WO2015036207A1 - Elektronisches bauelement und verfahren zur herstellung eines elektronischen bauelements - Google Patents

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solder
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electronic component
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Definitions

  • the present disclosure relates to an electronic
  • One task to be solved is to create a new
  • an electronic circuit According to one embodiment, an electronic circuit
  • the electronic functional area is arranged.
  • Component further preferably has a cover which extends over the electronic functional area.
  • the cover is electrically connected to the substrate
  • solder layer for example a solder layer, which may contain or consist of a solder material.
  • solder layer may contain or consist of a solder material.
  • the substrate may be mechanically stable and preferably permanently connected to the cover.
  • the cover can thus, optionally in combination with the substrate, protect the functional area, for example from the action of force, gases or liquids.
  • an electrically conductive solder layer the cover and the substrate can be connected to one another in a simplified manner, for example in comparison to electrically insulating glass solders, which are often used for the connection of two glasses but require complicated process control or can only be used for a few material combinations, or
  • extrinsic influences such as gas, liquid or moisture, for example oxygen, sulfur or water
  • the penetration of extrinsic influences, such as gas, liquid or moisture, for example oxygen, sulfur or water, into the component in the connection region between cover and substrate and their penetration up to the electronic functional region can be reduced or avoided by means of the electrically conductive solder layer.
  • Electrically conductive solder materials such as metal solders or metal alloy solders, are particularly suitable for forming a dense one
  • Organic electronic functional areas are regularly particularly sensitive to environmental influences and must, so they do not degrade very quickly
  • An electrically conductive solder layer also has the advantage that the layer on the electrical contact of the
  • Component can be involved. Opposite electric
  • an electrically conductive solder layer can therefore assume several functions.
  • connection layer is arranged, with the solder layer, for example, directly connected.
  • Connection layer can in turn be connected to the cover or the substrate, in particular directly.
  • the connecting layer is expediently mechanically stable connected to the respective connection partner.
  • connection layer can be provided for this purpose.
  • a material can be selected which coincides with the cover or the
  • Substrate does not connect as well as with the
  • connection layer can, preferably frame-like, connection area in which the Solder layer connects the cover and the substrate,
  • connection layer is arranged between the solder layer and the substrate, and a further connection layer is arranged between the solder layer and the cover.
  • the solder layer is
  • connection layer expediently arranged between the connection layer and the further connection layer and connected to the respective connection layer, preferably directly.
  • the degrees of freedom increase both in the choice of the cover and in the choice of the substrate.
  • a solder layer which is particularly suitable for a tight connection can be used.
  • the cover and / or the substrate can be used.
  • the element arranged on the side of the solder layer facing away from the connecting layer for example the cover or the substrate, is preferably itself of a material which combines well with the solder material of the solder layer.
  • Connection layer may also relate in particular to the further connection layer.
  • the connection layer is electrically conductive.
  • the connection layer may be electrically conductively connected to the solder layer.
  • Connection layer can be particularly at the electrical Contacting the device may be involved, for example, by forming a conductive connection between the solder layer and the functional area or on such a
  • the connecting layer is suitable as a wetting layer for the solder material of the solder layer.
  • the wetting layer can bond well with the solder material
  • Be soldered solder layer in liquid form in particular better than the on the side facing away from the solder layer side of the bonding layer offered material, such as that of the cover or the substrate.
  • a method for producing an electrical component is specified.
  • a substrate is provided, on which an electronic functional area is arranged.
  • a cover is provided.
  • the cover and the Substrate are arranged relative to each other so that the cover extends over the electronic functional area.
  • Gap formed.
  • liquid solder material is filled.
  • the liquid solder material is filled.
  • Solder material is preferably mechanically connected to both the cover and the substrate.
  • solder material for example by
  • On the substrate and / or the cover can a
  • Connection layer may be provided which defines the wetting area with the liquid solder material.
  • the wetting area of the substrate or the cover with the solder material is restricted to the connecting layer.
  • Link layers preferably overlap. Conveniently, only in the overlap area between the two
  • Bonding layers arranged through solder between the substrate and the cover.
  • solder material is already introduced in liquid form, steps for melting are unnecessary, for example by means of a laser, a solder material introduced in the solid state between two elements. Also separate curing steps, such as
  • solder material hardens in a simple manner by cooling.
  • a separate aftertreatment is not required.
  • the liquid solder material can be applied locally, so that the components for the component are only locally heated.
  • a hot process in which the component must be heated over a large area, such as in glass soldering, is not required, so that the risk of heat-induced damage to the electronic
  • Lot Mrs be formed a denser connection.
  • metal solders or metal alloy solders generally less expensive than special plastic adhesive.
  • the solder layer has a side surface, preferably two opposite ones
  • a side surface can of the
  • the other side surface may be the electronic functional area
  • the respective side surface may be curved, for example, convex curved from the outside, be formed. At least the outer side surface of the solder layer is preferably curved. The curvature can be through the
  • solder material of the solder layer defined.
  • Solder material by means of bath soldering, selective wave or
  • the solder material of the solder layer contains a metal or an alloy with one or more
  • the material of the bonding layer contains or consists of a metal or an alloy with one or more metals.
  • the solder material is a soft solder.
  • the solder may include tin and silver or tin and bismuth.
  • Soft solders in general and below in particular the solders mentioned are characterized by a particularly low melting temperature. The risk of temperature-induced damage to the functional area during soldering is thus reduced.
  • solder material of the solder layer is selected from the following group: BiSn, AgSn.
  • Connecting layer or the connecting layer is made of copper.
  • the connection layer is connected directly to the cover or to the substrate.
  • the solder layer is tightly connected to the connection layer.
  • the compound may be gastight and / or liquid-tight.
  • the connection can be hermetically sealed.
  • the hermetically sealed connection may be so dense that the permeability of the compound to water of less than 10 "1 g / (m 2 d), preferably smaller than 10" 3 g / (m 2 d), more preferably less than 10 -6 g / (m 2 d), where d stands for one day. Is above and below of a hermetic element or a
  • hermetically sealed connection it may be meant that the respective element or compound has a permeability to water which is less than the above-mentioned value.
  • the bonding layer with the cover or the substrate is tight
  • the solder material of the solder layer and / or the material of the connecting layer is selected such that it is suitable for forming at least a portion of a preferably dense, in particular hermetically sealed, encapsulation for the electronic functional area.
  • the electronic component has an encapsulation, preferably a hermetic encapsulation, of the functional region. At the encapsulation can be involved: The solder layer, the Connecting layer, the further connecting layer, the
  • the encapsulation may surround the functional area, preferably on all sides.
  • solder layer and / or the connection layer circumscribes the electronic
  • the component has at least two electrodes for the electronic
  • the electrodes can be part of the
  • the functional area can be connected to the external connections of the
  • Component be electrically conductively connected.
  • the component can be electrically connected via the external connections
  • Electrodes are expediently so from one another
  • the solder layer is electrically conductively connected to the electronic functional area.
  • the solder layer may be electrically conductively connected to one of the electrodes. In this way, the external electrical contacting of the device can take place via the solder layer.
  • the solder layer can be used as external electrical
  • the solder layer is electrically isolated or separated from one of the electrodes.
  • the solder layer may be isolated or separated from both electrodes or only one of the electrodes.
  • the component has an electrically insulating layer.
  • the electrical separation or electrical insulation of the solder layer from one of the electrodes can be achieved via the electrically insulating layer.
  • the electrically insulating layer is expediently arranged between the solder layer and a conductor connected to this electrode.
  • Electrical separation of the solder layer of one of the electrodes is particularly useful when the solder layer is electrically conductively connected to the other electrode.
  • Solder layer for example in its liquid form
  • Non-stick properties The adhesion of, in particular liquid, solder material in the manufacture of the component on the electrically insulating layer can thus be avoided.
  • the solder material can be simplified to the desired
  • Area such as the area of the connection layer
  • the insulating layer designed as a thin film layer.
  • the insulating layer designed as a thin film layer.
  • the electrically insulating layer can be based on the
  • the electrically insulating layer may be part of an additional encapsulation for the electronic
  • the electrically insulating layer can be protected electrically insulating layer.
  • the electrically insulating layer can be recessed.
  • the connecting layer is expediently between the electrically insulating layer and the
  • connection layer may adjoin the electrically insulating layer. Starting from a region between the solder layer and the substrate, the electrically insulating layer may extend over the functional region and extend again between the solder layer and the substrate on the side of the functional region facing away from the starting point.
  • the solder layer is arranged next to the functional area as seen in plan view of the electronic functional area. The risk of damage to the functional area by the solder layer, especially when applying the solder material in the liquid phase, can be reduced.
  • the component is a, preferably organic, optoelectronic component, for example a light-emitting diode such as an organic light-emitting diode (OLED).
  • OLED organic light-emitting diode
  • the electronic functional area is an organic functional area.
  • Organic materials are particularly sensitive to external influences, such as gases or moisture, so that a solder layer for the connection between the cover and the substrate is particularly advantageous for this purpose.
  • Organic functional area can mean that at least that for the electronic
  • Function of the device relevant material for example, a light-generating layer or layer sequence, a
  • Electrodes contains or consist of organic material. Not all materials in the functional area necessarily have to be organic. Electrodes may be provided which contain or consist of an inorganic material, for example ITO.
  • a luminous surface of the component ie the surface from which radiation emerges
  • only one or preferably no electrical connection of the component is arranged.
  • viewed in plan view of the cover and / or the substrate next to the cover or the substrate no electrical connection for electrical contacting of the device on the cover or the substrate arranged.
  • the substrate and the cover may define the luminous surface of the device.
  • the substrate and the cover have the same dimensions.
  • the substrate and the cover may be the same size.
  • optoelectronic components in particular radiation-emitting components
  • a large luminous area can thus be produced in a simplified manner without visible external contacting.
  • Several components can also be arranged side by side and form a continuous luminous surface, without that on the side of the luminous surface electrical
  • the solder layer protrudes laterally beyond the substrate and / or the cover. This is particularly expedient if the solder layer is involved in the electrical contacting of the component, since an electrical connection between these components can then be produced by mechanically contacting the solder layer with the solder layer of another, preferably identically designed, electronic component.
  • Connecting layer has a thickness of 10 nm or less.
  • the bonding layer is significantly larger than the solder layer.
  • connection layer over the electronic functional area.
  • the connection layer can, in particular proceeding from an area between the solder layer and the substrate along the substrate, as far as beyond a side of the functional area facing away from the substrate and back again in the direction of the substrate
  • Substrate extend to a point between the solder layer and the substrate.
  • Connecting layer can be applied over the entire surface or almost the entire surface.
  • Protective layer for example, a mechanical protective layer may be arranged.
  • the protective layer can reshape the functional area.
  • Functional area and the cover may be arranged an intermediate layer which is connected to the cover.
  • the intermediate layer may be an adhesion-promoting layer.
  • Primer layer may be used in the manufacture of the
  • the adjustment of the substrate and the cover are simplified relative to each other, as over the Adhesive layer, the substrate and the cover can be adjusted already adjusted to each other and subsequently the encapsulation can be done by means of the solder layer, without the elements must be kept in a specific position and adjusted relative to each other.
  • FIG. 1A shows a schematic sectional view of an exemplary embodiment of an electronic component
  • FIG. 1B shows the associated plan view of the component.
  • FIGS. 2 to 6 each show a schematic
  • FIG. 7 shows an exemplary embodiment of a method for producing an electronic component on the basis of a schematic view.
  • Figure 1A shows a schematic sectional view of an embodiment of an electronic component.
  • figure 1B shows the associated plan view of the component,
  • the electronic component 1 for example an OLED, has a substrate 2. On the substrate 2, an electronic functional area 3 is arranged, which is expediently carried by the substrate 2.
  • the functional area 3 can be an organic functional area.
  • Functional area 2 may be from an edge of the substrate
  • the functional area 3 is preferably circumferentially spaced from the edge of the substrate.
  • the component 1 also has a cover 4.
  • the cover 4 extends over the electronic functional area 3.
  • the cover 4 can protect the electronic functional area 3 from harmful external influences, such as from mechanical stress, from gases and / or moisture.
  • the substrate 2 can be designed to protect the functional area from harmful external influences, such as from mechanical stress, from gases and / or from moisture.
  • the cover 4 preferably covers the electronic functional area 3 completely.
