DE112017000857T5

DE112017000857T5 - Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Bauelements und optoelektronisches Bauelement

Info

Publication number: DE112017000857T5
Application number: DE112017000857.3T
Authority: DE
Inventors: Choo Kean Lim; Choon Keat Or; Choon Kim Lim; Ai Cheng Chan
Original assignee: Osram Opto Semiconductors GmbH
Current assignee: Ams Osram International GmbH
Priority date: 2017-07-06
Filing date: 2017-07-06
Publication date: 2019-03-07
Anticipated expiration: 2037-07-07
Also published as: WO2019007513A1; CN110024139A; US20200135980A1; US10854788B2; CN110024139B; DE112017000857B4

Abstract

Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Bauelements (100) einen Schritt A), in dem eine Zwischenfolie (1) bereitgestellt wird. In einem Schritt B) werden mehrere optoelektronische Halbleiterchips (2) auf vorbestimmte Orte der Zwischenfolie (1) aufgebracht. In einem Schritt C) wird eine Kavitätsfolie (3) mit mehreren voneinander getrennten Öffnungen (30) bereitgestellt. In einem Schritt D) wird die Kavitätsfolie (3) derart auf der Zwischenfolie (1) aufgebracht, dass jedem optoelektronischen Halbleiterchip (2) jeweils eine Öffnung (30) zugeordnet wird. Die Kavitätsfolie (3) ist dicker als die optoelektronischen Halbleiterchips (2), so dass die Kavitätsfolie (3) die optoelektronischen Halbleiterchips (2) in einer Richtung weg von der Zwischenfolie (1) überragt. In einem Schritt E) wird in jede der Öffnungen (30) ein Vergussmaterial (4) eingefüllt, so dass die optoelektronischen Halbleiterchips (2) mit dem Vergussmaterial (4) vergossen werden. In einem Schritt F) wird die Zwischenfolie (1) entfernt.

Description

Es wird ein Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Bauelements angegeben. Ferner wird ein optoelektronisches Bauelement angegeben.
Eine zu lösende Aufgabe besteht darin, ein effizientes Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Bauelements anzugeben. Eine weitere zu lösende Aufgabe besteht darin, ein optoelektronisches Bauelement anzugeben, welches mit diesem Verfahren herstellbar ist.
Diese Aufgaben werden unter anderem durch das Verfahren und den Gegenstand der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Bauelements einen Schritt A), in dem eine Zwischenfolie bereitgestellt wird. Die Zwischenfolie kann ein Band sein, vorzugsweise ein Klebeband. Insbesondere ist die Zwischenfolie flexibel oder biegbar oder faltbar oder rollbar. Zu diesem Zweck kann die Zwischenfolie eine Dicke von höchstens 1 mm oder höchstens 500 µm oder höchstens 200 µm oder höchstens 100 µm aufweisen. Ferner ist die Zwischenfolie vorzugsweise selbsttragend. Zu diesem Zweck kann die Zwischenfolie eine Dicke von mindestens 20 µm oder mindestens 50 µm oder mindestens 100 µm oder mindestens 200 µm aufweisen.
Die Zwischenfolie hat eine Haupterstreckungsrichtung. Eine Oberseite der Zwischenfolie, die sich entlang der Haupterstreckungsrichtung erstreckt, kann klebend sein. Eine Unterseite der Zwischenfolie, die sich im Wesentlichen parallel zur Oberseite erstreckt, kann ebenfalls klebend sein. Die Dicke ist zwischen der Oberseite und der Unterseite gemessen. Die Zwischenfolie ist vorzugsweise zusammenhängend und ohne Löcher und Unterbrechungen. Die Zwischenfolie kann einstückig ausgebildet sein oder mehrschichtig ausgebildet sein.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das Verfahren einen Schritt B), in dem mehrere optoelektronische Halbleiterchips auf vorbestimmte Orte der Zwischenfolie aufgebracht werden. Insbesondere werden die optoelektronischen Halbleiterchips auf der Oberseite der Zwischenfolie angeordnet. Durch Aufsetzen der optoelektronischen Halbleiterchips auf der Zwischenfolie werden die Halbleiterchips vorzugsweise temporär an der Zwischenfolie befestigt, zum Beispiel werden sie vorübergehend an die Zwischenfolie angeklebt. Insbesondere werden die optoelektronischen Halbleiterchips in direkten Kontakt mit der Zwischenfolie gebracht.
Die vorbestimmten Orte der Zwischenfolie können Orte mit gleichen Abständen zueinander sein. Beispielsweise werden die optoelektronischen Halbleiterchips in einer einzigen Linie oder in einer Reihe oder in einer Vielzahl von Reihen, wie in einer Matrix, auf der Zwischenfolie aufgebracht.
Jeder optoelektronische Halbleiterchip umfasst eine aktive Schicht, die während des bestimmungsgemäßen Betriebs elektromagnetische Strahlung erzeugt. Beispielsweise erzeugt die aktive Schicht Licht im blauen oder grünen oder roten Farbspektrum oder im UV-Bereich. Die optoelektronischen Halbleiterchips können AlInGaN-Halbleiterchips sein.
Jeder optoelektronische Halbleiterchip umfasst eine Oberseite und eine Unterseite, wobei die Oberseite und die Unterseite Haupterstreckungsseiten des optoelektronischen Halbleiterchips sind, die im Wesentlichen parallel zueinander verlaufen. Die Oberseite kann eine Strahlungsaustrittsseite des optoelektronischen Halbleiterchips sein, über die mindestens 50 % oder mindestens 80 % der erzeugten Strahlung emittiert wird. Die Unterseite kann eine Kontaktseite des optoelektronischen Halbleiterchips sein, über die der optoelektronische Halbleiterchip elektrisch verbunden werden kann. Die optoelektronischen Halbleiterchips können oberflächenmontierbare Chips, wie Flip-Chips, sein. Die Dicke der optoelektronischen Halbleiterchips, gemessen zwischen der Oberseite und der Unterseite, beträgt beispielsweise höchstens 250 µm oder höchstens 200 µm oder höchstens 150 µm. Zusätzlich oder alternativ kann die Dicke mindestens 80 µm oder mindestens 100 µm betragen.
Insbesondere umfasst jeder optoelektronische Halbleiterchip genau eine zusammenhängende aktive Schicht. Die laterale Ausdehnung jedes optoelektronischen Halbleiterchips, gemessen parallel zur Oberseite oder zur Unterseite des Halbleiterchips, entspricht im Wesentlichen der lateralen Ausdehnung der aktiven Schicht. Beispielsweise übersteigt die laterale Ausdehnung jedes optoelektronischen Halbleiterchips die laterale Ausdehnung der aktiven Schicht um höchstens 10 % oder höchstens 5 % oder höchstens 1 %.
Beim Aufbringen der optoelektronischen Halbleiterchips auf der Zwischenfolie werden die Unterseiten der Halbleiterchips vorzugsweise auf die Oberseite der Zwischenfolie aufgebracht. Nach dem Anbringen der Halbleiterchips sind die Unterseiten der Halbleiterchips der Zwischenfolie dann zugewandt, während die Oberseiten von der Zwischenfolie abgewandt sind.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das Verfahren einen Schritt C), in dem eine Kavitätsfolie mit mehreren voneinander getrennten Öffnungen bereitgestellt wird. Die Kavitätsfolie ist vorzugsweise flexibel oder biegsam oder faltbar oder rollbar. Darüber hinaus ist die Kavitätsfolie vorzugsweise selbsttragend. Insbesondere ist die Kavitätsfolie eine einzelne Komponente, die selbsttragend ist, bevor sie an der Zwischenfolie befestigt wird. Zu diesem Zweck besteht die Kavitätsfolie aus einem festen Material und kann eine Dicke von höchstens 1 mm oder höchstens 500 µm oder höchstens 200 µm oder höchstens 100 µm oder höchstens 50 µm aufweisen. Alternativ oder zusätzlich kann die Kavitätsfolie eine Dicke von mindestens 20 µm oder mindestens 30 µm oder mindestens 50 µm aufweisen. Zum Beispiel ist die Kavitätsfolie ein Band, insbesondere ein Klebeband. Darüber hinaus umfasst die Kavitätsfolie die Öffnungen bereits bevor sie auf die Zwischenfolie aufgebracht wird.
