WO2012041925A1 - Optoelektronisches bauelement und verfahren zur herstellung eines optoelektronischen bauelements - Google Patents

Optoelektronisches bauelement und verfahren zur herstellung eines optoelektronischen bauelements Download PDF

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WO2012041925A1
WO2012041925A1 PCT/EP2011/066917 EP2011066917W WO2012041925A1 WO 2012041925 A1 WO2012041925 A1 WO 2012041925A1 EP 2011066917 W EP2011066917 W EP 2011066917W WO 2012041925 A1 WO2012041925 A1 WO 2012041925A1
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WO
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housing
substrate
light
wettable layer
chip
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PCT/EP2011/066917
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Magnus Ahlstedt
Johann Ramchen
David Racz
Gertrud KRÄUTER
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Ams Osram International GmbH
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Osram Opto Semiconductors GmbH
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    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • H10H20/80—Constructional details
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Definitions

  • Optoelectronic components such as LEDs
  • housings are in accordance with previously known methods in separate shaping method, for example by
  • Object of at least one embodiment of the invention is the provision of an optoelectronic component having an improved housing. This object is achieved by an optoelectronic component according to claim 1.
  • the invention is the provision of a method for
  • An optoelectronic component which has a substrate, a light-emitting chip on the substrate and a housing laterally surrounding the light-emitting chip on the substrate. Between side walls of the light-emitting chip and the housing, a distance of less than 2 ⁇ be present. This will be one
  • the housing has a reduced distance from the side walls of the light-emitting chip. The distance between chip and
  • Housing may also be selected from a range that includes 10 nm to less than 2 ⁇ .
  • the housing may comprise a material comprising a matrix and a filler.
  • the matrix may be selected from a group comprising silicone, unsaturated polyesters and epoxy resin.
  • the filler may be selected from a group comprising ZrC> 2, ZnO, BaSC> 4 and 10O2.
  • the degree of filling of the filler in the matrix may be greater than 20% by weight, for example 25 to 30% by weight.
  • the housing comprises a material that can be applied in a liquid state and is curable. As a result, the formation of the housing during its manufacture can be simplified.
  • the filler may be evenly distributed throughout the matrix.
  • the housing may reflect light emitted from the chip.
  • a housing of an optoelectronic component is provided, which also serves as a reflector.
  • the reflective properties are given by the filler, for example 10 2 particles.
  • the filler for example 1O2 particles, may have diffuse reflective properties.
  • the housing is shaped to have a rounded surface facing away from the substrate, it may cooperate with produce good color homogeneity over the entire viewing angle of the filler.
  • the coupling efficiency of an optoelectronic device can be increased, since this housing material a
  • the light-emitting chip may be an LED chip.
  • a sapphire chip can also be used.
  • the combination of sapphire chip and T1O2-containing reflector can be provided.
  • sapphire chip in this context an LED chip comprising a substrate comprising Al 2 O 3 . On this substrate then further functional layers are arranged.
  • a method for producing an optoelectronic component which has a housing which has the following
  • Process steps include:
  • step D) hardening of the housing material, wherein in the method step D) the housing material between the at least one first portion and
  • step E Forms sidewalls of the light emitting chip on the substrate to a housing, which is formed in step E).
  • the non-wettable layer can be applied with a thickness of less than 2 ⁇ .
  • it may be applied with a thickness selected from a range including 10 nm to less than 2 ⁇ .
  • saw marks refers to the areas of the substrate in which the substrate can be divided in order to obtain a plurality of substrates each having a chip and a housing.
  • Edge regions are to be understood as meaning the regions which surround the second subregion on which a chip is applied, so that the chip is applied to an uncoated region and is surrounded by a non-wettable layer on the substrate.
  • the light-emitting chip is coated, in particular on the side walls and on its upper side, which faces away from the substrate after application of the chip, with the non-wettable layer, while the underside, the side facing the substrate after application of the chip, free from the is not wettable layer.
  • the underside which should remain free of the non-wettable layer, during the coating of the chip
  • a plurality of optoelectronic components can be produced simultaneously.
  • a plurality of first subregions are coated with the non-wettable layer and in process step D) several light
  • the emitting chips are deposited on second portions of the substrate that are free of the wettable layer.
  • the first partial regions may have a symmetrical arrangement on the substrate, for example forming a grid on the substrate.
  • the chips have a smaller one Diameter, as the predetermined by the first partial areas square second portions. Between the chips and the first sections is then each
  • each chip has a housing on the substrate.
  • the at least one light-emitting chip can be based on a metallization which is located in second subregions of the
  • Metallization may be a metal layer whose diameter is at least as large as the diameter of the chip, and smaller than the diameter of the second portion bounded by the non-wettable layer of the first portion.
  • the at least one light-emitting chip is glued or soldered onto the substrate or to the metallization in method step C), for example.
  • the removal of the non-wettable layer can be done with an agent that is selected from a group that includes 02 _ plasma, CF4 plasma, Ar plasma, and isopropanol. So that can
  • a Lichtauskoppelinnovation be applied over a light-emitting chip, which rests for example on the housing surrounding the chip.
