WO2020207752A1 - Elektronisches bauelement und verfahren zur montage eines elektronischen bauelements - Google Patents

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protective layer
semiconductor chip
wrapping material
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Andreas Fröhlich
Jens Eberhard
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Osram Opto Semiconductors Gmbh
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Definitions

  • An electronic component is specified.
  • a method for assembling an electronic component is specified.
  • One problem to be solved consists in specifying an improved electronic component.
  • Another object to be solved is to specify a method for assembling an electronic component.
  • An electronic component is specified.
  • the electronic component can be, for example, an integrated circuit, a transistor, a memory element, a resistor or an optoelectronic component.
  • the optoelectronic component is a
  • Semiconductor laser component a light emitting diode, an optical amplifier or a photodiode.
  • Semiconductor laser components can, for example, in
  • a compact TO metal housing is common here.
  • the compact TO metal housing is essentially made of steel or copper.
  • this includes
  • Semiconductor chip is, for example, one electronic semiconductor chip.
  • the semiconductor chip is, for example, one electronic semiconductor chip.
  • the semiconductor chip is, for example, one electronic semiconductor chip.
  • the optoelectronic semiconductor chip an optoelectronic semiconductor chip.
  • the optoelectronic semiconductor chip such as a light-emitting diode chip, a photodiode chip and / or a
  • Laser diode chip has an epitaxially grown
  • the optoelectronic semiconductor chip can, for example, emit and / or receive electromagnetic radiation from a wavelength range of UV radiation, blue light and / or in the infrared range.
  • the electronic component has a covering material that at least partially surrounds the semiconductor chip. That means that the
  • Semiconductor chip is at least partially surrounded by the encapsulation material and thus from external mechanical or
  • the envelope material can serve as a matrix material for a phosphor material to form a conversion layer.
  • the phosphor material is then provided to absorb the electromagnetic radiation emitted by the semiconductor chip and to convert it into a further electromagnetic radiation
  • Fluorescent material different.
  • the wrapping material is preferably permeable or
  • the sheathing material is preferably formed from a polymer.
  • Enveloping material can, for example, be an epoxy resin or have a silicone or consist of an epoxy resin or silicone.
  • the electronic component has a protective layer which is formed with a material that is different from the encapsulation material.
  • the protective layer preferably has as a material a polymer which is different from the polymer of the covering material
  • the material of the protective layer has im
  • the protective layer is preferably provided to the materials
  • the protective layer can preferably be removed from the wrapping material in a particularly residue-free manner. This can mean, for example, that when the protective layer is peeled off, this
  • the protective layer has a thickness between at least 0.01 millimeters and at most 0.1 millimeters, for example.
  • the protective layer preferably has a thickness between
  • the electronic component has a side of the encapsulation material which faces away from the semiconductor chip and which is covered at least in places by the protective layer.
  • the protective layer can completely or in places cover the side of the encapsulation material facing away from the semiconductor chip.
  • the protective layer can be applied as a layer and / or as a film.
  • the protective layer can preferably be applied directly to the wrapping material.
  • a water-soluble polymer material can be applied as an adhesive layer between the protective layer and the wrapping material and comprise, for example, a polyvinyl alcohol.
  • the polymer material of the adhesive layer is in particular different from the protective layer.
  • the electronic component has a
  • Semiconductor chip a packaging material that contains the
  • Semiconductor chip at least partially surrounds, and a
  • Protective layer formed with a material that is different from the encapsulation material, wherein a side of the encapsulation material facing away from the semiconductor chip is covered at least in places by the protective layer.
  • One idea of the present electronic component is to apply a protective layer to an encapsulation material, in order thus to protect the surface of the encapsulation material
  • Environmental influences preferably from pollution and
  • the protective layer should preferably be applied during the assembly of the electronic component.
  • a material is selected for the protective layer that survives assembly operations undamaged and can then be removed particularly easily and particularly without leaving any residue. Because the protective layer is not damaged, in particular not detached, during the assembly operations, the wrapping material advantageously remains during the
  • the protective layer is soluble in a polar solvent.
  • Solvent preferably has a functional group from which hydrogen atoms in the molecule can be split off as protons.
  • the protective layer is in a polar solvent such as an alcohol, water, a
  • Carboxylic acid and / or a mineral acid soluble Carboxylic acid and / or a mineral acid soluble.
  • the protective layer is a water-soluble polymer or consists of one
  • the protective layer is preferably almost completely soluble in water.
  • Water-soluble polymers preferably have a sufficient number of hydrophilic groups and only have a low degree of crosslinking.
  • the hydrophilic groups can be non-ionic, anionic, cationic or zwitterionic
  • the following list shows hydrophilic, i.e. water-soluble groups that can serve as building blocks for the water-soluble polymer:
  • the water-soluble polymer is obtained in particular from the building blocks mentioned above. Here it can
  • water-soluble polymer for example, have the same building blocks or the water-soluble polymer has different building blocks. If the water-soluble polymer has different building blocks, then this can also be used as a
  • Water-soluble copolymers are polymers made up of two or more
  • the water-soluble polymer has a polyvinyl alcohol or consists of a polyvinyl alcohol.
  • the polyvinyl alcohol is particularly good because of the hydrophilic OH group
  • the polyvinyl alcohol forms a thermoplastic polymer.
  • Thermoplastic polymers are characterized by a low level of branching of carbon chains and the
  • Wrapping material has a silicone or consists of a silicone.
  • the silicone is preferably in an optical
  • the silicone used as the covering material is a transparent, elastic, thermosetting material. Further advantages are that the silicone does not yellow very much during operation, is heat-resistant and UV-stable. For example, the covering material has a permeability of electromagnetic radiation
  • the silicone has a certain stickiness, due to its molecular properties, such as
  • the protective layer is in direct contact with the wrapping material. That is, preferably between the protective layer and the
  • Wrapping material no additional layer is arranged.
  • the protective layer can bind directly to the wrapping material, for example because of the sticky surface of the latter.
  • the protective layer is used due to the direct contact too the wrapping material, to protect against dirt and particles.
  • the protective layer chemically bonds to the wrapping material.
  • the OH groups of polyvinyl alcohol bind to the silicon atom of the
  • the chemical bond can be a coordinate or a covalent bond.
  • the chemical bond between the protective layer and the wrapping material is preferably not a strong bond, since if the chemical bond is too strong, the protective layer will be detached
  • Solvent is soluble, leads advantageously to the
  • the intermediate layer can be in direct contact with the protective layer.
  • the protective layer can be in direct contact with the intermediate layer.
  • Cover layer in direct contact with the intermediate layer be.
  • the advantage of applying additional layers to the protective layer is that the layers can easily be removed from a solvent bath during the detachment process, since they float through the intermediate layer and cover layer on the solvent surface.
  • the solvent bath with a polar solvent is preferred,
  • the cover layer can be removed, for example, before the protective layer is applied to the electronic component or after the protective layer has been applied to the electronic component.
  • the thickness of the intermediate layer is preferably between at least 0.01 millimeter and at most 0.1 millimeter.
  • the thickness of the intermediate layer is preferably between at least 0.015
  • the intermediate layer can comprise two or more sublayers.
  • the thickness of the intermediate layer is made thinner than the thickness of the protective layer.
  • the protective layer is in direct contact with the encapsulation material, on the side that faces away from the semiconductor chip.
  • the intermediate layer is in direct contact with the protective layer, on the side facing the
  • Wrapping material is turned away.
  • the cover layer is in direct contact with the intermediate layer on the side facing away from the protective layer.
  • the cover layer is in direct contact with the intermediate layer on the side facing away from the protective layer.
