Halbleiterchip 300 emittiertes Licht zu reflektieren. Hierzu kann die Reflektorschicht 500 beispielsweise einen DBR-Schichtenstapel (distributed Bragg reflector) umfassen. Die Reflektorschicht 500 kann aber auch eine andere reflektierende Schicht umfassen, beispielsweise eine Schicht, die ein Fluorpolymer aufweist.The
Die Reflektorschicht 500 ist elektrisch gegen die elektrischen Kontakte 310 des optoelektronischen Halbleiterchips 300 isoliert, sodass die elektrischen Kontakte 310 nicht durch die Reflektorschicht 500 kurzgeschlossen werden.The
Das Ausbilden der Reflektorschicht 500 kann beispielsweise durch Bedampfen und/oder mittels Kathodenzerstäubung erfolgen.The
Nach dem Ausbilden der Reflektorschicht 500 ist ein Kapselmaterial 600 über der Oberseite 101 des Trägers 100 angeordnet worden. Dabei sind der optoelektronische Halbleiterchip 300, die Materialkehle 210 des Befestigungsmaterials 200 und die Reflektorschicht 500 zumindest teilweise in das Kapselmaterial 600 eingebettet worden. Das Kapselmaterial 600 bedeckt die auf der Materialkehle 210 angeordneten Abschnitte der Reflektorschicht 500 und die direkt an der Oberseite 101 des Trägers 100 angeordneten Teile der Reflektorschicht 500. Falls sich die Reflektorschicht 500 nicht bis zur Oberseite 101 des Trägers 100 erstreckt, so bedeckt das Kapselmaterial 600 direkt die neben dem optoelektronischen Halbleiterchip 300 befindlichen Abschnitte 110 der Oberseite 101 des Trägers 100. Das Kapselmaterial 600 kann auch den über der Rückseite 302 des optoelektronischen Halbleiterchips 300 angeordneten Teile der Reflektorschicht 500 bedecken und beispielsweise bündig mit dem auf den elektrischen Kontakten 310 angeordneten Schutzschicht 400 abschließen. Dieser Teil der Reflektorschicht 500 kann aber auch unbedeckt durch das Kapselmaterial 600 bleiben und beispielsweise bündig mit dem Kapselmaterial 600 abschließen. Die Schutzschicht 400 bedeckende Teile des Kapselmaterials 600 werden gegebenenfalls in einem späteren Bearbeitungsschritt gemeinsam mit der Schutzschicht 400 entfernt.After forming the
Das Kapselmaterial 600 kann beispielsweise durch ein Verguss- oder ein Formverfahren (Moldverfahren) aufgebracht werden. Es ist zweckmäßig, wenn das Kapselmaterial 600 eine durchgängige Schicht über der gesamten Oberseite 101 des Trägers 100 mit allen darauf angeordneten optoelektronischen Halbleiterchips 300 bildet. Das Kapselmaterial 600 kann beispielsweise ein Silikon oder ein Epoxid aufweisen.The
Das Kapselmaterial 600 bildet pro optoelektronischem Halbleiterchip 300 einen Gehäusekörper 610 mit einer von dem Träger 100 abgewandten Rückseite 612.For each
Ausgehend von der Darstellung der
Anschließend sind an der Rückseite 612 des Gehäusekörpers 610 äußere elektrische Kontakte 320 ausgebildet worden, die mit den elektrischen Kontakten 310 des optoelektronischen Halbleiterchip 300 elektrisch leitend verbunden sind. Die äußeren elektrischen Kontakte 320 sind an der Rückseite 612 des Gehäusekörpers 610 zugänglich und bilden im in
Anhand der
Ausgehend von der Darstellung der
Die erste isolierende Schicht 510 weist ein elektrisch isolierendes Material auf, das für durch den optoelektronischen Halbleiterchip 300 emittierte elektromagnetische Strahlung transparent ist. Beispielsweise kann die erste isolierende Schicht 510 SiO2 Al2O3 aufweisen.The first insulating
Anschließend wurde eine reflektierende Schicht 520 über der ersten isolierenden Schicht 510 abgeschieden. Es ist zweckmäßig, wenn die reflektierende Schicht 520 die erste isolierende Schicht 510 vollständig bedeckt. Die reflektierende Schicht 520 ist geeignet, von dem optoelektronischen Halbleiterchip 300 emittierte elektromagnetisch Strahlung zu reflektieren. Die reflektierende Schicht 520 kann beispielsweise ein Metall aufweisen, beispielsweise Al oder Ag. Die elektrischen Kontakte 310 des optoelektronischen Halbleiterchips 300 sind durch die erste isolierende Schicht 510 gegen die reflektierende Schicht 520 elektrisch isoliert.A
Die Schutzschicht 400 ist entfernt worden, wodurch die elektrischen Kontakte 310 des optoelektronischen Halbleiterchips 300 freigelegt wurden. Die Schutzschicht 400 bedeckende Teile der ersten isolierenden Schicht 510 und der reflektierenden Schicht 520 wurden gemeinsam mit der Schutzschicht 400 entfernt.The
Ausgehend von der Darstellung der
