DE102022126053A1

DE102022126053A1 - Verfahren zur herstellung eines optoelektronischen bauelements und optoelektronisches bauelement

Info

Publication number: DE102022126053A1
Application number: DE102022126053.4A
Authority: DE
Inventors: Kathy Schmidtke; Daniel Leisen; Philipp McCaw; Thomas Reeswinkel
Original assignee: Ams Osram International GmbH
Current assignee: Ams Osram International GmbH
Priority date: 2022-10-10
Filing date: 2022-10-10
Publication date: 2024-04-11

Abstract

Es wird ein Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Bauelements (1) angegeben. Das Verfahren umfasst die Schritte Bereitstellen eines Gehäuses (2) mit einem Leiterrahmen (3), wobei ein optoelektronischer Halbleiterchip (4) auf dem Leiterrahmen (3) angeordnet ist, Aufdrucken eines Vorläufers (10) eines Matrixmaterials einer Schutzschicht (12) zumindest stellenweise auf den Leiterrahmen (3) und Aushärten des Vorläufers (10) zu dem Matrixmaterial, sodass eine Schutzschicht (12) auf dem Leiterrahmen (3) gebildet wird.Ferner wird ein optoelektronisches Bauelement (1) beschrieben.

Description

Es wird ein Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Bauelements und ein optoelektronisches Bauelement angegeben.
Es ist unter anderem eine Aufgabe ein einfaches und/oder effizientes Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Bauelements bereitzustellen, das beispielsweise eine verlängerte Lebenszeit aufweist. Darüber hinaus soll ein optoelektronisches Bauelement mit einer verlängerten Lebenszeit bereitgestellt werden.
Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens zur Herstellung eines optoelektronischen Bauelements wird ein Gehäuse mit einem Leiterrahmen bereitgestellt. Insbesondere ist der Leiterrahmen von dem Gehäuse umgeben und/oder in dem Gehäuse eingebettet. Das Gehäuse weist beispielsweise ein organisches Polymer, wie ein Epoxidharz auf. In das organische Polymer sind insbesondere Partikel, beispielsweise umfassend TiO₂, eingebettet. Hierdurch kann das Gehäuse vorteilhafterweise diffus reflektierend ausgebildet sein. Eine Oberfläche des Leiterrahmens ist beispielsweise spekular reflektierend ausgebildet. Die Oberfläche enthält oder besteht insbesondere aus Silber oder aus einer silberhaltigen Beschichtung.
Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens ist ein optoelektronischer Halbleiterchip auf dem Leiterrahmen angeordnet. Insbesondere wird der Halbleiterchip über den Leiterrahmen elektrisch kontaktiert und/oder der Leiterrahmen stabilisiert den Halbleiterchip mechanisch. Beispielsweise ist zwischen dem Halbleiterchip und dem Leiterrahmen eine Klebeschicht angeordnet. Beispielsweise ist der Halbleiterchip mit Hilfe einer Klebeschicht auf dem Leiterrahmen befestigt.
Der optoelektronische Halbleiterchip umfasst insbesondere eine epitaktisch gewachsene Halbleiterschichtenfolge mit einem aktiven Bereich. Der aktive Bereich ist beispielsweise zur Detektion oder Erzeugung von elektromagnetischer Strahlung eingerichtet. Der optoelektronische Halbleiterchip emittiert zum Beispiel elektromagnetische Strahlung im ultravioletten, sichtbaren und/oder infraroten Wellenlängenbereich des elektromagnetischen Spektrums.
Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens wird ein Vorläufer eines Matrixmaterials einer Schutzschicht zumindest stellenweise auf den Leiterrahmen aufgedruckt. Beispielsweise ist der Vorläufer bei Raumtemperatur, insbesondere zwischen 20 °C und 30 °C, flüssig. Insbesondere wird der Vorläufer auf Bereiche des Leiterrahmens aufgedruckt, die nicht von dem Halbleiterchip und/oder dem Gehäuse bedeckt sind. Beispielsweise wird der Vorläufer um den Halbleiterchip herum auf den Leiterrahmen aufgebracht. Es ist alternativ oder zusätzlich möglich, dass der Vorläufer an Grenzflächen zwischen Gehäuse und Leiterrahmen aufgebracht wird. Beim Aufdrucken wird der Vorläufer insbesondere auf eine Vielzahl von kleinen Bereichen, beispielsweise auf eine Vielzahl von Punkten, auf den Leiterrahmen aufgebracht. Der Vorläufer verläuft beispielsweise nach dem Aufbringen und es bildet sich so eine durchgehende Schicht aus.
Vorteilhafterweise können mit dem Aufdrucken geringe Menge des Vorläufers aufgebracht werden. Beispielsweise werden beim Aufdrucken gleichzeitig selektiv eine Vielzahl von Bereichen des Leiterrahmens mit dem Vorläufer bedeckt. Durch das Aufdrucken des Vorläufers ist es zudem möglich gezielt Bereiche auszusparen. Vorteilhafterweise bleibt eine Strahlungsaustrittsfläche des Halbleiterchips frei von dem Vorläufer während dem Aufdrucken.
Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens wird der Vorläufer des Matrixmaterials ausgehärtet. Dabei bildet sich insbesondere die Schutzschicht auf dem Leiterrahmen. Beispielsweise vernetzt sich der Vorläufer während dem Aushärten zu einem dreidimensionalen Polymernetzwerk. Es handelt sich bei dem Matrixmaterial also insbesondere um ein dreidimensionales Polymernetzwerk. Das Matrixmaterial ist beispielsweise frei von Füllpartikeln. Beispielsweise besteht die Schutzschicht aus dem Matrixmaterial. Mit anderen Worten müssen in das Matrixmaterial keine Füllpartikel oder andere Partikel eingebettet sein.
Insbesondere erfolgt das Aushärten durch erhöhte Temperatur und/oder unter Verwendung eines Katalysators. Insbesondere erfolgt das Aushärten bei einer Temperatur von mindestens 100 °C, beispielsweise bei etwa 150 °C. Als Katalysator wird insbesondere ein Metallalkoxid oder ein tertiäres Amin eingesetzt. Der Katalysator wird dem Vorläufer zum Beispiel vor dem Aushärten zugesetzt.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Verfahren zur Herstellung des optoelektronischen Bauelements die Schritte:

- Bereitstellen eines Gehäuses mit einem Leiterrahmen, wobei ein optoelektronischer Halbleiterchip auf dem Leiterrahmen angeordnet ist,
- Aufdrucken eines Vorläufers eines Matrixmaterials einer Schutzschicht zumindest stellenweise auf den Leiterrahmen,
- Aushärten des Vorläufers zu dem Matrixmaterial, sodass die Schutzschicht auf dem Leiterrahmen gebildet wird.

