WO2012155984A1 - Optoelektronische vorrichtung und verfahren zur herstellung von optoelektronischen vorrichtungen - Google Patents

Optoelektronische vorrichtung und verfahren zur herstellung von optoelektronischen vorrichtungen Download PDF

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connection carrier
cover
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Markus Foerste
Michael Schwind
Martin Haushalter
Hubert Halbritter
Frank Möllmer
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Osram Opto Semiconductors GmbH
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Definitions

  • the present application relates to an optoelectronic device having at least one optoelectronic component and to a method for producing optoelectronic components
  • Characteristics distinguishes. Furthermore, a method is to be specified with which optoelectronic devices are simplified and reliable to produce.
  • the optoelectronic device has an optoelectronic component which is provided for receiving and / or for generating radiation.
  • Optoelectronic device may in particular comprise a further optoelectronic component.
  • the further optoelectronic component may in particular comprise a further optoelectronic component.
  • Optoelectronic component can form an emitter-detector pair with the optoelectronic component.
  • the Optoelectronic component and / or optionally the further optoelectronic component can be embodied in particular as an unhoused semiconductor chip. That is, the optoelectronic device itself is free of one
  • the optoelectronic device has a connection carrier to which the optoelectronic component and optionally the further optoelectronic component is fastened.
  • a connection carrier to which the optoelectronic component and optionally the further optoelectronic component is fastened.
  • Component be electrically conductively connected in each case with at least two contact surfaces of the connection carrier.
  • Connection carrier can be embodied, for example, as a printed circuit board, such as a printed circuit board (PCB) or as a metal core board.
  • PCB printed circuit board
  • metal core board a printed circuit board
  • Connection carrier may be the optoelectronic device
  • Connection carrier for example, as a lead frame
  • the optoelectronic device it is designed as a surface mounted device (smd) device.
  • smd surface mounted device
  • Connection carrier such as the circuit board
  • connection carrier has on the
  • Contact surfaces can be electrically connected via vias through the connection carrier with the optoelectronic component and optionally the further optoelectronic component.
  • the optoelectronic device is therefore electrically external from the rear side
  • the optoelectronic device has a frame.
  • the frame may have a cavity in which the optoelectronic component is arranged.
  • the cavity may extend completely through the frame along one direction.
  • the frame can be arranged on the connection carrier and further attached to this
  • the cavity can completely circulate the optoelectronic component in the lateral direction.
  • the optoelectronic device has a
  • cover on.
  • the cover completely covers the cavity of the frame and forms part of it
  • the cover is thus in the beam path of the
  • the cover is formed as a foil.
  • the Foil may contain a polyimide or consist of a polyimide.
  • a polyimide refers in particular to a polymer having imide groups as essential structural units of the polymer main chain, it being possible for the imide groups to be present as linear or cyclic units. Furthermore, in addition to the imide groups, the polymer may also have other functional groups than
  • the film is preferably formed high temperature resistant. That is, the film withstands temperature loads of at least 200 ° C, more preferably at least 250 ° C stood.
  • Heat resistance a polyimide-containing film, for example, within the manufacturing process or the further processing of the optoelectronic device to be exposed to temperatures that can commonly occur in soldering.
  • connection carrier is arranged on the side of the frame facing away from the cover. In vertical
  • the optoelectronic device thus extends between the connection carrier and the cover.
  • a beam path from the optoelectronic component to the radiation passage area is free from a cladding material for the optoelectronic component.
  • the cavity of the frame is not with the optoelectronic component partially or completely enveloping encapsulation, such as a silicone or a
  • Epoxy filled.
  • the optical properties of the device are thus improved. Furthermore, the risk of mechanical stress on the optoelectronic component or a connecting conductor, for example a bonding wire between the optoelectronic component and the connection carrier, due to a different degree of thermal expansion of the frame and the covering material can thus be avoided. The risk of premature failure of the device can thus be reduced.
  • Optoelectronic device from environmental influences such as dust is achieved by the cover.
  • the cavity has a direction in a direction extending from the cover to the optoelectronic element
  • the undercut region is expediently designed such that it can receive the optoelectronic component.
  • the cavity has a region which tapers at least in regions from the cover in the direction of the optoelectronic component.
  • the cavity can thus at least partially a reflector-like basic shape
  • the cavity can at least partially
  • the ⁇ be formed reflective.
  • the ⁇ be formed reflective.
  • Cavity be provided with a coating of the
  • Optoelectronic component emitted and / or closed
  • the frame may be formed by means of a material suitable for the Radiation a high reflectivity, preferably a
  • the frame may be formed of a plastic filled with reflective particles, such as titanium oxide particles.
  • reflective particles such as titanium oxide particles.
  • radiated radiation or the proportion of passing through the radiation passage area and detected by the optoelectronic component radiation can be increased.
  • the frame in particular the cavity, may have a region which is designed to absorb the radiation in a targeted manner.
  • at least 50% of the incident radiation preferably at least 80% of the incident radiation, can be absorbed in this area.
  • the frame may be formed black, for example, for the human eye. The proportion of at the frame, in particular at the cavity, diverted
  • the frame and the connection carrier preferably the frame, the connection carrier and the cover, terminate flush at least along one direction.
  • Device can be produced in a simplified manner in a composite, wherein emerge in the singling of the frame, the connection carrier and the cover, in particular in a common manufacturing step by severing from the composite.
  • the optoelectronic device has an opening for an air exchange between the cavity and the Environment up.
  • the cavity is therefore not hermetically sealed.
  • the risk of a force acting on the cover due to a negative or positive pressure in the cavity with temperature changes of the optoelectronic device, for example during assembly of the device by means of soldering is eliminated or at least reduced.
  • the connection carrier for example a connection carrier designed as a printed circuit board, can have the opening.
  • a through-connection can be formed by the connection carrier as an opening.
  • the further optoelectronic component is arranged in a further cavity and the further cavity is spaced from the cavity.
  • At least two optoelectronic components of the optoelectronic device can thus be arranged in separate cavities.
  • an emitter can be arranged in the cavity and a detector in the further cavity or vice versa.
  • more than one optoelectronic component can also be arranged in a cavity.
  • two detectors may be arranged in a cavity, which may be used for example for the
  • Spectral ranges can be provided.
  • a direct beam path between the optoelectronic component and the further optoelectronic component is suppressed by means of the frame. Also at one
  • this is a proximity sensor and / or as a Ambient light sensor formed.
  • the optoelectronic device may be in addition to that by means of the optoelectronic component and further
  • the emitter-detector pair may include the proximity sensor and the additional opto-electronic
  • Component form the ambient light sensor.
  • the detector of the proximity sensor and the additional optoelectronic circuit form the ambient light sensor.
  • Component can be arranged in a common cavity.
  • an opto-electronic device intended to receive or to generate radiation
  • connection carrier to which the optoelectronic
  • a cover which covers the cavity and which forms a radiation passage area for the radiation
  • Envelope material for the optoelectronic component is.
  • connection carrier composite is provided.
  • the connection carrier group is optoelectronic
  • connection carrier assembly Components arranged.
  • a frame element with a plurality of cavities is positioned on the connection carrier assembly such that the optoelectronic components in each case are arranged in a cavity.
  • a cover is placed on the frame member.
  • the connection carrier assembly is in a plurality of connection carriers, on each of which
  • At least one optoelectronic component and a frame with a cavity are arranged, cut through.
  • the method described is particularly suitable for producing an optoelectronic device described above.
  • the optoelectronic device described above In connection with the optoelectronic
  • the method can realize an optical device with an emitter-detector pair, in which the emitter and the detector are optically separated from one another by the frame which already emerges from the frame element during singulation.
  • Figure 1 shows a first embodiment of an optoelectronic device in a schematic
  • Figure 2 shows a second embodiment of a
  • Embodiments of the cover as a function of the wavelength ⁇ ;
  • FIGS. 4A to 4E show an exemplary embodiment of a method for producing optoelectronic devices.
