WO2019166352A1

WO2019166352A1 - Optoelektronisches bauelement und verfahren zum herstellen eines optoelektronischen bauelements

Info

Publication number: WO2019166352A1
Application number: PCT/EP2019/054521
Authority: WO
Inventors: Daniel Richter; Tobias Gebuhr; Michael Betz; Markus Boss
Original assignee: Osram Opto Semiconductors GmbH
Current assignee: Ams Osram International GmbH
Priority date: 2018-02-27
Filing date: 2019-02-25
Publication date: 2019-09-06
Anticipated expiration: 2020-08-27
Also published as: DE112019001007B4; US20210043615A1; US11728321B2; DE102018104382A1; DE112019001007A5

Abstract

Die Erfindung betrifft ein optoelektronisches Bauelement (100), aufweisend einen optoelektronischen Halbleiterchip (110), ein Gehäuse (120) und eine transparente Struktur (130). Das Gehäuse (120) weist eine Oberseite (121) und an der Oberseite (121) zwei über die Oberseite (121) hinausragende Vorsprünge auf. Die transparente Struktur (130) ist an der Oberseite (121) des Gehäuses (120) zumindest teilweise zwischen den Vorsprüngen angeordnet.

Description

OPTOELEKTRONISCHES BAUELEMENT UND VERFAHREN ZUM

HERSTELLEN EINES OPTOELEKTRONISCHEN BAUELEMENTS

Die Erfindung betrifft ein optoelektronisches Bauelement und ein Herstellungsverfahren für ein optoelektronisches Bauele ment .

Diese Patentanmeldung beansprucht die Priorität der deutschen Patentanmeldung DE 10 2018 104 382.1, deren Offenbarungsge halt hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird.

Optoelektronische Bauelemente bestehen im Allgemeinen aus ei nem Gehäuse, einem optoelektronischen Halbleiterchip, welcher am oder im Gehäuse angebracht ist, und können eine transpa rente Struktur, beispielsweise eine Linsenstruktur, aufwei sen. Die transparente Struktur kann zum Schutz des optoelekt ronischen Halbleiterchips dienen und, sofern die transparente Struktur als Linsenstruktur ausgestaltet ist, zusätzlich eine Strahlformung des aus dem optoelektronischen Bauelement aus tretenden oder des in das optoelektronische Bauelement ein tretenden Lichts ermöglichen.

Transparente Strukturen für solche optoelektronischen Bauele mente werden im Stand der Technik zunächst in einem externen Prozess hergestellt, und anschließend einzeln auf das Gehäuse aufgeklebt. Alternativ können die transparenten Strukturen mittels Dispensing direkt auf einer Oberfläche des Gehäuses erzeugt werden, wobei die realisierbare Form der transparen ten Struktur durch die Oberflächenspannung des hierbei ver wendeten Materials festgelegt ist. Eine Herstellung der transparenten Strukturen direkt auf der Oberfläche des Gehäu ses mittels Formpressen ist nur schwierig umzusetzen, da die transparente Struktur über das gesamte Gehäuse geführt sein muss und dadurch Stress um Bauelement entsteht. In diesem Fall kann sich die transparente Struktur vom Gehäuse lösen. Eine Aufgabe der Erfindung ist es, ein verbessertes Herstel lungsverfahren für ein optoelektronisches Bauelement mit ei ner transparenten Struktur und ein verbessertes optoelektro nisches Bauelement mit einer transparenten Struktur bereitzu stellen. Diese Aufgabe wird mit dem optoelektronischen Bau element und dem Herstellungsverfahren der unabhängigen Pa tentansprüche gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.

Ein optoelektronisches Bauelement weist einen optoelektroni schen Halbleiterchip, ein Gehäuse und eine transparente

Struktur auf. Der optoelektronische Halbleiterchip kann dabei als Leuchtdiode, Laserdiode oder Fotodiode ausgestaltet sein. Das Gehäuse des optoelektronischen Bauelements weist eine Oberseite auf, wobei das Gehäuse zusätzlich an der Oberseite zwei über die Oberseite hinausragende Vorsprünge aufweist.

Die transparente Struktur ist an der Oberseite des Gehäuses zumindest teilweise zwischen den Vorsprüngen angeordnet.

Die Vorsprünge, die über die Oberseite des Gehäuses hinausra gen, können also zum Begrenzen der transparenten Struktur verwendet werden. Dadurch wird ein einfaches Herstellungsver fahren des optoelektronischen Bauelements möglich.

Die Vorsprünge und das Gehäuse können aus demselben Material einstückig oder aus unterschiedlichen Materialien hergestellt sein .

In einer Ausführungsform ist die transparente Struktur in an die Vorsprünge angrenzenden Bereichen planar mit den Vor sprüngen. Dies kann derart erzeugt werden, dass ein Formwerk zeug für die transparente Struktur auf die Vorsprünge aufge setzt wird und so innerhalb des Formwerkzeugs eine Kavität entsteht, die mit der transparenten Struktur aufgefüllt wer den kann. Besonders einfach ist dies zu realisieren, wenn das Formwerkzeug eine ebene Oberfläche aufweist, die auf die Vor sprünge aufgesetzt werden kann. Dadurch ist die transparente Struktur in an die Vorsprünge angrenzenden Bereichen planar mit den Vorsprüngen und es wird eine einfache Herstellung des optoelektronischen Bauelements ermöglicht.

In einer Ausführungsform umfasst die transparente Struktur eine Linsenstruktur. Dabei kann die transparente Struktur vollständig als Linsenstruktur ausgebildet sein oder aber auch Teilbereiche beinhalten, die nicht als Linsenstruktur ausgestaltet sind. Ein solches Bauelement mit einer transpa renten Struktur, die als Linsenstruktur ausgeführt ist, lässt sich einfach hersteilen.

