WO2014064218A1 - Gehäuse für ein optoelektronisches bauelement und verfahren zur herstellung eines gehäuses - Google Patents

Gehäuse für ein optoelektronisches bauelement und verfahren zur herstellung eines gehäuses Download PDF

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housing
thermal connection
thermal
contact surface
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Bernd Barchmann
Michael Zitzlsperger
Stephan Preuss
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Osram GmbH
Ams Osram International GmbH
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Osram Opto Semiconductors GmbH
Osram GmbH
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Definitions

  • the present application relates to a housing for an optoelectronic device and a method for
  • Component provided housing with good heat dissipation, which is easy and inexpensive to produce, and a
  • This task is done by a housing for one
  • a housing which is provided for an optoelectronic component has a Lead frame, a thermal connection and a
  • the leadframe includes, for example, a first electrode and a second electrode laterally spaced from the first electrode.
  • the first electrode forms a mounting surface for the device at a front side of the housing.
  • the thermal connection is preferably arranged on a side of the first electrode facing away from the fastening surface.
  • the thermal connection forms a thermal contact surface on a rear side of the housing.
  • the thermal contact surface is preferably electrically insulated from the first electrode.
  • the first electrode and the second electrode are mechanically connected to each other by means of the molded body.
  • the first electrode and the second electrode extend in the vertical direction at least partially through the molded body.
  • the attachment surface is preferably flat. This means that the mounting surface in the context of
  • a lateral direction is understood to mean a direction that is parallel to the fastening surface.
  • Component may be attached directly by means of a connecting layer to the mounting surface, wherein the first electrode and the second electrode for electrical
  • the thermal connection of the housing is accessible in particular for a thermal connection to a connection carrier.
  • Connection carrier can be a printed circuit board, a ceramic
  • Heat generated by the first electrode can be transferred through the first electrode
  • thermal connection are derived in the connection carrier.
  • the material for the thermal connection can be selected within wide limits.
  • a material for the thermal connection may be chosen such that it directly adjoins the first
  • Electrode for example by means of a
  • Coating method or a deposition process can apply.
  • a material for the thermal connection can be chosen such that the thermal connection in particular the different degrees of thermal
  • the first electrode forms a first electrical contact surface on the rear side of the housing.
  • the second electrode forms a second electrical contact surface on the rear side.
  • the housing is thus formed in particular surface mountable. In other words, the housing forms a housing for
  • the component is an optoelectronic component.
  • the first border is an optoelectronic component.
  • the shaped body limits the housing in the lateral direction. That is, in supervision on the Housing protrude the electrodes or the electrical contact surfaces not laterally out of the molding. This leads to a more compact design of the housing.
  • solder surfaces formed as solder surfaces.
  • the housing in particular via solder joints in each case at the electrical contact surfaces and at the thermal
  • Soldering can be very stable
  • the first electrode preferably completely covers the thermal connection in plan view.
  • the attachment surface completely covers the thermal connection.
  • connection carrier to be removed in the connection carrier.
  • the shaped body is formed in the lateral direction in regions between the first electrode and the thermal connection. Furthermore, the shaped body is formed in the lateral direction in regions between the first electrode and the thermal connection. Furthermore, the shaped body is formed in the lateral direction in regions between the first electrode and the thermal connection. Furthermore, the shaped body is formed in the lateral direction in regions between the first electrode and the thermal connection. Furthermore, the shaped body is formed in the lateral direction in regions between the first electrode and the thermal connection. Furthermore, the
  • Shaped body partially formed between the first electrode and the second electrode.
  • the first electrode, the second electrode and the thermal connection are mechanically connected to one another in the lateral direction.
  • the molded body surrounds the lead frame in all lateral directions.
  • the shaped body formed electrically insulating.
  • the shaped body formed electrically insulating.
  • Shaped body radiopaque.
  • the thermal connection has at least one electrically insulating layer.
  • the electrical insulating layer inhibits a vertical current flow between the mounting surface of the first
  • the electrically insulating layer has a thermal conductivity which is greater than 5 W / (m.K), in particular greater than 50 W / (m.K), for example 100 W / (m.K).
  • the electrically insulating borders are particularly preferred.
  • the electrically insulating layer and the first electrode have a common interface. It is also conceivable that the electrically insulating layer is not adjacent to the first electrode.
  • the thermal connection contains at least one metal layer.
  • the metal layer has an exposed on a side facing away from the mounting surface
  • the metal layer may contain copper or aluminum.
  • the thermal connection contains a nitride or an oxide or a combination thereof.
  • the thermal connection contains
  • Alumina (A1203). Such nitrides and oxides are
  • thermally insulating and have a high thermal conductivity contains the thermal connection of a polymer material.
  • the polymer material may be filled with a thermally highly conductive material, such as aluminum nitride or boron nitride.
  • the thermal connection for example, a material that is diamond-like
  • the thermal connection contains a plurality of heat-conducting layers.
  • the thermal connection has a plurality of electrically insulating layers and / or a plurality of electrically conductive layers.
  • the heat-conducting layers are, for example, one above the other in the vertical direction
  • the thermally conductive layers may be, for example, an alternating sequence of electrically insulating and electrically conductive layers.
  • the heat-conducting layers are deposited on each other.
  • the thermal connection contains, for example, a heat-conducting layer in the form of a film.
  • the thermal connection may include a plurality of heat-conducting layers, which are formed as films.
  • the films can be prefabricated and applied in a simplified process step to the first electrode.
  • the slides can For example, a ceramic, a plastic or a metal or be formed from a combination thereof.
  • the films are additionally metallized.
  • the thermal connection contains a ceramic.
  • a thermally conductive layer of the thermal terminal is preferably one
  • Ceramic layer The ceramic layer is arranged, for example, in the vertical direction between the metal layer and the first electrode. Ceramic usually has a high thermal conductivity and can at the same time for electrical insulation between the first electrode and the
  • Optoelectronic component disposed on the mounting surface of the first electrode.
  • the device can
  • a LED chip such as an LED chip or a laser chip to be.
  • the optoelectronic component emits an electromagnetic radiation during operation, for example in the ultraviolet, visible or infrared spectral range.
  • this is the optoelectronic
  • the connecting line is a bonding wire.
  • the bonding wire connects the second electrode to a contact point of the component.
  • the optoelectronic component on a the Having the lead frame facing back of the device has two provided for the electrical contacting of the device connection points.
  • the device is a flip-chip.
  • the component is for example arranged on the mounting surface such that one of the connection points in direct electrical contact with a front side for electrical contacting of the device
  • the component is arranged on the leadframe in such a way that, in plan view, one connection point of the component overlaps with the attachment surface of the first electrode and overlaps in plan view the other connection point of the component with the front surface of the second electrode.
  • the front side of the housing has a cavity provided for mounting the component. The front is in particular a
  • the cavity is preferably filled with a radiation-permeable encapsulation for protecting the component and the bonding wire.
  • cavity is surrounded by the molding in all lateral directions.
  • Shaped body interior walls of the cavity are Shaped body interior walls of the cavity.
  • a leadframe is provided with a first electrode and a second electrode laterally spaced from the first electrode.
  • the first electrode has a mounting surface for the component.
  • a thermal connection with an exposed thermal contact surface on a side facing away from the mounting surface of the first electrode is formed such that the thermal contact surface of the first electrode electrically is isolated.
  • a molded body for forming a mechanical connection between the first electrode and the second electrode is formed.
  • the first electrode and the second electrode extend in
  • a housing is produced as a composite of the first electrode, the second electrode and the thermal connection.
  • the housing on a rear side exposed electrical contact surfaces and an exposed thermal contact surface, wherein the thermal contact surface is electrically isolated from the electrical contact surfaces.
  • the thermal terminal is attached to the first electrode before the
  • Molded body is formed.
  • the step-like surface has a first partial area and a second partial area
  • Partial area wherein the second portion in the vertical direction between the mounting surface and the first
  • Subarea is arranged.
  • the first portion of the step-like surface forms a first
  • the thermal connection is formed on the second portion of the step-like surface.