Die Kavitätsfolie umfasst eine Oberseite und eine Unterseite, die im Wesentlichen parallel zueinander verlaufen. Die Oberseite und die Unterseite sind Haupterstreckungsseiten der Kavitätsfolie. Die Oberseite und/oder die Unterseite können klebend sein. Die Dicke der Kavitätsfolie wird von der Oberseite zur Unterseite gemessen. Die Kavitätsfolie ist beispielsweise einstückig ausgebildet oder mehrlagig ausgebildet.
Jede Öffnung in der Kavitätsfolie durchdringt die Kavitätsfolie vollständig. Dies bedeutet, dass die Öffnungen von der Oberseite zu der Unterseite verlaufen. In lateraler Richtung, parallel zur Haupterstreckungsrichtung der Kavitätsfolie, ist jede Öffnung vorzugsweise vollständig von dem Material der Kavitätsfolie umgeben. Mit anderen Worten sind die Öffnungen Löcher oder Durchbrüche oder Ausschnitte in der Kavitätsfolie. In einer Draufsicht auf die Oberseite der Kavitätsfolie ist jede Öffnung vorzugsweise vollständig von einer zusammenhängenden Bahn aus dem Material der Kavitätsfolie umgeben. Die Kavitätsfolie ist vorzugsweise zusammenhängend. Zum Beispiel umfasst die Kavitätsfolie mindestens 10 Öffnungen oder mindestens 100 Öffnungen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das Verfahren einen Schritt D), in dem die Kavitätsfolie so auf der Zwischenfolie aufgebracht wird, dass jedem Halbleiterchip jeweils eine Öffnung, vorzugsweise genau eine Öffnung, zugeordnet wird. Insbesondere wird die Unterseite der Kavitätsfolie auf die Oberseite der Zwischenfolie aufgebracht. Die Kavitätsfolie wird vorzugsweise auf die Zwischenfolie geklebt, beispielsweise mit dem gleichen Klebstoff, der die Halbleiterchips auf die Zwischenfolie klebt.
Nach dem Aufbringen der Kavitätsfolie auf die Zwischenfolie befindet sich jeder Halbleiterchip innerhalb einer Öffnung der Kavitätsfolie. Zum Beispiel befinden sich mindestens 90 % oder mindestens 95 % des Volumens jedes optoelektronischen Halbleiterchips innerhalb der jeweiligen Öffnung. Insbesondere ist jeder Halbleiterchip einer Öffnung eineindeutig zugeordnet. Das heißt, in jeder Öffnung befindet sich genau ein Halbleiterchip.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die Kavitätsfolie dicker als die optoelektronischen Halbleiterchips, so dass die Kavitätsfolie die optoelektronischen Halbleiterchips in einer Richtung weg von der Zwischenfolie überragt. Beispielsweise ist die Kavitätsfolie mindestens 20 % oder mindestens 50 % oder mindestens 100 % oder mindestens 150 % oder mindestens 200 % dicker als die optoelektronischen Halbleiterchips. Nach dem Aufbringen der Kavitätsfolie auf die Zwischenfolie überragt die Kavitätsfolie die Halbleiterchips, beispielsweise um mindestens 20 µm oder mindestens 50 µm oder mindestens 100 µm oder mindestens 200 µm.
Die laterale Ausdehnung der Öffnungen ist vorzugsweise größer als die laterale Ausdehnung der Halbleiterchips, so dass die Halbleiterchips vollständig in die Öffnungen passen. Insbesondere ist in Draufsicht auf die Oberseite der Kavitätsfolie die Fläche jeder Öffnung mindestens 1 % oder mindestens 5 % oder mindestens 10 % größer als die Fläche des jeweiligen optoelektronischen Halbleiterchips in dieser Draufsicht. Zusätzlich oder alternativ ist die Fläche der Öffnungen in dieser Draufsicht höchstens 15 % oder höchstens 10 % oder höchstens 7 % größer als die Fläche der jeweiligen optoelektronischen Halbleiterchips.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das Verfahren einen Schritt E), in dem in jede der Öffnungen ein Vergussmaterial eingefüllt wird, so dass die Halbleiterchips mit dem Vergussmaterial vergossen werden. Das Vergussmaterial verbindet die Halbleiterchips vorzugsweise mechanisch mit der Kavitätsfolie. Das Vergussmaterial kann für die von den Halbleiterchips emittierte Strahlung transparent oder transluzent sein. Das Vergussmaterial kann Konverterpartikel zur Konversion der von den Halbleiterchips emittierten Strahlung umfassen.
Das Vergussmaterial bedeckt vorzugsweise die Oberseite der Halbleiterchips sowie Seitenflächen der Halbleiterchips. Beispielsweise wird das Vergussmaterial derart in die Öffnungen eingefüllt, dass das Vergussmaterial bündig mit der Oberseite der Kavitätsfolie abschließt. Alternativ kann das Vergussmaterial die Oberseite der Kavitätsfolie überragen.
Das Vergussmaterial kann ein Silikon, wie Klarsilikon, oder ein Epoxid oder ein Harz sein. Das Vergussmaterial wird vorzugsweise in einer flüssigen oder viskosen Phase eingefüllt und anschließend gehärtet. Nach dem Aushärten des Vergussmaterials bleibt das Vergussmaterial vorzugsweise für die vorgesehenen Betriebstemperaturen der optoelektronischen Halbleiterchips ausgehärtet. Vorzugsweise sorgt das ausgehärtete Vergussmaterial für die mechanisch stabile Verbindung der optoelektronischen Halbleiterchips zu der Kavitätsfolie.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das Verfahren einen Schritt F), in dem die Zwischenfolie entfernt wird. Die Zwischenfolie wird entfernt, ohne die optoelektronischen Halbleiterchips oder die Verbindung zwischen den optoelektronischen Halbleiterchips und der Kavitätsfolie zu zerstören. Nach dem Entfernen der Zwischenfolie verbleiben die optoelektronischen Halbleiterchips innerhalb der Öffnungen der Kavitätsfolie und sind mechanisch stabil mit der Kavitätsfolie über das Vergussmaterial verbunden.
Vorzugsweise wird die Zwischenfolie entfernt, ohne zerstört zu werden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform werden die Schritte B), D), E) und F) nacheinander in der angegebenen Reihenfolge durchgeführt.
Gemäß mindestens einer Ausführungsform umfasst das Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Bauelements einen Schritt A), in dem eine Zwischenfolie bereitgestellt wird. In einem Schritt B) werden mehrere optoelektronische Halbleiterchips auf vorbestimmte Orte der Zwischenfolie aufgebracht. In einem Schritt C) wird eine Kavitätsfolie mit mehreren voneinander getrennten Öffnungen bereitgestellt. In einem Schritt D) wird die Kavitätsfolie so auf die Zwischenfolie aufgebracht, dass jedem optoelektronischen Halbleiterchip jeweils eine Öffnung zugeordnet wird. Die Kavitätsfolie ist dicker als die optoelektronischen Halbleiterchips, so dass die Kavitätsfolie die optoelektronischen Halbleiterchips in einer Richtung weg von der Zwischenfolie überragt. In einem Schritt E) wird in jede der Öffnungen ein Vergussmaterial eingefüllt, so dass die optoelektronischen Halbleiterchips mit dem Vergussmaterial vergossen werden. In einem Schritt F) wird die Zwischenfolie entfernt.