  • the housing wall forms in the production of Lichtauskoppel momentss a suitable stopper edge for example dispensable or screenprintbare materials, with which, for example
  • Auskoppellinsen be generated from transparent or phosphor-filled material.
  • a liquid material for forming a light extraction body which may be either transparent or phosphor-filled,
  • Housing material is round.
  • the non-wettable layer in process steps A) and B) may comprise a material that is hydrophobic.
  • the material may be selected from a group which
  • fluorinated silicone polytetrafluoroethylene or derivatives thereof. These materials may be treated with agents according to the above versions are well removed after curing of the housing material. Thus, a temporary,
  • Substrate are shared in the region of at least a first portion.
  • the division thus takes place after the removal of the non-wettable layer so that only one material, that of the substrate, has to be severed. This will be the
  • the first subarea can therefore represent a saw track.
  • the substrate may be a printed circuit board (PCB), a
  • Be ceramic, a circuit board or an aluminum layer Be ceramic, a circuit board or an aluminum layer.
  • the housing material in process step D) can be applied by a method selected from the group consisting of screen printing, spin coating, spraying, jetting,
  • the housing material can be applied by means of a batch process.
  • the non-wettable layer can be applied in process steps A) and B) by means of photolithography.
  • the wetting angle can be adjusted with this method.
  • a ball-like shape of the surface facing away from the substrate surface of the housing can be formed.
  • wettable areas ie first portions on the substrate, and the coated chip, as a stopper edges for the liquid
  • the wetting angle can be determined by the polarity of the surface groups of the non-wettable
  • a housing material may be applied which comprises a matrix and a filler.
  • the matrix may comprise a material selected from a group consisting of silicone, unsaturated
  • Polyester and epoxy resin As a filler can be used as a filler.
  • the filler may be present in the matrix at a level greater than 20% by weight. This provides a reflective filler which imparts reflective properties to the package of the device.
  • the housing of the device is also a reflector.
  • the housing can also be used as insulation for a surface contact
  • a CPHF contact (CPHF: compact planar high flux) serve.
  • CPHF compact planar high flux
  • an LED chip can be coated. This is a method for the production of LEDs with
  • This method is suitable for LED chips with two back contacts, for LED chips with top contacts and for sapphire chips, which can be contacted, for example, by means of CPHF contacts.
  • an LED chip with two bottom contacts can be produced by the method in which both the housing or the reflector and a Auskoppelpian can be produced by Desertausformung.
  • FIG. 1 shows the schematic side view of the production of an optoelectronic component using the example of an LED.
  • the substrate 10 is shown, which may be, for example, a PCB, a ceramic substrate, a printed circuit board or an aluminum plate.
  • non-wettable layers 30 are arranged in first sub-areas. These are in this example in sawgespur Siemens for later division of the substrate 10.
  • metallizations 15 are present on the substrate, on each of which a light-emitting LED chip 20 is applied. These are located on second regions 12 of the substrate 10.
  • the production of two LEDs is shown using the example of FIG. 1, but with the method only one LED chip 20 or a plurality of LED chips 20 can also be applied to a substrate 10.
  • the LED chip 20 is also coated with a non-wettable layer 30, to the
  • the non-wettable layer 30 may comprise a fluorinated silicone, polytetrafluoroethylene or derivatives thereof.
  • Coating of the LED chip 20 and the substrate 10 with the non-wettable layer 30 may, for example, by
  • Photolithography done.
  • the coating of the LED chips 20 takes place prior to their application to the substrate 10 and after their separation from the wafer bundle.
  • the LED chips 20 are glued or soldered to the substrate or to the metallization 15.
  • the housing 40 is further shown. This is applied as a liquid housing material and forms due to the non-wetting properties of the non-wettable layer 30 between side walls of the LED chip 20 and the non-wettable layer 30 coated second portions 12 on the substrate. By adjusting the wetting angle, housing with one of the
  • Substrate remote round surface formed. Due to the symmetrical structure of the non-wettable areas (not visible in FIGS. 1 a to 1 d), the housing forms in wettable areas, the second partial areas 12 on the substrate 10.
  • the application of the liquid housing material can be any suitable liquid housing material.
  • the housing material may comprise a matrix and a filler.
  • the matrix is for example silicone or epoxy resin
  • the filler for example T1O2 ⁇
  • the housing material has also reflective
  • the housing 40 also acts as a reflector for light emitted by the LED chip 20.
  • the housing material is cured, for example at a temperature of 150 ° C.
  • Figure lc) shows the cured housing 40 surrounding the LED chips 20 after the non-wettable layer 30 has been removed. Thus, there is no non-wettable
  • Partial regions of the substrate 10. The removal of the non-wettable layer 30, for example, by 02 _ plasma, CF4 plasma, Ar plasma and / or isopropanol effected.
  • the distance between the housing 40 and the LED chip 20 is only as great as the thickness of the removed non-wettable layer 30.
  • the coupling-out lens 50 can also be applied as a liquid material, form itself between housing walls, which serve as stopper edges, and then hardened.