  • the first electrical contact surface and the thermal contact surface in the context of manufacturing tolerance at a same vertical distance from the mounting surface. This leads to an even more compact design of the
  • the thermal connection is formed by a coating method on the first electrode.
  • the coating can during a vacuum phase in a production step for
  • the thermal connection is deposited in layers on the first electrode.
  • the thermal termination may be present as a prefabricated die attached to the first electrode.
  • the chip may be a thin printed circuit board, a metal core board, a
  • the plate is formed such that a vertical
  • the method is particularly suitable for the production of a housing described above.
  • the housing described features can therefore be used for the process and vice versa.
  • FIG. 1 shows an exemplary embodiment of a housing in FIG. 1
  • FIG. 2 shows a further exemplary embodiment of a housing in a schematic sectional view
  • Figure 3 is a schematic sectional view of a
  • Housing includes, and
  • Figures 4A to 4C are schematic sectional views of various components
  • FIG. 1 A first exemplary embodiment of a housing for an optoelectronic component is shown schematically in sectional view in FIG.
  • the housing 1 has a front side 11 and a rear side 12.
  • the front 11 and the back 12 define the housing in the vertical direction.
  • the housing comprises a leadframe 2, wherein the leadframe 2 comprises a first electrode 21 and a second electrode 22.
  • the lead frame includes a metal, such as copper or
  • the first electrode 21 has on the front side 11 a mounting surface 211.
  • the attachment surface 211 partially forms the front side 11 of the housing 1.
  • the attachment surface 211 is flat. In lateral Direction, the first electrode 21 is spaced from the second electrode 22.
  • the front side 11 has a cavity 6.
  • the cavity tapers in the direction of the rear side 12.
  • the cavity 6 is surrounded in a lateral direction by the shaped body.
  • Mounting surface 211 forms a portion of a bottom of the cavity 6.
  • the mounting surface 211 is provided for mounting an optoelectronic device.
  • Front 11 is in particular a
  • the first electrode 21 has a step-like surface 215 on a side facing away from the attachment surface.
  • the step-like surface 215 includes a first portion and a second portion 213, the first
  • Partial area forms a first electrical contact surface 212 of the first electrode 21.
  • the second portion 213 is located between the mounting surface 211 and the first electrical contact surface 212.
  • the first electrode 21 has a first thickness Dl and a second thickness D2.
  • the first thickness Dl is a vertical distance between the
  • the second thickness D2 is a vertical distance between the mounting surface 211 and the second
  • the first thickness Dl is greater, for example at least 1.5 times, in particular at least three times greater than the second thickness D2.
  • the first thickness Dl is between 100 microns and 300 microns.
  • a thermal connection 3 is on one of
  • Attachment surface 211 opposite side of the first electrode 21 is formed.
  • the thermal connection 3 a common interface 31 with the first electrode.
  • the common interface 31 is part of the second
  • the thermal connection 3 has a thermal contact surface 32 on the rear side 12 of the housing. Furthermore, the thermal connection comprises an electrically insulating layer 34, which is arranged between the fastening surface 211 and the thermal contact surface 32. In particular, the heat-conducting layer 34 in the form of a film
  • the thermal connection 3 contains
  • the electrically insulating layer 34 of the thermal terminal 3 may be aluminum nitride
  • Silicon nitride silicon nitride, alumina or a combination thereof.
  • the thermal connection 3 may contain at least one material that is diamond-like
  • Such material is electrically insulating and has a high thermal conductivity.
  • the electrically insulating layer 34 may be coated with diamond-like compounds of carbon. Diamond-like compounds of carbon have material properties that are fluid to those of the Graphites to those of the diamond pass over. In particular, such compounds are characterized by a very high electrical resistance, excellent hardness and very high thermal conductivity.
  • the thermal connection 3 comprises a metal layer 30, which is arranged on a side of the electrical insulating layer 34 facing away from the fastening surface 211.
  • the metal layer 30 has on an electrically insulating layer 34 facing away from an exposed surface, which forms the thermal contact surface 32 of the thermal terminal 3.
  • the thermal connection 3 has a vertical height D3.
  • the first thickness D1 of the first electrode 21 differs from the sum of the second thickness D2 of the first electrode 21 and the vertical height D3 of the thermal terminal 3 by at most 15%, in particular at most by 5 "6.
  • the first thickness is particularly preferred Dl within the manufacturing tolerance equals the sum of the second thickness D2 of the first electrode 21 and the vertical height D3, which simplifies mounting of the housing
  • connection carrier For example, on a connection carrier, the one
  • Printed circuit board a ceramic support, a metal plate or a heat sink can be.
  • the second electrode 22 forms on the back 12 of the
  • the second electrode has a front-side surface 221 on the front side of the housing 1.
  • the front side Surface 221 of the second electrode 22 forms partially the front side 11 of the housing.
  • a vertical distance between the front-side surface 221 and the second electrical contact surface 222 within the manufacturing tolerance is equal to the first thickness Dl of the first electrode 21.
  • the first electrode 21, the second electrode 22 and the thermal terminal 3 are formed by a molded body 4.
  • a mechanical connection between the first electrode and the second electrode is produced by means of the shaped body 4.
  • the molded body 4 is formed in the lateral direction in regions between the first electrode 21 and the thermal terminal 3. Further, the molded body 4 completely fills a space in the lateral direction between the first electrode 21 and the second electrode 22.
  • the first electrode 21 and the second electrode 22 extend in the vertical direction in regions through the molded body 4.
  • the molded body 4 covers the
  • the shaped body 4 limits the cavity 6 of the housing in the lateral direction.
  • the electrodes 21 and 22 or the electrical contact surfaces 212 and 222 do not protrude laterally out of the molded body 4.
  • the housing is a QFN housing
  • the first electrode 21 and the second electrode 22 each have a step-like manner in the lateral direction on a side facing away from the thermal connection 3
  • Step-like side surfaces 214 and 224 are completely surrounded by the molded body 4 in the lateral direction.
  • the first electrical contact surface 212 and the second electrical contact surface 222 are for electrical
  • the electrical contact surfaces 212 and 222 may be formed as solder surfaces.
  • the lead frame 2 can thus, for example by means of solder joints with electrical
  • connection carrier Conductor tracks of a connection carrier are connected and electrically contacted.
  • the thermal contact surface 32 can also be designed as a soldering surface, so that the thermal connection 32 can be fastened to the housing support via a solder connection.
  • the thermal connection 3 is in this case
  • FIG. 2 shows a further exemplary embodiment of a housing 1 in a schematic sectional view.
  • the housing 1 of this embodiment corresponds in
  • the thermal connection 3 in this exemplary embodiment comprises a plurality of heat-conducting layers 33.
  • the heat-conducting layers 33 can be
  • thermal connection 3 at least one
  • the electrically insulating layer 34 contains.
  • the electrically insulating layer 34 is arranged in the vertical direction between the first electrode 21 and the thermal contact surface 32, so that no electric current flows in the vertical direction through the thermal connection.
  • the heat-conducting layers 33 may be an alternating sequence of electrically insulating and electrically conducting layers.
  • at least one of the heat-conductive layers 33 may be formed as a film. The foil can be prefabricated and
  • the film may consist of a
  • Figure 3 is an embodiment of a
  • the optoelectronic component 100 comprises an optoelectronic component 10 and a housing 1, the housing 1 being described by way of example as described in FIG.
  • Embodiment of a housing corresponds.
  • Optoelectronic component 100 may of course comprise a housing described in FIG.
  • the component 10 For example, it may be a radiation-emitting or a radiation-detecting component.
  • the device 10 is on the mounting surface 211st
  • the thermal connection 3 completely covers the component 10 in a top view. The heat generated in the operation of the device can thus efficiently by the
  • Connection carrier are derived.
  • the optoelectronic component 10 is above the first
  • Electrode 21 electrically connected. Furthermore, the component is electrically connected to the second electrode 22 via a connecting line 23, for example via a bonding wire.
  • the component 10 and the connecting line 23 are located within a cavity 6 of the housing 1. To protect the component 10 and the connecting line 23, the cavity is filled with an encapsulation 5, such as silicone.