In einer Ausführungsform ist eine Rotationssymmetrieachse der Linsenstruktur über einem Mittelpunkt des optoelektronischen Halbleiterchips angeordnet. Dadurch können besonders vorteil hafte Strahlgeometrien erreicht werden.

In einer Ausführungsform weist das Gehäuse eine Kavität auf. Die Kavität ist zwischen den Vorsprüngen angeordnet und der optoelektronische Halbleiterchip in der Kavität des Gehäuses angeordnet. Eine solche Anordnung des optoelektronischen Halbleiterchips innerhalb der Kavität führt dazu, dass der optoelektronische Halbleiterchip durch das Gehäuse geschützt wird. Die Kavität kann dabei von der Oberseite des Gehäuses ausgehend in das Gehäuse hinein geführt sein.

In einer Ausführungsform ist die Kavität teilweise mit der transparenten Struktur gefüllt. Dadurch wird erreicht, dass die transparente Struktur parallel zur Oberseite des Gehäuses nicht einfach verrutschen kann und an dem vorgegebenen Platz bleibt. Dies ermöglicht ein stabileres optoelektronisches Bauelement .

In einer Ausführungsform ist eine Konversionsschicht zwischen der transparenten Struktur und dem optoelektronischen Halb leiterchip angeordnet. Die Konversionsschicht kann dabei als Plättchen ausgeführt sein, welches auf den optoelektronischen Halbleiterchip aufgesetzt ist. Alternativ kann die Konversi onsschicht auch als Vergussschicht oberhalb des optoelektro- nischen Halbleiterchips ausgeführt sein, insbesondere, wenn der optoelektronische Halbleiterchip in einer Kavität des Ge häuses angeordnet ist. Ferner kann die Konversionsschicht mittels einer Sprühbeschichtung erzeugt werden. Die Konversi onsschicht kann dann die Kavität vollständig oder teilweise füllen, wobei bei einem teilweisen Füllen der Kavität durch die Konversionsschicht das restliche Volumen innerhalb der Kavität durch die transparente Schicht gefüllt sein kann und somit die Stabilität des optoelektronischen Bauelements er höht werden kann.

In einer Ausführungsform ist die transparente Struktur an zwei Gehäuseseiten jeweils bis zu einem Rand des optoelektro nischen Bauelements geführt. Dadurch wird ein Herstellungs verfahren vereinfacht, da mehrere optoelektronische Bauele mente mit mehreren transparenten Strukturen aneinander an grenzend in einem Arbeitsgang hergestellt und anschließend vereinzelt werden können.

Ein Verfahren zum Herstellen eines optoelektronischen Bauele ments umfasst die folgenden Schritte:

- Erzeugen eines Gehäuses mit einer Oberseite und zwei über die Oberseite hinausragenden Vorsprüngen;

- Einsetzen eines optoelektronischen Halbleiterchips in das Gehäuse ;

- Aufbringen einer transparenten Struktur an der Oberseite des Gehäuses, wobei die transparente Struktur zumindest teilweise zwischen den Vorsprüngen angeordnet ist.

Durch das Aufbringen der transparenten Struktur direkt an der Oberseite des Gehäuses, ohne die transparente Struktur vom Gehäuse getrennt zu erzeugen, wird das Herstellungsverfahren für das optoelektronische Bauelement deutlich vereinfacht.

In einer Ausführungsform wird das Gehäuse aus einem Kunst stoff erzeugt. Dies kann insbesondere mittels eines Spritz gussverfahrens geschehen. Kunststoffgehäuse eignen sich gut für optoelektronische Bauelemente. Diese mittels Spritzguss- verfahren zu erzeugen, ermöglicht eine einfache und kosten günstige Herstellung des Gehäuses. Dabei können die Vorsprün ge des Gehäuses innerhalb desselben Spritzgussverfahrenspro zessschrittes erzeugt werden.

In einer Ausführungsform des Verfahrens wird das Gehäuse mit dem optoelektronischen Halbleiterchip in ein Spritzpresswerk zeug eingesetzt. Die transparente Struktur weist einen Kunst stoff und/oder ein Epoxidharz und/oder ein Silikon auf. Die transparente Struktur wird mittels eines Spritzpressverfah rens innerhalb des Spritzpresswerkzeugs erzeugt. Das Spritz presswerkzeug kann dabei die spätere Form der transparenten Struktur bestimmen, und beispielsweise so ausgestaltet sein, das die transparente Struktur später eine Linsenstruktur um fasst.

In einer Ausführungsform des Verfahrens wird das Gehäuse mit dem optoelektronischen Halbleiterchip in das Spritzpresswerk zeug derart eingesetzt, dass das Spritzpresswerkzeug auf den Vorsprüngen aufliegt und das Gehäuse mit den Vorsprüngen und das Spritzgusswerkzeug dabei einen für das transparente Mate rial dichten Bereich bilden, in den das transparente Material spritzgepresst wird. Das transparente Material bildet an schließend die transparente Struktur. Der dichte Bereich soll dabei insbesondere derart ausgestaltet sein, dass zwischen dem Spritzpresswerkzeug und den Vorsprüngen das transparente Material nicht hindurchtreten kann. Es kann ein Einlassbe reich und ein Auslassbereich innerhalb des dichten Bereichs vorgesehen sein, wobei das spritzgepresste Material durch den Einlassbereich in den abgedichteten Bereich gelangt und die innerhalb des abgedichteten Bereichs befindliche Luft durch den Ausgangsbereich aus dem abgedichteten Bereich entweichen kann. Um eine vollständige Füllung des abgedichteten Bereichs mit dem transparenten Material zu erzeugen, kann es vorgese hen sein, dass transparentes Material durch den Auslassbe reich den abgedichteten Bereich verlässt. In einer Ausführungsform werden die Vorsprünge beim Einsetzen des Gehäuses in das Spritzpresswerkzeug deformiert. Dadurch kann die Abdichtung zwischen Spritzpresswerkzeug und Gehäuse weiter verbessert werden.

