WO2023021048A1 - Optoelektronische leuchtvorrichtung und verfahren zur herstellung - Google Patents

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light
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Andreas Froehlich
Tobias Gebuhr
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Osram Opto Semiconductors Gmbh
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Definitions

  • the present invention relates to an optoelectronic lighting device and a method for producing an optoelectronic lighting device.
  • bonded and contacted diodes can currently be encapsulated with a shell made of clear silicone using a compression molding process.
  • the clear silicone encapsulation has a high resistance to laser radiation and good temperature resistance.
  • one problem is the property that the silicone has a certain stickiness on its surface compared to other often organic particles.
  • handling of the components in the further process is made more difficult, for example by the components sticking to a tool.
  • the smallest particles will stick to the silicone surface and these can only be removed with difficulty.
  • Such particles can, on the one hand, degrade the beam quality of the light emitted by the component, and the particles can lead to undesired heating in the area of the light exit window of the laser diode due to light absorbed thereon.
  • An optoelectronic lighting device comprises a carrier, in particular a leadframe, and at least one light-emitting semiconductor element arranged on the carrier, in particular a laser diode, which is designed for pulsed light, in particular with a wavelength in the infrared wavelength range, for example with a peak wavelength at 850 nm, 905 nm, or 940 nm, to emit.
  • the laser diode can also be designed to emit light in the visible spectral range.
  • a first encapsulation compound that is essentially transparent for this wavelength range also covers at least one light emission region of the semiconductor element, and a second encapsulation compound that is essentially transparent for this wavelength range adjoins the first encapsulation compound as seen in an emission direction of the semiconductor element.
  • the first casting compound has a higher temperature resistance than the second casting compound.
  • the first potting compound which is directly adjacent to the light emission region of the semiconductor element and covers it, is characterized in particular by the fact that it has a higher temperature resistance than the second potting compound. This is particularly advantageous since a material is arranged in the immediate vicinity of the light emission area which is sufficiently temperature-stable with respect to the high optical power and the high energy density of the light emitted by the semiconductor element in the immediate vicinity of the light emission area.
  • such a temperature-stable material can also have undesired properties, such as, for example, greater stickiness in relation to, for example, organic particles, such as dust particles, for example.
  • the second encapsulation compound which, seen in the emission direction of the semiconductor element, adjoins the first encapsulation compound, in particular in the region of a light cone emitted by the semiconductor element, adjoins the first encapsulation compound and in particular covers it, can therefore be characterized in particular in that it has less stickiness compared to, for example, organic particles.
  • the second casting compound forms a light exit window through which the light emitted by the semiconductor element is radiated into the environment.
  • the use of the second casting compound in the area of the light exit window can correspondingly reduce the risk of organic particles adhering to the light exit window in the area of the light cone emitted by the semiconductor element, so that the decoupling efficiency of the optoelectronic lighting device is reduced.
  • the energy density increases as a result of the divergence of the light emitted by the semiconductor element, viewed in the emission direction of the semiconductor element, with conductor element decreases, it is possible, with a sufficiently selected distance, to use a less temperature-stable material for the second casting compound but at the same time less sticky material than that of the first casting compound.
  • Advantageous properties of the first potting compound such as higher temperature resistance, higher resistance to high-energy light, and greater elasticity, in order to compensate for stresses due to thermal expansion, can be combined with advantageous properties of the second potting compound, such as low tack, in particular of outer surfaces of the second potting compound, less sensitivity to particles, easier cleanability, and greater rigidity to provide a more stable outer surface.
  • the first potting compound is arranged on the carrier and completely encloses the semiconductor element.
  • the first potting compound essentially encloses all areas of the semiconductor element that are not in contact with the carrier.
  • the semiconductor element is correspondingly encapsulated with the first potting compound on the carrier.
  • a third, in particular light-absorbing, potting compound at least partially covers the first and/or second potting compound outside of a light cone emitted by the semiconductor element.
  • the third potting compound correspondingly covers regions of the first and/or second potting compound that are not located close to the light emission region in the emission direction and are therefore not located in the light cone emitted by the semiconductor element.
  • the third potting compound can cover or cover the first and/or second potting compound. encapsulate that this essentially covers all areas of the first and/or second potting compound that are not in the light cone emitted by the semiconductor element and that are not in contact with the carrier.
  • the third casting compound can be formed, for example, by a black-colored epoxide, or by an epoxide with light-absorbing particles located therein.
  • the carrier is formed by a leadframe with a first contact area and a second contact area.
  • the semiconductor element is arranged on the first contact region and is electrically connected to it. Furthermore, the semiconductor element is electrically connected to the second contact region by means of a bonding wire.
  • An optoelectronic lighting device designed in this way can, for example, be surface-mountable in accordance with SMT technology (Surface Mounted Technology).
  • the bonding wire is completely encapsulated in the first encapsulation compound. This can be particularly advantageous since the bonding wire is thus protected from external influences and forces and tearing of the bonding wire can be prevented. In particular, this results in the advantage over an embodiment in which the bonding wire is encapsulated in two different encapsulation compounds that possible stresses or shearing forces that occur between the different encapsulation compounds, in particular due to heating of the bonding wire and the semiconductor element, have no effect on the bonding wire.
  • the first potting compound has at least one exposed first exterior surface.
  • the exposed first outer surface is in particular not covered by the second and/or the third potting compound and is arranged in particular on a side facing away from the light emission region of the semiconductor element.
  • a cavity can be provided between the first and the second and/or the third potting compound, which cavity can serve as a buffer in order to allow the first potting compound to expand, for example due to heating of the semiconductor element, in the direction of the cavity. This in turn can detachment of the semiconductor element or. the first potting compound can be prevented due to thermal stresses within the optoelectronic lighting device.
  • a second outer surface of the first potting compound which is arranged downstream of the semiconductor element, is arranged essentially perpendicularly on the carrier.
  • Such an interface can result in particular due to an injection molding or compression molding tool used for production.
  • the perpendicular interface prevents the light emitted by the semiconductor element from refraction and the light propagates parallel to the substrate.
  • the optoelectronic lighting device applied to a circuit board can thus be built on the circuit board in the form of an “optical bank”.
  • a second outer surface of the first potting compound which is arranged downstream of the semiconductor element is arranged essentially parallel to the light emission region.
  • Such an arrangement can, for example, improve the decoupling efficiency of the optoelectronic lighting device and reduce or eliminate light refraction effects or reflections in the area of the second outer surface. be avoided .
  • a distance between the light emission region and a second outer surface of the first potting compound, which is arranged downstream of the semiconductor element, as seen in the emission direction, is selected in such a way that a power density of the light emitted by the semiconductor element in the area of the second outer surface does not exceed a defined threshold value.
  • the threshold value is selected as a function of the temperature resistance of the second casting compound.
  • the distance and thus the thickness of the first casting compound is selected in particular in such a way that the power density of the light emitted by the semiconductor element in the region of the second outer surface does not damage or damage the second casting compound adjoining the first casting compound due to the divergence of the light emitted by the semiconductor element. heated above their temperature resistance.
  • the threshold value is selected in such a way that the power density of the light emitted by the semiconductor element in the area of the second outer surface does not cause any damage or damage. no damaging heating caused in the second potting compound.
  • the thickness of the first casting compound is therefore selected in such a way that due to the divergence of the light emitted by the semiconductor element, the power density of the light emitted by the semiconductor element in the region of the second outer surface is so low that the second casting compound adjoining the first casting compound is not damaged or damaged. is heated above its temperature resistance.
  • a distance between the light emission region and a second outer surface of the first potting compound, which is downstream of the semiconductor element and seen in the emission direction, is selected to be between 10 ⁇ m and 100 ⁇ m inclusive.