  • FIG. 1 shows a first exemplary embodiment of a
  • Optoelectronic device shown schematically in a sectional view.
  • Optoelectronic device 1 is designed as a proximity sensor, in which an optoelectronic component 21 and a further optoelectronic component 22 form an emitter-detector pair.
  • the optoelectronic device 1 has a
  • connection surfaces 31 Optoelectronic components facing away from the back of the connection carrier 3 are formed contact surfaces 31 which are provided for the external electrical contacting of the optoelectronic device.
  • the contact surfaces 31 are connected via through-connections 35, which extend through the connection carrier 3, to connection surfaces 37, which in turn are electrically conductively connected to the optoelectronic components 21, 22.
  • the vias may be formed as recesses in the connection carrier whose side surfaces are electrically conductive, preferably metallic, coated.
  • the coated recesses may be filled with a filler, such as a solder resist.
  • At least one of the optoelectronic components 21, 22 is preferably as an unhoused optoelectronic
  • the optoelectronic component embodied as an emitter can be designed as a light-emitting diode, in particular as a light-emitting diode.
  • the trained as a detector further optoelectronic device can, for example, as a photodiode or as a
  • Phototransistor be formed.
  • an integrated circuit having a photosensitive region such as an ASIC (Application Specific Integrated Circuit) may also be used.
  • ASIC Application Specific Integrated Circuit
  • connection carrier 3 On the connection carrier 3, a frame 4 is arranged and connected to this mechanically stable, for example by means of a fastening layer, such as an adhesive layer (not explicitly shown).
  • a fastening layer such as an adhesive layer (not explicitly shown).
  • the frame 4 has a cavity 51 and a further cavity 52, the optoelectronic component 21 being arranged in the cavity 51 and the further optoelectronic component 22 being arranged in the further cavity 52.
  • the cavity 51 forms an aperture, which forms a radiation cone, represented by a dotted line 71, for a
  • Main radiation passage area 210 of the optoelectronic component 21 defined radiation defined. Accordingly, the further cavity 52 forms a further aperture, which defines a further radiation cone 72. Within this further radiation cone to the optoelectronic device extending radiation hits directly on another
  • An inner surface 510 of the cavity 51 has an inclined portion 61 and an undercut portion 63.
  • the undercut area 63 is closer to the
  • optoelectronic component 21 is arranged. in the
  • the cavity 51 is at least so large that this area can accommodate the optoelectronic device 21.
  • the cavity 51 tapers toward the optoelectronic component 21.
  • Area 61 on the part of the optoelectronic component 21 final boundary 53 forms in regions the aperture that defines the radiation cone 71. While the minimum lateral extent of the undercut portion 63 of the cavity 51 is determined by the size of the male Optoelectronic component is predetermined, the aperture can be adjusted by means of the limitation 53 largely independently of it, in particular to a smaller in cross-section on the device 1 cross-section.
  • the first optoelectronic component 21 emits radiation through a window 9, represented by an arrow 91. Part of this emitted radiation is emitted, as shown by an arrow 92
  • the radiation cones 71, 72 and the distance of the window 9 from the optoelectronic device 1 are preferably adapted to each other such that the radiation cones 71, 72 do not overlap in the region of the window 9. So can
  • Component 22 suppressed.
  • Frame 4 is a cover 45 is arranged, which the
  • the cover is for the protection of Optoelectronic devices 21, 22 and optionally provided for the connection conductor 25.
  • Cavities 51, 52 at least partially filled and immediately adjacent to the optoelectronic devices 21, 22, so is not required.
  • a beam path from the main radiation passage area 210 to the cover 45 is free of such a cladding material.
  • Main radiation passage area 210 and the other main radiation passage area 220 a Main radiation passage area 210 and the other main radiation passage area 220 a
  • Enveloping material and the frame 4 can be avoided.
  • connection carrier 3 and the frame 4 and preferably also the foil are flush.
  • Such a device can be produced in a simplified manner in a composite.
  • the cover 45 is preferably designed as a film, in particular as a polyimide-containing film.
  • the polyimide may contain or consist of a poly (diphenyloxide-pyromellithimide).
  • the cover 45 in particular the film, has
  • a wavelength range for the radiation emitted and / or to be detected during operation is preferably between 700 nm and 1100 nm, more preferably between 800 nm and 1000 nm.
  • a peak wavelength of the emitted radiation may be 850 nm or 940 nm, respectively with a deviation of +/- 50 nm.
  • a polyimide film is therefore also suitable for defining the shortwave edge of a daylight sensor.
  • a self-supporting plate for example a plastic plate or a glass plate, can also be used for the cover 45.
  • the transmission of the cover to the respective requirements is customizable.
  • connection carrier 3 has openings 33, via which an air exchange between the environment and the cavity 51 or the further cavity 52 can take place.
  • the openings 33 can analogous to the vias 35 through
  • Vias are not or at least not completely filled.
  • connection carrier can also be designed as a leadframe, with which the optoelectronic components 21, 22 are electrically conductively connected.
  • the optoelectronic device can also have only one optoelectronic component or more than two optoelectronic components.
  • the described optoelectronic device 1 is particularly compact and inexpensive to produce and therefore suitable for many applications.
  • the optoelectronic device is particularly suitable for proximity sensor and / or
  • Ambient light sensor in electronic devices such as hand-held devices, such as mobile phones.
  • the second exemplary embodiment illustrated in a schematic sectional view in FIG. 2 substantially corresponds to the first described in connection with FIG. 1
  • the cavity 51 is formed with a reflector-like basic shape. Even at a comparatively large angle through the
  • Main radiation passage area 210 and / or by a
  • the inner surface 510 of the cavity 51 is provided with a coating.
  • the cavity by means of the coating 55 for the radiation emitted by the optoelectronic component 21 radiation is formed.
  • the coating may have a reflectivity of 60% or more, preferably 80% or more. For example, is suitable for the
  • the frame 4 itself may consist of a
  • the frame may contain a plastic that is filled with reflective particles, such as titanium oxide particles.
  • the additional cavity 52 can also be provided with such a coating as an alternative or in addition to the cavity 51.
  • the frame 4 may be made of a reflective material and the coating may be provided to selectively absorb radiation in the spectral range to be detected.
  • the frame 4 or the Coating 55 absorb at least 50% of the incident radiation.
  • Cavity 51 completely or only partially provided with such a coating.
  • an additional optoelectronic component 23 is arranged in the further cavity 52 and can be externally contacted electrically via contact surfaces 31.
  • the additional optoelectronic component 23 is provided for the detection of radiation in a different detection area from the detection area of the further optoelectronic component 22.
  • the additional optoelectronic component is a
  • Ambient light sensor formed whose spectral
  • Sensitivity distribution is approximated or equal to the sensitivity distribution of the human eye.
  • the emitter-detector pair preferably operates in the
  • further component 22 and the additional component 23 are achieved in this embodiment by means of a filter 26 on the further component 22 and by means of a further filter 27 on the additional component 23.
  • the further filter 27 is preferably designed such that it together with the transmission of the cover 45 the Sensitivity distribution of the human eye replicates. If a polyimide film is used, a filter sufficient for this purpose determines the long-wave edge of the sensitivity radiation. On the use of a comparatively expensive trained as a bandpass filter can therefore be dispensed with.
  • the further component 22 and the additional component 23 can therefore be of the same design apart from the various filters. Alternatively or additionally, different sensitivity distributions can be achieved by
  • the further component 22 can also be two radiation
  • Component can therefore be designed as a detector of a proximity sensor and as an ambient light sensor.
  • a via 35 as an opening 33 through which a
  • the via 35 is formed as a recess whose side surfaces is provided with an electrically conductive contact coating 36.
