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Es werden ein Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Bauelements sowie ein optoelektronisches Bauelement angegeben.
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Eine zu lösende Aufgabe besteht darin, ein Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Bauelements anzugeben, bei dem Komponenten des optoelektronischen Bauelements bei der Herstellung des optoelektronischen Bauelements besonders wenig mechanisch belastet werden. Eine weitere zu lösende Aufgabe besteht darin, ein optoelektronisches Bauelement mit verbesserten optischen Eigenschaften anzugeben.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens umfasst das Verfahren einen Verfahrensschritt, bei dem ein Halbleiterchip mit einem Abdeckkörper an einer Oberseite des Halbleiterchips in eine Form eingebracht wird.
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Bei dem Halbleiterchip handelt es sich beispielsweise um einen optoelektronischen Halbleiterchip. Insbesondere handelt es sich bei dem Halbleiterchip um einen Halbleiterchip, der dazu eingerichtet ist, im Betrieb elektromagnetische Strahlung, insbesondere Licht, zu emittieren. Beispielsweise handelt es sich bei dem Halbleiterchip um einen Leuchtdiodenchip.
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Der Abdeckkörper ist an einer Oberseite des Halbleiterchips angebracht und beispielsweise an diesem befestigt.
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Beispielsweise kann der Abdeckkörper durch Direct Bonding oder ein Haftvermittlungsmittel, wie etwa einem Klebstoff, am Halbleiterchip befestigt sein.
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Der Abdeckkörper kann für im Betrieb im Halbleiterchip erzeugte elektromagnetische Strahlung zumindest zum Teil durchlässig sein. Beispielsweise ist der Abdeckkörper eines der folgenden Elemente oder umfasst eines der folgenden Elemente: optisches Element, Glasplättchen, optischer Diffusor, Konversionselement.
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Bei dem optischen Element kann es sich beispielsweise um eine Linse handeln. Bei dem Glasplättchen kann es sich beispielsweise um einen Träger für einen Konverter handeln und/oder einen mechanischen Schutz für den Halbleiterchip. Bei dem Diffusor kann es sich beispielsweise um ein aufgerautes oder mit Diffusionspartikeln gefülltes Plättchen, zum Beispiel ein Glasplättchen, handeln, das dazu eingerichtet ist, die im Betrieb im Halbleiterchip erzeugte elektromagnetische Strahlung, die durch den Diffusor tritt, zu streuen. Das Konversionselement ist beispielsweise dazu eingerichtet, zumindest einen Teil der im Betrieb im Halbleiterchip erzeugten elektromagnetischen Strahlung, die in das Konversionselement eintritt, zu absorbieren und elektromagnetische Strahlung einer anderen, zum Beispiel höheren, Wellenlänge zu reemittieren.
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Die Form umfasst wenigstens eine Öffnung, in die der Halbleiterchip mit dem Abdeckkörper eingebracht werden kann. Beispielsweise umfasst die Form eine Vielzahl von Öffnungen, die parallel zu einer Haupterstreckungsebene der Form lateral nebeneinander angeordnet sind, wobei in jede Öffnung ein Halbleiterchip mit zugehörigem Abdeckkörper einbringbar ist.
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Die Form ist dabei derart ausgebildet, dass sie an den Seitenflächen des Halbleiterchips sowie den Seitenflächen des Abdeckkörpers sowie an der dem Halbleiterchip abgewandten Deckfläche des Abdeckkörpers nicht in direktem Kontakt mit dem Halbleiterchip und dem Abdeckkörper steht. Das heißt, an den Seitenflächen von Halbleiterchip und Abdeckkörper sowie an der Deckfläche des Abdeckkörpers besteht ein Abstand zwischen den Komponenten und der Form.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das Verfahren einen Schritt, bei dem ein Umhüllen des Halbleiterchips und des Abdeckkörpers in der Form mit einer Formmasse erfolgt, wobei Seitenflächen des Halbleiterchips und Seitenflächen des Abdeckkörpers sowie eine dem Halbleiterchip abgewandte Deckfläche des Abdeckkörpers von der Formmasse bedeckt werden. Insbesondere ist es möglich, dass der Halbleiterchip und der Abdeckkörper an ihren Seitenflächen vollständig mit der Formmasse bedeckt werden, die dort in direktem Kontakt mit den genannten Komponenten stehen kann. Darüber hinaus kann auch die Deckfläche des Abdeckkörpers, die dem Halbleiterchip abgewandt ist, vollständig mit der Formmasse bedeckt werden.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das Verfahren einen Verfahrensschritt, bei dem ein Anhärten oder Aushärten der Formmasse zu einem Formkörper sowie ein Entfernen der Form erfolgt.