In einer Ausführungsform ist das Spritzpresswerkzeug derart ausgestaltet, dass eine Linsenstruktur des transparenten Ma terials erzeugt wird.

In einer Ausführungsform sind mehrere Gehäuse in einem Zwi schenprodukt aneinander angrenzend erzeugt worden. Die Vor sprünge der Gehäuse sind durchgehend über das Zwischenprodukt ausgeführt. Das transparente Material wird zumindest teilwei se zwischen den durchgehenden Vorsprüngen aufgebracht und das Zwischenprodukt anschließend in einzelne optoelektronische Bauelemente vereinzelt.

Wenn dieses Verfahren in einem Spritzpresswerkzeug durchge führt wird, kann es vorgesehen sein, dass das Spritzpress werkzeug und die Vorsprünge einen abgedichteten Bereich über das Zwischenprodukt erzeugen und der Auslassbereich eines Bauelements einen Einlassbereich eines nächsten Bauelements darstellt. Das transparente Material wird auf einer Seite des Zwischenprodukts eingebracht und entlang der Vorsprünge über das Zwischenprodukt und somit über die einzelnen Gehäuse ver teilt. Dadurch wird ein Verfahren bereitgestellt, bei dem mehrere optoelektronische Bauelemente kostengünstig mit weni gen Verfahrensschritten erzeugt werden können. In diesem Fall ist das transparente Material, welches die transparente

Struktur bildet, an zwei Gehäuseseiten jeweils bis an einen Rand des optoelektronischen Bauelements geführt.

Das Vereinzeln der Bauelemente kann mittels Sägeschnitt, Ätz prozess oder Lasertrennprozess erfolgen.

In einer Ausführungsform des Verfahrens weist das Gehäuse o- der das Zwischenprodukt eine Rampe auf. Die Rampe weist Ram penvorsprünge auf, wobei die Rampenvorsprünge an einer Grenze zwischen Rampe und Oberseite in die Vorsprünge des Gehäuses übergehen. Das transparente Material wird zusätzlich zwischen den Rampenvorsprüngen aufgebracht. Eine solche Rampe kann da zu dienen, das während eines Spritzpressvorgangs eingebrachte transparente Material zur Oberseite der Gehäuse des Zwischen produkts zu führen. Durch die Rampenvorsprünge, welche in die Vorsprünge der Gehäuse übergehen, kann eine Abdichtung zwi schen dem Zwischenprodukt und einem Spritzpresswerkzeug er zeugt werden.

Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusam menhang mit der folgenden Beschreibung der Ausführungsbei spiele, die im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläu tert werden. Dabei zeigen in jeweils schematisierter Darstel lung

Fig. 1 eine isometrische Ansicht durch ein erstes Ausfüh rungsbeispiel eines optoelektronischen Bauele ments;

Fig . 2 einen Querschnitt durch das erste Ausführungsbei spiel des optoelektronischen Bauelements;

Fig. 3 einen Querschnitt durch ein zweites Ausführungs beispiel eines optoelektronischen Bauelements;

Fig. 4 einen Querschnitt durch ein drittes Ausführungs beispiel eines optoelektronischen Bauelements;

Fig. 5 einen Querschnitt durch ein viertes Ausführungs beispiel eines optoelektronischen Bauelements;

Fig. 6 einen Querschnitt durch ein fünftes Ausführungs beispiel eines optoelektronischen Bauelements;

Fig. 7 einen Querschnitt durch ein sechstes Ausführungs beispiel eines optoelektronischen Bauelements; Fig einen Querschnitt durch ein Gehäuse eines opto- elektronischen Bauelements, eingesetzt in ein Spritzpresswerkzeug während eines Herstellungsvor- gangs ;

Fig. 9 ein Zwischenprodukt während der Herstellung eines optoelektronischen Bauelements; und

Fig. 10 ein weiteres Zwischenprodukt.

Fig. 1 zeigt eine isometrische Ansicht eines ersten Ausfüh rungsbeispiels eines optoelektronischen Bauelements 100, wel ches einen optoelektronischen Halbleiterchip 110, ein Gehäuse 120 und eine transparente Struktur 130 aufweist. Das Gehäuse 120 weist eine Oberseite 121 auf, wobei der optoelektronische Halbleiterchip 110 auf der Oberseite 121 des Gehäuses 120 an geordnet ist. Das Gehäuse 120 weist an der Oberseite 121 fer ner zwei über die Oberseite 121 hinausragende Vorsprünge 122, 123, also einen ersten Vorsprung 122 und einen zweiten Vor sprung 123, auf. Mit gestrichelten Linien dargestellt ist die transparente Struktur 130. Die gestrichelten Linien sollen dabei die Durchsichtigkeit der transparenten Struktur 130 verdeutlichen, sodass die innerhalb der transparenten Struk tur 130 vorhandenen Merkmale des optoelektronischen Bauele ments 100 sichtbar sind.

Die transparente Struktur 130 weist einen ersten Bereich 131 und einen zweiten Bereich 132 auf. Der erste Bereich 131 grenzt an die Oberseite 121 des Gehäuses 120 an und befindet sich zwischen den Vorsprüngen 122, 123. Der zweite Bereich

132 ist oberhalb des lichtemittierenden Halbleiterchips 110 angeordnet und befindet sich nicht zwischen den Vorsprüngen 122, 123. Die transparente Struktur 130 ist dabei an zwei Ge häuseseiten 115 jeweils bis an einen Rand 101 des optoelekt ronischen Bauelements 100 geführt. Fig. 2 zeigt einen Querschnitt durch die mit den Buchstaben A bezeichnete Ebene des optoelektronischen Bauelements 100 der Fig. 1.