  • a distance between the second outer surface of the first encapsulation compound and an outer surface of the second encapsulation compound downstream of the first encapsulation compound, seen in the emission direction, can be selected between 50 ⁇ m and 300 ⁇ m inclusive.
  • the outer surface of the second casting compound can in particular lie in one plane with an outer surface of the carrier, and the two outer surfaces can together form an outer surface of the optoelectronic lighting device.
  • an outer surface of the carrier arranged downstream of the semiconductor element is arranged essentially parallel to the light emission region.
  • the semiconductor element can be arranged on the carrier in such a way that the light emission region is arranged essentially parallel to an outer surface of the carrier arranged downstream of the semiconductor element.
  • a distance, in particular the normal distance, between the outer surface of the carrier and the light emission region can be selected in such a way that the light cone emitted by the semiconductor element does not intersect with the carrier.
  • the cone of light emitted by the semiconductor element therefore does not impinge on the carrier and is correspondingly not deflected or absorbed in the area of impingement.
  • Such a phenomenon is also referred to as "beam clipping" and should be prevented as far as possible.
  • the first potting compound is selected from the group of silicones.
  • the first potting compound can be distinguished, for example, by a high temperature resistance, a high resistance to high-energy light, and by elastic properties in order to compensate for stresses due to thermal expansion.
  • the second potting compound is selected from the group of epoxides or from the group of glasses.
  • the second casting compound can be distinguished, for example, by low stickiness, in particular of outer surfaces of the second casting compound, low sensitivity to particles, easy cleanability, and high rigidity in order to provide a stable outer surface.
  • outer surfaces of the first encapsulant have a higher tack than outer surfaces of the second encapsulant.
  • this can contribute to improved adhesion between the first and second casting compound and also has the advantage that a component surface of the optoelectronic lighting device made of the second casting compound is less sticky than a component surface of the optoelectronic lighting device made of the first casting compound. This results in simpler handling during possible further processing of the optoelectronic lighting device, for example by means of a pick and place process, better resistance to particles, and better cleanability of the optoelectronic lighting device.
  • Such an optoelectronic lighting device can be particularly suitable for use in LIDAR systems (light detection and ranging).
  • a method for producing an optoelectronic lighting device comprises the steps:
  • a light-emitting semiconductor element in particular a laser diode, which is designed to emit pulsed light in a wavelength range, in particular infrared wavelength range, for example with a peak wavelength at 850 nm, 905 nm or 940 nm, on a carrier, in particular a leadframe; electrically contacting the semiconductor element to the carrier;
  • the method also includes transfer molding or injection molding of a light-absorbing third encapsulation compound onto the first and/or second encapsulation compound and/or the carrier in such a way that areas downstream of the light-emitting area in the emission direction remain free of the third encapsulation compound.
  • the first potting compound is cured.
  • the step of applying the second potting compound includes transfer molding or injection molding.
  • the step of applying the second potting compound includes arranging a preformed laser facet comprising the second potting material.
  • the step of electrically contacting the semiconductor element includes wire bonding.
  • the step of applying the second encapsulation compound and/or the step of transfer molding or injection molding of the third encapsulation compound takes place in such a way that a region of the first encapsulation compound that faces away from the emission region remains free.
  • An optoelectronic lighting device produced in this way can be particularly suitable for use in LIDAR systems (light detection and ranging).
  • Fig. 1 shows a sectional view of an embodiment of an optoelectronic lighting device according to some aspects of the proposed principle
  • Fig. 2 shows a sectional view of a further embodiment of an optoelectronic lighting device according to some aspects of the proposed principle
  • Fig. 3 shows a sectional view of a further embodiment of an optoelectronic lighting device according to some aspects of the proposed principle
  • Fig. 4 shows a sectional view of a further embodiment of an optoelectronic lighting device according to some aspects of the proposed principle.
  • FIG. 1 shows a first embodiment of an optoelectronic lighting device 1 according to some aspects of the proposed principle in a sectional view.
  • the optoelectronic lighting device 1 comprises a leadframe 2 which has a first contact area 2a and a second contact area 2b.
  • the two contact areas 2 a , 2 b are mechanically connected to one another by an insulating material 10 .
  • a semiconductor element 3 in the form of a laser diode is arranged on the first contact region 2a and is electrically connected thereto.
  • the laser diode is additionally electrically connected to the second contact area 2b by means of a bonding wire 9 .
  • the laser diode 3 is designed in particular to emit pulsed light in a wavelength range, in particular infrared wavelength range, for example with a peak wavelength to emit at 850 nm, 905 nm, or 940 nm.
  • the laser diode is designed in the form of a side-emitting emitter and has a light emission region 7 on one of the lateral outer surfaces of the laser diode 3 , through which the laser diode 3 emits light in the form of a light cone 8 in the direction of an emission direction L.
  • the laser diode 3 is encapsulated on the carrier 2 by means of a first casting compound 4 , so that the laser diode 3 and the bonding wire 9 are completely surrounded by the first casting compound 4 .
  • Completely enclosed means in this context in combination with the illustration in FIG. 1 that areas in which the laser diode 3 and the bonding wire 9 are not in contact with the carrier 2 are surrounded by the first potting compound 4.
  • at least the light emission region 7 of the semiconductor element 3 is covered by the first casting compound 4 .
  • the optoelectronic lighting device comprises
  • the second casting compound 5 completely encloses the first casting compound 4 .
  • Completely enclosed means in this context in combination with the illustration in FIG. 1 that areas in which the first casting compound 4 is not in contact with the carrier, the laser diode 3 and the bonding wire 9 are surrounded by the second casting compound 5 .
  • at least that region of the first casting compound 4 that lies within the light cone 8 is covered by the second casting compound 5 .
  • the first casting compound 4 has an outer surface 4b which is arranged downstream of the laser diode 3 and which is arranged essentially perpendicularly on the carrier 3 and essentially parallel to the light emission region 7 .
  • One such an interface can result in particular due to an injection molding or compression molding tool used for production.
  • a distance d between the light emission area 7 and the outer surface 4b is selected in such a way that a power density of the light emitted by the laser diode 3 in the area of the outer surface 4b does not exceed a defined threshold value.
  • the threshold value is selected as a function of the temperature resistance of the second encapsulation compound 5 such that the power density of the light emitted by the laser diode 3 in the area of the outer surface 4b exceeds the second encapsulation compound adjacent to the first encapsulation compound 4 due to the divergence of the light emitted by the laser diode 3 5 not damaged or heated above their temperature resistance.
  • the distance d between the light emission region 7 and the outer surface 4b is therefore selected in such a way that the power density of the light that strikes the second casting compound 5, due to the widening of the light cone 8 emitted by the laser diode 3 and thus a reduction in the power density, the second Potting compound 5 not damaged or. heated above their temperature resistance.
  • first casting compound 4 is arranged in the immediate vicinity of the light emission area 7, which is sufficiently temperature-stable compared to the high optical power and the high energy density of the light emitted by the laser diode 3 in the immediate vicinity of the light emission area.
  • the second casting compound 5 is arranged at a distance d from the light emission region 7 in which the power density of the light that strikes the second casting compound 5 is reduced in such a way that the second casting compound 5 is not damaged or damaged. is heated above its temperature resistance.
  • the lateral outer surfaces of the second casting compound 5 lie in one plane with the lateral outer surfaces of the carrier 2 .
  • the lateral outer surfaces of the second casting compound 5 and the carrier 2 together form the lateral outer surfaces of the optoelectronic lighting device 1 .