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Das Anhärten oder Aushärten der Formmasse kann beispielsweise durch Erhitzen und/oder Bestrahlen, zum Beispiel mit UV-Strahlung, der Formmasse erfolgen. Die Form kann insbesondere nach dem Anhärten oder Aushärten zumindest teilweise entfernt werden, wobei nach dem Entfernen der Form zumindest eine Oberseite des Formkörpers freiliegt.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das Verfahren einen Verfahrensschritt, bei dem der Formkörper durch einen Strahlprozess gedünnt wird, wobei der Formkörper von der Deckfläche des Abdeckkörpers entfernt wird und nach dem Dünnen der Formkörper bündig, insbesondere im Rahmen der Herstellungstoleranz, mit der Deckfläche des Abdeckkörpers abschließt oder der Formkörper die Deckfläche des Abdeckkörpers überragt. Der Formkörper kann dabei insbesondere vollständig von der Deckfläche des Abdeckkörpers entfernt werden. Das heißt, die Deckfläche ist dann frei von Material des Formkörpers. Alternativ kann die Deckfläche im Bereich der Kanten vom Formkörper bedeckt bleiben. Dadurch können Kontrastkanten erzeugt werden. Die verbleibende Deckfläche ist dann frei vom Formkörper.
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Der Strahlprozess erfolgt dabei zum Beispiel flächig mit einer Fächerdüse, so dass der Formkörper entlang eines Streifens, der über den Formkörper bewegt wird, gedünnt wird.
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Nach dem Dünnen ist das Material des Formkörpers vollständig von der Deckfläche des Abdeckkörpers entfernt, so dass diese frei vom Formkörper ist. Die Seitenflächen des Abdeckkörpers sowie die Seitenflächen des Halbleiterchips bleiben bevorzugt vollständig mit dem Formkörper bedeckt. Der Formkörper kann bündig an der Deckfläche des Abdeckkörpers mit dieser abschließen oder die Deckfläche überragen.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens zur Herstellung eines optoelektronischen Bauelements umfasst das Verfahren die folgenden Schritte:
- - Einbringen eines Halbleiterchips und eines Abdeckkörpers an einer Oberseite des Halbleiterchips in eine Form,
- - Umhüllen des Halbleiterchips und des Abdeckkörpers in der Form mit einer Formmasse, wobei Seitenflächen des Halbleiterchips und Seitenflächen des Abdeckkörpers sowie eine dem Halbleiterchip abgewandte Deckfläche des Abdeckkörpers von der Formmasse bedeckt werden,
- - Anhärten oder Aushärten der Formmasse zu einem Formkörper und Entfernen der Form,
- - Dünnen des Formkörpers durch einen Strahlprozess, wobei der Formkörper vollständig von der Deckfläche des Abdeckkörpers entfernt wird, wobei nach dem Dünnen der Formkörper bündig mit der Deckfläche abschließt oder diese überragt.
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Das Verfahren kann dabei insbesondere in der angegebenen Reihenfolge durchgeführt werden.
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Dem hier beschriebenen Verfahren liegen unter anderem die folgenden Überlegungen zugrunde.
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Ein optoelektronisches Bauelement, bei dem Seitenflächen eines Halbleiterchips und/oder eines Abdeckkörpers von einem Formkörper bedeckt sind, kann beispielsweise durch einen FAM(Film-Assistent Molding)-Prozess hergestellt werden. Dazu erfolgt ein Abdichten über eine flache, planparallele Abdichtfläche in einer Form, wobei an einer Formoberseite, an der dem Halbleiterchip zugewandten Seite der Form, eine Entformungsfolie angeordnet sein kann, die gegen den Abdeckkörper und den Halbleiterchip gepresst wird. Dadurch wird die freizuhaltende Oberfläche, also zum Beispiel die Deckfläche des Abdeckkörpers, zirka 10 bis 20 µm in die Folie eingepresst, wodurch sich im fertiggestellten optoelektronischen Bauelement ein Überstand des Abdeckkörpers über den umgebenden Formkörper entsprechend ergibt. Dieser Überstand führt zu einem Lichtaustritt insbesondere an Kanten des Abdeckkörpers, was beispielsweise zu einem verschlechterten Kontrast führen kann. Ferner ist es möglich, dass durch das Anpressen Beschädigungen am Abdeckkörper und/oder Halbleiterchip auftreten.
