DE19640006A1 - Verfahren zum Herstellen eines elektronischen Bauelements - Google Patents
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen
von mindestens einem elektronischen Bauelement, bei dem min
destens eine elektronische Vorrichtung auf einer vorgefertig
ten Trägerplatte befestigt und mit einer Umhüllung versehen
wird.
Bislang werden beispielsweise Halbleiterbauelement mit Kunst
stoffumhüllung oftmals dadurch hergestellt, daß ein auf einer
Trägerplatte, z. B. auf einer Montagefläche eines Leiterrah
mens (Leadframe) aufgebrachter Halbleiterchip in eine Spritz
gußform gegeben und mit einer Kunststoffmasse umgossen oder
umspritzt wird. Die Kunststoffmasse wird nachfolgend ther
misch gehärtet. Ein derartiges Verfahren ist beispielsweise
in der deutschen Offenlegungsschrift DE 33 20 700 A1 be
schrieben.
Weiterhin sind sogenannte PCB(Printed Circuit Board)-LEDs be
kannt, die nach folgendem Verfahren hergestellt werden:
Zunächst werden auf einer mit elektrischen Leiterbahnen ver
sehenen Leiterplatte eine Mehrzahl von Leuchtdiodenchips be
festigt und deren elektrische Anschlüsse mit den elektrischen
Leiterbahnen verbunden. Als nächster Schritt wird auf die
Leiterplatte eine Verguß-Schablone aus einem Gummimaterial
oder aus Polyethylen aufgebracht, die derart gestaltet ist,
daß sie Zwischenräume zwischen den Leuchtdiodenchips abdeckt
und daß die Leuchtdiodenchips in Aussparungen der Schablone
zu liegen kommen. Die Aussparungen werden nachfolgend mit
Gießharz gefüllt, das anschließend thermisch gehärtet wird.
Nach dem Abziehen der Vergußschablone von der Leiterplatte
wird diese zersägt, so daß einzelne PCB-LED-Bauelemente ent
stehen.
Die oben beschriebenen Verfahren haben den besonderen Nach
teil, daß während des thermischen Härteprozesses die Halblei
terchips sowohl thermisch als auch mechanisch (Verspannungen
aufgrund unterschiedlicher thermischer Ausdehnungskoeffizien
ten) belastet werden. Außerdem sind beide Verfahren technisch
sehr aufwendig.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren der
eingangs genannten Art zu entwickeln, bei dem die elektroni
sche Vorrichtung möglichst geringen thermischen und mechani
schen Belastungen ausgesetzt wird und das technisch einfach
durchführbar ist.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des
Anspruches 1 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen und Weiter
bildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind Gegenstand
der Unteransprüche 2 bis 8.
Erfindungsgemäß ist ein Verfahren vorgesehen, bei dem nach
dem Herstellen der Trägerplatte und nach dem Befestigen der
elektronischen Vorrichtung auf der Trägerplatte auf diese und
auf die freie Oberfläche der elektronischen Vorrichtung eine
ein lichthärtbares Material aufweisende Schicht aufgebracht
wird. Nachfolgend wird mittels partiellem Bestrahlen der
Schicht mit elektromagnetischer Strahlung, z. B. Infrarot
strahlung, ultraviolette Strahlung, sichtbares Licht usw.,
ein als Umhüllung vorgesehener Teilbereich der Schicht gehär
tet. Der nichtgehärtete Teilbereich der Schicht wird danach
z. B. mittels eines geeigneten Lösungsmittels entfernt. Als
freie Oberfläche der elektronischen Vorrichtung ist der Teil
der Oberfläche zu verstehen, der auf keinem Bestandteil der
Trägerplatte aufliegt oder von irgendeinem anderen Medium ab
gedeckt ist.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Verfahrens wird die elektronische Vorrichtung auf einer aus
elektrisch isolierendem Material bestehenden Trägerplatte be
festigt, die mindestens eine erste und mindestens eine zweite
elektrische Anschlußbahn aufweist. Ein erster und ein zweiter
elektrischer Anschluß der elektronischen Vorrichtung wird mit
diesen Anschlußbahnen elektrisch leitend verbunden. Danach
wird nur diejenige Seite der Trägerplatte, auf welcher die
elektronische Vorrichtung befestigt ist und die gesamte freie
Oberfläche des Halbleiterkörpers mit der einen lichthärtbaren
Kunststoff aufweisenden Schicht versehen. Diese Schicht wird
nachfolgend nur im Bereich der elektronischen Vorrichtung
mittels der elektromagnetischen Strahlung gehärtet. Zuletzt
wird der nicht gehärtete Teilbereich der Schicht von der Trä
gerplatte entfernt.