  • the laser diode 3 is arranged on the carrier 2 in such a way that the light emission area 7 is arranged essentially parallel to a lateral outer surface of the carrier 2 .
  • the normal distance between the outer surface of the carrier 2 and the light emission area 7 is selected in such a way that the light cone 8 emitted by the laser diode 3 does not intersect with the carrier 2 .
  • the light cone 8 emitted by the laser diode 3 therefore does not impinge on the carrier 2 and is correspondingly not deflected or absorbed by the carrier 2 in the area of impingement. a so-called "Beam clipping" is thus prevented.
  • Fig. 2 shows another exemplary embodiment of an optoelectronic lighting device according to some aspects of the proposed principle in a sectional view.
  • the exemplary embodiment essentially corresponds to that in FIG. 1 illustrated embodiment with the difference that the first potting compound 4 has an exposed first outer surface 4a, which is not covered by the second potting compound 5.
  • the first outer surface 4a is arranged on a side facing away from the light emission region 7 of the laser diode 3 and together with a lateral outer surface of the second casting compound 5 and the carrier 2 forms a lateral outer surface of the optoelectronic lighting device 1 .
  • expansion of the first casting compound 10, for example due to heating of the laser diode 3, in the direction of the uncovered first outer surface 4a can take place without any problems, and detachment of the laser diode 3 or the first potting compound 4 due to thermal stresses within the optoelectronic lighting device 1 can be prevented.
  • Fig. 2 and 3 show two further exemplary embodiments of an optoelectronic lighting device according to some aspects of the proposed principle, each in a sectional view.
  • the two exemplary embodiments each correspond essentially to that in FIG. 1 illustrated embodiment with the difference that the second casting compound 5 is essentially limited to an area in the direction of which light emission of the optoelectronic lighting device 1 is desired, or which lies within the light cone 8 .
  • the second potting compound 5 in each case only adjoins the outer surface 4b of the first potting compound 4 and does not completely encapsulate it. Instead, the optoelectronic lighting device 1 has a third light-absorbing casting compound 6 which at least partially encapsulates the remaining areas of the first casting compound 4 and, as shown in FIG. 4, the second casting compound 5 .
  • the light-absorbing third casting compound 6 ensures that light is coupled out of the optoelectronic lighting device 1 only in the emission direction L.
  • the second casting compound 5 can be applied to the carrier 2 by a separate transfer molding or injection molding process, or can be applied to the carrier 2 in the form of a preformed laser facet comprising the second casting material 5 .
  • a lateral outer surface of the second potting material 5 together with a lateral outer surface of the carrier 2 can form an entire lateral outer surface of the optoelectronic lighting device 1, or the second Potting material 5 can only be limited to the area of the light cone 8 and can only be arranged downstream of the first potting compound 4 within the light cone 8 , so that a lateral outer surface of the optoelectronic lighting device 1 also includes a lateral outer surface of the third sealing compound 6 .

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine optoelektronische Leuchtvorrichtung umfassend einen Träger, insbesondere Leadframe, zumindest ein auf dem Träger angeordnetes Licht emittierendes Halbleiterelement, das dazu ausgebildet ist gepulstes Licht in einem Wellenlängenbereich, insbesondere infraroten Wellenlängenbereich, zu emittieren, eine erste für diesen Wellenlängenbereich im wesentlichen transparente Vergussmasse, die zumindest einen Lichtemissionsbereich des Halbleiterelementes bedeckt; und eine zweite für diesen Wellenlängenbereich im wesentlichen transparente Vergussmasse, die in eine Emissionsrichtung des Halbleiterelementes gesehen an die erste Vergussmasse angrenzt. Die erste Vergussmasse weist dabei eine höhere Temperaturbeständigkeit als die zweite Vergussmasse auf.

Description

OPTOELEKTRONISCHE LEUCHTVORRICHTUNG UND VERFAHREN ZUR HERSTELLUNG
Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität der deutschen Patentanmeldung Nr . 10 2021 121 717 . 2 vom 20 . August 2021 , deren Offenbarungsgehalt hiermit durch Bezugnahme in die vorliegende Anmeldung auf genommen wird .
Die vorliegende Erfindung betrifft ein optoelektronische Leuchtvorrichtung , sowie ein Verfahren zur Herstellung einer optoelektronischen Leuchtvorrichtung .
HINTERGRUND
Bei der Herstellung von QFN basierten Laserdioden, insbesondere seitenemittierenden Laserdioden, oder Laserdiodenarrays für z . B . den Einsatz in LIDAR Systemen ( Light detection and ranging ) , können derzeit beispielsweise aufgebondete und kontaktierte Dioden über einen Compression Molding Prozess mit einer Hülle aus Klarsilikon verkapselt werden . Die Klarsilikon Verkapselung weist dabei eine hohe Beständigkeit gegen die Laserstrahlung , sowie eine gute Temperaturbeständigkeit auf .
Ein Problem ist j edoch die Eigenschaft , dass das Silikon eine gewisse Klebrigkeit an dessen Oberfläche gegenüber anderen oftmals organischen Teilchen aufweist . Dadurch wird zum Beispiel ein Handling der Bauteile im weiteren Verfahren, durch beispielsweise Anhaften der Bauteile an einem Werkzeug , erschwert . Zusätzlich besteht die Gefahr , dass aufgrund der Klebrigkeit kleinste Partikel an der Silikonoberfläche haften bleiben, und diese nur schwer wieder entfernt werden können . Solche Partikel können zum einen die Stahlqualität des von dem Bauteil emittierten Lichts verschlechtern, und die Partikel können im Bereich des Lichtaustrittsfensters der Laserdiode zu einer unerwünschten Erwärmung aufgrund von daran absorbiertem Licht führen . Es besteht daher das Bedürfnis , zumindest einem der vorgenannten Probleme entgegenzuwirken und eine verbesserte optoelektroni- sehe Leuchtvorrichtung, sowie ein Verfahren zu deren Herstel- lung anzugeben .
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Diesem und anderen Bedürfnissen wird durch eine optoelektronische Leuchtvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruch 1 und einem Verfahren zur Herstellung einer optoelektronischen Leuchtvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruch 15 Rechnung getragen . Ausführungsformen und Weiterbildungen der Erfindung werden in den abhängigen Ansprüchen beschrieben .
Eine erfindungsgemäße optoelektronische Leuchtvorrichtung umfasst einen Träger, insbesondere einen Leadframe , sowie zumindest ein auf dem Träger angeordnetes Licht emittierendes Halbleiterelement , insbesondere eine Laserdiode , das dazu ausgebildet ist gepulstes Licht , insbesondere mit einer Wellenlänge im infraroten Wellenlängenbereich, beispielsweise mit einer Peakwellenlänge bei 850 nm, 905 nm, oder 940 nm, zu emittieren . Die Laserdiode kann j edoch auch dazu ausgebildet sein, Licht im sichtbaren Spektralbereich zu emittieren . Eine erste , für diesen Wellenlängenbereich im Wesentlichen transparente , Vergussmasse bedeckt ferner zumindest einen Lichtemissionsbereich des Halbleiterelementes , und eine zweite , für diesen Wellenlängenbereich im wesentlichen transparente Vergussmasse , grenzt , in eine Emissionsrichtung des Halbleiterelementes gesehen, an die erste Vergussmasse an . Die erste Vergussmasse weist zusätzlich dazu eine höhere Temperaturbeständigkeit als die zweite Vergussmasse auf .