Der optoelektronische Halbleiterchip 110 ist zwischen den Vorsprüngen 122, 123 angeordnet und überragt die Vorsprünge 122, 123. Oberhalb des optoelektronischen Halbleiterchips 110 ist der zweite Bereich 132 der transparenten Struktur 130 an geordnet .

Angrenzend an die Vorsprünge 122, 123 ist die transparente Struktur 130 planar mit den Vorsprüngen 122, 123. Insbesonde re der erste Bereich 131 der transparenten Struktur 130 schließt planar mit den Vorsprüngen 122, 123 ab.

Alternativ zu den Darstellungen in den Figuren 1 und 2 kann es vorgesehen sein, dass eine Bauhöhe des lichtemittierenden Halbleiterchips 110 geringer ist als eine Höhe der Vorsprünge

122, 123. In diesem Fall kann auf den zweiten Bereich 132 der transparenten Struktur 130 verzichtet werden. Der lichtemit tierende Halbleiterchip 110 wird dann von der transparenten Struktur 130, und insbesondere vom ersten Bereich 131 der transparenten Struktur 130 vollständig bedeckt.

Fig. 3 zeigt einen Querschnitt durch ein zweites Ausführungs beispiel eines optoelektronischen Bauelements 100. Im Unter schied zum ersten Ausführungsbeispiel der Figuren 1 und 2 ist die transparente Struktur 130 als Linsenstruktur 133 ausge bildet. Die Linsenstruktur 133 ist dabei bis an die Vorsprün ge 122, 123 geführt und bedeckt den optoelektronischen Halb leiterchip 110 vollständig. Die Linsenstruktur 133 ist als Konvexlinse ausgebildet. In diesem Ausführungsbeispiel ist die transparente Struktur 130 in an die Vorsprünge 122, 123 angrenzenden Bereichen nicht planar mit den Vorsprüngen 122,

123. Die Linsenstruktur 133 kann analog zum zweiten Bereich 132 der transparenten Struktur 130 des ersten Ausführungsbei spiels der Fig. 1 nur oberhalb des optoelektronischen Halb leiterchips 110 ausgebildet sein. In diesem Fall kann die transparente Struktur 130 analog zum ersten Ausführungsbei spiel einen ersten Bereich 131 aufweisen, der planar mit den Vorsprüngen 122, 123 ist.

In einem Ausführungsbeispiel ist eine Rotationssymmetrieachse 134 der Linsenstruktur 133 über einem Mittelpunkt 111 des optoelektronischen Halbleiterchips 110 angeordnet. Die Rota tionssymmetrieachse 134 kann jedoch auch außerhalb des Mit telpunkts 111 des optoelektronischen Halbleiterchips 110 an geordnet sein und insbesondere auch nicht durch den Mittel punkt 111 verlaufen. Alternativ kann die Linsenstruktur 133 als Zylinderlinse ausgestaltet sein.

Fig. 4 zeigt einen Querschnitt durch ein drittes Ausführungs beispiel eines optoelektronischen Bauelements 100. Das Gehäu se 120 des optoelektronischen Bauelements 100 weist eine von der Oberseite 121 ausgehende Kavität 124 auf, wobei die Kavi tät 124 eine zur Oberseite 121 parallele Montagefläche 125 aufweist. Der optoelektronische Halbleiterchip 110 ist auf der Montagefläche 125 angeordnet. Von der Oberseite 121 aus gehend sind wieder über die Oberseite 121 hinausragende Vor sprünge 122, 123 angeordnet. Die transparente Struktur 130 ist teilweise zwischen den Vorsprüngen 122, 123 angeordnet und füllt die nicht vom optoelektronischen Halbleiterchip 110 in Anspruch genommenen Räume der Kavität 124 auf. Die trans parente Struktur 130 ist also teilweise innerhalb der Kavität 124 angeordnet. Oberhalb des optoelektronischen Halbleiter chips 110 ist eine optionale Konversionsschicht 112 angeord net, die gestrichelt dargestellt ist und die als Plättchen auf den optoelektronischen Halbleiterchip 110 aufgesetzt aus geführt sein kann. Die gestrichelte Darstellung soll die Op- tionalität der Konversionsschicht 112 verdeutlichen. Die Kon versionsschicht 112 kann eingerichtet sein, vom optoelektro nischen Halbleiterchip 110 emittiertes Licht in Licht mit ei ner anderen Wellenlänge umzuwandeln.

Alternativ kann die Konversionsschicht 112 als Spraycoating- Schicht realisiert sein. Eine solche, als Spraycoating- Schicht realisierte Konversionsschicht 112 kann auch weitere Bereiche der Kavität 124 bedecken.

Zusätzlich gestrichelt in Fig. 4 dargestellt ist eine optio nale Linsenstruktur 133 oberhalb des optoelektronischen Halb leiterchips 110. Diese ist als Sammellinse analog zur Fig. 3 ausgeführt. Auch hier dient die gestrichelte Darstellung der Linsenstruktur 133 der Verdeutlichung der Optionalität .

Beim dritten Ausführungsbeispiel sind die Vorsprünge 122, 123 nicht an Seitenflächen 126 des Gehäuses 120 angeordnet, son dern von den Seitenflächen 126 abgesetzt.