Durch die Verwendung einer Zwischenfolie und einer Kavitätsfolie mit Öffnungen können optoelektronische Bauelemente im Chip-Scale-Package-Design sehr effizient hergestellt werden. Bestehende Prozessabläufe zur Herstellung optoelektronischer Bauelemente im Chip-Scale-Package-Design umfassen üblicherweise mehrere Prozessschritte, bei denen die Chips auf unterschiedliche Bänder aufgebracht, umgedreht und anschließend von den Bändern entfernt werden. Dies macht diese Prozesse sehr langwierig und reduziert die Ausbeute an produzierten Bauelementen pro Zeiteinheit. Das Verfahren der vorliegenden Erfindung benötigt keine Schritte, in denen die Halbleiterchips umgedreht oder auf mehrere Zwischenträger aufgebracht werden. Eine Zwischenfolie, die anschließend entfernt wird, ist ausreichend. Somit wird ein effizientes Herstellungsverfahren angegeben, mit dem eine große Anzahl von hergestellten Bauelementen pro Zeiteinheit erhalten werden kann.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform werden die Zwischenfolie und die Kavitätsfolie jeweils in Form einer Rolle bereitgestellt. Die Zwischenfolie und/oder die Kavitätsfolie werden beispielsweise als Band, vorzugsweise als Klebeband, das zu einer Rolle aufgerollt ist, bereitgestellt. Beispielsweise weisen die Zwischenfolie und/oder die Kavitätsfolie eine Länge in einer Haupterstreckungsrichtung von mindestens 10 cm oder mindestens 1 m oder mindestens 10 m oder mindestens 50 m auf.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird die Kavitätsfolie im Schritt D) in einem Rolle-zu-Rolle-Verfahren auf die Zwischenfolie aufgebracht, wobei die Zwischenfolie und die Kavitätsfolie gleichzeitig abgerollt und anschließend miteinander verbunden werden. Zum Beispiel sind während des Rolle-zu-Rolle-Verfahrens ein Teil der Zwischenfolie und ein Teil der Kavitätsfolie von den jeweiligen Rollen abgerollt, während andere Teile der Zwischenfolie und der Kavitätsfolie immer noch zu den Rollen aufgerollt sind. Vorzugsweise werden die abgerollten Teile der Zwischenfolie und der Kavitätsfolie aneinander befestigt, bevor die Rolle mit der Zwischenfolie und die Rolle mit der Kavitätsfolie vollständig abgerollt sind.
Die Zwischenfolie und/oder die Kavitätsfolie können als Fließband oder Förderbänder verwendet werden, die sich beispielsweise mit einer Geschwindigkeit von mindestens 10 cm/s oder mindestens 50 cm/s oder mindestens 1 m/s bewegen. Während sich die Zwischenfolie bewegt werden die Halbleiterchips darauf platziert. Danach wird die Kavitätsfolie auf die Zwischenfolie aufgebracht. Zu diesem Zweck bewegt sich die Kavitätsfolie vorzugsweise mit der gleichen Geschwindigkeit wie die Zwischenfolie.
Ein Rolle-zu-Rolle-Prozess ermöglicht es, eine große Anzahl von optoelektronischen Bauelementen pro Zeiteinheit herzustellen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird die Kavitätsfolie nach dem Abrollen und vor dem Aufbringen auf der Zwischenfolie mit den Öffnungen gemustert oder strukturiert. Während die Kavitätsfolie zu der Rolle aufgerollt ist, ist die Kavitätsfolie zum Beispiel frei von Öffnungen. Lediglich die Teile der Kavitätsfolie, die von der Rolle abgerollt werden, werden mit Öffnungen versehen. Die Musterung oder Strukturierung der Kavitätsfolie kann mittels Stanzen oder Prägen, beispielsweise mittels eines Stempels, erfolgen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird vor dem Schritt E) und nach dem Schritt D) eine zur Lichtkonversion eingerichtet Leuchtstoffschicht auf die optoelektronischen Halbleiterchips aufgebracht. Die Leuchtstoffschicht kann direkt auf die Halbleiterchips aufgebracht werden. Zum Beispiel umfasst die Leuchtstoffschicht organische oder anorganische Konverterpartikel. Die Leuchtstoffschicht kann eine Dicke von mindestens 5 µm oder mindestens 10 µm oder mindestens 30 µm oder mindestens 50 µm aufweisen. Zusätzlich oder alternativ kann die Leuchtstoffschicht eine Dicke von höchstens 200 µm oder höchstens 150 µm oder höchstens 100 µm oder höchstens 80 µm aufweisen. Innerhalb der Herstellungstoleranz hat die Leuchtstoffschicht vorzugsweise eine homogene Dicke. Die Leuchtstoffschicht kann beispielsweise durch Aufdampfen oder Sputtern oder Laminieren oder Sprühbeschichten aufgebracht werden.
Die Leuchtstoffschicht ist derart ausgebildet, dass sie die von den optoelektronischen Halbleiterchips emittierte Strahlung teilweise oder vollständig konvertiert. Das aus der Leuchtstoffschicht austretende Licht kann eine Mischung aus konvertierter Strahlung und nicht konvertierter Primärstrahlung sein und kann sich zu weißem Licht vermischen.
Eine einzelne Leuchtstoffschicht kann für jede Öffnung oder jeden Halbleiterchip vorgesehen sein. Jede Leuchtstoffschicht bedeckt vorzugsweise nur den Bereich innerhalb der Öffnung. Die Bereiche der Kavitätsfolie außerhalb der Öffnungen sind vorzugsweise nicht mit den Leuchtstoffschichten bedeckt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird die Kavitätsfolie nach dem Schritt F) in dem Bereich zwischen benachbarten Öffnungen zerschnitten oder vereinzelt. Auf diese Weise wird eine Mehrzahl von optoelektronischen Bauelementen erhalten, wobei jedes optoelektronische Bauelement einen, vorzugsweise genau einen, optoelektronischen Halbleiterchip umfasst. Der optoelektronische Halbleiterchip ist lateral vollständig von einem Gehäusekörper umgeben, der aus der Kavitätsfolie gebildet ist.
Die erhaltenen optoelektronischen Bauelemente weisen vorzugsweise ein Chip-Scale-Package-Design auf. Dies bedeutet, dass die Größe, insbesondere die laterale Ausdehnung, jedes optoelektronischen Bauelements durch die Größe, insbesondere die laterale Ausdehnung, des optoelektronischen Halbleiterchips definiert ist. Beispielsweise werden mindestens 50 % oder mindestens 70 % oder mindestens 80 % des Volumens jedes optoelektronischen Bauelements durch den optoelektronischen Halbleiterchip gebildet. Eine Unterseite jedes optoelektronischen Bauelements kann zu mindestens 50 % oder mindestens 70 % oder mindestens 80 % durch die Unterseite des optoelektronischen Halbleiterchips gebildet sein.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird die Zwischenfolie als eine Thermotrennfolie, Englisch thermo release film, oder ein Thermotrennband, Englisch thermo release tape, bereitgestellt. Eine Thermotrennfolie ist klebend bei einer bestimmten Temperatur, beispielsweise bei Raumtemperatur, und verliert seine Hafteigenschaften, wenn sie über eine bestimmte Temperatur, beispielsweise über 50 °C, erhitzt wird. Im Schritt F) kann die Zwischenfolie aufgeheizt werden, so dass die Halbleiterchips und die Kavitätsfolie leicht von der Zwischenfolie entfernt werden können.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird das Vergussmaterial nach dem Schritt E) und vor dem Schritt F) ausgehärtet, so dass das Vergussmaterial die Halbleiterchips innerhalb der Öffnungen mechanisch fixiert und die Halbleiterchips mechanisch mit der Kavitätsfolie verbindet.