  • a coupling-out lens can be transparent and thus only decouple the emitted radiation or the emitted light, or it can be filled with phosphor materials, so that the
  • emitted light can be converted to another wavelength.
  • the presence of the reflective housing 40 increases the coupling-out efficiency of the device in any case.
  • This method can also be used to process a sapphire chip for producing an optoelectronic component.
  • Figure 2 shows the manufacturing process in a schematic side view in three-dimensional form. Same
  • FIG. 2 by way of example, four light-emitting LED chips 20 are applied to a substrate 10, see FIG. 2b).
  • the substrate 10 is shown, on which a non-wettable layer 30 is applied in first partial regions 11, and metallizations 15 are applied in second partial regions 12 which are free of the non-wettable layer.
  • the metallizations have a smaller diameter than the second portion, which is present between the first provided with a non-wettable layer portion.
  • the second portion is partially free of metallization 15. Due to the symmetrical arrangement of the first portion 11, the second portion is 12th
  • FIG. 2d shows how a coupling-out lens 50 for coupling out the emitted light is applied between the housing 40 via the LED chips 20. This can also be created by self-forming, in which the housing 40 serves as a stopper edge and is helpful for self-formation of the liquid applied material of the coupling-out lens.
  • FIG. 2e an exemplary contact 60 which contacts the individual LED chips 20. It may be like CPHF contacting here.
  • the substrate 10 may be in the areas in which a non-wettable layer 30 was present, ie the first
  • Subareas to be separated and thus several components, each with an LED chip 20 are provided.
  • the invention is not limited to the above
  • Embodiments limited. Rather, they are too

Landscapes

  • Led Device Packages (AREA)
  • Encapsulation Of And Coatings For Semiconductor Or Solid State Devices (AREA)

Abstract

Es wird ein optoelektronisches Bauelement mit einem Licht emittierenden Chip und ein dem Licht emittierenden Chip seitlich umgebendes Gehäuse angegeben. Des Weiteren wird ein Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Bauelements angegeben, bei dem ein flüssiges Gehäusematerial auf einem Substrat aufgebracht wird.

Description

Beschreibung
Optoelektronisches Bauelement und Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Bauelements
Es wird ein optoelektronisches Bauelement und ein Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Bauelements
angegeben .
Diese Patentanmeldung beansprucht die Priorität der deutschen Patentanmeldung 10 2010 047 156.9, deren Offenbarungsgehalt hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird.
Optoelektronische Bauelemente, beispielsweise LEDs, weisen Gehäuse auf. Diese werden nach bislang bekannten Verfahren in getrennten Formgebungsverfahren, beispielsweise durch
Spritzguss oder mittels eines Dünnschicht-/Dickschicht- basierten Verfahrens, hergestellt.
Aufgabe zumindest einer Aus führungs form der Erfindung ist die Bereitstellung eines optoelektronischen Bauelements, das ein verbessertes Gehäuse aufweist. Diese Aufgabe wird durch ein optoelektronisches Bauelement gemäß Anspruch 1 gelöst.
Aufgabe zumindest einer weiteren Aus führungs form der
Erfindung ist die Bereitstellung eines Verfahrens zur
Herstellung eines optoelektronischen Bauelements mit einem Gehäuse, das einfach auszuführen ist. Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß Anspruch 7 gelöst.
Weitere Aus führungs formen des optoelektronischen Bauelements und des Verfahrens zur Herstellung eines optoelektronischen Bauelements sind Gegenstand abhängiger Ansprüche. Es wird ein optoelektronisches Bauelement angegeben, das ein Substrat, einen Licht emittierenden Chip auf dem Substrat und ein den Licht emittierenden Chip seitlich umgebendes Gehäuse auf dem Substrat aufweist. Zwischen Seitenwänden des Licht emittierenden Chips und dem Gehäuse kann ein Abstand von weniger als 2 μπι vorhanden sein. Damit wird ein
optoelektronisches Bauelement bereitgestellt, dessen Gehäuse einen verkleinerten Abstand zu den Seitenwänden des Licht emittierenden Chips hat. Der Abstand zwischen Chip und
Gehäuse kann auch aus einem Bereich ausgewählt sein, der 10 nm bis weniger als 2 μπι umfasst.
Das Gehäuse kann ein Material aufweisen, das eine Matrix und einen Füllstoff umfasst. Die Matrix kann aus einer Gruppe ausgewählt sein, die Silikon, ungesättigte Polyester und Epoxidharz umfasst. Der Füllstoff kann aus einer Gruppe ausgewählt sein, die ZrC>2, ZnO, BaSC>4 und 1O2 umfasst. Der Füllgrad des Füllstoffs in der Matrix kann größer 20 Gew%, beispielsweise 25 bis 30 Gew% sein. Somit umfasst das Gehäuse ein Material, das in flüssigem Zustand aufgebracht werden kann und aushärtbar ist. Dadurch kann die Ausformung des Gehäuses während seiner Herstellung vereinfacht werden. Der Füllstoff kann gleichmäßig in der Matrix verteilt sein.