Fig. 5 zeigt einen Querschnitt durch ein viertes Ausführungs beispiel eines optoelektronischen Bauelements 100, das dem optoelektronischen Bauelement 100 der Fig. 4 entspricht, so fern im Folgenden keine Unterschiede beschrieben sind. Die in Fig. 4 optional dargestellte Linsenstruktur 133 ist beim optoelektronischen Bauelement 100 der Fig. 5 ausgebildet. Ferner ist die in Fig. 4 optional dargestellte Konversions schicht 112 nicht als Plättchen, sondern als Füllung der Ka vität 124 ausgestaltet. Die Kavität 124 ist bis zur Oberseite 121 des Gehäuses 120 mit der Konversionsschicht 122 gefüllt. Die Vorsprünge 122, 123 sind an Seitenflächen 126 des Gehäu ses 120 angeordnet. Die transparente Struktur 130 weist einen ersten Bereich 131 zwischen den Vorsprüngen 122 und 123 sowie die Linsenstruktur 133 auf, wobei die Linsenstruktur 133 nicht zwischen den Vorsprüngen 122, 123 angeordnet ist.

Die Ausgestaltung der transparenten Struktur 130 des vierten Ausführungsbeispiels kann auch beim dritten Ausführungsbei spiel der Fig. 3 analog verwendet werden.

Fig. 6 zeigt einen Querschnitt durch ein fünftes Ausführungs beispiel eines optoelektronischen Bauelements 100, welches dem optoelektronischen Bauelement 100 der Fig. 5 entspricht, sofern im Folgenden keine Unterschiede beschrieben sind. Die Konversionsschicht 112 füllt die Kavität 124 nicht bis zur Oberseite 121. Das bedeutet, dass die Konversionsschicht 112 die Kavität 124 nur teilweise füllt.

Die transparente Struktur 130 ist teilweise innerhalb der Ka vität 124 oberhalb der Konversionsschicht 112 angeordnet. Die Linsenstruktur 133 der transparenten Struktur 130 ist nicht als Konvexlinse, sondern als Konkavlinse ausgeführt.

Die Ausgestaltungen der Figuren 4 bis 6 können hinsichtlich der Anordnung der Vorsprünge 122, 123, hinsichtlich der Aus gestaltung der Konversionsschicht 112 und hinsichtlich der Ausgestaltung der Linsenstruktur 133 jeweils beliebig mitei nander kombiniert werden, sodass beispielsweise die Vorsprün ge 122, 123 der Fig. 4, die Ausgestaltung der Konversions schicht 112 der Fig. 5 und die Ausgestaltung der Linsenstruk tur 133 der Fig. 6 in einem weiteren Ausführungsbeispiel rea lisiert werden kann. Ferner kann es in allen drei Ausgestal tungen vorgesehen sein, die Linsenstruktur 133 analog zur Fig. 3 auszuführen.

Fig. 7 zeigt einen Querschnitt durch ein sechstes Ausfüh rungsbeispiel eines optoelektronischen Bauelements 100, wel ches dem optoelektronischen Bauelement 100 der Fig. 5 ent spricht, sofern im Folgenden keine Unterschiede beschrieben sind. Im sechsten Ausführungsbeispiel der Fig. 7 ist keine Konversionsschicht 112 vorgesehen. Es kann jedoch auch alter nativ eine der bereits beschriebenen Konversionsschichten 112 vorgesehen sein. Der optoelektronische Halbleiterchip 110 ist also direkt in die transparente Struktur 130 innerhalb der Kavität 124 eingebettet. Innerhalb des Gehäuses 120 sind zwei tiefgezogene Leiterrahmenabschnitte 127, 128 vorgesehen. Da bei ist ein erster Leiterrahmenabschnitt 127 derart innerhalb des Gehäuses 120 angeordnet, dass der optoelektronische Halb leiterchip 110 auf dem ersten Leiterrahmenabschnitt 127 ange ordnet ist und einen elektrischen Kontakt dadurch herstellt. Ein zweiter Leiterrahmenabschnitt 128 ist mit einer Oberseite des lichtemittierenden Halbleiterchips 110 mittels einem Bonddraht 113 verbunden. Die Leiterrahmenabschnitte 127, 128 sind zu einer Unterseite 129 des Gehäuses 120 geführt und ra gen über die Seitenflächen 126 des Gehäuses 120 hinaus.

Alternativ zu den tiefgezogenen Leiterrahmenabschnitten 127, 128 können auch konventionelle Leiterrahmenabschnitte oder Vias oder andere elektrische Kontaktierungsmöglichkeiten vor gesehen sein.

Um ein optoelektronisches Bauelement der gezeigten Ausfüh rungsbeispiele herzustellen, wird zunächst ein Gehäuse 120 mit einer Oberseite 121 und zwei über die Oberseite 121 hin ausragenden Vorsprünge 122, 123 erzeugt. Anschließend wird ein optoelektronischer Halbleiterchip 110 in das Gehäuse 120 eingesetzt. Anschließend wird eine transparente Struktur 130 an der Oberseite 121 des Gehäuses 120 aufgebracht, wobei die transparente Struktur 130 zumindest teilweise zwischen den Vorsprüngen 122, 123 angeordnet ist.

In einem Ausführungsbeispiel des Verfahrens wird das Gehäuse 120 aus einem Kunststoff erzeugt, insbesondere mittels eines Spritzgussverfahrens. Dabei kann es vorgesehen sein, Leiter rahmenabschnitte 127, 128, wie in Fig. 7 gezeigt, innerhalb des Gehäuses 120 anzuordnen. Alternativ können auch andere Kontaktierungselemente während des Spritzgussverfahrens des Gehäuses 120 in das Gehäuse 120 integriert werden.