Insbesondere sind die Halbleiterchips nach dem Entfernen der Zwischenfolie mechanisch stabil mit der Kavitätsfolie über das Vergussmaterial verbunden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist das Vergussmaterial ein transparentes Material, das für die von den Halbleiterchips emittierte Strahlung und/oder für die Strahlung, zu der die Leuchtstoffschicht die Strahlung der Halbleiterchips konvertiert, transparent ist.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfassen die Kavitätsfolie und/oder die Zwischenfolie ein Kunststoffmaterial, wie ein Polyimid, vorzugsweise ein weißes Polyimid, oder ein Flüssigkristallpolymer, wie ein weißes oder schwarzes Flüssigkristallpolymer, oder Polyphthalamid oder Polyethylenterephthalat, oder bestehen daraus. Insbesondere können die Kavitätsfolie und/oder die Zwischenfolie eine Kunststoffschicht aus einem dieser Materialien und eine oder mehrere Klebstoffschichten, beispielsweise aus Silikon oder Acryl, umfassen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die Zwischenfolie ein Band, auf dem die Halbleiterchips in nur einer Reihe aufgebracht werden. Zum Beispiel sind die Öffnungen in der Kavitätsfolie in einer einzelnen Linie angeordnet. Zum Beispiel weist die Zwischenfolie eine Breite auf, die mit den Breiten der fertiggestellten optoelektronischen Bauelemente übereinstimmt. Die Kavitätsfolie kann auch eine Breite aufweisen, die mit der Breite der fertiggestellten optoelektronischen Bauelemente übereinstimmt. Die Längen der Zwischenfolie und/oder der Kavitätsfolie sind beispielsweise um einen Faktor von mindestens 100 oder mindestens 10000 oder mindestens 1000000 größer als die Breiten der Zwischenfolie und/oder der Kavitätsfolie.
Ferner wird ein optoelektronisches Bauelement angegeben. Beispielsweise wird das optoelektronische Bauelement mit dem Verfahren gemäß den oben angegebenen Ausführungsformen hergestellt. Somit sind Merkmale des Verfahrens auch für das optoelektronische Bauelement offenbart und umgekehrt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das optoelektronische Bauelement einen optoelektronischen Halbleiterchip mit einer Oberseite, einer der Oberseite gegenüberliegenden Unterseite und einer die Oberseite mit der Unterseite verbindenden Seitenfläche. Die Oberseite und die Unterseite bilden vorzugsweise Haupterstreckungsseiten des optoelektronischen Halbleiterchips.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das optoelektronische Bauelement einen Gehäusekörper mit einer Öffnung. Diese Öffnung durchdringt den Gehäusekörper vollständig. Der Gehäusekörper weist auch eine Oberseite und eine der Oberseite gegenüberliegende Unterseite auf. Die Oberseite und die Unterseite bilden ebenfalls Haupterstreckungsseiten des Gehäusekörpers. Die Öffnung durchdringt den Gehäusekörper von der Oberseite zur Unterseite.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist der optoelektronische Halbleiterchip innerhalb der Öffnung angeordnet. Vorzugsweise verlaufen die Ober- und Unterseiten des Gehäusekörpers und des optoelektronischen Halbleiterchips im Wesentlichen parallel zueinander.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform bildet die Unterseite des optoelektronischen Halbleiterchips einen Teil einer Unterseite des optoelektronischen Bauelements. Mit anderen Worten ist die Unterseite des optoelektronischen Halbleiterchips frei zugänglich und an der Unterseite des optoelektronischen Bauelements freigelegt. Ein weiterer Teil der Unterseite des optoelektronischen Bauelements kann von der Unterseite des Gehäusekörpers gebildet sein.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform überragt der Gehäusekörper den optoelektronischen Halbleiterchip an der Oberseite des optoelektronischen Halbleiterchips. Dies bedeutet, dass der Gehäusekörper dicker ist als der optoelektronische Halbleiterchip.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umgibt der Gehäusekörper den optoelektronischen Halbleiterchip in einer lateralen Richtung vollständig. Die laterale Richtung ist eine Richtung parallel zur Unterseite des optoelektronischen Bauelements und/oder des optoelektronischen Halbleiterchips und/oder des Gehäusekörpers. Der Gehäusekörper ist beispielsweise einstückig ausgebildet. In einer Draufsicht auf die Oberseite des optoelektronischen Halbleiterchips ist der optoelektronische Halbleiterchip vorzugsweise vollständig von einer zusammenhängenden Bahn aus dem Material des Gehäusekörpers umgeben. Ferner ist der Halbleiterchip vorzugsweise in allen lateralen Richtungen vom Gehäusekörper beabstandet.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die Öffnung durch eine innere Seitenfläche des Gehäusekörpers begrenzt. Die innere Seitenfläche des Gehäusekörpers bildet eine Schnittstelle zwischen der Öffnung und dem Gehäusekörper. Die innere Seitenfläche des Gehäusekörpers verläuft quer, beispielsweise senkrecht, zur Unterseite des optoelektronischen Bauelements.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die innere Seitenfläche des Gehäusekörpers der Seitenfläche des optoelektronischen Halbleiterchips zugewandt. Die Seitenfläche des optoelektronischen Halbleiterchips und die innere Seitenfläche des Gehäusekörpers können im Wesentlichen parallel zueinander verlaufen. Die Seitenfläche des optoelektronischen Halbleiterchips und die innere Seitenfläche des Gehäusekörpers sind vorzugsweise voneinander beabstandet.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform besteht der Gehäusekörper aus einem Kunststoffmaterial, beispielsweise aus einem Polyimid, vorzugsweise einem weißen Polyimid, oder einem Flüssigkristallpolymer, wie einem weißen oder schwarzen Flüssigkristallpolymer, oder Polyphthalamid oder Polyethylenterephthalat.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist eine Seitenfläche des optoelektronischen Bauelements teilweise oder vollständig durch eine äußere Seitenfläche des Gehäusekörpers gebildet und weist Spuren eines Materialabtrags auf. Die Seitenfläche des optoelektronischen Bauelements verläuft quer, vorzugsweise senkrecht, zur Unterseite des optoelektronischen Bauelements. Sie verbindet eine Oberseite des optoelektronischen Bauelements mit der Unterseite des optoelektronischen Bauelements. Vorzugsweise bilden die Seitenfläche, die Oberseite und die Unterseite des optoelektronischen Bauelements Außenflächen des optoelektronischen Bauelements.
Die Spuren des Materialabtrags können Spuren eines physikalischen oder chemischen Materialabtrags sein. Sie resultieren beispielsweise aus dem Vereinzelungsprozess.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das optoelektronische Bauelement ferner eine Leuchtstoffschicht zur Konversion von von dem optoelektronischen Halbleiterchip emittierter Strahlung.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform bedeckt ein erster Teil der Leuchtstoffschicht die Oberseite des Halbleiterchips, ein zweiter Teil der Leuchtstoffschicht bedeckt die Seitenfläche des optoelektronischen Halbleiterchips und ein dritter Teil der Leuchtstoffschicht bedeckt die innere Seitenfläche des Gehäusekörpers. Vorzugsweise ist die Leuchtstoffschicht eine zusammenhängende Schicht, besonders bevorzugt eine zusammenhängende Schicht ohne Löcher oder Unterbrechungen. Die Leuchtstoffschicht kann die Oberseite und die Seitenfläche des optoelektronischen Halbleiterchips und die innere Seitenfläche des Gehäusekörpers vollständig bedecken.