Insbesondere werden die Schritte des Verfahrens in der angegebenen Reihenfolge ausgeführt.
Bei anderen Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Bauelements wird eine anorganische Schutzschicht, zum Beispiel aus SiO₂, insbesondere mittels Dampfphasenabscheidung aufgebracht. Bei dieser Methode ist es jedoch möglich, dass alle Oberflächen, also beispielsweise auch der Halbleiterchip und/oder eine Innenseite des Gehäuses, mit der Schutzschicht bedeckt werden. Weiterhin kann eine Rückseite des optoelektronischen Bauelements mit der Schutzschicht bedeckt werden. Das Bedecken der Rückseite des optoelektronischen Bauelements mit der Schutzschicht kann eine Lötbarkeit beeinträchtigen.
Dadurch, dass der Vorläufer des Matrixmaterials der Schutzschicht vorliegend durch Aufdrucken aufgebracht wird, ist es vorteilhafterweise möglich selektiv bestimmte Oberflächen des Leiterrahmens mit der Schutzschicht zu bedecken. Dabei sind insbesondere keine zusätzlichen Begrenzungen notwendig, die verhindern, dass die Schutzschicht auf unerwünschte Oberflächen aufgebracht wird. Solche Begrenzungen verhindern beispielsweise, dass der Vorläufer auf die unerwünschte Oberfläche fließt.
Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens erfolgt das Aufdrucken des Vorläufers mit Hilfe eines Jetting-Verfahrens. Insbesondere erfolgt das Aufdrucken mit Hilfe eines Inkjet-Systems und/oder Inkjet-Verfahrens. Das Inkjet-System basiert insbesondere auf einem piezoelektrischen, einem thermischen oder einem elektrostatischen Arbeitsprinzip. Bei dem Aufdrucken des Vorläufers mit Hilfe des Inkjet-Systems werden beispielsweise kleine Tropfen an einer Dosierspitze erzeugt, die auf die zu bedeckende Oberfläche des Gehäuses fallen. Dabei tritt die Düse vorteilhafterweise nicht in Kontakt mit der zu bedeckenden Oberfläche. Es handelt sich demnach insbesondere um ein berührungsloses Aufdruckverfahren.
Insbesondere werden Platten (engl. „nozzle plates“) mit einer hohen Anzahl an Dosierspitze eingesetzt und/oder eine hohe Tropfenbildungsfrequenz. Dies führt vorteilhafterweise zu einer hohen Flexibilität und Effizienz. Weiterhin erweist sich das Aufdrucken des Vorläufers mit Hilfe eines Inkjet-Systems als kosteneffizient.
Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens erfolgt das Aufdrucken mit einer Auflösung von mindestens 360 dpi. Die Auflösung gibt insbesondere wieder, wie viele Tropfen des Vorläufers auf eine bestimmte Fläche aufgebracht werden. Beispielsweise ist mit dem Inkjet-System solch eine hohe Auflösung erreichbar.
Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens werden während dem Aufdrucken Tropfen mit einem Volumen zwischen einschließlich 0,2 pL und einschließlich 500 pL. Insbesondere werden Tropfen mit einem Volumen zwischen einschließlich 1 pL und einschließlich 50 pL, insbesondere zwischen einschließlich 1 pL und einschließlich 25 pL, beispielsweise zwischen einschließlich 1 pL und einschließlich 20 pL aufgebracht. Vorteilhafterweise kann durch ein solches geringes Tropfenvolumen eine Schutzschicht mit einer geringen Dicke erzeugt werden.
Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens weist der Vorläufer eine Viskosität zwischen einschließlich 1 mPa·s und einschließlich 50 mPa·s, insbesondere zwischen einschließlich 5 mPa·s und einschließlich 50 mPa·s oder zwischen einschließlich 5 mPa·s und einschließlich 20 mPa·s, beispielsweise zwischen einschließlich 5 mPa·s und einschließlich 10 mPa·s auf. Insbesondere ermöglicht eine Viskosität in diesem Bereich das Aufdrucken des Vorläufers mit Hilfe eines Inkjet-Systems. Vorteilhafterweise kann durch eine Viskosität zwischen einschließlich 1 mPa·s und einschließlich 50 mPa·s, insbesondere zwischen einschließlich 5 mPa·s und einschließlich 10 mPa·s, das Tropfenvolumen zwischen einschließlich 1 pL und einschließlich 50 pL erreicht werden.
Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens weist der Vorläufer ein Polysiloxan mit T-Einheiten und/oder D-Einheiten auf. Beim Aushärten kondensiert das Polysiloxan zu einem dreidimensionalen Netzwerk. Vorteilhafterweise weisen Schutzschichten, die aus dem Vorläufer gebildet werden, der das Polysiloxan umfasst, eine geringe Permeabilität für Feuchtigkeit und/oder Schadgase, beispielsweise schwefelhaltige Gase, auf.
Insbesondere weist das Polysiloxan ein Grundgerüst aus sich abwechselnden Sauerstoff-Atomen und Silizium-Atomen auf. Beispielsweise weist das Polysiloxan im Grundgerüst keine Kohlenstoff-Kohlenstoff-Bindungen auf. In einer T-Einheit (-OSiRO₂-) des Polysiloxans ist ein Silizium-Atom insbesondere an drei Sauerstoff-Atome und ein Kohlenstoff-Atom gebunden. In einer D-Einheit (-OSiR₂O-) des Polysiloxans hingegen ist ein Silizium-Atom insbesondere an zwei Sauerstoff-Atome und zwei Kohlenstoff-Atome gebunden.
Insbesondere weisen die T-Einheiten und/oder die D-Einheiten eine Methyl-Gruppe als organischen Rest auf. Mit anderen Worten ist R in -OSiRO₂- und/oder -OSiR₂O- gleich Me. Beispielsweise umfasst das Polysiloxan T-Einheiten und D-Einheiten, wobei die D-Einheiten einen Anteil zwischen einschließlich 10 Gew.% und einschließlich 20 Gew.% aufweisen. Alternativ umfasst das Polysiloxan T-Einheiten und keine D-Einheiten oder das Polysiloxan umfasst D-Einheiten und keine T-Einheiten. Insbesondere umfasst das Polysiloxan 100 Gew.% T-Einheiten. Ein Polysiloxan umfassend D-Einheiten und keine T-Einheiten wird auch als Silikon bezeichnet. Beispielsweise handelt es sich bei dem Polysiloxan nicht um ein Blockcopolymer. Das heißt, die Baueinheiten des Polysiloxans sind zufällig in dem Polysiloxan verbunden.
Insbesondere weist ein Polysiloxan mit T-Einheiten eine Viskosität zwischen einschließlich 1 mPa·s und einschließlich 50 mPa·s auf. Dadurch ist es mit Vorteil nicht notwendig, das Polysiloxan zur Verwendung als Vorläufer mit einem Lösungsmittel zu verdünnen. Weiterhin ist eine Schutzschicht aus einem Vorläufer mit einem Polysiloxan, das T-Einheiten umfasst, insbesondere hart und thermisch stabil und es können Schutzschichten mit einer geringen Dicke erzeugt werden. Dies lässt sich beispielsweise dadurch erklären, dass durch die T-Einheiten ein dichteres dreidimensionales Polymernetzwerk erzeugt wird.
Schutzschichten mit einem Silikon in dem Vorläufer zeichnen sich insbesondere durch eine größere Elastizität als Polysiloxane mit T-Einheiten aus. Daher können mit Silikonen dickere Schutzschichten als mit Polysiloxanen mit T-Einheiten erzeugt werden.
Beispielsweise werden mit Polysiloxanen, die T-Einheiten aufweisen, Schutzschichten mit einer Dicke von höchstens 50 Mikrometer bereitgestellt. Mit Silikonen können auch Schutzschichten mit einer Dicke von mindestens 100 Mikrometer erzeugt werden.
Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens umfasst der Vorläufer ein Lösungsmittel. Insbesondere werden organische, beispielsweise aprotische, unpolare und/oder polare, Lösungsmittel eingesetzt. Beispielsweise ist das Lösungsmittel ausgewählt aus einer Gruppe, die gebildet ist durch n-Heptan, Butylacetat, Mesitylen und Mischungen davon. Das Lösungsmittel wird vorteilhafterweise verwendet um die Viskosität des Vorläufers einzustellen. Insbesondere wird das Lösungsmittel eingesetzt, wenn der Vorläufer ein Silikon umfasst.
Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens dringt der Vorläufer in Spalte zwischen Gehäuse und Leiterrahmen ein. Die Spalte sind insbesondere Zwischenräume zwischen dem Gehäuse und dem Leiterrahmen. Beispielsweise entsteht ein Spalt dadurch, dass das Gehäuse nicht vollständig an dem Leiterrahmen anhaftet. Insbesondere sind die Spalte an Grenzflächen von Gehäuse und Leiterrahmen angeordnet. Der Vorläufer dringt insbesondere von selbst in die Spalte ein. Ein aktives Einpressen des Vorläufers in die Spalte ist vorteilhafterweise nicht notwendig.
Der Vorläufer dringt insbesondere auf Grund von Kapillarkräften in die Spalte ein. Eine Eindringtiefe des Vorläufers in den Spalt ist dabei abhängig von einer Oberflächenspannung des Vorläufers, einer Dichte des Vorläufers und einer Größe des Spalts.
Vorteilhafterweise können durch das Eindringen des Vorläufers in die Spalte die Spalte zwischen Gehäuse und Leiterrahmen zumindest teilweise verschlossen werden. Hierdurch wird ein Eindringen von Feuchtigkeit und/oder Schadgasen, die beispielsweise schwefelhaltig sind, verhindert. Dadurch, dass der Vorläufer in die Spalte eindringt, werden insbesondere aufwändigere Methoden zu einem Verschließen der Spalte umgangen.
Gemäß einer Ausführungsform wird im Bereich der Spalte mehr Vorläufer aufgedruckt als auf anderen Bereichen des Leiterrahmens. Vorteilhafterweise wird dadurch ein effizientes Versiegeln der Spalte erreicht.
Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens wird ein Verguss aufgebracht. Insbesondere wird der Verguss auf die Schutzschicht aufgebracht. Beispielsweise wird der Verguss durch Gießen, Spritzpressen oder Jetten aufgebracht. Der Verguss ist beispielsweise transparent ausgebildet. Es ist jedoch auch möglich, dass der Verguss wellenlängenkonvertierende Partikel und/oder Streupartikel aufweist. An einem Streupartikel wird insbesondere elektromagnetische Strahlung gestreut.
Hier und im Folgenden wird unter einem wellenlängenkonvertierenden Partikel ein Partikel verstanden, der einen Leuchtstoff umfasst oder daraus besteht. Beispielsweise wandelt der wellenlängenkonvertierende Partikel elektromagnetische Strahlung eines ersten Wellenlängenbereichs in elektromagnetische Strahlung eines zweiten Wellenlängenbereichs um. Bei der elektromagnetischen Strahlung des ersten Wellenlängenbereichs handelt es sich insbesondere um die von dem optoelektronischen Halbleiterchip ausgesandte elektromagnetische Strahlung.
Es wird weiterhin ein optoelektronisches Bauelement angegeben. Vorzugsweise wird das optoelektronische Bauelement mit dem hier beschriebenen Verfahren hergestellt. Merkmale und Ausführungsformen des Verfahrens gelten daher auch für das optoelektronische Bauelement und umgekehrt.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst das optoelektronische Bauelement ein Gehäuse mit einem Leiterrahmen. Insbesondere ist der Leiterrahmen metallisch ausgebildet. Gehäuse und Leiterrahmen dienen insbesondere zur mechanischen Stabilisierung des gesamten optoelektronischen Bauelements. Der Leiterrahmen umfasst beispielsweise einen Kern umfassend oder bestehend aus Kupfer. Der Kern ist insbesondere zumindest teilweise oder vollständig mit einer Schicht aus Silber oder einer Silberlegierung ummantelt. Alternativ ist der Kern mit einer Vielzahl von Schichten ummantelt, wobei eine äußerste Schicht aus Silber oder einer Silberlegierung besteht.