  • the encapsulation 5 is in particular
  • connection points For example, the device is a flip-chip.
  • the component is arranged, for example, on the mounting surface such that the electrical contacting of the component, the connection points in each case in direct electrical contact with the mounting surface 211 of the first electrode 21 or with a front side
  • the optoelectronic component is a flip-flop Chip.
  • the optoelectronic component can be on a connecting line
  • FIGS. 4A to 4C An embodiment of a method for producing a housing 1 is shown in FIGS. 4A to 4C in FIG.
  • the housing 1 corresponds by way of example to the housing according to the embodiment described in connection with FIG. 4A.
  • a leadframe 2 having a first electrode 21 and a second electrode 22 spatially separated from the first electrode is provided.
  • the first electrode has a fastening surface 211 and a stepped side facing away from the fastening surface
  • the step-like surface 215 is formed, for example, by means of an etching process.
  • the first electrode 21 has due to the step-like
  • the electrodes 21 and 22 each have a step-like side surface 214 and 224, respectively.
  • the side surfaces 214 and 224 and the step-like surface 215 may be formed in a same production step.
  • the step-like side surfaces 214 and 224 result in improved anchoring of the
  • Partial region 213 of the stepped surface 215 is formed.
  • the electrode 21 has the thickness D2, which is smaller than the thickness Dl.
  • the thermal terminal 3 is formed such that the exposed one thermal contact surface 32 is electrically isolated from the first electrode 21.
  • the thermal terminal 3 by a coating method or a
  • the thermal terminal 3 may be formed as a prefabricated plate attached to the first electrode 21.
  • a shaped body 4 for establishing a mechanical connection between the first electrode 21 and the second electrode 22 is formed in such a way that the first electrode 21 and the second electrode 22 extend in the vertical direction through the shaped body in regions
  • An exposed surface of the step-like surface 215 of the first electrode 21 forms a first electrical contact surface 212. An exposed, the
  • Fixing surface 211 opposite surface of the second electrode 22 forms a second electrical contact surface 222.
  • the shaped body 4 is produced after completion of the thermal connection 3.
  • the molded body 4 may be made of a molding material or a
  • thermal connection to a thermal contact surface, which is electrically insulated from the first electrode, so that the electrical contact of the housing can be designed independently of the thermal contact.

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Abstract

Es wird ein für ein optoelektronisches Bauelement vorgesehenes Gehäuse (1) angegeben, das einen Leiterrahmen (2), einen thermischen Anschluss (3) und einen Formkörper (4) aufweist, bei dem der Leiterrahmen eine erste Elektrode (21) und eine von der ersten Elektrode lateral beabstandete zweite Elektrode (22) enthält, wobei die erste Elektrode eine Befestigungsfläche (211) für das Bauelement an einer Vorderseite (11) des Gehäuses bildet; der thermische Anschluss auf einer der Befestigungsfläche abgewandten Seite der ersten Elektrode angeordnet ist, wobei der thermische Anschluss an einer Rückseite (12) des Gehäuses eine thermische Kontaktfläche (32) bildet, die von der ersten Elektrode elektrisch isoliert ist; und die erste Elektrode und die zweite Elektrode mittels des Formkörpers miteinander mechanisch verbunden sind, wobei sich die erste Elektrode und die zweite Elektrode in vertikaler Richtung zumindest bereichsweise durch den Formkörper hindurch erstrecken. Weiterhin wird ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen

Description

Beschreibung
Gehäuse für ein optoelektronisches Bauelement und Verfahren zur Herstellung eines Gehäuses
Die vorliegende Anmeldung betrifft ein Gehäuse für ein optoelektronisches Bauelement und ein Verfahren zur
Herstellung eines Gehäuses.
Bei herkömmlichen Gehäusen für optoelektronische Bauelemente erfolgt die Abfuhr der Verlustwärme oftmals über den
elektrischen Anschluss, wodurch eine getrennte elektrische und thermische Kontaktierung des Gehäuses erschwert ist. Zur Trennung des elektrischen Pfades von dem thermischen Pfad wird häufig ein thermischer Anschluss eingesetzt, wobei der thermische Anschluss von einem zur elektrischen Kontaktierung des Gehäuses vorgesehenen Leiterrahmen räumlich beabstandet ist. Die Herstellung derartiger Gehäuse ist aufwendig und kostenintensiv.
Eine Aufgabe ist es, ein für ein optoelektronisches
Bauelement vorgesehenes Gehäuse mit guter Wärmeableitung, das einfach und kostengünstig herstellbar ist, sowie ein
Verfahren zur Herstellung eines solchen Gehäuses anzugeben.
Diese Aufgabe wird durch ein Gehäuse für ein
optoelektronisches Bauelement beziehungsweise ein Verfahren gemäß den unabhängigen Patentansprüchen gelöst. Weitere
Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche.
Gemäß einer Ausführungsform weist ein Gehäuse, das für ein optoelektronisches Bauelement vorgesehen ist, einen Leiterrahmen, einen thermischen Anschluss und einen
Formkörper auf. Der Leiterrahmen weist beispielsweise eine erste Elektrode und eine von der ersten Elektrode lateral beabstandete zweite Elektrode auf. Vorzugsweise bildet die erste Elektrode eine Befestigungsfläche für das Bauelement an einer Vorderseite des Gehäuses. Bevorzugt ist der thermische Anschluss auf einer der Befestigungsfläche abgewandten Seite der ersten Elektrode angeordnet. Beispielsweise bildet der thermische Anschluss an einer Rückseite des Gehäuses eine thermische Kontaktfläche. Die thermische Kontaktfläche ist bevorzugt von der ersten Elektrode elektrisch isoliert. Die erste Elektrode und die zweite Elektrode sind mittels des Formkörpers miteinander mechanisch verbunden. Beispielsweise erstrecken sich die erste Elektrode und die zweite Elektrode in vertikaler Richtung zumindest bereichsweise durch den Formkörper hindurch.
Unter einer vertikalen Richtung wird eine Richtung
verstanden, die senkrecht zu der Befestigungsfläche gerichtet ist. Die Befestigungsfläche ist bevorzugt eben ausgebildet. Das bedeutet, dass die Befestigungsfläche im Rahmen der
Herstellungstoleranz beispielsweise keine Krümmungen, keine Senkungen oder Erhebungen aufweist. Unter einer lateralen Richtung wird eine Richtung verstanden, die parallel zu der Befestigungsfläche gerichtet ist. Das optoelektronische
Bauelement kann unmittelbar mittels einer Verbindungsschicht an der Befestigungsfläche befestigt sein, wobei die erste Elektrode und die zweite Elektrode zur elektrischen
Kontaktierung des Bauelements vorgesehen sind. Der thermische Anschluss des Gehäuses ist insbesondere für eine thermische Verbindung mit einem Anschlussträger zugänglich. Der
Anschlussträger kann eine Leiterplatte, ein keramischer
Träger, eine Metallplatte oder ein Kühlkörper mit Anschlussflächen sein. Die im Betrieb des Bauelements
erzeugte Wärme kann von der ersten Elektrode über den
thermischen Anschluss in den Anschlussträger abgeleitet werden .
Bei einer derartigen Gestaltung des Gehäuses fließt
insbesondere kein elektrischer Strom in vertikaler Richtung durch den thermischen Anschluss hindurch, sodass der
thermische Pfad auf einfache Art und Weise von dem
elektrischen Pfad getrennt ist. Weiterhin ist das Material für den thermischen Anschluss in weiten Grenzen wählbar. Zum Beispiel kann ein Material für den thermischen Anschluss derart gewählt sein, dass es sich direkt auf die erste
Elektrode beispielsweise mittels eines
Beschichtungsverfahrens oder eines Abscheidungsverfahrens aufbringen lässt. Auch kann ein Material für den thermischen Anschluss derart gewählt sein, dass der thermische Anschluss insbesondere die unterschiedlich starken thermischen
Ausdehnungen des Gehäuses und des Anschlussträgers bei großen Temperaturschwankungen kompensiert.