Anschließend ist eine zweite isolierende Schicht 530 über der reflektierenden Schicht 520 abgeschieden worden. Die zweite isolierende Schicht 530 hat die reflektierende Schicht 520 dabei zweckmäßigerweise vollständig bedeckt und auch die neben der weiteren Schutzschicht 410 verbliebenen Randbereiche der elektrischen Kontakte 310 des optoelektronischen Halbleiterchips 300 bedeckt. Die zweite isolierende Schicht 530 weist ein elektrisch isolierendes Material auf, beispielsweise SiO2 oder Al2O3.A second insulating
Die erste isolierende Schicht 510, die reflektierende Schicht 520 und die zweite isolierende Schicht 530 bilden bei der anhand der
Nachfolgend ist das Kapselmaterial 600 angeordnet worden, wie es bereits anhand der
Ausgehend von der Darstellung der
Anschließend wurden die äußeren elektrischen Kontakte 320 angelegt. Die äußeren elektrischen Kontakte 320 sind durch die zweite isolierende Schicht 530 der Reflektorschicht 500 gegen die reflektierende Schicht 520 der Reflektorschicht 500 elektrisch isoliert.The outer
Die weitere Herstellung wird anhand der in
Das optoelektronische Bauelement 10 umfasst einen den Gehäusekörper 610 des optoelektronischen Bauelements 10 bildenden Abschnitts des Kapselmaterials 600 und einen der zuvor auf dem Träger 100 angeordneten optoelektronischen Halbleiterchips 300. Zur Vereinzelung des optoelektronischen Bauelements 10 ist das Kapselmaterial 600 so zerteilt worden, dass der Gehäusekörper 610 des optoelektronischen Bauelements 10 von den übrigen Abschnitten des Kapselmaterials 600 getrennt wurde. Dies kann beispielsweise durch einen Sägeprozess erfolgt sein. Durch den Trennprozess gebildete Seitenflächen 613 des Gehäusekörpers 610 bilden Seitenflächen 13 des optoelektronischen Bauelements 10. Die übrigen Abschnitte des Kapselmaterials 600 wurden auf analoge Weise zerteilt, um weitere optoelektronische Bauelemente 10 mit weiteren Gehäusekörpern 610 zu bilden.The
Vor oder nach dem Zerteilen des Kapselmaterials 600 wurde der Träger 100 entfernt, beispielsweise abgelöst. Hierdurch wurde eine Vorderseite 11 des optoelektronischen Bauelements 10 freigelegt. Eine Rückseite 12 des optoelektronischen Bauelements 10 wird durch die Rückseite 612 des Gehäusekörpers 610 mit den daran angeordneten äußeren elektrischen Kontakten 320 gebildet. Eine der Rückseite 612 gegenüberliegende Vorderseite 611 des Gehäusekörpers 610 ist durch die Reflektorschicht 500 bedeckt.Before or after the
An der Vorderseite 11 des optoelektronischen Bauelements 10 ist eine Reflektorkavität 620 ausgebildet. Der optoelektronische Halbleiterchip 300 ist in dieser Reflektorkavität 620 angeordnet. Ein eine Wandung 625 der Reflektorkavität 620 bildender Teil der Vorderseite 611 des Gehäusekörpers 610 ist durch die Reflektorschicht 500 bedeckt. Der den optoelektronischen Halbleiterchip 300 umgebende Teil der Reflektorkavität 620 ist durch das Befestigungsmaterial 200 gefüllt. Der optoelektronische Halbleiterchip 300 ist damit zumindest teilweise in das Befestigungsmaterial 200 eingebettet.A
Die Vorderseite 301 des optoelektronischen Halbleiterchips 300 des optoelektronischen Bauelements 10 ist unbedeckt und liegt an der Vorderseite 11 des optoelektronischen Bauelements 10 frei. Es können an der Vorderseite 301 des optoelektronischen Halbleiterchips 300 Reste des Befestigungsmaterials 200 verbleiben. Diese können aber auch entfernt werden.The
Insgesamt wird die Vorderseite 11 des optoelektronischen Bauelements 10 damit durch die Vorderseite 301 des optoelektronischen Halbleiterchips 300, eine freiliegende Oberfläche des in der Reflektorkavität 620 angeordneten Befestigungsmaterials 200 und einen freiliegenden Abschnitt der an der Vorderseite 611 des Gehäusekörpers 610 angeordneten Reflektorschicht 500 gebildet. Alternativ könnte auch die Vorderseite 611 des Gehäusekörpers 610 selbst an der Vorderseite 11 des optoelektronischen Bauelements 10 freiliegen.Overall, the
Das optoelektronische Bauelement 10 kann beispielsweise für eine Oberflächenmontage ausgebildet sein. Hierzu wird das optoelektronische Bauelement 10 mit seiner Rückseite 12 an der Montageposition angeordnet und mittels der äußeren elektrischen Kontakte 320 elektrisch kontaktiert.The
Im Betrieb des optoelektronischen Bauelements 10 gelangt durch den optoelektronischen Halbleiterchip 300 an seinen Seitenflächen 303 in seitliche Richtung emittierte elektrische Strahlung durch das in der Reflektorkavität 620 angeordnete Befestigungsmaterial 200 zu der Reflektorschicht 500 an der Wandung 625 der Reflektorkavität 620 und wird dort in Richtung zur Vorderseite 11 des optoelektronischen Bauelements 10 reflektiert, sodass diese elektromagnetische Strahlung von dem optoelektronischen Bauelement 10 in nutzbarer Weise abgestrahlt wird. Es ist zweckmäßig, wenn das Befestigungsmaterial 200 hierbei eine hohe Transparenz für und eine hohe Beständigkeit gegenüber der von dem optoelektronischen Halbleiterchip 300 emittierten elektromagnetischen Strahlung aufweist.During operation of the