Durch die Verwendung von zwei unterschiedlichen Vergussmassen, also ein Doppelverguss des Halbleiterelementes zumindest im Bereich des Lichtemissionsbereichs des Halbleiterelementes , können die j eweiligen Vorteile der beiden Vergussmassen kombiniert werden, um eine verbesserte optoelektronische Leuchtvorrichtung bereitzustellen . Die erste Vergussmasse , die direkt an den Lichtemissionsbereich des Halbleiterelements angrenzt und diesen bedeckt , zeichnet sich dabei insbesondere dadurch aus , dass sie eine höhere Temperaturbeständigkeit als die zweite Vergussmasse aufweist . Dies ist besonders vorteilhaft , da in unmittelbarer Nähe des Lichtemissionsbereichs entsprechend ein Material angeordnet ist , welches ausreichend temperaturstabil gegenüber der hohen optischen Leistung und der hohen Energiedichte des von dem Halbleiterelement emittierten Lichts in unmittelbarer Nähe des Lichtemissionsbereichs ist .
Ein solches temperaturstabiles Material kann j edoch auch unerwünschte Eigenschaften, wie beispielsweise eine höhere Klebrigkeit gegenüber beispielsweise organischen Teilchen, wie beispielsweise Staubpartikel , aufweisen . Die zweite Vergussmasse , die , in Emissionsrichtung des Halbleiterelementes gesehen, an die erste Vergussmasse , insbesondere im Bereich eines von dem Halbleiterelement emittierten Lichtkegels , an die erste Vergussmasse angrenzt und diese insbesondere bedeckt , kann sich daher insbesondere dadurch aus zeichnen, dass sie eine geringere Klebrigkeit gegenüber beispielsweise organischen Teilchen aufweist . Insbesondere bildet die zweite Vergussmasse ein Lichtaustrittsfenster, durch das das von dem Halbleiterelement emittierte Licht in die Umgebung gestrahlt wird . Durch die Verwendung der zweiten Vergussmasse im Bereich des Lichtaustrittsfensters kann entsprechend die Gefahr reduziert werden, dass beispielsweise organische Teilchen im Bereich des von dem Halbleiterelement emittierten Lichtkegels am Lichtaustrittsfensters anhaften, sodass die Aus koppelef f izienz der optoelektronischen Leuchtvorrichtung reduziert wird .
Da die Energiedichte durch die Divergenz des von dem Halbleiterelement emittierten Lichts , in Emissionsrichtung des Halbleiterelementes gesehen, mit steigendem Abstand von dem Halb- leiterelement abnimmt , ist es möglich, bei ausreichend gewähltem Abstand, für die zweite Vergussmasse ein weniger temperaturstabiles Material aber gleichzeitig auch weniger klebriges Material als das der ersten Vergussmasse zu verwenden . Vorteilhafte Eigenschaften der ersten Vergussmasse , wie beispielsweise eine höhere Temperaturbeständigkeit , eine höhere Beständigkeit gegenüber energiereicherem Licht , und eine höhere Elastizität , um Spannungen aufgrund von Wärmeausdehnungen auszugleichen, können entsprechend mit vorteilhaften Eigenschaften der zweiten Vergussmasse , wie beispielsweise eine geringer Klebrigkeit , insbesondere von Außenflächen der zweiten Vergussmasse , eine geringer Empfindlichkeit gegenüber Partikeln, eine einfachere Reinigbar keit , und eine höhere Steifigkeit , um eine stabilere Außenfläche bereitzustellen, kombiniert werden .
In einigen Ausführungsformen ist die erste Vergussmasse auf dem Träger angeordnet und umschließt das Halbleiterelement vollständig . Insbesondere umschließt die erste Vergussmasse im Wesentliche alle Bereiche des Halbleiterelements , die nicht in Kontakt mit dem Träger stehen . Das Halbleiterelement ist entsprechend mit der ersten Vergussmasse auf dem Träger eingekapselt .
In einigen Ausführungsformen bedeckt eine dritte , insbesondere lichtabsorbierende , Vergussmasse die erste und/oder zweite Vergussmasse zumindest teilweise außerhalb eines von dem Halbleiterelement emittierten Lichtkegels . Die dritte Vergussmasse bedeckt entsprechend Bereiche der ersten und/oder zweiten Vergussmasse , die in Emissionsrichtung nicht dem Lichtemissionsbereich nagelagert sind und somit nicht in dem von dem Halbleiterelement emittierten Lichtkegel liegen . Insbesondere kann die dritte Vergussmasse die erste und/oder zweite Vergussmasse derart bedecken bzw . einkapseln, dass diese im Wesentliche alle Bereiche der erste und/oder zweite Vergussmasse bedeckt , die nicht in dem von dem Halbleiterelement emittierten Lichtkegel liegen und die nicht in Kontakt mit dem Träger stehen . Die dritte Vergussmasse kann beispielsweise durch ein schwarz eingefärbtes Epoxid, oder durch ein Epoxid mit darin befindlichen lichtabsorbierenden Partikeln gebildet sein .
In einigen Ausführungsformen ist der Träger durch einen Leadframe mit einem ersten Kontaktbereich und einem zweiten Kontaktbereich gebildet . Das Halbleiterelement ist dabei auf dem ersten Kontaktbereich angeordnet und mit diesem elektrisch verbunden . Ferner ist das Halbleiterelement mittels einem Bonddraht mit dem zweiten Kontaktbereich elektrisch verbunden . Eine derart ausgeführte optoelektronische Leuchtvorrichtung kann beispielsweise entsprechend der SMT-Technik ( Surface Mounted Technology) oberflächenmontierbar sein .
In einigen Ausführungsformen ist der Bonddraht vollständig in der ersten Vergussmasse vergossen . Dies kann insbesondere vorteilhaft sein, da der Bonddraht so vor äußeren Einflüssen und Kräften geschützt ist und ein Abreißen des Bonddrahtes verhindert werden kann . Insbesondere ergibt sich dadurch der Vorteil gegenüber einer Ausführung, bei der der Bonddraht in zwei unterschiedlichen Vergussmassen vergossen ist , dass mögliche auftretende Spannungen oder Scherkräfte zwischen den unterschiedlichen Vergussmassen, insbesondere aufgrund einer Erwärmung des Bonddrahtes und des Halbleiterelements , keine Einfluss auf den Bonddraht haben .
In einigen Ausführungsformen weist die erste Vergussmasse zumindest eine freiliegende erste Außenfläche auf . Die freiliegende erste Außenfläche ist dabei insbesondere nicht von der zweiten und/oder der dritten Vergussmasse bedeckt , und ist insbesondere auf einer dem Lichtemissionsbereich des Halbleiterelementes abgewandten Seite angeordnet . Durch eine derartige Anordnung kann eine Ausdehnung der ersten Vergussmasse , beispielsweise aufgrund einer Erwärmung des Halbleiterelements , in Richtung der freilegenden ersten Außenfläche problemlos erfolgen, und ein Ablösen des Halbleiterelements bzw . der ersten Vergussmasse aufgrund von thermischen Spannungen innerhalb der optoelektronische Leuchtvorrichtung kann verhindert werden . Auch ist es denkbar, dass zwischen der ersten und der zweiten und/oder der dritten Vergussmasse ein Hohlraum vorgesehen ist , der als Puffer dienen kann um ein Ausdehnen der ersten Vergussmasse , beispielsweise aufgrund einer Erwärmung des Halbleiterelements , in Richtung des Hohlraumes zu ermöglichen . Dadurch kann wiederum ein Ablösen des Halbleiterelements bzw . der ersten Vergussmasse aufgrund von thermischen Spannungen innerhalb der optoelektronische Leuchtvorrichtung verhindert werden .