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Dem vorliegenden Verfahren liegt nun die Idee zugrunde, dass durch ein bündiges Abschließen des Formkörpers mit der Deckfläche des Abdeckkörpers oder ein Überragen der Deckfläche durch den Formkörper eine Emission an den Kanten des Abdeckkörpers verhindert wird, wodurch sich verbesserte optische Eigenschaften wie beispielsweise ein verbesserter Kontrast ergeben.
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Ferner besteht beim hier beschriebenen Verfahren kein direkter Kontakt zwischen der Form und der Deckfläche des Abdeckkörpers, wodurch insgesamt ein direkter mechanischer Kontakt der Form mit dem herzustellenden Bauelement entfällt. Dadurch werden keine Kräfte auf die Komponenten des herzustellenden Bauelements ausgeübt, wodurch Brüche und andere Beschädigungen verhindert werden können. Somit ist es auch möglich, mechanisch gering oder nicht belastbare Abdeckkörper zum Einsatz zu bringen. Das heißt, vorliegend wird der Abdeckkörper an seiner Deckfläche zunächst gezielt überformt. Das derart aufgebrachte Material wird anschließend durch einen Strahlprozess entfernt, wodurch sich in Summe zum Beispiel eine flache Bauelementgeometrie realisieren lässt, bei der Kanten des Abdeckkörpers nicht freiliegen.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens umfasst der Strahlprozess zumindest eine der folgenden Methoden: Sandstrahlen, Wetblasting, Beatblasting, CO2-Strahlen, Lasercaving, Laserdeflashing. Mit diesen Verfahren ist es möglich, den Formkörper besonders schonend und gleichmäßig zu dünnen, ohne dass es zu einer Beschädigung der Deckfläche des Abdeckkörpers kommt.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens umfasst die Form an der Deckfläche des Abdeckkörpers einen Vorsprung, wobei der Formkörper nach dem Entfernen der Form im Bereich des Vorsprungs eine Kavität aufweist. Der Vorsprung kann beispielsweise im Querschnitt trapezförmig ausgebildet sein und sich in Richtung zur Deckfläche des Abdeckkörpers hin verjüngen.
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Aufgrund des Vorsprungs ist die Dicke des Formkörpers über der Deckfläche reduziert, so dass dort relativ wenig Material des Formkörpers zur Freilegung der Deckfläche entfernt werden muss. Damit kann das Dünnen des Formkörpers zum Entfernen des Formkörpers über der Deckschicht besonders wirtschaftlich durchgeführt werden, da das Material schnell entfernt werden kann. Nach dem Entfernen der Form und vor dem Dünnen des Formkörpers umfasst der Formkörper über der Deckfläche im Bereich des Vorsprungs eine Kavität, die durch den Formkörper auf der Deckfläche sowie zum Beispiel schräg verlaufende Seitenflächen des Formkörpers begrenzt ist.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens weist der Vorsprung an seiner der Deckfläche zugewandten Seite in einer lateralen Richtung eine Erstreckung auf, die einer Kantenlänge des Halbleiterchips und/oder des Abdeckkörpers entspricht. Insbesondere kann der Vorsprung an seiner der Deckfläche zugewandten Seite eine ebene Abschlussfläche aufweisen, die in Form und Größe der Deckfläche des Abdeckkörpers entspricht. Auf diese Weise kann der Vorsprung den Abdeckkörper vollständig überdecken und gezielt über dem Abdeckkörper wird eine dünne Schicht des Formkörpers erzeugt.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens überragt der Formkörper die Deckfläche nach dem Dünnen, wodurch die Kavität, die durch den Vorsprung erzeugt ist, stellenweise erhalten bleibt. Auf diese Weise weist der Formkörper über der Deckfläche des Abdeckkörpers eine Öffnung auf, die beispielsweise von schräg verlaufenden Seitenflächen des Formkörpers begrenzt sein kann. An der Bodenfläche der Kavität liegt die Deckfläche des Abdeckkörpers frei. Dadurch ist es beispielsweise möglich, im Betrieb des Bauelements seitlich austretende Strahlung zu absorbieren und/oder zu reflektieren, wodurch sich ein Kontrast weiter erhöhen lässt.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens werden zwei oder mehr Halbleiterchips mit je einem Abdeckkörper an der Oberseite eines jeden Halbleiterchips in die Form eingebracht. Das heißt, das Verfahren wird für eine Vielzahl von Halbleiterchips durchgeführt. Dabei sind die Halbleiterchips und die zugehörigen Abdeckkörper beispielsweise gleichartig ausgebildet, so dass eine Vielzahl gleichartiger optoelektronischer Bauelemente hergestellt werden kann.