WO2018095836A1 - Optoelektronisches bauelement und verfahren zur herstellung eines optoelektronischen bauelements - Google Patents

Optoelektronisches bauelement und verfahren zur herstellung eines optoelektronischen bauelements Download PDF

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conversion element
light
silicone
filler
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Martin Brandl
Tobias Gebuhr
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Osram Opto Semiconductors Gmbh
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    • H01L33/62—Arrangements for conducting electric current to or from the semiconductor body, e.g. lead-frames, wire-bonds or solder balls

Definitions

  • the invention relates to an optoelectronic component and to a method for producing an optoelectronic component.
  • This patent application claims the priority of German Patent Application DE 10 2016 122 532.0 the disclosure of which is hereby incorporated by reference.
  • opto-electronic devices that emit white light and are based on light-emitting semiconductor chips
  • the white light is generated by Kon ⁇ version of blue light in a conversion luminescent material. This conversion phosphor can not do out ⁇ leads, but has a slightly yellowish color.
  • Such a device can be provided for example as a flash for a mobile phone camera.
  • An object of the invention is an optoelectronic
  • Another object of the invention is togruge- a manufacturing information model for such an optoelectronic component ben.
  • An optoelectronic component has a lichtemittie ⁇ Governing semiconductor chip, a conversion element and a pERSonal per on.
  • the conversion element is arranged above a light-emitting side of the light-emitting semiconductor chip ⁇ . Light emitted from the light-emitting semiconductor chip can be absorbed by the conversion element and converted into light having a longer wavelength.
  • the conversion element is embedded in the body.
  • a layer of the body is provided on a side of the conversion element facing away from the light-emitting semiconductor chip, the layer of the body covering the conversion element. The layer has a maximum thickness of 55 microns.
  • the visual impression of the whole optoelectronic component is uniform and a viewer he knows no color difference between the areas of the optoelectronic component to which the Konversionsele ⁇ ment installed is compared to the remaining areas of the optoelectronic device. Due to the layer thickness of at most 55 micrometers, only a small proportion of the light emitted by the light-emitting semiconductor chip is absorbed by the layer, so that the majority of the light leaves the optoelectronic component. The appearance of the opto electronic device is improved as a whole.
  • the body forms a housing.
  • the body is an injection molded body. This also simplifies the manufacture of the optoelectronic component.
  • the injection-molded body comprises a silicone, an epoxy or a hybrid, wherein a filler is embedded in the injection-molded body.
  • the body consists of the silicone, the epoxy or the hybrid with the embedded filler.
  • the filler may be off There are particles which scatter light that falls on the optoelectronic device, and so can produce a white color impression. As a result, a white-looking optoelectronic component is advantageously achieved.
  • the silicone is a cast silicone or an injection molded silicone. These two types of silicone are particularly suitable for the production of an optoelectronic component.
  • the filler comprises titanium dioxide particles with a diameter of between 0.5 and 10 micrometers and consists in particular of these particles.
  • the filler comprises alumina particles having a diameter of between 0.5 and 10 microns and consists in particular of these particles.
  • the filler comprises silica particles with egg ⁇ nem diameter between 0.5 and 10 micrometers, and consists in particular of these particles.
  • a combination of titanium dioxide particles, aluminum oxide particles and silicon dioxide particles consisting of two or three of the particle types mentioned can be provided as a filler.
  • the weight of the filler is between 10 percent and 90 percent of the weight of the spray ⁇ cast body weight.
  • a weight fraction of the filler on the injection molded body between 10 percent and 90 percent is suitable for achieving both boundary conditions, ie both the sufficient scattering of the light incident from the outside and the reduction of the scattering of the light emitted by the optoelectronic component. The larger the proportion of the filler on the injection molded body, the thinner the layer covering the conversion element can be executed.
  • the layer covering the conversion element on the side facing away from the light-emitting semiconductor chip is between 15 and 55 micrometers thick. Such a layer thickness is suitable for achieving both sufficient scattering of the light incident from the outside and the smallest possible scattering of the light emitted by the optoelectronic component. Should the body as
  • Injection molded body made of silicone with a filler is in a 15 to 25 microns thick layer, a filler content of 90 percent advantageous, while ei ⁇ ner 45 to 55 microns thick layer, a filler content of 15 percent is advantageous.
  • a light-emitting semiconductor chip which has a conversion element on a light-emitting side, is introduced with the applied conversion element into an injection mold.
  • the injection mold has a foil for carrying out a foil-supported foil
  • Injection molding process on. also contain other ingredients, as in ⁇ play lead frame portions, vias, bond wires and / or other electronic components may be incorporated in addition to the light-emitting ⁇ semiconductor chip.
  • the injection mold is then closed in such a way that a gap remains between the film and the conversion element.
  • the light-emitting semiconductor chip is encapsulated with a molding material for molding of an injection molded body such that the gap between the Konversi- onselement and the foil to the injection molding material is filled up ⁇ .
  • the injection mold is opened and removed the component with the injection molded body and the overmolded light-emitting semiconductor chip.
  • the gap between the film and the conversion element is at least 15 microns and at most 55 microns.
  • the injection-molded ⁇ material to a silicone, wherein a filler is embedded in the silicone. This creates an optoelectronic component ⁇ whose appearance is optimized. In particular, this can produce a white-looking optoelectronic component.
  • the silicone is a cast silicone or an injection molded silicone.
  • a casting silicone is initially liquid, is then injected within the injection mold at the desired locations around the light-emitting semiconductor chip and the conversion element around and then cured.
  • An injection molded silicone consists of two components, each of which is solid. By mixing the components, they liquefy and can then be brought to the desired locations around the light-emitting semiconductor chip and the conversion element by means of injection molding process. There, the silicone cures quickly due to the structure of two components.
  • the filler titanium dioxide particles having a diameter between 0.5 and 10 microns and consists in particular of these Parti ⁇ cles.