Besonders vorteilhaft läßt sich das erfindungsgemäße Verfah
ren zur Herstellung von sogenannten PCB-LEDs einsetzen. Hier
bei wird beispielsweise eine Anzahl von Licht aussendenden
Halbleiterkörpern, z. B. Leuchtdiodenchips oder Laserdioden
chips, mit je mindestens einem Rückseitenkontakt und je min
destens einem Vorderseitenkontakt mittels eines jeweils zwi
schen dem Rückseitenkontakt und der zugehörigen ersten elek
trischen Anschlußbahn angeordneten elektrisch leitenden Ver
bindungsmittels auf der Trägerplatte befestigt. Die Vorder
seitenkontakte werden nachfolgend jeweils mittels eines Bond
drahtes mit der zughörigen zweiten Anschlußbahn elektrisch
leitend verbunden, bevor auf die mit den Halbleiterkörpern
versehene Seite der Trägerplatte einschließlich der freien
Oberflächen der Halbleiterkörper die den lichthärtbaren
Kunststoff aufweisende Schicht aufgebracht wird. Diese
Schicht ist für das von den Halbleiterkörpern ausgesandte
Licht zumindest teildurchlässig und wird im Bereich der Halb
leiterkörper mittels elektromagnetischer Strahlung partiell
gehärtet, so daß zumindest jeweils die gesamte freie Oberflä
che der Halbleiterkörper einschließlich Bonddraht von einer
gehärteten Kunststoffschicht bedeckt ist. Diese gehärtete
Kunststoffschicht stellt die Umhüllung für die Halbleiterkör
per dar und bildet zusammen mit der Trägerplatte für diese
jeweils ein Gehäuse aus. Ein zwischen den Halbleiterkörpern
verbliebener nicht gehärteter Teil der Schicht wird anschlie
ßend, z. B. mittels eines Lösungsmittels, vollständig von der
Trägerplatte entfernt. Als letzter Schritt wird die Träger
platte entlang von zwischen den Halbleiterkörpern liegenden
Trennlinien durchtrennt, derart, daß einzelne Leuchtdioden
bauelemente entstehen.
Die Erfindung wird im weiteren anhand von zwei Ausführungs
beispielen in Verbindung mit den Fig. 1 und 2 näher erläu
tert. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung des Ablaufes eines er
sten Ausführungsbeispieles des erfindungsgemäßen Ver
fahrens und
Fig. 2 eine schematische Darstellung des Ablaufes eines
zweiten Ausführungsbeispieles des erfindungsgemäßen
Verfahrens.
In den Figuren sind gleiche und gleichwirkende Bestandteile
jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen.
Bei dem in Fig. 1 dargestellten Verfahrensablauf wird zu
nächst auf einer Trägerplatte 2, auf der eine erste 7 und ei
ne zweite elektrische Anschlußbahn 8 aufgebracht ist, eine
elektronische Vorrichtung 1, beispielsweise ein Leuchtdioden
chip oder ein IC-Chip, mittels eines Verbindungsmittels
(Klebstoff o. ä.) befestigt. Die elektronische Vorrichtung 1
weist einen ersten 9 und einen zweiten Kontakt 10 auf, die
mittels Bonddrähten 14 mit den elektrischen Anschlußbahnen
7, 8 elektrisch leitend verbunden werden. Danach wird auf die
Trägerplatte 2, auf die erste 7 und die zweite elektrische
Anschlußbahn 8 und auf die freie Oberfläche 5 der elektroni
schen Vorrichtung 1 einschließlich der Bonddrähte 14 eine ei
nen lichthärtbaren Kunststoff aufweisende Schicht 4 aufge
bracht. Nach diesen Schritten liegt das in Teilbild A von
Fig. 1 im Schnitt dargestellte Zwischenprodukt vor.
Im Anschluß an die oben angegebenen Verfahrensschritte wird,
wie in Teilbild B schematisch dargestellt, mittels partiellem
Bestrahlen 6 mit elektromagnetischer Strahlung, z. B. Laser
strahlung, ein Teilbereich der Schicht 4 gehärtet. Gemäß
Teilbild B von Fig. 1 ist dies beispielsweise nur ein zwi
schen den beiden strichpunktierten Begrenzungslinien I und II
liegender Teilbereich der Schicht 4.
Bei einem nachfolgenden Verfahrensschritt (man vergleiche
Teilbild C von Fig. 1) werden zwischen den elektrischen Vor
richtungen 1 liegende nicht gehärtete Teilbereiche 16 der
Schicht 4 beispielsweise mittels eines geeigneten Lösungsmit
tels vollständig von der Trägerplatte entfernt. Dieser Vor
gang ist durch die mit dem Bezugszeichen 15 versehenen Pfeile
angedeutet.