  • the cover 4 may also extend over a large area over the substrate. In particular, the cover 4, the same or
  • the substrate 2 and the cover 4 are identical to have approximately the same dimensions as the substrate 2.
  • the substrate 2 and the cover 4 are identical to have approximately the same dimensions as the substrate 2.
  • a solder layer 5 is arranged between the cover and the substrate.
  • the substrate 2 is connected to the cover 4 via the solder layer 5.
  • a first connection layer 6 is arranged between the solder layer 5 and the substrate 2.
  • the first connection layer 6 directly adjoins the substrate 2 and / or directly to the solder layer 5.
  • the connecting layer 6 can produce a mechanically stable connection between the substrate 2 and the solder layer 5. Preferably, this connects
  • Substrate offered material.
  • Connection layer can be so the mechanical connection of the
  • a “better connection” here, above and in the following may include that the still liquid solder material forms a smaller contact angle when wetting the connection layer than during the wetting of the material offered on the side of the substrate.
  • the connection with the connection layer can be formed more quickly than with the connection
  • Substrate offered material.
  • connection layer 7 is arranged between the cover 4 and the solder layer 5.
  • Substrate can be improved.
  • the solder layer 5 and / or the cover 4 expediently directly adjoins the second connection layer 7.
  • the solder layer 5, the first connection layer 6 and / or the second connection layer 7 may be the electronic one
  • solder layer 5 can in particular be arranged next to the electronic functional area 3. So around the functional area can be a solder frame
  • the interior 8 can overlap the electronic functional area 3 and, in particular, between the cover and the functional area 3 and / or between side areas of the housing
  • Functional region 3 and the solder layer 5 may be arranged.
  • the electronic functional area 3 is through the substrate, the cover 4, the solder layer 5, the first
  • connection layer 6 and the second connection layer 7 dense, in particular hermetically sealed, encapsulated in relation to the environment.
  • the functional area 3 can be protected from harmful external influences such as gases, for example oxygen or sulfur, or moisture without corresponding
  • Encapsulation in the interior 8 could penetrate, be efficiently encapsulated.
  • the respective materials or elements are expediently designed or selected for the encapsulation such that a density, in particular hermetically sealed, encapsulation of the electronic
  • Function range 3 is reached.
  • the respective element itself is expediently tight, in particular hermetically sealed.
  • the connection between the respective elements can also be dense, in particular hermetically sealed.
  • organic functional areas are highly sensitive
  • the substrate 2 or the cover 4 can be selected comparatively freely, without having to take into account the connection properties with the solder material of the solder layer 5.
  • the good connection or wetting with the solder material of the solder layer 5 is ensured by the respective connecting layer 6, 7. If a material is already offered by the substrate or the cover which bonds well with the solder material of the solder layer 5, then one or, in the extreme case, even both connecting layers can be dispensed with. At least one bonding layer is advantageous since metals usually bond well with solder materials, but metals often combine radiation
  • Lot Mrs 5 provided a connecting layer. If the component has two decoupling sides, there are two
  • the substrate 2 and / or the cover 4 may be rigid or flexible, for example as a foil, electrically conductive, for example of conductive material, such as a metal, or electrically insulating, for example, electrically
  • the substrate and / or the cover may be a metal foil, in particular a
  • Copper foil include or consist of.
  • the substrate 2 and / or the cover 4 may further include or consist of a plastic film.
  • the respective film for example the plastic film, can be provided with an additional barrier layer, which preferably the tightness of the substrate 2 and the cover 4 is increased.
  • the substrate 2 and / or the cover 4 may further comprise a glass layer
  • substrate 2 and cover 4 are designed to be flexible, then in particular the entire component can be made flexible so that the possible uses of the component are increased.
  • the device can, for example, for the
  • solder materials are suitable for the solder material of the solder layer 5.
  • Solder material of the solder layer 5 are selected from the following group: AgSn, BiSn.
  • copper is suitable for the material of the respective connecting layer 6, 7, for example. Copper combines well with soft solders and in particular with the above explicitly mentioned solders.
  • connection layer 6, 7 may be formed as a wetting layer for the solder material of the solder layer 5, so that liquid solder material wets the respective connection layer 6, 7 well. This has advantages in applying the solder material from the liquid phase
  • a connecting layer can be dispensed with.
  • soldering can be bath soldering, wave or
  • Wave soldering in particular selective wave soldering, such as mini-wave soldering, or dip soldering can be used.
  • the respective bonding layer may have a thickness of 10 nm or less. Even such small thicknesses are sufficient for a good connection of the solder layer.
  • the respective bonding layer can be applied, for example, by vapor deposition, for example by thermal evaporation in a vacuum, or sputtering.
  • a width of the respective connecting layer 6, 7 and / or the solder layer 5 is expediently chosen so that the functional region 3 or the inner space 8 is tightly encapsulated.
  • the solder layer and / or the respective connecting layer may have a width which is greater than 10 ⁇ m, for example up to 100 ⁇ m or more than 100 ⁇ m. Already with such small widths can
  • the width can be up to 1 mm or up to 2 mm.
  • the solder layer 5 has one, preferably two, for example, opposite, side surfaces 9.
  • a side surface 9 is arranged on the side of the solder layer 5 facing away from the functional region 3.
  • Another side surface 9 is on the side facing away from the functional area 3 of the
  • the respective side surface can be curved as shown.
  • the respective side surface is preferably curved convexly from the outside.
  • the curvature of the side surface can be improved by the introduction of the liquid
  • connection layer 6 the solder layer 5 and / or the second connection layer 7 with respect to an edge of the substrate 2 and / or the cover 4 is offset inwards.
  • the danger Damage to the encapsulation due to external action on the solder layer or the respective bonding layer can thus be avoided or at least reduced.
  • the electrical contacting of the device 1 is not always explicitly shown in the embodiments for reasons of clarity. However, the component 1 expediently has two external electrical connections. Each of these terminals may be electrically connected to a separate electrode of the electronic functional area 3 (not explicitly shown). The conductive connection between the respective connection and the
  • the device can be electrically contacted, for example with an external
  • Electrodes are expediently so from one another
  • the solder layer 5 may be electrically conductively connected to one of the electrodes. In particular, so can the external electrical contacting of the device 1 via the
  • the solder layer can serve in particular as an external electrical connection of the component.
  • the solder layer 5 may be isolated or separated from both electrodes.
  • an electrically conductive connection between an external terminal and one of the electrodes extends through the substrate 2. This electrode is expediently that which is not connected to the solder layer 5 if such an electrode connected to the solder layer is provided.
  • the extent of the conductive connection through the substrate 2 can be produced, for example, by selecting the substrate to be electrically conductive. In that case the solder layer is
  • an electrically insulating substrate 2 may be used and it may be a
  • Potential Betment be provided by the substrate, for example in the form of a vias, with conductive
  • Material is filled, which electrically contacts a arranged on the electronic functional area side of the substrate electrode of the functional area.
  • the electrically conductive connection to both electrodes can take place through the substrate 2. If the substrate 2 is conductive, then the second electrode is conductive
  • a conductor material insulated from the substrate is provided in a via through the substrate.
  • two separate vias may be provided.
  • the electrically conductive connection to one of the electrodes may extend between the solder layer 5 and the substrate 2 or the cover 4 over the region of the solder layer, and preferably out of the encapsulated region of the component 1.
  • the contacting can alternatively or in addition to the substrate 2 also be carried out through the cover 4, which for this purpose one or more electrical
  • Potential penetrations may have. Above versions to the substrate 2 therefore apply accordingly to the cover 4.
  • One or more potential feedthroughs can also be applied accordingly to the cover 4.
  • Figure 2 shows a representation of another
  • the component 1 substantially corresponds to the in
  • an electrically insulating layer 10 is provided.
  • the layer 10 is arranged between the first connection layer 6 and the substrate 2.
  • the electrically insulating layer 10 can electrically separate the first connection layer 6 and the substrate 2 from each other.
  • the electrically insulating layer 10 so the degrees of freedom in the choice of contact for the electronic component can be increased.
  • the solder layer 5 for example in the case of an electrically conductive substrate 2 or another on the side facing away from the solder layer 5 side of the insulating layer 10 electrically conductive element which is in operation of the device 1 at a different potential than the solder layer fifth , Simplified to be involved in electrical contacting.
  • the electrically insulating layer 10 can extend over the substrate 2 over a large area, in particular over the whole area.
  • the electrically insulating layer 10 extends not only between the first connection layer 6 and the substrate 2, but also via the electronic
  • Insulating layer 10 can be deposited over the whole area on the substrate 2 before the bonding layer 6
  • the electrically insulating layer 10 can also protect the functional area 3, specifically before the cover 4 and the solder layer 5 are provided.
  • the electrically insulating layer 10 can therefore a
  • the electrically insulating layer 10 may contain, for example, a silicon oxide, a silicon nitride, an aluminum oxide, a zinc oxide, a zirconium oxide, a titanium oxide, a hafnium oxide, a lanthanum oxide, or a tantalum oxide.
  • Alumina may have anti-adhesion properties with respect to the solder material of the solder layer 5, so that the
  • the electrically insulating layer 10 may be as
  • Thin-film encapsulation of the electronic functional area to be formed may have a thickness of 10 ⁇ m or less, preferably 1 ⁇ m or less.
  • Thin-film encapsulation may comprise at least one or more thin layers which are deposited by means of a deposition process, preferably by means of a chemical vapor deposition process
  • Encapsulation in the present case is understood to mean, for example, a device which is suitable for providing a barrier to atmospheric substances, in particular to moisture and oxygen and / or to other harmful substances
  • the thin-film encapsulation may be designed so that it can be penetrated by atmospheric substances at most to very small proportions. This barrier effect can essentially be considered as thin in thin film encapsulation
  • Layers of executed barrier layers and / or
  • Encapsulation are.
  • the layers of the encapsulation generally have a thickness of less than or equal to a few 100 nm.
  • the thin-film encapsulation can be thin
  • ALD Atomic layer deposition
  • MLD molecular layer deposition
  • the encapsulation has a layer sequence with a plurality of the thin layers, each having a thickness between an atomic layer and a few 100 nm.
  • the electrically insulating layer 10 be recessed (not explicitly shown in Figure 2).
  • a connecting conductor layer may be arranged which extends from the recess along the electrically insulating layer 10 to the solder layer 5 and with this, optionally via the first connecting layer 6,
  • the solder layer 5 can be involved in this way in the electrical contacting of the device 1 and optionally even form an external electrical connection of the device.
  • the external electrical connection can be formed by means of the cover 4, which is electrically conductively connected to the solder layer 5 or by means of a suitable potential leadthrough through the cover.
  • the other external terminal may be formed by the substrate 2, for example by means of an electrically conductive substrate.
  • FIG. 3 shows a further embodiment of a
  • connection layer 6 extends over the substrate 2 over a large area, in particular over the whole area.
  • the connection layer 6 can in particular be a continuous layer, ie not a recessed or non-structured layer
  • connection layer 6 may extend over the electronic functional area 3.
  • the second connection layer 7 can be arranged over a large area, in particular over the whole area, on the cover.
  • the connecting layer 6 can extend into the recess and the electrical connection between the
  • Lot Mrs 5 and the electronic functional area 3 produce A corresponding embodiment is shown in FIG. 3A.
  • FIG. 4 shows a further embodiment of a
  • the component essentially corresponds to the component 1 shown in FIG. 2.
  • the first connection layer 6, the second connection layer 7 and / or the solder layer 5 are arranged closer to the edge of the substrate 2 and / or the cover 4.
  • the outer side surface 9 of the solder layer 5 can over the substrate 2 or the
  • Connection layer, the second connection layer and the solder layer may in particular be arranged so that a connection region of the solder layer 5 with the respective
  • Substrate 2 and the cover 4 is arranged, the side surface 9 of the solder layer, a side surface of the Substrate 2 and / or the cover 4 but at least partially surmounted.
  • a mechanical protective layer 11 is provided.
  • the protective layer 11 is arranged to receive the
  • the mechanical protective layer 11 may be a plastic layer.
  • the mechanical protective layer may be an epoxy or acrylate layer.
  • the protective layer may be UV or thermally curable or cured.
  • PSA Pressure Sensitive Adhesive
  • Component protect.