  • the filler comprises alumina particles having a diameter of between 0.5 and 10 microns and consists in particular of these particles.
  • the filler comprises silicon dioxide particles with a diameter of between 0.5 and 10 micrometers and consists in particular of these particles.
  • a combination of titanium dioxide particles, aluminum umoxid particles and silicon dioxide particles, consisting of two or three of said particle types may be provided as a filler.
  • the weight of the filler is between 10 percent and 35 percent of Ge ⁇ Klobuk of the injection molding material is. The lower the proportional Ge ⁇ weight of the filler, the smaller is the scattering of light emitted by the optoelectronic component light within the injection molding body.
  • a GeWiS ⁇ ses minimum of scattering is necessary so that the falling of the outside to the optoelectronic component light is sufficiently diffused to produce the white color impression.
  • a weight proportion of the filler on the molded body is between 10 percent and 35 percent is suitable for achieving both edge conditions, ie both the sufficient scattering of light from the outside einfal ⁇ lumbar as well as reducing the scattering of light emitted by the optoelectronic component light.
  • FIG. 2 shows a cross section through a further optoelectronic component.
  • 3 shows a cross section through a layer consisting of a silicone with a filler; and a cross-section through an injection mold during the manufacture of an optoelectronic device.
  • the optoelectronic component 100 has a light emitting semiconductor chip 110.
  • An opposite the bottom side of the semiconductor chip 110 has a second contact point 112, and also represents a light emitting side 113 of the semiconductor light-emitting ⁇ semiconductor chip 110th on the light emitting side 113 of the light-emitting semiconductor chip 110, a conversion ⁇ element 120 is arranged, which by the semiconductor light-emitting ⁇ conductor chip 110 can convert emitted light into light with a larger wavelength.
  • the light emitting semiconductor chip 110 is disposed on a first lead frame gate 141 such that the first pad 111 is in electrical contact with the first lead frame portion 141.
  • a second lead frame portion 142 is arranged ⁇ adjacent to the first lead frame portion 141, the lead frame portions 141, 142 are mutually do not touch.
  • a bonding wire 143 connects the second contact point 112 of the semiconductor light-emitting chip 110 with the second lead frame portion 142.
  • the anderemittie ⁇ Rende semiconductor chip 110, the conversion element 120, the lead frame portions 141, 142 and the bonding wire 143 are embedded in a body 130th
  • the body 130 has in this case a layer 131 which covers a ⁇ be the light-emitting semiconductor chip 110 facing away from side 121 of the conversion element 120th
  • the conversion element on the light emitting semiconductor chip 110 opposite side 121 120 has the layer 131 of the body 130, the visual impression of the whole optoelectronic component 100 is uniform and a Be ⁇ Trachter detects no color difference between loading range of the optoelectronic component 100, to which the conversion element 120 is installed, compared with the rest ⁇ union areas of the optoelectronic device 100.
  • the layer 131 is a maximum of 55 microns thick.
  • the body can be white in color.
  • the conversion element 120 is completely embedded in the body 130, so that a non-white conversion element 120 does not impair the white color impression of the optoelectronic component 100.
  • FIG. 2 shows a cross section through a further exemplary embodiment of an optoelectronic component 100, in which the light-emitting semiconductor chip 110 is designed as a flip-chip.
  • the light-emitting semiconductor chip 110 has a first contacting point 111 and a second contacting point 112, which are opposite to a light-emitting side 113 of the light-emitting semiconductor chip 110.
  • the first contacting point 111 is in direct contact with a first lead frame portion 141, while the second contacting point 142 is in direct con tact ⁇ a second lead frame portion 142nd
  • a conversion element 130 is arranged on the light-emitting side 113 of the light-emitting semiconductor chip 110.
  • the light-emitting semiconductor chip 110, the conversion element 120 and the lead frame sections 141, 142 are embedded in a body 130.
  • the body 130 has in this case a layer 131 having a the rindemittie- in power semiconductor chip 110 facing away from side 121 of the Konversi ⁇ onselements 120 covered.
  • the layer 131 is also maxi ⁇ times 55 microns thick.
  • the layer 131 in turn produces a uniform color impression of the optoelectronic component 100.
  • FIGS. 1 and 2 therefore differ only in the type of the installed light-emitting semiconductor chip 110, wherein the appearance of the two optoelectronic see components 100 is similar, and in particular both embodiments have a uniform color impression.
  • the body 130 forms a housing. In one embodiment, the body 130 is one
  • FIG. 3 shows a cross section through an enlargement of the layer 131 of the body 130, wherein the body 130 is an injection-molded body and has a silicone 132 with a filler 133.
  • the filler 133 is embedded in the silicone 132 ⁇ .
  • the mechanical properties of the body 130 are determined by the silicone 132, while the optical properties of the body 130 are determined by the filler 133.
  • the filler 133 may have a white color, so that the optoelectronic component 100 has a white color impression.
  • the silicone 132 is a potting silicone or an injection molded silicone.
  • the filler 133 comprises titanium dioxide particles with a diameter of between 0.5 and 10 micrometers and consists in particular of these particles.
  • the filler 133 has aluminum oxide particles with a diameter between 0.5 and 10 micrometers and consists in particular of these particles.
  • the filler 133 comprises silicon dioxide particles with a diameter of between 0.5 and 10 micrometers and consists in particular of these particles.
  • a combination of titanium dioxide particles, aluminum oxide particles and silicon dioxide particles consisting of two or three of the particle types mentioned can be provided as filler 133.
  • the silicon 132 and an epoxide or a Hyb ⁇ chloride as material for the molded body may be provided.
  • the filler 133 consisting of titanium oxide, aluminum oxide and / or silicon dioxide particles, is then likewise embedded in the injection-molded body.
  • the proportionate weight of the filler 133 on the body 130 is between 10 and 90 percent.