  • Protective layer a thickness between at least 0.030 millimeters and at most 0.035 millimeters, for example 0.033
  • the intermediate layer preferably has a thickness between at least 0.017 millimeters and at most 0.023 millimeters, for example 0.020 millimeters.
  • the electronic component is a radiation-emitting component
  • the edge-emitting semiconductor laser component comprises a semiconductor chip which is configured to
  • the semiconductor chip emits electromagnetic radiation, for example in the wavelength range between IR and UV radiation.
  • the wavelength range of the infrared range is between at least 1 millimeter and at most 780 nanometers.
  • the wavelength range is preferably between at least 1000
  • Nanometers and at most 780 nanometers particularly preferably the range is between at least 950 nanometers and at most 850 nanometers.
  • the infrared semiconductor laser components are used, among other things, in LIDAR sensors (“Light Detection and
  • the semiconductor chip can be in operation
  • the semiconductor chip is in particular an edge-emitting semiconductor laser chip in which the
  • Laser radiation emerges at an end face, i.e. a facet, of the semiconductor chip. That is, at the first
  • the end face is the radiation passage area of the semiconductor chip through which the generated during operation
  • Semiconductor laser component a cladding material which at least partially surrounds the semiconductor chip.
  • Wrapping material preferably surrounds the
  • Semiconductor laser component exits is referred to here as a radiation exit area.
  • the radiation exit area of the electronic component is parallel to the radiation exit area of the
  • electromagnetic radiation of the semiconductor chip passes through the encapsulation material and through the
  • the protective layer is arranged downstream of the radiation exit surface. That is, the protective layer is laterally spaced from the semiconductor chip on the
  • the protective layer runs in particular transversely or perpendicularly to an underside of the semiconductor chip.
  • the underside of the semiconductor chip is perpendicular to the radiation passage area and to the radiation exit area.
  • the protective layer which surrounds the encapsulation material at least in places.
  • the protective layer covers in particular the wrapping material on the
  • the protective layer covers the wrapping material on the
  • the electronic component has the radiation exit area which is partially or completely covered by the protective layer. That is, that between the protective layer and the
  • a further layer can be arranged on the radiation exit surface.
  • the protective layer is preferred on the
  • Semiconductor laser component is the radiation exit surface on the end face of the electronic
  • the radiation exit surface is preferably completely separate from the
  • the protective layer covered. The protective layer protects the
  • the light coupling out of the radiation exit area of the electronic component is advantageously improved by the protective layer, since in the process the detachment of the protective layer to a preferred clean one
  • a method for assembling an electronic component is also specified. Preferably can with this one
  • the electronic component described here is provided.
  • the electronic component is placed on a carrier.
  • the protective layer is then removed.
  • this includes
  • the semiconductor chip is then surrounded at least in places by the encapsulation material.
  • the semiconductor chip is surrounded by the encapsulation material on one to five sides of the semiconductor chip.
  • the underside is preferably arranged on a support surface. Alternatively this can
  • Encapsulation material a variety of semiconductor chips envelop at the same time. That is, the multitude of
  • Semiconductor chips is encased by a common encapsulation material.
  • the protective layer is applied, for example, by means of a spin coating process.
  • the spin coating process is a process for applying thin and even layers or films to the
  • the semiconductor chip which is surrounded at least in places by the wrapping material, is fixed on a turntable.
  • the desired amount of the protective layer is applied as a solution. Acceleration, final speed and time are set on the spin coater and the protective layer is evenly distributed to the desired points on the surface of the wrapping material and dried. Finale
  • Drying if necessary, can take place, for example, with thermal assistance in an oven.
  • a common protective layer on the common is preferred here
  • Encapsulation material that encases a plurality of semiconductor chips applied.
  • Another method of applying the protective layer is the localized application of a small amount of the
  • Protective layer solution through suitable metering methods, such as needle metering, at the desired location, for example at the radiation exit surface.
  • the carrier comprises a printed circuit board.
  • the circuit board is preferably a circuit board.
  • the circuit board is particularly preferably a sensor board.
  • the protective layer is detached in the solvent bath, which is preferably filled with a polar solvent, for example water. This means that after the electronic component has been mounted on the carrier, the protective layer is detached in the solvent bath. The water breaks the chemical bonds between the protective layer and the
  • Protective layer is compared to traditional methods, such as water pressure and using
  • the method can be supported thermally, that is to say by temperatures between 4 ° C. and 100 ° C., particularly preferably between 25 ° C. and 60 ° C., in order to accelerate the dissolution of the protective layer.
  • the protective layer and, optionally, the intermediate layer and the cover layer preferably remain in the solvent bath. These can be obtained from the
  • One idea of the present electronic component is to protect the radiation exit surface of the encapsulation material of the electronic component from environmental influences such as
  • Enveloping material made of epoxy resin or a
  • This water-soluble protective layer protects the surface of the wrapping material from soiling, for example
  • the application of a protective layer to the wrapping material is of great benefit to the end user.
  • the electronic component is mounted on a carrier and the protective layer is subsequently detached, for example, without problems in the solvent bath.
  • End user significantly improved, since the electronic component is protected from harmful environmental influences and contamination right up to the end.
  • the decoupling of light is improved because there is no scattered light and no reduction in the absolute output power due to the absorption of the laser radiation on the dirt / particles.
  • the probability of soiled electronic components and, as a result, possible failures after assembly is significantly reduced.
  • Figure 1, Figure 2, Figure 3 and Figure 4 each have one
  • Figure 5 Component according to an embodiment, Figure 6 and Figure 7 are schematic
  • the electronic component 1 according to the exemplary embodiment in FIG. 1 has a semiconductor chip 2
  • the semiconductor chip 2 emits electromagnetic radiation of a wavelength range in the infrared range.
  • the wavelength range of the infrared range is between 1000 nanometers and 780 inclusive
  • Nanometers preferably the range is between
  • the wrapping material 3 here surrounds the
  • Semiconductor chip 2 at least partially.
  • the semiconductor chip 2 For example, five sides of the semiconductor chip 2 are surrounded by the encapsulation material 3.
  • the sixth side of the semiconductor chip 2, which corresponds to the underside 8, remains free of the wrapping material 3.
  • the side of the wrapping material 3 facing away from the semiconductor chip 2 is covered at least in places by the protective layer 4.
  • Wrapping material 3 has a silicone or consists of a silicone. Furthermore, the protective layer 4 is in one polar solvent soluble. The protective layer 4 has a water-soluble polymer or consists of one
  • the water-soluble polymer is, for example, a polyvinyl alcohol.
  • the polyvinyl alcohol has an OH group and binds to the wrapping material 3.
  • the protective layer 4 thus has a material that is different from the wrapping material 3.
  • the material for the protective layer 4 is selected so that the protective layer 4 survives assembly processes undamaged and can then be removed particularly easily and particularly without leaving any residue.
  • FIG. 1 there is an edge-emitting semiconductor laser component.
  • the semiconductor chip 2 emits electromagnetic radiation and sends it to the
  • the side area of the electronic component 1 corresponds to the radiation exit area 10.
  • the component 1 is parallel to the radiation passage area 9 of the semiconductor chip 2.
  • the protective layer 4 is applied to the radiation exit area 10 to protect the surface of the encapsulation material 3. This protects the electronic component 1 from dirt and particles.
  • the protective layer 4 is in direct contact with the wrapping material 3, but can also be applied with the aid of an additional adhesive layer.
  • the adhesive layer has, for example, a polyvinyl alcohol with a different chain length than the protective layer 4.
  • the protective layer 4 can be applied as a layer and / or as a film.
  • FIG. 2 shows an electronic component 1, which is to the electronic Component 1 of Figure 1 differs in that on a top surface 11 of the electronic component 1, which is opposite the semiconductor chip 2, additionally a
  • the protective layer 4, which is arranged on the top surface 11, can serve for better adhesion of the protective layer 4, which is arranged on the radiation exit surface 10.