  • the protective layer 11 is expediently arranged such that a free space is left between the cover and the side of the protective layer facing away from the electronic functional area 3.
  • the mechanical protective layer 11 is expediently spaced, preferably circumferentially spaced.
  • An optionally existing flexibility of the entire component 1 is so Not affected by a rigid protective layer 11 or only slightly.
  • FIG. 5 shows a further exemplary embodiment of a
  • FIG. 5 Sectional view.
  • the component according to FIG. 5 essentially corresponds to the component described in connection with FIG. In contrast to the component according to FIG. 4, no mechanical protective layer is provided. Instead, an adhesion-promoting layer 12 is provided.
  • Bonding layer 12 extends between the
  • Bonding layer 12 may cover 4 on the
  • Substrate 2 be attached. This can facilitate the introduction of a liquid solder material between the bonding layers 6, 7.
  • the adhesion-promoting layer 12 may consist of
  • the cover 4 and the substrate 2 can therefore already be mechanically connected to each other before the solder layer 5 is formed.
  • the adhesion promoting layer 12 may be over the
  • Adhesive layer 12 is advantageously adjacent
  • Bonding layer 12 and solder layer 5 may be the same
  • the adhesion-promoting layer 12 may be circumferentially spaced from the solder layer 5.
  • the materials specified above for the protective layer 11 are also suitable.
  • FIG. 6 shows a further exemplary embodiment of a
  • an external electrical connection 13 is provided on the substrate 2, viewed in a plan view of the substrate, next to the cover 4, which is connected to the side of the electronic device facing the substrate 2
  • Functional region 3 is electrically connected.
  • an electrically conductive layer 14 is provided, which between the electrically insulating layer 10 and the
  • Substrate 2 and between the substrate and the electronic functional area 3 is arranged.
  • the external electrical terminal 13 preferably extends through the electrically insulating layer 10 up to the electrically conductive
  • the substrate 2 may be electrically insulating in the illustrated case, since it does not have to be used for contacting. Becomes a
  • an external terminal expediently provided on the side facing away from the electronic functional area 3 side of the substrate, an external terminal.
  • the layer 14 can then be dispensed with.
  • it is then expediently dispensed with the external connection 13 arranged on the side of the substrate facing the cover, since the surface of the
  • Lighting device with a plurality of juxtaposed densely packed electronic components would be difficult because in the area in which the external
  • FIG. 7 is a schematic sectional view of an exemplary embodiment of a method for producing an electronic component. The following explanation is made with reference to a component according to FIG. 5, which is produced by means of the method. However, the process is of course for all herein
  • the substrate 2 is provided, on which the electronic functional area 3 is arranged.
  • Connecting layer 6 is also already arranged on the substrate 2 and between the connecting layer 6 and the substrate is the electrically insulating layer 10th
  • connection layer 6 and the second connection layer 7 face each other and overlap at least in regions. In this position, the
  • Bonding layer 12 attached.
  • the overlapping area of the connecting layers 6 and 7 preferably defines the
  • connection area in which the cover and the substrate can be connected by means of a solder layer. Between the connecting layers 6, 7 is a gap 15
  • solder material 16 Connecting layers 6, 7.
  • An adhesion of the solder material 16 to the electrically insulating layer 10 is advantageously avoided if it is designed as Lotantihaft Mrs. After the liquid solder material has cooled and hardened, it forms the solder layer 5, which connects the cover 4 and the substrate 2 with each other.
  • a nozzle 17 may be provided, in which an inflow 18 and a discharge channel 19 for guiding the liquid solder material 16 are defined.
  • the inflow channel 18 is connected to a solder bath (not shown).
  • Solder material from the solder bath is guided in the direction indicated by the arrow in the inflow channel 18 in the direction of the nozzle end, for example, pumped, so that at the end of the nozzle 17 forms a surge liquid solder material, also called wave.
  • the liquid solder material 16 at the end of the nozzle 17 can in the space 15 and on the
  • Unused solder material 16 can be fed back to the solder bath via the outflow channel 19.
  • the nozzle 17 can be guided circumferentially around the substrate 2, so that a circumferential solder layer 5 is formed when the solder material 16 is cooled. Because of the comparatively small
  • connection of the substrate 2 to the cover 4 by means of solder material 16 introduced into the connection region in liquid manner is advantageous compared to a method in which the solder material is introduced as a paste, since energy-intensive and thus heat-intensive steps for melting the solder material are eliminated.
  • solder material 16 is introduced as a paste
  • energy-intensive and thus heat-intensive steps for melting the solder material are eliminated.
  • bath soldering or dip soldering can also be used for the connection.
  • Embodiments limited. Rather, the includes

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Abstract

Es wird ein elektronisches Bauelement (1) mit einem Substrat (2) angegeben, auf dem ein organischer elektronischer Funktionsbereich (3) angeordnet ist, und einer Abdeckung (4), die sich über den elektronischen Funktionsbereich erstreckt, wobei die Abdeckung mit dem Substrat über eine elektrisch leitfähige Lotschicht (5) verbunden ist. Weiterhin wird ein Herstellungsverfahren für ein elektronisches Bauelement angegeben.

Description

Beschreibung
Elektronisches Bauelement und Verfahren zur Herstellung eines elektronischen Bauelements
Die vorliegende Offenbarung betrifft ein elektronisches
Bauelement und ein Verfahren zur Herstellung eines
elektronischen Bauelements. Eine zu lösende Aufgabe besteht darin, ein neues,
insbesondere verbessertes, elektronisches Bauelement
beziehungsweise ein neues, insbesondere verbessertes,
Herstellungsverfahren für ein elektronisches Bauelement anzugeben .
Diese Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus der folgenden Beschreibung und den
abhängigen Patentansprüchen.
Gemäß einer Ausführungsform wird ein elektronisches
Bauelement angegeben mit einem Substrat, auf dem ein
elektronischer Funktionsbereich angeordnet ist. Das
Bauelement weist mit Vorzug weiterhin eine Abdeckung auf, die sich über den elektronischen Funktionsbereich erstreckt. Die Abdeckung ist mit dem Substrat über eine elektrisch
leitfähige Schicht, zum Beispiel eine Lotschicht, die ein Lotmaterial enthalten oder daraus bestehen kann, verbunden. Im Folgenden im Zusammenhang mit einer Lotschicht
beschriebene Merkmale können sich daher auch auf eine
elektrisch leitfähige Schicht beziehen, ohne dass diese
Schicht als Lotschicht ausgeführt sein muss. Mittels der Lotschicht kann das Substrat mechanisch stabil und vorzugsweise dauerhaft mit der Abdeckung verbunden sein. Die Abdeckung kann so, gegebenenfalls in Kombination mit dem Substrat, den Funktionsbereich schützen, zum Beispiel vor Krafteinwirkung, Gasen oder Flüssigkeiten. Mittels einer elektrisch leitfähigen Lotschicht können die Abdeckung und das Substrat vereinfacht dicht miteinander verbunden werden, etwa im Vergleich zu elektrisch isolierenden Glasloten, die oft für die Verbindung zweier Gläser eingesetzt werden, aber eine komplizierte Prozessführung erfordern oder nur für wenige Materialkombinationen anwendbar sind, oder im
Vergleich zu Kunststoffklebstoffschichten, die regelmäßig eine geringere Dichtheit zeigen, insbesondere gegenüber
Wasser, als elektrisch leitfähige Lotschichten.
Das Eindringen von Fremdeinflüssen, wie Gas, Flüssigkeit oder Feuchtigkeit, zum Beispiel Sauerstoff, Schwefel oder Wasser, in das Bauelement im Verbindungsbereich zwischen Abdeckung und Substrat und deren Durchdringen bis zu dem elektronischen Funktionsbereich kann mittels der elektrisch leitfähigen Lotschicht verringert oder vermieden werden. Der
elektronische Funktionsbereich kann so zuverlässig geschützt und die Gefahr von Fehlfunktionen des Bauelements kann verringert werden. Elektrisch leitfähige Lotmaterialien, wie beispielsweise Metalllote oder Metalllegierungslote, eignen sich besonders für das Ausbilden einer für eine dichte
Verbindung des Substrats mit der Abdeckung geeignete
Lotschicht . Organische elektronische Funktionsbereiche sind regelmäßig besonders empfindlich gegenüber Umgebungseinflüssen und müssen, damit sie nicht sehr schnell degradieren
vergleichsweise dicht gekapselt werden. Hierfür ist eine einfach zu realisierende dichte Verbindung zwischen der
Abdeckung und dem Substrat wie mit der elektrisch leitfähigen Lotschicht besonders vorteilhaft. Eine elektrisch leitfähige Lotschicht hat zudem den Vorteil, dass die Schicht an der elektrischen Kontaktierung des
Bauelements beteiligt sein kann. Gegenüber elektrisch
isolierenden Verbindungen, wie etwa organischen Klebstoffen oder Glasloten, kann eine elektrisch leitfähige Lotschicht daher mehrere Funktionen übernehmen.
In einer bevorzugten Ausgestaltung ist zwischen der
Lotschicht und der Abdeckung oder zwischen der Lotschicht und dem Substrat eine Verbindungsschicht angeordnet, mit der die Lotschicht, zum Beispiel unmittelbar, verbunden ist. Die
Verbindungsschicht kann ihrerseits wieder mit der Abdeckung bzw. dem Substrat, insbesondere unmittelbar, verbunden sein. Die Verbindungsschicht ist zweckmäßigerweise mechanisch stabil mit dem jeweiligen Verbindungspartner verbunden.
Durch das Vorsehen einer Verbindungsschicht kann für die Lotschicht ein Material angeboten werden, mit dem sich das Lotmaterial gut verbindet. Die Freiheitsgrade bei der
Materialwahl für das Substrat bzw. die Abdeckung sind so erhöht, da bei der Materialwahl nicht darauf geachtet werden muss, dass sich die Lotschicht gut mit der Abdeckung
beziehungsweise mit dem Substrat verbindet, sondern für diesen Zweck die Verbindungsschicht vorgesehen sein kann. Für das Lotmaterial der Lotschicht kann also ein Material ausgewählt werden, das sich mit der Abdeckung oder dem
Substrat nicht so gut verbindet wie mit der
Verbindungsschicht. Über die Verbindungsschicht kann der, vorzugsweise rahmenartige, Verbindungsbereich, in dem die Lotschicht die Abdeckung und das Substrat verbindet,
definiert sein.
In einer bevorzugten Ausgestaltung ist die Verbindungsschicht zwischen der Lotschicht und dem Substrat angeordnet und eine weitere Verbindungsschicht ist zwischen der Lotschicht und der Abdeckung angeordnet. Die Lotschicht ist
zweckmäßigerweise zwischen der Verbindungsschicht und der weiteren Verbindungsschicht angeordnet und mit der jeweiligen Verbindungsschicht, vorzugsweise unmittelbar, verbunden.
Sind zwei Verbindungsschichten vorgesehen, so erhöhen sich die Freiheitsgrade sowohl bei der Wahl der Abdeckung als auch bei der Wahl des Substrats. Gleichzeitig kann eine für eine dichte Verbindung besonders geeignete Lotschicht verwendet werden. Für die Abdeckung und/oder das Substrat kann
beispielsweise eine flexible oder starre Ausgestaltung, elektrisch leitfähiges oder elektrisch isolierendes Material, jeweils mit Beschichtung oder ohne Beschichtung eingesetzt werden. Ist nur eine Verbindungsschicht vorgesehen, so ist das auf der von der Verbindungsschicht abgewandten Seite der Lotschicht angeordnete Element, beispielsweise die Abdeckung oder das Substrat, bevorzugt selbst aus einem Material, das sich gut mit dem Lotmaterial der Lotschicht verbindet.
Ausführungen weiter oben und im Folgenden zu der
Verbindungsschicht können sich insbesondere auch auf die weitere Verbindungsschicht beziehen. In einer bevorzugten Ausgestaltung ist die Verbindungsschicht elektrisch leitfähig. Die Verbindungsschicht kann elektrisch leitfähig mit der Lotschicht verbunden sein. Die
Verbindungsschicht kann insbesondere an der elektrischen Kontaktierung des Bauelements beteiligt sein, zum Beispiel, indem sie eine leitfähige Verbindung zwischen der Lotschicht und dem Funktionsbereich bildet oder an einer solchen
Verbindung beteiligt ist.