  • the layer 131 is between 15 and 55 microns thick. It can in particular be provided a fill ⁇ matter content of 90 percent by weight at a Schichtdi ⁇ blocks of 15 micrometers or a filler content of 10 per cent of weight ⁇ at a film thickness of 55 micrometers.
  • Fig. 4 shows a cross section through an injection mold 151, 152 during a process for manufacturing a optoelekt ⁇ tronic device.
  • a light-emitting semiconductor chip 110 which corresponds to the light-emitting semiconductor chip 110 of FIG. 2, is arranged on a first leadframe section 141 and a second leadframe section 142 analogous to FIG.
  • the semiconductor light- ⁇ semiconductor chip 110 with the conversion element 120 and the conductor ⁇ frame portions 141, 142 is disposed on a lower molding die 151st
  • An upper injection mold 152 has a film 153, thereby enabling a film-assisted injection molding process.
  • Another light-emitting semiconductor chip 110 with conversion element 120 and lead frame sections 141, 142 is likewise arranged in the injection mold 151, 152.
  • the upper injection mold 152 is moved toward the lower injection mold 151 when closing the injection mold 151, 152 in such a way that a gap 154 remains between the film 153 and the conversion element 120.
  • free spaces 155 and the column 154 within the injection mold 151, 152 may, therefore, all not of the rindemit ⁇ animal semiconductor chip 110 with conversion elements 120 and lead frame portions 141, 142 occupied positions within the injection mold 151, 152 with an injection molding material for molding of an injection molded body be filled.
  • On closing ⁇ the injection mold 151, 152 are opened again and the injection molded body can be removed. If only one light-emitting semiconductor chip 110 in the injection mold 151, was located 152, thereby already the optoelekt ⁇ tronic component of FIG. 2 is removed, wherein a plurality of light-emitting semiconductor chip 110 in the injection mold 151, 152, the optoelectronic components may be obtained by separating 100 become.
  • the optoelectronic component of FIG. 1 can also be produced.
  • the gap 154 is between 15 and 55 microns wide.
  • the layer 131 of the optoelectronic components 100 of FIGS. 1 and 2 becomes 15 to 55 microns thick.
  • the injection molding material comprises a silicone 132 in which a filler 133 is embedded.
  • the injection molding material consists of the silicone 132, in which the filler 133 is embedded.
  • the silicone 132 is a cast silicone or an injection molded silicone.
  • a Vergusssilikon is initially liquid, is then sprayed within the injection mold 151, 152 in the free spaces 155 and column 154 to the rindemittie ⁇ generating semiconductor chip 110 and the conversion element 120 ago ⁇ and then cured.
  • Can Likon a Spritzgusssi- of two components, each of which is fixed, be available ⁇ . By mixing the components, the components liquefy and can then be used for the injection molding process. Alternatively, the components may be liquid.
  • the injection molded silicone is placed in the clearances 155 and column 154 is brought around the light-emitting semiconductor chip 110 and the conversion element 120 by injection molding. There, the silicone 132 hardens quickly due to the structure of two components.
  • the filler comprises 133 ⁇ titanium di oxide particles having a diameter between 0.5 and 10 micrometers, and consists in particular of these particles in one embodiment, the filler comprises aluminum oxide 133 particles having a diameter between 0.5 and 10
  • the filler comprises 133 Silizi ⁇ dioxide particles with a diameter between 0.5 and 10 micrometers, and consists in particular of these particles.
  • a combination of titanium dioxide particles, aluminum oxide particles and silicon dioxide particles consisting of two or three of the particle types mentioned can be provided as filler 133.

Abstract

Die Erfindung betrifft ein optoelektronisches Bauelement (100) mit einem lichtemittierenden Halbleiterchip (110), einem Konversionselement (120) und einem Körper (130). Das Konversionselement ist oberhalb einer lichtemittierenden Seite (113) des lichtemittierenden Halbleiterchips angeordnet und in den Körper eingebettet. Auf einer von dem lichtemittierenden Halbleiterchip abgewandten Seite (121) des Konversionselements bedeckt eine Schicht (131) des Körpers das Konversionselement. Diese Schicht weist eine Dicke von maximal 55 Mikrometer auf. Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Herstellung dieses optoelektronischen Bauelements.

Description

OPTOELEKTRONISCHES BAUELEMENT UND VERFAHREN ZUR HERSTELLUNG EINES OPTOELEKTRONISCHEN BAUELEMENTS
BESCHREIBUNG
Die Erfindung betrifft ein optoelektronisches Bauelement und ein Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Bauelements . Diese Patentanmeldung beansprucht die Priorität der deutschen Patentanmeldung DE 10 2016 122 532.0 deren Offenbarungsgehalt hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird.
Bei optoelektronischen Bauelementen, die weißes Licht abgeben und auf lichtemittierenden Halbleiterchips basieren, ist es wünschenswert, einen weißen Farbeindruck des Bauelements zu erzeugen. Dies kann durch die Einbettung in ein weißes Gehäuse verwirklicht werden. Das weiße Licht wird dabei durch Kon¬ version von blauem Licht in einem Konversionsleuchtstoff er- zeugt. Dieser Konversionsleuchtstoff kann nicht weiß ausge¬ führt werden, sondern hat eine leicht gelbliche Färbung. Ein solches Bauelement kann beispielsweise als Blitz für eine Handy-Kamera vorgesehen sein. Eine Aufgabe der Erfindung ist es, ein optoelektronisches
Bauelement zur Verfügung zu stellen, welches bessere optische Eigenschaften beziehungsweise ein besseres Aussehen aufweist. Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, ein Herstellungs¬ verfahren für solch ein optoelektronisches Bauelement anzuge- ben.
Diese Aufgabe wird mit dem optoelektronischen Bauelement und dem Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Bauelements der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.