  • Protective layer 4, an additional intermediate layer 5 and a cover layer 6 are arranged on the side of the protective layer 4 facing away from the semiconductor chip 2.
  • the intermediate layer 5 is preferably in direct contact with the
  • Protective layer 4 and cover layer 6 are in direct contact with intermediate layer 5.
  • Protective layer 4 has a thickness between at least 0.01 millimeters and at most 0.1 millimeters. In particular, the
  • Protective layer 4 has a thickness between at least 0.030
  • the protective layer 4 has a thickness of 0.033 millimeters.
  • the intermediate layer 5 preferably has a thickness
  • the intermediate layer 5 has a thickness between at least 0.01 millimeter and 0.1 millimeter.
  • the intermediate layer 5 has a thickness between at least 0.017 millimeters and at most 0.023 millimeters.
  • the intermediate layer 5 has a thickness of 0.020 millimeters.
  • the Layer sequence can preferably be removed by the Layer sequence after detachment floats on the water surface.
  • the intermediate layer 5 has a water-soluble adhesive material, preferably a water-soluble polymer material, and can, for example, also have a polyvinyl alcohol of a different chain length, different from the protective layer 4.
  • FIG. 4 shows an electronic component 1 which differs from the electronic component 1 in FIG. 3 in that no cover layer 6 is arranged on the intermediate layer 5.
  • the cover layer 6 has been removed before the protective layer 4 and the intermediate layer 5 are applied to the electronic component 1.
  • Component 1 according to the exemplary embodiment of FIGS. 5 to 7, the electronic component 1 is provided in a first step, FIG. 5.
  • the electronic component 1 is provided by first placing the semiconductor chip 2 with its underside 8 on a support surface and then at least in places the semiconductor chip 2 with the
  • the protective layer 4 is applied as a solution in places, for example by means of a spin coating process, onto the encapsulating material 3, the electronic component 1 is obtained.
  • the protective layer 4 is applied as a solution
  • Final drying can take place, for example, with thermal support in an oven.
  • the electronic component 1 is when mounted on a Carrier 7 placed, Figure 6.
  • the carrier 7 is, for example, a circuit board.
  • the carrier 7 is a
  • the protective layer 4 and / or intermediate layer 5 and / or cover layer 6 is removed from the
  • Wrapping material 3 are separated and the surface of the wrapping material 3 is free of any dirt and particles. That leads to a preferred
  • the protective layer 4 is preferably detached from the cladding material 3 in a particularly residue-free manner.
  • Embodiments are combined with one another, even if not all combinations are explicitly described.

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Abstract

Es wird ein elektronisches Bauelement (1) angegeben, mit: - einem Halbleiterchip (2), - einem Umhüllungsmaterial (3), das den Halbleiterchip (2) zumindest teilweise umgibt, - einer Schutzschicht (4), die mit einem Material gebildet ist, das vom Umhüllungsmaterial (3) verschieden ist, wobei - eine dem Halbleiterchip (2) abgewandte Seite des Umhüllungsmaterials (3) zumindest stellenweise von der Schutzschicht (4) bedeckt ist. Darüber hinaus wird ein Verfahren zur Montage eines elektronischen Bauelements (1) angegeben.

Description

Beschreibung
ELEKTRONISCHES BAUELEMENT UND VERFAHREN ZUR MONTAGE EINES
ELEKTRONISCHEN BAUELEMENTS
Es wird ein elektronisches Bauelement angegeben. Darüber hinaus wird ein Verfahren zur Montage eines elektronischen Bauelements angegeben.
Eine zu lösende Aufgabe besteht darin, ein verbessertes elektronisches Bauelement anzugeben. Eine weitere zu lösende Aufgabe besteht darin, ein Verfahren zur Montage eines elektronischen Bauelements anzugeben.
Es wird ein elektronisches Bauelement angegeben.
Bei dem elektronischen Bauelement kann es sich beispielsweise um einen integrierten Schaltkreis, einen Transistor, ein Speicherelement, einen Widerstand oder ein optoelektronisches Bauelement handeln. Zum Beispiel handelt es sich bei dem optoelektronischen Bauelement um ein
Halbleiterlaserbauelement, eine Leuchtdiode, einen optischen Verstärker oder eine Fotodiode.
Halbleiterlaserbauelemente können beispielsweise in
sogenannten TO-Bauformen (TO: „transistor outline")
realisiert werden. Hierbei ist ein kompaktes TO-Metallgehäuse üblich. Das kompakte TO-Metallgehäuse ist im Wesentlichen aus Stahl oder Kupfer gefertigt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das
elektronische Bauelement einen Halbleiterchip. Bei dem
Halbleiterchip handelt es sich zum Beispiel um einen elektronischen Halbleiterchip. Beispielsweise ist der
Halbleiterchip ein optoelektronischer Halbleiterchip. Der optoelektronische Halbleiterchip, wie beispielsweise ein Leuchtdiodenchip, ein Fotodiodenchip und/oder ein
Laserdiodenchip, weist eine epitaktisch gewachsene
Halbleiterschichtenfolge mit einer aktiven Zone auf, die dazu eingerichtet ist, elektromagnetische Strahlung zu detektieren oder zu erzeugen. Der optoelektronische Halbleiterchip kann im Betrieb beispielsweise elektromagnetische Strahlung aus einem Wellenlängenbereich von UV-Strahlung, blauem Licht und/oder im Infrarotbereich emittieren und/oder empfangen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist das elektronische Bauelement ein Umhüllungsmaterial, das den Halbleiterchip zumindest teilweise umgibt, auf. Das heißt, dass der
Halbleiterchip zumindest teilweise von dem Umhüllungsmaterial umgeben ist und somit vor äußeren mechanischen oder
chemischen Einflüssen geschützt ist. Alternativ oder
zusätzlich kann das Umhüllungsmaterial als Matrixmaterial für ein Leuchtstoffmaterial zur Bildung einer Konversionsschicht dienen. Das Leuchtstoffmaterial ist dann dazu vorgesehen, die emittierte elektromagnetische Strahlung des Halbleiterchips zu absorbieren und in eine weitere elektromagnetische
Strahlung zu konvertieren. Die emittierte elektromagnetische Strahlung des Halbleiterchips ist dann zu der emittierten, weiteren elektromagnetischen Strahlung des
Leuchtstoffmaterials verschieden .
Das Umhüllungsmaterial ist bevorzugt durchlässig oder
klarsichtig transparent für elektromagnetische Strahlung, beispielsweise sichtbares Licht, ausgebildet. Bevorzugt ist das Umhüllungsmaterial aus einem Polymer gebildet. Das
Umhüllungsmaterial kann beispielsweise ein Epoxidharz oder ein Silikon aufweisen oder aus einem Epoxidharz oder Silikon bestehen .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist das elektronische Bauelement eine Schutzschicht auf, die mit einem Material gebildet ist, das von dem Umhüllungsmaterial verschieden ist. Die Schutzschicht weist bevorzugt als Material ein Polymer auf, das sich von dem Polymer des Umhüllungsmaterials
unterscheidet. Das Material der Schutzschicht weist im
Vergleich zu dem Umhüllungsmaterial unterschiedliche
chemische und physikalische Eigenschaften auf. Beispielsweise weisen die Materialien unterschiedliche Löslichkeit in unterschiedlichen Lösungsmitteln auf und/oder die Materialien weisen eine unterschiedliche Temperaturstabilität auf. Die Schutzschicht ist bevorzugt dazu vorgesehen, das
Umhüllungsmaterial vor Umwelteinflüssen, wie Verschmutzungen und Partikeln, zu schützen.