In einer bevorzugten Ausgestaltung verbindet sich das
Lotmaterial der Lotschicht besser mit der Verbindungsschicht als mit dem Material, das auf der von der Lotschicht
abgewandten Seite der Verbindungsschicht angeboten wird, zum Beispiel Material der Abdeckung beziehungsweise des
Substrats .
In einer bevorzugten Ausgestaltung verbindet sich das
Material der Verbindungsschicht besser mit dem auf der von der Lotschicht abgewandten Seite der Verbindungsschicht angeordneten Material als das Material der Lotschicht.
In einer bevorzugten Ausgestaltung ist die Verbindungsschicht als Benetzungsschicht für das Lotmaterial der Lotschicht geeignet.
Die Benetzungsschicht kann gut mit dem Lotmaterial der
Lotschicht in flüssiger Form benetzbar sein, insbesondere besser als das auf der von der Lotschicht abgewandten Seite der Verbindungsschicht angebotene Material, wie etwa das der Abdeckung oder des Substrats.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird ein Verfahren zur Herstellung eines elektrischen Bauelements angegeben.
Zunächst wird ein Substrat bereitgestellt, auf dem ein elektronischer Funktionsbereich angeordnet ist. Nachfolgend wird eine Abdeckung bereitgestellt. Die Abdeckung und das Substrat werden relativ zueinander so angeordnet, dass sich die Abdeckung über den elektronischen Funktionsbereich erstreckt. Zwischen dem Substrat und der Abdeckung, zum
Beispiel neben dem Funktionsbereich, wird dabei ein
Zwischenraum gebildet.
Daraufhin wird ein flüssiges Lotmaterial in den Zwischenraum eingebracht, so dass der Zwischenraum stellenweise,
vorzugsweise nur stellenweise und/oder umlaufend, mit
flüssigem Lotmaterial ausgefüllt wird. Das flüssige
Lotmaterial ist bevorzugt mechanisch sowohl an die Abdeckung als auch das Substrat angebunden.
Nachfolgend kann das Lotmaterial, beispielsweise durch
Abkühlen, gehärtet werden, um eine Lotschicht zu bilden, über die die Abdeckung mit dem Substrat verbunden ist. Daraufhin wird das Bauelement fertig gestellt.
Auf dem Substrat und/oder der Abdeckung kann eine
Verbindungsschicht vorgesehen sein, die den Benetzungsbereich mit dem flüssigen Lotmaterial definiert. Vorzugsweise ist der Benetzungsbereich des Substrats bzw. der Abdeckung mit dem Lotmaterial auf die Verbindungsschicht beschränkt. Die
Verbindungsschichten überlappen bevorzugt. Zweckmäßigerweise ist nur im Überlappbereich zwischen den beiden
Verbindungsschichten durchgehend Lotmaterial zwischen dem Substrat und der Abdeckung angeordnet.
Mittels des beschriebenen Verfahrens kann das weiter oben und im Folgenden beschriebene Bauelement herstellbar oder
hergestellt sein. Weiter oben und im Folgenden für das
Bauelement beschriebene Merkmale können demnach auch für das Verfahren herangezogen werden und umgekehrt. Wird das Lotmaterial bereits flüssig eingebracht erübrigen sich Schritte zum Aufschmelzen, etwa mittels eines Lasers, eines im festen Zustand zwischen zwei Elemente eingebrachten Lotmaterials. Auch gesonderte Aushärteschritte, wie
beispielsweise mittels Bestrahlung, etwa mit Laserstrahlung und/oder UV-Strahlung, die oftmals bei Klebstoffen nötig sind, entfallen, da das Lotmaterial auf einfache Weise durch Abkühlen härtet. Eine gesonderte Nachbehandlung ist nicht erforderlich. Weiterhin kann das flüssige Lotmaterial lokal appliziert werden, so dass die Komponenten für das Bauelement nur lokal erwärmt werden. Ein heißer Prozess, bei dem das Bauelement großflächig erwärmt werden muss, wie etwa beim Glaslöten, ist nicht erforderlich, so dass die Gefahr einer wärmebedingten Schädigung des elektronischen
Funktionsbereichs verringert wird.
Im Vergleich mit Kunststoffklebern kann mittels der
Lotschicht eine dichtere Verbindung ausgebildet werden.
Außerdem sind elektrisch leitfähige Lotmaterialien,
insbesondere Metalllote oder Metalllegierungslote, in der Regel kostengünstiger als Spezialkunststoffkleber .
In einer bevorzugten Ausgestaltung weist die Lotschicht eine Seitenfläche, vorzugsweise zwei gegenüberliegende
Seitenflächen, auf. Eine Seitenfläche kann von dem
elektronischen Funktionsbereich abgewandt sein. Die andere Seitenfläche kann dem elektronischen Funktionsbereich
zugewandt sein. Die jeweilige Seitenfläche kann gekrümmt, zum Beispiel von außen gesehen konvex gekrümmt, ausgebildet sein. Zumindest die außenliegende Seitenfläche der Lotschicht ist bevorzugt gekrümmt. Die Krümmung kann durch die
Oberflächenspannung des flüssigen oder verflüssigten
Lotmaterials der Lotschicht definiert sein. Alternativ kann die Seitenfläche - die außenliegende oder die innenliegende - oder es können beide Seitenflächen konkav gekrümmt sein.
In einer bevorzugten Ausgestaltung wird das flüssige
Lotmaterial mittels Badlöten, selektiver Wellen- oder
Schwalllötung, oder Tauchlöten in den Zwischenraum,
vorzugsweise zwischen die beiden Verbindungsschichten, eingebracht . In einer Ausgestaltung enthält das Lotmaterial der Lotschicht ein Metall oder eine Legierung mit einem oder mehreren
Metallen oder besteht daraus.
In einer bevorzugten Ausgestaltung enthält das Material der Verbindungsschicht ein Metall oder eine Legierung mit einem oder mehreren Metallen oder besteht daraus.
In einer bevorzugten Ausgestaltung ist das Lotmaterial ein Weichlot. Zum Beispiel kann das Weichlot Zinn und Silber oder Zinn und Bismut enthalten. Weichlote im Allgemeinen und darunter im Besonderen die genannten Lote zeichnen sich durch eine besonders geringe Schmelztemperatur aus. Die Gefahr temperaturbedingter Schädigung des Funktionsbereichs während des Lötens wird so verringert.
In einer bevorzugten Ausgestaltung ist das Lotmaterial der Lotschicht ausgewählt aus folgender Gruppe: BiSn, AgSn.
In einer bevorzugten Ausgestaltung enthält die
Verbindungsschicht oder besteht die Verbindungsschicht aus Kupfer . In einer bevorzugten Ausgestaltung ist die Verbindungsschicht unmittelbar mit der Abdeckung beziehungsweise dem Substrat verbunden . In einer bevorzugten Ausgestaltung ist die Lotschicht mit der Verbindungsschicht dicht verbunden. Die Verbindung kann gasdicht und/oder flüssigkeitsdicht sein. Die Verbindung kann hermetisch dicht sein. Die hermetisch dichte Verbindung kann so dicht sein, dass die Durchlässigkeit der Verbindung für Wasser kleiner als 10"1 g/ (m2 d) , bevorzugt kleiner als 10"3 g/ (m2 d) , besonders bevorzugt kleiner als 10~6 g/ (m2 d) , ist, wobei d für einen Tag steht. Ist weiter oben und im Folgenden von einem hermetischen Element beziehungsweise einer
hermetischen dichten Verbindung die Rede, so kann damit gemeint sein, dass das jeweilige Element oder die Verbindung eine Durchlässigkeit für Wasser aufweist, die geringer ist als der oben genannte Wert.
In einer bevorzugten Ausgestaltung ist die Verbindungsschicht mit der Abdeckung beziehungsweise dem Substrat dicht,
vorzugsweise hermetisch dicht, verbunden.
In einer bevorzugten Ausgestaltung ist das Lotmaterial der Lotschicht und/oder das Material der Verbindungsschicht so ausgewählt, dass es für das Ausbilden zumindest eines Teils einer, vorzugsweise dichten, insbesondere hermetisch dichten, Verkapselung für den elektronischen Funktionsbereich geeignet ist . In einer bevorzugten Ausgestaltung weist das elektronische Bauelement eine Verkapselung, vorzugsweise eine hermetische Verkapselung, des Funktionsbereichs auf. An der Verkapselung können beteiligt sein: Die Lotschicht, die Verbindungsschicht, die weitere Verbindungsschicht, die
Abdeckung und/oder das Substrat. Die Verkapselung kann den Funktionsbereich, vorzugsweise allseitig, umgeben. Der
Funktionsbereich ist bevorzugt in einem durch die
Verkapselung definierten, gekapselten Innenraum des
Bauelements angeordnet.
In einer bevorzugten Ausgestaltung umläuft die Lotschicht und/oder die Verbindungsschicht den elektronischen
Funktionsbereich, insbesondere in Aufsicht auf den
Funktionsbereich gesehen, rahmenartig. Das Ausbilden einer Verkapselung wird so erleichtert.
In einer bevorzugten Ausgestaltung weist das Bauelement zumindest zwei Elektroden für den elektronischen
Funktionsbereich auf. Die Elektroden können Teil des
elektronischen Funktionsbereichs sein. Über die Elektroden kann der Funktionsbereich mit externen Anschlüssen des
Bauelements elektrisch leitfähig verbunden sein. Über die externen Anschlüsse kann das Bauelement elektrisch
kontaktiert, beispielsweise mit einer externen
Leistungsquelle leitend verbunden werden. Die beiden
Elektroden sind zweckmäßigerweise derart voneinander
getrennt, dass kein Kurzschluss entsteht.
In einer bevorzugten Ausgestaltung ist die Lotschicht mit dem elektronischen Funktionsbereich elektrisch leitend verbunden. Die Lotschicht kann mit einer der Elektroden elektrisch leitend verbunden sein. Auf diese Weise kann die externe elektrische Kontaktierung des Bauelements über die Lotschicht erfolgen. Die Lotschicht kann als externer elektrischer
Anschluss des Bauelements dienen. In einer bevorzugten Ausgestaltung ist die Lotschicht von einer der Elektroden elektrisch isoliert oder getrennt. Die Lotschicht kann von beiden Elektroden oder nur von einer der Elektroden isoliert oder getrennt sein.
In einer bevorzugten Ausgestaltung weist das Bauelement eine elektrisch isolierende Schicht auf. Die elektrische Trennung oder elektrische Isolierung der Lotschicht von einer der Elektroden kann über die elektrisch isolierende Schicht erreicht werden. Die elektrisch isolierende Schicht ist zweckmäßigerweise zwischen der Lotschicht und einem mit dieser Elektrode verbundenen Leiter angeordnet. Eine
elektrische Trennung der Lotschicht von einer der Elektroden ist dann besonders zweckmäßig, wenn die Lotschicht mit der anderen Elektrode elektrisch leitfähig verbunden ist.
In einer bevorzugten Ausgestaltung weist die elektrisch isolierende Schicht bezüglich des Lotmaterials der
Lotschicht, zum Beispiel in seiner flüssigen Form,
Antihafteigenschaften auf. Das Anhaften von, insbesondere flüssigem, Lotmaterial bei der Herstellung des Bauelements an der elektrisch isolierenden Schicht kann so vermieden werden. Das Lotmaterial kann so vereinfacht auf den gewünschten
Bereich, etwa den Bereich der Verbindungsschicht,
konzentriert werden.
In einer bevorzugten Ausgestaltung ist die Verbindungsschicht zwischen der elektrisch isolierenden Schicht und der
Lotschicht angeordnet.
In einer bevorzugten Ausgestaltung ist die elektrisch
isolierende Schicht als Dünnfilmschicht ausgeführt. In einer bevorzugten Ausgestaltung erstreckt sich die
elektrisch isolierende Schicht über den Funktionsbereich. Die elektrisch isolierende Schicht kann sich ausgehend vom
Substrat entlang einer Seitenfläche des Funktionsbereichs über die dem Substrat abgewandte Seite des Funktionsbereichs wieder entlang einer anderen Seitenfläche des
Funktionsbereichs zurück zum Substrat erstrecken.