Ein optoelektronisches Bauelement weist einen lichtemittie¬ renden Halbleiterchip, ein Konversionselement und einen Kör- per auf. Das Konversionselement ist oberhalb einer lichtemit tierenden Seite des lichtemittierenden Halbleiterchips ange¬ ordnet. Vom lichtemittierenden Halbleiterchip emittiertes Licht kann durch das Konversionselement absorbiert und in Licht mit einer größeren Wellenlänge umgewandelt werden. Das Konversionselement ist in den Körper eingebettet. Auf einer dem lichtemittierenden Halbleiterchip abgewandten Seite des Konversionselements ist eine Schicht des Körpers vorgesehen, wobei die Schicht des Körpers das Konversionselement bedeckt Die Schicht weist dabei eine Dicke von maximal 55 Mikrometer auf .
Dadurch, dass das Konversionselement auf der dem lichtemit¬ tierenden Halbleiterchip abgewandten Seite die Schicht des Körpers aufweist, ist der optische Eindruck des gesamten optoelektronischen Bauelements uniform und ein Betrachter er kennt keinen farblichen Unterschied zwischen Bereichen des optoelektronischen Bauelements, an denen das Konversionsele¬ ment verbaut ist, verglichen mit den restlichen Bereichen de optoelektronischen Bauelements. Durch die Schichtdicke von maximal 55 Mikrometer wird nur ein geringer Anteil des vom lichtemittierenden Halbleiterchip emittierten Lichts von der Schicht absorbiert, so dass der Hauptanteil des Lichts das optoelektronische Bauelement verlässt. Das Aussehen des opto elektronischen Bauelements wird so insgesamt verbessert.
In einer Ausführungsform bildet der Körper ein Gehäuse.
Dadurch wird eine besonders einfache Herstellung des opto¬ elektronischen Bauelements ermöglicht.
In einer Ausführungsform ist der Körper ein Spritzgusskörper Dadurch wird die Herstellung des optoelektronischen Bauelements ebenfalls vereinfacht.
In einer Ausführungsform weist der Spritzgusskörper ein Sili kon, ein Epoxid oder ein Hybrid auf, wobei ein Füllstoff in den Spritzgusskörper eingebettet ist. Insbesondere besteht der Körper aus dem Silikon, dem Epoxid oder dem Hybrid mit dem eingebetteten Füllstoff. Der Füllstoff kann dabei aus Partikeln bestehen, welche Licht, das auf das optoelektronische Bauelement fällt, streuen und so einen weißen Farbeindruck erzeugen können. Dadurch wird vorteilhafterweise ein weiß aussehendes optoelektronisches Bauelement erreicht.
In einer Ausführungsform ist das Silikon ein Vergusssilikon oder ein Spritzgusssilikon. Diese beiden Silikonarten eignen sich besonders gut zur Herstellung eines optoelektronischen Bauelements .
In einer Ausführungsform weist der Füllstoff Titandioxid- Partikel mit einem Durchmesser zwischen 0,5 und 10 Mikrometer auf und besteht insbesondere aus diesen Partikeln. In einer Ausführungsform weist der Füllstoff Aluminiumoxid-Partikel mit einem Durchmesser zwischen 0,5 und 10 Mikrometer auf und besteht insbesondere aus diesen Partikeln. In einer Ausführungsform weist der Füllstoff Siliziumdioxid-Partikel mit ei¬ nem Durchmesser zwischen 0,5 und 10 Mikrometer auf und besteht insbesondere aus diesen Partikeln. Ebenso kann eine Kombination aus Titandioxid-Partikeln, Aluminiumoxid- Partikeln und Siliziumdioxid-Partikeln, bestehend aus zwei oder drei der genannten Partikelarten als Füllstoff vorgesehen sein. In einer Ausführungsform beträgt das Gewicht des Füllstoffs zwischen 10 Prozent und 90 Prozent des Gewichts des Spritz¬ gusskörpers. Je geringer das anteilige Gewicht des Füllstof¬ fes ist, desto geringer ist die Streuung des durch das opto¬ elektronische Bauelement emittierten Lichts innerhalb des Spritzgusskörpers. Andererseits ist ein gewisses Mindestmaß an Streuung notwendig, damit das von außen auf das optoelekt¬ ronische Bauelement fallende Licht ausreichend gestreut wird, um den weißen Farbeindruck zu erzeugen. Ein Gewichtsanteil des Füllstoffs am Spritzgusskörper zwischen 10 Prozent und 90 Prozent ist geeignet, beide Randbedingungen, also sowohl die ausreichende Streuung des von außen einfallenden Lichts als auch die Reduzierung der Streuung des vom optoelektronischen Bauelement emittierten Lichts zu erreichen. Je größer der Anteil des Füllstoffes am Spritzgusskörper ist, desto dünner kann die das Konversionselement bedeckende Schicht ausgeführt werden .
In einer Ausführungsform ist die Schicht, die das Konversi- onselement auf der dem lichtemittierenden Halbleiterchip abgewandten Seite bedeckt, zwischen 15 und 55 Mikrometer dick. Eine solche Schichtdicke ist geeignet, sowohl ausreichend Streuung des von außen einfallenden Lichts als auch eine möglichst kleine Streuung des vom optoelektronischen Bauelement emittierten Lichts zu erreichen. Sollte der Körper als
Spritzgusskörper aus Silikon mit einem Füllstoff ausgeführt sein, ist bei einer 15 bis 25 Mikrometer dicken Schicht ein Füllstoff-Anteil von 90 Prozent vorteilhaft, während bei ei¬ ner 45 bis 55 Mikrometer dicken Schicht ein Füllstoff-Anteil von 15 Prozent vorteilhaft ist. Je dicker die Schicht ist, desto geringer sollte also der Anteil des Füllstoffs am Ge¬ wicht des Spritzgusskörpers sein.