In einigen Ausführungsformen ist , in Emissionsrichtung gesehen, eine dem Halbleiterelement nachgeordnete zweite Außenfläche der ersten Vergussmasse im Wesentlichen senkrecht auf dem Träger angeordnet . Eine derartige Grenzfläche kann insbesondere aufgrund eines zur Herstellung verwendeten Spritzguss- oder Formpresswerkzeugs resultieren . Durch die senkrechte Grenzfläche wird eine Brechung des von dem Halbleiterelement emittierten Lichts verhindert und das Licht breitet sich parallel zum Substrat aus . Die auf beispielsweise auf einer Platine aufgebrachte optoelektronische Leuchtvorrichtung kann dadurch in Form einer „optischen Bank" auf der Platine auf gebaut werden .
In einigen Ausführungsformen ist , in Emissionsrichtung gesehen, eine dem Halbleiterelement nachgeordnete zweite Außenfläche der ersten Vergussmasse im Wesentlichen parallel zu dem Lichtemissionsbereich angeordnet . Durch eine derartige Anordnung kann beispielswese die Aus koppelef f izienz der optoelektronischen Leuchtvorrichtung verbessert werden und Lichtbrechungseffekte oder Reflektionen im Bereich der zweiten Außenfläche reduziert bzw . vermieden werden .
In einigen Ausführungsformen ist ein Abstand zwischen dem Lichtemissionsbereich und einer , in Emissionsrichtung gesehen, dem Halbleiterelement nachgeordneten zweiten Außenfläche der ersten Vergussmasse derart gewählt , dass eine Leistungsdichte des von dem Halbleiterelement emittierten Lichts im Bereich der zweiten Außenfläche einen definierten Schwellenwert nicht übersteigt . Insbesondere ist der Schwellenwert dabei in Abhängigkeit von der Temperaturbeständigkeit der zweiten Vergussmasse gewählt . Der Abstand und somit die Dicke der ersten Vergussmasse ist insbesondere derart gewählt , dass die Leistungsdichte des von dem Halbleiterelement emittierten Lichts im Bereich der zweiten Außenfläche durch die Divergenz des von dem Halbleiterelement emittierten Lichts die an die erste Vergussmasse angrenzende zweite Vergussmasse nicht beschädigt bzw . über deren Temperaturbeständigkeit erwärmt . Mit anderen Worten gesagt ist der Schwellwert derart gewählt , dass die Leistungsdichte des von dem Halbleiterelement emittierten Lichts im Bereich der zweiten Außenfläche keinen Schaden bzw . keine zu einem Schaden führende Erwärmung in der zweiten Vergussmasse verursacht . Die Dicke der ersten Vergussmasse ist also derart gewählt , dass aufgrund der Divergenz des von dem Halbleiterelement emittierten Lichts die Leistungsdichte des von dem Halbleiterelement emittierten Lichts im Bereich der zweiten Außenfläche derart gering ist , dass die an die erste Vergussmasse angrenzende zweite Vergussmasse nicht beschädigt bzw . über deren Temperaturbeständigkeit erwärmt wird .
In einigen Ausführungsformen ist ein Abstand zwischen dem Lichtemissionsbereich und einer , in Emissionsrichtung gesehen, dem Halbleiterelement nachgeordneten zweiten Außenfläche der ersten Vergussmasse zwischen einschließlich 10 pm und einschließlich 100 pm gewählt . Ein Abstand zwischen der zweiten Außenfläche der ersten Vergussmasse und einer, in Emissionsrichtung gesehen, der ersten Vergussmasse nachgeordneten Außenfläche der zweiten Vergussmasse kann hingegen zwischen einschließlich 50 pm und einschließlich 300 pm gewählt sein .
Die Außenfläche der zweiten Vergussmasse kann dabei insbesondere mit einer Außenfläche des Trägers in einer Ebene liegen, und die beiden Außenflächen können zusammen eine Außenfläche der optoelektronischen Leuchtvorrichtung bilden .
In einigen Ausführungsformen ist , in Emissionsrichtung gesehen, eine dem Halbleiterelement nachgeordnete Außenfläche des Trägers im Wesentlichen parallel zu dem Lichtemissionsbereich angeordnet . Das Halbleiterelement kann dazu derart auf dem Träger angeordnet sein, dass der Lichtemissionsbereich im Wesentlichen parallel zu einer dem Halbleiterelement nachgeordnete Außenfläche des Trägers angeordnet ist . Ein Abstand, insbesondere der Normalabstand, zwischen der Außenfläche des Trägers und dem Lichtemissionsbereich kann dabei derart gewählt sein, dass der von dem Halbleiterelement emittierten Lichtkegel sich nicht mit dem Träger überschneidet . Der von dem Halbleiterelement emittierten Lichtkegel trifft also nicht auf den Träger auf und wird im Bereich des Auftreffens entsprechend auch nicht umgelenkt oder absorbiert . Ein solches Phänomen wird auch als „Beam clipping" bezeichnet und soll möglichst verhindert werden .
In einigen Ausführungsformen ist die erste Vergussmasse aus der Gruppe der Silikone gewählt . Insbesondere kann sich die erste Vergussmasse beispielsweise durch eine hohe Temperaturbeständigkeit , eine hohe Beständigkeit gegenüber energiereichem Licht , und durch elastische Eigenschaften, um Spannungen aufgrund von Wärmeausdehnungen aus zugleichen, auszeichnen .
In einigen Ausführungsformen ist die zweite Vergussmasse aus der Gruppe der Epoxide oder aus der Gruppe der Gläser gewählt . Insbesondere kann sich die zweite Vergussmasse beispielsweise durch eine geringe Klebrigkeit , insbesondere von Außenflächen der zweiten Vergussmasse , eine geringe Empfindlichkeit gegenüber Partikeln, eine einfache Reinigbar keit , und eine hohe Steifigkeit , um eine stabile Außenfläche bereitzustellen, aus zeichnen . In einigen Ausführungsformen weisen Außenflächen der ersten Vergussmasse eine höhere Klebrigkeit als Außenflächen der zweiten Vergussmasse auf . Dies kann einerseits zu einer verbesserten Haftung zwischen der ersten und der zweiten Vergussmasse beitragen und bringt zusätzlich dazu den Vorteil mit sich, dass eine Bauteiloberfläche der optoelektronischen Leuchtvorrichtung aus der zweiten Vergussmasse gegenüber einer Bauteiloberfläche der optoelektronischen Leuchtvorrichtung aus der ersten Vergussmasse weniger klebrig ist . Damit ist eine einfachere Handhabung bei einer möglichen Weiterverarbeitung der optoelektronischen Leuchtvorrichtung , beispielsweise mittels eines Pick&Place-Prozesses , eine bessere Beständigkeit gegen Partikel , sowie eine bessere Reinigbar keit der optoelektronische Leuchtvorrichtung gegeben .
Eine derartige optoelektronische Leuchtvorrichtung kann sich insbesondere für den Einsatz in LIDAR Systemen ( Light detection and ranging ) eignen .