  • the recess with the contact coating is free of a filler material, leaving a path for air exchange
  • each cavity 51, 52 at least one via is formed as such an opening. Openings in addition to the vias are therefore not required, but may be additionally provided. It is also possible for a plurality of plated-through holes per cavity, in particular all plated-through holes, to be designed as openings. Of course, openings formed as openings can also be used in the first embodiment described in connection with FIG.
  • FIGS. 4A to 4E An exemplary embodiment of a method for producing an optoelectronic device is shown schematically in sectional view in FIGS. 4A to 4E.
  • Connection carrier assembly 30 from which emerge in the manufacture of several connection carrier is shown in Figure 4A. For simplicity, only part of the
  • connection carrier 3 for example a printed circuit board, has plated-through holes 35, via the rear side
  • Contact surfaces 31 are connected to front pads 37.
  • connection carrier 3 has openings 33 which extend through the connection carrier.
  • Openings and the recesses for the vias 35 may be formed in a common manufacturing step, wherein the openings 33 in contrast to the
  • Through holes 35 are not or at least partially filled with a filler.
  • connection carrier assembly 30 A plurality of preferably unhoused optoelectronic components 21, 22, 23 is arranged on the connection carrier assembly 30 and electrically connected to the connection surfaces 37
  • connection carrier assembly 30 with the already mounted and contacted optoelectronic components 21, 22, 23 a frame element 40 with a plurality of cavities 51, 52 is positioned so that the components within the
  • the frame 4 can be fastened to the connection carrier assembly 30, for example by means of a fastening layer, for example an adhesive layer (not explicitly shown in FIG. 4C).
  • An optional existing coating 55 of the frame member 40 is preferably already before the attachment of the
  • connection carrier 30 of the connection carrier 30 On a side facing away from the connection carrier 30 of the
  • a cover 45 is applied, which covers the cavities 51, 52.
  • a cover a film, in particular a polyimide film over the
  • Cavities 51, 52 are tensioned.
  • connection carrier composite 30 The composite formed from connection carrier composite 30,
  • Frame member 40 and cover 45 is severed along dividing lines 8, whereby separate optoelectronic devices 1 emerge, in which the frame 4, the
  • Connection carrier 3 and the cover 45 at least partially flush.
  • the severing can in particular
  • FIG. 4E A completed optoelectronic device 1, which is designed essentially as described in connection with FIG. 2, is shown in FIG. 4E.
  • optoelectronic devices can be produced in a composite in a simple and reliable manner, wherein when singulating the composite for the further assembly finished surface mountable
  • optoelectronic devices 1 protected.
  • An additional wrapping material such as a potting compound to protect the optoelectronic devices is not required.

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  • Led Device Packages (AREA)
  • Light Receiving Elements (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)

Abstract

Es wird eine optoelektronische Vorrichtung (1) angegeben, die ein optoelektronisches Bauelement (21), einen Rahmen (4), einen Anschlussträger (3) und eine Abdeckung (45) aufweist. Das optoelektronische Bauelement ist zum Empfangen oder zum Erzeugen von Strahlung vorgesehen. Der Rahmen weist eine Kavität auf, in dem das optoelektronische Bauelement angeordnet ist. An dem Anschlussträger ist das optoelektronische Bauelement befestigt. Die Abdeckung überdeckt die Kavität und bildet für die Strahlung eine Strahlungsdurchtrittsfläche. Ein Strahlengang von dem optoelektronischen Bauelement zur Strahlungsdurchtrittsfläche ist frei von einem Umhüllungsmaterial für das optoelektronische Bauelement.

Description

Beschreibung
Optoelektronische Vorrichtung und Verfahren zur Herstellung von optoelektronischen Vorrichtungen
Die vorliegende Anmeldung betrifft eine optoelektronische Vorrichtung mit zumindest einem optoelektronischen Bauelement und ein Verfahren zum Herstellen von optoelektronischen
Vorrichtungen .
Bei optoelektronischen Vorrichtungen können unterschiedliche thermische Ausdehnungskoeffizienten der einzelnen Elemente wie beispielsweise Halbleiterchip, Verkapselung des
Halbleiterchips und Gehäuse, eine starke mechanische
Beanspruchung einzelner Elemente oder Bereiche der Vorrichtung verursachen. Dieser Effekt kann sich mit zunehmender
Miniaturisierung der Bauform noch verstärken.
Eine zu lösende Aufgabe ist es, eine optoelektronische
Vorrichtung anzugeben, die besonders kompakt ist und sich eine lange Betriebsdauer durch gute optoelektronische
Eigenschaften auszeichnet. Weiterhin soll ein Verfahren angegeben werden, mit dem optoelektronische Vorrichtungen vereinfacht und zuverlässig herstellbar sind.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform der optoelektronischen Vorrichtung weist die optoelektronische Vorrichtung ein optoelektronisches Bauelement auf, das zum Empfangen und/oder zum Erzeugen von Strahlung vorgesehen ist. Die
optoelektronische Vorrichtung kann insbesondere ein weiteres optoelektronisches Bauelement aufweisen. Das weitere
optoelektronische Bauelement kann mit dem optoelektronischen Bauelement ein Emitter-Detektor-Paar bilden. Das optoelektronische Bauelement und/oder gegebenenfalls das weitere optoelektronische Bauelement kann insbesondere als ein ungehäuster Halbleiterchip ausgeführt sein. Das heißt, das optoelektronische Bauelement selbst ist frei von einem
Gehäuse, in dem der Halbleiterchip angeordnet ist. Eine kompakte Ausgestaltung der Vorrichtung wird so vereinfacht.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform der optoelektronischen Vorrichtung weist die optoelektronische Vorrichtung einen Anschlussträger auf, an dem das optoelektronische Bauelement und gegebenenfalls das weitere optoelektronische Bauelement befestigt ist. Insbesondere kann ein optoelektronisches
Bauelement jeweils mit zumindest zwei Anschlussflächen des Anschlussträgers elektrisch leitend verbunden sein. Der
Anschlussträger kann beispielsweise als eine Leiterplatte, etwa eine gedruckte Leiterplatte (Printed Circuit Board, PCB) oder als eine Metallkernplatine ausgeführt sein. Der
Anschlussträger kann die optoelektronische Vorrichtung
rückseitig, also auf einer einer Strahlungsdurchtrittsfläche der optoelektronischen Vorrichtung gegenüberliegenden Seite, abschließen. Alternativ zu einer Leiterplatte kann der
Anschlussträger beispielsweise als ein Leiterrahmen
ausgebildet sein.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform der optoelektronischen Vorrichtung ist diese als eine oberflächenmontierbare (surface mounted device, smd) Vorrichtung ausgebildet. Der
Anschlussträger, etwa die Leiterplatte, ist Teil der
optoelektronischen Vorrichtung, welche für die Montage
beispielsweise auf einer weiteren Leiterplatte angeordnet und mit dieser elektrisch leitend verbunden werden kann. Gemäß zumindest einer Ausführungsform der optoelektronischen Vorrichtung weist der Anschlussträger auf der der
Strahlungsdurchtrittsfläche abgewandten Seite Kontaktflächen für die externe elektrische Kontaktierung auf. Die
Kontaktflächen können über Durchkontaktierungen durch den Anschlussträger mit dem optoelektronischen Bauelement und gegebenenfalls dem weiteren optoelektronischen Bauelement elektrisch verbunden sein. Die optoelektronische Vorrichtung ist also von der Rückseite her extern elektrisch
kontaktierbar .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform der optoelektronischen Vorrichtung weist die optoelektronische Vorrichtung einen Rahmen auf. Der Rahmen kann eine Kavität aufweisen, in der das optoelektronische Bauelement angeordnet ist. Die Kavität kann sich entlang einer Richtung vollständig durch den Rahmen hindurch erstrecken. Der Rahmen kann auf dem Anschlussträger angeordnet und weiterhin an diesem befestigt sein,
beispielsweise mittels einer Befestigungsschicht. Insbesondere kann die Kavität das optoelektronische Bauelement in lateraler Richtung vollständig umlaufen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform der optoelektronischen Vorrichtung weist die optoelektronische Vorrichtung eine
Abdeckung auf. Die Abdeckung überdeckt die Kavität des Rahmens insbesondere vollständig und bildet für die von dem
optoelektronischen Bauelement zu empfangende oder zu
erzeugende Strahlung eine Strahlungsdurchtrittsfläche . Die Abdeckung befindet sich also im Strahlengang des
optoelektronischen Bauelements.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform der optoelektronischen Vorrichtung ist die Abdeckung als eine Folie ausgebildet. Die Folie kann ein Polyimid enthalten oder aus einem Polyimid bestehen .