In einem Verfahren zum Herstellen eines optoelektronischen Bauelements werden die folgenden Schritte nacheinander ausge¬ führt. Zunächst wird ein lichtemittierender Halbleiterchip, welcher ein Konversionselement auf einer lichtemittierenden Seite aufweist, mit dem aufgebrachten Konversionselement in eine Spritzgussform eingebracht. Die Spritzgussform weist da- bei eine Folie zum Ausführen eines folienunterstützten
Spritzgussprozesses auf. Ferner können zusätzlich zum licht¬ emittierenden Halbleiterchip weitere Bestandteile, wie bei¬ spielsweise Leiterrahmenabschnitte, Vias, Bonddrähte und/oder andere elektronische Bauteile eingebracht werden. Anschlie- ßend wird die Spritzgussform derart geschlossen, dass zwischen der Folie und dem Konversionselement ein Spalt bleibt. Hieran anschließend wird der lichtemittierende Halbleiterchip mit einem Spritzgussmaterial zum Formen eines Spritzgusskörpers derart umspritzt, dass der Spalt zwischen dem Konversi- onselement und der Folie mit dem Spritzgussmaterial aufge¬ füllt wird. Abschließend wird das Spritzgusswerkzeug geöffnet und das Bauteil mit dem Spritzgusskörper und dem umspritzten lichtemittierenden Halbleiterchip entnommen. Durch dieses Verfahren wird eine einfache Prozessführung und folglich eine kostengünstige Herstellung des optoelektronischen Bauelements ermöglicht, da nur ein Spritzgussprozess innerhalb der Her¬ stellung des optoelektronischen Bauelements durchgeführt wird .
In einer Ausführungsform des Verfahrens beträgt der Spalt zwischen der Folie und dem Konversionselement mindestens 15 Mikrometer und höchstens 55 Mikrometer. In einer Ausführungsform des Verfahrens weist das Spritzguss¬ material ein Silikon auf, wobei ein Füllstoff in das Silikon eingebettet ist. Dadurch entsteht ein optoelektronisches Bau¬ element, dessen Aussehen optimiert ist. Insbesondere kann dadurch ein weiß aussehendes optoelektronisches Bauelement erzeugt werden.
In einer Ausführungsform des Verfahrens ist das Silikon ein Vergusssilikon oder ein Spritzgusssilikon. Ein Vergusssilikon ist dabei zunächst flüssig, wird dann innerhalb der Spritz- gussform an die gewünschten Stellen um den lichtemittierenden Halbleiterchip und das Konversionselement herum gespritzt und anschließend ausgehärtet. Ein Spritzgusssilikon besteht aus zwei Komponenten, die jeweils fest sind. Durch Mischung der Komponenten verflüssigen diese und können anschließend an die gewünschten Stellen um den lichtemittierenden Halbleiterchip und das Konversionselement herum mittels Spritzgussprozess gebracht werden. Dort härtet das Silikon aufgrund des Aufbaus aus zwei Komponenten schnell aus. In einer Ausführungsform des Verfahrens weist der Füllstoff Titandioxid-Partikel mit einem Durchmesser zwischen 0,5 und 10 Mikrometer auf und besteht insbesondere aus diesen Parti¬ keln. In einer Ausführungsform weist der Füllstoff Aluminiumoxid-Partikel mit einem Durchmesser zwischen 0,5 und 10 Mikrometer auf und besteht insbesondere aus diesen Partikeln. In einer Ausführungsform weist der Füllstoff Siliziumdioxid- Partikel mit einem Durchmesser zwischen 0,5 und 10 Mikrometer auf und besteht insbesondere aus diesen Partikeln. Ebenso kann eine Kombination aus Titandioxid-Partikeln, Alumini- umoxid-Partikeln und Siliziumdioxid-Partikeln, bestehend aus zwei oder drei der genannten Partikelarten als Füllstoff vorgesehen sein. In einer Ausführungsform des Verfahrens beträgt das Gewicht des Füllstoffs zwischen 10 Prozent und 35 Prozent des Ge¬ wichts des Spritzgussmaterials. Je geringer das anteilige Ge¬ wicht des Füllstoffes ist, desto geringer ist die Streuung des durch das optoelektronische Bauelement emittierten Lichts innerhalb des Spritzgusskörpers. Andererseits ist ein gewis¬ ses Mindestmaß an Streuung notwendig, damit das von außen auf das optoelektronische Bauelement fallende Licht ausreichend gestreut wird, um den weißen Farbeindruck zu erzeugen. Ein Gewichtsanteil des Füllstoffs am Spritzgusskörper zwischen 10 Prozent und 35 Prozent ist geeignet, beide Randbedingungen, also sowohl die ausreichende Streuung des von außen einfal¬ lenden Lichts als auch die Reduzierung der Streuung des vom optoelektronischen Bauelement emittierten Lichts zu erreichen .
Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung der Ausführungsbei- spiele, die im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert werden. Dabei zeigen in jeweils schematisierter Darstellung
Fig. 1 einen Querschnitt durch ein optoelektronisches Bau- element;
Fig. 2 einen Querschnitt durch ein weiteres optoelektronisches Bauelement; Fig. 3 einen Querschnitt durch eine Schicht, bestehend aus einem Silikon mit einem Füllstoff; und einen Querschnitt durch eine Spritzgussform während der Herstellung eines optoelektronischen Bauelements .
Fig. 1 zeigt einen Querschnitt durch ein optoelektronisches Bauelement 100. Das optoelektronische Bauelement 100 weist einen lichtemittierenden Halbleiterchip 110 auf. Auf einer Unterseite des lichtemittierenden Halbleiterchips 110 ist ei¬ ne erste Kontaktstelle 111 angeordnet. Eine der Unterseite gegenüberliegende Seite des Halbleiterchips 110 weist eine zweite Kontaktstelle 112 auf und stellt gleichzeitig eine lichtemittierende Seite 113 des lichtemittierenden Halb¬ leiterchips 110 dar. Auf der lichtemittierenden Seite 113 des lichtemittierenden Halbleiterchips 110 ist ein Konversions¬ element 120 angeordnet, welches vom lichtemittierenden Halb¬ leiterchip 110 emittiertes Licht in Licht mit einer größeren Wellenlänge konvertieren kann.