Bevorzugt ist die Schutzschicht besonders rückstandsfrei von dem Umhüllungsmaterial ablösbar. Das kann zum Beispiel heißen, dass bei dem Ablösen der Schutzschicht diese
vollständig entfernt werden kann ohne Rückstände auf der Oberfläche zu hinterlassen, auf der die Schutzschicht vor dem Ablösen aufgebracht war.
Die Schutzschicht weist zum Beispiel eine Dicke zwischen zumindest 0,01 Millimeter und höchstens 0,1 Millimeter auf. Bevorzugt weist die Schutzschicht eine Dicke zwischen
zumindest 0,015 Millimeter und höchstens 0,08 Millimeter auf. Eine zu dünne Schutzschicht würde zu einem nicht
ausreichenden Schutz des Umhüllungsmaterials gegenüber
Umwelteinflüssen wie Verschmutzungen führen und eine zu dicke Schutzschicht führt zu einer verschlechterten Ablösbarkeit der Schutzschicht.
Gemäß zumindest einer weiteren Ausführungsform weist das elektronische Bauelement eine dem Halbleiterchip abgewandte Seite des Umhüllungsmaterials auf, die zumindest stellenweise von der Schutzschicht bedeckt ist. Die Schutzschicht kann komplett oder stellenweise die dem Halbleiterchip abgewandte Seite des Umhüllungsmaterials bedecken. Die Schutzschicht kann als eine Schicht und/oder als eine Folie aufgebracht sein. Weiterhin kann die Schutzschicht bevorzugt direkt auf dem Umhüllungsmaterial aufgebracht sein. Alternativ kann zwischen der Schutzschicht und dem Umhüllungsmaterial ein wasserlösliches Polymermaterial als Klebeschicht angebracht sein und zum Beispiel ein Polyvinylalkohol aufweisen. Das Polymermaterial der Klebeschicht ist insbesondere verschieden von der Schutzschicht.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des elektronischen Bauelements weist das elektronische Bauelement einen
Halbleiterchip, ein Umhüllungsmaterial, das den
Halbleiterchip zumindest teilweise umgibt, und eine
Schutzschicht auf, die mit einem Material gebildet ist, das von dem Umhüllungsmaterial verschieden ist, wobei eine dem Halbleiterchip abgewandte Seite des Umhüllungsmaterials zumindest stellenweise von der Schutzschicht bedeckt ist.
Eine Idee des vorliegenden elektronischen Bauelements ist es, eine Schutzschicht auf ein Umhüllungsmaterial aufzubringen, um somit die Oberfläche des Umhüllungsmaterials vor
Umwelteinflüssen, bevorzugt vor Verschmutzungen und
Partikeln, zu schützen. Die Schutzschicht soll bevorzugt bei der Montage des elektronischen Bauelements aufgebracht sein. Besonders bevorzugt wird ein Material für die Schutzschicht gewählt, das Montagevorgänge unbeschadet übersteht und danach besonders einfach und besonders rückstandsfrei ablösbar ist. Dadurch, dass die Schutzschicht bei den Montagevorgängen nicht beschädigt, insbesondere nicht abgelöst, wird, bleibt mit Vorteil das Umhüllungsmaterial während des
Montagevorgangs geschützt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die Schutzschicht in einem polaren Lösungsmittel löslich. Das polare
Lösungsmittel weist bevorzugt eine funktionelle Gruppe auf, aus der Wasserstoffatome im Molekül als Proton abgespalten werden können. Beispielsweise ist die Schutzschicht in einem polaren Lösungsmittel, wie einem Alkohol, Wasser, einer
Carbonsäure und/oder einer Mineralsäure löslich.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die Schutzschicht ein wasserlösliches Polymer oder besteht aus einem
wasserlöslichen Polymer. Das heißt, dass die Schutzschicht bevorzugt in Wasser nahezu vollständig löslich ist.
Wasserlösliche Polymere haben bevorzugt eine ausreichende Anzahl an hydrophilen Gruppen und weisen lediglich eine geringe Vernetzung auf. Die hydrophilen Gruppen können nicht- ionische, anionische, kationische oder zwitterionische
Gruppen sein. Die folgende Auflistung zeigt hydrophile, das heißt wasserlösliche Gruppen, die als Baustein für das wasserlösliche Polymer dienen können: Das wasserlösliche Polymer wird insbesondere aus den oben genannten Bausteinen erhalten. Hierbei kann das
wasserlösliche Polymer beispielsweise die gleichen Bausteine aufweisen oder das wasserlösliche Polymer weist verschiedene Bausteine auf. Wenn das wasserlösliche Polymer verschiedene Bausteine aufweist, dann kann dies auch als ein
wasserlösliches Copolymer bezeichnet werden. Wasserlösliche Copolymere sind Polymere, die aus zwei oder mehr
verschiedenartigen Bausteinen zusammengesetzt sind. Durch die Zusammensetzung aus verschiedenartigen Monomereinheiten können besonders gut die chemischen und physikalischen
Eigenschaften des wasserlöslichen Copolymers eingestellt werden .
Gemäß zumindest einer bevorzugten Ausführungsform weist das wasserlösliche Polymer einen Polyvinylalkohol auf oder besteht aus einem Polyvinylalkohol. Der Polyvinylalkohol ist aufgrund der hydrophilen OH-Gruppe besonders gut
wasserlöslich und kann im Verfahren besonders gut
rückstandslos von dem Umhüllungsmaterial entfernt werden. Zusätzlich bildet der Polyvinylalkohol ein thermoplastisches Polymer. Thermoplastische Polymere zeichnen sich durch eine geringe Verzweigung von Kohlenstoffketten aus und die
Kohlenstoffketten sind durch schwache physikalische Bindungen miteinander verbunden. Somit ist der Polyvinylalkohol durch die hohe Flexibilität sowie gute Wasserlöslichkeit besonders gut als Schutzmaterial geeignet.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist das
Umhüllungsmaterial ein Silikon auf oder besteht aus einem Silikon. Das Silikon liegt bevorzugt in einer optischen
Qualität vor und weist im Vergleich zu dem Epoxidharz eine besonders gute Alterungsstabilität auf. Das Silikon als Umhüllungsmaterial ist ein transparentes, elastisches duroplastisches Material. Weitere Vorteile sind, dass das Silikon im Betrieb wenig vergilbt, hitzebeständig und UV- stabil ist. Beispielsweise weist das Umhüllungsmaterial für elektromagnetische Strahlung eine Durchlässigkeit von
zumindest 90 %, insbesondere von zumindest 95 % auf. Das Silikon weist eine gewisse Klebrigkeit, bedingt durch die molekularen Eigenschaften, wie beispielsweise
Kettenbeweglichkeit/-länge sowie Seitengruppen, auf. Somit bleiben Verschmutzungen und Partikel an dem
Umhüllungsmaterial haften.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform steht die Schutzschicht in direktem Kontakt mit dem Umhüllungsmaterial. Das heißt, dass bevorzugt zwischen der Schutzschicht und dem
Umhüllungsmaterial keine zusätzliche Schicht angeordnet ist. Die Schutzschicht kann beispielsweise aufgrund der klebrigen Oberfläche des Umhüllungsmaterials direkt an dieser binden. Die Schutzschicht dient, aufgrund des direkten Kontakts zu dem Umhüllungsmaterial, zum Schutz vor Verschmutzungen und Partikeln .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform geht das
Umhüllungsmaterial mit der Schutzschicht eine chemische
Bindung ein. Das heißt, dass die Schutzschicht chemisch an das Umhüllungsmaterial bindet. Beispielsweise binden die OH- Gruppen des Polyvinylalkohols an dem Siliziumatom des
Silikons. Beispielsweise kann die chemische Bindung eine koordinative oder eine kovalente Bindung sein. Die chemische Bindung zwischen der Schutzschicht und dem Umhüllungsmaterial ist bevorzugt keine starke Bindung, da bei einer zu starken chemischen Bindung die Schutzschicht beim Ablösen im
Verfahren erschwert von dem Umhüllungsmaterial abgetrennt werden kann. Eine zu schwache chemische Bindung führt jedoch zu einem geringen Schutz des Umhüllungsmaterials und einem unbeabsichtigten Ablösen des Schutzmaterials zum Beispiel bei der Montage des Bauelements.