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens ist jedem Abdeckkörper ein Vorsprung zugeordnet. Das heißt, über jedem Abdeckkörper weist die Form einen hier beschriebenen Vorsprung auf, der dazu eingerichtet sein kann, eine Dicke des Formkörpers über dem Abdeckkörper gering zu halten, so dass beim nachfolgenden Dünnen über dem Abdeckkörper relativ wenig Material des Formkörpers entfernt werden muss.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird der Formkörper durch den Strahlprozess aufgeraut. Das heißt, durch den Strahlprozess erfolgt nicht nur ein Dünnen des Formkörpers, sondern die Oberfläche des Formkörpers ist an den durch den Strahlprozess behandelten Flächen des Formkörpers rauer als an Flächen des Formkörpers, die nicht aufgeraut werden. Durch das Aufrauen können sich beispielsweise die optischen Eigenschaften des Formkörpers verändern. Beispielsweise erscheinen die aufgerauten Bereiche des Formkörpers matter als nicht-aufgeraute Bereiche des Formkörpers.
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Es wird ferner ein optoelektronisches Bauelement angegeben. Das optoelektronische Bauelement kann insbesondere mit dem hier beschriebenen Verfahren hergestellt werden. Das heißt, sämtliche für das Verfahren offenbarten Merkmale sind auch für das Bauelement offenbart und umgekehrt.
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Das Bauelement umfasst gemäß einer Ausführungsform einen Halbleiterchip und einen Abdeckkörper an einer Oberseite des Halbleiterchips. Ferner umfasst das Bauelement einen Formkörper, der den Halbleiterchip und den Abdeckkörper seitlich umgibt. Der Formkörper kann dabei bündig mit dem Abdeckkörper an dessen Deckfläche abschließen oder der Formkörper überragt die Deckfläche des Abdeckkörpers, wobei der Formkörper an seiner Oberseite aufgeraut ist. Die Aufrauung des Formkörpers geht insbesondere auf den hier beschriebenen Strahlprozess zurück und ist für diesen charakteristisch, so dass die Aufrauung durch Spuren des Strahlprozesses gebildet ist.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst der Formkörper ein Matrixmaterial und Füllstoffpartikel, wobei der Anteil der Füllstoffpartikel am Formkörper 80 Gewichtsprozent oder mehr beträgt. Bei dem Matrixmaterial handelt es sich beispielsweise um ein strahlungsdurchlässiges Kunststoffmaterial wie Silikon und/oder Epoxidharz. Bei den Füllstoffpartikeln handelt es sich beispielsweise um strahlungsbrechende und/oder strahlungsreflektierende Partikel. Ferner können die Füllstoffpartikel dem Formkörper eine erhöhte mechanische Stabilität verleihen und die thermischen Eigenschaften des Formkörpers verbessern. Beispielsweise umfasst der Formkörper Füllstoffpartikel, die mit Titandioxid gebildet sind, sowie Füllstoffpartikel, die mit Siliziumdioxid gebildet sind.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform liegen die Füllstoffpartikel an der Oberseite des Formkörpers stellenweise frei. Durch den Strahlprozess ist es möglich, dass mehr weicheres Matrixmaterial entfernt wird als härtere Füllstoffpartikel. Dadurch ist es möglich, dass die Füllstoffpartikel an der Oberfläche des Formkörpers, dort wo der Strahlprozess durchgeführt wurde, stellenweise nicht vom Matrixmaterial bedeckt sind und freiliegen. Dies verändert die optischen Eigenschaften des Formkörpers an seiner Oberseite.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauteils oder des Verfahrens ist der Formkörper strahlungsreflektierend ausgebildet. Die Strahlungsreflexion kann insbesondere durch die Füllstoffpartikel erreicht sein. Beispielsweise kann der Formkörper für die im Halbleiterchip erzeugte elektromagnetische Strahlung eine Reflektivität von 70 % oder mehr aufweisen.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform überragt der Formkörper die Deckfläche des Abdeckkörpers und die Deckfläche des Abdeckkörpers ist in der Kavität angeordnet, welche durch schräge Seitenflächen des Formkörpers begrenzt ist. Die Kavität ist dabei durch den Vorsprung der Form erzeugt, wodurch auch der Verlauf der Seitenflächen des Formkörpers, welche die Kavität seitlich begrenzen, vorgegeben ist. Beispielsweise weitet sich die Kavität von der Deckfläche des Abdeckkörpers weg nach oben hin auf. Ist der Formkörper strahlungsreflektierend ausgebildet, so kann die Deckfläche insbesondere von strahlungsreflektierenden schrägen Seitenflächen begrenzt sein.