Der lichtemittierende Halbleiterchip 110 ist auf einem ersten Leiterrahmenanschnitt 141 angeordnet, derart, dass die erste Kontaktstelle 111 mit dem ersten Leiterrahmenabschnitt 141 in elektrischem Kontakt steht. Ein zweiter Leiterrahmenabschnitt 142 ist neben dem ersten Leiterrahmenabschnitt 141 so ange¬ ordnet, dass die Leiterrahmenabschnitte 141, 142 sich gegen- seitig nicht berühren. Ein Bonddraht 143 verbindet die zweite Kontaktstelle 112 des lichtemittierenden Halbleiterchips 110 mit dem zweiten Leiterrahmenabschnitt 142. Der lichtemittie¬ rende Halbleiterchip 110, das Konversionselement 120, die Leiterrahmenabschnitte 141, 142 und der Bonddraht 143 sind in einen Körper 130 eingebettet. Der Körper 130 weist dabei eine Schicht 131 auf, die eine dem lichtemittierenden Halbleiterchip 110 abgewandte Seite 121 des Konversionselements 120 be¬ deckt .
Da das Konversionselement 120 auf der dem lichtemittierenden Halbleiterchip 110 abgewandten Seite 121 die Schicht 131 des Körpers 130 aufweist, ist der optische Eindruck des gesamten optoelektronischen Bauelements 100 gleichmäßig und ein Be¬ trachter erkennt keinen farblichen Unterschied zwischen Be- reichen des optoelektronischen Bauelements 100, an denen das Konversionselement 120 verbaut ist, verglichen mit den rest¬ lichen Bereichen des optoelektronischen Bauelements 100. Die Schicht 131 ist dabei maximal 55 Mikrometer dick.
Der Körper kann eine weiße Farbe aufweisen. Durch die Schicht 131 ist das Konversionselement 120 vollständig in den Körper 130 eingebettet, so dass ein nicht weißes Konversionselement 120 den weißen Farbeindruck des optoelektronischen Bauele- ments 100 nicht beeinträchtigt.
Fig. 2 zeigt einen Querschnitt durch ein weiteres Ausführungsbeispiel eines optoelektronischen Bauelements 100, bei dem der lichtemittierende Halbleiterchip 110 als Flip-Chip ausgeführt ist. Der lichtemittierende Halbleiterchip 110 weist eine erste Kontaktierungsstelle 111 und eine zweite Kontaktierungsstelle 112 auf, die einer lichtemittierenden Seite 113 des lichtemittierenden Halbleiterchips 110 gegen¬ überliegen. Die erste Kontaktierungsstelle 111 steht in di- rektem Kontakt zu einem ersten Leiterrahmenabschnitt 141, während die zweite Kontaktierungsstelle 142 in direktem Kon¬ takt zu einem zweiten Leiterrahmenabschnitt 142 steht.
Auf der lichtemittierenden Seite 113 des lichtemittierenden Halbleiterchips 110 ist wiederum ein Konversionselement 130 angeordnet. Der lichtemittierende Halbleiterchip 110, das Konversionselement 120 und die Leiterrahmenabschnitte 141, 142 sind in einen Körper 130 eingebettet. Der Körper 130 weist dabei eine Schicht 131 auf, die eine dem lichtemittie- renden Halbleiterchip 110 abgewandte Seite 121 des Konversi¬ onselements 120 bedeckt. Die Schicht 131 ist ebenfalls maxi¬ mal 55 Mikrometer dick.
Durch die Schicht 131 wird wiederum ein gleichmäßiger Far- beindruck des optoelektronischen Bauelements 100 erzeugt.
Die Ausführungsbeispiele der Fig. 1 und 2 unterscheiden sich also nur nach der Art des verbauten lichtemittierenden Halbleiterchips 110, wobei das Aussehen der beiden optoelektroni- sehen Bauelemente 100 ähnlich ist, und insbesondere beide Ausführungsbeispiele einen uniformen Farbeindruck aufweisen.
In einem Ausführungsbeispiel bildet der Körper 130 ein Gehäu- se. In einem Ausführungsbeispiel ist der Körper 130 ein
Spritzgusskörper .
Fig. 3 zeigt einen Querschnitt durch eine Vergrößerung der Schicht 131 des Körpers 130, wobei der Körper 130 ein Spritz- gusskörper ist und ein Silikon 132 mit einem Füllstoff 133 aufweist. Der Füllstoff 133 ist dabei in das Silikon 132 ein¬ gebettet. Die mechanischen Eigenschaften des Körpers 130 werden durch das Silikon 132 bestimmt, während die optischen Eigenschaften des Körpers 130 durch den Füllstoff 133 bestimmt werden. Insbesondere kann der Füllstoff 133 eine weiße Farbe aufweisen, so dass das optoelektronische Bauelement 100 einen weißen Farbeindruck aufweist.
In einem Ausführungsbeispiel ist das Silikon 132 ein Verguss- silikon oder ein Spritzgusssilikon. In einem Ausführungsbeispiel weist der Füllstoff 133 Titandioxid-Partikel mit einem Durchmesser zwischen 0,5 und 10 Mikrometer auf und besteht insbesondere aus diesen Partikeln. In einem Ausführungsbei¬ spiel weist der Füllstoff 133 Aluminiumoxid-Partikel mit ei- nem Durchmesser zwischen 0,5 und 10 Mikrometer auf und besteht insbesondere aus diesen Partikeln. In einem Ausführungsbeispiel weist der Füllstoff 133 Siliziumdioxid-Partikel mit einem Durchmesser zwischen 0,5 und 10 Mikrometer auf und besteht insbesondere aus diesen Partikeln. Ebenso kann eine Kombination aus Titandioxid-Partikeln, Aluminiumoxid- Partikeln und Siliziumdioxid-Partikeln, bestehend aus zwei oder drei der genannten Partikelarten als Füllstoff 133 vorgesehen sein. Anstelle des Silikons 132 kann auch ein Epoxid oder ein Hyb¬ rid als Material für den Spritzgusskörper vorgesehen sein. Der Füllstoff 133, bestehend aus Titanoxid-, Aluminiumoxid und/oder Siliziumdioxid-Partikeln, ist dann ebenfalls in den Spritzgusskörper eingebettet. In einem Ausführungsbeispiel beträgt das anteilige Gewicht des Füllstoffs 133 am Körper 130 zwischen 10 und 90 Prozent. In einem Ausführungsbeispiel ist die Schicht 131 zwischen 15 und 55 Mikrometer dick. Dabei kann insbesondere ein Füll¬ stoffgehalt von 90 Prozent des Gewichts bei einer Schichtdi¬ cke von 15 Mikrometern oder ein Füllstoffgehalt von 10 Pro¬ zent des Gewichts bei einer Schichtdicke von 55 Mikrometern vorgesehen sein.