Der erste Teil und der zweite Teil der Leuchtstoffschicht können in direktem Kontakt mit dem optoelektronischen Halbleiterchip stehen. Der dritte Teil der Leuchtstoffschicht kann in direktem Kontakt mit der inneren Seitenfläche des Gehäusekörpers stehen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform trennt ein Spalt oder ein Graben den zweiten Teil und den dritten Teil der Leuchtstoffschicht in der lateralen Richtung voneinander. Beispielsweise gelangt ein Teil des Lichts, das während des bestimmungsgemäßen Betriebs des optoelektronischen Halbleiterchips an der Seitenfläche aus dem optoelektronischen Halbleiterchip austritt, durch den ersten Teil der Leuchtstoffschicht, tritt dann aus der Leuchtstoffschicht aus und wandert durch den Spalt, woraufhin das Licht wieder im Bereich des dritten Teils in die Leuchtstoffschicht eintritt. Der Abstand zwischen dem zweiten Teil und dem dritten Teil der Leuchtstoffschicht kann mindestens 1 % der lateralen Ausdehnung des optoelektronischen Halbleiterchips betragen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist in die Öffnung ein transparentes Vergussmaterial derart eingefüllt, dass die Oberseite des optoelektronischen Halbleiterchips von dem Vergussmaterial bedeckt ist. Das Vergussmaterial kann in direktem Kontakt mit dem ersten Teil der Leuchtstoffschicht stehen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist der Spalt zwischen dem zweiten Teil und dem dritten Teil der Leuchtstoffschicht mit dem Vergussmaterial ausgefüllt. Beispielsweise ist das Vergussmaterial in direktem Kontakt mit der Leuchtstoffschicht im Bereich des zweiten Teils und des dritten Teils. Vorzugsweise ist der Spalt oder der Graben zwischen dem zweiten Teil und dem dritten Teil der Leuchtstoffschicht vollständig mit dem Vergussmaterial ausgefüllt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform verbindet ein vierter Teil der Leuchtstoffschicht den zweiten Teil und den dritten Teil der Leuchtstoffschicht. Der vierte Teil der Leuchtstoffschicht bildet vorzugsweise einen Teil der Unterseite des optoelektronischen Bauelements. Der vierte Teil der Leuchtstoffschicht kann an der Unterseite des optoelektronischen Bauelements freiliegend und frei zugänglich sein.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist das optoelektronische Bauelement ein oberflächenmontierbares optoelektronisches Bauelement. Beispielsweise sind alle zur elektrischen Verbindung des optoelektronischen Bauelements notwendigen elektrischen Kontaktelemente an der Unterseite des optoelektronischen Bauelements vorgesehen. In einem unmontierten Zustand ist die Unterseite des optoelektronischen Bauelements freiliegend und frei zugänglich.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist die Unterseite des optoelektronischen Halbleiterchips zwei Kontaktelemente zur elektrischen Kontaktierung des optoelektronischen Halbleiterchips auf. Die Kontaktelemente des optoelektronischen Halbleiterchips können identisch mit den Kontaktelementen des optoelektronischen Bauelements sein.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform nimmt der Durchmesser der Öffnung des Gehäusekörpers in Richtung zur Unterseite des optoelektronischen Bauelements hin ab. Zum Beispiel hat die Öffnung die Form eines Pyramidenstumpf oder eines Kegelstumpfes. Der Durchmesser der Öffnung im Bereich der Oberseite des optoelektronischen Bauelements kann mindestens 50 % oder mindestens 100 % größer sein als der Durchmesser der Öffnung an der Unterseite des optoelektronischen Bauelements. Beispielsweise bilden die innere Seitenfläche des Gehäusekörpers und die Unterseite des optoelektronischen Bauelements einen Winkel von höchstens 70° oder höchstens 60°.
Nachfolgend werden ein hier beschriebenes Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Bauelements sowie ein hier beschriebenes optoelektronisches Bauelement anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf Zeichnungen näher erläutert. Gleiche Bezugszeichen geben dabei gleiche Elemente in den Figuren an. Die angegebenen Größenverhältnisse sind jedoch nicht maßstabsgetreu, vielmehr können einzelne Elemente zum besseren Verständnis übertrieben groß dargestellt send.
Es zeigen:

1A bis 2 verschiedene Positionen in einem Ausführungsbeispiel des Verfahrens zur Herstellung eines optoelektronischen Bauelements,
3 und 4 Ausführungsbeispiele des optoelektronischen Bauelements.

1A zeigt eine erste Position in einem Ausführungsbeispiel des Verfahrens zur Herstellung eines optoelektronischen Bauelements. Eine Kavitätsfolie 3 ist in Form einer Rolle bereitgestellt. Die Kavitätsfolie 3 ist beispielsweise ein Band, insbesondere ein Klebeband. Die Kavitätsfolie 3 ist flexibel und biegbar. Zum Beispiel beträgt die Dicke der Kavitätsfolie 3 höchstens 200 µm.
Ein erster Teil der Kavitätsfolie 3 ist abgerollt, wobei der Rest der Kavitätsfolie 3 noch auf die Rolle aufgerollt ist. Die Kavitätsfolie 3 besteht beispielsweise aus einem Polyimid, insbesondere einem weißen Polyimid.
In der Position der 1B ist der abgerollte Teil der Kavitätsfolie 3 mit einer Mehrzahl von Öffnungen 30 strukturiert. Die Öffnungen 30 sind in einer Reihe oder einer Linie und in gleichen Abständen eingebracht. Die Öffnungen 30 durchdringen die Kavitätsfolie 3 vollständig von einer Oberseite der Kavitätsfolie 3 zu einer Unterseite der Kavitätsfolie 3. Die Oberseite und die Unterseite der Kavitätsfolie 3 sind Haupterstreckungsseiten der Kavitätsfolie 3. Eine Länge der Kavitätsfolie 3 ist viel größer als eine Breite der Kavitätsfolie 3. Zum Beispiel beträgt die Breite der Kavitätsfolie 3 höchstens 1 mm oder höchstens 500 µm, wobei die Länge der Kavitätsfolie 3 im Bereich von Zentimetern oder Metern liegt.
Wie auch in der 1B zu sehen ist, haben die Öffnungen 30 einen Durchmesser, der in Richtung von der Oberseite der Kavitätsfolie 3 zur Unterseite der Kavitätsfolie 3 hin abnimmt.
1C zeigt eine weitere Position in dem Verfahren, in der eine Vielzahl von optoelektronischen Halbleiterchips 2 bereitgestellt ist. Bei den optoelektronischen Halbleiterchips 2 handelt es sich beispielsweise um AlInGaNbasierte Halbleiterchips, die im bestimmungsgemäßen Betrieb elektromagnetische Strahlung im blauen oder UV-Bereich emittieren. Die optoelektronischen Halbleiterchips 2 können oberflächenmontierbare Chips, wie Flip-Chips, sein.
Zum Beispiel hat jeder der optoelektronischen Halbleiterchips 2 eine laterale Ausdehnung von höchstens 500 µm. Die Dicke der optoelektronischen Halbleiterchips 2 beträgt beispielsweise höchstens 250 µm und mindestens 100 µm.
In der Position der 1D sind die optoelektronischen Halbleiterchips 2 auf vorbestimmte Positionen einer Zwischenfolie 1 aufgebracht. Die Zwischenfolie 1 ist beispielsweise eine Thermotrennfolie. Der Zwischenfolie 1 kann wie die Kavitätsfolie 3 als eine Rolle bereitgestellt werden (siehe 1A). Die Zwischenfolie 1 ist eine zusammenhängende Folie ohne Löcher oder Unterbrechungen.