Gemäß einer Aus führungs form kann das Gehäuse von dem Chip emittiertes Licht reflektieren. Damit wird also ein Gehäuse eines optoelektronischen Bauelements bereitgestellt, das zugleich als Reflektor dient. Die reflektiven Eigenschaften sind durch den Füllstoff, beispielsweise 1O2 Partikel, gegeben. Der Füllstoff, beispielsweise 1O2 Partikel, kann diffus reflektierende Eigenschaften haben. Ist das Gehäuse zudem so ausgeformt, dass es eine vom Substrat abgewandte abgerundete Oberfläche hat, kann es in Zusammenwirkung mit dem Füllstoff eine gute Farbhomogenität über den gesamten Betrachtungswinkel erzeugen. Weiterhin kann durch das
Material des Gehäuses, beispielsweise 1O2 gefülltes Silikon, die Auskoppeleffizienz eines optoelektronischen Bauelements gesteigert werden, da dieses Gehäusematerial eine
Reflektivität von bis zu 95% aufweist. Damit werden Verluste an emittiertem Licht gering gehalten. Insbesondere wenn der Licht emittierende Chip seitlich Licht emittiert, kann dieses durch das Gehäuse reflektiert werden und somit die
Auskoppeleffizienz gesteigert werden.
Der Licht emittierende Chip kann ein LED-Chip sein.
Insbesondere kann auch ein Saphirchip eingesetzt werden.
Damit kann die Kombination aus Saphirchip und T1O2 haltigenm Reflektor bereitgestellt werden.
Unter Saphirchip ist in diesem Zusammenhang ein LED-Chip zu verstehen, der ein Substrat, das AI2O3 umfasst, aufweist. Auf diesem Substrat sind dann weitere funktionelle Schichten angeordnet.
Gemäß einer weiteren Aus führungs form wird ein Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Bauelements angegeben, das ein Gehäuse aufweist, das die folgenden
Verfahrensschritte umfasst:
A) Beschichtung zumindest eines ersten Teilbereichs eines Substrats mit einer nicht benetzbaren Schicht, B) Beschichtung zumindest eines Licht emittierenden Chips mit einer nicht benetzbaren Schicht, C) Aufbringen des Licht emittierenden Chips auf einem zweiten Teilbereich des Substrats, der frei von der benetzbaren
Schicht ist,
D) Aufbringen eines flüssigen Gehäusematerials auf dem
Substrat,
E) Härten des Gehäusematerials, wobei sich im Verfahrensschritt D) das Gehäusematerial zwischen dem zumindest einen ersten Teilbereich und
Seitenwänden des Licht emittierenden Chips auf dem Substrat zu einem Gehäuse formt, das im Verfahrensschritt E) gebildet wird .
Damit wird ein einfaches Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Bauelements angegeben, dessen Gehäuse durch Selbstorganisation eines flüssigen Gehäusematerials, das zwischen einem Licht emittierenden Chip und einer nicht benetzbaren Schicht aufgebracht wird, ausgebildet wird. In den Verfahrensschritten A) und B) können somit erste
Teilbereiche des Substrats, beispielsweise Sägespuren und Randbereiche, sowie ein Licht emittierender Chip mit der nicht benetzbaren Schicht beschichtet werden. Die nicht benetzbare Schicht kann mit einer Dicke von weniger als 2 μπι aufgebracht werden. Beispielsweise kann sie mit einer Dicke aufgebracht werden, die aus einem Bereich ausgewählt ist, der 10 nm bis weniger als 2 μπι umfasst.
Ein Überlaufen des flüssigen Gehäusematerials über den Chip wird durch die nicht benetzbare Beschichtung des Chips vermieden. Somit bildet sich ein Gehäuse auf dem Substrat nur dort, wo keine nicht benetzbare Schicht vorhanden ist, aus. Unter Sägespuren sind die Bereiche des Substrats zu verstehen, in denen das Substrat geteilt werden kann, um mehrere Substrate mit jeweils einem Chip und einem Gehäuse erhalten .
Unter Randbereichen sind die Bereiche zu verstehen, die den zweiten Teilbereich umgeben, auf dem ein Chip aufgebracht wird, so dass der Chip auf einem nicht beschichteten Bereich aufgebracht wird, und von einer nicht benetzbaren Schicht auf dem Substrat umgeben ist.
Der Licht emittierende Chip wird dabei insbesondere an den Seitenwänden sowie an seiner Oberseite, die nach Aufbringung des Chips von dem Substrat abgewandte Seite, mit der nicht benetzbaren Schicht beschichtet, während die Unterseite, die nach Aufbringung des Chips dem Substrat zugewandte Seite, frei von der nicht benetzbaren Schicht ist. Dazu kann die Unterseite, die von der nicht benetzbaren Schicht frei bleiben soll, während der Beschichtung des Chips
beispielsweise mit einer Folie geschützt werden.