Fig. 4 zeigt einen Querschnitt durch eine Spritzgussform 151, 152 während eines Verfahrens zur Herstellung eines optoelekt¬ ronischen Bauelements. Ein lichtemittierender Halbleiterchip 110, der dem lichtemittierenden Halbleiterchip 110 der Fig. 2 entspricht, ist auf einem ersten Leiterrahmenabschnitt 141 und einem zweiten Leiterrahmenabschnitt 142 analog zu Fig. 2 angeordnet. Auf einer lichtemittierenden Seite 113, die den Leiterrahmenabschnitten 141, 142 gegenüberliegt, ist ein Kon- versionselement 120 angeordnet. Der lichtemittierende Halb¬ leiterchip 110 mit dem Konversionselement 120 und den Leiter¬ rahmenabschnitten 141, 142 ist auf einer unteren Spritzgussform 151 angeordnet. Eine obere Spritzgussform 152 weist eine Folie 153 auf, wodurch ein folienunterstützter Spritzgusspro- zess ermöglicht wird. Dadurch kann ein Spritzgussmaterial leichter von der oberen Spritzgussform 152 gelöst werden. Außerdem weist die Folie 153 eine gewisse Flexibilität auf, so dass der Spritzgussprozess ebenfalls vereinfacht wird. Ein weiterer lichtemittierender Halbleiterchip 110 mit Konversionselement 120 und Leiterrahmenabschnitten 141, 142 ist ebenfalls in der Spritzgussform 151, 152 angeordnet.
Die obere Spritzgussform 152 wird auf die untere Spritzguss- form 151 beim Schließen der Spritzgussform 151, 152 derart zubewegt, dass ein Spalt 154 zwischen der Folie 153 und dem Konversionselement 120 bleibt. Nun können Freiräume 155 und die Spalte 154 innerhalb der Spritzgussform 151, 152, also alle nicht von den lichtemit¬ tierenden Halbleiterchips 110 mit Konversionselementen 120 und Leiterrahmenabschnitten 141, 142 belegten Stellen inner- halb der Spritzgussform 151, 152 mit einem Spritzgussmaterial zum Formen eines Spritzgusskörpers aufgefüllt werden. An¬ schließend kann die Spritzgussform 151, 152 wieder geöffnet werden und der Spritzgusskörper entnommen werden. Wenn nur ein lichtemittierender Halbleiterchip 110 in der Spritzguss- form 151, 152 angeordnet war, wird dabei schon das optoelekt¬ ronische Bauteil der Fig. 2 entnommen, bei mehreren lichtemittierenden Halbleiterchips 110 in der Spritzgussform 151, 152 können die optoelektronischen Bauteile 100 durch Vereinzelung erhalten werden.
Analog kann auch das optoelektronische Bauelement der Fig. 1 erzeugt werden.
In einem Ausführungsbeispiel ist der Spalt 154 zwischen 15 und 55 Mikrometer breit. Dadurch wird die Schicht 131 der optoelektronischen Bauelemente 100 der Fig. 1 und 2 15 bis 55 Mikrometer dick.
In einem Ausführungsbeispiel weist das Spritzgussmaterial ein Silikon 132 auf, in das ein Füllstoff 133 eingebettet ist. Insbesondere besteht das Spritzgussmaterial aus dem Silikon 132, in das der Füllstoff 133 eingebettet ist.
In einer Ausführungsform ist das Silikon 132 ein Vergusssili- kon oder ein Spritzgusssilikon. Ein Vergusssilikon ist dabei zunächst flüssig, wird dann innerhalb der Spritzgussform 151, 152 in die Freiräume 155 und Spalte 154 um den lichtemittie¬ renden Halbleiterchip 110 und das Konversionselement 120 her¬ um gespritzt und anschließend ausgehärtet. Ein Spritzgusssi- likon kann aus zwei Komponenten, die jeweils fest sind, be¬ stehen. Durch Mischung der Komponenten verflüssigen die Komponenten und können dann für das Spritzgussverfahren verwendet werden. Alternativ können die Komponenten flüssig sein. Das Spritzgusssilikon wird in die Freiräume 155 und Spalte 154 um den lichtemittierenden Halbleiterchip 110 und das Konversionselement 120 herum mittels Spritzgussprozess gebracht. Dort härtet das Silikon 132 aufgrund des Aufbaus aus zwei Komponenten schnell aus.
In einem Ausführungsbeispiel weist der Füllstoff 133 Titandi¬ oxid-Partikel mit einem Durchmesser zwischen 0,5 und 10 Mikrometer auf und besteht insbesondere aus diesen Partikeln In einem Ausführungsbeispiel weist der Füllstoff 133 Alumini- umoxid-Partikel mit einem Durchmesser zwischen 0,5 und 10
Mikrometer auf und besteht insbesondere aus diesen Partikeln. In einem Ausführungsbeispiel weist der Füllstoff 133 Silizi¬ umdioxid-Partikel mit einem Durchmesser zwischen 0,5 und 10 Mikrometer auf und besteht insbesondere aus diesen Partikeln. Ebenso kann eine Kombination aus Titandioxid-Partikeln, Aluminiumoxid-Partikeln und Siliziumdioxid-Partikeln, bestehend aus zwei oder drei der genannten Partikelarten als Füllstoff 133 vorgesehen sein. Obwohl die Erfindung im Detail durch die bevorzugten Ausführungsbeispiele näher illustriert und beschrieben wurde, ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele einge¬ schränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.