In der Position der 1E ist die Kavitätsfolie 3 derart auf die Zwischenfolie 1 aufgebracht, dass jeder Halbleiterchip 2 einer entsprechenden Öffnung 30 zugeordnet ist. Beispielsweise ist die Kavitätsfolie 3 unter Verwendung der thermischen Trenneigenschaften der Zwischenfolie 1 auf die Zwischenfolie 1 befestigt.
In der Position der 1F ist die Kavitätsfolie 3 schließlich an der Zwischenfolie 1 fixiert, beispielsweise angeklebt. Jeder optoelektronische Halbleiterchip 2 befindet sich innerhalb einer zugehörigen Öffnung 30, die dem optoelektronischen Halbleiterchip 2 eineindeutig zugeordnet ist. Insbesondere sind die lateralen Ausdehnungen der Öffnungen 30 größer als die lateralen Ausdehnungen der optoelektronischen Halbleiterchips 2, so dass jeder optoelektronische Halbleiterchip 2 vollständig in die zugehörige Öffnung 30 passt.
In der Position der 1G ist auf die optoelektronischen Halbleiterchips 2 eine Leuchtstoffschicht 5 aufgebracht. Beispielsweise ist für jeden optoelektronischen Halbleiterchip 2 eine einzelne Leuchtstoffschicht 5 vorgesehen. Die Leuchtstoffschichten 5 sind zur Konversion der von den optoelektronischen Halbleiterchips 2 emittierten Strahlung eingerichtet.
In der Position der 1H sind die optoelektronischen Halbleiterchips 2 mit der aufgebrachten Leuchtstoffschicht 5 zusätzlich mit einem Vergussmaterial 4, insbesondere mit einem transparenten Vergussmaterial 4, bedeckt. Das Vergussmaterial 4 kann ein Silikon oder ein Harz oder ein Epoxid sein. Das Vergussmaterial 4 füllt beispielsweise den Rest der Öffnungen 30 auf, der nicht mit optoelektronischen Halbleiterchips 2 und der Leuchtstoffschicht 5 gefüllt ist. Beispielsweise überragt das Vergussmaterial 4 die Oberseite der Kavitätsfolie 3.
Nach dem Einfüllen des Vergussmaterials 4 wird das Vergussmaterial 4 ausgehärtet. Auf diese Weise werden die optoelektronischen Halbleiterchips 2 mit der Kavitätsfolie 3 mechanisch und dauerhaft verbunden.
In der 1I ist eine Position des Verfahrens gezeigt, bei der die Zwischenfolie 1 von der Kavitätsfolie 3 entfernt wird. Dazu wird die Zwischenfolie 1 beispielsweise aufgeheizt, sodass die Klebeverbindung zwischen der Kavitätsfolie 3 und/oder den optoelektronischen Halbleiterchips 2 zur Zwischenfolie 1 gelöst wird. Das Entfernen der Zwischenfolie 1 ist möglich ohne die dauerhafte Verbindung zwischen den optoelektronischen Halbleiterchips 2 und der Kavitätsfolie 3 zu zerstören.
In der 1J ist eine Position des Verfahrens gezeigt, bei der die Kavitätsfolie 3 mit den optoelektronischen Halbleiterchips 2 in einzelne optoelektronische Bauelemente 100 vereinzelt oder zerschnitten ist. Dazu wurde die Kavitätsfolie 3 in den Bereichen zwischen benachbarten Öffnungen 30 zerschnitten. Jedes der erhaltenen optoelektronischen Bauelemente 100 umfasst genau einen optoelektronischen Halbleiterchip 2, der von einem Gehäusekörper 3 aus einem Teil der Kavitätsfolie 3 umgeben ist. Der Gehäusekörper 3 bildet einen Rahmen um den jeweiligen optoelektronischen Halbleiterchip 2.
In der 2 ist ein Ausführungsbeispiel des Verfahrens gezeigt, mit dem die optoelektronischen Bauelemente 100 sehr schnell und effizient in großer Anzahl hergestellt werden können. Die Methode basiert auf einem Rolle-zu-Rolle-Verfahren. Zu diesem Zweck werden die Kavitätsfolie 3 und die Zwischenfolie 1 als Fließbänder verwendet. Eine Rolle aus der Kavitätsfolie 3 und eine Rolle aus der Zwischenfolie 1 sind bereitgestellt, die gleichzeitig abgerollt werden. Die abgerollten Teile der Kavitätsfolie 3 und der Zwischenfolie 1 bewegen sich mit der gleichen Geschwindigkeit von beispielsweise mindestens 10 cm/s.
Bevor die Kavitätsfolie 3 auf die Zwischenfolie 1 aufgebracht wird, werden die optoelektronischen Halbleiterchips 2 auf den abgerollten Teilen der Zwischenfolie 1 in gleichen Abständen positioniert und befestigt.
Ferner wird vor dem Aufbringen der Kavitätsfolie 3 auf der Zwischenfolie 1 die Kavitätsfolie 3 mit mehreren Öffnungen 30 strukturiert. Dazu wird die Kavitätsfolie 3 mit Hilfe eines Stempels 300 geprägt. Bevorzugt werden die Öffnungen 30 in den gleichen Abständen vorgesehen, mit denen die optoelektronischen Halbleiterchips 2 auf der Zwischenfolie 1 aufgebracht sind.
Anschließend wird die Kavitätsfolie 3 auf die Zwischenfolie 1 aufgebracht, beispielsweise aufgeklebt. Die Geschwindigkeit der Zwischenfolie 1 und der Kavitätsfolie 3 sowie die Positionen der optoelektronischen Halbleiterchips 2 und der Öffnungen 30 sind synchronisiert und derart angepasst, dass während des Aufbringens der Kavitätsfolie 3 auf der Zwischenfolie 1 jeder optoelektronische Halbleiterchip 2 innerhalb einer zugehörigen Öffnung 30 der Kavitätsfolie 3 platziert wird.
Anschließend können die optoelektronischen Halbleiterchips 2 mit der Leuchtstoffschicht 5 und dem Vergussmaterial 4 (nicht gezeigt) bedeckt werden. Nach dem Aushärten des Vergussmaterials 4 wird die Zwischenfolie 1 abgelöst und die Kavitätsfolie 3 wird in den Bereichen zwischen benachbarten Öffnungen 30 vereinzelt oder zerschnitten (nicht gezeigt).
In der 3 ist ein Ausführungsbeispiel eines optoelektronischen Bauelements 100 gezeigt. Das optoelektronische Bauelement 100 umfasst einen optoelektronischen Halbleiterchip 2, der in einer Öffnung 30 eines Gehäusekörpers 3 angeordnet ist. Der Gehäusekörper 3 besteht beispielsweise aus einem weißen Polyimid.
Das optoelektronische Bauelement 100 umfasst eine Oberseite 102 und eine Unterseite 101, welche Haupterstreckungsseiten des optoelektronischen Bauelements 100 sind. Eine Seitenfläche 103 des optoelektronischen Bauelements 100 verläuft senkrecht zu der Oberseite 102 und der Unterseite 101 und verbindet die Oberseite 102 und die Unterseite 101.
Die Seitenfläche 103 des optoelektronischen Bauelements 100 ist durch eine äußere Seitenfläche 33 des Gehäusekörpers 3 gebildet und weist Spuren eines Materialabtrags auf. Die Unterseite 101 des optoelektronischen Bauelements 100 ist teilweise durch eine Unterseite des Gehäusekörpers 3 und teilweise durch eine Unterseite 21 des optoelektronischen Halbleiterchips 2 gebildet. An der Unterseite 101 des optoelektronischen Bauelements 100 schließen die Unterseite 21 des optoelektronischen Halbleiterchips 2 und die Unterseite des Gehäusekörpers 3 bündig miteinander ab und sind freigelegt.