Gemäß einer Ausgestaltung bildet die erste Elektrode an der Rückseite des Gehäuses eine erste elektrische Kontaktfläche. Die zweite Elektrode bildet beispielsweise an der Rückseite eine zweite elektrische Kontaktfläche. Das Gehäuse ist somit insbesondere oberflächenmontierbar ausgebildet. Mit anderen Worten ist bildet das Gehäuse ein Gehäuse für ein
oberflächenmontiertes Bauteil (Englisch: Surface-mounted Device oder kurz SMD) . Insbesondere ist das Bauteil ein optoelektronisches Bauteil. Bevorzugt grenzen die erste
Elektrode und die zweite Elektrode in lateraler Richtung an den Formkörper an. Insbesondere begrenzt der Formkörper das Gehäuse in lateraler Richtung. Das heißt, in Aufsicht auf das Gehäuse ragen die Elektroden beziehungsweise die elektrischen Kontaktflächen nicht aus dem Formkörper seitlich heraus. Dies führt zu einer kompakteren Gestaltung des Gehäuses. Vorzugsweise sind die erste elektrische Kontaktfläche, die zweite elektrische Kontaktfläche und die thermische
Kontaktfläche als Lötflächen ausgebildet. Dabei kann das Gehäuse insbesondere über Lötverbindungen jeweils an den elektrischen Kontaktflächen und an der thermischen
Kontaktfläche beispielsweise mit einem Anschlussträger verbunden werden. Mittels Lötens können sehr stabile
Verbindungen mit guter Wärmeleitfähigkeit hergestellt werden.
Gemäß einer Ausgestaltung bedeckt die erste Elektrode den thermischen Anschluss in Draufsicht vorzugsweise vollständig. Insbesondere überdeckt die Befestigungsfläche den thermischen Anschluss vollständig. Die im Betrieb des Bauelements
erzeugte Wärme kann so über den kürzestmöglichen Weg von dem Bauelement über die erste Elektrode und den thermischen
Anschluss in den Anschlussträger abgeführt werden.
Gemäß einer Ausgestaltung ist der Formkörper in lateraler Richtung bereichsweise zwischen der ersten Elektrode und dem thermischen Anschluss ausgebildet. Weiterhin ist der
Formkörper bereichsweise zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode ausgebildet. Mittels des Formkörpers sind die erste Elektrode, die zweite Elektrode und der thermische Anschluss in lateraler Richtung miteinander mechanisch verbunden. Somit kann ein Gehäuse aus einem mechanisch stabilen Verbund aus dem Leiterrahmen, dem
thermischen Anschluss und dem Formkörper gebildet sein.
Bevorzugt umgibt der Formkörper den Leiterrahmen in allen lateralen Richtungen. Zweckmäßigerweise ist der Formkörper elektrisch isolierend ausgebildet. Insbesondere ist der
Formkörper strahlungsundurchlässig ausgebildet.
Gemäß einer Ausgestaltung weist der thermische Anschluss zumindest eine elektrisch isolierende Schicht auf. Die elektrische isolierende Schicht unterbindet einen vertikalen Stromfluss zwischen der Befestigungsfläche der ersten
Elektrode und der thermischen Kontaktfläche des thermischen Anschlusses. Beispielsweise weist die elektrisch isolierende Schicht eine Wärmeleitfähigkeit auf, die größer als 5 W/ (m.K) ist, insbesondere größer als 50 W/(m.K), beispielsweise 100 W/ (m.K) . Vorzugsweise grenzt die elektrisch isolierende
Schicht direkt an die erste Elektrode an. Das bedeutet, dass die elektrisch isolierende Schicht und die erste Elektrode eine gemeinsame Grenzfläche aufweisen. Es ist auch denkbar, dass die elektrisch isolierende Schicht nicht an die erste Elektrode angrenzt.
Gemäß einer Ausgestaltung enthält der thermische Anschluss zumindest eine Metallschicht. Insbesondere bildet die
Metallschicht die thermische Kontaktfläche des thermischen Anschlusses. Das heißt, die Metallschicht weist auf einer der Befestigungsfläche abgewandten Seite eine freiliegende
Oberfläche auf. Beispielsweise kann die Metallschicht Kupfer oder Aluminium enthalten.
Gemäß einer Ausgestaltung enthält der thermische Anschluss ein Nitrid oder ein Oxid oder eine Kombination davon.
Beispielsweise enthält der thermische Anschluss
Aluminiumnitrid (A1N) , Siliziumnitrid (Si3N4) oder
Aluminiumoxid (A1203) . Solche Nitride und Oxide sind
elektrisch isolierend und weisen eine hohe Wärmeleitfähigkeit auf. Gemäß einer Ausgestaltungsvariante enthält der thermische Anschluss ein Polymer-Material. Das Polymer- Material kann mit einem thermisch hoch leitenden Material, beispielsweise Aluminiumnitrid oder Bornitrid gefüllt sein.
Gemäß einer Ausgestaltung weist der thermische Anschluss beispielsweise ein Material auf, das diamantähnliche
Verbindungen aus Kohlenstoff enthält. Solche Verbindungen aus Kohlenstoff weisen eine sehr hohe Wärmeleitfähigkeit auf. Beispielsweise weist der thermische Anschluss
Kunststoffschichten auf, die mit diamantähnlichen
Verbindungen aus Kohlenstoff beschichtet sind. Eine derartige Gestaltung des thermischen Anschlusses erhöht die Effizienz der Wärmeabfuhr aus dem Gehäuse.
Gemäß einer Ausgestaltung enthält der thermische Anschluss eine Mehrzahl von wärmeleitenden Schichten. Insbesondere weist der thermische Anschluss eine Mehrzahl von elektrisch isolierenden Schichten und/oder eine Mehrzahl von elektrisch leitfähigen Schichten auf. Die wärmeleitenden Schichten sind beispielsweise in vertikaler Richtung übereinander
angeordnet. Die wärmeleitenden Schichten können zum Beispiel eine alternierende Reihenfolge von elektrisch isolierenden und elektrisch leitenden Schichten sein. Insbesondere sind die wärmeleitenden Schichten aufeinander abgeschieden.
Gemäß einer Ausgestaltungsvariante enthält der thermische Anschluss beispielsweise eine wärmeleitende Schicht in Form einer Folie. Insbesondere kann der thermische Anschluss eine Mehrzahl von wärmeleitenden Schichten enthalten, die als Folien ausgebildet sind. Die Folien können vorgefertigt sein und in einem Verfahrensschritt vereinfacht auf die erste Elektrode aufgebracht werden. Die Folien können beispielsweise eine Keramik, einen Kunststoff oder ein Metall enthalten oder aus einer Kombination davon ausgebildet sein. Insbesondere können die Folien aus einem Kunststoff
ausgebildet sein, wobei die Folien zusätzlich metallisiert sind.
Gemäß einer Ausgestaltungsvariante enthält der thermische Anschluss eine Keramik. Zum Beispiel ist eine wärmeleitende Schicht des thermischen Anschlusses bevorzugt eine
Keramikschicht. Die Keramikschicht ist beispielsweise in vertikaler Richtung zwischen der Metallschicht und der ersten Elektrode angeordnet. Keramik weist in der Regel eine hohe Wärmeleitfähigkeit auf und kann zugleich zur elektrischen Isolierung zwischen der ersten Elektrode und der
Metallschicht dienen.
Gemäß einer Ausgestaltung eines Bauteils ist ein
optoelektronisches Bauelement auf der Befestigungsfläche der ersten Elektrode angeordnet. Das Bauelement kann
beispielsweise ein Lumineszenzdiodenchip, etwa ein LED-Chip oder ein Laser-Chip, sein. Das optoelektronische Bauelement emittiert im Betrieb eine elektromagnetische Strahlung, beispielsweise im ultravioletten, sichtbaren oder infraroten Spektralbereich .
Gemäß einer Ausgestaltung ist das optoelektronische
Bauelement unmittelbar über die erste Elektrode und mittels einer Verbindungsleitung über die zweite Elektrode mit einer externen Spannungsquelle elektrisch kontaktierbar .
Beispielsweise ist die Verbindungsleitung ein Bonddraht.