Ein Polyimid bezeichnet dabei insbesondere ein Polymer mit Imid-Gruppen als wesentliche Struktureinheiten der Polymer- Hauptkette, wobei die Imid-Gruppen als lineare oder zyklische Einheiten vorliegen können. Weiterhin kann das Polymer neben den Imid-Gruppen auch weitere funktionelle Gruppen als
Bestandteile der Polymer-Hauptkette aufweisen, beispielsweise Amid-, Ester- und/oder Ether-Gruppen .
Polyimide können sich durch eine hohe Stabilität und
Festigkeit in einem breiten Temperaturbereich auszeichnen. Die Folie ist vorzugsweise hoch temperaturbeständig ausgebildet. Das heißt, die Folie hält Temperaturbelastungen von mindestens 200 °C, besonders bevorzugt von mindestens 250 °C, stand.
Durch die hohe Temperaturbeständigkeit und
Wärmeformbeständigkeit kann eine ein Polyimid aufweisende Folie beispielsweise innerhalb des Herstellungsprozesses oder der Weiterverarbeitung der optoelektronischen Vorrichtung Temperaturen ausgesetzt werden, wie sie üblicherweise bei Lötverfahren auftreten können.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform der optoelektronischen Vorrichtung ist der Anschlussträger auf der der Abdeckung abgewandten Seite des Rahmens angeordnet. In vertikaler
Richtung erstreckt sich die optoelektronische Vorrichtung also zwischen dem Anschlussträger und der Abdeckung.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform der optoelektronischen Vorrichtung ist ein Strahlengang von dem optoelektronischen Bauelement zur Strahlungsdurchtrittsfläche frei von einem Umhüllungsmaterial für das optoelektronische Bauelement. Mit anderen Worten ist die Kavität des Rahmens nicht mit einer das optoelektronische Bauelement teilweise oder vollständig umhüllenden Verkapselung, etwa einem Silikon oder einem
Epoxid, befüllt. Die optischen Eigenschaften der Vorrichtung werden so verbessert. Weiterhin kann so die Gefahr einer mechanischen Beanspruchung des optoelektronischen Bauelements oder eines Verbindungsleiters, beispielsweise eines Bond- Drahts zwischen dem optoelektronischen Bauelement und dem Anschlussträger, aufgrund einer unterschiedlich starken thermischen Ausdehnung des Rahmens und des Umhüllungsmaterials vermieden werden. Das Risiko eines vorzeitigen Ausfalls der Vorrichtung kann so verringert werden. Der Schutz des
optoelektronischen Bauelements vor Umgebungseinflüssen wie Staub wird durch die Abdeckung erzielt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform der optoelektronischen Vorrichtung weist die Kavität in einer von der Abdeckung zum optoelektronischen Element verlaufenden Richtung einen
hinterschnittenen Bereich auf. Der hinterschnittene Bereich ist zweckmäßigerweise derart ausgeführt, dass dieser das optoelektronische Bauelement aufnehmen kann.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform der optoelektronischen Vorrichtung weist die Kavität einen Bereich auf, der sich von der Abdeckung in Richtung des optoelektronischen Bauelements zumindest bereichsweise verjüngt. Die Kavität kann also zumindest bereichsweise eine reflektorartige Grundform
aufweisen. Die Kavität kann zumindest bereichsweise
reflektierend ausgebildet sein. Beispielsweise kann die
Kavität mit einer Beschichtung versehen sein, die vom
optoelektronischen Bauelement emittierte und/oder zu
emittierende Strahlung gerichtet oder diffus reflektiert. Der Rahmen kann mittels eines Materials gebildet sein, das für die Strahlung eine hohe Reflektivität , vorzugsweise eine
Reflektivität von mindestens 80 %, aufweist. Beispielsweise kann der Rahmen aus einem Kunststoff gebildet sein, der mit reflektierenden Partikeln, etwa Titanoxid-Partikeln, gefüllt ist. Durch eine reflektierende Ausgestaltung der Kavität kann die insgesamt durch die Strahlungsdurchtrittsflache
abgestrahlte Strahlung beziehungsweise der Anteil der durch die Strahlungsdurchtrittsflache hindurch tretenden und von dem optoelektronischen Bauelement detektierten Strahlung erhöht werden .
Alternativ oder ergänzend kann der Rahmen, insbesondere die Kavität, einen Bereich aufweisen, der für die Strahlung gezielt absorbierend ausgebildet ist. Insbesondere kann in diesem Bereich mindestens 50 % der auftreffenden Strahlung, bevorzugt mindestens 80 % der auftreffenden Strahlung, absorbiert werden. Der Rahmen kann beispielsweise für das menschliche Auge schwarz ausgebildet sein. Der Anteil von an dem Rahmen, insbesondere an der Kavität, umgelenkte
Streustrahlung wird so reduziert.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform der optoelektronischen Vorrichtung schließen der Rahmen und der Anschlussträger, bevorzugt der Rahmen, der Anschlussträger und die Abdeckung, zumindest entlang einer Richtung bündig ab. Eine solche
Vorrichtung ist vereinfacht im Verbund herstellbar, wobei bei der Vereinzelung der Rahmen, der Anschlussträger und die Abdeckung insbesondere in einem gemeinsamen Fertigungsschritt durch ein Durchtrennen aus dem Verbund hervorgehen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform der optoelektronischen Vorrichtung weist die optoelektronische Vorrichtung eine Öffnung für einen Luftaustausch zwischen der Kavität und der Umgebung auf. Die Kavität ist also nicht hermetisch dicht. Die Gefahr einer Krafteinwirkung auf die Abdeckung infolge eines Unter- oder Überdrucks in der Kavität bei Temperaturänderungen der optoelektronischen Vorrichtung, beispielsweise bei der Montage der Vorrichtung mittels Lötens, ist so eliminiert oder zumindest vermindert. Insbesondere kann der Anschlussträger, etwa ein als Leiterplatte ausgebildeter Anschlussträger, die Öffnung aufweisen. Insbesondere kann eine Durchkontaktierung durch den Anschlussträger als Öffnung ausgebildet sein.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform der optoelektronischen Vorrichtung ist das weitere optoelektronische Bauelement in einer weiteren Kavität angeordnet und die weitere Kavität ist von der Kavität beabstandet. Zumindest zwei optoelektronische Bauelemente der optoelektronischen Vorrichtung können also in voneinander getrennten Kavitäten angeordnet sein. Insbesondere kann in der Kavität ein Emitter und in der weiteren Kavität ein Detektor angeordnet sein oder umgekehrt. In einer Kavität können aber auch mehr als ein optoelektronisches Bauelement angeordnet sein. Beispielsweise können in einer Kavität zwei Detektoren angeordnet sein, die beispielsweise für die
Detektion von Strahlung in voneinander verschiedenen
Spektralbereichen vorgesehen sein können.