Die Oberseite 102 des optoelektronischen Bauelements 100 ist teilweise durch eine Oberseite des Gehäusekörpers 3 gebildet. Die Öffnung 30 durchdringt den Gehäusekörper 3 vollständig von der Oberseite 102 des optoelektronischen Bauelements 100 bis zur Unterseite 101 des optoelektronischen Bauelements 100. Der Durchmesser beziehungsweise die laterale Ausdehnung der Öffnung 30 nimmt von der Oberseite 102 des optoelektronischen Bauelements 100 zur Unterseite 101 des optoelektronischen Bauelements 100 hin ab.
Der Gehäusekörper 3 und das optoelektronische Bauelement 100 weisen größere Dicken als der optoelektronische Halbleiterchip 2 auf. Die Dicken werden jeweils von den Oberseiten zu den Unterseiten gemessen. Die Oberseite des Gehäusekörpers 3 überragt die Oberseite 20 des optoelektronischen Halbleiterchips 2, beispielsweise um mindestens 50 µm.
Der optoelektronische Halbleiterchip 2 passt vollständig in die Öffnung 30 des Gehäusekörpers 3. Der Gehäusekörper 3 umgibt in einer lateralen Richtung, parallel zur Unterseite 101 des optoelektronischen Bauelements 100, den optoelektronischen Halbleiterchip 2 vollständig. Der Gehäusekörper 3 ist insbesondere einstückig ausgebildet.
Der optoelektronische Halbleiterchip 2 umfasst eine Seitenfläche 22, die die Oberseite 20 des optoelektronischen Halbleiterchips 2 und die Unterseite 21 des optoelektronischen Halbleiterchips 2 verbindet. Die Öffnung 30 im Gehäusekörper 3 ist durch eine innere Seitenfläche des Gehäusekörpers 3 begrenzt. Die innere Seitenfläche 32 des Gehäusekörpers 3 bildet die Grenzfläche zwischen der Öffnung 30 und dem Gehäusekörper 3. Die innere Seitenfläche 32 des Gehäusekörpers 3 ist der Seitenfläche 22 des Halbleiterchips 2 zugewandt.
Das optoelektronische Bauelement 100 der 3 umfasst ferner eine zusammenhängende Leuchtstoffschicht 5 ohne Löcher oder Unterbrechungen. Die Leuchtstoffschicht 5 ist dazu eingerichtet, von dem optoelektronischen Halbleiterchip 2 emittierte Strahlung zu konvertieren. Die Leuchtstoffschicht 5 weist beispielsweise eine Dicke von mindestens 30 µm und höchstens 100 µm auf und bedeckt sowohl den optoelektronischen Halbleiterchip 2 als auch den Gehäusekörper 3. Ein erster Teil 51 der Leuchtstoffschicht 5 bedeckt die Oberseite 20 des optoelektronischen Halbleiterchips 2 vollständig. Ein zweiter Teil 52 der Leuchtstoffschicht 5 bedeckt die Seitenfläche 22 des optoelektronischen Halbleiterchips 2 vollständig. Ein dritter Teil 53 der Leuchtstoffschicht 3 bedeckt die innere Seitenfläche 32 des Gehäusekörpers 3.
Der dritte Teil 53 der Leuchtstoffschicht 5 und der zweite Teil 52 der Leuchtstoffschicht 5 sind durch einen vierten Teil 54 der Leuchtstoffschicht 5 miteinander verbunden. Der vierte Teil 54 der Leuchtstoffschicht 5 bildet einen Teil der Unterseite 101 des optoelektronischen Bauelements 100. In einem unmontierten Zustand des optoelektronischen Bauelements 100 ist der vierte Teil 54 der Leuchtstoffschicht 5 beispielsweise an der Unterseite 101 des optoelektronischen Bauelements 100 freigelegt.
Zwischen dem zweiten Teil 52 der Leuchtstoffschicht 5 und dem dritten Teil 53 der Leuchtstoffschicht 5 ist ein Spalt 6 oder ein Graben 6 ausgebildet, der den ersten Teil 52 und den dritten Teil 53 der Leuchtstoffschicht 5 in lateraler Richtung voneinander trennt. Der Spalt 6 sowie der Rest der Öffnung 30 sind vollständig mit einem Vergussmaterial 4 aufgefüllt, bei dem es sich beispielsweise um ein transparentes Silikon handelt. An der Oberseite 102 des optoelektronischen Bauelements 100 schließt das Vergussmaterial 4 bündig mit der Oberseite des Gehäusekörpers 3 ab. Es ist jedoch auch möglich, dass das Vergussmaterial 4 die Oberseite des Gehäusekörpers 3 an der Oberseite des optoelektronischen Bauelements 100 überragt.
Das optoelektronische Bauelement 100 der 3 ist ein oberflächenmontierbares Bauelement. Alle elektrischen Kontakte, die zur elektrischen Verbindung des optoelektronischen Bauelements 100 notwendig sind, befinden sich an der Unterseite 101 des optoelektronischen Bauelements 100. Insbesondere ist der optoelektronische Halbleiterchip 2 ein oberflächenmontierbarer Halbleiterchip mit zwei Kontaktelementen 23, 24 zur elektrischen Verbindung des optoelektronischen Halbleiterchips 2 an der Unterseite 21. Die Unterseite 21 des optoelektronischen Halbleiterchips 2 ist an der Unterseite 101 des optoelektronischen Bauelements 100 im Bereich der Öffnung 30 freigelegt. Auf diese Weise sind die Kontaktelemente 23, 24 des optoelektronischen Halbleiterchips 2 an der Unterseite 101 des optoelektronischen Bauelements 100 freigelegt. Die Kontaktelemente 23, 24 des optoelektronischen Halbleiterchips 2 dienen auch als Kontaktelemente für das optoelektronische Bauelement 100.
Darüber hinaus weist das optoelektronische Bauelement 100 der 3 ein sogenanntes Chip-Scale-Package Design auf. Dies bedeutet, dass die Größe und das Volumen des gesamten optoelektronischen Bauelements 100 im Wesentlichen durch die Größe und das Volumen des optoelektronischen Halbleiterchips 2 bestimmt sind.
In der 4 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel eines optoelektronischen Bauelements 100 gezeigt. Im Prinzip ist das optoelektronische Bauelement 100 der 4 ähnlich zu dem optoelektronischen Bauelement 100 der 3. Insbesondere können beide optoelektronischen Bauelemente 100 mit den hier beschriebenen Verfahren hergestellt werden. Im Gegensatz zu dem optoelektronischen Bauelement der 3 weist das optoelektronische Bauelement 100 der 4 keine Leuchtstoffschicht 5 auf. Stattdessen ist das Vergussmaterial 4 direkt auf den optoelektronischen Halbleiterchip 2 aufgebracht. An der Unterseite 101 in dem Bereich von der Öffnung 30 ist ein Teil des Vergussmaterials 4 freigelegt. Darüber hinaus weist die Öffnung 30 in Richtung von der Oberseite 100 zur Unterseite 101 des optoelektronischen Bauelements 100 einen konstanten Durchmesser auf.
Die hier beschriebene 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 diese Merkmale oder diese Kombination selbst nicht explizit in den Patentansprüchen oder Ausführungsbeispielen angegeben ist.