Gemäß einer Ausführungsform weist das optoelektronische Bauelement weiterhin einen optoelektronischen Halbleiterchip auf. Weiterhin ist es möglich, dass das optoelektronische Bauelement eine Vielzahl von optoelektronischen Halbleiterchips aufweist. Der optoelektronische Halbleiterchip ist auf dem Leiterrahmen angeordnet. Insbesondere sind der Leiterrahmen und der optoelektronische Halbleiterchip über eine Klebeschicht miteinander verbunden. Beispielsweise wird der optoelektronische Halbleiterchip durch das Gehäuse mit dem Leiterrahmen vor mechanischer Belastung geschützt. Der optoelektronische Halbleiterchip emittiert insbesondere elektromagnetische Strahlung im ultravioletten, sichtbaren und/oder infraroten Bereich des elektromagnetischen Spektrums.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst das optoelektronische Bauelement eine Schutzschicht mit einem Matrixmaterial. Die Schutzschicht bedeckt den Leiterrahmen zumindest teilweise. Insbesondere bedeckt die Schutzschicht den Leiterrahmen auf der Seite, die dem optoelektronischen Halbleiterchip zugewandt ist. Die Schutzschicht ist beispielsweise in den Bereichen auf dem Leiterrahmen angeordnet, die nicht von dem Halbleiterchip bedeckt werden. Beispielsweise ist das Matrixmaterial ein Polymer, das ein dreidimensionales Netzwerk aufweist.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst das optoelektronische Bauelement ein Gehäuse mit einem Leiterrahmen, einen optoelektronischen Halbleiterchip, der auf dem Leiterrahmen angeordnet ist, und eine Schutzschicht mit einem Matrixmaterial, die den Leiterrahmen zumindest teilweise bedeckt. Vorteilhafterweise schützt die Schutzschicht den Leiterrahmen vor Verfärbung und/oder vor Korrosion.
Gemäß einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauelements weist die Schutzschicht eine Dicke von höchstens 10 Mikrometer auf. Insbesondere weist die Schutzschicht eine Dicke im Bereich von einschließlich 3 Mikrometer bis einschließlich 5 Mikrometer auf. Eine Schutzschicht mit einer Dicke von höchstens 10 Mikrometer lässt sich vorteilhafterweise durch Aufdrucken mit Hilfe des Inkjet-Systems erzeugen.
Gemäß einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauelements weist der Leiterrahmen eine Oberfläche auf, die Silber umfasst. Insbesondere ist die Oberfläche aus Silber gebildet. Die Oberfläche ist beispielsweise die Schicht aus Silber, die den Kern des Leiterrahmens ummantelt. Insbesondere ist der Kern mit einer Vielzahl von Schichten ummantelt. Insbesondere ist die Oberfläche des Leiterrahmens, die Silber umfasst, dem optoelektronischen Halbleiterchip zugewandt.
Durch das Silber wird insbesondere eine spekular oder diffus reflektierende Oberfläche bereitgestellt, die vorteilhafterweise eine Effizienz des optoelektronischen Bauelements steigert. Silber reagiert beispielsweise mit Feuchtigkeit und/oder Schadgasen, die beispielsweise Schwefel enthalten. Hierdurch kann sich die Oberfläche mit dem Silber verfärben. Beispielsweise verfärbt sich die Oberfläche braun bis schwarz. Das Verfärben der Oberfläche wird jedoch insbesondere durch die Schutzschicht zumindest verringert, die den Leiterrahmen bedeckt.
Gemäß einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauelements ist die Schutzschicht transparent ausgebildet. Insbesondere weist die Schutzschicht eine Transparenz von mindestens 90%, insbesondere mindestens 95%, beispielsweise mindestens 99% für die elektromagnetische Strahlung, die von dem Halbleiterchip und/oder wellenlängenkonvertierenden Partikeln emittiert wird, auf.
Gemäß einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauelements umfasst die Schutzschicht Füllpartikel. Die Füllpartikel sind beispielsweise in der Schutzschicht eingebettet, insbesondere in dem Matrixmaterial. Insbesondere weisen die Füllpartikel eine Größe von höchstens 500 Nanometern auf. Beispielsweise sind die Füllpartikel aus einem anorganischen Material, wie SiO₂ oder TiO₂, gebildet. Insbesondere sind die Füllpartikel in der Schutzschicht keine wellenlängenkonvertierenden Partikel.
Insbesondere wird durch SiO₂-Füllpartikel ein Schrumpfen der Schutzschicht verhindert. Beispielsweise weisen die SiO₂-Partikel einen Anteil zwischen einschließlich 10 Gew.% und einschließlich 20 Gew.% in dem Matrixmaterial auf.
Gemäß einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauelements umfasst die Schutzschicht Füllpartikel umfassend oder bestehend aus einem weißen Pigment, wie TiO₂. Dadurch ist die Schutzschicht insbesondere diffus reflektierend ausgebildet. Beispielsweise weisen die TiO₂-Füllpartikel einen Anteil von maximal 40 Gew.%, insbesondere einen Anteil zwischen einschließlich 25 Gew.% und einschließlich 30 Gew.% in dem Matrixmaterial der Schutzschicht auf.
Gemäß einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauelements umfasst das Matrixmaterial ein Material ausgewählt aus der folgenden Gruppe: Polysiloxan, Epoxidharz und Kombinationen davon. Insbesondere umfasst das Matrixmaterial ein Polysiloxan mit T-Einheiten, ein Silikon oder ein Hybridmaterial aus einem Silikon und einem Epoxidharz. Beispielsweise umfasst das Matrixmaterial ein Polysiloxan, das zumindest 80 Gew.%, zumindest 90 Gew.% oder 100 Gew.% T-Einheiten aufweist. Das Polysiloxan ist zum Beispiel ein Methylpolysiloxan. Mit anderen Worten sind die organischen Reste an den Untereinheiten den Polysiloxans Methylgruppen.
Gemäß einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauelements bilden das Gehäuse und der Leiterrahmen eine Kavität aus. Insbesondere wird eine Bodenfläche der Kavität durch den Leiterrahmen oder durch den Leiterrahmen und das Gehäuse gebildet. Das Gehäuse formt beispielsweise Seitenwände der Kavität aus.
Gemäß einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauelements wird die Bodenfläche der Kavität, die durch das Gehäuse gebildet wird, von der Schutzschicht bedeckt. Die Schutzschicht bedeckt die Bodenfläche der Kavität, die durch das Gehäuse gebildet wird, insbesondere zumindest teilweise oder vollständig in den Bereichen, die nicht von dem Halbleiterchip bedeckt werden. Beispielsweise bedeckt die Schutzschicht die Seitenwände der Kavität teilweise. Insbesondere bedeckt die Schutzschicht die Seitenwände der Kavität in dem Bereich, in dem die Seitenwände und die Bodenfläche aufeinandertreffen. Die Schutzschicht ist beispielsweise in direktem Kontakt mit der Bodenfläche und/oder den Seitenwänden.
Gemäß einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauelements ist ein Verguss über der Schutzschicht angeordnet. Der Verguss ist insbesondere transparent für elektromagnetische Strahlung, die von den optoelektronischen Halbleiterchip ausgesendet wird, ausgebildet und weist keine Streupartikel und/oder wellenlängenkonvertierende Partikel auf. Alternativ ist der Verguss wellenlängenkonvertierend ausgebildet und/oder weist Streupartikel auf. Beispielsweise weist der wellenlängenkonvertierende Verguss wellenlängenkonvertierende Partikel auf. Die wellenlängenkonvertierenden Partikel umfassen insbesondere einen Leuchtstoff oder bestehen daraus. Insbesondere umfasst der Verguss ein Polysiloxan oder Silikon, in dem die Streupartikel und/oder wellenlängenkonvertierende Partikel, falls vorhanden, eingebettet sind.
Insbesondere steht der Verguss zumindest teilweise mit der Schutzschicht in direktem Kontakt. Beispielsweise bedeckt der Verguss die Seitenwände der Kavität zumindest teilweise. Insbesondere bedeckt der Verguss die Seitenwände der Kavität in den Bereichen vollständig, in denen die Seitenwände nicht von der Schutzschicht bedeckt sind. Der Verguss erstreckt sich beispielsweise bis zu einer Oberkante der Kavität. Vorteilhafterweise kann die Schutzschicht eine Haftung des Vergusses auf dem Leiterrahmen verbessern.
Gemäß einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauelements umgibt der Verguss den strahlungsemittierenden Halbleiterchip zumindest teilweise. Insbesondere überdeckt der Verguss eine Strahlungsaustrittsfläche des Halbleiterchips. Der Verguss ist beispielsweise in direktem Kontakt mit dem Halbleiterchip. Beispielsweise ist der Halbleiterchip in den Verguss eingebettet. Es ist weiterhin möglich, dass Bonddrähte zur elektrischen Kontaktierung des Halbleiterchips in dem Verguss eingebettet sind.
Gemäß einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauelements umfasst der Verguss eine Vielzahl von Schichten. Die Schichten des Vergusses werden insbesondere in einer Vielzahl von Schritten ausgebildet. Unterschiedliche Schichten des Vergusses weisen beispielsweise unterschiedliche Füllpartikel und/oder wellenlängenkonvertierende Partikel auf.
Gemäß einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauelements ist ein Brechungsindex des Verguss höher als ein Brechungsindex der Schutzschicht. Hierdurch kann vorteilhafterweise eine Helligkeit des optoelektronischen Bauelements erhöht werden, da mehr elektromagnetische Strahlung ausgekoppelt wird. Der Verguss weist zum Beispiel einen Brechungsindex von mindestens 1,54 auf. Der Brechungsindex der Schutzschicht ist beispielsweise kleiner als 1,54.
Gemäß einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauelements füllt die Schutzschicht Spalte zwischen dem Gehäuse und dem Leiterrahmen zumindest teilweise aus. Mit anderen Worten ist die Schutzschicht teilweise in den Spalten angeordnet. Füllt die Schutzschicht die Spalte zumindest teilweise aus, kann vorteilhafterweise das Vordringen von Feuchtigkeit und/oder Schadgasen zum Leiterrahmen verhindert werden. Die Spalte weisen insbesondere eine Breite zwischen einschließlich 0,1 Mikrometer und einschließlich 5 Mikrometer auf.
Gemäß einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauelements ist die Schutzschicht aufgedruckt. Durch das Aufdrucken lässt sich die Schutzschicht vorteilhafterweise selektiv und in einer geringen Dicke aufbringen.
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen, Ausgestaltungen und Weiterbildungen des Verfahrens zur Herstellung eines optoelektronischen Bauelements und des optoelektronischen Bauelements ergeben sich aus den folgenden, in Verbindung mit den Figuren dargestellten Ausführungsbeispielen.