Wie aus Teilbild D ersichtlich, liegt nach Durchführung der
oben beschriebenen Verfahrensschritte ein elektronisches Bau
element vor, bei dem die elektronische Vorrichtung 1 auf ei
ner vorgefertigten Trägerplatte 2 befestigt und mit einer aus
gehärtetem Kunststoff bestehenden Umhüllung 3 versehen ist.
Die Trägerplatte 2 bildet somit zusammen mit der Umhüllung 3
ein Gehäuse für die elektronische Vorrichtung 1 aus.
Bei dem in Fig. 2 schematisch dargestellten Ablauf eines
zweiten Ausführungsbeispieles des erfindungsgemäßen Verfah
rens wird auf einer aus einem elektrisch isolierenden Material
bestehenden Trägerplatte 2, z. B. ein PCB (Printed Circuit
Board), zunächst eine Mehrzahl von ersten 7 und zweiten elek
trischen Anschlußbahnen 8 hergestellt. Dies kann beispiels
weise durch Aufsputtern oder Aufdampfen erfolgen. Auf die er
sten elektrischen Anschlußbahnen 7 wird jeweils eine elektro
nische Vorrichtung 1, in diesem Fall ein Leuchtdiodenchip,
aufgebracht. Jeder dieser Leuchtdiodenchips besitzt einen
Rückseitenkontakt 11, der mittels eines elektrisch leitenden
Verbindungsmittels 13 (z. B. metallisches Lot, elektrisch
leitender Klebstoff usw.) mit der jeweils zugehörigen ersten
elektrischen Anschlußbahn 7 verbunden wird.
Der Vorderseitenkontakt 12 wird jeweils mittels eines Bond
drahtes 14 mit der jeweils zugehörigen zweiten elektrischen
Anschlußbahn 8 elektrisch leitend verbunden. Auf die die er
sten 7 und zweiten elektrischen Anschlußbahnen 8 und die
elektronischen Vorrichtungen 1 aufweisende Seite der Träger
platte 2 und auf die freien Oberflächen 5 der Leuchtdioden
chips wird nachfolgend eine Schicht 4 aufgebracht, die aus
einem lichtdurchlässigen lichthärtbaren Kunststoff besteht.
Die Schichtdicke der Schicht 4 ist so gewählt, daß die
Leuchtdiodenchips einschließlich der Bonddrähte 14 vollstän
dig mit dem Kunststoff bedeckt sind. Eine Draufsicht eines
Ausschnittes einer derart hergestellten Trägerplatte 2 mit
elektrischen Anschlußbahnen 7, 8, Leuchtdiodenchips und
Schicht 4 ist in Teilbild A von Fig. 2 dargestellt.
Wie in Teilbild B von Fig. 2 angedeutet, wird in einem nach
folgenden Verfahrensschritt die Schicht 4 mittels Bestrahlen
6 mit elektromagnetischer Strahlung jeweils nur zwischen den
strichpunktierten Begrenzungslinien I und II im Bereich der
Leuchtdiodenchips 1 gehärtet. Ein nichtgehärteter Teilbereich
16 der Schicht 4 wird, wie durch die mit dem Bezugszeichen 15
versehenen Pfeile von Teilbild C der Fig. 2 angedeutet, bei
spielsweise mittels eines Lösungsmittels von der Trägerplatte
entfernt, bevor diese entlang von Trennlinien 17 durchtrennt
wird. Dadurch entstehen voneinander getrennte sogenannte PCB-
LEDs, wie sie in Teilbild D von Fig. 2 schematisch darge
stellt sind. Hierbei bildet jeweils eine aus gehärtetem
Kunststoff bestehende Umhüllung 3 zusammen mit einem Teil
stück der Trägerplatte 2 ein Gehäuse für den Leuchtdiodenchip
aus.
Für die Schicht 4 können vorteilhafterweise herkömmliche
lichthärtbare Kunststoffe, wie z. B. Epoxidharz, Polyimid
oder Polyacrylat, verwendet werden. Die Schicht 4 kann bei
spielsweise mittels Eintauchen der Trägerplatte 2 mit den
elektronischen Vorrichtungen nach unten (up side down) in den
lichthärtbaren Kunststoff aufgebracht werden. Der lichthärt
bare Kunststoff kann mittels Licht entweder partiell voll
ständig ausgehärtet oder nur angehärtet werden. Im zweiten
Fall wird der Kunststoff thermisch nachgehärtet.