Beispielsweise verbindet der Bonddraht die zweite Elektrode mit einer Kontaktstelle des Bauelements. Es ist auch denkbar, dass das optoelektronische Bauelement auf einer dem Leiterrahmen zugewandten Rückseite des Bauelements zwei für die elektrische Kontaktierung des Bauelements vorgesehene Anschlussstellen aufweist. Zum Beispiel ist das Bauelement ein Flip-Chip. Das Bauelement ist beispielsweise derart auf der Befestigungsfläche angeordnet, dass zur elektrischen Kontaktierung des Bauelements eine der Anschlussstellen im direkten elektrischen Kontakt mit einer vorderseitigen
Oberfläche der zweiten Elektrode steht. Insbesondere ist das Bauelement derart auf dem Leiterrahmen angeordnet, dass in Draufsicht die eine Anschlussstelle des Bauelements mit der Befestigungsoberfläche der ersten Elektrode überlappt und in Draufsicht die andere Anschlussstelle des Bauelements mit der vorderseitigen Oberfläche der zweiten Elektrode überlappt. Gemäß einer Ausgestaltung weist die Vorderseite des Gehäuses eine für eine Montage des Bauelements vorgesehene Kavität auf. Die Vorderseite ist insbesondere eine
Strahlungsdurchtrittsfläche des Gehäuses. Die Kavität ist bevorzugt mit einer strahlungsdurchlässigen Verkapselung zum Schutz des Bauelements und des Bonddrahts gefüllt. Die
Kavität wird beispielsweise von dem Formkörper in allen lateralen Richtungen umgeben. Insbesondere bildet der
Formkörper Innenwände der Kavität.
Gemäß einer Ausführungsform eines Verfahrens zum Herstellen eines Gehäuses für ein optoelektronisches Bauelement wird ein Leiterrahmen mit einer ersten Elektrode und einer von der ersten Elektrode lateral beabstandeten zweiten Elektrode bereitgestellt. Beispielsweise weist die erste Elektrode eine Befestigungsfläche für das Bauelement auf. Bevorzugt wird ein thermischer Anschluss mit einer freiliegenden thermischen Kontaktfläche auf einer der Befestigungsfläche abgewandten Seite der ersten Elektrode derart ausgebildet, dass die thermische Kontaktfläche von der ersten Elektrode elektrisch isoliert wird. Weiterhin wird ein Formkörper zur Herstellung einer mechanischen Verbindung zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode ausgebildet. Bevorzugt erstrecken sich die erste Elektrode und die zweite Elektrode in
vertikaler Richtung zumindest bereichsweise durch den
Formkörper hindurch.
Mittels dieses Verfahrens wird ein Gehäuse als ein Verbund aus der ersten Elektrode, der zweiten Elektrode und dem thermischen Anschluss hergestellt. Dabei weist das Gehäuse an einer Rückseite freiliegende elektrische Kontaktflächen und eine freiliegende thermische Kontaktfläche auf, wobei die thermische Kontaktfläche von den elektrischen Kontaktflächen elektrisch isoliert ist. Insbesondere wird der thermische Anschluss an der ersten Elektrode befestigt, bevor der
Formkörper ausgebildet wird.
Gemäß einer Ausgestaltung des Verfahrens ist vor dem
Ausbilden des Formkörpers eine stufenartige Oberfläche auf einer der Befestigungsfläche abgewandten Seite der ersten
Elektrode ausgebildet. Beispielsweise weist die stufenartige Oberfläche einen ersten Teilbereich und einen zweiten
Teilbereich auf, wobei der zweite Teilbereich in vertikaler Richtung zwischen der Befestigungsfläche und dem ersten
Teilbereich angeordnet ist. Insbesondere bildet der erste Teilbereich der stufenartigen Oberfläche eine erste
elektrische Kontaktfläche der ersten Elektrode. Vorzugsweise wird der thermische Anschluss auf dem zweiten Teilbereich der stufenartigen Oberfläche ausgebildet. Weiterhin bevorzugt weisen die erste elektrische Kontaktfläche und die thermische Kontaktfläche im Rahmen der Herstellungstoleranz einen gleichen vertikalen Abstand zu der Befestigungsfläche auf. Dies führt zu einer noch kompakteren Ausgestaltung des
Gehäuses .
Gemäß einer Ausgestaltung des Verfahrens wird der thermische Anschluss durch ein Beschichtungsverfahren auf der ersten Elektrode ausgebildet. Die Beschichtung kann dabei während einer Vakuumsphase in einem Produktionsschritt zur
Herstellung des Gehäuses stattfinden. Beispielsweise wird der thermische Anschluss schichtweise auf die erste Elektrode abgeschieden. Alternativ kann der thermische Anschluss als ein vorgefertigtes Plättchen vorliegen, das an der ersten Elektrode befestigt wird. Das Plättchen kann eine dünne gedruckte Leiterplatte, eine Metallkernplatine, eine
metallisierte Folie oder ein Keramiksubstrat sein. Dabei ist das Plättchen derart ausgebildet, dass ein vertikaler
Stromfluss durch das Plättchen hindurch unterbunden ist.
Das Verfahren ist für die Herstellung eines vorstehend beschriebenen Gehäuses besonders geeignet. Im Zusammenhang mit dem Gehäuse beschriebenen Merkmale können daher auch für das Verfahren herangezogen werden und umgekehrt.
Weitere Vorteile, bevorzugte Ausführungsformen und
Weiterbildungen des Gehäuses und des Verfahrens ergeben sich aus den im Folgenden in Verbindung mit den Figuren 1 bis 3 erläuterten Ausführungsbeispielen .
Es zeigen: Figur 1 ein Ausführungsbeispiel für ein Gehäuse in
schematischer Schnittansicht, Figur 2 ein weiteres Ausführungsbeispiel für ein Gehäuse in schematischer Schnittansicht,
Figur 3 eine schematische Schnittansicht eines
optoelektronischen Bauteils, das ein
optoelektronisches Bauelement und ein solches
Gehäuse umfasst, und
Figuren 4A bis 4C schematische Schnittansichten verschiedener
Verfahrenstadien eines Ausführungsbeispiels für ein
Verfahren zur Herstellung eines Gehäuses.
Gleiche, gleichartige oder gleich wirkende Elemente sind in den Figuren mit gleichen Bezugszeichen versehen. Die Figuren sind jeweils schematische Darstellungen und daher nicht unbedingt maßstabsgetreu. Vielmehr können vergleichsweise kleine Elemente und insbesondere Schichtdicken zur
Verdeutlichung übertrieben groß dargestellt sein. Ein erstes Ausführungsbeispiel für ein Gehäuse für ein optoelektronisches Bauelement ist in Figur 1 schematisch in Schnittansicht dargestellt.
Das Gehäuse 1 weist eine Vorderseite 11 und eine Rückseite 12 auf. Die Vorderseite 11 und die Rückseite 12 begrenzen das Gehäuse in vertikaler Richtung. Das Gehäuse umfasst einen Leiterrahmen 2, wobei der Leiterrahmen 2 eine erste Elektrode 21 und eine zweite Elektrode 22 umfasst. Beispielsweise enthält der Leiterrahmen ein Metall, etwa Kupfer oder
Aluminium. Die erste Elektrode 21 weist auf der Vorderseite 11 eine Befestigungsfläche 211 auf. Die Befestigungsfläche 211 bildet bereichsweise die Vorderseite 11 des Gehäuses 1. Die Befestigungsfläche 211 ist eben ausgebildet. In lateraler Richtung ist die erste Elektrode 21 von der zweiten Elektrode 22 beabstandet.
Die Vorderseite 11 weist eine Kavität 6 auf. Die Kavität verjüngt sich in Richtung der Rückseite 12. Die Kavität 6 ist in lateraler Richtung von dem Formkörper umgeben. Die
Befestigungsfläche 211 bildet bereichsweise einen Boden der Kavität 6. Die Befestigungsfläche 211 ist für die Montage eines optoelektronischen Bauelements vorgesehen. Die
Vorderseite 11 ist insbesondere eine
Strahlungsdurchtrittsfläche des Gehäuses.