In einem Ausführungsbeispiel des Verfahrens wird das Gehäuse 120 mit dem optoelektronischen Halbleiterchip 110 in ein Spritzpresswerkzeug 140 eingesetzt. Ein Querschnitt durch ein solches Spritzpresswerkzeug 140 mit eingesetztem Gehäuse 120 und optoelektronischem Halbleiterchip 110 ist in Fig. 8 dar gestellt. Das Spritzpresswerkzeug 140 besteht aus einer unte ren Platte 141 und einem Oberteil 142. Das Gehäuse 120 ist auf der unteren Platte 141 angeordnet. Das Oberteil 142 ist derart oberhalb des Gehäuse 120 angeordnet, dass das Oberteil

142 auf den Vorsprüngen 122, 123 aufliegt. Eine Ausnehmung

143 innerhalb des Oberteils 142 ist derart ausgestaltet, dass innerhalb der Ausnehmung 143 der zweite Bereich 132 der transparenten Struktur 130 des ersten Ausführungsbeispiels der Figuren 1 und 2 erzeugt werden kann, wenn in die Ausneh mung 143 ein transparentes Material hineingepresst wird. Al ternativ kann die Ausnehmung 143 auch ausgestaltet sein, eine Linsenstruktur 133, wie in den Figuren 3 bis 5 dargestellt, auszubilden. Ferner kann anstelle der Ausnehmung 143 auch ei ne Erhebung vorgesehen sein, mit der eine Linsenstruktur 133 analog zur Fig. 6 erzeugt werden kann. Die transparente

Struktur 133 kann einen Kunststoff und/oder einer Epoxidharz und/oder ein Silikon aufweisen. Alternativ zum Spritzpress verfahren kann das Verfahren zur Herstellung der transparen ten Struktur 130 auch als Spritzgussverfahren ausgestaltet sein .

Es kann vorgesehen sein, dass das Gehäuse 120 auf einem Sub strat angeordnet ist und das Substrat mit dem Gehäuse in das Spritzpresswerkzeug 140 eingesetzt wird. In diesem Fall kann das Oberteil 142 auch derart ausgestaltet sein, dass das Oberteil 142 auf dem Substrat aufliegt und das Substrat auf der unteren Platte 141 aufliegt.

In einem Ausführungsbeispiel des Verfahrens wird das Gehäuse 120 mit dem optoelektronischen Halbleiterchip 110 in das Spritzpresswerkzeug 140 derart eingesetzt, dass das Spritz presswerkzeug 140 und insbesondere das Oberteil 142 des

Spritzpresswerkzeugs 140 auf den Vorsprüngen 122, 123 derart aufliegt, dass das Gehäuse 120 mit den Vorsprüngen 122, 123 und das Oberteil 142 einen für das transparente Material dichten Bereich bilden. Das bedeutet, dass während transpa rentes Material in das Spritzpresswerkzeug 140 eingepresst wird, das transparente Material nicht durch einen Bereich zwischen den Vorsprüngen 122, 123 und im Spritzpresswerkzeug 140 in Kavitäten 144 des Spritzpresswerkzeugs _Vordringen kann, da eine dichte Abdichtung zwischen den Vorsprüngen 122, 123 und dem Spritzpresswerkzeug 140 erzielt wird.

In einem Ausführungsbeispiel ist das Spritzpresswerkzeug 140 derart ausgestaltet, dass beim Schließen des Spritzpresswerk zeugs 140, 141, 142 die Vorsprünge 122, 123 deformiert wer den. Dies kann insbesondere derart ausgestaltet sein, dass die Vorsprünge 122, 123 um bis zu fünfzehn Prozent, insbeson dere um fünf bis zehn Prozent ihrer Höhe zusammengedrückt werden .

In Fig. 8 ist der Querschnitt durch ein Gehäuse 120 mit einem optoelektronischen Halbleiterchip 110 gezeigt. Es können je doch in die Zeichenebene hinein oder aus der Zeichenebene heraus weitere Gehäuse mit weiteren optoelektronischen Halb leiterchips 110 angeordnet sein, sodass während des Spritz pressvorgangs transparente Strukturen mehrerer optoelektroni scher Bauelemente 100 in einem Verfahrensschritt erzeugt wer den. Dies kann insbesondere dadurch erfolgen, dass die Gehäu se 120 in einem Zwischenprodukt aneinander angrenzend erzeugt werden und anschließend eine durchgehend transparente Struk tur erzeugt wird. Die einzelnen Bauelemente können dann durch eine Sägeschnitt, durch einen Ätzprozess und/oder einen La serschneidprozess voneinander getrennt werden. Nach dem Ver einzeln ergibt sich in diesem Fall das in Fig. 1 beschriebene Merkmal, dass die transparente Struktur 130 an zwei Gehäuse seiten 115 jeweils bis an den Rand 101 des optoelektronischen Bauelements 100 geführt ist.

Analog können auch transparente Strukturen mehrerer opto elektronischer Bauelemente 100 in einem Verfahrensschritt er zeugt werden, wenn die transparenten Strukturen nicht mittels Spritzpressen, beispielsweise in einem Spritzgussvorgang, er zeugt werden.