Besonders vorteilhaft gestaltet sich das erfindungsgemäße
Verfahren, wenn die Schicht 4 nach dem Eintauchen der Träger
platte 2 inklusive elektronische Vorrichtungen in den licht
härtbaren Kunststoff (up side down) von unten beispielsweise
durch eine Glasplatte hindurch mit einem Laser partiell be
strahlt und gehärtet wird.
Ein besonderer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens be
steht darin, daß die Schicht 4 z. B. mittels eines Lasers be
liebig strukturiert gehärtet werden kann. Die Herstellung von
komplizierten Gußformen ist daher nicht notwendig.
Bei der Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Her
stellen von Licht emittierenden elektronischen Bauelementen
kann vorteilhafterweise das lichthärtbare Material mit einem
Lumineszenzkonversionsstoff versetzt sein. Dieser Lumines
zenzkonversionsstoff absorbiert einen Teil der von einer
Strahlung emittierenden elektronischen Vorrichtung ausgesand
ten Strahlung und emittiert Strahlung mit einer gegenüber der
absorbierten Strahlung geänderten Wellenlänge. Der Lumines
zenzkonversionsstoff kann beispielsweise ein organischer Lu
mineszenzfarbstoff, z. B. ein Perylen-Lumineszenzfarbstoff,
oder ein anorganischer Leuchtstoff, wie beispielsweise ein
Phosphor, sein. Auf diese Weise lassen sich z. B. mit Hilfe
von blau oder grün leuchtenden Leuchtdiodenchips sehr einfach
mischfarbiges Licht emittierende, insbesondere weißes Licht
emittierende elektronische Bauelemente herstellen.
Bezugszeichenliste
1 Elektronische Vorrichtung
2 Trägerplatte
3 Umhüllung
4 lichthärtbaren Kunststoff aufweisende Schicht
5 Oberfläche
6 Partielles Bestrahlen
7 erste elektrische Anschlußbahn
8 zweite elektrische Anschlußbahn
9 erster elektrischer Kontakt
10 zweiter elektrischer Kontakt
11 Unterseitenkontakt
12 Oberseitenkontakt
13 Verbindungsmittel
14 Bonddraht
15 Entfernen eines nicht gehärteten Teilbereiches
16 nicht gehärteter Teilbereich
17 Trennlinien
I, II Begrenzungslinien
2 Trägerplatte
3 Umhüllung
4 lichthärtbaren Kunststoff aufweisende Schicht
5 Oberfläche
6 Partielles Bestrahlen
7 erste elektrische Anschlußbahn
8 zweite elektrische Anschlußbahn
9 erster elektrischer Kontakt
10 zweiter elektrischer Kontakt
11 Unterseitenkontakt
12 Oberseitenkontakt
13 Verbindungsmittel
14 Bonddraht
15 Entfernen eines nicht gehärteten Teilbereiches
16 nicht gehärteter Teilbereich
17 Trennlinien
I, II Begrenzungslinien
Claims (8)
1. Verfahren zum Herstellen von mindestens einem elektroni
schen Bauelement, bei dem mindestens eine elektronische Vor
richtung (1) auf einer vorgefertigten Trägerplatte (2) befe
stigt und mit einer Umhüllung (3) versehen wird, gekenn
zeichnet durch die Verfahrensschritte:
- - Aufbringen einer ein lichthärtbares Material aufweisenden Schicht (4) auf die Trägerplatte (2) und auf die freie Ober fläche (5) der elektronischen Vorrichtung (1),
- - Partielles Bestrahlen (6) der Schicht (4) mit elektromagne tischer Strahlung, so daß ein als Umhüllung (3) vorgesehener Teilbereich der Schicht (4) gehärtet wird, und
- - Entfernen (15) eines nicht gehärteten Teilbereiches (16) der Schicht (4).
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich
net,
- - daß die Trägerplatte (2) aus elektrisch isolierendem Mate rial besteht und mindestens eine erste (7) und mindestens ei ne zweite elektrische Anschlußbahn (8) aufweist, mit denen mindestens ein erster (9) und mindestens ein zweiter elektri scher Kontakt (10) der elektronischen Vorrichtung (1) elek trisch leitend verbunden werden,
- - daß nur diejenige Seite der Trägerplatte (2), auf welcher die elektronische Vorrichtung (1) befestigt ist, und die ge samte freie Oberfläche (5) des Halbleiterkörpers (1) mit der Schicht (4) versehen wird,
- - daß nur ein die elektronische Vorrichtung (1) abdeckender Teilbereich der Schicht (4) mittels der elektromagnetischen Strahlung gehärtet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich
net, daß die elektronische Vorrichtung (1) eine Strahlung
aussendende aktive Zone aufweist und daß die Umhüllung (3)
für eine von der aktiven Zone ausgesandte Strahlung zumindest
teildurchlässig ist.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeich
net, daß die Umhüllung (3) einen Lumineszenzkonversions
stoff aufweist, der einen Teil der von der elektronischen
Vorrichtung (1) ausgesandten Strahlung absorbiert und Strah
lung mit einer gegenüber der absorbierten Strahlung geänder
ten Wellenlänge emittiert.