Die erste Elektrode 21 weist auf einer der Befestigungsfläche abgewandten Seite eine stufenartige Oberfläche 215 auf. Die stufenartige Oberfläche 215 umfasst einen ersten Teilbereich und einen zweiten Teilbereich 213, wobei der erste
Teilbereich eine erste elektrische Kontaktfläche 212 der ersten Elektrode 21 bildet. Der zweite Teilbereich 213 befindet sich zwischen der Befestigungsfläche 211 und der ersten elektrischen Kontaktfläche 212. Die erste Elektrode 21 weist eine erste Dicke Dl und eine zweite Dicke D2 auf. Die erste Dicke Dl ist ein vertikaler Abstand zwischen der
Befestigungsfläche 211 und der ersten elektrischen
Kontaktfläche 212. Die zweite Dicke D2 ist ein vertikaler Abstand zwischen der Befestigungsfläche 211 und dem zweiten
Teilbereich 213. Die erste Dicke Dl ist größer, beispielweise mindestens 1,5-mal, insbesondere mindestens dreimal größer als die zweite Dicke D2. Beispielsweise beträgt die erste Dicke Dl zwischen 100 Mikrometer und 300 Mikrometer.
Ein thermischer Anschluss 3 ist auf einer der
Befestigungsfläche 211 abgewandten Seite der ersten Elektrode 21 ausgebildet. Insbesondere weist der thermische Anschluss 3 eine gemeinsame Grenzfläche 31 mit der ersten Elektrode auf. Die gemeinsame Grenzfläche 31 ist Teil des zweiten
Teilbereichs 213 der stufenartigen Oberfläche 215. Es ist auch denkbar, dass sich zwischen dem thermischen Anschluss 3 und der ersten Elektrode 21 eine weitere Schicht, etwa eine Verbindungsschicht, befindet. In Draufsicht auf das Gehäuse bedeckt die erste Elektrode 21 den thermischen Anschluss 3 vollständig. Insbesondere überdeckt die Befestigungsfläche 211 den thermischen Anschluss 3 vollständig. Dadurch kann die im Betrieb des Bauelements entstehende Wärme effektiv über den thermischen Anschluss abgeführt werden.
Der thermische Anschluss 3 weist an der Rückseite 12 des Gehäuses eine thermische Kontaktfläche 32 auf. Weiterhin umfasst der thermische Anschluss eine elektrisch isolierende Schicht 34, die zwischen der Befestigungsfläche 211 und der thermischen Kontaktfläche 32 angeordnet ist. Insbesondere kann die wärmeleitende Schicht 34 in Form einer Folie
ausgebildet sein. Der thermische Anschluss 3 enthält
beispielsweise ein Nitrid oder ein Oxid oder eine Kombination davon. Insbesondere kann die elektrisch isolierende Schicht 34 des thermischen Anschlusses 3 Aluminiumnitrid,
Siliziumnitrid, Aluminiumoxid oder eine Kombination davon enthalten .
Alternativ oder ergänzend kann der thermische Anschluss 3 zumindest ein Material enthalten, das diamantähnliche
Verbindungen aus Kohlenstoff aufweist. Solches Material ist elektrisch isolierend und weist eine hohe Wärmeleitfähigkeit auf. Des Weiteren kann die elektrisch isolierende Schicht 34 mit diamantähnlichen Verbindungen aus Kohlenstoff beschichtet sein. Diamantähnliche Verbindungen aus Kohlenstoff weisen Materialeigenschaften auf, die fließend von denen des Graphits zu denen des Diamants übergehen. Insbesondere zeichnen sich solche Verbindungen durch einen sehr hohen elektrischen Widerstand, ausgezeichnete Härte und sehr hohe Wärmeleitfähigkeit aus.
Der thermische Anschluss 3 umfasst eine Metallschicht 30, die auf einer der Befestigungsfläche 211 abgewandten Seite der elektrischen isolierenden Schicht 34 angeordnet ist. Die Metallschicht 30 weist auf einer der elektrisch isolierenden Schicht 34 abgewandten Seite eine freiliegende Oberfläche auf, die die thermische Kontaktfläche 32 des thermischen Anschlusses 3 bildet.
Der thermische Anschluss 3 weist eine vertikale Höhe D3 auf. Beispielsweise unterscheidet sich die erste Dicke Dl der ersten Elektrode 21 von der Summe aus der zweiten Dicke D2 der ersten Elektrode 21 und der vertikalen Höhe D3 des thermischen Anschlusses 3 höchstens um 15 %, insbesondere höchstens um 5 "6 · Besonders bevorzugt ist die erste Dicke Dl im Rahmen der Herstellungstoleranz gleich der Summe aus der zweiten Dicke D2 der ersten Elektrode 21 und der vertikalen Höhe D3. Dies vereinfacht das Montieren des Gehäuses
beispielsweise auf einen Anschlussträger, der eine
Leiterplatte, ein keramischer Träger, eine Metallplatte oder ein Kühlkörper sein kann.
Die zweite Elektrode 22 bildet an der Rückseite 12 des
Gehäuses eine zweite elektrische Kontaktfläche 222. Die erste elektrische Kontaktfläche 212, die zweite elektrische
Kontaktfläche 222 und die thermische Kontaktfläche 32 bilden somit bereichsweise die Rückseite 12 des Gehäuses 1. Die zweite Elektrode weist auf der Vorderseite des Gehäuses 1 eine vorderseitige Oberfläche 221 auf. Die vorderseitige Oberfläche 221 der zweiten Elektrode 22 bildet bereichsweise die Vorderseite 11 des Gehäuses. Beispielsweise ist ein vertikaler Abstand zwischen der vorderseitigen Oberfläche 221 und der zweiten elektrischen Kontaktfläche 222 im Rahmen der Herstellungstoleranz gleich der ersten Dicke Dl der ersten Elektrode 21.
Die erste Elektrode 21, die zweite Elektrode 22 und der thermische Anschluss 3 sind von einem Formkörper 4 umformt. Insbesondere ist mittels des Formkörpers 4 eine mechanische Verbindung zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode hergestellt. Der Formkörper 4 ist in lateraler Richtung bereichsweise zwischen der ersten Elektrode 21 und dem thermischen Anschluss 3 ausgebildet. Weiterhin füllt der Formkörper 4 einen Raum in lateraler Richtung zwischen der ersten Elektrode 21 und der zweiten Elektrode 22 vollständig auf. Die erste Elektrode 21 und die zweite Elektrode 22 erstrecken sich in vertikaler Richtung bereichsweise durch den Formkörper 4 hindurch. Die erste elektrische
Kontaktfläche 212, die Befestigungsfläche 211, die zweite elektrische Kontaktfläche 222 und die vorderseitige
Oberfläche 221 der zweiten Elektrode 22 sind also
bereichsweise frei von dem Formkörper 4. An der Vorderseite 11 des Gehäuses bedeckt der Formkörper 4 die
Befestigungsfläche 211 der ersten Elektrode 21 und die vorderseitige Oberfläche 221 der zweiten Elektrode 22
bereichsweise. Insbesondere begrenzt der Formkörper 4 die Kavität 6 des Gehäuses in lateraler Richtung. In Aufsicht auf die Rückseite des Gehäuses ragen die Elektroden 21 und 22 beziehungsweise die elektrischen Kontaktflächen 212 und 222 nicht aus dem Formkörper 4 seitlich heraus. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist das Gehäuse als ein QFN-Gehäuse
(Englisch: Quad Fiat No-Leads) ausgebildet. Die erste Elektrode 21 und die zweite Elektrode 22 weisen jeweils in lateraler Richtung auf einer dem thermischen Anschluss 3 abgewandten Seite eine stufenartige
Seitenoberfläche 214 beziehungsweise 224 auf. Die
stufenartige Seitenoberflächen 214 und 224 sind von dem Formkörper 4 in lateraler Richtung vollständig umgeben.
Solche stufenartige Seitenoberflächen vergrößern die
gemeinsamen Grenzflächen zwischen den Elektroden und dem Formkörper 4, wodurch die Stabilität der mechanischen
Verbindung zwischen den Elektroden und dem Formkörper erhöht wird .