Die in
Die in
Die in
Im Betrieb des optoelektronischen Bauelements 10 wird von dem optoelektronischen Halbleiterchip 300 erzeugte elektromagnetische Strahlung durch die Abdeckung 120 abgestrahlt. Es ist daher zweckmäßig, dass das bei dieser Variante des optoelektronischen Bauelements 10 für den Träger 100 verwendete Material eine hohe Transparenz für durch den optoelektronischen Halbleiterchip 300 erzeugte elektromagnetische Strahlung aufweist.Electromagnetic radiation generated by the
Die Abdeckung 120 kann an ihrer von dem optoelektronischen Halbleiterchip 300 abgewandten Seite eine Strukturierung 130 aufweisen. Diese Strukturierung 130 kann beispielsweise nach dem Anordnen des Kapselmaterials 600 und vor dem Vereinzeln des optoelektronischen Bauelements 10 ausgebildet werden. Das Strukturieren des die Abdeckung 120 bildenden Trägers 100 kann beispielsweise mittels eines Ätzverfahrens erfolgen. Die Strukturierung 130 kann eine strahlformende Eigenschaft der Abdeckung 120 bewirken. Beispielsweise kann die Strukturierung 130 als Fresnellinse ausgebildet sein.The cover 120 can have a
Die in
Anschließend wurde die Reflektorschicht 500 so ausgebildet, dass sie auch sich von den Vorderseiten 301 zu den Rückseiten 302 der optoelektronischen Halbleiterchips 300 erstreckenden Seitenflächen 303 der optoelektronischen Halbleiterchips 300 bedeckt hat.The
Die weitere Bearbeitung ist so erfolgt wie vorstehend anhand der
Das in
Es ist möglich, auch bei der in
Bei der in
Im in
Die in
Auch die in
Eine alternative Möglichkeit besteht darin, die in
Die Erfindung wurde anhand der bevorzugten Ausführungsbeispiele näher illustriert und beschrieben. Dennoch ist die Erfindung nicht auf die offenbarten Beispiele eingeschränkt. Viel mehr können hieraus andere Variationen vom Fachmann abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.The invention has been illustrated and described in more detail on the basis of the preferred exemplary embodiments. However, the invention is not limited to the disclosed examples. Rather, other variations can be derived from this by a person skilled in the art without departing from the protective scope of the invention.
BezugszeichenlisteReference List
- 1010
- optoelektronisches Bauelementoptoelectronic component
- 1111
- Vorderseitefront
- 1212
- Rückseiteback
- 1313
- Seitenfläche side face
- 100100
- Trägercarrier
- 101101
- Oberseitetop
- 102102
- Unterseitebottom
- 110110
- Abschnitt der Oberseitesection of the top
- 120120
- Abdeckungcover
- 130130
- Strukturierung structuring
- 200200
- Befestigungsmaterialfastening material
- 205205
- Dosiervorrichtungdosing device
- 210210
- Materialkehle material throat
- 300300
- optoelektronischer Halbleiterchipoptoelectronic semiconductor chip
- 301301
- Vorderseitefront
- 302302
- Rückseiteback
- 303303
- Seitenflächeside face
- 305305
- Außenkante der Vorderseiteouter edge of the front
- 310310
- elektrischer Kontaktelectric contact
- 320320
- äußerer elektrischer Kontakt external electrical contact
- 400400
- Schutzschichtprotective layer
- 410410
- weitere Schutzschicht another layer of protection
- 500500
- Reflektorschichtreflector layer
- 510510
- erste isolierende Schichtfirst insulating layer
- 520520
- reflektierende Schichtreflective layer
- 530530
- zweite isolierende Schicht second insulating layer
- 600600
- Kapselmaterial capsule material
- 610610
- Gehäusekörpercase body
- 611611
- Vorderseitefront
- 612612
- Rückseiteback
- 613613
- Seitenfläche side face
- 620620
- Reflektorkavitätreflector cavity
- 625625
- Wandungwall
- 630630
- Sägespur saw track
- 700700
- optische Linseoptical lens
- 710710
- Stoppkantestop edge
Claims (20)
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- 2021-10-28 DE DE102021128151.2A patent/DE102021128151A1/en active Pending
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- 2022-10-20 WO PCT/EP2022/079259 patent/WO2023072732A1/en unknown
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Also Published As
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WO2023072732A1 (en) | 2023-05-04 |
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