Ein Verfahren zur Herstellung einer optoelektronische Leuchtvorrichtung nach einigen Aspekten des vorgeschlagenen Prinzips umfasst die Schritte :
Anordnen eines Licht emittierenden Halbleiterelements , insbesondere eine Laserdiode , das dazu ausgebildet ist gepulstes Licht in einem Wellenlängenbereich, insbesondere infraroten Wellenlängenbereich, beispielsweise mit einer Peakwellenlänge bei 850 nm, 905 nm, oder 940 nm, zu emittieren, auf einem Träger, insbesondere einem Leadframe ; elektrisches Kontaktieren des Halbleiterelementes mit dem Träger;
Formpressen oder Spritzgießen einer für diesen Wellenlängenbereich im Wesentlichen transparenten ersten Vergussmasse auf das Halbleiterbauelement und/oder den Träger derart , dass zumindest ein Lichtemissionsbereich des Halbleiterelementes bedeckt ist ; und Aufbringen einer für diesen Wellenlängenbereich im Wesentlichen transparenten zweiten Vergussmasse derart , dass die zweite Vergussmasse in eine Emissionsrichtung des Halbleiterelementes gesehen zumindest an die erste Vergussmasse angrenzt ; wobei die erste Vergussmasse eine höhere Temperaturbeständigkeit als die zweite Vergussmasse aufweist
In einigen Ausführungsformen umfasst das Verfahren ferner ein Spritzpressen oder Spritzgießen einer lichtabsorbierenden dritten Vergussmasse auf die erste und/oder zweite Vergussmasse und/oder den Träger derart , dass Bereiche , die in Emissionsrichtung dem Lichtemissionsbereich nachgelagert sind, von der dritten Vergussmasse freibleiben .
In einigen Ausführungsformen erfolgt nach dem Schritt des Formpressens oder Spritzgießens der ersten Vergussmasse ein Aushärten der ersten Vergussmasse .
In einigen Ausführungsformen umfasst der Schritt des Aufbringens der zweiten Vergussmasse ein Spritzpressen oder Spritzgießen .
In einigen Ausführungsformen umfasst der Schritt des Aufbringens der zweiten Vergussmasse ein Anordnen einer vorgeformten Laserfacette umfassend das zweite Vergussmaterial .
In einigen Ausführungsformen umfasst der Schritt des elektrischen Kontaktierens des Halbleiterelementes ein Drahtbonden .
In einigen Ausführungsformen erfolgt der Schritt des Aufbringens der zweiten Vergussmasse und/oder der Schritt des Spritzpressens oder Spritzgießens der dritten Vergussmasse derart , dass ein vom Emissionsbereich abgewandter Bereich der ersten Vergussmasse freibleibt . Eine derart hergestellte optoelektronische Leuchtvorrichtung kann sich insbesondere für den Einsatz in LIDAR Systemen ( Light detection and ranging ) eignen .
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert . Es zeigen, j eweils schematisch,
Fig . 1 eine Schnittansicht einer Ausführungsform einer optoelektronische Leuchtvorrichtung nach einigen Aspekten des vorgeschlagenen Prinzips ;
Fig . 2 eine Schnittansicht einer weiteren Ausführungsform einer optoelektronische Leuchtvorrichtung nach einigen Aspekten des vorgeschlagenen Prinzips ;
Fig . 3 eine Schnittansicht einer weiteren Ausführungsform einer optoelektronische Leuchtvorrichtung nach einigen Aspekten des vorgeschlagenen Prinzips ; und
Fig . 4 eine Schnittansicht einer weiteren Ausführungsform einer optoelektronische Leuchtvorrichtung nach einigen Aspekten des vorgeschlagenen Prinzips .
Detaillierte Beschreibung
Die folgenden Ausführungsformen und Beispiele zeigen verschiedene Aspekte und ihre Kombinationen nach dem vorgeschlagenen Prinzip . Die Ausführungsformen und Beispiele sind nicht immer maßstabsgetreu . Ebenso können verschiedene Elemente vergrößert oder verkleinert dargestellt werden, um einzelne Aspekte hervorzuheben . Es versteht sich von selbst , dass die einzelnen Aspekte und Merkmale der in den Abbildungen gezeigten Ausführungsformen und Beispiele ohne weiteres miteinander kombiniert werden können, ohne dass dadurch das erfindungsgemäße Prinzip beeinträchtigt wird . Einige Aspekte weisen eine regelmäßige Struktur oder Form auf . Es ist zu beachten, dass in der Praxis geringfügige Abweichungen von der idealen Form auftreten können, ohne j edoch der erfinderischen Idee zu widersprechen .
Außerdem sind die einzelnen Figuren, Merkmale und Aspekte nicht unbedingt in der richtigen Größe dargestellt , und auch die Proportionen zwischen den einzelnen Elementen müssen nicht grundsätzlich richtig sein . Einige Aspekte und Merkmale werden hervorgehoben, indem sie vergrößert dargestellt werden . Begriffe wie "oben" , "oberhalb" , "unten" , "unterhalb" , "größer" , "kleiner" und dergleichen werden j edoch in Bezug auf die Elemente in den Figuren korrekt dargestellt . So ist es möglich, solche Beziehungen zwischen den Elementen anhand der Abbildungen abzuleiten .
Figur 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel einer optoelektronische Leuchtvorrichtung 1 nach einigen Aspekten des vorgeschlagenen Prinzips in einer Schnittansicht . Die optoelektronische Leuchtvorrichtung 1 umfasst einen Leadframe 2 , der einen ersten Kontaktbereich 2a und einen zweiten Kontaktbereich 2b aufweist . Die beiden Kontaktbereiche 2a , 2b sind dabei durch ein isolierendes Material 10 mechanisch miteinander verbunden .
Auf dem ersten Kontaktbereich 2a ist ein Halbleiterelement 3 in Form einer Laserdiode angeordnet und mit diesem elektrisch verbunden . Mittels einem Bonddraht 9 , ist die Laserdiode zusätzlich dazu mit dem zweiten Kontaktbereich 2b elektrisch verbunden . Die Laserdiode 3 ist insbesondere dazu ausgebildet , gepulstes Licht in einem Wellenlängenbereich, insbesondere infraroten Wellenlängenbereich, beispielsweise mit einer Peakwellenlänge bei 850 nm, 905 nm, oder 940 nm, zu emittieren . Insbesondere ist die Laserdiode in Form eines seitenemittierenden Emitters ausgebildet und weist an einer der seitlichen Außenflächen der Laserdiode 3 einen Lichtemissionsbereich 7 auf , durch den die Laserdiode 3 Licht in Form eines Lichtkegels 8 in Richtung einer Emissionsrichtung L emittiert .
Die Laserdiode 3 ist mittels einer ersten Vergussmasse 4 auf dem Träger 2 verkapselt , sodass die Laserdiode 3 sowie der Bonddraht 9 vollständig von der ersten Vergussmasse 4 umschlossen sind . Vollständig umschlossen bedeutet in diesem Zusammenhang in Kombination mit der Darstellung in Fig . 1 , dass Bereiche , in denen die Laserdiode 3 sowie der Bonddraht 9 nicht in Kontakt mit dem Träger 2 stehen, von der ersten Vergussmasse 4 umschlossen sind . Insbesondere ist zumindest der Lichtemissionsbereich 7 des Halbleiterelementes 3 von der ersten Vergussmasse 4 bedeckt .
Zusätzlich dazu umfasst die optoelektronische Leuchtvorrichtung
1 eine zweite Vergussmasse 5 , die wiederum die erste Vergussmasse 4 bzw . die darin eingekapselte Laserdiode 3 auf dem Träger
2 verkapselt . Die zweite Vergussmasse 5 umschließt entsprechend dem dargestellten Ausführungsbeispiel die erste Vergussmasse 4 vollständig . Vollständig umschlossen bedeutet in diesem Zusammenhang in Kombination mit der Darstellung in Fig . 1 , dass Bereiche , in denen die erste Vergussmasse 4 nicht in Kontakt mit dem Träger , der Laserdiode 3 , sowie dem Bonddraht 9 steht , von der zweiten Vergussmasse 5 umschlossen sind . Insbesondere ist zumindest der Bereich der ersten Vergussmasse 4 von der zweiten Vergussmasse 5 bedeckt , der innerhalb des Lichtkegels 8 liegt .