Eine Kombination aus dem Umhüllungsmaterial, das das Silikon aufweist, und der Schutzschicht, das in einem polaren
Lösungsmittel löslich ist, führt mit Vorteil zu der
chemischen Bindung, die zu einer guten Haftung der
Schutzschicht an dem Umhüllungsmaterial führt und zu einem rückstandslosen Ablösen der Schutzschicht von dem
Umhüllungsmaterial in einem polaren Lösungsmittel.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist eine
Zwischenschicht und/oder eine Abdeckschicht auf der dem
Halbleiterchip abgewandten Seite der Schutzschicht
angeordnet. Zum Beispiel kann die Zwischenschicht im direkten Kontakt mit der Schutzschicht sein. Zusätzlich kann die
Abdeckschicht in direktem Kontakt mit der Zwischenschicht sein. Der Vorteil von dem Aufbringen zusätzlicher Schichten auf die Schutzschicht ist, dass im Verfahren beim Ablösen die Schichten leicht aus einem Lösungsmittelbad entfernt werden können, da sie durch die Zwischenschicht und Abdeckschicht auf der Lösungsmitteloberfläche schwimmen. Bevorzugt ist das Lösungsmittelbad mit einem polaren Lösungsmittel,
beispielsweise Wasser, befüllt. Weiterhin dienen die
Zwischenschicht und/oder die Abdeckschicht als zusätzlicher Schutz der Schutzschicht und somit des Umhüllungsmaterials.
Die Abdeckschicht kann beispielsweise vor dem Aufbringen der Schutzschicht auf das elektronische Bauelement entfernt werden oder nach dem Aufbringen der Schutzschicht auf das elektronische Bauelement.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist die
Zwischenschicht ein wasserlösliches Klebematerial auf. Die Dicke der Zwischenschicht liegt bevorzugt zwischen zumindest 0,01 Millimeter und höchstens 0,1 Millimeter. Bevorzugt liegt die Dicke der Zwischenschicht zwischen zumindest 0,015
Millimeter und höchstens 0,08 Millimeter. Weiterhin kann die Zwischenschicht zwei oder mehr Unterschichten umfassen.
Beispielsweise ist die Dicke der Zwischenschicht dünner ausgebildet als die Dicke der Schutzschicht.
Beispielsweise ist die Schutzschicht in direktem Kontakt mit dem Umhüllungsmaterial, auf der Seite, die dem Halbleiterchip abgewandt ist. Die Zwischenschicht ist im direkten Kontakt mit der Schutzschicht, auf der Seite, die dem
Umhüllungsmaterial abgewandt ist. Die Abdeckschicht ist im direkten Kontakt mit der Zwischenschicht, auf der Seite, die der Schutzschicht abgewandt ist. Bevorzugt weist die
Schutzschicht eine Dicke zwischen zumindest 0,030 Millimeter und höchstens 0,035 Millimeter, zum Beispiel von 0,033
Millimeter, auf. Die Zwischenschicht weist bevorzugt eine Dicke zwischen zumindest 0,017 Millimeter und höchstens 0,023 Millimeter, zum Beispiel von 0,020 Millimeter, auf.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist das elektronische Bauelement ein strahlungsemittierendes Bauelement,
insbesondere ein kantenemittierendes
Halbleiterlaserbauelement .
Das kantenemittierende Halbleiterlaserbauelement umfasst einen Halbleiterchip, der dazu eingerichtet ist,
Laserstrahlung zu emittieren. Das heißt, im Betrieb emittiert der Halbleiterchip elektromagnetische Strahlung zum Beispiel im Wellenlängenbereich zwischen IR- und UV-Strahlung.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform emittiert der
Halbleiterchip im Betrieb elektromagnetische Strahlung eines Wellenlängenbereichs im Infrarotbereich. Der
Wellenlängenbereich des Infrarotbereichs liegt zwischen zumindest 1 Millimeter und höchstens 780 Nanometer. Bevorzugt liegt der Wellenlängenbereich zwischen zumindest 1000
Nanometer und höchstens 780 Nanometer, besonders bevorzugt liegt der Bereich zwischen zumindest 950 Nanometer und höchstens 850 Nanometer.
Die Infrarot-Halbleiterlaserbauelemente finden unter anderem Anwendung in der LIDAR-Sensorik („Light Detection and
Ranging" ) .
Alternativ kann der Halbleiterchip im Betrieb
elektromagnetische Strahlung eines Wellenlängenbereichs im grünen Spektralbereich aussenden. Bei dem Halbleiterchip handelt es sich insbesondere um einen kantenemittierenden Halbleiterlaserchip, bei dem die
Laserstrahlung an einer Stirnfläche, also einer Facette, des Halbleiterchips austritt. Das heißt, an der ersten
Stirnfläche befindet sich die Strahlungsdurchtrittsfläche des Halbleiterchips, durch die im Betrieb die erzeugte
Laserstrahlung aus dem Halbleiterchip austritt.
Weiterhin umfasst das kantenemittierende
Halbleiterlaserbauelement ein Umhüllungsmaterial, das den Halbleiterchip zumindest teilweise umgibt. Das
Umhüllungsmaterial umgibt bevorzugt die
Strahlungsdurchtrittsfläche des Halbleiterchips, zum
Beispiel, vollständig. Die Fläche, aus der die
elektromagnetische Strahlung des kantenemittierenden
Halbleiterlaserbauelements austritt, wird vorliegend als Strahlungsaustrittsfläche bezeichnet. Die
Strahlungsaustrittsfläche des elektronischen Bauelements ist parallel zu der Strahlungsdurchtrittsfläche des
Halbleiterchips .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform befindet sich die
Strahlungsaustrittsfläche an der dem Halbleiterchip
abgewandten Seite des Umhüllungsmaterials. Die
elektromagnetische Strahlung des Halbleiterchips tritt durch das Umhüllungsmaterial und durch die
Strahlungsaustrittsfläche. Der Strahlungsaustrittsfläche ist die Schutzschicht nachgeordnet. Das heißt, die Schutzschicht ist lateral beabstandet zum Halbleiterchip an dem
Umhüllungsmaterial angeordnet. Die Schutzschicht verläuft insbesondere quer oder senkrecht zu einer Unterseite des Halbleiterchips . Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die Unterseite des Halbleiterchips senkrecht zu der Strahlungsdurchtrittsfläche und zu der Strahlungsaustrittsfläche.
Zusätzlich umfasst das kantenemittierende
Halbleiterlaserbauelement die Schutzschicht, die zumindest stellenweise das Umhüllungsmaterial umgibt. Die Schutzschicht bedeckt insbesondere das Umhüllungsmaterial an der
Strahlungsaustrittsfläche. Besonders bevorzugt bedeckt die Schutzschicht das Umhüllungsmaterial an der
Strahlungsaustrittsfläche vollständig .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist das elektronische Bauelement die Strahlungsaustrittsfläche auf, die teilweise oder vollständig von der Schutzschicht überdeckt ist. Das heißt, dass zwischen der Schutzschicht und der
Strahlungsaustrittsfläche eine weitere Schicht angeordnet sein kann. Bevorzugt ist die Schutzschicht auf der
Strahlungsaustrittsfläche angeordnet .