1 bis 3 zeigen schematische Schnittdarstellungen von Schritten eines Verfahrens zur Herstellung eines optoelektronischen Bauelements gemäß einem Ausführungsbeispiel.
4 bis 6 zeigen schematische Schnittdarstellungen von Schritten eines Verfahrens zur Herstellung eines optoelektronischen Bauelements gemäß einem Ausführungsbeispiel.
7 und 8 zeigen schematische Draufsichten von Schritten eines Verfahrens zur Herstellung eines optoelektronischen Bauelements gemäß einem Ausführungsbeispiel.
9 zeigt eine schematische Schnittdarstellung eines Schritts eines Verfahrens zur Herstellung eines optoelektronischen Bauelements gemäß einem Ausführungsbeispiel.
10 zeigt eine schematische Schnittdarstellung eines optoelektronischen Bauelements gemäß einem Ausführungsbeispiel.
11 zeigt schematisch Eindringpfade für Feuchtigkeit und/oder Schadgase in ein optoelektronisches Bauelement.
12 zeigt eine schematische Schnittdarstellung eines optoelektronischen Bauelements gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel nach Exposition an Feuchtigkeit und/oder Schadgasen.

13 zeigt exemplarisch schematische Layouts für einen Druckvorgang.
14 zeigt exemplarisch ein gedrucktes Layout für eine Schutzschicht.
15 zeigt exemplarisch Tropfen eines Vorläufers im Flug während eines Aufdruckens.
16 zeigt exemplarisch einen aufgedruckten Vorläufer.
17 zeigt schematisch Volumina und Durchmesser von Tropfen.