Insbesondere kann die elektrisch isolierende Schicht Teil einer zusätzlichen Verkapselung für den elektronischen
Funktionsbereich sein. Damit kann der Funktionsbereich bereits vor dem Ausbilden und auch gerade während des
Ausbildens der Verkapselung des Bauelements durch die
elektrisch isolierende Schicht geschützt sein. Für eine elektrische Kontaktbildung zu dem Funktionsbereich kann die elektrisch isolierende Schicht ausgespart sein.
In einer bevorzugten Ausgestaltung ist die elektrisch
isolierende Schicht zwischen dem Substrat und der Lotschicht angeordnet. Die Verbindungsschicht ist zweckmäßigerweise zwischen der elektrisch isolierenden Schicht und der
Lotschicht angeordnet. Die Verbindungsschicht kann an die elektrisch isolierende Schicht angrenzen. Ausgehend von einem Bereich zwischen der Lotschicht und dem Substrat kann sich die elektrisch isolierende Schicht über den Funktionsbereich erstrecken und sich auf der von dem Ausgangspunkt abgewandten Seite des Funktionsbereichs wieder zwischen die Lotschicht und das Substrat erstrecken.
In einer bevorzugten Ausgestaltung ist die Lotschicht in Aufsicht auf den elektronischen Funktionsbereich gesehen neben dem Funktionsbereich angeordnet. Die Gefahr einer Schädigung des Funktionsbereichs durch die Lotschicht, insbesondere beim Aufbringen des Lotmaterials in flüssiger Phase, kann so verringert werden.
In einer bevorzugten Ausgestaltung ist das Bauelement ein, vorzugsweise organisches, optoelektronisches Bauelement, zum Beispiel eine lichtemittierende Diode wie eine organische lichtemittierende Diode (OLED) .
In einer bevorzugten Ausgestaltung ist der elektronische Funktionsbereich ein organischer Funktionsbereich. Organische Materialien sind besonders empfindlich gegenüber äußeren Einflüssen, wie Gasen oder Feuchtigkeit, so dass hierfür eine Lotschicht für die Verbindung zwischen Abdeckung und Substrat besonders vorteilhaft ist. „Organischer Funktionsbereich" kann bedeuten, dass zumindest das für die elektronische
Funktion des Bauelements maßgebliche Material, zum Beispiel eine lichterzeugende Schicht oder Schichtenfolge, ein
organisches Material enthält oder daraus besteht. Es müssen nicht notwendigerweise alle Materialien im Funktionsbereich organisch sein. Es können Elektroden vorgesehen sein die ein anorganisches Material, beispielsweise ITO, enthalten oder daraus bestehen.
In einer bevorzugten Ausgestaltung ist, insbesondere in
Aufsicht gesehen, neben einer Leuchtfläche des Bauelements, also der Fläche, aus der Strahlung austritt, nur ein oder vorzugsweise kein elektrischer Anschluss des Bauelements angeordnet . In einer bevorzugten Ausgestaltung ist in Aufsicht auf die Abdeckung und/oder das Substrat gesehen neben der Abdeckung beziehungsweise dem Substrat kein elektrischer Anschluss zur elektrischen Kontaktierung des Bauelements auf der Abdeckung beziehungsweise dem Substrat angeordnet. Das Substrat
und/oder die Abdeckung kann die Leuchtfläche des Bauelements definieren . In einer bevorzugten Ausgestaltung weisen das Substrat und die Abdeckung die gleichen Abmessungen auf. Insbesondere können das Substrat und die Abdeckung die gleiche Größe aufweisen. Bei optoelektronischen Bauelementen, insbesondere Strahlungsemittierenden Bauelementen, kann so vereinfacht eine große Leuchtfläche ohne sichtbare externe Kontaktierung erzeugt werden. Mehrere Bauelemente können auch nebeneinander angeordnet werden und eine durchgehende Leuchtfläche bilden, ohne dass auf der Seite der Leuchtfläche elektrische
Anschlüsse oder ähnliches sichtbar sind.
In einer bevorzugten Ausgestaltung ragt die Lotschicht seitlich über das Substrat und/oder die Abdeckung hinaus. Dies ist insbesondere dann zweckmäßig, wenn die Lotschicht an der elektrischen Kontaktierung des Bauelements beteiligt ist, da dann durch mechanisches Inkontaktbringen der Lotschicht mit der Lotschicht eines weiteren, vorzugsweise gleichartig ausgebildeten, elektronischen Bauelements, eine elektrische Verbindung zwischen diesen Bauelementen hergestellt werden kann .
In einer bevorzugten Ausgestaltung weist die
Verbindungsschicht eine Dicke von 10 nm oder weniger auf.
In einer bevorzugten Ausgestaltung ist die Verbindungsschicht deutlich großflächiger als die Lotschicht.
In einer bevorzugten Ausgestaltung erstreckt sich die
Verbindungsschicht über den elektronischen Funktionsbereich. Die Verbindungsschicht kann sich insbesondere ausgehend von einem Bereich zwischen der Lotschicht und dem Substrat an dem Substrat entlang bis über eine vom Substrat abgewandte Seite des Funktionsbereichs und wieder zurück in Richtung des
Substrats bis zu einer Stelle zwischen der Lotschicht und dem Substrat erstrecken. Eine aufwendige Strukturierung der
Verbindungsschicht kann so vermieden werden. Die
Verbindungsschicht kann vollflächig oder nahezu vollflächig aufgebracht werden.
In einer bevorzugten Ausgestaltung ist zwischen dem
elektronischen Funktionsbereich und der Abdeckung ein
Freiraum gebildet. Die Gefahr einer Schädigung des
Funktionsbereichs durch mechanischen Kontakt mit der
Abdeckung kann so verringert werden. Zwischen dem Freiraum und dem elektronischen Funktionsbereich kann eine
Schutzschicht, zum Beispiel eine mechanische Schutzschicht, angeordnet sein. Die Schutzschicht kann den Funktionsbereich umformen .
In einer bevorzugten Ausgestaltung ist die Abdeckung
mechanisch an den elektronischen Funktionsbereich angebunden. Insbesondere ist dann bevorzugt zumindest bereichsweise kein Freiraum zwischen dem elektronischen Funktionsbereich und der Abdeckung vorhanden. Zwischen dem elektronischen
Funktionsbereich und der Abdeckung kann eine Zwischenschicht angeordnet sein, die mit der Abdeckung verbunden ist.
Zweckmäßigerweise ist die Zwischenschicht auch mit dem
Funktionsbereich verbunden. Die Zwischenschicht kann eine Haftvermittlungsschicht sein. Mittels der
Haftvermittlungsschicht kann bei der Herstellung des
Bauelements die Justage des Substrats und der Abdeckung relativ zueinander vereinfacht werden, da über die Haftvermittlungsschicht das Substrat und die Abdeckung schon justiert zueinander befestigt werden können und nachfolgend die Verkapselung mittels der Lotschicht erfolgen kann, ohne dass die Elemente in einer bestimmten Position und relativ zueinander justiert gehalten werden müssen. Das
Herstellungsverfahren kann so vereinfacht werden.
Weitere Merkmale, Vorteile und Zweckmäßigkeiten ergeben sich aus der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele in Verbindung mit den Figuren.
Figur 1A zeigt eine schematische Schnittdarstellung eines Ausführungsbeispiels eines elektronischen Bauelements und Figur 1B zeigt die zugehörige Aufsicht auf das Bauelement.
Figuren 2 bis 6 zeigen jeweils eine schematische
Schnittdarstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels eines elektronischen Bauelements. Figur 7 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Verfahrens zur Herstellung eines elektronischen Bauelements anhand einer schematischen Ansicht.
Gleiche, gleichartige und gleich wirkende Elemente sind in den Figuren mit gleichen Bezugszeichen versehen. Weiterhin sind einzelne Elemente zum besseren Verständnis im Verhältnis zu anderen eventuell übertrieben groß dargestellt, so dass die Darstellung in den Figuren nicht unbedingt maßstäblich ist .
Figur 1A zeigt eine schematische Schnittdarstellung eines Ausführungsbeispiels eines elektronischen Bauelements. Figur 1B zeigt die zugehörige Aufsicht auf das Bauelement,
insbesondere eine Aufsicht auf die Abdeckung.
Das elektronische Bauelement 1, zum Beispiel eine OLED, weist ein Substrat 2 auf. Auf dem Substrat 2 ist ein elektronischer Funktionsbereich 3 angeordnet, der zweckmäßigerweise von dem Substrat 2 getragen wird. Der Funktionsbereich 3 kann ein organischer Funktionsbereich sein. Der elektronische
Funktionsbereich 2 kann von einem Rand des Substrats
beabstandet, beispielsweise mittig, auf dem Substrat
angeordnet sein. Der Funktionsbereich 3 ist vorzugsweise umlaufend vom Rand des Substrats beabstandet. Das Bauelement 1 weist weiterhin eine Abdeckung 4 auf. Die Abdeckung 4 erstreckt sich über den elektronischen Funktionsbereich 3. Die Abdeckung 4 kann den elektronischen Funktionsbereich 3 vor schädlichen äußeren Einflüssen, wie vor mechanischer Belastung, vor Gasen und/oder vor Feuchtigkeit, schützen. Alternativ oder ergänzend kann das Substrat 2 zum Schutz des Funktionsbereichs vor schädlichen äußeren Einflüssen, wie vor mechanischer Belastung, vor Gasen und/oder vor Feuchtigkeit, ausgebildet sein. Die Abdeckung 4 deckt den elektronischen Funktionsbereich 3 vorzugsweise vollständig ab. Die Abdeckung 4 kann sich auch großflächig über das Substrat erstrecken. Insbesondere kann die Abdeckung 4 die gleichen oder
näherungsweise die gleichen Abmessungen aufweisen wie das Substrat 2. Das Substrat 2 und die Abdeckung 4 sind
mechanisch stabil, dicht, zum Beispiel flüssigkeitsdicht oder gasdicht, und vorzugsweise dauerhaft miteinander verbunden. Zwischen der Abdeckung und dem Substrat ist eine Lotschicht 5 angeordnet. Das Substrat 2 ist mit der Abdeckung 4 über die Lotschicht 5 verbunden. Zwischen der Lotschicht 5 und dem Substrat 2 ist eine erste Verbindungsschicht 6 angeordnet. Die erste Verbindungsschicht 6 grenzt unmittelbar an das Substrat 2 und/oder unmittelbar an die Lotschicht 5 an. Die Verbindungsschicht 6 kann eine mechanisch stabile Verbindung zwischen dem Substrat 2 und der Lotschicht 5 herstellen. Bevorzugt verbindet sich das
Lotmaterial der Lotschicht mit dem Material der
Verbindungsschicht besser als mit dem auf der Seite des
Substrats angebotenen Materials. Durch das Vorsehen der
Verbindungsschicht kann so die mechanische Anbindung der
Lotschicht an das Substrat verbessert werden. Eine „bessere Verbindung" kann hier, weiter oben und im Folgenden umfassen, dass das noch flüssige Lotmaterial bei der Benetzung der Verbindungsschicht einen geringeren Kontaktwinkel ausbildet als bei der Benetzung des seitens des Substrats angebotenen Materials. Eine Benetzung mit dem Lotmaterial kann durch die Verbindungsschicht also verbessert werden. Alternativ oder ergänzend kann die Verbindung mit der Verbindungsschicht schneller ausgebildet werden als mit dem seitens des
Substrats angebotenen Material.
Weiterhin ist zwischen der Abdeckung 4 und der Lotschicht 5 eine zweite Verbindungsschicht 7 angeordnet. Hierdurch kann die Verbindung zwischen der Lotschicht und der Abdeckung entsprechend den obigen Ausführungen zur Verbindung zum
Substrat verbessert werden. Die Lotschicht 5 und/oder die Abdeckung 4 grenzt zweckmäßigerweise unmittelbar an die zweite Verbindungsschicht 7 an. Die Lotschicht 5, die erste Verbindungsschicht 6 und/oder die zweite Verbindungsschicht 7 kann den elektronischen
Funktionsbereich 3 in Aufsicht gesehen (siehe Figur 1B) vollständig umlaufen. Die Lotschicht 5 kann insbesondere neben dem elektronischen Funktionsbereich 3 angeordnet sein. Um den Funktionsbereich herum kann also ein Lotrahmen
verlaufen . Die Lotschicht 5 definiert zusammen mit dem Substrat 2 und der Abdeckung 4 einen Innenraum 8 des Bauelements 1. Der Innenraum 8 kann den elektronischen Funktionsbereich 3 überfangen und insbesondere zwischen der Abdeckung und dem Funktionsbereich 3 und/oder zwischen Seitenflächen des
Funktionsbereichs 3 und der Lotschicht 5 angeordnet sein.