Bei einem kantenemittierenden elektronischen
Halbleiterlaserbauelement ist die Strahlungsaustrittsfläche an der Stirnfläche des elektronischen
Halbleiterlaserbauelements angeordnet. Weiterhin ist die Strahlungsaustrittsfläche bevorzugt vollständig von der
Schutzschicht überdeckt. Die Schutzschicht schützt die
Strahlungsaustrittsfläche vor möglichen Kratzern und/oder vor Verschmutzungen, wie Partikeln, auf der Oberfläche des
Umhüllungsmaterials. Mit Vorteil wird durch die Schutzschicht die Lichtauskopplung aus der Strahlungsaustrittsfläche des elektronischen Bauelements verbessert, da im Verfahren das Ablösen der Schutzschicht zu einer bevorzugten sauberen
Strahlungsaustrittsfläche führt. Es wird weiter ein Verfahren zur Montage eines elektronischen Bauelements angegeben. Vorzugsweise kann mit dem hier
beschriebenen Verfahren eine Montage des hier beschriebenen elektronischen Bauelements erfolgen. Das heißt, sämtliche Merkmale, die für das elektronische Bauelement offenbart sind, sind auch für das Verfahren zur Montage eines
elektronischen Bauelements offenbart und umgekehrt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens zur Montage eines elektronischen Bauelements wird das hier beschriebene elektronische Bauelement bereitgestellt. Das elektronische Bauelement wird auf einem Träger platziert. Anschließend erfolgt das Ablösen der Schutzschicht.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das
Bereitstellen des elektronischen Bauelements die folgenden Schritte :
Bereitstellen des Halbleiterchips,
zumindest stellenweises Umgeben des Halbleiterchips mit dem Umhüllungsmaterial, und
zumindest stellenweises Aufbringen der Schutzschicht auf das Umhüllungsmaterial.
In einem ersten Schritt wird der Halbleiterchip
bereitgestellt. Anschließend wird der Halbleiterchip von dem Umhüllungsmaterial zumindest stellenweise umgeben. Zum
Beispiel wird der Halbleiterchip an einer bis fünf Seiten des Halbleiterchips mit dem Umhüllungsmaterial umgeben. Die sechste Seite des Halbleiterchips, die insbesondere der
Unterseite entspricht, bleibt bevorzugt frei von dem
Umhüllungsmaterial. Die Unterseite ist bevorzugt auf einer Auflagefläche angeordnet. Alternativ kann das
Umhüllungsmaterial eine Vielzahl von Halbleiterchips gleichzeitig umhüllen. Das heißt, dass die Vielzahl von
Halbleiterchips von einem gemeinsamen Umhüllungsmaterial umhüllt ist.
Das Aufbringen der Schutzschicht erfolgt beispielsweise mittels eines Spin-Coating-Prozesses . Der Spin-Coating- Prozess ist ein Verfahren zum Aufträgen von dünnen und gleichmäßigen Schichten beziehungsweise Filmen auf das
Umhüllungsmaterial. Hierbei wird der Halbleiterchip, der zumindest stellenweise von dem Umhüllungsmaterial umgeben ist, auf einen Drehteller fixiert. Mit einer
Dosiereinrichtung über dem Zentrum des Halbleiterchips, welcher zumindest stellenweise mit dem Umhüllungsmaterial umgeben ist, wird die gewünschte Menge der Schutzschicht als Lösung aufgebracht. Beschleunigung, Enddrehzahl und Zeit werden am Spin-Coater eingestellt und die Schutzschicht wird gleichmäßig an die gewünschten Stellen der Oberfläche des Umhüllungsmaterials verteilt und angetrocknet. Finales
Trocknen, sofern notwendig, kann zum Beispiel thermisch unterstützt in einem Ofen erfolgen. Hierbei wird bevorzugt eine gemeinsame Schutzschicht auf das gemeinsame
Umhüllungsmaterial, das eine Vielzahl an Halbleiterchips umhüllt, aufgebracht.
Ein weiteres Verfahren zum Aufbringen der Schutzschicht ist die lokalisierte Applikation einer geringen Menge der
Schutzschicht-Lösung durch geeignete Dosierverfahren, wie zum Beispiel Nadeldosieren, an dem gewünschten Ort, zum Beispiel an der Strahlungsaustrittsfläche.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst der Träger eine Leiterplatte. Bevorzugt ist die Leiterplatte eine Platine. Besonders bevorzugt ist die Leiterplatte eine Sensorplatine. Gemäß zumindest einer Ausführungsform erfolgt das Ablösen der Schutzschicht in dem Lösungsmittelbad, welches bevorzugt mit einem polaren Lösungsmittel, beispielsweise Wasser, befüllt ist. Das heißt, dass nach der Montage des elektronischen Bauelements auf dem Träger das Ablösen der Schutzschicht in dem Lösungsmittelbad erfolgt. Das Wasser löst die chemischen Bindungen zwischen der Schutzschicht und dem
Umhüllungsmaterial. Dieses Verfahren zur Entfernung der
Schutzschicht ist im Vergleich zu herkömmlichen Verfahren, wie beispielsweise Wasserdruck und mithilfe von
Reinigungsmitteln, schonend und verletzt nicht das
Umhüllungsmaterial. Das Verfahren kann thermisch, das heißt durch Temperaturen zwischen 4 °C und 100 °C, besonders bevorzugt zwischen 25 °C und 60 °C, unterstützt werden, um die Auflösung der Schutzschicht zu beschleunigen. Bevorzugt bleibt die Schutzschicht, sowie optional die Zwischenschicht und die Abdeckschicht, in dem Lösungsmittelbad zurück. Diese können mit Hilfe eines geeigneten Verfahrens aus dem
Lösungsmittelbad entfernt werden.
Eine Idee des vorliegenden elektronischen Bauelements ist es, die Strahlungsaustrittsfläche des Umhüllungsmaterials des elektronischen Bauelements vor Umwelteinflüssen, wie
beispielsweise Verschmutzungen und Partikeln, zu schützen.
Bei herkömmlichen elektronischen Bauelementen mit einem
Umhüllungsmaterial aus Epoxidharz oder bei einem
elektronischen Bauelement mit einem TO-Metallgehäuse können Verschmutzungen und Partikel mit Wasserdruck und mithilfe von Reinigungsmitteln entfernt werden. Bei der Verwendung eines elektronischen Bauelements mit einem alterungsstabileren, elastischeren Umhüllungsmaterial aus Silikon kann dies, aufgrund von Beschädigungen des elastischen Umhüllungsmaterials, nicht mit einem herkömmlichen Reinigungsprozess erfolgen.
Diese wasserlösliche Schutzschicht schützt die Oberfläche des Umhüllungsmaterials vor Verschmutzungen, beispielsweise
Partikeln. Weiterhin ist das Aufbringen einer Schutzschicht auf das Umhüllungsmaterial für den Endverbraucher von großem Nutzen. Zunächst erfolgt das Montieren des elektronischen Bauelements auf einem Träger und das anschließende Ablösen der Schutzschicht erfolgt beispielsweise problemlos in dem Lösungsmittelbad. Somit ist die Handhabbarkeit für den
Endverbraucher deutlich verbessert, da das elektronische Bauelement bis zu Letzt vor schädlichen Umwelteinflüssen und Kontaminationen geschützt ist. Die Lichtauskopplung wird dadurch verbessert, da kein Streulicht und keine Minderung der absoluten abgegebenen Leistung durch die Absorption der Laserstrahlung an den Verschmutzungen/Partikeln erfolgen. Die Wahrscheinlichkeit für verschmutzte elektronische Bauelemente und dadurch ggf. Ausfälle nach Montage wird hingegen deutlich reduziert .