Fig. 9 zeigt ein solches Zwischenprodukt 150, bestehend aus drei Gehäusen 120. Die Gehäuse 120 weisen jeweils einen ers ten Vorsprung 122 und einen zweiten Vorsprung 123 auf, wobei die Vorsprünge 122, 123 über alle drei Gehäuse 120 durchge hend geführt sind. Mit gestrichelten Linien sind die Stellen angedeutet, an denen die Gehäuse 120 später vereinzelt werden können. Jedes Gehäuse 120 weist von seiner Oberseite 121 aus gehend eine Kavität 124 auf, in die ein optoelektronischer Halbleiterchip 110 eingesetzt werden kann. Zusätzlich weist das Zwischenprodukt 150 der Fig. 9 eine op tionale Rampe 151 mit Rampenvorsprüngen 152 auf. Die Rampen vorsprünge 152 gehen an einer Grenze 153 zwischen Rampe 151 und Oberseite 121 in die Vorsprünge 122, 123 über. Setzt man das Zwischenprodukt 150 der Fig. 9 in ein Spritzpresswerkzeug 140 der Fig. 8 ein, so ermöglicht dies, optoelektronische Bauelemente 100 einfacher herzustellen. Spritzpresswerkzeuge 140 weisen im Allgemeinen einen Eingang für das spritzupres sende Material auf der Ebene der unteren Platte 141 auf. Al ternativ kann der Eingang im Oberteil 142 ausgebildet sein. Dies ist insbesondere vorteilhaft, wenn ein Substrat zwischen unterer Platte 141 und Oberteil 142 angeordnet ist. Dieser Eingang kann im Bereich der Rampe 151 angeordnet sein, sodass das in das Spritzpresswerkzeug 140 gepresste Material mittels der Rampe 151 auf die Ebene der Oberseite 121 geführt werden und dort die transparente Struktur 130 ausbilden kann. Dazu kann das Spritzpresswerkzeug 140, insbesondere das Oberteil 142 des Spritzpresswerkzeugs 140 eine zur Rampe 151 parallele Oberteilrampe aufweisen. Optional kann eine weitere Rampe auf der der Rampe 151 gegenüberliegenden Seite des Zwischenpro dukts 150 vorgesehen sein, mittels der das transparente Mate rial, beziehungsweise die vor dem Spritzpressschritt an den für das transparente Material vorgesehenen Stellen befindli che Luft wieder auf die Ebene der unteren Platte 141 geführt werden kann.

Die Rampenvorsprünge 152 können dabei ebenso wie die Vor sprünge 122, 123 zur Abdichtung zwischen dem Zwischenprodukt 150 und dem Oberteil 142 des Spritzpresswerkzeugs 140 dienen.

Fig. 10 zeigt ein weiteres Zwischenprodukt 150, das dem Zwi schenprodukt 150 der Fig. 9 entspricht, sofern im Folgenden keine Unterschiede beschrieben sind. Eine weitere Rampe 154 ist gegenüber der Rampe 151 am Zwischenprodukt 150 angeord net, wobei mittels der weiteren Rampe 154 das transparente Material, beziehungsweise die vor dem Spritzpressschritt an den für das transparente Material vorgesehenen Stellen be findliche Luft wieder auf die Ebene der unteren Platte 141 geführt werden kann. Die weitere Rampe 154 weist ebenfalls Rampenvorsprünge 152 auf. Die Rampenvorsprünge 152 der weite ren Rampe 154 gehen an einer Grenze 153 zwischen weiterer Rampe 154 und Oberseite 121 in die Vorsprünge 122, 123 über.

Eine Steigung der Rampe 151 beziehungsweise weiteren Rampe 154 kann dabei zwischen zehn und einhundert Prozent betragen.

Alternativ zur Darstellung der Fig. 9 und 10 kann auch eine entsprechende Rampe 151 beziehungsweise weitere Rampe 154 für ein einzelnes Gehäuse 120 vorgesehen sein.

Der optoelektronische Halbleiterchip 110 kann als Leuchtdiode oder Laserdiode ausgestaltet sein und dabei eine Konversions schicht 112 aufweisen. Ebenso kann der optoelektronische Halbleiterchip 110 als Leuchtdiode oder Laserdiode ohne Kon versionsschicht 112 ausgestaltet sein. Ferner kann der opto elektronische Halbleiterchip 110 als Fotodiode ausgestaltet sein .

Die transparente Struktur 130 kann derart ausgestaltet sein, dass das vom optoelektronischen Halbleiterchip 110, der als Leuchtdiode oder Laserdiode ausgestaltet ist, emittierte Licht zu mehr als 75 %, insbesondere mehr als 90 %, insbeson dere mehr als 95 % durch die transparente Struktur 130 hin durchgeht. Ferner können die angegebenen Transparenzen auch für durch die Konversionsschicht 112 konvertiertes Licht gel ten. Das emittierte Licht kann sichtbares Licht, aber auch Infrarot- oder UV-Strahlung sein. Darüber hinaus kann sich die Transparenz auch auf das von der Fotodiode detektierte Licht beziehen.

Eine Bauhöhe des Gehäuses 120 ohne die Vorsprünge 122, 123 kann zwischen einhundert Mikrometer und eintausendsiebenhun dert Mikrometer betragen. Eine Höhe der Vorsprünge 122, 123 kann zwischen dreißig und dreihundert, insbesondere zwischen fünfzig und zweihundert und besonders bevorzugt zwischen achtzig und einhundertzwanzig Mikrometer betragen. Obwohl die Erfindung im Detail durch die bevorzugten Ausfüh rungsbeispiele 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

101 Rand

110 optoelektronischer Halbleiterchip

111 Mittelpunkt (des optoelektronischen Halbleiterchips)

112 KonversionsSchicht

113 Bonddraht

115 Gehäuseseite

120 Gehäuse

121 Oberseite (des Gehäuses)

122 erster Vorsprung

123 zweiter Vorsprung

124 Kavität (des Gehäuses)

125 Montagefläche

126 Seitenfläche

127 erster Leiterrahmenabschnitt

128 zweiter Leiterrahmenabschnitt

129 Unterseite (des Gehäuses)

130 transparente Struktur

131 erster Bereich (der transparenten Struktur)

132 zweiter Bereich (der transparenten Struktur)

133 Linsenstruktur

134 RotationsSymmetrieachse

140 SpritzpressWerkzeug

141 untere Platte

142 Oberteil

143 Ausnehmung

144 Kavität (des Spritzpresswerkzeugs)

150 Zwischenprodukt

151 Rampe

152 Rampenvorsprung

153 Grenze

154 weitere Rampe

Claims

PATENTANS PRÜCHE

1. Ein optoelektronisches Bauelement (100), aufweisend einen optoelektronischen Halbleiterchip (110), ein Gehäuse

(120) und eine transparente Struktur (130), wobei das Ge häuse (120) eine Oberseite (121) aufweist, wobei das Ge häuse (120) an der Oberseite (121) zwei über die Obersei te (121) hinausragende Vorsprünge (122, 123) aufweist, wobei die transparente Struktur (130) an der Oberseite

(121) des Gehäuses (120) zumindest teilweise zwischen den Vorsprüngen (122, 123) angeordnet ist.