Mit diesem Verfahren können auch mehrere optoelektronische Bauelemente gleichzeitig hergestellt werden. Dazu werden mehrere erste Teilbereiche mit der nicht benetzbaren Schicht beschichtet und im Verfahrensschritt D) mehrere Licht
emittierende Chips auf zweiten Teilbereichen des Substrats, die frei von der benetzbaren Schicht sind, aufgebracht. Die ersten Teilbereiche können insbesondere eine symmetrische Anordnung auf dem Substrat aufweisen, beispielsweise ein Gitternetz auf dem Substrat bilden. In den zweiten
Teilbereichen, die somit Quadrate innerhalb von ersten
Teilbereichen darstellen, können Licht emittierende Chips aufgebracht werden. Dabei weisen die Chips einen kleineren Durchmesser auf, als die durch die ersten Teilbereiche vorgegebenen quadratischen zweiten Teilbereiche. Zwischen den Chips und den ersten Teilbereichen wird dann jeweils
flüssiges Gehäusematerial aufgebracht, so dass im fertig gestellten Bauelement jeder Chip auf dem Substrat ein Gehäuse aufweist .
Der zumindest eine Licht emittierende Chip kann auf eine Metallisierung, die sich in zweiten Teilbereichen des
Substrats befindet, aufgebracht werden. Bei der
Metallisierung kann es sich um eine Metallschicht handeln, deren Durchmesser mindestens so groß ist wie der Durchmesser des Chips, und kleiner ist als der Durchmesser des zweiten Teilbereichs, der von der nicht benetzbaren Schicht des ersten Teilbereichs begrenzt ist.
Gemäß einer Aus führungs form wird der zumindest eine Licht emittierende Chip im Verfahrensschritt C) auf das Substrat bzw. auf die Metallisierung beispielsweise geklebt oder gelötet .
Es wird ein kostengünstiges Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Bauelements bereitgestellt, da das
Gehäusematerial in diesem Verfahren im Batchverfahren
aufgebracht werden kann.
Mit dem Verfahren kann ein Bauelement gemäß den obigen
Ausführungen hergestellt werden.
Gemäß einer weiteren Aus führungs form kann in einem
Verfahrensschritt F) , der dem Verfahrensschritt E) folgt, die nicht benetzbare Schicht entfernt werden. Die Entfernung der nicht benetzbaren Schicht kann mit einem Mittel erfolgen, das ausgewählt ist aus einer Gruppe, die 02_Plasma, CF4-Plasma, Ar-Plasma und Isopropanol umfasst. Damit können die
Oberflächen des Licht emittierenden Chips mit weiteren
Schichten beziehungsweise Bauteilen versehen werden.
Weiterhin ergibt sich somit ein Abstand zwischen dem Gehäuse und dem Licht emittierenden Chip, der durch die Dicke der entfernten nicht benetzbaren Schicht vorgegeben ist. Somit kann ein sehr geringer Abstand zwischen Gehäuse und
Seitenwänden des Chips erzeugt werden .
Beispielsweise kann über einem Licht emittierenden Chip ein Lichtauskoppelkörper aufgebracht werden, der beispielsweise auf dem den Chip umgebenden Gehäuse aufliegt. Die Gehäusewand bildet bei der Herstellung des Lichtauskoppelkörpers eine geeignete Stopperkante für beispielsweise dispensbare oder screenprintbare Materialien, mit denen beispielsweise
Auskoppellinsen aus transparentem oder phosphorgefülltem Material erzeugt werden.
Somit kann in einem weiteren Verfahrensschritt ein flüssiges Material zur Ausformung eines Lichtauskoppelkörpers, der entweder transparent oder phosphorgefüllt sein kann,
hergestellt werden. Dies wird auch durch die Form der von dem Substrat abgewandten Oberfläche des Gehäuses begünstigt, welche aufgrund der Selbstorganisation des flüssigen
Gehäusematerials rund ausgebildet ist.
Die nicht benetzbare Schicht in den Verfahrensschritten A) und B) kann ein Material aufweisen, das hydrophob ist. Das Material kann aus einer Gruppe ausgewählt sein, die
fluoriertes Silikon, Polytetrafluorethylen oder Derivate davon umfasst. Diese Materialien können mit Mitteln gemäß den obigen Ausführungen nach dem Aushärten des Gehäusematerials gut entfernt werden. Somit wird eine temporäre,
strukturierbare, nicht benetzbare Schicht bereitgestellt, die für die Herstellung des Gehäuses verwendet wird.
Gemäß einer weiteren Aus führungs form kann in einem dem
Verfahrensschritt F) folgenden Verfahrensschritt G) das
Substrat im Bereich des zumindest einen ersten Teilbereichs geteilt werden. Die Teilung erfolgt also nach der Entfernung der nicht benetzbaren Schicht, sodass nur ein Material, das des Substrats, durchtrennt werden muss. Damit wird der
Vereinzelungsprozess , wenn mehrere Bauelemente hergestellt werden sollen, optimiert. Der erste Teilbereich kann also eine Sägespur darstellen.
Das Substrat kann ein PCB (Printed circuit board) , eine
Keramik, eine Leiterplatte oder eine Aluminiumschicht sein.
Das Gehäusematerial im Verfahrensschritt D) kann mit einer Methode aufgebracht werden, die aus einer Gruppe ausgewählt ist, die Screenprinting, Spincoating, Sprühen, Jetten,
Dispensen oder Gießen umfasst. Mit diesen Methoden kann das Gehäusematerial mittels eines Batchverfahrens aufgebracht werden .