BEZUGSZEICHENLISTE
100 Optoelektronisches Bauelement
110 lichtemittierender Halbleiterchip
111 erste Kontaktstelle
112 zweite Kontaktstelle
113 lichtemittierende Seite
120 Konversionselement
121 dem lichtemittierenden Halbleiterchip abgewandte Seite 130 Körper
131 Schicht
132 Silikon
133 Füllstoff
141 erster Leiterrahmenabschnitt
142 zweiter Leiterrahmenabschnitt
143 Bonddraht
151 untere Spritzgussform
152 obere Spritzgussform
153 Folie
154 Spalt
155 Freiraum

Claims

PATENTA S PRUCHE
Optoelektronisches Bauelement (100), aufweisend einen lichtemittierenden Halbleiterchip (110), ein Konversionselement (120) und einen Körper (130), wobei das Konversi¬ onselement (120) oberhalb einer lichtemittierenden Seite
(113) des lichtemittierenden Halbleiterchips (110) ange¬ ordnet ist, wobei das Konversionselement (120) in den Körper (130) eingebettet ist, wobei auf einer von dem lichtemittierenden Halbleiterchip (110) abgewandten Seite
(121) des Konversionselements (120) eine Schicht (131) des Körpers (130) das Konversionselement (120) bedeckt, wobei die Schicht (131) eine Dicke von maximal 55 Mikro¬ meter aufweist.
Optoelektronisches Bauelement (100) nach Anspruch 1, wo¬ bei der Körper (130) ein Gehäuse bildet.
Optoelektronisches Bauelement (100) nach einem der An¬ sprüche 1 oder 2, wobei der Körper (130) ein Spritzguss¬ körper ist.
Optoelektronisches Bauelement (100) nach Anspruch 3, wo¬ bei der Spritzgusskörper ein Silikon (132), ein Epoxid und/oder ein Hybrid aufweist, wobei ein Füllstoff (133) in den Spritzgusskörper eingebettet ist.
Optoelektronisches Bauelement (100) nach Anspruch 4, wo¬ bei der Spritzgusskörper Silikon (132) aufweist, wobei das Silikon (132) ein Vergusssilikon oder ein Spritzgusssilikon ist.
Optoelektronisches Bauelement (100) nach einem der An¬ sprüche 4 oder 5, wobei der Füllstoff (133) Titandioxid- Partikel mit einem Durchmesser von 0,5 bis 10 Mikrometer aufweist .
Optoelektronisches Bauelement (100) nach einem der An¬ sprüche 4 oder 5, wobei der Füllstoff (133) Alumini- umoxid-Partikel mit einem Durchmesser von 0,5 bis 10 Mik¬ rometer aufweist.
Optoelektronisches Bauelement (100) nach einem der An¬ sprüche 4 oder 5, wobei der Füllstoff (133) Siliziumdi¬ oxid-Partikel mit einem Durchmesser von 0,5 bis 10 Mikro¬ meter aufweist.
Optoelektronisches Bauelement (100) nach einem der An¬ sprüche 4 bis 8, wobei das Gewicht des Füllstoffs (133) 10 Prozent bis 90 Prozent des Gewichts des Spritzgusskör¬ pers beträgt.
Optoelektronisches Bauelement (100) nach einem der vor¬ hergehenden Ansprüche, wobei die das Konversionselement (120) bedeckende Schicht des Körpers (130) zwischen 15 und 55 Mikrometer dick ist.
Verfahren zum Herstellen eines optoelektronischen Bauelements (100) mit den Schritten:
- Einbringen eines lichtemittierenden Halbleiterchips (110), welcher ein Konversionselement (120) auf ei¬ ner lichtemittierenden Seite (113) aufweist, mit dem aufgebrachten Konversionselement (120) in eine
Spritzgussform (151, 152), wobei die Spritzgussform (151, 152) eine Folie (153) zum Ausführen eines fo¬ lienunterstützten Spritzgussprozesses aufweist;
- Schließen der Spritzgussform (151, 152) derart, dass zwischen der Folie (153) und dem Konversionselement (120) ein Spalt (154) bleibt;
- Umspritzen des lichtemittierenden Halbleiterchips (110) mit einem Spritzgussmaterial zum Formen eines Spritzgusskörpers derart, dass der Spalt (154) zwi¬ schen dem Konversionselement (120) und der Folie (153) mit dem Spritzgussmaterial aufgefüllt wird;
- Öffnen des Spritzgusswerkzeugs (151, 152) und Ent¬ nahme des optoelektronischen Bauteils (100) mit dem Spritzgusskörper und dem umspritzten lichtemittierenden Halbleiterchip (110).
12. Verfahren nach Anspruch 11, wobei der Spalt (154) zwischen 15 und 55 Mikrometer breit ist.
Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, wobei das Spritzguss material ein Silikon (132) aufweist, wobei ein Füllstoff (133) in das Silikon (132) eingebettet ist.
Verfahren nach Anspruch 13, wobei das Silikon (132) ein Vergusssilikon oder ein Spritzgusssilikon ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 13 oder 14, wobei der Füllstoff (133) Titandioxid-Partikel mit einem Durchmes¬ ser von 0,5 bis 10 Mikrometer und/oder Aluminiumoxid- Partikel mit einem Durchmesser von 0,5 bis 10 Mikrometer und/oder Siliziumdioxid-Partikel mit einem Durchmesser von 0,5 bis 10 Mikrometer aufweist.
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