Gleiche, gleichartige oder gleich wirkende Elemente sind in den Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen. Die Figuren und die Größenverhältnisse der in den Figuren dargestellten Elemente untereinander sind nicht als maßstäblich zu betrachten. Vielmehr können einzelne Elemente, insbesondere Schichtdicken zur besseren Darstellbarkeit und/oder zum besseren Verständnis übertrieben groß dargestellt sein.
Bei einem Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Bauelements 1 gemäß einem Ausführungsbeispiel wird zunächst ein Gehäuse 2 mit einem Leiterrahmen 3 bereitgestellt, wie in der 1 gezeigt ist. Das Gehäuse 2 und der Leiterrahmen 3 bilden eine Kavität 6 aus, an deren Bodenfläche 7 ein optoelektronischer Halbleiterchip 4 angeordnet ist. Der Leiterrahmen 3 ist in das Gehäuse 2 eingebettet. Eine Oberseite des Leiterrahmens 3 ist dem optoelektronischen Halbleiterchip 4 zugewandt und bildet teilweise die Bodenfläche 7 der Kavität 6. Die Oberseite des Leiterrahmens 3 ist beispielsweise mit Silber gebildet. Eine Unterseite des Leiterrahmens 3 liegt der Oberseite gegenüber. Die Unterseite des Leiterrahmens 3 bildet insbesondere eine Außenseite des optoelektronischen Bauelements 1. Der Leiterrahmen 3 umfasst vorliegend einen Kern aus Kupfer, der mit einer Schicht aus Silber überzogen ist (nicht dargestellt).
Der optoelektronische Halbleiterchip 4 ist vorliegend auf dem Leiterrahmen 3 angeordnet. Der optoelektronische Halbleiterchip 4 ist ein strahlungsemittierender Halbleiterchip, insbesondere eine Leuchtdiode. Der optoelektronische Halbleiterchip 4 umfasst eine epitaktisch gewachsene Halbleiterschichtenfolge mit einem aktiven Bereich, der zur Erzeugung von elektromagnetischer Strahlung eingerichtet ist. Die elektromagnetische Strahlung wird durch eine Strahlungsaustrittsfläche 42 emittiert. Beispielsweise handelt es sich bei der elektromagnetischen Strahlung um elektromagnetische Strahlung aus dem ultravioletten, sichtbaren und/oder infraroten Wellenlängenbereich. Der Halbleiterchip 4 wird vorliegend über zwei Bonddrähte 5 elektrisch kontaktiert. Die Bonddrähte 5 sind elektrisch leitend mit dem Leiterrahmen 3 verbunden.
In einem weiteren Verfahrensschritt wird ein Vorläufer 10 eines Matrixmaterials einer Schutzschicht 12 auf den Leiterrahmen 3 aufgedruckt. Dieser Schritt ist in der 2 dargestellt. Das Aufdrucken erfolgt vorliegend mit Hilfe eines Inkjet-Systems. An einer Dosierspitze 8 des Inkjet-Systems werden Tropfen 9 des Vorläufers 10 erzeugt. Die Tropfen 9 fallen anschließend auf den Leiterrahmen 3. Die Tropfen 9 weisen vorliegend ein Volumen zwischen einschließlich 1 pL und einschließlich 25 pL auf. Die Dosierspitze 8 berührt beim Aufdrucken den Leiterrahmen 3 nicht. Die Tropfen 9 verlaufen nach dem Aufdrucken zu einer durchgehenden Schicht 11. Vorliegend bedeckt die Schicht 11 die Bodenfläche 7 der Kavität 6 nach einem Beenden des Aufdruckens vollständig.
Sind zwischen dem Gehäuse 2 und dem Leiterrahmen 3 Spalte 15 vorhanden, so dringt der Vorläufer 10 in die Spalte 15 ein. Die Spalte 15 werden zumindest teilweise durch den Vorläufer 10 gefüllt. Die Spalte 15 resultieren beispielsweise durch eine mangelnde Anhaftung des Gehäuses 2 an dem Leiterrahmen 3. Die Spalte 15 verlaufen zwischen dem Gehäuse 2 und dem Leiterrahmen 3. Insbesondere wird im Bereich der Spalte 15 mehr Vorläufer 10 auf den Leiterrahmen 3 aufgedruckt als auf andere Bereiche des Leiterrahmens 3. Auf diese Weise wird vorteilhafterweise ein effizientes Verschließen der Spalte 15 erreicht.
Vorliegend umfasst der Vorläufer 10 Methylmethoxypolysiloxan mit einem Methoxygehalt von etwa 35 Gew.%. Solch ein Methylmethoxypolysiloxan weist eine Viskosität zwischen einschließlich etwa 5 mPa·s und einschließlich etwa 10 mPa·s auf.
Alternativ umfasst der Vorläufer 10 ein Silikon. Um eine Viskosität zwischen einschließlich 1 mPa·s und einschließlich 50 mPa·s zu erreichen wird das Silikon mit einem Lösungsmittel verdünnt. Beispielsweise wird Mesitylen dazu verwendet. Silikon und Mesitylen weisen beispielsweise ein Gewichtsverhältnis von ungefähr 2:3 auf.
Nach dem Aufdrucken des Vorläufers 10 wird der Vorläufer 10 zu einem Matrixmaterial ausgehärtet. Dabei bildet sich die Schutzschicht 12, wie in 3 gezeigt. Die Schutzschicht 12 weist eine Dicke zwischen einschließlich 3 Mikrometer und einschließlich 5 Mikrometer auf. Die Schutzschicht 12 bedeckt die Bodenfläche 7 der Kavität 6 in den Bereichen, die nicht vom Halbleiterchip 4 bedeckt sind, vollständig. Die Bodenfläche 7 der Kavität wird vollständig von dem Halbleiterchip 4 und der Schutzschicht 12 bedeckt. Die Schutzschicht 12 füllt Spalte 15 zwischen dem Gehäuse 2 und dem Leiterrahmen 3 zumindest teilweise aus, insbesondere ausgehend von der Bodenfläche 7 der Kavität ausgehend. So wird eine gute Versiegelung der Spalte 15 und eine gute Verankerung der Schutzschicht 12 an der Bodenfläche 7 der Kavität erzielt.
Das Aushärten erfolgt beispielsweise durch erhöhte Temperatur und/oder unter Verwendung eines Katalysators. Beispielsweise wird bei einer Temperatur von etwa 150 °C ausgehärtet. Alternativ oder zusätzlich wird ein Katalysator, wie ein Metallalkoxid oder ein tertiäres Amin, dem Vorläufer 10 zugesetzt, der das Aushärten bei Raumtemperatur katalysiert. Beispielsweise wird ein Titanat, wie Tetra-n-butyltitanat, und/oder Tetramethylguanidin als Katalysator verwendet. Spuren des Katalysators können nach dem Aushärten in der Schutzschicht 12 verbleiben.
Nachdem die Schutzschicht 12 gebildet ist, wird ein Verguss 13 aufgebracht. Der Verguss 13 ist vorliegend wellenlängenkonvertierend ausgebildet. Hierfür weist der Verguss 13 wellenlängenkonvertierende Partikel 131 auf. Die wellenlängenkonvertierenden Partikel 131 sind in dem Verguss 13 eingebettet. Der Verguss 13 füllt die Kavität 9 bis zu deren Oberkante aus. Mit anderen Worten schließen das Gehäuse 2 und der Verguss 13 bündig miteinander ab. Der Verguss 13 und die Schutzschicht 12 stehen in direktem Kontakt miteinander. Der Verguss 13 bedeckt Seitenwände 14 der Kavität 6 teilweise. Insbesondere werden die Seitenwände 14 gemeinsam durch die Schutzschicht 12 und den Verguss 13 vollständig bedeckt.
Die Bonddrähte 5 werden teilweise von der Schutzschicht 12 und teilweise von dem Verguss 13 umgeben. Dabei umgibt die Schutzschicht 12 die Bonddrähte 5 im Bereich des Leiterrahmens 3. Mit anderen Worten sind die Bonddrähte 5 in der Schutzschicht 12 und in dem Verguss 13 eingebettet.