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen des elektronischen Bauelements und des Verfahrens zur Montage eines elektronischen Bauelements ergeben sich aus den im Folgenden in Verbindung mit den Figuren beschriebenen
Ausführungsbeispielen .
Es zeigen:
Figur 1, Figur 2, Figur 3 und Figur 4 jeweils eine
schematische Schnittdarstellung eines elektronischen
Bauelements gemäß einem Ausführungsbeispiel, Figur 5, Figur 6 und Figur 7 schematische
Schnittdarstellungen verschiedener Verfahrensstadien eines Verfahrens zur Montage eines elektronischen Bauelements gemäß einem Ausführungsbeispiel.
Gleiche, gleichartige oder gleich wirkende Elemente sind in den Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen. Die Figuren und die Größenverhältnisse der in den Figuren dargestellten Elemente untereinander sind nicht als maßstäblich zu
betrachten. Vielmehr können einzelne Elemente, insbesondere Schichtdicken, zur besseren Darstellbarkeit und/oder zum besseren Verständnis übertrieben groß dargestellt sein.
Das elektronische Bauelement 1 gemäß dem Ausführungsbeispiel der Figur 1 weist einen Halbleiterchip 2, ein
Umhüllungsmaterial 3 und eine Schutzschicht 4 auf. Der
Halbleiterchip 2 emittiert im Betrieb elektromagnetische Strahlung eines Wellenlängenbereichs im Infrarotbereich. Der Wellenlängenbereich des Infrarotbereichs liegt zwischen einschließlich 1000 Nanometer und einschließlich 780
Nanometer, bevorzugt liegt der Bereich zwischen
einschließlich 950 Nanometer und einschließlich 850
Nanometer. Das Umhüllungsmaterial 3 umgibt hierbei den
Halbleiterchip 2 zumindest teilweise.
Vorliegend sind zum Beispiel fünf Seiten des Halbleiterchips 2 mit dem Umhüllungsmaterial 3 umgeben. Die sechste Seite des Halbleiterchips 2, die der Unterseite 8 entspricht, bleibt frei von dem Umhüllungsmaterial 3. Die dem Halbleiterchip 2 abgewandte Seite des Umhüllungsmaterials 3 ist zumindest stellenweise von der Schutzschicht 4 bedeckt. Das
Umhüllungsmaterial 3 weist ein Silikon auf oder besteht aus einem Silikon. Weiterhin ist die Schutzschicht 4 in einem polaren Lösungsmittel löslich. Die Schutzschicht 4 weist ein wasserlösliches Polymer auf oder besteht aus einem
wasserlöslichen Polymer. Das wasserslösliche Polymer ist beispielsweise ein Polyvinylalkohol. Der Polyvinylalkohol weist eine OH-Gruppe auf und bindet an das Umhüllungsmaterial 3. Die Schutzschicht 4 weist somit ein Material auf, das von dem Umhüllungsmaterial 3 verschieden ist. Das Material für die Schutzschicht 4 wird so gewählt, dass die Schutzschicht 4 Montagevorgänge unbeschadet übersteht und anschließend besonders einfach und besonders rückstandsfrei ablösbar ist.
In der Figur 1 handelt es sich um ein kantenemittierendes Halbleiterlaserbauelement. Der Halbleiterchip 2 emittiert elektromagnetische Strahlung und sendet diese an der
Stirnfläche aus, das heißt an der Strahlungsdurchtrittsfläche 9 des Halbleiterchips 2. Die Seitenfläche des elektronischen Bauelements 1 entspricht der Strahlungsaustrittsfläche 10.
Die Strahlungsaustrittsfläche 10 des elektronischen
Bauelements 1 ist parallel zu der Strahlungsdurchtrittsfläche 9 des Halbleiterchips 2. Auf der Strahlungsaustrittsfläche 10 ist zum Schutz der Oberfläche des Umhüllungsmaterials 3 die Schutzschicht 4 aufgebracht. Diese schützt das elektronische Bauelement 1 vor Verschmutzungen und Partikeln. Die
Schutzschicht 4 steht hierbei in direktem Kontakt mit dem Umhüllungsmaterial 3, kann jedoch auch mit Hilfe einer zusätzlichen Klebeschicht angebracht werden. Die Klebeschicht weist zum Beispiel ein Polyvinylalkohol mit einer anderen Kettenlänge als die Schutzschicht 4 auf. Die Schutzschicht 4 kann als eine Schicht und/oder als eine Folie aufgebracht werden .
Das in der Figur 2 dargestellte Ausführungsbeispiel zeigt ein elektronisches Bauelement 1, das sich zu dem elektronischen Bauelement 1 der Figur 1 dadurch unterscheidet, dass auf einer Deckfläche 11 des elektronischen Bauelements 1, die dem Halbleiterchip 2 gegenüberliegt, zusätzlich eine
Schutzschicht 4 angeordnet ist. Hierbei kann der
Halbleiterchip 2 beispielsweise in alle Richtungen
elektromagnetische Strahlung emittieren. Weiterhin kann beispielsweise die Schutzschicht 4, die auf der Deckfläche 11 angeordnet ist, für eine bessere Anhaftung der Schutzschicht 4, die auf der Strahlungsaustrittsfläche 10 angeordnet ist, dienen .
Gemäß dem Ausführungsbeispiel der Figur 3 ist neben der
Schutzschicht 4 eine zusätzliche Zwischenschicht 5 und eine Abdeckschicht 6 auf der dem Halbleiterchip 2 abgewandten Seite der Schutzschicht 4 angeordnet. Die Zwischenschicht 5 befindet sich bevorzugt in direktem Kontakt mit der
Schutzschicht 4 und die Abdeckschicht 6 befindet sich in direktem Kontakt mit der Zwischenschicht 5. Die Schutzschicht 4 weist eine Dicke zwischen zumindest 0,01 Millimeter und höchstens 0,1 Millimeter auf. Insbesondere weist die
Schutzschicht 4 eine Dicke zwischen zumindest 0,030
Millimeter und höchstens 0,035 Millimeter auf. Beispielsweise weist die Schutzschicht 4 eine Dicke von 0,033 Millimeter auf. Die Zwischenschicht 5 weist bevorzugt eine Dicke
zwischen zumindest 0,01 Millimeter und 0,1 Millimeter auf. Insbesondere weist die Zwischenschicht 5 eine Dicke zwischen zumindest 0,017 Millimeter und höchstens 0,023 Millimeter auf. Beispielsweise weist die Zwischenschicht 5 eine Dicke von 0,020 Millimeter auf.
Der Vorteil hierbei ist, dass bei einem Ablösen in einem Lösungsmittelbad, beispielsweise einem Wasserbad, die
Schichtenfolge bevorzugt entfernt werden kann, indem die Schichtenfolge nach dem Ablösen auf der Wasseroberfläche schwimmt. Die Zwischenschicht 5 weist ein wasserlösliches Klebematerial, bevorzugt ein wasserlösliches Polymermaterial, auf und kann beispielsweise auch ein Polyvinylalkohol einer anderen Kettenlänge, verschieden zu der Schutzschicht 4, aufweisen .
Das in der Figur 4 dargestellte Ausführungsbeispiel zeigt ein elektronisches Bauelement 1, das sich zu dem elektronischen Bauelement 1 der Figur 3 dadurch unterscheidet, dass auf der Zwischenschicht 5 keine Abdeckschicht 6 angeordnet ist. Die Abdeckschicht 6 ist vor dem Aufbringen der Schutzschicht 4 und der Zwischenschicht 5 auf das elektronische Bauelement 1 entfernt worden.