Ein direkter Strahlenpfad zwischen dem optoelektronischen Bauelement und dem weiteren optoelektronischen Bauelement ist mittels des Rahmens unterdrückt. Auch bei einem
vergleichsweise kleinen Abstand zwischen den
optoelektronischen Bauelementen wird mittels des Rahmens ein unerwünschter Signalanteil aufgrund eines optischen
Übersprechens vermieden oder zumindest verringert.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform der optoelektronischen Vorrichtung ist diese als ein Näherungssensor und/oder als ein Umgebungslichtsensor ausgebildet. Insbesondere kann die optoelektronische Vorrichtung zusätzlich zu dem mittels des optoelektronischen Bauelements und des weiteren
optoelektronischen Bauelements gebildeten Emitter-Detektor- Paares ein zusätzliches optoelektronische Bauelement
aufweisen. In diesem Fall kann das Emitter-Detektor-Paar den Näherungssensor und das zusätzliche optoelektronische
Bauelement den Umgebungslichtsensor bilden. Der Detektor des Näherungssensors und das zusätzliche optoelektronische
Bauelement können in einer gemeinsamen Kavität angeordnet sein .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst die
optoelektronische Vorrichtung:
- ein optoelektronisches Bauelement, das zum Empfangen oder zum Erzeugen von Strahlung vorgesehen ist,
- einen Rahmen, der eine Kavität aufweist, in dem das
optoelektronische Bauelement angeordnet ist,
- einen Anschlussträger, an dem das optoelektronische
Bauelement befestigt ist, und
- eine Abdeckung, die die Kavität überdeckt und die für die Strahlung eine Strahlungsdurchtrittsfläche bildet,
wobei ein Strahlengang von dem optoelektronischen Bauelement zur Strahlungsdurchtrittsfläche frei von einem
Umhüllungsmaterial für das optoelektronische Bauelement ist.
Bei einem Verfahren zum Herstellen einer Mehrzahl von
optoelektronischen Vorrichtungen wird gemäß zumindest einer Ausführungsform ein Anschlussträgerverbund bereitgestellt. Au dem Anschlussträgerverbund werden optoelektronische
Bauelemente angeordnet. Ein Rahmenelement mit einer Mehrzahl von Kavitäten wird auf dem Anschlussträgerverbund derart positioniert, dass die optoelektronischen Bauelemente jeweils in einer Kavität angeordnet sind. Eine Abdeckung wird auf dem Rahmenelement angeordnet. Der Anschlussträgerverbund wird in eine Mehrzahl von Anschlussträgern, auf denen jeweils
zumindest ein optoelektronisches Bauelement und ein Rahmen mit einer Kavität angeordnet sind, durchtrennt. Insbesondere können beim Durchtrennen die Abdeckung, das Rahmenelement und der Anschlussträgerverbund in einem gemeinsamen
Herstellungsschritt durchtrennt werden. Dies kann
beispielsweise mechanisch, etwa mittels Sägens, oder mittels eines Lasertrennverfahrens, erfolgen.
Das beschriebene Verfahren ist zur Herstellung einer weiter oben beschriebenen optoelektronischen Vorrichtung besonders geeignet. Im Zusammenhang mit der optoelektronischen
Vorrichtung ausgeführte Merkmale können daher auch für das Verfahren herangezogen werden und umgekehrt.
Insbesondere kann mit dem Verfahren eine optische Vorrichtung mit einem Emitter-Detektor-Paar realisiert werden, bei dem der Emitter und der Detektor durch den bereits beim Vereinzeln aus dem Rahmenelement hervorgehenden Rahmen optisch voneinander getrennt sind. Auf zusätzliche, nachträglich auf die
Vorrichtung aufzusetzende Elemente für die optische Trennung kann verzichtet werden. Dadurch kann ein Kostenmehraufwand bei gleichzeitiger Verbesserung der optoelektronischen
Eigenschaften vermieden werden.
Weitere Merkmale, Ausgestaltungen und Zweckmäßigkeiten ergeben sich aus der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele in Verbindung mit den Figuren.
Es zeigen: Figur 1 ein erstes Ausführungsbeispiel für eine optoelektronische Vorrichtung in schematischer
Schnittansieht ;
Figur 2 ein zweites Ausführungsbeispiel für eine
optoelektronische Vorrichtung in schematischer
Schnittansieht ;
Figur 3 Kurven für die Transmission T für
Ausführungsbeispiele der Abdeckung in Abhängigkeit von der Wellenlänge λ; und
Figuren 4A bis 4E ein Ausführungsbeispiel für ein Verfahren zum Herstellen von optoelektronischen Vorrichtungen.
Gleiche, gleichartige oder gleich wirkende Elemente sind in den Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen.
Die Figuren und die Größenverhältnisse der in den Figuren dargestellten Elemente untereinander sind nicht als
maßstäblich zu betrachten. Vielmehr können einzelne Elemente zur besseren Darstellbarkeit und/oder zum besseren Verständnis übertrieben groß dargestellt sein.
In Figur 1 ist ein erstes Ausführungsbeispiel für eine
optoelektronische Vorrichtung schematisch in Schnittansicht dargestellt. In diesem Ausführungsbeispiel ist die
optoelektronische Vorrichtung 1 als ein Näherungssensor ausgebildet, bei dem ein optoelektronisches Bauelement 21 und ein weiteres optoelektronisches Bauelement 22 ein Emitter- Detektor-Paar bilden. Die optoelektronische Vorrichtung 1 weist einen
Anschlussträger 3 auf, an dem die optoelektronischen
Bauelemente 21, 22 befestigt sind. Auf einer den
optoelektronischen Bauelementen abgewandten Rückseite des Anschlussträgers 3 sind Kontaktflächen 31 ausgebildet, die für die externe elektrische Kontaktierung der optoelektronischen Vorrichtung vorgesehen sind. Die Kontaktflächen 31 sind über Durchkontaktierungen 35, die sich durch den Anschlussträger 3 hindurch erstrecken, mit Anschlussflächen 37 verbunden, welche wiederum mit den optoelektronischen Bauelementen 21, 22 elektrisch leitend verbunden sind. Die Durchkontaktierungen können als Aussparungen in dem Anschlussträger ausgebildet sein, deren Seitenflächen elektrisch leitfähig, vorzugsweise metallisch, beschichtet sind. Die beschichteten Aussparungen können mit einem Füllmaterial, etwa einem Lötstoplack verfüllt sein .
Zumindest eines der optoelektronischen Bauelemente 21, 22 ist vorzugsweise als ein ungehäuster optoelektronischer
Halbleiterchip ausgeführt. Das als Emitter ausgebildete optoelektronische Bauelement kann als eine Lumineszenzdiode, insbesondere als eine Leuchtdiode ausgebildet sein. Das als Detektor ausgebildete weitere optoelektronische Bauelement kann beispielsweise als eine Photodiode oder als ein
Phototransistor ausgebildet sein. Alternativ kann auch ein integrierter Schaltkreis mit einem photoempfindlichen Bereich, etwa ein ASIC (application specific integrated circuit)
Anwendung finden. Die elektrische Kontaktierung des
Halbleiterchips kann beispielsweise mittels eines
Verbindungsleiters 25, etwa eines Bond-Drahts, erfolgen.
Auf dem Anschlussträger 3 ist ein Rahmen 4 angeordnet und mit diesem mechanisch stabil verbunden, beispielsweise mittels einer Befestigungsschicht, etwa einer Klebeschicht (nicht explizit dargestellt) .
Der Rahmen 4 weist eine Kavität 51 und eine weitere Kavität 52 auf, wobei das optoelektronische Bauelement 21 in der Kavität 51 und das weitere optoelektronische Bauelement 22 in der weiteren Kavität 52 angeordnet sind. Die Kavität 51 bildet eine Apertur, welche einen Strahlungskegel, dargestellt durch eine gepunktete Linie 71, für die aus einer
Hauptstrahlungsdurchtrittsfläche 210 des optoelektronischen Bauelements 21 austretende Strahlung definiert. Entsprechend bildet die weitere Kavität 52 eine weitere Apertur, welche einen weiteren Strahlungskegel 72 definiert. Innerhalb dieses weiteren Strahlungskegels zur optoelektronischen Vorrichtung verlaufende Strahlung trifft direkt auf eine weitere
Hauptstrahlungsdurchtrittsfläche 220 des weiteren
optoelektronischen Bauelements 22.