Beim Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Bauelements 1 gemäß dem Ausführungsbeispiel der 4 bis 6 wird, wie in der 4 gezeigt, ebenfalls ein Gehäuse 2 mit einem Leiterrahmen 3 bereitgestellt. Auf dem Leiterrahmen 3 ist ein optoelektronischer Halbleiterchip 4 angeordnet, der über Bonddrähte 4 mit dem Leiterrahmen 3 elektrisch verbunden ist. Der Leiterrahmen 3 und das Gehäuse 2 bilden eine Kavität 6 aus. Eine Bodenfläche 7 der Kavität 6 wird teilweise durch den Leiterrahmen 3 und teilweise durch das Gehäuse 2 gebildet. Der Leiterrahmen 3 ist in das Gehäuse 2 eingebettet. Beispielsweise umfasst das Gehäuse 2 ein Epoxidharz.
Das Aufdrucken eines Vorläufers 10 verläuft analog wie schon im Zusammenhang mit der 2 beschrieben. Jedoch wird nicht die gesamte Bodenfläche 7, die nicht mit dem Halbleiterchip 4 bedeckt ist, mit dem Vorläufer 10 bedruckt, sondern, wie in der 5 dargestellt, nur der Teil der Bodenfläche 7, die durch den Leiterrahmen 3 gebildet wird.
Auf den Teil der Bodenfläche 7, der durch das Gehäuse 2 gebildet wird, wird kein Vorläufer 10 aufgebracht. Der Vorläufer 10 ist beispielsweise wie im Zusammenhang mit der 2 beschrieben ausgebildet. Nach dem Aufdrucken verläuft der Vorläufer 10 zu einer Schicht 11.
Das Aushärten des Vorläufers 10 zu einem Matrixmaterial, sodass die Schutzschicht 12 gebildet wird, erfolgt wie im Zusammenhang mit der 3 beschrieben. Anschließend wird ein Verguss 13 auf die Schutzschicht 12 aufgebracht, wie in der 6 gezeigt ist. Der Verguss 13 umfasst vorliegend wellenlängenkonvertierende Partikel 131, die in den Verguss 13 eingebettet sind. Insbesondere sind die wellenlängenkonvertierenden Partikel 131 im Wesentlichen homogen in dem Verguss 13 verteilt. Alternativ weist eine Verteilung der wellenlängenkonvertierenden Partikel 131 in dem Verguss einen Gradienten auf. Die Bodenfläche 7 der Kavität 6 wird durch den Halbleiterchip 4, die Schutzschicht 12 und den Verguss 13 bedeckt. Die Bodenfläche 7 der Kavität steht vorliegend in direktem Kontakt mit der Schutzschicht 12 und dem Verguss 13. Der Verguss 13 steht in dem Teil der Bodenfläche 7 mit der Bodenfläche 7 in direktem Kontakt, der durch das Gehäuse 2 gebildet ist. Mit anderen Worten steht der Verguss 13 im Bereich der Bodenfläche 7 mit dem Gehäuse 2 in direktem Kontakt.
7 zeigt eine Draufsicht auf ein Gehäuse 2 mit einem Leiterrahmen 3. Auf dem Leiterrahmen 3 ist ein optoelektronischer Halbleiterchip 4 angeordnet. Vorliegend umfasst der Leiterrahmen 3 einen ersten Teil 31 und einen zweiten Teil 32. Die Teile 31, 32 sind durch das Gehäuse 2 getrennt. Der optoelektronische Halbleiterchip 4 ist auf dem ersten Teil 31 angeordnet. Über einen Bonddraht 5 ist der optoelektronische Halbleiterchip 4 mit dem zweiten Teil 32 elektrisch verbunden. Der erste Teil 31 des Leiterrahmens 3 weist weiterhin eine Aussparung 16 auf. Im Bereich der Aussparung 16 wird eine Bodenfläche 7 einer Kavität 6, die durch das Gehäuse 2 und den Leiterrahmen 3 ausgebildet wird, durch das Gehäuse 2 gebildet.
8 zeigt Gehäuse 2 und Leiterrahmen 3 der 7 nachdem ein Vorläufer 10 aufgedruckt wurde und durch Aushärten des Vorläufers 10 zu einem Matrixmaterial eine Schutzschicht 12 gebildet wurde. Der Vorläufer 10 wird so aufgedruckt, dass lediglich der erste Teil 31 und der zweite Teil 32 des Leiterrahmens 3 mit dem Vorläufer 10 und folglich anschließend mit der Schutzschicht 12 bedeckt werden. Das Gehäuse 2 ist an der Bodenfläche 7 frei von der Schutzschicht 12. Insbesondere wird der Vorläufer 10 so aufgedruckt, dass Randbereiche 33 des ersten Teils 31 und des zweiten Teils 32 frei von der Schutzschicht 12 sind.
9 zeigt einen Druckvorgang während eines Verfahrens zur Herstellung eines optoelektronischen Bauelements 1. Vorliegend wird ein Vorläufer 10 eines Matrixmaterials einer Schutzschicht 12 auf ein Substrat 19 aufgebracht. Das Substrat 19 ist beispielsweise der Leiterrahmen 3 und/oder das Gehäuse 2. Der Vorläufer 10 wird mit einem Inkjet-System auf das Substrat 19 aufgebracht. Das Inkjet-System weist eine Dosierspitze 8 auf. Durch die Dosierspitze 8 fließt der Vorläufer 10 hindurch. Vorliegend ist lediglich eine einzelne Dosierspitze 8 dargestellt. Es ist jedoch auch möglich, dass das Inkjet-System eine Reihe oder eine zweidimensionale Anordnung an Dosierspitzen 8 aufweist. Dadurch wird ein effizientes Aufdrucken ermöglicht.
Mit Hilfe eines piezoelektrischen Transduktors 17 an der Dosierspitze 8 werden einzelne Tropfen 9 des Vorläufers 10 erzeugt. Beispielsweise wird die in der 9 gezeigte Pulsspannung 18 an den piezoelektrischen Transduktor 17 angelegt. Die Tropfen 9 weisen ein Volumen zwischen einschließlich 1 pL und einschließlich 25 pL auf.
Die Tropfen 9 des Vorläufers 10 werden auf das Substrat 19 aufgebracht. Dabei berührt die Dosierspitze 8 das Substrat 19 nicht. Der Vorläufer 10 wird also kontaktlos auf das Substrat 19 aufgebracht. Aus den Tropfen 9 bildet sich eine Schicht 11, die nach einem Aushärten die Schutzschicht 12 bildet.
In der 10 ist ein optoelektronisches Bauelement 1 gemäß einem Ausführungsbeispiel dargestellt. Das optoelektronische Bauelement 1 weist ein Gehäuse 2 und einen Leiterrahmen 3 auf. Der Leiterrahmen 3 umfasst einen ersten Teil 31 und einen zweiten Teil 32. Der erste Teil 31 und der zweite Teil 32 werden von dem Gehäuse 2 elektrisch voneinander isoliert. Das Gehäuse 2 und der Leiterrahmen 3 bilden eine Kavität 6 aus. Die Kavität 6 weist eine Bodenfläche 7 auf. Die Bodenfläche 7 wird vorliegend durch den ersten Teil 31 und den zweiten Teil 32 des Leiterrahmens 3 sowie einem Teil des Gehäuses 2 gebildet. Das Gehäuse 2 formt Seitenwände 14 der Kavität 6. Zwischen dem Gehäuse 2 und den Leiterrahmen 3 sind insbesondere Spalte 15 vorhanden.
Ein optoelektronischen Halbleiterchip 4 ist auf dem Leiterrahmen 3 angeordnet. Vorliegend ist der optoelektronischen Halbleiterchip 4 über eine Klebeschicht 20 mit dem ersten Teil 31 des Leiterrahmens 3 verbunden. Mit anderen Worten ist die Klebeschicht 20 zwischen dem optoelektronischen Halbleiterchip 4 und dem Leiterrahmen 3 angeordnet. Der optoelektronischen Halbleiterchip 4 wird über 2 Bonddrähte 5 elektrisch kontaktiert. Ein erster Bonddraht 5 ist mit dem ersten Teil 31 des Leiterrahmens 3 verbunden. Ein weiter Bonddraht 5 ist mit dem zweiten Teil 32 des Leiterrahmens 3 verbunden. Der Leiterrahmen 3 weist eine Oberfläche 21 auf, die mit Silber gebildet ist. Ein Kern des Leiterrahmens 3 ist aus Kupfer gebildet. Die Oberfläche 21 ist dem optoelektronischen Halbleiterchip 4 zugewandt und bildet beispielsweise einen Teil der Bodenfläche 7.
Eine Schutzschicht 12 ist an der Bodenfläche 7 der Kavität 6 angeordnet. Die Schutzschicht 12 weist vorliegend ein Matrixmaterial auf. Das Matrixmaterial ist beispielsweise ein Polysiloxan, das aus einem Vorläufer 10 mit Methylmethoxypolysiloxan mit einem Methoxygehalt von etwa 35 Gew.% hergestellt wurde. Alternativ umfasst die Schutzschicht 12 ein Hybridmaterial aus einem Silikon und einem Epoxidharz.