2. Das optoelektronische Bauelement (100) nach Anspruch 1, wobei die transparente Struktur (130) in an die Vorsprün ge (122, 123) angrenzenden Bereichen planar mit den Vor sprüngen (122, 123) ist.

3. Das optoelektronische Bauelement (100) nach einem der An sprüche 1 oder 2, wobei die transparente Struktur (130) eine Linsenstruktur (133) umfasst.

4. Das optoelektronische Bauelement (100) nach Anspruch 3, wobei eine Rotationssymmetrieachse der Linsenstruktur (133) über einem Mittelpunkt des optoelektronischen Halb leiterchips (110) angeordnet ist.

5. Das optoelektronische Bauelement (100) nach einem der An sprüche 1 bis 4, wobei das Gehäuse (120) eine Kavität (124) aufweist, wobei die Kavität (124) zwischen den Vor sprüngen (122, 123) angeordnet ist, wobei der optoelekt ronische Halbleiterchip (110) in der Kavität (124) des Gehäuses (120) angeordnet ist.

6. Das optoelektronische Bauelement (100) nach Anspruch 5, wobei die Kavität (124) teilweise mit der transparenten Struktur (130) gefüllt ist.

7. Das optoelektronische Bauelement (100) nach einem der An sprüche 1 bis 6, wobei eine Konversionsschicht (112) zwi schen der transparenten Struktur (130) und dem optoelekt ronischen Halbleiterchip (110) angeordnet ist.

8. Das optoelektronische Bauelement (100) nach einem der An sprüche 1 bis 7, wobei die transparente Struktur (130) an zwei Gehäuseseiten (115) jeweils bis an einen Rand (101) des optoelektronischen Bauelements (100) geführt ist.

9. Verfahren zum Herstellen eines optoelektronischen Bauele ments (100), aufweisend folgende Schritte:

- Erzeugen eines Gehäuses (120) mit einer Oberseite

(121) und zwei über die Oberseite (121) hinausragen den Vorsprüngen (122, 123);

- Einsetzen eines optoelektronischen Halbleiterchips (110) in das Gehäuse (120);

- Aufbringen einer transparenten Struktur (130) an der Oberseite (121) des Gehäuses (120), wobei die trans parente Struktur (130) zumindest teilweise zwischen den Vorsprüngen (122, 123) angeordnet ist.

10. Verfahren nach Anspruch 9, wobei das Gehäuse (120) aus einem Kunststoff erzeugt wird, insbesondere mittels eines Spritzgussverfahrens .

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 oder 10, wobei das Gehäuse (120) mit dem optoelektronischen Halbleiterchip (110) in ein Spritzpresswerkzeug (140, 141, 142) einge setzt wird und wobei die transparente Struktur (130) ei nen Kunststoff und/oder ein Epoxid-Harz und/oder ein Si likon aufweist und mittels eines Spritzpressverfahrens innerhalb des Spritzpresswerkzeugs (140, 141, 142) er zeugt wird.

12. Verfahren nach Anspruch 11, wobei das Gehäuse (120) mit dem optoelektronischen Halbleiterchip (110) in das

Spritzpresswerkzeug (140, 141, 142) derart eingesetzt wird, dass das Spritzpresswerkzeug (140, 141, 142) auf den Vorsprüngen (122, 123) aufliegt und das Gehäuse (120) mit den Vorsprüngen (122, 123) und das Spritzgusswerkzeug dabei einen für das transparente Material dichten Bereich bilden, in den das transparente Material spritzgepresst wird .

13. Verfahren nach Anspruch 12, wobei die Vorsprünge (122,

123) beim Einsetzen des Gehäuses (120) in das Spritz presswerkzeug (140, 141, 142) deformiert werden.

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 13, wobei das Spritzgusswerkzeug derart ausgestaltet ist, dass eine Linsenstruktur (133) des transparenten Materials erzeugt wird .

15. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 14, wobei mehre re Gehäuse (120) in einem Zwischenprodukt (150) aneinan der angrenzend erzeugt werden, wobei die Vorsprünge (122, 123) der Gehäuse (120) durchgehend über das Zwischenpro dukt (150) ausgeführt sind, wobei das transparente Mate rial zumindest teilweise zwischen den durchgehenden Vor sprüngen (122, 123) aufgebracht wird, wobei das Zwischen produkt (150) anschließend in einzelne optoelektronische Bauelemente (100) vereinzelt wird.

16. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 15, wobei das Gehäuse (120) oder das Zwischenprodukt (150) eine Rampe

(151) aufweist, wobei die Rampe (151) Rampenvorsprünge

(152) aufweist, wobei die Rampenvorsprünge (152) an einer Grenze (153) zwischen Rampe (151) und Oberseite (121) in die Vorsprünge (122, 123) übergehen, wobei das transpa rente Material zusätzlich zwischen den Rampenvorsprüngen (152) aufgebracht wird.