Der elektronische Funktionsbereich 3 ist durch das Substrat, die Abdeckung 4, die Lotschicht 5, die erste
Verbindungsschicht 6 und die zweite Verbindungsschicht 7 dicht, insbesondere hermetisch dicht, gegenüber der Umgebung gekapselt. Der Funktionsbereich 3 kann so vor schädlichen äußeren Einflüssen wie Gasen, zum Beispiel Sauerstoff oder Schwefel, oder Feuchtigkeit, die ohne entsprechende
Verkapselung in den Innenraum 8 eindringen könnten, effizient gekapselt sein. Die jeweiligen Materialien beziehungsweise Elemente sind für die Verkapselung zweckmäßigerweise so ausgebildet oder gewählt, dass eine Dichte, insbesondere hermetisch dichte, Verkapselung des elektronischen
Funktionsbereichs 3 erreicht wird. Das jeweilige Element selbst ist zweckmäßigerweise dicht, insbesondere hermetisch dicht. Auch die Verbindung zwischen den jeweiligen Elementen kann dicht, insbesondere hermetisch dicht, sein. Organische Funktionsbereiche sind beispielsweise hochempfindlich
gegenüber Feuchtigkeit, so dass eine dichte Verkapselung des Funktionsbereichs die Lebensdauer des Bauelements 1
signifikant erhöhen kann. Durch das Vorsehen der jeweiligen Verbindungsschicht 6, 7 kann das Substrat 2 oder die Abdeckung 4 vergleichsweise frei gewählt werden, ohne auf die Verbindungseigenschaften mit dem Lotmaterial der Lotschicht 5 Rücksicht nehmen zu müssen. Die gute Verbindung beziehungsweise Benetzung mit dem Lotmaterial der Lotschicht 5 wird durch die jeweilige Verbindungsschicht 6, 7 sichergestellt. Wird von dem Substrat beziehungsweise der Abdeckung bereits ein Material angeboten, das sich gut mit dem Lotmaterial der Lotschicht 5 verbindet, so kann auf eine oder im Extremfall sogar auf beide Verbindungsschichten verzichtet werden. Zumindest eine Verbindungsschicht ist vorteilhaft, da sich in der Regel Metalle mit Lotmaterialien besonders gut verbinden, Metalle aber oft Strahlung
absorbieren, was für eine OLED, bei der Strahlung durch das Substrat oder die Abdeckung auskoppelt, selbstredend von Nachteil ist. Bevorzugt ist daher auf der einer
Auskoppelseite des Bauelements 1 zugewandten Seite der
Lotschicht 5 eine Verbindungsschicht vorgesehen. Weist das Bauelement zwei Auskoppelseiten auf, sind zwei
Verbindungsschichten vorteilhaft.
Das Substrat 2 und/oder die Abdeckung 4 kann starr oder flexibel, zum Beispiel als Folie, elektrisch leitfähig, zum Beispiel aus leitfähigem Material, wie einem Metall, oder elektrisch isolierend, zum Beispiel aus elektrisch
isolierendem Material, wie einem Kunststoff oder einem Glas, ausgebildet sein. Beispielsweise kann das Substrat und/oder die Abdeckung eine Metallfolie, insbesondere eine
Kupferfolie, umfassen oder daraus bestehen. Das Substrat 2 und/oder die Abdeckung 4 kann ferner eine Kunststofffolie enthalten oder daraus bestehen. Die jeweilige Folie, zum Beispiel die Kunststofffolie, kann mit einer zusätzlichen Barriereschicht versehen sein, die bevorzugt die Dichtheit des Substrats 2 bzw. der Abdeckung 4 erhöht. Das Substrat 2 und/oder die Abdeckung 4 kann ferner eine Glasschicht
enthalten oder daraus bestehen. Sind Substrat 2 und Abdeckung 4 flexibel ausgebildet, so kann insbesondere das ganze Bauelement flexibel ausgebildet werden, so dass die Einsatzmöglichkeiten des Bauelements erhöht sind. Das Bauelement kann beispielsweise für die
Anwendung gekrümmt werden.
Für das Lotmaterial der Lotschicht 5 kommen beispielsweise Weichlotmaterialien in Frage. Insbesondere kann das
Lotmaterial der Lotschicht 5 aus folgender Gruppe ausgewählt werden: AgSn, BiSn.
Für das Material der jeweiligen Verbindungsschicht 6, 7 eignet sich beispielsweise Kupfer. Kupfer verbindet sich mit Weichloten und insbesondere mit den oben explizit genannten Loten besonders gut.
Weiterhin kann die jeweilige Verbindungsschicht 6, 7 als Benetzungsschicht für das Lotmaterial der Lotschicht 5 ausgebildet sein, so dass flüssiges Lotmaterial die jeweilige Verbindungsschicht 6, 7 gut benetzt. Dies hat Vorteile beim Aufbringen des Lotmaterials aus der flüssigen Phase
(vergleiche hierzu die Beschreibung des zugehörigen
Verfahrens weiter unten) . Wird dem Lotmaterial der Lotschicht substratseitig oder abdeckungsseitig beispielsweise Kupfer angeboten, kann auf eine Verbindungsschicht verzichtet werden. Für das Löten kann Badlöten, Wellen- oder
Schwalllöten, insbesondere selektives Wellenlöten, wie Mini- Schwalllöten, oder Tauchlöten eingesetzt werden. Die jeweilige Verbindungsschicht kann eine Dicke von 10 nm oder weniger aufweisen. Bereits derart geringe Dicken sind für eine gute Anbindung der Lotschicht ausreichend. Die jeweilige Verbindungsschicht kann beispielsweise mittels Aufdampfen, zum Beispiel durch thermisches Verdampfen im Vakuum, oder Sputtern aufgebracht werden.
Eine Breite der jeweiligen Verbindungsschicht 6, 7 und/oder der Lotschicht 5 ist zweckmäßigerweise so gewählt, dass der Funktionsbereich 3 bzw. der Innenraum 8 dicht gekapselt ist. Beispielsweise kann die Lotschicht und/oder die jeweilige Verbindungsschicht eine Breite aufweisen, die größer ist als 10 μιη, zum Beispiel bis zu 100 μιη oder mehr als 100 μιη beträgt. Bereits mit derart geringen Breiten kann
gegebenenfalls eine hermetische Dichtheit erreicht werden. Die Breite kann bis zu 1 mm oder bis zu 2 mm betragen.
Die Lotschicht 5 weist eine, vorzugsweise zwei, zum Beispiel gegenüberliegende, Seitenflächen 9 auf. Eine Seitenfläche 9 ist auf der von dem Funktionsbereich 3 abgewandten Seite der Lotschicht 5 angeordnet. Eine weitere Seitenfläche 9 ist auf der von dem Funktionsbereich 3 zugewandten Seite der
Lotschicht 5 angeordnet. Die jeweilige Seitenfläche kann wie dargestellt gekrümmt sein. Die jeweilige Seitenfläche ist bevorzugt von außen gesehen konvex gekrümmt. Die Krümmung der Seitenfläche kann durch die Einbringung des flüssigen
Lotmaterials und insbesondere aufgrund der
Oberflächenspannung des Lotmaterials erzielt werden. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist die erste
Verbindungsschicht 6, die Lotschicht 5 und/oder die zweite Verbindungsschicht 7 bezüglich eines Randes des Substrats 2 und/oder der Abdeckung 4 nach innen versetzt. Die Gefahr einer Beschädigung der Verkapselung durch externe Einwirkung auf die Lotschicht oder die jeweilige Verbindungsschicht kann so vermieden oder zumindest verringert werden. Die elektrische Kontaktierung des Bauelements 1 ist in den Ausführungsbeispielen aus Übersichtlichkeitsgründen nicht immer explizit dargestellt. Jedoch weist das Bauelement 1 zweckmäßigerweise zwei externe elektrische Anschlüsse auf. Jeder dieser Anschlüsse kann mit einer gesonderten Elektrode des elektronischen Funktionsbereichs 3 (nicht explizit dargestellt) elektrisch leitend verbunden sein. Die leitende Verbindung zwischen dem jeweiligen Anschluss und dem
Funktionsbereich sind voneinander zweckmäßigerweise
elektrisch getrennt, um einen Kurzschluss zu vermeiden.
Über die externen Anschlüsse kann das Bauelement elektrisch kontaktiert, beispielsweise mit einer externen
Leistungsquelle leitend verbunden werden. Die beiden
Elektroden sind zweckmäßigerweise derart voneinander
getrennt, dass kein Kurzschluss entsteht.
In einer Ausgestaltung ist die Lotschicht 5 mit dem
elektronischen Funktionsbereich elektrisch leitend verbunden. Die Lotschicht 5 kann mit einer der Elektroden elektrisch leitend verbunden sein. Insbesondere kann so die externe elektrische Kontaktierung des Bauelements 1 über die
Lotschicht 5 erfolgen. Die Lotschicht kann insbesondere als externer elektrischer Anschluss des Bauelements dienen. In einer Ausgestaltung ist die Lotschicht 5 von einer der
Elektroden elektrisch isoliert oder getrennt. Die Lotschicht 5 kann von beiden Elektroden isoliert oder getrennt sein. In einer Ausgestaltung erstreckt sich eine elektrische leitfähige Verbindung zwischen einem externen Anschluss und einer der Elektroden durch das Substrat 2. Diese Elektrode ist zweckmäßigerweise jene, die nicht mit der Lotschicht 5 verbunden ist, wenn eine solche mit der Lotschicht verbundene Elektrode vorgesehen ist. Die Erstreckung der leitfähigen Verbindung durch das Substrat 2 kann beispielsweise dadurch hergestellt werden, dass das Substrat elektrisch leitfähig gewählt wird. In dem Fall ist die Lotschicht
zweckmäßigerweise elektrisch vom Substrat isoliert, zum
Beispiel durch eine elektrisch isolierende Schicht (siehe weiter unten) . Alternativ kann ein elektrisch isolierendes Substrat 2 eingesetzt werden und es kann eine
Potentialdurchführung durch das Substrat vorgesehen werden, beispielsweise in Form eines Vias, das mit leitfähigem
Material befüllt ist, das eine auf der dem elektronischen Funktionsbereich zugewandten Seite des Substrats angeordnete Elektrode des Funktionsbereichs elektrisch kontaktiert.
Weiterhin kann die elektrisch leitfähige Verbindung zu beiden Elektroden durch das Substrat 2 hindurch erfolgen. Ist das Substrat 2 leitfähig, so ist für die zweite Elektrode
zweckmäßigerweise ein vom Substrat isoliertes Leitermaterial in einem Via durch das Substrat vorgesehen. Im Falle eines isolierenden Substrats 2 können zwei voneinander getrennte Vias vorgesehen sein. Weiterhin kann sich die elektrisch leitfähige Verbindung zu einer der Elektroden zwischen der Lotschicht 5 und dem Substrat 2 oder der Abdeckung 4 hindurch über den Bereich der Lotschicht, und vorzugsweise aus dem verkapselten Bereich des Bauelements 1 heraus, erstrecken. Die Kontaktierung kann alternativ oder ergänzend zum Substrat 2 natürlich auch durch die Abdeckung 4 hindurch erfolgen, die zu diesem Zweck eine oder mehrere elektrische
Potentialdurchführungen aufweisen kann. Obige Ausführungen zum Substrat 2 gelten daher entsprechend für die Abdeckung 4. Eine oder mehrere Potentialdurchführungen können auch
zwischen der Lotschicht 5 und der Abdeckung 4 oder zwischen der Lotschicht 5 und dem Substrat 2 verlaufen.
Figur 2 zeigt eine Darstellung eines weiteren
Ausführungsbeispiels eines elektronischen Bauelements anhand einer schematischen Schnittansicht. Das Bauelement 1 entspricht im Wesentlichen dem in
Zusammenhang mit den Figuren 1A und 1B beschriebenen
Bauelement. Im Unterschied dazu ist bei dem
Ausführungsbeispiel gemäß Figur 2 eine elektrisch isolierende Schicht 10 vorgesehen. Die Schicht 10 ist zwischen der ersten Verbindungsschicht 6 und dem Substrat 2 angeordnet.