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Das hier beschriebene Verfahren sowie das hier beschriebene optoelektronische Bauelement werden anhand von Ausführungsbeispielen und den dazugehörigen Figuren näher erläutert.
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Anhand der schematischen Schnittdarstellungen der 1, 2 und 3 ist eine zu lösende Aufgabe für ein hier beschriebenes Verfahren sowie ein hier beschriebenes optoelektronisches Bauelement näher erläutert.
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Anhand der schematischen Schnittdarstellungen der 4A, 4B, 4C ist ein Ausführungsbeispiel eines hier beschriebenen Verfahrens näher erläutert.
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Anhand der schematischen Schnittdarstellung der 5 ist ein Ausführungsbeispiel eines hier beschriebenen optoelektronischen Bauelements näher erläutert.
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Anhand der schematischen Schnittdarstellung der 6 und 7 sind weitere Ausführungsbeispiele eines hier beschriebenen optoelektronischen Bauelements näher erläutert.
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Gleiche, gleichartige oder gleich wirkende Elemente sind in den Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Die Figuren und die Größenverhältnisse der in den Figuren dargestellten Elemente untereinander sind nicht als maßstäblich zu betrachten. Vielmehr können einzelne Elemente zur besseren Darstellbarkeit und/oder für eine bessere Verständlichkeit übertrieben groß dargestellt sein. Die 1 zeigt ein optoelektronisches Bauelement in einer schematischen Schnittdarstellung. Das optoelektronische Bauelement umfasst einen optoelektronischen Halbleiterchip 1, bei dem es sich beispielsweise um einen Leuchtdiodenchip handeln kann, sowie einen Abdeckkörper 2, der an einer Oberseite 1a des Halbleiterchips 1 mechanisch befestigt ist.
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Bei dem Abdeckkörper 2 handelt es sich beispielsweise um ein Konversionselement, das dazu vorgesehen ist, zumindest einen Teil der im Halbleiterchip 1 im Betrieb erzeugten elektromagnetischen Strahlung in elektromagnetische Strahlung zum Beispiel eines Wellenlängenbereichs mit größeren Wellenlängen als die im Chip erzeugte Strahlung zu konvertieren. Wie in der 1 gezeigt, stehen bei diesem optoelektronischen Bauelement die Seitenflächen 2b des Abdeckkörpers 2 über einen Formkörper 40 über, der die Seitenflächen 1b des Halbleiterchips 1 sowie die verbleibende Seitenfläche 2b des Abdeckkörpers 2 ansonsten vollständig umgibt. Der Formkörper kann beispielsweise strahlungsabsorbierend und/oder strahlungsreflektierend ausgebildet sein. Über die freiliegenden Seitenflächen 2b des Abdeckkörpers 2 erfolgt eine unerwünschte Emission 100, die zum Beispiel dazu führt, dass ein Kontrast verringert ist.
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In Verbindung mit der schematischen Schnittdarstellung der 2 ist ein ähnliches optoelektronisches Bauelement gezeigt, bei dem der Überstand des Abdeckkörpers 2 über den Formkörper 40 zwar reduziert ist, das Problem jedoch in reduzierter Weise weiter besteht.
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Die in Verbindung mit den 1 und 2 dargestellten optoelektronischen Bauteile können wie in Verbindung mit der schematischen Schnittdarstellung der 3 gezeigt hergestellt werden. Hierbei werden optoelektronische Halbleiterchips 1 mit darauf angeordneten Abdeckkörpern 2 in eine Form 3 eingebracht, derart, dass die Deckfläche 2a eines jeden Abdeckkörpers 2 mit einer Release-Folie 31 bedeckt ist. Das heißt, die Deckflächen 2a sind während des Umformungsprozesses die Abdeckflächen, die nach Abschluss des Umformens durch Entfernen der Folie 31 freigelegt werden.