5. Verwendung des Verfahrens nach Anspruch 3 oder 4 zum Her
stellen von mindestens zwei Leuchtdiodenbauelementen, wobei
bei jedem Leuchtdiodenbauelement als elektronische Vorrich
tung (1) mindestens je ein Leuchtdiodenchip vorgesehen ist,
der mindestens einen Rückseitenkontakt (11) und mindestens
einen Vorderseitenkontakt (12) aufweist, dadurch ge
kennzeichnet,
- daß jeder Leuchtdiodenchip mittels eines zwischen dem Rück
seitenkontakt (11) und der ersten elektrischen Anschlußbahn
(7) angeordneten elektrisch leitenden Verbindungsmittels (13)
auf der Trägerplatte (2) befestigt wird,
- - daß der jeweilige Vorderseitenkontakt (12) mittels eines Bonddrahtes (14) mit der zugehörigen zweiten Anschlußbahn (8) elektrisch leitend verbunden wird,
- - daß die Schicht (4) auf die mit den Leuchtdiodenchips ver sehene Seitenfläche der Trägerplatte (2) und auf die freien Oberflächen (5) der Leuchtdiodenchips aufgebracht wird und aus einem lichtdurchlässigen lichthärtbaren Kunststoff be steht,
- - daß die Schicht (4) jeweils nur im Bereich des Leuchtdi odenchips mittels elektromagnetischer Strahlung gehärtet wird, derart, daß jeweils die gesamte freie Oberfläche (5) des Leuchtdiodenchips einschließlich Bonddraht (14) mit ge härtetem Kunststoff bedeckt ist,
- - daß ein zwischen den Leuchtdiodenchips verbliebener nicht gehärteter Teil der Schicht (4) vollständig von der Träger platte (2) entfernt wird und
- - daß die Trägerplatte (2) entlang mindestens einer zwischen den Halbleiterkörpern (1) liegenden Trennlinie (17) durch trennt wird, derart, daß einzelne Leuchtdiodenbauelemente er zeugt werden.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch
gekennzeichnet, daß die Trägerplatte (2) eine gedruck
te Leiterplatte ist.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch
gekennzeichnet, daß die Schicht (4) mittels Laser
strahlung partiell gehärtet wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch
gekennzeichnet, daß nach dem Entfernen des nicht ge
härteten Teiles (16) der Schicht (4) die gehärtete Kunst
stoffumhüllung (3) thermisch nachgehärtet wird.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19640006A DE19640006B4 (de) | 1996-09-27 | 1996-09-27 | Verfahren zum Herstellen eines elektronischen Bauelements |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE19640006A DE19640006B4 (de) | 1996-09-27 | 1996-09-27 | Verfahren zum Herstellen eines elektronischen Bauelements |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE19640006A1 true DE19640006A1 (de) | 1998-04-02 |
DE19640006B4 DE19640006B4 (de) | 2004-11-04 |
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ID=7807229
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DE19640006A Expired - Fee Related DE19640006B4 (de) | 1996-09-27 | 1996-09-27 | Verfahren zum Herstellen eines elektronischen Bauelements |
Country Status (1)
Country | Link |
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DE (1) | DE19640006B4 (de) |
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-
1996
- 1996-09-27 DE DE19640006A patent/DE19640006B4/de not_active Expired - Fee Related
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US6913794B2 (en) | 2002-01-14 | 2005-07-05 | Coherent, Inc. | Diode-laser curing of liquid epoxide encapsulants |
DE10261672A1 (de) * | 2002-12-31 | 2004-07-22 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | LED-Chip mit Konversionsstoff, optoelektronisches Bauelement mit einem derartigen LED-Chip und Verfahren zum Herstllen eines derartigen LED-Chips |
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EP4184598A1 (de) * | 2021-11-17 | 2023-05-24 | Oki Electric Industry Co., Ltd. | Elektronische struktur und verfahren zur herstellung einer komplexen schicht |
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Publication number | Publication date |
---|---|
DE19640006B4 (de) | 2004-11-04 |
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