Die erste elektrische Kontaktfläche 212 und die zweite elektrische Kontaktfläche 222 sind zur elektrischen
Kontaktierung des im Gehäuse eingebauten Bauelements mit einer externen Spannungsquelle vorgesehen. Insbesondere können die elektrischen Kontaktflächen 212 und 222 als Lötflächen ausgebildet sein. Der Leiterrahmen 2 kann somit beispielsweise mittels Lötverbindungen mit elektrischen
Leiterbahnen eines Anschlussträgers verbunden und elektrisch kontaktiert werden.
Die thermische Kontaktfläche 32 kann auch als Lötfläche ausgebildet sein, sodass der thermische Anschluss 32 über eine Lötverbindung an dem Gehäuseträger befestigt werden kann. Der thermische Anschluss 3 ist dabei derart
ausgebildet, dass ein elektrischer Strom in vertikaler
Richtung zwischen der thermischen Kontaktfläche 32 und der ersten Elektrode 21 unterbunden ist.
In Figur 2 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel für ein Gehäuse 1 in schematischer Schnittansicht dargestellt. Das Gehäuse 1 dieses Ausführungsbeispiels entspricht im
Wesentlichen dem im Zusammenhang mit der Figur 1
beschriebenen Ausführungsbeispiel für ein Gehäuse. Im
Unterschied hierzu umfasst der thermische Anschluss 3 in diesem Ausführungsbeispiel eine Mehrzahl von wärmeleitenden Schichten 33. Die wärmeleitenden Schichten 33 können
elektrisch isolierend oder elektrisch leitend ausgebildet sein, wobei der thermische Anschluss 3 zumindest eine
elektrisch isolierende Schicht 34 enthält. Die elektrisch isolierende Schicht 34 ist in vertikaler Richtung zwischen der ersten Elektrode 21 und der thermischen Kontaktfläche 32 angeordnet, sodass kein elektrischer Strom in vertikaler Richtung durch den thermischen Anschluss hindurch fließt. Insbesondere können die wärmeleitenden Schichten 33 eine alternierende Reihenfolge von elektrisch isolierenden und elektrisch leitenden Schichten sein. Zum Beispiel kann zumindest eine der wärmeleitenden Schichten 33 als eine Folie ausgebildet sein. Die Folie kann vorgefertigt und
beispielsweise aus Keramik, Kunststoffen oder Metallen ausgebildet sein. Insbesondere kann die Folie aus einem
Kunststoff hergestellt sein, wobei die Folie zusätzlich metallisiert ist. In Figur 3 ist ein Ausführungsbeispiel für ein
optoelektronisches Bauteil in schematischer Schnittansicht dargestellt. Das optoelektronische Bauteil 100 umfasst ein optoelektronisches Bauelement 10 und ein Gehäuse 1, wobei das Gehäuse 1 exemplarisch dem in der Figur 1 beschriebenen
Ausführungsbeispiel eines Gehäuses entspricht. Das
optoelektronische Bauteil 100 kann selbstverständlich ein in der Figur 2 beschriebenes Gehäuse umfassen. Das Bauelement 10 kann beispielsweise ein Strahlungsemittierendes oder ein strahlungsdetektierendes Bauelement sein.
Das Bauelement 10 ist auf der Befestigungsfläche 211
angeordnet. Der thermische Anschluss 3 bedeckt in Draufsicht das Bauelement 10 vollständig. Die im Betrieb des Bauelements erzeugte Wärme kann somit effizient durch den
kürzestmöglichen Weg von dem Bauelement 10 über die erste Elektrode 21 und den thermischen Anschluss 3 in einen
Anschlussträger abgeleitet werden.
Das optoelektronische Bauelement 10 ist über die erste
Elektrode 21 elektrisch leitend verbunden. Weiterhin ist das Bauelement über eine Verbindungsleitung 23, beispielsweise über einen Bonddraht, mit der zweiten Elektrode 22 elektrisch verbunden. Das Bauelement 10 und die Verbindungsleitung 23 befinden sich innerhalb einer Kavität 6 des Gehäuses 1. Zum Schutz des Bauelements 10 und der Verbindungsleitung 23 ist die Kavität mit einer Verkapselung 5, etwa mit Silikon, befüllt. Die Verkapselung 5 ist insbesondere
strahlungsdurchlässig ausgebildet. Es ist auch denkbar, dass das optoelektronische Bauelement auf einer dem Leiterrahmen zugewandten Rückseite des Bauelements zwei für die
elektrische Kontaktierung des Bauelements vorgesehene
Anschlussstellen aufweist. Zum Beispiel ist das Bauelement ein Flip-Chip. Das Bauelement ist beispielsweise derart auf der Befestigungsfläche angeordnet, dass zur elektrischen Kontaktierung des Bauelements die Anschlussstellen jeweils im direkten elektrischen Kontakt mit der Befestigungsfläche 211 der ersten Elektrode 21 oder mit einer vorderseitigen
Oberfläche 221 der zweiten Elektrode 22 stehen.
Beispielsweise ist das optoelektronische Bauelement ein Flip- Chip. In diesem Fall kann auf eine Verbindungsleitung
verzichtet werden.
Ein Ausführungsbeispiel eines Verfahrens zur Herstellung eines Gehäuses 1 ist in den Figuren 4A bis 4C in
schematischer Schnittansicht dargestellt. Das Gehäuse 1 entspricht exemplarisch dem Gehäuse gemäß dem im Zusammenhang mit der Figur 1 beschriebenen Ausführungsbeispiel. In der Figur 4A wird ein Leiterrahmen 2 mit einer ersten Elektrode 21 und einer von der ersten Elektrode räumlich getrennten zweiten Elektrode 22 bereitgestellt. Die erste Elektrode weist eine Befestigungsfläche 211 und auf einer der Befestigungsfläche abgewandten Seite eine stufenartige
Oberfläche 215 auf. Die stufenartige Oberfläche 215 wird beispielsweise mittels eines Ätzprozesses ausgebildet. Die erste Elektrode 21 weist aufgrund der stufenartigen
Oberfläche 215 an verschiedenen Stellen unterschiedliche Dicken Dl und D2 auf. Die Elektroden 21 und 22 weisen jeweils eine stufenartige Seitenoberfläche 214 beziehungsweise 224 auf. Die Seitenoberflächen 214 und 224 sowie die stufenartige Oberfläche 215 können in einem gleichen Produktionsschritt ausgebildet werden. Die stufenartigen Seitenoberflächen 214 und 224 führen zu einer verbesserten Verankerung der
Elektroden im Formkörper 4 und erhöhen somit die Stabilität des Gehäuses.
In der Figur 4B wird ein thermischer Anschluss 3 mit einer freiliegenden thermischen Kontaktfläche 32 auf einem
Teilbereich 213 der stufenartigen Oberfläche 215 ausgebildet. An dem Teilbereich 213 weist die Elektrode 21 die Dicke D2 auf, welche kleiner als die Dicke Dl ist. Der thermische Anschluss 3 wird derart ausgebildet, dass die freiliegende thermische Kontaktfläche 32 von der ersten Elektrode 21 elektrisch isoliert wird. Beispielsweise wird der thermische Anschluss 3 durch ein Beschichtungsverfahren oder ein
Abscheidungsverfahren auf die erste Elektrode 21 aufgebracht, etwa mittels eines PVD-Verfahrens (Physical Vapour Disposion) wie Sputtern oder mittels eines CVD-Verfahrens (Chemical Vapour Disposition) wie Aufdampfen. Alternativ kann der thermische Anschluss 3 als ein vorgefertigtes Plättchen ausgebildet sein, das an der ersten Elektrode 21 befestigt wird.