Die nicht benetzbare Schicht kann in den Verfahrensschritten A) und B) mittels Photolithographie aufgebracht werden. Je nachdem, was für eine Form das flüssige Gehäusematerial annehmen soll, kann der Benetzungswinkel mit dieser Methode eingestellt werden. Beispielsweise kann eine kugelähnliche Form der von dem Substrat abgewandten Oberfläche des Gehäuses ausgebildet werden. Dabei dienen nicht benetzbare Bereiche, also erste Teilbereiche auf dem Substrat, sowie der beschichtete Chip, als Stopperkanten für das flüssige
Gehäusematerial. Der Benetzungswinkel kann dabei von der Polarität der Oberflächengruppen der nicht benetzbaren
Schicht sowie von der Rauhigkeit der nicht benetzbaren
Schicht abhängen.
Im Verfahrensschritt D) kann ein Gehäusematerial aufgebracht werden, das eine Matrix und einen Füllstoff umfasst.
Beispielsweise kann die Matrix ein Material umfassen, das aus einer Gruppe ausgewählt ist, die Silikon, ungesättigte
Polyester und Epoxidharz umfasst. Als Füllstoff kann
beispielsweise ZnO, Zr02, BaS04 oder 1O2 ausgewählt werden. Der Füllstoff kann in der Matrix mit einem Gehalt von mehr als 20 Gew% vorhanden sein. Damit wird ein reflektierender Füllstoff bereitgestellt, der dem Gehäuse des Bauelements reflektive Eigenschaften verleiht. Damit ist das Gehäuse des Bauelements gleichzeitig ein Reflektor. Das Gehäuse
beziehungsweise der Reflektor werden durch Selbstausformung mit dem oben beschriebenen Verfahren hergestellt. Durch geeignete Auswahl des Materials des Gehäuses kann das Gehäuse auch als Isolation für einen Oberflächenkontakt,
beispielsweise ein CPHF-Kontakt (CPHF: compact planar high flux) , dienen . Im Verfahrensschritt B) kann ein LED-Chip beschichtet werden. Damit wird ein Verfahren zur Herstellung von LEDs mit
Gehäusen bereitgestellt. Dieses Verfahren eignet sich für LED-Chips mit zwei rückseitigen Kontakten, für LED-Chips mit Topkontakten sowie für Saphirchips, die beispielsweise mittels CPHF-Kontakten kontaktiert werden können.
Beispielsweise kann ein LED-Chip mit zwei Bodenkontakten durch das Verfahren hergestellt werden, bei dem sowohl das Gehäuse beziehungsweise der Reflektor als auch ein Auskoppelkörper durch Selbstausformung hergestellt werden kann .
Anhand der Figuren und der Ausführungsbeispiele soll die Erfindung näher erläutert werden.
Figur 1 a) bis d) schematische Seitenansicht der
Herstellung eines optoelektronischen Bauelements, Figur 2 a) bis e) schematische dreidimensionale
Seitenansicht der Herstellung eines
optoelektronischen Bauelements.
Figur 1 zeigt die schematische Seitenansicht der Herstellung eines optoelektronischen Bauelements am Beispiel einer LED.
In Figur la) ist das Substrat 10 gezeigt, das beispielsweise ein PCB, ein Keramiksubstrat, eine Leiterplatte oder eine Aluminiumplatte sein kann. Auf dem Substrat 10 sind in ersten Teilbereichen 11 nicht benetzbare Schichten 30 angeordnet. Diese befinden in diesem Beispiel im Sägespurbereich zur späteren Teilung des Substrats 10. Weiterhin sind auf dem Substrat Metallisierungen 15 vorhanden, auf die jeweils ein Licht emittierender LED-Chip 20 aufgebracht ist. Diese befinden sich auf zweiten Bereichen 12 des Substrats 10.
Am Beispiel der Figur 1 wird die Herstellung von zwei LEDs gezeigt, mit dem Verfahren kann jedoch auch nur ein LED-Chip 20 beziehungsweise mehrere LED-Chips 20 auf einem Substrat 10 aufgebracht werden. Der LED-Chip 20 ist auch mit einer nicht benetzbaren Schicht 30 beschichtet, und zwar an den
Seitenrändern sowie auf der von dem Substrat 10 abgewandten Oberseite des Chips. Die nicht benetzbare Schicht 30 kann ein fluoriertes Silikon, Polytetrafluorethylen oder Derivate davon umfassen. Die
Beschichtung des LED-Chips 20 und des Substrats 10 mit der nicht benetzbaren Schicht 30 kann beispielsweise durch
Photolithographie erfolgen. Die Beschichtung der LED-Chips 20 erfolgt vor ihrem Aufbringen auf das Substrat 10 und nach ihrem Vereinzeln aus dem Waferbund. Die LED-Chips 20 werden auf das Substrat beziehungsweise auf die Metallisierung 15 geklebt oder gelötet.