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Die Folie 31 unterstützt die Abdichtung, um die Deckflächen 2a vor Benetzung mit einer Formmasse 4 zu schützen. Während des Umformens wird zum Abdichten die Folie 31 auf die Deckfläche 2a mit einer mechanischen Kraft 102 gedrückt und dabei lokal komprimiert. Der Teil der Folie 31 lateral neben den Halbleiterchips 1 wird weniger stark komprimiert. In der Folge steht die Formmasse 4, die in diesem Bereich eingefüllt wird, nach dem Entfernen der Form 3, wie in den 1 und 2 gezeigt, seitlich unterhalb der Deckfläche 2a, da die Folie 31 in diesem Bereich dicker ist als über den Deckflächen 2a.
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Durch eine stärkere Kraft 102 kann das Problem reduziert werden, was beispielsweise zu einem Bauteil, wie es in Verbindung mit der 2 beschrieben ist, führen kann. Jedoch erhöht dies das Risiko von Defekten 101, wie beispielsweise Rissen, die in einem mechanisch empfindlichen Abdeckkörper 2, der beispielsweise Glas umfasst, durch die ausgeübte Kraft 102 auftreten können.
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In Verbindung mit den schematischen Schnittdarstellungen der 4A bis 4C ist ein Ausführungsbeispiel eines hier beschriebenen Verfahrens näher erläutert.
Wie in der 4A dargestellt ist, erfolgt bei dem Verfahren zunächst ein Einbringen von Halbleiterchips 1 mit darauf angeordneten Abdeckkörpern 2, die jeweils an einer Oberseite 1a des Halbleiterchips 1 befestigt sind, in eine Form 3.
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Bei dem Abdeckkörper 2 kann es sich dabei um einen Abdeckkörper handeln, der zumindest eines der folgenden Elemente ist oder umfasst: optisches Element, Glasplättchen, optischer Diffusor, Konversionselement.
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Die Form 3 weist an ihrer Seite, die der Deckfläche 2a des Abdeckkörpers 2 zugewandt ist, einen Vorsprung 32 auf. Der Vorsprung 32 weist an seiner der Deckfläche 2a zugewandten Seite in einer lateralen Richtung L eine Erstreckung auf, die einer Kantenlänge 1 des Halbleiterchips 1 und/oder des Abdeckkörpers 2 entspricht. Zum Beispiel weist der Abdeckkörper 2 in den lateralen Richtungen L die gleiche Form und Größe an seiner der Deckfläche 2a abgewandten Bodenfläche wie der Halbleiterchip 1 an seiner Oberseite 1a auf. Beispielsweise sind Halbleiterchip 1 und Deckkörper 2 jeweils quaderförmig ausgebildet. Der Vorsprung 32 weist in diesem Fall an seiner dem Abdeckkörper 2 zugewandten Seite eine ebene Fläche auf, die in den lateralen Richtungen L die gleiche Form und Größe wie die Deckfläche 2a des Abdeckkörpers 2 aufweist.
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Nach dem Einbringen der Halbleiterchips 2 mit Abdeckkörper 2 in die Form 3 folgt ein Umhüllen der Halbleiterchips 1 und der Abdeckkörper 2 in der Form 3 mit einer Formmasse 4, wobei Seitenflächen 1b des Halbleiterchips 1 und Seitenflächen 2b des Abdeckkörpers 2 sowie eine dem Halbleiterchip 1 abgewandte Deckfläche 2a des Abdeckkörpers 2 von der Formmasse 4 bedeckt werden. Aufgrund des Vorsprungs 32 wird nur eine dünne Schicht der Formmasse 4 über dem Abdeckkörper 2 an der Deckfläche 2a angeordnet.
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Insgesamt resultiert die in der 4A schematisch dargestellte Anordnung.
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In einem nächsten Verfahrensschritt, 4B, erfolgt ein Anhärten oder Aushärten der Formmasse 4 zu einem Formkörper 40 sowie ein Entfernen der Form 3.
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Wie in der 4B ersichtlich ist, entsteht im Bereich des Vorsprungs 32 nach dem Entfernen der Form 4 eine Kavität 5. Die Kavität 5 ist mit Material des ausgehärteten oder angehärteten Formkörpers 40 begrenzt. Die Form ist durch die Form des Vorsprungs 32 vorgegeben. Der Abdeckkörper 2 ist an seiner Deckfläche 2a mit einer dünnen Schicht des Materials des Formkörpers 40 bedeckt.