Eine Innenfläche 510 der Kavität 51 weist einen geneigten Bereich 61 und einen hinterschnittenen Bereich 63 auf. Der hinterschnittene Bereich 63 ist näher an dem
optoelektronischen Bauelement 21 angeordnet. Im
hinterschnittene Bereich ist die Kavität 51 mindestens so groß, dass dieser Bereich das optoelektronische Bauelement 21 aufnehmen kann.
Im geneigten Bereich 61 verjüngt sich die Kavität 51 zum optoelektronischen Bauelement 21 hin. Eine den geneigten
Bereich 61 seitens des optoelektronischen Bauelements 21 abschließende Begrenzung 53 bildet bereichsweise die Apertur, die den Strahlungskegel 71 definiert. Während die minimale laterale Ausdehnung des hinterschnittenen Bereichs 63 der Kavität 51 durch die Größe des aufzunehmenden optoelektronischen Bauelements vorgegeben ist, kann mittels der Begrenzung 53 die Apertur weitgehend unabhängig davon, insbesondere auf einen in Aufsicht auf die Vorrichtung 1 kleineren Querschnitt eingestellt werden.
Analog dazu weist die weitere Kavität 52 eine weitere
Innenfläche 520 mit einem weiteren geneigten Bereich 62 und einem weiteren hinterschnittenen Bereich 64 auf.
Im Betrieb der optoelektronischen Vorrichtung 1 emittiert das erste optoelektronische Bauelement 21 Strahlung durch ein Fenster 9, dargestellt durch einen Pfeil 91. Ein Teil dieser abgestrahlten Strahlung wird, wie durch einen Pfeil 92
veranschaulicht, zurück reflektiert und trifft auf das weitere optoelektronische Bauelement 22.
Die Strahlungskegel 71, 72 und der Abstand des Fensters 9 von der optoelektronischen Vorrichtung 1 sind vorzugsweise derart aneinander angepasst, dass sich die Strahlungskegel 71, 72 im Bereich des Fensters 9 nicht überschneiden. So kann
weitestgehend vermieden werden, dass Strahlung, die nicht aus dem Fenster 9 austritt, sondern als reflektierte
Streustrahlung auf das weiteren Bauelement 22 auftrifft, einen störenden Signalanteil verursacht. Mit anderen Worten wird das optische Übersprechen innerhalb der optoelektronischen
Vorrichtung zwischen dem Bauelement 21 und dem weiteren
Bauelement 22 unterdrückt.
Auf der dem Anschlussträger 3 abgewandten Oberseite des
Rahmens 4 ist eine Abdeckung 45 angeordnet, welche die
Kavitäten 51, 52 überdeckt. Die Abdeckung bildet eine
Strahlungsdurchtrittsfläche 10 für die optoelektronische
Vorrichtung 1. Die Abdeckung ist für den Schutz der optoelektronischen Bauelemente 21, 22 sowie gegebenenfalls für die Verbindungsleiter 25 vorgesehen. Eine zusätzliche
Verkapselung der optoelektronischen Bauelemente, die die
Kavitäten 51, 52 zumindest teilweise befüllt und unmittelbar an die optoelektronischen Bauelemente 21, 22 angrenzt, ist also nicht erforderlich. Insbesondere ist ein Strahlengang von der Hauptstrahlungsdurchtrittsfläche 210 zur Abdeckung 45 frei von einem solchen Umhüllungsmaterial. Die im Betrieb
emittierte beziehungsweise detektierte Strahlung durchläuft zwischen der Abdeckung 45 und der
Hauptstrahlungsdurchtrittsfläche 210 beziehungsweise der weiteren Hauptstrahlungsdurchtrittsfläche 220 einen
FreiStrahlbereich .
Die Gefahr einer starken mechanischen Belastung der
optoelektronischen Bauelemente 21, 22 und/oder der
Verbindungsleiter 25 aufgrund von unterschiedlich starken thermischen Ausdehnungskoeffizienten des, insbesondere an den Verbindungsleiter 25 unmittelbar angrenzenden,
Umhüllungsmaterials und des Rahmens 4 kann so vermieden werden .
In lateraler Richtung schließen der Anschlussträger 3 und der Rahmen 4 und vorzugsweise auch die Folie bündig ab. Eine derartige Vorrichtung ist vereinfacht im Verbund herstellbar.
Die Abdeckung 45 ist vorzugsweise als eine Folie, insbesondere als eine ein Polyimid enthaltende Folie, ausgeführt.
Insbesondere kann das Polyimid ein Poly- (Diphenyloxid- pyromellithimid) enthalten oder aus einem solchen Material bestehen. Eine hochtemperaturbeständige Abdeckung und damit eine lötbare optoelektronische Vorrichtung 1 ist so auf einfache Weise realisiert. Eine solche Folie wird beispielsweise von der Firma DuPont de Nemours unter der Markenbezeichnung „Kapton" vertrieben.
Die Abdeckung 45, insbesondere die Folie, weist
zweckmäßigerweise für die im Betrieb emittierte und/oder zu detektierende Strahlung eine Transmission von mindestens 70 bevorzugt von mindestens 80 %, besonders bevorzugt von mindestens 90 %, auf. Ein Wellenlängenbereich für die im Betrieb emittierte und/oder zu detektierende Strahlung liegt vorzugsweise zwischen einschließlich 700 nm und einschließli 1100 nm, besonders bevorzugt zwischen einschließlich 800 nm und 1000 nm. Beispielsweise kann eine Peak-Wellenlänge der emittierten Strahlung 850 nm oder 940 nm, jeweils mit einer Abweichung von +/- 50 nm, betragen.
Wie in Figur 3 dargestellt, können Polyimid-Folien im
Wellenlängenbereich von etwa 700 nm bis 1100 nm eine
Transmission von etwa 90 % aufweisen. Der Abfall der
Transmission zu kürzeren Wellenlängen hin entspricht
näherungsweise der Empfindlichkeitskurve des menschlichen Auges im Hellen, welche bei etwa 515 nm auf den halben Wert bezogen auf den Maximalwert bei etwa 560 nm abfällt. Eine Polyimid-Folie eignet sich daher auch, um die kurzwellige Flanke eines Tageslichtsensors zu definieren.
Alternativ zu einer Folie kann für die Abdeckung 45 auch ein freitragendes Plättchen, beispielsweise ein Kunststoff- Plättchen oder ein Glas-Plättchen, Anwendung finden.
Mittels der Wahl des Materials für die Abdeckung 45 und/oder mittels der Form der Abdeckung, etwa der Dicke der Abdeckung und/oder mittels einer Strukturierung, beispielsweise durch eine Prägung, ist die Transmission der Abdeckung an die jeweiligen Anforderungen anpassbar.
Der Anschlussträger 3 weist Öffnungen 33 auf, über die ein Luftaustausch zwischen der Umgebung und der Kavität 51 beziehungsweise der weiteren Kavität 52 erfolgen kann. Die Gefahr, dass sich durch Ausbilden eines Unter- oder Überdrucks in zumindest einer der Kavitäten 51, 52 relativ zu der
Umgebung, beispielsweise bei einer Temperaturänderung, etwa während der Montage der optoelektronischen Vorrichtung mittels Lötens, eine zu starke mechanische Beanspruchung der Abdeckung 45 ergibt, ist so weitgehend reduziert. Die Öffnungen 33 können analog zu den Durchkontaktierungen 35 durch
Aussparungen in dem Anschlussträger 3 ausgebildet werden, wobei die Öffnungen 33 im Unterschied zu den
Durchkontaktierungen nicht oder zumindest nicht vollständig verfüllt sind.
Von dem beschriebenen Ausführungsbeispiel abweichend kann der Anschlussträger auch als ein Leiterrahmen ausgebildet sein, mit dem die optoelektronischen Bauelemente 21, 22 elektrisch leitend verbunden sind. Weiterhin kann die optoelektronische Vorrichtung auch nur ein optoelektronisches Bauelement oder mehr als zwei optoelektronische Bauelemente aufweisen.