Die Schutzschicht 12 weist eine Dicke von einschließlich 3 Mikrometer bis einschließlich 5 Mikrometer auf. Die Schutzschicht 12 ist transparent ausgebildet. Insbesondere weist die Schutzschicht 12 also keine Streupartikel und/oder wellenlängenkonvertierende Partikel auf. Alternativ ist es möglich, dass die Schutzschicht 12 diffus reflektierend ausgebildet ist. Hierfür weist die Schutzschicht 12 Streupartikel aus TiO₂ auf. Die Schutzschicht 12 steht in direktem Kontakt mit dem Leiterrahmen 3. Im Bereich der Bodenfläche 7 werden sowohl der Leiterrahmen 3 als auch das Gehäuse 2 von der Schutzschicht 12 bedeckt. Die Spalte 15 zwischen dem Leiterrahmen 3 und dem Gehäuse 2 werden durch die Schutzschicht 12 zumindest teilweise ausgefüllt.
Zusätzlich zu dem optoelektronischen Halbleiterchips 4 und der Schutzschicht 12 ist ein Verguss 13 in der Kavität 6 angeordnet. Vorliegend schließen das Gehäuse 2 und der Verguss 13 nicht bündig miteinander ab. Mit anderen Worten ist die Kavität 6 nicht vollständig gefüllt. Der Verguss 13 steht in direktem Kontakt mit der Schutzschicht 12. Der optoelektronischen Halbleiterchip 4 wird zumindest teilweise von dem Verguss 13 umgeben. Der optoelektronische Halbleiterchip 4 ist in dem Verguss 13 eingebettet. Der Verguss 13 steht in direktem Kontakt mit dem optoelektronischen Halbleiterchip 4. Vorliegend werden eine Seitenfläche 41 und eine Strahlungsaustrittsfläche 42 des optoelektronischen Halbleiterchips 4 von dem Verguss 13 bedeckt.
Ein Brechungsindex des Verguss 13 ist höher als ein Brechungsindex der Schutzschicht 12. Hierdurch wird insbesondere eine größere Helligkeit des optoelektronischen Bauelements 1 erzielt. Beispielsweise weist der Verguss einen Brechungsindex von etwa 1,54 auf, wohingegen der Brechungsindex der Schutzschicht 12 kleiner als 1,54 ist.
11 zeigt ein optoelektronische Bauelement 1, das mit dem Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Bauelements 1 gemäß den 1 bis 3 hergestellt wurde. In der schematischen Darstellung sind Eindringpfade 22 eingezeichnet. Beispielsweise verläuft ein Eindringpfad 22 durch den Verguss 13 hindurch. Andere Eindringpfade 22 verlaufen entlang von Grenzflächen zwischen dem Gehäuse 2 und dem Leiterrahmen 3. Beispielsweise verläuft ein Eindringpfad 22 durch einen Spalt 15 zwischen dem Gehäuse 2 und dem Leiterrahmen 3.
Durch die Eindringpfade 22 gelangen insbesondere Feuchtigkeit und/oder Schadgase mit Schwefel in das optoelektronischen Bauelement 1. Durch die Feuchtigkeit und/oder die Schadgase kann eine Oberfläche 21 des Leiterrahmens 3, die Silber aufweist und die Bodenfläche 7 bildet, angegriffen werden. Die Eindringpfade 22 werden jedoch vorliegend von der Schutzschicht 12 verschlossen, sodass eine Korrosion des Silbers vorteilhafterweise verhindert wird.
12 zeigt ebenfalls das optoelektronische Bauelement 1, das mit dem Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Bauelements 1 gemäß den 1 bis 3 hergestellt wurde. Hier jedoch sind die Bereiche 23 eingezeichnet, an denen eine Korrosion durch Feuchtigkeit und/oder Schadgase hervorgerufen werden kann. Die Bereiche 23 finden sich vorliegend lediglich an einer Außenseite des optoelektronischen Bauelements 1. Die Oberfläche 21 aus Silber wird durch Feuchtigkeit und/oder Schadgase nicht korrodiert.
In anderen optoelektronischen Bauelementen 1 werden durch die Feuchtigkeit und/oder die Schadgase auch Bereiche 23 an der Oberfläche 21 erzeugt. Zudem ist es möglich, dass eine Korrosion der Silberschicht auf dem Leiterrahmen 3 auch an Bereichen des Leiterrahmens 3 auftritt, die von dem Gehäuse 2 umgeben sind.
In der 13 sind Layouts 24 für das Aufdrucken des Vorläufers 10 dargestellt. Die Layouts 24 weisen verschiedene Auflösungen im Bereich zwischen einschließlich 360 dpi und einschließlich 2540 dpi auf. Je höher die Auflösung ist, desto kleiner kann ein Tropfenvolumen während dem Aufdrucken gewählt werden. Aus 13 ist ebenfalls ersichtlich, dass durch das Aufdrucken gezielt Bereiche ausgespart werden können, die durch den Vorläufer 10 nicht bedeckt werden sollen. Die Layouts 24 werden insbesondere durch eine entsprechende zweidimensionale Anordnung einer Vielzahl von Dosierspitzen 8 erzeugt.
14 zeigt das Layout 24 mit der Auflösung von 360 dpi aufgedruckt auf ein Substrat 19, das vorliegend eine Glasplatte ist. Es sind einzelne, insbesondere punktförmige Bereiche identifizierbar, die durch den Vorläufer 10 bedeckt sind. Auf Grund der Auflösung von 360 dpi ist noch sichtbar, dass einzelne Tropfen 9 aufgebracht wurden. Vorliegend weisen die gedruckten Punkte einen Durchmesser von etwa 50 Mikrometer auf.
15 zeigt eine Aufnahme von Tropfen 9 des Vorläufers 10 während dem Aufdrucken im Flug. Der Tropfen 9 ist seitlich mit einer Hochgeschwindigkeitskamera aufgenommen. Mit Hilfe solcher Aufnahmen kann ein Abrissverhalten der Tropfen 9 untersucht werden.
In der 16 wird ein aufgedruckter Vorläufer 10 gezeigt. Der Vorläufer 10 wurde vorliegen punktförmig aufgedruckt. Die einzelnen Punkte liegen separiert vor.
17 zeigt schematisch Tropfendurchmesser in Abhängigkeit von einem Volumen der Tropfen 9. Ein Tropfen 9 mit einem Volumen von etwa 100 pL weist einen Durchmesser von etwa 58 Mikrometer auf. Ein Tropfen 9 mit einem Volumen von 1 pL weist hingegen einen Durchmesser von 13 Mikrometer auf. Solche Tropfenvolumina und Durchmesser werden beispielsweise mit einem Inkjet-System erreicht. Andere Systeme zum Aufdrucken erreichen lediglich deutlich größere Tropfenvolumina und Tropfendurchmesser. Die Tropfenvolumina bei den anderen Systemen liegen im Bereich zwischen einschließlich 1 nL und einschließlich 10 nL. Tropfen 9 mit einem Volumen von etwa 10 nL weisen einen Durchmesser von etwa 270 Mikrometer auf und Tropfen 9 mit einem Volumen von 1 nL einen Durchmesser von etwa 124 Mikrometer.
Durch die geringen Tropfenvolumina und damit Tropfengrößen bei Verwendung des Inkjet-Systems ist es vorteilhafterweise möglich selektiv bestimmte Bereiche auf dem Leiterrahmen 3 und/oder dem Gehäuse 2 eines optoelektronischen Bauelements 1 zu bedrucken.
Die in Verbindung mit den Figuren beschriebenen Merkmale und Ausführungsbeispiele können gemäß weiteren Ausführungsbeispielen miteinander kombiniert werden, auch wenn nicht alle Kombinationen explizit beschrieben sind. Weiterhin können die in Verbindung mit den Figuren beschriebenen Ausführungsbeispiele alternativ oder zusätzlich weitere Merkmale gemäß der Beschreibung im allgemeinen Teil aufweisen.
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.
Bezugszeichenliste