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In einem nächsten Verfahrensschritt 4C erfolgt ein Dünnen des Formkörpers 40 durch einen Strahlprozess, wobei der Formkörper 40 vollständig von der Deckfläche 2a des Abdeckkörpers 2 entfernt wird. Das heißt, nach dem Dünnen liegt der Abdeckkörper 2 an seiner Deckfläche 2a vollständig frei. Nach dem Dünnen schließt der Formkörper 40, wie in der 4C gezeigt, im Rahmen der Herstellungstoleranz bündig mit der Deckfläche 2a ab oder der Formkörper 40 überragt die Deckfläche 2a.
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„Im Rahmen der Herstellungstoleranz“ bedeutet insbesondere, dass eine Abweichung von +/- 10 µm vom bündigen Abschluss möglich ist. Es überlagern sich hier insbesondere Fertigungstoleranzen des Werkzeugs, Prozessfähigkeit des Reinigungs-/Rückstrahlprozesses und die Höhenschwankungen der Bauteile.
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Der Strahlprozess umfasst dabei zumindest eine der folgenden Methoden: Sandstrahlen, Wetblasting, Beatblasting, CO2-Strahlen, Lasercaving, Laserdeflashing.
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Bei dem beschriebenen Verfahren erfolgt also ein Überformen (englisch „overmolding“) des Halbleiterchips 1 mit dem darauf angeordneten Abdeckkörper 2. Das Überformen erfolgt jedoch mittels einer strukturierten Form, welche den Vorsprung 32 aufweist. Auf diese Weise muss beim nachgeschalteten Reinigungsprozess, dem Dünnen des Formkörpers 40, möglichst wenig Material von der Deckfläche 2a des Abdeckkörpers 2 entfernt werden. Es entstehen zum Beispiel flache Bauteiloberflächen mit minimal freistehenden Seitenkanten der Abdeckkörper 2. Ferner muss zum Erreichen einer flachen Bauteiloberfläche keine zu große Kraft wie im Beispiel der 3 angewendet werden, wodurch mechanisch empfindliche Komponenten wie mechanisch empfindliche Halbleiterchips 1 und mechanisch empfindliche Abdeckkörper 2 zum Einsatz kommen können. Aufgrund der realisierbaren planen Bauteiloberfläche ist die Verwendung eines Pick-and-Place-Prozesses in der weiteren Verarbeitung des Bauteils vereinfacht.
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Wie aus den 4A bis 4C ersichtlich ist, können bei dem Verfahren zwei oder mehr Halbleiterchips 1 mit darauf angeordneten Abdeckkörpern 2 gleichzeitig umhüllt werden. Dabei kann insbesondere jedem Abdeckkörper genau ein Vorsprung der Form 3 zugeordnet sein.
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In Verbindung mit der schematischen Schnittdarstellung der 5 ist ein erstes Ausführungsbeispiel eines hier beschriebenen optoelektronischen Elements näher beschrieben. Das optoelektronische Bauelement umfasst den Halbleiterchip 1 und den Abdeckkörper 2 an der Oberseite 1a des Halbleiterchips 1. Ferner umfasst das optoelektronische Bauelement einen Formkörper 40, der den Halbleiterchip 1 und den Abdeckkörper 2 seitlich umgibt. Beispielsweise befindet sich der Formkörper 40 mit dem Halbleiterkörper des Halbleiterchips 1 an der Seitenfläche 1b des Halbleiterchips 1 in direktem Kontakt. In gleicher Weise kann sich der Abdeckkörper an seiner Seitenfläche 2b in direktem Kontakt mit dem Formkörper 40 befinden.
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Im Ausführungsbeispiel der 5 schließen der Formkörper 40 und der Abdeckkörper 2 an dessen Deckfläche 2a bündig miteinander ab. Darüber hinaus ist der Formkörper 40 an seiner Oberseite 40a aufgeraut. Die Aufrauung kann beispielsweise auf den vorher durchgeführten Strahlprozess zurückzuführen zu sein. Dabei ist es möglich, dass der Formkörper 40 ein Matrixmaterial 42 umfasst, in welches Füllstoffpartikel 43 eingebracht sind. Beispielsweise handelt es sich bei dem Matrixmaterial um einen strahlungsdurchlässigen Kunststoff wie beispielsweise Silikon und/oder Epoxidharz. Die Füllstoffpartikel können beispielsweise mit Titandioxid und/oder Siliziumdioxid gebildet sein. Ein Gewichtsanteil der Füllstoffpartikel 43 am Formkörper 40 kann 80 % oder mehr betragen. Beispielsweise ist der Formkörper 40 strahlungsreflektierend ausgebildet.