Die beschriebene optoelektronische Vorrichtung 1 ist besonders kompakt und kostengünstig herstellbar und daher für viele Anwendungen geeignet. Die optoelektronische Vorrichtung eignet sich insbesondere Näherungssensor und/oder
Umgebungslichtsensor in Elektronikgeräten, beispielsweise in handgehaltenen Geräten, etwa in Mobiltelefonen. Das in Figur 2 in schematischer Schnittansicht dargestellte zweite Ausführungsbeispiel entspricht im Wesentlichen dem im Zusammenhang mit Figur 1 beschriebenen ersten
Ausführungsbeispiel. Im Unterschied hierzu ist die Kavität 51 mit einer reflektorartigen Grundform ausgebildet. Auch unter einem vergleichsweise großen Winkel durch die
Hauptstrahlungsdurchtrittsflache 210 und/oder durch eine
Seitenfläche des optoelektronischen Bauelements 21 austretende Strahlung kann so aus der Strahlungsdurchtrittsfläche 10 der Vorrichtung 1 austreten. Weiterhin ist die Innenfläche 510 der Kavität 51 mit einer Beschichtung versehen. In diesem
Ausführungsbeispiel ist die Kavität mittels der Beschichtung 55 für die von dem optoelektronischen Bauelement 21 emittierte Strahlung reflektierend ausgebildet. Die Beschichtung kann eine Reflektivität von 60 % oder mehr, bevorzugt von 80 % oder mehr aufweisen. Beispielsweise eignet sich für die
Beschichtung ein Metall, etwa Aluminium, Silber, Rhodium, Palladium, Chrom oder Nickel oder eine metallische Legierung mit zumindest einem der genannten Materialien. Die insgesamt von der optoelektronischen Vorrichtung abgestrahlte
Strahlungsleistung kann so gesteigert werden. Alternativ zu einer Beschichtung kann der Rahmen 4 selbst aus einem
reflektierenden Material gefertigt sein. Beispielsweise kann der Rahmen einen Kunststoff enthalten, der mit reflektierenden Partikeln, beispielsweise Titanoxid-Partikeln, gefüllt ist.
Von dem beschriebenen Ausführungsbeispiel abweichend kann auch die weitere Kavität 52 alternativ oder zusätzlich zur Kavität 51 mit einer solchen Beschichtung versehen sein. Weiterhin kann auch der Rahmen 4 aus einem reflektierenden Material gefertigt sein und die Beschichtung dafür vorgesehen sein, Strahlung im zu detektierenden Spektralbereich gezielt zu absorbieren. Beispielsweise kann der Rahmen 4 oder die Beschichtung 55 mindestens 50 % der auftreffenden Strahlung absorbieren .
Selbstverständlich kann eine wie vorstehend beschriebene
Beschichtung auch bei dem im Zusammenhang mit Figur 1
beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel Anwendung finden. Beispielsweise kann der hinterschnittene Bereich 63 der
Kavität 51 vollständig oder nur bereichsweise mit einer solchen Beschichtung versehen sein.
Weiterhin ist im Unterschied zum ersten Ausführungsbeispiel in der weiteren Kavität 52 ein zusätzliches optoelektronisches Bauelement 23 angeordnet und über Kontaktflächen 31 extern elektrisch kontaktierbar . Das zusätzliche optoelektronische Bauelement 23 ist für die Detektion von Strahlung in einem vom Detektionsbereich des weiteren optoelektronischen Bauelements 22 verschiedenen Detektionsbereich vorgesehen. Vorzugsweise ist das zusätzliche optoelektronische Bauelement als ein
Umgebungslichtsensor ausgebildet, dessen spektrale
Empfindlichkeitsverteilung an die Empfindlichkeitsverteilung des menschlichen Auges angenähert ist oder dieser entspricht. Das Emitter-Detektor-Paar arbeitet vorzugsweise im
Spektralbereich des Nahen Infrarot, insbesondere im
Wellenlängenbereich zwischen einschließlich 800 nm und
einschließlich 1000 nm.
Die unterschiedlichen Empfindlichkeitsverteilungen des
weiteren Bauelements 22 und des zusätzlichen Bauelements 23 werden in diesem Ausführungsbeispiel mittels eines Filters 26 auf dem weiteren Bauelement 22 und mittels eines weiteren Filters 27 auf dem zusätzlichen Bauelement 23 erzielt. Das weitere Filter 27 ist vorzugsweise derart ausgebildet, dass es zusammen mit der Transmission der Abdeckung 45 die Empfindlichkeitsverteilung des menschlichen Auges nachbildet. Bei Verwendung einer Polyimid-Folie reicht hierfür ein Filter aus, das die langwellige Flanke der Empfindlichkeitsstrahlung bestimmt. Auf die Verwendung eines vergleichsweise teuren als Bandpass ausgebildeten Filters kann also verzichtet werden.
Das weitere Bauelement 22 und das zusätzliche Bauelement 23 können abgesehen von den verschiedenartigen Filtern also gleichartig ausgebildet sein. Alternativ oder ergänzend können unterschiedliche Empfindlichkeitsverteilungen durch
verschiedenartige Bauelemente erzielt werden.
Von dem beschriebenen Ausführungsbeispiel mit dem weiteren Bauelement 22 und dem zusätzlichen Bauelement 23 abweichend kann das weitere Bauelement 22 auch zwei Strahlung
detektierende Bereiche aufweisen. Die im Zusammenhang mit dem zusätzlichen Bauelement 23 beschriebene Funktionalität kann so in das weitere Bauelement integriert sein. Das weitere
Bauelement kann also als Detektor eines Näherungssensors und als Umgebungslichtsensor ausgebildet sein.
Weiterhin ist im Unterschied zum ersten Ausführungsbeispiel eine Durchkontaktierung 35 als Öffnung 33, durch die ein
Luftaustausch zwischen der Kavität 51 und der Umgebung
erfolgen kann, ausgebildet. Die Durchkontaktierung 35 ist als eine Aussparung ausgebildet, deren Seitenflächen mit einer elektrisch leitfähigen Kontaktbeschichtung 36 versehen ist. Die Aussparung mit der Kontaktbeschichtung ist frei von einem Füllmaterial, so dass ein Pfad für einen Luftaustausch
entsteht. Vorzugsweise ist für jede Kavität 51, 52 zumindest eine Durchkontaktierung als eine solche Öffnung ausgebildet. Öffnungen zusätzlich zu den Durchkontaktierungen sind somit nicht erforderlich, können jedoch zusätzlich vorgesehen sein. Es können auch mehrere Durchkontaktierungen je Kavität, insbesondere auch alle Durchkontaktierungen als Öffnungen ausgebildet sein. Selbstverständlich können als Öffnungen ausgebildete Durchkontaktierungen auch bei dem im Zusammenhang mit Figur 1 beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel Anwendung finden .
Ein Ausführungsbeispiel für ein Verfahren zur Herstellung einer optoelektronischen Vorrichtung ist in den Figuren 4A bis 4E schematisch in Schnittansicht dargestellt. Ein
Anschlussträgerverbund 30, aus dem bei der Herstellung mehrere Anschlussträger hervorgehen, ist in Figur 4A dargestellt. Zur vereinfachten Darstellung ist lediglich ein Teil des
Anschlussträgerverbunds 30 gezeigt, mit dem bei der
Herstellung eine optoelektronische Vorrichtung gebildet wird.
Der Anschlussträger 3, beispielsweise eine Leiterplatte, weist Durchkontaktierungen 35 auf, über die rückseitige
Kontaktflächen 31 mit vorderseitigen Anschlussflächen 37 verbunden sind.