Die erste Vergussmasse 4 weist , in Emissionsrichtung L gesehen, eine der Laserdiode 3 nachgeordnete Außenfläche 4b auf , die im Wesentlichen senkrecht auf dem Träger 3 und im Wesentlichen parallel zu dem Lichtemissionsbereich 7 angeordnet ist . Eine derartige Grenzfläche kann insbesondere aufgrund eines zur Herstellung verwendeten Spritzguss- oder Formpresswerkzeugs resultieren .
Ein Abstand d zwischen dem Lichtemissionsbereich 7 und der Außenfläche 4b ist dabei derart gewählt , dass eine Leistungsdichte des von der Laserdiode 3 emittierten Lichts im Bereich der Außenfläche 4b einen definierten Schwellenwert nicht übersteigt . Der Schwellenwert ist dabei in Abhängigkeit von der Temperaturbeständigkeit der zweiten Vergussmasse 5 derart gewählt , dass die Leistungsdichte des von der Laserdiode 3 emittierten Lichts im Bereich der Außenfläche 4b durch die Divergenz des von der Laserdiode 3 emittierten Lichts die an die erste Vergussmasse 4 angrenzende zweite Vergussmasse 5 nicht beschädigt bzw . über deren Temperaturbeständigkeit erwärmt . Der Abstand d zwischen dem Lichtemissionsbereich 7 und der Außenfläche 4b ist also derart gewählt , dass die Leistungsdichte des Lichts , das auf die zweite Vergussmasse 5 auftrifft , aufgrund der Aufweitung des von der Laserdiode 3 emittierten Lichtkegels 8 und damit einer Reduktion der Leistungsdichte , die zweite Vergussmasse 5 nicht beschädigt bzw . über deren Temperaturbeständigkeit erwärmt .
Dies ist besonders vorteilhaft , da in unmittelbarer Nähe des Lichtemissionsbereichs 7 entsprechend ein Material ( erste Vergussmasse 4 ) angeordnet ist , welches ausreichend temperaturstabil gegenüber der hohen optischen Leistung und der hohen Energiedichte des von der Laserdiode 3 emittierten Lichts in unmittelbarer Nähe des Lichtemissionsbereichs ist . Die zweite Vergussmasse 5 hingegen ist in einem Abstand d zu dem Lichtemissionsbereich 7 angeordnet in dem Leistungsdichte des Lichts , das auf die zweite Vergussmasse 5 auftrifft derart reduziert ist , dass die zweite Vergussmasse 5 nicht beschädigt bzw . über deren Temperaturbeständigkeit erwärmt wird . Die seitlichen Außenfläche der zweiten Vergussmasse 5 liegen ferner in einer Ebene mit den seitlichen Außenfläche des Trägers 2 . Die seitlichen Außenflächen der zweiten Vergussmasse 5 und des Trägers 2 bilden dabei zusammen die seitlichen Außenflächen der optoelektronischen Leuchtvorrichtung 1 .
Die Laserdiode 3 ist derart auf dem Träger 2 angeordnet , dass der Lichtemissionsbereich 7 im Wesentlichen parallel zu einer seitlichen Außenfläche des Trägers 2 angeordnet ist . Der Normalabstand, zwischen der Außenfläche des Trägers 2 und dem Lichtemissionsbereich 7 ist dabei derart gewählt , dass der von der Laserdiode 3 emittierten Lichtkegel 8 sich nicht mit dem Träger 2 überschneidet . Der von der Laserdiode 3 emittierte Lichtkegel 8 trifft also nicht auf den Träger 2 auf und wird im Bereich des Auftreffens entsprechend auch nicht umgelenkt oder von dem Träger 2 absorbiert . Ein sog . „Beam clipping" wird also verhindert .
Fig . 2 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer optoelektronische Leuchtvorrichtung nach einigen Aspekten des vorgeschlagenen Prinzips in eine Schnittansicht . Das Ausführungsbeispiel entspricht dabei im Wesentlichen dem in Fig . 1 dargestellten Ausführungsbeispiel mit dem Unterscheid, dass die erste Vergussmasse 4 eine freiliegende erste Außenfläche 4a aufweist , die nicht von der zweiten Vergussmasse 5 bedeckt ist . Die erste Außenfläche 4a ist dabei und auf einer dem Lichtemissionsbereich 7 der Laserdiode 3 abgewandten Seite angeordnet und bildet zusammen mit einer seitlichen Außenfläche der zweiten Vergussmasse 5 und des Trägers 2 eine seitliche Außenfläche der optoelektronischen Leuchtvorrichtung 1 .
Durch eine derartige Anordnung kann eine Ausdehnung der ersten Vergussmasse , beispielsweise aufgrund einer Erwärmung der Laserdiode 3 , in Richtung der freilegenden ersten Außenfläche 4a problemlos erfolgen, und ein Ablösen der Laserdiode 3 bzw . der ersten Vergussmasse 4 aufgrund von thermischen Spannungen innerhalb der optoelektronische Leuchtvorrichtung 1 kann verhindert werden .
Fig . 2 und 3 zeigen zwei weitere Ausführungsbeispiele einer optoelektronische Leuchtvorrichtung nach einigen Aspekten des vorgeschlagenen Prinzips j eweils in eine Schnittansicht . Die beiden Ausführungsbeispiele entsprechen dabei j eweils im Wesentlichen dem in Fig . 1 dargestellten Ausführungsbeispiel mit dem Unterscheid, dass die zweite Vergussmasse 5 im Wesentlichen auf einen Bereich begrenzt ist , in dessen Richtung eine Lichtemission der optoelektronischen Leuchtvorrichtung 1 erwünscht ist , bzw . der innerhalb des Lichtkegels 8 liegt .
Die zweite Vergussmasse 5 grenzt j eweils lediglich an die Außenfläche 4b der ersten Vergussmasse 4 an und verkapselt diese nicht vollständig . Stattdessen weist die optoelektronischen Leuchtvorrichtung 1 eine dritte lichtabsorbierende Vergussmasse 6 auf , die die verbleibenden Bereiche der ersten Vergussmasse 4 und wie in Figur 4 dargestellt die zweite Vergussmasse 5 zumindest teilweise einkapselt .
Durch die lichtabsorbierende dritte Vergussmasse 6 wird gewährleistet , dass Licht lediglich in Emissionsrichtung L aus der optoelektronischen Leuchtvorrichtung 1 ausgekoppelt wird .
Die zweite Vergussmasse 5 kann dabei durch einen separaten Spritzpress- oder Spritzgieß-Prozess auf den Träger 2 aufgebracht sein, oder kann in Form einer vorgeformten Laserfacette umfassend das zweite Vergussmaterial 5 auf dem Träger 2 aufgebracht sein .
Wie in Figur 3 dargestellt kann eine seitliche Außenfläche des zweiten Vergussmaterials 5 zusammen mit einer seitlichen Außenfläche des Trägers 2 eine gesamte seitliche Außenfläche der optoelektronischen Leuchtvorrichtung 1 bilden, oder das zweite Vergussmaterial 5 kann lediglich auf den Bereich des Lichtkegels 8 beschränkt sein und lediglich innerhalb des Lichtkegels 8 der ersten Vergussmasse 4 nachgeordnet sein, sodass eine seitliche Außenfläche der optoelektronischen Leuchtvorrichtung 1 auch eine seitliche Außenfläche der dritten Vergussmasse 6 umfasst .