In Figur lb) ist weiterhin das Gehäuse 40 gezeigt. Dieses wird als flüssiges Gehäusematerial aufgebracht und formt sich aufgrund der nicht benetzenden Eigenschaften der nicht benetzbaren Schicht 30 zwischen Seitenwänden des LED-Chips 20 und den mit der nicht benetzbaren Schicht 30 beschichteten zweiten Teilbereichen 12 auf dem Substrat. Durch Einstellung des Benetzungswinkels werden Gehäuse mit einer von dem
Substrat abgewandten runden Oberfläche ausgebildet. Durch den symmetrischen Aufbau der nicht benetzbaren Bereiche (in den Figuren la bis ld nicht sichtbar) formt sich das Gehäuse in benetzbaren Bereichen, den zweiten Teilbereichen 12 auf dem Substrat 10.
Das Aufbringen des flüssigen Gehäusematerials kann
beispielsweise durch Screenprinting, Spincoating, Sprayen, Jetten, Dispensen oder Gießen erfolgen. Das Gehäusematerial kann eine Matrix und einen Füllstoff aufweisen. Die Matrix ist beispielsweise Silikon oder Epoxidharz, der Füllstoff beispielsweise T1O2 ·
Damit hat das Gehäusematerial auch reflektierende
Eigenschaften, womit das Gehäuse 40 auch als Reflektor für Licht, das der LED-Chip 20 emittiert, fungiert. Nach dem Aufbringen des flüssigen Gehäusematerials wird das Gehäusematerial gehärtet, beispielsweise bei einer Temperatur von 150°C. Figur lc) zeigt das gehärtete Gehäuse 40, das die LED-Chips 20 umgibt, nachdem die nicht benetzbare Schicht 30 entfernt worden ist. Somit befindet sich keine nicht benetzbare
Schicht mehr auf den LED-Chips 20 und in den ersten
Teilbereichen des Substrats 10. Die Entfernung der nicht benetzbaren Schicht 30 kann beispielsweise mittels 02_Plasma, CF4-Plasma, Ar-Plasma und/oder Isopropanol erfolgen.
Der Abstand zwischen dem Gehäuse 40 und dem LED-Chip 20 ist nur so groß wie die Dicke der entfernten nicht benetzbaren Schicht 30.
Durch die Entfernung der nicht benetzbaren Schicht 30 wird das Aufbringen weiterer Bauteile oder Schichten ermöglicht. Dies ist in Figur ld) gezeigt, wo beispielhaft eine
Auskoppellinse 50 über dem LED-Chip 20 und zwischen zwei
Gehäusewänden 40 aufgebracht ist. Die Auskoppellinse 50 kann ebenso als flüssiges Material aufgebracht werden, sich zwischen Gehäusewänden, die als Stopperkanten dienen, selbst ausformen und danach gehärtet werden. Eine Auskoppellinse kann transparent sein und somit die emittierte Strahlung beziehungsweise das emittierte Licht nur auskoppeln, oder sie kann mit Phosphormaterialien gefüllt sein, sodass das
emittierte Licht zu einer anderen Wellenlänge konvertiert werden kann. Durch das Vorhandensein des reflektierenden Gehäuses 40 wird die Auskoppeleffizienz des Bauelements in jedem Fall erhöht. Mit diesem Verfahren kann auch ein Saphirchip zur Herstellung eines optoelektronischen Bauelements verarbeitet werden.
Figur 2 zeigt das Herstellungsverfahren in schematischer Seitenansicht in dreidimensionaler Form. Gleiche
Bezugszeichen bezeichnen die gleichen Elemente, wie in Figur 1.
In Figur 2 sind beispielhaft vier Licht emittierende LED- Chips 20 auf einem Substrat 10 aufgebracht, siehe Figur 2b) .
In Figur 2a) ist das Substrat 10 gezeigt, auf dem in ersten Teilbereichen 11 eine nicht benetzbare Schicht 30 aufgebracht ist, und in zweiten Teilbereichen 12, die frei von der nicht benetzbaren Schicht ist, Metallisierungen 15 aufgebracht sind. Die Metallisierungen haben einen geringeren Durchmesser als der zweite Teilbereich, der zwischen dem ersten mit einer nicht benetzbaren Schicht versehenen Teilbereich vorhanden ist. Somit ist der zweite Teilbereich teilweise frei von Metallisierungen 15. Aufgrund der symmetrischen Anordnung des ersten Teilbereichs 11, ist der zweite Teilbereich 12
quadratisch ausgeformt.
Auf die Metallisierungen 15 werden LED-Chips 20 mit zwei Kontakten 25 aufgebracht (Figur 2b) . Anschließend wird flüssiges Gehäusematerial auf die zweiten Teilbereiche, zwischen die nicht benetzbare Schicht 30 und die LED-Chips 20 aufgebracht, wie in Figur 2c) gezeigt. Durch Selbstausformung bildet sich ein Gehäuse 40, das durch Aushärten fertig gestellt wird. Anschließend wird die nicht benetzbare Schicht 30 von dem Substrat 10 und den LED-Chips 20 entfernt. In Figur 2d) ist gezeigt, wie zwischen das Gehäuse 40 über den LED-Chips 20 eine Auskoppellinse 50 zur Auskopplung des emittierten Lichts aufgebracht ist. Diese kann ebenfalls durch Selbstausformung erzeugt werden, in dem das Gehäuse 40 als Stopperkante dient und zur Selbstausformung des flüssig aufgebrachten Materials der Auskopplungslinse hilfreich ist.