Weiterhin weist der Anschlussträger 3 Öffnungen 33 auf, die sich durch den Anschlussträger hindurch erstrecken. Die
Öffnungen und die Aussparungen für die Durchkontaktierungen 35 können in einem gemeinsamen Herstellungsschritt ausgebildet werden, wobei die Öffnungen 33 im Unterschied zu den
Durchkontaktierungen 35 nicht oder zumindest nur teilweise mit einem Füllmaterial befüllt werden.
Eine Mehrzahl von vorzugsweise ungehäusten optoelektronischen Bauelementen 21, 22, 23 wird auf dem Anschlussträgerverbund 30 angeordnet und mit den Anschlussflächen 37 elektrisch
kontaktiert. Dies kann beispielsweise mittels einer Lötverbindung, einer elektrisch leitfähigen Klebeverbindung (nicht explizit dargestellt) oder mittels eines
Verbindungsleiters 25, etwa eines Bond-Drahts, erfolgen (Figur 4B) .
Auf dem Anschlussträgerverbund 30 mit den bereits montierten und kontaktierten optoelektronischen Bauelementen 21, 22, 23 wird ein Rahmenelement 40 mit einer Mehrzahl von Kavitäten 51, 52 so positioniert, dass die Bauelemente innerhalb der
Kavitäten angeordnet sind. Der Rahmen 4 kann beispielsweise mittels einer Befestigungsschicht, etwa einer Klebeschicht, an dem Anschlussträgerverbund 30 befestigt werden (in Figur 4C nicht explizit dargestellt) .
Eine optional vorhandene Beschichtung 55 des Rahmenelements 40 wird vorzugsweise bereits vor der Befestigung des
Rahmenelements an dem Anschlussträger 30 aufgebracht.
Auf einer dem Anschlussträger 30 abgewandten Seite des
Rahmenelements 40 wird eine Abdeckung 45 aufgebracht, die die Kavitäten 51, 52 überdeckt. Beispielsweise kann als Abdeckung eine Folie, insbesondere eine Polyimid-Folie, über die
Kavitäten 51, 52 gespannt werden.
Der so gebildete Verbund aus Anschlussträgerverbund 30,
Rahmenelement 40 und Abdeckung 45 wird entlang von Trennlinien 8 durchtrennt, wodurch voneinander getrennte optoelektronische Vorrichtungen 1 hervorgehen, bei denen der Rahmen 4, der
Anschlussträger 3 und die Abdeckung 45 zumindest bereichsweise bündig abschließen. Das Durchtrennen kann insbesondere
mechanisch, etwa mittels Sägens, oder mittels kohärenter
Strahlung, etwa mittels eines Lasertrennverfahrens, erfolgen (Figur 4D) . Eine fertig gestellte optoelektronische Vorrichtung 1, die im Wesentlichen wie im Zusammenhang mit Figur 2 beschrieben ausgeführt ist, ist in Figur 4E dargestellt.
Mit dem beschriebenen Verfahren können auf einfache und zuverlässige Weise optoelektronische Vorrichtungen im Verbund hergestellt werden, wobei beim Vereinzeln des Verbunds für die weitere Montage fertige oberflächenmontierbare
optoelektronische Vorrichtungen hervorgehen.
Mittels der Abdeckung 45 sind die optoelektronischen
Bauelemente 21, 22, 23 bereits beim Vereinzeln in
optoelektronische Vorrichtungen 1 geschützt. Ein zusätzliches Umhüllungsmaterial wie eine Vergussmasse zum Schutz der optoelektronischen Bauelemente ist nicht erforderlich.
Die Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr umfasst die
Erfindung jedes neue Merkmal sowie jede Kombination von
Merkmalen, was insbesondere jede Kombination von Merkmalen in den Patentansprüchen beinhaltet, auch wenn dieses Merkmal oder diese Kombination selbst nicht explizit in den
Patentansprüchen oder den Ausführungsbeispielen angegeben ist.

Claims

Patentansprüche
1. Optoelektronische Vorrichtung (1), aufweisend
- ein optoelektronisches Bauelement (21) , das zum Empfangen oder zum Erzeugen von Strahlung vorgesehen ist,
- einen Rahmen (4), der eine Kavität (51) aufweist, in der das optoelektronische Bauelement angeordnet ist,
- einen Anschlussträger (3) , an dem das optoelektronische Bauelement befestigt ist, und
- eine Abdeckung (45) , die die Kavität überdeckt und die für die Strahlung eine Strahlungsdurchtrittsfläche (10) bildet, wobei ein Strahlengang von dem optoelektronischen Bauelement zur Strahlungsdurchtrittsfläche frei von einem
Umhüllungsmaterial für das optoelektronische Bauelement ist.
2. Optoelektronische Vorrichtung nach Anspruch 1,
wobei der Anschlussträger auf der der Abdeckung abgewandten Seite des Rahmens angeordnet ist.
3. Optoelektronische Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die optoelektronische Vorrichtung eine Öffnung (33) für einen Luftaustausch zwischen der Kavität und der Umgebung aufweist .
4. Optoelektronische Vorrichtung nach Anspruch 3,
wobei der Anschlussträger als eine Leiterplatte ausgebildet ist und der Anschlussträger die Öffnung aufweist.
5. Optoelektronische Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei die optoelektronische Vorrichtung auf der der
Strahlungsdurchtrittsfläche abgewandten Seite Kontaktflächen (31) für die externe elektrische Kontaktierung aufweist und die Kontaktflächen über Durchkontaktierungen (35) durch den Anschlussträger mit dem optoelektronischen Bauelement
elektrisch verbunden ist.
6. Optoelektronische Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei die Abdeckung als eine Folie ausgebildet ist, die ein Polyimid enthält.
7. Optoelektronische Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei der Rahmen, der Anschlussträger und die Abdeckung zumindest entlang einer Richtung bündig abschließen.
8. Optoelektronische Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei die Kavität in einer von der Abdeckung zum
optoelektronischen Element verlaufenden Richtung einen
hinterschnittenen Bereich (63) aufweist.
9. Optoelektronische Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei die Kavität einen Bereich (61) aufweist, der sich von der Abdeckung in Richtung des optoelektronischen Bauelements zumindest bereichsweise verjüngt.
10. Optoelektronische Vorrichtung nach einem der
vorhergehenden Ansprüche,
wobei die optoelektronische Vorrichtung ein weiteres
optoelektronisches Bauelement (22) aufweist, das mit dem optoelektronischen Bauelement ein Emitter-Detektor-Paar bildet .
11. Optoelektronische Vorrichtung nach Anspruch 10, wobei das weitere optoelektronische Bauelement in einer weiteren Kavität (52) angeordnet ist und die weitere Kavität von der Kavität beabstandet ist.
12. Optoelektronische Vorrichtung nach einem der
vorhergehenden Ansprüche,
wobei die optoelektronische Vorrichtung als ein
Näherungssensor und/oder als ein Umgebungslichtsensor
ausgebildet ist.
13. Verfahren zum Herstellen einer Mehrzahl von
optoelektronischen Vorrichtungen mit den Schritten:
a) Bereitstellen eines Anschlussträgerverbunds (30);
b) Anordnen von optoelektronischen Bauelementen (21, 22, 23) auf dem Anschlussträgerverbund;
c) Positionieren eines Rahmenelements (40) mit einer Mehrzahl von Kavitäten (51, 52) auf dem Anschlussträgerverbund derart, dass die optoelektronischen Bauelemente jeweils in einer
Kavität angeordnet sind; und
d) Anordnen einer Abdeckung (45) auf dem Rahmenelement; und e) Durchtrennen des Anschlussträgerverbunds in eine Mehrzahl von Anschlussträgern (3), auf denen jeweils zumindest ein optoelektronisches Bauelement und ein Rahmen mit einer Kavität angeordnet sind.
14. Verfahren nach Anspruch 13,
wobei in Schritt e) die Abdeckung, das Rahmenelement und der Anschlussträgerverbund durchtrennt werden.
15. Verfahren nach Anspruch 13 oder 14,
mit dem eine Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12 hergestellt wird.
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