1: optoelektronisches Bauelement
2: Gehäuse
3: Leiterrahmen
31: erster Teil
32: zweiter Teil
33: Randbereich
4: optoelektronischer Halbleiterchip
41: Seitenfläche
42: Strahlungsaustrittsfläche
5: Bonddraht
6: Kavität
7: Bodenfläche
8: Dosierspitze
9: Tropfen
10: Vorläufer
11: Schicht
12: Schutzschicht
13: Verguss
131: wellenlängenkonvertierender Partikel
14: Seitenwand
15: Spalt
16: Aussparung
17: piezoelektrischer Transduktor
18: Pulsspannung
19: Substrat
20: Klebeschicht
21: Oberfläche mit Silber
22: Eindringpfade
23: Korrosionsbereich
24: Layout

Claims

Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Bauelements (1) umfassend: - Bereitstellen eines Gehäuses (2) mit einem Leiterrahmen (3), wobei ein optoelektronischer Halbleiterchip (4) auf dem Leiterrahmen (3) angeordnet ist, - Aufdrucken eines Vorläufers (10) eines Matrixmaterials einer Schutzschicht (12) zumindest stellenweise auf den Leiterrahmen (3), - Aushärten des Vorläufers (10) zu dem Matrixmaterial, sodass die Schutzschicht (12) auf dem Leiterrahmen (3) gebildet wird.
Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Bauelements (1) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei das Aufdrucken des Vorläufers (10) mit Hilfe eines Jetting-Verfahrens erfolgt.
Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Bauelements (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei während dem Aufdrucken Tropfen (9) mit einem Volumen zwischen einschließlich 0,2 pL und einschließlich 500 pL aufgebracht werden.
Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Bauelements (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Vorläufer (10) eine Viskosität zwischen einschließlich 1 mPa·s und 50 mPa·s aufweist.
Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Bauelements (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Vorläufer (10) ein Polysiloxan mit T-Einheiten und/oder D-Einheiten aufweist.
Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Bauelements (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Vorläufer (10) ein Lösungsmittel umfasst.
Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Bauelements (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Vorläufer (10) in Spalte (15) zwischen Gehäuse (2) und Leiterrahmen (3) eindringt.
Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Bauelements (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein Verguss (13) aufgebracht wird.
Optoelektronisches Bauelement (1) umfassend - ein Gehäuse (2) mit einem Leiterrahmen (3), - einen optoelektronischen Halbleiterchip (4), der auf dem Leiterrahmen (3) angeordnet ist, und - eine Schutzschicht (12) mit einem Matrixmaterial, die den Leiterrahmen (3) zumindest teilweise bedeckt.
Verfahren oder optoelektronisches Bauelement (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Schutzschicht (12) eine Dicke von höchstens 10 Mikrometer aufweist.
Verfahren oder optoelektronisches Bauelement (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Leiterrahmen (3) eine Oberfläche (18) aufweist, die Silber umfasst.
Verfahren oder optoelektronisches Bauelement (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Schutzschicht (12) transparent ausgebildet ist.
Verfahren oder optoelektronisches Bauelement (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, bei dem die Schutzschicht (12) Füllpartikel umfasst.
Verfahren oder optoelektronisches Bauelement (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Matrixmaterial ein Material ausgewählt aus der folgenden Gruppe umfasst: Polysiloxan, Epoxidharz und Kombinationen davon.
Verfahren oder optoelektronisches Bauelement (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem - das Gehäuse (2) und der Leiterrahmen (3) eine Kavität (6) ausbilden, und - ein Teil einer Bodenfläche (7) der Kavität (6), die durch das Gehäuse (2) gebildet wird, von der Schutzschicht (12) bedeckt ist.
Verfahren oder optoelektronisches Bauelement (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem - ein Verguss (13) über der Schutzschicht (12) angeordnet ist, und - der Verguss (13) den Halbleiterchip (4) zumindest teilweise umgibt.
Verfahren oder optoelektronisches Bauelement (1) nach Anspruch 16, bei dem ein Brechungsindex des Verguss (13) höher ist als ein Brechungsindex der Schutzschicht (12).
Verfahren oder optoelektronisches Bauelement (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Schutzschicht (12) Spalte (15) zwischen dem Gehäuse (2) und dem Leiterrahmen (3) zumindest teilweise ausfüllt.
Optoelektronisches Bauelement (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Schutzschicht (12) aufgedruckt ist.