Dementsprechend kann die elektrisch isolierende Schicht 10 die erste Verbindungsschicht 6 und das Substrat 2 elektrisch voneinander trennen. Für den Fall, dass die
Verbindungsschicht 6 beziehungsweise die Lotschicht 5, die mit dieser verbunden ist, und das Substrat 2 mit
verschiedenen elektrischen Potentialen verbunden sind, kann auf diese Weise ein Kurzschluss des Bauelements vermieden werden. Durch die elektrisch isolierende Schicht 10 können also die Freiheitsgrade bei der Wahl der Kontaktierung für das elektronische Bauelement erhöht werden. Insbesondere kann die Lotschicht 5, zum Beispiel im Fall eines elektrisch leitfähigen Substrats 2 oder eines anderen auf der von der Lotschicht 5 abgewandten Seite der isolierenden Schicht 10 angeordneten elektrisch leitfähigen Elements, das im Betrieb des Bauelements 1 auf einem anderen Potential liegt als die Lotschicht 5, vereinfacht an der elektrischen Kontaktierung beteiligt werden. Die elektrisch isolierende Schicht 10 kann sich großflächig, insbesondere vollflächig, über das Substrat 2 erstrecken. Bevorzugt erstreckt sich die elektrisch isolierende Schicht 10 nicht nur zwischen der ersten Verbindungsschicht 6 und dem Substrat 2, sondern auch über den elektronischen
Funktionsbereich 3 des Bauelements 1. Die elektrisch
isolierende Schicht 10 kann vollflächig auf dem Substrat 2 abgeschieden werden, bevor die Verbindungsschicht 6
aufgebracht wird. Die elektrisch isolierende Schicht 10 kann demnach auch den Funktionsbereich 3 schützen und zwar noch bevor die Abdeckung 4 und die Lotschicht 5 vorgesehen werden. Die elektrisch isolierende Schicht 10 kann demnach eine
Vorverkapselung des Funktionsbereichs 3 bereitstellen. Die elektrisch isolierende Schicht 10 kann beispielsweise ein Siliziumoxid, ein Siliziumnitrid, ein Aluminiumoxid, ein Zinkoxid, ein Zirkoniumoxid, ein Titanoxid, ein Hafniumoxid, ein Lanthanoxid, oder ein Tantaloxid enthalten. Oben genannte Materialien, insbesondere die Oxide, wie
Aluminiumoxid, können Antihafteigenschaften bezüglich des Lotmaterials der Lotschicht 5 aufweisen, so dass die
elektrisch isolierende Schicht 10 mit Vorteil als
Lotantihaftschicht ausgeführt sein kann.
Die elektrisch isolierende Schicht 10 kann als
Dünnfilmverkapselung des elektronischen Funktionsbereichs ausgebildet sein. Sie kann eine Dicke von 10 μιη oder weniger, bevorzugt von 1 im oder weniger aufweisen. Die
Dünnfilmverkapselung kann zumindest eine oder mehrere dünne Schichten aufweist, die mittels eines Abscheideverfahrens, bevorzugt mittels eines chemischen
Gasphasenabscheideverfahrens und/oder eines Atomlagenabscheideverfahrens , auf den Elektroden und dem organischen funktionellen Schichtenstapel aufgebracht sind. Unter einer als Dünnfilmverkapselung ausgebildeten
Verkapselung wird vorliegend zum Beispiel eine Vorrichtung verstanden, die dazu geeignet ist, eine Barriere gegenüber atmosphärischen Stoffen, insbesondere gegenüber Feuchtigkeit und Sauerstoff und/oder gegenüber weiteren schädigenden
Substanzen wie etwa korrosiven Gasen, beispielsweise
Schwefelwasserstoff, zu bilden. Mit anderen Worten kann die Dünnfilmverkapselung derart ausgebildet sein, dass sie von atmosphärischen Stoffen höchstens zu sehr geringen Anteilen durchdrungen werden kann. Diese Barrierewirkung kann bei der Dünnfilmverkapselung im Wesentlichen durch als dünne
Schichten ausgeführte Barriereschichten und/oder
Passivierungsschichten erzeugt werden, die Teil der
Verkapselung sind. Die Schichten der Verkapselung weisen in der Regel eine Dicke von kleiner oder gleich einigen 100 nm auf. Insbesondere kann die Dünnfilmverkapselung dünne
Schichten aufweisen oder aus diesen bestehen, die für die Barrierewirkung der Verkapselung verantwortlich sind. Die dünnen Schichten können beispielsweise mittels eines
Atomlagenabscheideverfahrens („atomic layer deposition", ALD) oder Moleküllagenabscheideverfahrens („molecular layer deposition", MLD) aufgebracht werden. Geeignete Materialien für die Schichten der Verkapselung sind beispielsweise
Aluminiumoxid, Zinkoxid, Zirkoniumoxid, Titanoxid,
Hafniumoxid, Lanthanoxid, Tantaloxid. Bevorzugt weist die Verkapselung eine Schichtenfolge mit einer Mehrzahl der dünnen Schichten auf, die jeweils eine Dicke zwischen einer Atomlage und einigen 100 nm aufweisen.
Für eine elektrische Kontaktbildung zu der vom Substrat 2 abgewandten Seite des elektronischen Funktionsbereichs 3 kann die elektrisch isolierende Schicht 10 ausgespart sein (in Figur 2 nicht explizit dargestellt) . In dem Bereich, in dem die elektrisch isolierende Schicht 10 ausgespart ist, kann eine Verbindungsleiterschicht angeordnet sein, die sich aus der Aussparung heraus entlang der elektrisch isolierenden Schicht 10 zu der Lotschicht 5 erstreckt und mit dieser, gegebenenfalls über die erste Verbindungsschicht 6,
elektrisch leitend verbunden ist. Die Lotschicht 5 kann auf diese Weise an der elektrischen Kontaktierung des Bauelements 1 beteiligt sein und gegebenenfalls sogar einen externen elektrischen Anschluss des Bauelements bilden. Alternativ kann der externe elektrische Anschluss mittels der Abdeckung 4, die mit der Lotschicht 5 elektrisch leitend verbunden ist oder mittels einer geeigneten Potentialdurchführung durch die Abdeckung gebildet werden. Der andere externe Anschluss kann durch das Substrat 2, beispielsweise mittels eines elektrisch leitenden Substrats, gebildet werden.
Figur 3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines
elektronischen Bauelements anhand einer schematischen
Schnittansicht .
Das Bauelement gemäß Figur 3 entspricht im Wesentlichen dem in Figur 2 dargestellten. Im Unterschied dazu erstreckt sich die erste Verbindungsschicht 6 großflächig, insbesondere vollflächig, über das Substrat 2. Die Verbindungsschicht 6 kann insbesondere als in Aufsicht durchgehende Schicht, also nicht ausgesparte oder nicht strukturierte Schicht
ausgebildet sein. Die Verbindungsschicht 6 kann sich über den elektronischen Funktionsbereich 3 erstrecken. Eine
Strukturierung oder eine strukturierte Aufbringung der
Verbindungsschicht, die bei anderen beschriebenen Ausführungsbeispielen erforderlich sein kann, kann so vermieden werden.
Alternativ oder ergänzend kann die zweite Verbindungsschicht 7 großflächig, insbesondere vollflächig, auf der Abdeckung angeordnet sein.
Ist die elektrisch isolierende Schicht 10 zur Kontaktbildung mit dem elektronischen Funktionsbereich 3 ausgespart, so kann sich die Verbindungsschicht 6 in die Aussparung hinein erstrecken und die elektrische Verbindung zwischen der
Lotschicht 5 und dem elektronischen Funktionsbereich 3 herstellen. Ein entsprechendes Ausführungsbeispiel ist in Figur 3A dargestellt.
Figur 4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines
elektronischen Bauelements anhand einer schematischen
Schnittansicht . Das Bauelement entspricht im Wesentlichen dem in Figur 2 gezeigten Bauelement 1. Im Unterschied dazu ist die erste Verbindungsschicht 6, die zweite Verbindungsschicht 7 und/oder die Lotschicht 5 näher am Rand des Substrats 2 und/oder der Abdeckung 4 angeordnet. Die äußere Seitenfläche 9 der Lotschicht 5 kann über das Substrat 2 oder die
Abdeckung 4 hinaus stehen bzw. hinausragen. Die erste
Verbindungsschicht, die zweite Verbindungsschicht und die Lotschicht können insbesondere so angeordnet sein, dass ein Verbindungsbereich der Lotschicht 5 mit der jeweiligen
Verbindungsschicht 6, 7 bzw. der Abdeckung 4 oder dem
Substrat 2 im Überlappbereich der Lotschicht 5 mit dem
Substrat 2 beziehungsweise der Abdeckung 4 angeordnet ist, die Seitenfläche 9 der Lotschicht eine Seitenfläche des Substrats 2 und/oder der Abdeckung 4 jedoch zumindest bereichsweise überragt.
Weiterhin ist im Gegensatz zu dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 2 eine mechanische Schutzschicht 11 vorgesehen. Die Schutzschicht 11 ist so angeordnet, dass sie den
elektronischen Funktionsbereich 3 mechanisch schützt.
Gegenüber der vergleichsweise dünnen elektrisch isolierenden Schicht kann diese Schicht mechanisch stabiler, insbesondere starr, sein und so mechanische Krafteinwirkungen auf den elektronischen Funktionsbereich verbessert verhindern. Die mechanische Schutzschicht 11 kann eine KunststoffSchicht sein. Die mechanische Schutzschicht kann eine Epoxid- oder Acrylatschicht sein. Die Schutzschicht kann UV oder thermisch härtbar oder gehärtet sein. Zweikomponentenhärtende
Materialsysteme und drucksensitive Klebstoffe (PSA: Pressure Sensitive Adhesive) kommen auch für die Schutzschicht in Frage . Die Schutzschicht 11 kann den Funktionsbereich 3 vor
mechanischer Krafteinwirkung, beispielsweise durch
ungewollten Kontakt mit der Abdeckung 4, etwa während der Herstellung des Bauelements 1 oder im Betrieb des
Bauelements, schützen.
Die Schutzschicht 11 ist zweckmäßigerweise so angeordnet, dass ein Freiraum zwischen der Abdeckung und der von dem elektronischen Funktionsbereich 3 abgewandten Seite der Schutzschicht belassen wird. Von der Lotschicht 5 ist die mechanische Schutzschicht 11 zweckmäßigerweise beabstandet, vorzugsweise umlaufend beabstandet. Eine gegebenenfalls vorhandene Flexibilität des gesamten Bauelements 1 wird so auch durch eine starre Schutzschicht 11 nicht oder nur geringfügig beeinträchtigt.
Figur 5 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines
elektronischen Bauelements anhand einer schematischen
Schnittansicht. Das Bauelement gemäß Figur 5 entspricht im Wesentlichen dem in Zusammenhang mit Figur 4 beschriebenen Bauelement. Im Unterschied zu dem Bauelement gemäß Figur 4 ist keine mechanische Schutzschicht vorgesehen. Vielmehr ist eine Haftvermittlungsschicht 12 vorgesehen. Die
Haftvermittlungsschicht 12 erstreckt sich zwischen der
Abdeckung 4 und dem Substrat 2. Mittels der
Haftvermittlungsschicht 12 kann die Abdeckung 4 an dem
Substrat 2 befestigt sein. Dies kann das Einbringen eines flüssigen Lotmaterials zwischen die Verbindungsschichten 6, 7 erleichtern. Die Haftvermittlungsschicht 12 kann aus
Klebstoff sein. Die Abdeckung 4 und das Substrat 2 können also schon mechanisch miteinander verbunden sein, bevor die Lotschicht 5 ausgebildet wird.