BEZUGSZEICHENLISTE
1 optoelektronische Leucht Vorrichtung
2 Träger 2a erster Kontaktbereich
2b zweiter Kontaktbereich
3 Halbleiterelement
4 erste Vergussmasse
4a erste Außenfläche 4b zweite Außenfläche
5 zweite Vergussmasse
6 dritte Vergussmasse
7 Lichtemissionsbereich
8 Lichtkegel 9 Bonddraht
10 isolierendes Material
L Emissionsrichtung d Abstand

Claims

PATENTANS PRÜCHE Optoelektronische Leuchtvorrichtung (1) umfassend: einen Träger (2) , insbesondere Leadframe; zumindest ein auf dem Träger (2) angeordnetes Licht emittierendes Halbleiterelement (3) , das dazu ausgebildet ist gepulstes Licht in einem Wellenlängenbereich, insbesondere infraroten Wellenlängenbereich, zu emittieren; eine erste für diesen Wellenlängenbereich im wesentlichen transparente Vergussmasse (4) , die zumindest einen Lichtemissionsbereich (7) des Halbleiterelementes (3) bedeckt; und eine zweite für diesen Wellenlängenbereich im wesentlichen transparente Vergussmasse (5) , die in eine Emissionsrichtung (L) des Halbleiterelementes (3) gesehen an die erste Vergussmasse (4) angrenzt; wobei die erste Vergussmasse (4) eine höhere Temperaturbeständigkeit als die zweite Vergussmasse (5) aufweist, und wobei die zweite Vergussmasse (5) aus der Gruppe der Epoxide oder aus der Gruppe der Gläser gewählt ist. Optoelektronische Leuchtvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die erste Vergussmasse (4) auf dem Träger
(2) angeordnet ist und das Halbleiterelement
(3) vollständig umschließt . Optoelektronische Leuchtvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei eine dritte lichtabsorbierende Vergussmasse (6) die erste
(4) und/oder zweite Vergussmasse (5) zumindest teilweise außerhalb eines von dem Halbleiterelement (3) emittierten Lichtkegels (8) bedeckt. Optoelektronische Leuchtvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 3, wobei der Träger (2) durch einen Leadframe mit einem ersten Kontaktbereich (2a) und einem zweiten Kontaktbereich (2b) gebildet ist, wobei das Halbleiterelement (3) auf dem ersten Kontaktbereich (2a) angeordnet und mit diesem elektrisch verbunden ist, und wobei das Halbleiterelement (3) mittels einem Bonddraht (9) mit dem zweiten Kontaktbereich (2b) elektrisch verbunden ist.
5. Optoelektronische Leuchtvorrichtung nach Anspruch 4, wobei der Bonddraht (9) vollständig in der ersten Vergussmasse (4) vergossen ist.
6. Optoelektronische Leuchtvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste Vergussmasse (4) zumindest eine freiliegende erste Außenfläche (4a) aufweist, welche insbesondere nicht von der zweiten Vergussmasse (5) bedeckt ist und auf einer dem Lichtemissionsbereich (7) des Halbleiterelementes (3) abgewandten Seite angeordnet ist.
7. Optoelektronische Leuchtvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei, in Emissionsrichtung (L) gesehen, eine dem Halbleiterelement (3) nachgeordnete zweite Außenfläche (4b) der ersten Vergussmasse (4) im Wesentlichen senkrecht auf dem Träger (2) angeordnet ist.
8. Optoelektronische Leuchtvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei, in Emissionsrichtung (L) gesehen, eine dem Halbleiterelement (3) nachgeordnete zweite Außenfläche (4b) der ersten Vergussmasse (4) im Wesentlichen parallel zu dem Lichtemissionsbereich (7) angeordnet ist.
9. Optoelektronische Leuchtvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein Abstand (d) zwischen dem Lichtemissionsbereich (7) und einer, in Emissionsrichtung (L) gesehen, dem Halbleiterelement (3) nachgeordneten zweiten Außenfläche (4b) der ersten Vergussmasse (4) derart gewählt ist, dass eine Leistungsdichte des von dem Halbleiterelement emittierten Lichts im Bereich der zweiten Außenfläche (4b) einen definierten Schwellenwert nicht übersteigt. Optoelektronische Leuchtvorrichtung nach Anspruch 9, wobei der Schwellenwert in Abhängigkeit von der Temperaturbeständigkeit der zweiten Vergussmasse (5) gewählt ist . Optoelektronische Leuchtvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein Abstand (d) zwischen dem Lichtemissionsbereich (7) und einer, in Emissionsrichtung (L) gesehen, dem Halbleiterelement (3) nachgeordneten zweiten Außenfläche (4b) der ersten Vergussmasse (4) zwischen einschließlich 10 pm und einschließlich 100 pm gewählt ist. Optoelektronische Leuchtvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste Vergussmasse (4) aus der Gruppe der Silikone gewählt ist. Optoelektronische Leuchtvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei Außenflächen der ersten Vergussmasse (4) eine höhere Klebrigkeit als Außenflächen der zweiten Vergussmasse (5) aufweisen. Verfahren zur Herstellung einer optoelektronische Leuchtvorrichtung (1) umfassend die Schritte:
Anordnen eines Licht emittierenden Halbleiterelements (3) , das dazu ausgebildet ist gepulstes Licht in einem - 22 -
Wellenlängenbereich, insbesondere infraroten Wellenlängenbereich, zu emittieren, auf einem Träger (2) , insbesondere Leadframe; elektrisches Kontaktieren des Halbleiterelementes (3) mit dem Träger (2) ;
Formpressen oder Spritzgießen einer für diesen Wellenlängenbereich im Wesentlichen transparenten ersten Vergussmasse (4) auf das Halbleiterbauelement (3) und/oder den Träger (2) derart, dass zumindest ein Lichtemissionsbereich (7) des Halbleiterelementes (3) bedeckt ist; und
Aufbringen einer für diesen Wellenlängenbereich im Wesentlichen transparenten zweiten Vergussmasse (5) derart, dass die zweite Vergussmasse (5) in eine Emissionsrichtung (L) des Halbleiterelementes (3) gesehen zumindest an die erste Vergussmasse (4) angrenzt; wobei die erste Vergussmasse (4) eine höhere Temperaturbeständigkeit als die zweite Vergussmasse (5) aufweist, und wobei die zweite Vergussmasse (5) aus der Gruppe der Epoxide oder aus der Gruppe der Gläser gewählt ist. Verfahren nach Anspruch 14, ferner umfassend ein Spritzpressen oder Spritzgießen einer lichtabsorbierenden dritten Vergussmasse (6) auf die erste (4) und/oder zweite Vergussmasse (5) und/oder den Träger (2) derart, dass Bereiche, die in Emissionsrichtung (L) dem Lichtemissionsbereich (7) nachgelagert sind, von der dritten Vergussmasse (6) freibleiben. Verfahren nach Anspruch 14 oder 15, wobei nach dem Schritt des Formpressens oder Spritzgießens der ersten Vergussmasse (4) ein Aushärten der ersten Vergussmasse erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 16, - 23 - wobei der Schritt des Aufbringens der zweiten Verguss- masse (5) ein Spritzpressen oder Spritzgießen umfasst. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 16, wobei der Schritt des Aufbringens der zweiten Vergussmasse (5) ein Anordnen einer vorgeformten Laserfacette umfassend das zweite Vergussmaterial umfasst. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 18, wobei der Schritt des elektrischen Kontaktierens des
Halbleiterelementes (3) ein Drahtbonden umfasst. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 19, wobei der Schritt des Aufbringens der zweiten Verguss- masse (5) und/oder der Schritt des Spritzpressens oder
Spritzgießens der dritten Vergussmasse (6) derart erfolgt, dass ein vom Emissionsbereich (7) abgewandter Bereich der ersten Vergussmasse (4) freibleibt.
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