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Durch den Strahlprozess ist es möglich, dass das Matrixmaterial 42 durch den Strahlprozess gleichmäßiger abgetragen wird als die Füllstoffpartikel 43. Dadurch können an der Oberseite 40a des Formkörpers 40 Füllstoffpartikel 43 freiliegen, die der Oberfläche 40a eine Rauigkeit verleihen. Darüber hinaus ist es möglich, dass der Füllkörper 40 aufgrund der Aufrauung an seiner Oberseite 40a optisch matt erscheint.
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In Verbindung mit der schematischen Schnittdarstellung der 6 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel eines hier beschriebenen optoelektronischen Bauelements näher erläutert. Im Unterschied zum Ausführungsbeispiel der 5 ist der Überstand des Formkörpers 40 in diesem Ausführungsbeispiel nicht vollständig abgetragen, so dass der Formkörper 40 die Deckfläche 2a des Abdeckkörpers 2 überragt und die Deckfläche 2a des Abdeckkörpers 2 in der Kavität 5 angeordnet ist, welche durch schräge Seitenflächen 41 des Formkörpers 40 begrenzt ist. In diesem Fall verbleibt also ein Teil des Formkörpers 40 der Deckfläche 2a in Abstrahlrichtung nachgeordnet. Dieser Bereich des Formkörpers 40 kann beispielsweise zur Strahlformung des austretenden Lichts Verwendung finden. Ferner stellt er aufgrund des Überstands einen mechanischen Schutz für den Abdeckkörper 2 dar. Aufgrund des Herstellungsverfahrens und des dabei eingesetzten Strahlprozesses ist es möglich, dass auch die Seitenfläche 41 des Formkörpers 40 aufgeraut ist.
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In Verbindung mit der 7 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel eines hier beschriebenen optoelektronischen Bauelements näher erläutert. In diesem Ausführungsbeispiel umfasst der Abdeckkörper 2 an seiner dem Halbleiterchip 1 abgewandten Seite einen Träger 21, auf dem an seiner dem Halbleiterchip 1 zugewandten Seite ein Konverter 22 aufgebracht ist. Bei dem Träger 21 kann es sich beispielsweise um ein Plättchen aus einem strahlungsdurchlässigen Material wie beispielsweise Glas handeln. Der Träger 21 kann dabei mechanisch empfindlich ausgebildet sein, ohne bei der Herstellung des optoelektronischen Bauelements beschädigt zu werden, da das hier beschriebene besonders schonende Herstellungsverfahren zum Einsatz kommt. Dabei ist es möglich, dass der Abdeckkörper 2 an seiner Deckfläche 2a, wie in der 7 dargestellt, bündig mit dem Formkörper 40 abschließt. Es ist aber auch möglich, wie beispielsweise in Verbindung mit der 6 dargestellt, dass der Formkörper 40 den Abdeckkörper 2 an seiner Deckfläche 2a überragt und die Deckfläche 2a innerhalb einer Kavität 5 angeordnet ist.
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Die Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele auf diese beschränkt. Vielmehr umfasst die Erfindung jedes neue Merkmal sowie jede Kombination von Merkmalen, was insbesondere jede Kombination von Merkmalen in den Patentansprüchen beinhaltet, auch wenn dieses Merkmal oder diese Kombination selbst nicht explizit in den Patentansprüchen oder Ausführungsbeispielen angegeben ist.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Halbleiterchip
- 1a
- Oberseite
- 1b
- Seitenfläche
- 2
- Abdeckkörper
- 2a
- Deckfläche
- 2b
- Seitenfläche
- 21
- Träger
- 22
- Konverter
- 3
- Form
- 31
- Folie
- 32
- Vorsprung
- 4
- Formmasse
- 40
- Formkörper
- 40a
- Oberseite
- 41
- Seitenfläche
- 42
- Matrixmaterial
- 43
- Füllstoffpartikel
- 5
- Kavität
- 10
- Bauelement
- L
- laterale Richtung
- 1
- Kantenlänge
- 100
- unerwünschte Emission
- 101
- Defekt
- 102
- Kraft