In der Figur 4C wird ein Formkörper 4 zur Herstellung einer mechanischen Verbindung zwischen der ersten Elektrode 21 und der zweiten Elektrode 22 derart ausgebildet, dass sich die erste Elektrode 21 und die zweite Elektrode 22 in vertikaler Richtung bereichsweise durch den Formkörper hindurch
erstrecken. Eine freiliegende Oberfläche der stufenartigen Oberfläche 215 der ersten Elektrode 21 bildet eine erste elektrische Kontaktfläche 212. Eine freiliegende, der
Befestigungsfläche 211 abgewandte Oberfläche der zweiten Elektrode 22 bildet eine zweite elektrische Kontaktfläche 222. Insbesondere wird der Formkörper 4 nach Fertigstellung des thermischen Anschlusses 3 hergestellt. Der Formkörper 4 kann aus einer Formmasse oder einer
Vergussmasse ausgebildet sein. Nach dem Ausbilden des
thermischen Anschlusses 3 auf der ersten Elektrode 21 werden die erste Elektrode 21, die zweite Elektrode 22 und der thermische Anschluss 3 beispielsweise mittels
Spritzgießens (Englisch: injection molding) oder
Spritzpressens (Englisch: transfer molding) umformt, sodass ein mechanisch stabiler Verbund aus der ersten Elektrode 21, der zweiten Elektrode 22 und dem thermischen Anschluss 3 hergestellt wird.
Mit dem Einsatz eines thermischen Anschlusses, der in
unmittelbarer Nähe auf einer Befestigungsfläche der ersten Elektrode angeordnet ist, kann Verlustwärme effizient aus einem Gehäuse abgeführt werden. Weiterhin weist der
thermische Anschluss eine thermische Kontaktfläche auf, die von der ersten Elektrode elektrisch isoliert ist, sodass die elektrische Kontaktierung des Gehäuses unabhängig von der thermischen Kontaktierung gestaltet werden kann. Die
Herstellung des Gehäuses, insbesondere die Ausbildung des Formkörpers, wird vereinfacht, da lediglich zwei voneinander räumlich beabstandeten Bestandteile, nämlich die erste
Elektrode mit dem thermischen Anschluss und die zweite
Elektrode, zu einem mechanisch stabilen Verbund
zusammengeführt werden.
Die Erfindung ist nicht durch die Beschreibung der Erfindung anhand der Ausführungsbeispiele an diese beschränkt. Vielmehr umfasst die Erfindung jedes neue Merkmal sowie jede
Kombination von Merkmalen, was insbesondere jede Kombination von Merkmalen in den Patentansprüchen beinhaltet, auch wenn dieses Merkmal oder diese Kombination selbst nicht explizit in den Patentansprüchen oder Ausführungsbeispielen angegeben ist .
Diese Patentanmeldung beansprucht die Priorität der deutschen Patentanmeldung 10 2012 110 261.9, deren Offenbarungsgehalt hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird.

Claims

Gehäuse (1) für ein optoelektronisches Bauelement, das einen Leiterrahmen
(2), einen thermischen Anschluss
(3) und einen Formkörper (4) aufweist,
bei dem
- der Leiterrahmen eine erste Elektrode (21) und eine von der ersten Elektrode lateral beabstandete zweite
Elektrode (22) enthält, wobei die erste Elektrode eine Befestigungsfläche (211) für das Bauelement an einer Vorderseite (11) des Gehäuses bildet;
- der thermische Anschluss auf einer der
Befestigungsfläche abgewandten Seite der ersten
Elektrode angeordnet ist, wobei der thermische
Anschluss an einer Rückseite (12) des Gehäuses eine thermische Kontaktfläche (32) bildet, die von der ersten Elektrode elektrisch isoliert ist; und
- die erste Elektrode und die zweite Elektrode mittels des Formkörpers miteinander mechanisch verbunden sind, wobei sich die erste Elektrode und die zweite Elektrode in vertikaler Richtung zumindest bereichsweise durch den Formkörper hindurch erstrecken.
Gehäuse nach dem vorhergehenden Anspruch,
bei dem der Formkörper den Leiterrahmen in allen
lateralen Richtungen umgibt, wobei die lateralen
Richtungen parallel zu der Befestigungsfläche (211) gerichtet sind.
Gehäuse nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
bei dem die erste Elektrode (21) an der Rückseite (12) eine erste elektrische Kontaktfläche (212) bildet und die zweite Elektrode (22) an der Rückseite eine zweite elektrische Kontaktfläche (222) bildet.
4. Gehäuse nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
bei dem die erste Elektrode (21) den thermischen
Anschluss (3) in Aufsicht vollständig bedeckt.
5. Gehäuse nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
bei dem der Formkörper (4) in lateraler Richtung
bereichsweise zwischen der ersten Elektrode (21) und dem thermischen Anschluss (3) ausgebildet ist.
6. Gehäuse nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
bei dem der thermische Anschluss (3) zumindest eine elektrisch isolierende Schicht (34) aufweist.
7. Gehäuse nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
bei dem der thermische Anschluss (3) zumindest eine Metallschicht (30) enthält, wobei die Metallschicht die thermische Kontaktfläche (32) bildet.
8. Gehäuse nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
bei dem der thermische Anschluss (3) ein Nitrid oder ein Oxid oder eine Kombination davon enthält.
9. Gehäuse nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
bei dem der thermische Anschluss (3) zumindest ein
Material aufweist, das diamantähnliche Verbindungen aus Kohlenstoff enthält.
10. Gehäuse nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
bei dem der thermische Anschluss (3) eine Mehrzahl von wärmeleitenden Schichten (33) enthält, wobei die wärmeleitenden Schichten in vertikaler Richtung
übereinander angeordnet sind.
Optoelektronisches Bauteil (100) mit einem Gehäuse (1) nach einem der vorhergehenden Patentansprüche,
bei dem ein optoelektronisches Bauelement (10) auf der Befestigungsfläche (211) angeordnet ist.
Optoelektronisches Bauteil (100) nach dem vorhergehenden Anspruch,
bei dem das optoelektronische Bauelement (10) unmittelbar über die erste Elektrode (21) und mittels einer
Verbindungsleitung (23) über die zweite Elektrode (22) mit einer externen Spannungsquelle elektrisch
kontaktierbar ist.
Verfahren zum Herstellen eines Gehäuses (1) für ein optoelektronisches Bauelement mit folgenden Schritten:
- Bereitstellen eines Leiterrahmens (2) mit einer ersten Elektrode (21) und einer von der ersten Elektrode lateral beabstandeten zweiten Elektrode (22), wobei die erste Elektrode eine Befestigungsfläche (211) für das Bauelement aufweist;
- Ausbilden eines thermischen Anschlusses (3) mit einer freiliegenden thermischen Kontaktfläche (32) auf einer der Befestigungsfläche abgewandten Seite der ersten Elektrode, so dass die thermische Kontaktfläche von der ersten Elektrode elektrisch isoliert wird; und
- Ausbilden eines Formkörpers (4) zur Herstellung einer mechanischen Verbindung zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode, wobei sich die erste
Elektrode und die zweite Elektrode in vertikaler Richtung zumindest bereichsweise durch den Formkörper hindurch erstrecken.
Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch,
bei dem der Formkörper (4) so ausgebildet wird, dass der Leiterrahmen in allen lateralen Richtungen umgibt, wobei die lateralen Richtungen parallel zu der
Befestigungsfläche (211) gerichtet sind.
Verfahren nach einem der Ansprüche 13 oder 14,
bei dem der thermische Anschluss (3) eine Mehrzahl wärmeleitenden Schichten (33) aufweist, wobei der thermische Anschluss schichtweise auf die erste Elektrode abgeschieden wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 15,
bei dem vor dem Ausbilden des Formkörpers (4) eine stufenartige Oberfläche (215) auf einer der
Befestigungsfläche (211) abgewandten Seite der ersten Elektrode (21) ausgebildet wird, wobei ein erster
Teilbereich der stufenartigen Oberfläche eine erste elektrische Kontaktfläche (212) der ersten Elektrode bildet und der thermische Anschluss (3) auf einem von dem Teilbereich vertikal beabstandeten zweiten Teilbereich (213) der stufenartigen Oberfläche ausgebildet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 16,
bei dem der thermischen Anschluss (3) durch ein
Beschichtungsverfahren auf der ersten Elektrode (21) ausgebildet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 13 oder 14, bei dem der thermischen Anschluss (3) als ein
vorgefertigtes Plättchen an der ersten Elektrode (21) befestigt wird.
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