Die Haftvermittlungsschicht 12 kann sich über den
elektronischen Funktionsbereich 3 erstrecken und insbesondere vorzugsweise zugleich als mechanische Schutzschicht für den elektronischen Funktionsbereich dienen. Die
Haftvermittlungsschicht 12 grenzt zweckmäßigerweise
unmittelbar an die Abdeckung 4 an. Zwischen
Haftvermittlungsschicht 12 und Lotschicht 5 kann der
Innenraum 8 verlaufen. Die Haftvermittlungsschicht 12 kann umlaufend von der Lotschicht 5 beabstandet sein. Für die Haftvermittlungsschicht 12 eignen sich auch die oben für die Schutzschicht 11 angegeben Materialien. Figur 6 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines
elektronischen Bauelements anhand einer schematischen
Schnittansicht. Im Wesentlichen entspricht das Bauelement gemäß Figur 6 dem in Zusammenhang mit Figur 5 beschriebenen Bauelement. Im Unterschied dazu ist auf dem Substrat 2 in Aufsicht auf das Substrat gesehen neben der Abdeckung 4 ein externer elektrischer Anschluss 13 vorgesehen, der mit der dem Substrat 2 zugewandten Seite des elektronischen
Funktionsbereichs 3 elektrisch leitend verbunden ist. Hierzu ist eine elektrisch leitende Schicht 14 vorgesehen, die zwischen der elektrisch isolierenden Schicht 10 und dem
Substrat 2 sowie zwischen dem Substrat und dem elektronischen Funktionsbereich 3 angeordnet ist. Der externe elektrische Anschluss 13 erstreckt sich vorzugsweise durch die elektrisch isolierende Schicht 10 bis zu der elektrisch leitenden
Schicht 14 und ist mit dieser verbunden. Das Substrat 2 kann in dem dargestellten Fall elektrisch isolierend sein, da es nicht zur Kontaktierung genutzt werden muss. Wird ein
elektrisch leitfähiges Substrat eingesetzt, wird
zweckmäßigerweise auf der vom elektronischen Funktionsbereich 3 abgewandten Seite des Substrats ein externer Anschluss bereitgestellt. Auf die Schicht 14 kann dann verzichtet werden. Ebenfalls wird dann zweckmäßigerweise auf den auf der der Abdeckung zugewandten Seite des Substrats angeordneten externen Anschluss 13 verzichtet, da die Fläche des
Bauelements dann unnötig vergrößert würde und insbesondere das Ausbilden einer großflächigen homogenen
Beleuchtungseinrichtung mit einer Mehrzahl nebeneinander angeordneter dicht gepackter elektronischer Bauelemente erschwert würde, da in dem Bereich, in dem der externe
Anschluss 13 vorgesehen ist, keine Strahlungsleistung aus den OLED-Bauelementen austritt. In Figur 7 ist anhand einer schematischen Schnittansicht ein Ausführungsbeispiel eines Verfahrens zur Herstellung eines elektronischen Bauelements schematisch dargestellt. Die nachfolgende Erläuterung erfolgt mit Bezug auf ein Bauelement gemäß Figur 5, das mittels des Verfahrens hergestellt wird. Das Verfahren ist jedoch selbstredend für alle hierin
beschriebenen Bauelemente geeignet.
Zunächst wird das Substrat 2 bereitgestellt, auf dem der elektronische Funktionsbereich 3 angeordnet ist. Die
Verbindungsschicht 6 ist auch bereits auf dem Substrat 2 angeordnet und zwischen der Verbindungsschicht 6 und dem Substrat ist die elektrisch isolierende Schicht 10
angeordnet. Weiterhin wird eine Abdeckung 4 bereitgestellt, auf der die zweite Verbindungsschicht 7 angeordnet ist. Die Abdeckung und das Substrat werden so relativ zueinander angeordnet, dass die Verbindungsschicht 6 und die zweite Verbindungsschicht 7 einander zugewandt sind und zumindest bereichsweise überlappen. In dieser Position werden die
Abdeckung und das Substrat mittels der
Haftvermittlungsschicht 12 befestigt. Der Überlappbereich der Verbindungsschichten 6 und 7 definiert bevorzugt den
Verbindungsbereich, in dem die Abdeckung und das Substrat mittels einer Lotschicht verbunden werden können. Zwischen den Verbindungsschichten 6, 7 ist ein Zwischenraum 15
gebildet. In den Zwischenraum 15 wird ein flüssiges
Lotmaterial, beispielsweise eines der genannten Materialien, eingebracht. Das flüssige Lotmaterial 16 benetzt die
Verbindungsschichten 6, 7. Ein Anhaften des Lotmaterials 16 an der elektrisch isolierenden Schicht 10 wird mit Vorteil vermieden, wenn diese als Lotantihaftschicht ausgebildet ist. Nachdem das flüssige Lotmaterial abgekühlt und erhärtet ist, bildet es die Lotschicht 5 aus, die die Abdeckung 4 und das Substrat 2 miteinander verbindet.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel wird selektives
Wellenlöten, insbesondere Mini-Schwalllöten, für das
Einbringen des flüssigen Lotmaterials 16 in den Zwischenraum 15 eingesetzt. Dabei kann eine Düse 17 vorgesehen sein, in der ein Zufluss- 18 und ein Abflusskanal 19 zur Führung des flüssigen Lotmaterials 16 definiert sind. Der Zuflusskanal 18 ist mit einem Lotbad verbunden (nicht dargestellt) .
Lotmaterial aus dem Lotbad wird in der durch den Pfeil gekennzeichneten Richtung im Zuflusskanal 18 in Richtung des Düsenendes geführt, beispielsweise gepumpt, so dass sich am Ende der Düse 17 ein Schwall flüssigen Lotmateriales bildet, auch Welle genannt. Das flüssige Lotmaterial 16 am Ende der Düse 17 kann in den Zwischenraum 15 und auf die
Verbindungsschichten 6, 7 gelangen und diese benetzen. Nicht genutztes Lotmaterial 16 kann über den Abflusskanal 19 wieder dem Lotbad zugeführt werden. Die Düse 17 kann umlaufend um das Substrat 2 herumgeführt werden, so dass eine umlaufende Lotschicht 5 ausgebildet wird, wenn das Lotmaterial 16 erkaltet ist. Aufgrund des vergleichsweise kleinen
Lotschwalls wird nur sehr lokal Wärme in die
Verbindungspartner eingebracht und so die Gefahr einer wärmebedingten Schädigung des Funktionsbereichs 3 verringert.
Die Verbindung des Substrats 2 mit der Abdeckung 4 mittels in den Verbindungsbereich flüssig eingebrachten Lotmaterials 16 ist verglichen mit einem Verfahren, bei dem das Lotmaterial als Paste eingebracht wird vorteilhaft, da energie- und damit wärmeintensive Schritte zum Aufschmelzen des Lotmaterials entfallen . Statt selektiver Wellenlötung kann natürlich auch Badlöten oder Tauchlöten für die Verbindung eingesetzt werden.
Merkmale verschiedener Ausführungsbeispiele können
selbstverständlich miteinander kombiniert werden, insofern sie sich nicht gegenseitig ausschließen. Auch können Merkmale aus dem allgemeinen Teil der Beschreibung für die
Ausführungsbeispiele herangezogen werden und umgekehrt. Diese Patentanmeldung beansprucht die Priorität der deutschen Patentanmeldung DE 102013110174.7 vom 16. September 2013, deren Offenbarungsgehalt hiermit explizit durch Rückbezug in die vorliegende Anmeldung aufgenommen wird. Die Offenbarung ist nicht durch die Beschreibung 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 Ausführungsbeispielen angegeben ist.

Claims

Patentansprüche
1. Elektronisches Bauelement (1) mit
einem Substrat (2), auf dem ein organischer elektronischer Funktionsbereich (3) angeordnet ist, und
einer Abdeckung (4), die sich über den elektronischen
Funktionsbereich erstreckt, wobei
die Abdeckung mit dem Substrat über eine elektrisch
leitfähige Lotschicht (5) verbunden ist.
2. Elektronisches Bauelement nach Anspruch 1,
wobei
a) zwischen der Lotschicht und der Abdeckung oder
b) zwischen der Lotschicht und dem Substrat
eine Verbindungsschicht (6, 7) angeordnet ist, mit der die Lotschicht verbunden ist.
3. Elektronisches Bauelement nach Anspruch 2,
bei dem die Verbindungsschicht (6) zwischen der Lotschicht (5) und dem Substrat (2) angeordnet ist, und eine weitere Verbindungsschicht (7) zwischen der Lotschicht und der Abdeckung (4) angeordnet ist, wobei die Lotschicht zwischen den beiden Verbindungsschichten angeordnet und mit der jeweiligen Verbindungsschicht verbunden ist.
4. Elektronisches Bauelement nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche,
bei dem das Lotmaterial der Lotschicht (5) sich besser mit der Verbindungsschicht verbindet als mit dem Material, das auf der von der Lotschicht abgewandten Seite der
Verbindungsschicht (6, 7) angeboten wird.
5. Elektronisches Bauelement nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche,
bei dem die Verbindungsschicht (6, 7) elektrisch leitfähig ausgebildet ist.
6. Elektronisches Bauelement nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche,
bei dem das Lotmaterial der Lotschicht (5) ein Weichlot ist und bei dem das Material der Verbindungsschicht (6, 7) Kupfer ist.
7. Elektronisches Bauelement nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche,
bei dem die Lotschicht (5) mit der Verbindungsschicht (6, 7) dicht verbunden ist und bei dem die Verbindungsschicht mit der Abdeckung (4) bzw. dem Substrat (2) dicht verbunden ist.
8. Elektronisches Bauelement nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche,
bei dem eines, eine beliebig ausgewählte Mehrzahl oder die Gesamtheit der folgenden Elemente derart ausgebildet ist, dass das jeweilige Element, die Mehrzahl von Elementen oder die Gesamtheit der Elemente Teil einer Verkapselung des
Funktionsbereichs ist: Lotschicht (5), Verbindungsschicht (6, 7), Abdeckung (4), Substrat (2).
9. Elektronisches Bauelement nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche,
bei dem die Lotschicht (5) elektrisch leitend mit dem
elektronischen Funktionsbereich (3) verbunden ist.
10. Elektronisches Bauelement nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem zwischen dem Substrat (2) und der Lotschicht (5) eine elektrisch isolierende Schicht (10) angeordnet ist.
11. Elektronisches Bauelement nach Anspruch 10,
bei dem die elektrisch isolierende Schicht (10) bezüglich des Lotmaterials der Lotschicht (5) Antihafteigenschaften
aufweist .
12. Elektronisches Bauelement nach Anspruch 10 oder 11, bei dem sich die elektrisch isolierende Schicht (10) über den elektronischen Funktionsbereich (3) erstreckt.
13. Elektronisches Bauelement nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche,
bei dem die Lotschicht (5) in Aufsicht auf den elektronischen Funktionsbereich (3) gesehen neben dem Funktionsbereich angeordnet ist.
14. Elektronisches Bauelement nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche,
bei dem sich die Verbindungsschicht (6, 7) über den
elektronischen Funktionsbereich (3) erstreckt.
15. Elektronisches Bauelement nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche,
bei dem zwischen dem elektronischen Funktionsbereich (3) und der Abdeckung (4) ein Freiraum (8) gebildet ist, und zwischen dem Freiraum und dem elektronischen Funktionsbereich eine Schutzschicht (11) angeordnet ist.
16. Elektronisches Bauelement nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem zwischen dem elektronischen Funktionsbereich (3) und der Abdeckung (4) eine Haftvermittlungsschicht (12)
angeordnet ist, die mit der Abdeckung verbunden ist.
17. Verfahren zur Herstellung eines elektronischen
Bauelements (1), mit den Schritten:
- Bereitstellen eines Substrats (2), auf dem ein organischer elektronischer Funktionsbereich (3) angeordnet ist;
- Bereitstellen einer Abdeckung (4);
- Anordnen der Abdeckung und des Substrats relativ zueinander derart, dass sich die Abdeckung über den elektronischen
Funktionsbereich erstreckt und zwischen dem Substrat und der Abdeckung ein Zwischenraum (15) gebildet ist;
- Einbringen eines flüssigen Lotmaterials (16) in den
Zwischenraum, so dass der Zwischenraum stellenweise mit flüssigem Lotmaterial ausgefüllt wird;
- Härten des Lotmaterials, um eine Lotschicht (5) zu bilden, über die die Abdeckung mit dem Substrat verbunden ist;
- Fertigstellen des Bauelements.
PCT/EP2014/067686 2013-09-16 2014-08-19 Elektronisches bauelement und verfahren zur herstellung eines elektronischen bauelements Ceased WO2015036207A1 (de)

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