Schließlich ist in Figur 2e) eine beispielhafte Kontaktierung 60 gezeigt, die die einzelnen LED-Chips 20 kontaktiert. Es kann sich wie hier um eine CPHF-Kontaktierung handeln. Das Substrat 10 kann in den Bereichen, in denen eine nicht benetzbare Schicht 30 vorhanden war, also den ersten
Teilbereichen, getrennt werden und somit mehrere Bauelemente mit jeweils einem LED-Chip 20 bereitgestellt werden.
Damit wird ein vereinfachtes Herstellungsverfahren angegeben, das die Selbstausformung eines Gehäuses 40, sowie das
Vereinzeln nur eines einzigen Materials, nämlich das des Substrats 10, ermöglicht.
Die Erfindung ist nicht auf die oben genannten
Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr sind auch
Kombinationen davon und Ausgestaltungen umfasst, auch wenn diese nicht explizit in den Ausführungsbeispielen oder den Ansprüchen angegeben sind.

Claims

Patentansprüche
1. Optoelektronisches Bauelement aufweisend
- ein Substrat (10),
- einen Licht emittierenden Chip (20) auf dem Substrat (10), und
- ein den Licht emittierenden Chip (20) seitlich umgebendes Gehäuse (40) auf dem Substrat (10), wobei zwischen
Seitenwänden des Licht emittierenden Chips (20) und dem
Gehäuse (40) ein Abstand von weniger als 2 μπι vorhanden ist.
2. Bauelement nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei das Gehäuse (40) ein Material aufweist, das eine Matrix und einen Füllstoff umfasst.
3. Bauelement nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die Matrix aus einer Gruppe ausgewählt ist, die Silikon,
ungesättigte Polyester und Epoxidharz umfasst.
4. Bauelement nach einem der Ansprüche 2 bis 3, wobei der Füllstoff aus einer Gruppe ausgewählt ist, die ZrC>2, ZnO, BaSC>4 und 1O2 umfasst.
5. Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Gehäuse (40) von dem Chip (20) emittiertes Licht
reflektiert .
6. Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Licht emittierende Chip (20) ein LED-Chip ist.
7. Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen
Bauelements, das ein Gehäuse (40) aufweist, umfassend die Verfahrensschritte :
A) Beschichtung zumindest eines ersten Teilbereichs (11) eines Substrats (10) mit einer nicht benetzbaren Schicht
(30) ,
B) Beschichtung zumindest eines Licht emittierenden Chips (20) mit einer nicht benetzbaren Schicht (30),
C) Aufbringen des Licht emittierenden Chips (20) auf einem zweiten Teilbereich (12) des Substrats (10), der frei von der benetzbaren Schicht (30) ist,
D) Aufbringen eines flüssigen Gehäusematerials auf dem
Substrat (10),
E) Härten des Gehäusematerials,
wobei sich im Verfahrensschritt D) das Gehäusematerial zwischen dem zumindest einen ersten Teilbereich (11) und Seitenwänden des Licht emittierenden Chips (20) auf dem
Substrat (10) zu einem Gehäuse (40) formt, das im
Verfahrensschritt E) gebildet wird.
8. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei in einem dem Verfahrensschritt E) folgenden Verfahrensschritt F) die nicht benetzbare Schicht (30) entfernt wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 oder 8, wobei in einem dem Verfahrensschritt F) folgenden Verfahrensschritt G) das Substrat (10) im Bereich des zumindest einen ersten
Teilbereichs (11) geteilt wird.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, wobei in den Verfahrensschritten A) und B) als nicht benetzbare Schicht (30) ein Material aufgebracht wird, das aus einer Gruppe ausgewählt ist, die fluoriertes Silikon,
Polytetrafluorethylen oder Derivate davon umfasst.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 10, wobei das Gehäusematerial im Verfahrensschritt D) mit einer Methode aufgebracht wird, die aus einer Gruppe ausgewählt ist, die Screen printing, Spincoating, Sprühen, Jetten, Dispensen oder Gießen umfasst.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 11, wobei die nicht benetzbare Schicht (30) in den Verfahrensschritten A) und B) mittels Photolithographie aufgebracht wird.
13. Verfahren nach Anspruch 8, wobei die nicht benetzbare Schicht (30) in dem Verfahrensanspruch F) mit einem Mittel entfernt wird, das ausgewählt ist aus einer Gruppe, die Q>2~ Plasma, CF4-Plasma, Ar-Plasma und Isopropanol umfasst.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 13, wobei im Verfahrensschritt D) ein Gehäusematerial aufgebracht wird, das eine Matrix und einen Füllstoff umfasst.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 14, wobei im Verfahrensschritt B) ein LED-Chip (20) beschichtet wird.
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