Bei dem Verfahren zur Montage eines elektronischen
Bauelements 1 gemäß dem Ausführungsbeispiel der Figuren 5 bis 7 wird in einem ersten Schritt das elektronische Bauelement 1 bereitgestellt, Figur 5.
Das Bereitstellen des elektronischen Bauelements 1 erfolgt, indem zunächst der Halbleiterchip 2, mit seiner Unterseite 8, auf einer Auflagefläche platziert wird und anschließend zumindest stellenweise der Halbleiterchip 2 mit dem
Umhüllungsmaterial 3 umgeben wird. Durch zumindest
stellenweises Aufbringen der Schutzschicht 4 als Lösung, beispielsweise mittels eines Spin-Coating-Prozesses , auf das Umhüllungsmaterial 3 wird das elektronische Bauelement 1 erhalten. Die Schutzschicht 4 wird als Lösung auf die
gewünschten Stellen der Oberfläche des Umhüllungsmaterials 3 verteilt und angetrocknet. Finales Trocknen kann zum Beispiel thermisch unterstützt in einem Ofen erfolgen. Das
elektronische Bauelement 1 wird bei der Montage auf einem Träger 7 platziert, Figur 6. Der Träger 7 ist beispielsweise eine Leiterplatte. Beispielsweise ist der Träger 7 eine
Platine .
In einem letzten Schritt wird die Schutzschicht 4 und/oder Zwischenschicht 5 und/oder Abdeckschicht 6 von dem
Umhüllungsmaterial 3 abgelöst, Figur 7.
Das Ablösen der Schutzschicht 4 erfolgt in dem
Lösungsmittelbad. Bevorzugt erfolgt das Ablösen der
Schutzschicht 4 in dem Wasserbad. Somit kann mit Vorteil die Schutzschicht 4 problemlos und einfach von dem
Umhüllungsmaterial 3 abgetrennt werden und die Oberfläche des Umhüllungsmaterials 3 ist frei von jeglichen Verschmutzungen und Partikeln. Das führt zu einer bevorzugten
Lichtauskopplung aus der Strahlungsaustrittsfläche 10 des elektronischen Bauelements 1. Bevorzugt ist die Schutzschicht 4 besonders rückstandsfrei vom Umhüllungsmaterial 3 abgelöst.
Die in Verbindung mit den Figuren beschriebenen Merkmale und Ausführungsbeispiele können gemäß weiteren
Ausführungsbeispielen miteinander kombiniert werden, auch wenn nicht alle Kombinationen explizit beschrieben sind.
Weiterhin können die in Verbindung mit den Figuren
beschriebenen Ausführungsbeispiele alternativ oder zusätzlich weitere Merkmale gemäß der Beschreibung im allgemeinen Teil aufweisen .
Die Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele auf diese beschränkt. Vielmehr umfasst die Erfindung jedes neue Merkmal sowie jede Kombination von Merkmalen, was insbesondere jede Kombination von Merkmalen in den Patentansprüchen beinhaltet, auch wenn dieses Merkmal oder diese Kombination selbst nicht explizit in den
Patentansprüchen oder Ausführungsbeispielen angegeben ist.
Diese Patentanmeldung beansprucht die Priorität der deutschen Patentanmeldung DE 10 2019 109 586.7, deren
Offenbarungsgehalt hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird.
Bezugszeichenliste
1 elektronisches Bauelement
2 Halbleiterchip
3 Umhüllungsmaterial
4 Schutzschicht
5 Zwischenschicht
6 Abdeckschicht
7 Träger
8 Unterseite
9 Strahlungsdurchtrittsfläche
10 Strahlungsaustrittsfläche
11 Deckfläche

Claims

Patentansprüche
1. Elektronisches Bauelement (1) mit
- einem Halbleiterchip (2),
- einem Umhüllungsmaterial (3), das den Halbleiterchip (2) zumindest teilweise umgibt,
- einer Schutzschicht (4), die mit einem Material gebildet ist, das vom Umhüllungsmaterial (3) verschieden ist, wobei
- eine dem Halbleiterchip (2) abgewandte Seite des
Umhüllungsmaterials (3) zumindest stellenweise von der
Schutzschicht (4) bedeckt ist.
2. Elektronisches Bauelement (1) nach dem vorherigen
Anspruch,
bei dem die Schutzschicht (4) in einem polaren Lösungsmittel löslich ist.
3. Elektronisches Bauelement (1) nach einem der vorherigen Ansprüche,
bei dem die Schutzschicht (4) ein wasserlösliches Polymer aufweist oder aus einem wasserlöslichen Polymer besteht.
4. Elektronisches Bauelement (1) nach einem der vorherigen Ansprüche,
bei dem das wasserlösliche Polymer ein Polyvinylalkohol aufweist oder aus einem Polyvinylalkohol besteht.
5. Elektronisches Bauelement (1) nach einem der vorherigen Ansprüche,
bei dem das Umhüllungsmaterial (3) ein Silikon aufweist oder aus einem Silikon besteht.
6. Elektronisches Bauelement (1) nach einem der vorherigen Ansprüche,
bei dem die Schutzschicht (4) in direktem Kontakt mit dem Umhüllungsmaterial (3) steht.
7. Elektronisches Bauelement (1) nach einem der vorherigen Ansprüche,
bei dem das Umhüllungsmaterial (3) mit der Schutzschicht (4) eine chemische Bindung eingeht.
8. Elektronisches Bauelement (1) nach einem der vorherigen Ansprüche,
bei dem eine Zwischenschicht (5) und/oder eine Abdeckschicht (6) auf der dem Halbleiterchip (2) abgewandten Seite der Schutzschicht (4) angeordnet ist.
9. Elektronisches Bauelement (1) nach dem vorherigen
Anspruch,
bei dem die Zwischenschicht (5) ein wasserlösliches
Klebematerial aufweist.
10. Elektronisches Bauelement (1) nach einem der vorherigen Ansprüche,
bei dem das elektronische Bauelement (1) ein
kantenemittierendes Halbleiterlaser-Bauelement ist.
11. Elektronisches Bauelement (1) nach einem der vorherigen Ansprüche,
bei dem der Halbleiterchip (2) im Betrieb elektromagnetische Strahlung eines Wellenlängenbereichs im Infrarotbereich emittiert .
12. Elektronisches Bauelement (1) nach einem der vorherigen Ansprüche,
bei dem das elektronische Bauelement (1) eine
Strahlungsaustrittsfläche (10) aufweist, die teilweise oder vollständig von der Schutzschicht (4) überdeckt ist.
13. Verfahren zur Montage eines elektronischen Bauelements (1) mit den Schritten:
A) Bereitstellen des elektronischen Bauelements (1) nach zumindest einem der vorherigen Ansprüche,
B) Platzieren des elektronischen Bauelements (1) auf einem Träger ( 7 ) ,
C) Ablösen der Schutzschicht (4) .
14. Verfahren nach dem vorherigen Anspruch,
wobei das Bereitstellen des elektronischen Bauelements (1) die folgenden Schritte umfasst:
- Bereitstellen des Halbleiterchips (2),
- zumindest stellenweises Umgeben des Halbleiterchips (2) mit dem Umhüllungsmaterial (3), und
- zumindest stellenweises Aufbringen der Schutzschicht (4) auf das Umhüllungsmaterial (3) .
15. Verfahren nach einem der zwei vorherigen Ansprüche, bei dem der Träger (7) eine Leiterplatte umfasst.
16. Verfahren nach einem der drei vorherigen Ansprüche, wobei das Ablösen der Schutzschicht (4) in einem
Lösungsmittelbad erfolgt.
PCT/EP2020/057681 2019-04-11 2020-03-19 Elektronisches bauelement und verfahren zur montage eines elektronischen bauelements WO2020207752A1 (de)

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