Bezugszeichenliste

1: Zwischenfolie
2: optoelektronischer Halbleiterchip
3: Kavitätsfolie
4: Vergussmaterial
5: Leuchtstoffschicht
6: Spalt
20: Oberseite des optoelektronischen Halbleiterchips 2
21: Unterseite des optoelektronischen Halbleiterchips 2
22: Seitenfläche des optoelektronischen Halbleiterchips 2
23: Kontaktelement
24: Kontaktelement
30: Öffnung
32: innere Seitenfläche des Gehäusekörpers 3
33: äußere Seitenfläche des Gehäusekörpers 3
51: erster Teil der Leuchtstoffschicht 5
52: zweiter Teil der Leuchtstoffschicht 5
53: dritter Teil der Leuchtstoffschicht 5
54: vierter Teil der Leuchtstoffschicht 5
100: optoelektronisches Bauelement
101: Unterseite des optoelektronischen Bauelements 100
102: Oberseite des optoelektronischen Bauelements 100
103: Seitenfläche des optoelektronischen Bauelements 100

Claims

Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Bauelements (100), umfassend die Schritte: A) Bereitstellen einer Zwischenfolie (1); B) Aufbringen mehrerer optoelektronischer Halbleiterchips (2) auf vorbestimmte Orte der Zwischenfolie (1); C) Bereitstellen einer Kavitätsfolie (3) mit mehreren voneinander getrennten Öffnungen (30); D) Aufbringen der Kavitätsfolie (3) auf die Zwischenfolie (1) derart, dass jedem optoelektronischen Halbleiterchip (2) jeweils eine Öffnung (30) zugeordnet wird, wobei - die Kavitätsfolie (3) dicker als die optoelektronischen Halbleiterchips (2) ist, so dass die Kavitätsfolie (3) die optoelektronischen Halbleiterchips (2) in einer Richtung weg von der Zwischenfolie (1) überragt; E) Einfüllen eines Vergussmaterials (4) in jede der Öffnungen (30), so dass die optoelektronischen Halbleiterchips (2) mit dem Vergussmaterial (4) vergossen werden, F) Entfernen der Zwischenfolie (1).
Verfahren nach Anspruch 1, wobei - die Zwischenfolie (1) und die Kavitätsfolie (3) jeweils in Form einer Rolle bereitgestellt werden, - im Schritt D) die Kavitätsfolie (3) in einem Rolle-zu-Rolle-Verfahren auf die Zwischenfolie (1) aufgebracht wird, wobei die Zwischenfolie (1) und die Kavitätsfolie (3) gleichzeitig abgerollt und anschließend miteinander verbunden werden.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei die Kavitätsfolie (3) mit den Öffnungen (30) strukturiert wird, nachdem sie abgerollt wurde und bevor sie auf die Zwischenfolie (1) aufgebracht wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei vor dem Schritt E) und nach dem Schritt D) eine zur Lichtkonversion eingerichtete Leuchtstoffschicht (5) auf die optoelektronischen Halbleiterchips (2) aufgebracht wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei nach dem Schritt F) die Kavitätsfolie (3) in den Bereichen zwischen benachbarten Öffnungen (30) vereinzelt wird, sodass eine Mehrzahl optoelektronischer Bauelemente (100) entsteht, wobei jedes optoelektronische Bauelement (100) einen optoelektronischen Halbleiterchip (2) aufweist, wobei der optoelektronische Halbleiterchip (2) lateral vollständig von einem aus der Kavitätsfolie (3) gebildeten Gehäusekörper (3) umgeben ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Zwischenfolie (1) als Thermotrennband bereitgestellt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Vergussmaterial (4) nach dem Schritt E) ausgehärtet wird, sodass das Vergussmaterial (4) die optoelektronischen Halbleiterchips (2) innerhalb der Öffnungen (30) mechanisch fixiert und die optoelektronischen Halbleiterchips (2) mit der Kavitätsfolie (3) mechanisch verbindet.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Vergussmaterial (4) ein transparentes Material ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Kavitätsfolie (3) ein Polyimid oder ein Flüssigkristallpolymer oder Polyphthalamid oder Polyethylenterephthalat umfasst.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Zwischenfolie (1) ein Band ist, auf dem die Halbleiterchips (2) in nur einer Reihe aufgebracht werden.
Optoelektronisches Bauelement (100) umfassend: - einen optoelektronischen Halbleiterchip (2) mit einer Oberseite (20), einer der Oberseite (20) gegenüberliegenden Unterseite (21) und einer die Oberseite (20) mit der Unterseite (21) verbindenden Seitenfläche (22), - einen Gehäusekörper (3) mit einer Öffnung (30), wobei die Öffnung (30) den Gehäusekörper (3) vollständig durchdringt, wobei - der optoelektronische Halbleiterchip (2) innerhalb der Öffnung (30) angeordnet ist, - die Unterseite (21) des optoelektronischen Halbleiterchips (2) einen Teil einer Unterseite (101) des optoelektronischen Bauelements (100) bildet, - der Gehäusekörper (3) den optoelektronischen Halbleiterchip (2) an seiner Oberseite (20) überragt, - der Gehäusekörper (3) den optoelektronischen Halbleiterchip (2) in einer lateralen Richtung vollständig umgibt, - die Öffnung (30) in lateraler Richtung durch eine innere Seitenfläche (32) des Gehäusekörpers (3) begrenzt ist, - die innere Seitenfläche (32) des Gehäusekörpers (3) der Seitenfläche (22) des optoelektronischen Halbleiterchips (2) zugewandt ist, - der Gehäusekörper (3) aus einem Kunststoffmaterial besteht, - eine Seitenfläche (103) des optoelektronischen Bauelements (100) zumindest teilweise durch eine äußere Seitenfläche (33) des Gehäusekörpers (3) gebildet ist und Spuren eines Materialabtrags aufweist.
Optoelektronisches Bauelement (100) nach Anspruch 11, weiter umfassend eine Leuchtstoffschicht (5) zur Konversion von Strahlung, die von dem optoelektronischen Halbleiterchip (2) emittiert wird, wobei - ein erster Teil (51) der Leuchtstoffschicht (5) die Oberseite (20) des optoelektronischen Halbleiterchips (2) bedeckt, - ein zweiter Teil (52) der Leuchtstoffschicht (5) die Seitenfläche (22) des optoelektronischen Halbleiterchips (2) bedeckt, - ein dritter Teil (53) der Leuchtstoffschicht (5) die innere Seitenfläche (32) des Gehäusekörpers (3) bedeckt, - ein Spalt (6) den zweiten Teil (52) und den dritten Teil (53) der Leuchtstoffschicht (5) in der lateraler Richtung voneinander trennt.
Optoelektronisches Bauelement (100) nach Anspruch 12, wobei ein transparentes Vergussmaterial (4) derart in die Öffnung (31) eingefüllt ist, dass - die Oberseite (20) des optoelektronischen Halbleiterchips (2) von dem Vergussmaterial (4) bedeckt ist, - der Spalt (6) zwischen dem zweiten Teil (52) und dem dritten Teil (53) der Leuchtstoffschicht (5) mit dem Vergussmaterial (4) aufgefüllt ist.
Optoelektronisches Bauelement (100) nach Anspruch 12 oder 13, wobei - ein vierter Teil (54) der Leuchtstoffschicht (5) den zweiten Teil (52) und den dritten Teil (53) der Leuchtstoffschicht (5) miteinander verbindet, - der vierte Teil (54) der Leuchtstoffschicht (5) einen Teil der Unterseite (101) des optoelektronischen Bauelements (100) bildet.
Optoelektronisches Bauelement (100) nach einem der Ansprüche 11 bis 14, wobei - das optoelektronische Bauelement (100) ein oberflächenmontierbares optoelektronisches Bauelement (100) ist, - die Unterseite (21) des optoelektronischen Halbleiterchips (2) zwei Kontaktelemente (23, 24) zum elektrischen Verbinden des optoelektronischen Halbleiterchips (2) aufweist.
Optoelektronisches Bauelement (100) nach einem der Ansprüche 11 bis 15, wobei der Durchmesser der Öffnung (30) in Richtung der Unterseite (101) des optoelektronischen Bauelements (100) abnimmt.