WO2014170363A1 - Optoelektronisches bauelement - Google Patents

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WO2014170363A1
WO2014170363A1 PCT/EP2014/057705 EP2014057705W WO2014170363A1 WO 2014170363 A1 WO2014170363 A1 WO 2014170363A1 EP 2014057705 W EP2014057705 W EP 2014057705W WO 2014170363 A1 WO2014170363 A1 WO 2014170363A1
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semiconductor chip
light
emitting semiconductor
optoelectronic component
frame part
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PCT/EP2014/057705
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Boris Eichenberg
Michael Zitzlsperger
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Osram Opto Semiconductors Gmbh
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Definitions

  • the present invention relates to an optoelectronic component with a carrier substrate, at least one light ⁇ emitting semiconductor chip is arranged on a surface of the carrier substrate, and a frame member which laterally surrounds the light emitting semiconductor chip at least partially.
  • a lichtemittie ⁇ render semiconductor chip is often placed in a panel frame which forms a cavity around the light emitting semiconductor chip.
  • Such optoelectronic components are used, inter alia, in the automotive sector in vehicle lighting, wherein the light-emitting semiconductor chip of the op ⁇ toelektronischen component is then usually composed of a plurality of light-emitting diodes in the form of an LED array.
  • Materi ⁇ al for encapsulation of the light-emitting semiconductor chip in the cavity formed by the diaphragm frame from a casting compound-added titania silicone USAGE ⁇ Det.
  • the frame is usually a frame part of monocrystalline silicon used.
  • a defined, sharply outlined region is required on at least one edge (diaphragm edge).
  • the functionality as a diaphragm can be controlled by the silicon Frame part can be realized because a precise shaping ei ⁇ nes such frame part is possible.
  • Such a surface-mounted optoelectronic component will be enrolled ⁇ example, in DE 10 2010 023 815.
  • the present invention has the task also can take over the functionality of an aperture optoelectronic ⁇ MOORISH device with an improved frame member so ⁇ may well serve as a boundary for the liquid potting compound than be ⁇ riding determine.
  • the improved frame part should be inexpensive and reliable in manufacture and assembly.
  • An inventive optoelectronic component comprises a carrier substrate, at least one semiconductor light-emitting ⁇ semiconductor chip, which is be ⁇ solidifies on a surface of the carrier substrate, and a frame member which laterally surrounds the light emitting semiconductor chip at least partially.
  • the Rah ⁇ menteil case has a molded body.
  • the production of the frame part in the form of an injection-molded body has the advantage of improved mechanical stability. Compared to the silicon frame part used in the prior art, a significantly improved reliability in manufacture and assembly is given. This in turn allows significantly larger or longer LED arrays. Also is Compared to the silicon frame part, the production and use of thinner frame part possible. In addition, such a frame part can be produced at a significantly lower cost compared to the silicon frame part.
  • the frame part is closed around the light emitting semiconductor chip and forms a cavity which is at least partially filled with casting compound ei ⁇ ner.
  • the use of the potting compound serves for the encapsulation of the light-emitting semiconductor chip.
  • the encapsulation of optoelectronic semiconductor chip is protected and at the same time a homogeneous luminance of LED Ar- rays can be achieved by a ⁇ suitable potting compound.
  • the closed around the light emitting semiconductor chip frame part can advantageously act as Begren ⁇ requisite for the liquid potting compound.
  • a contact structure is arranged on the surface of the carrier substrate.
  • the contact structure extends un ⁇ ter the frame part in the cavity and spaced from lichtemittie ⁇ in power semiconductor chip, said contact structure and the light emitting semiconductor chip are electrically connected via a connecting line.
  • the frame member further has, at the side facing the light-emitting semiconductor chip on the upper inner edge a projection which Wenig ⁇ least partly extends through the contact structure.
  • the frame part has on its upper side a diaphragm part which is connected to the injection-molded body.
  • the panel part forms the upper inner edge of the cavity.
  • the frame part can be advantageously used as a panel, since it is possible with the edges of the panel part to produce very small tolerances. As a result, a sharply outlined area with high luminance can be realized.
  • the panel part has metallic conductivity. This has the advantage that components, which are arranged on the carrier substrate at ⁇ , may be electrically interconnected via the aperture part, for the conductor tracks would cross on the surface of the carrier substrate. It is also possible to electrically contact the light-emitting semiconductor chip via the cover part.
  • FIGS. 1A and 1B show an embodiment of an optoelectronic component according to the invention in a sectional view (FIG. 1A) and a plan view (FIG. 1B);
  • FIGS. 1A and 1B show a method for producing an optoelectronic component according to the invention according to the embodiment shown in FIGS. 1A and 1B, by means of intermediate steps shown in sectional view.
  • FIG. 1A sectional view
  • Fig. 1B plane view
  • the optoelectronic component 1 to a lichtemittie ⁇ in power semiconductor chip 2 is mounted on a surface of a supporting substrate 3.
  • the light-emitting semiconductor chip 2 may be a chip with a single light-emitting diode.
  • a chip array for example, be an LED array of a plurality of individual light emitting diodes.
  • Light-emitting semiconductor chips in the form of LED arrays are used, inter alia, in the automotive sector for vehicle lighting.
  • the light-emitting semiconductor chip 2 can also be designed as a laser chip or as a radiation detector chip.
  • the light-emitting semiconductor chip 2 preferably has a ceramic substrate 21 on which a semiconductor light source 22 is fixed.
  • the ceramic substrate 21 may be made of boron nitride (BN) or aluminum nitride (A1N), for example. The attachment can be done by sticking.
  • the ceramic substrate 21 may include a wiring pattern to which the semiconductor light source 22 may be electrically connected.
  • the semiconductor light source 22 is made of a III-V semiconductor material and emits monochromatic light.
  • a converter 23 as shown in FIG. 1A may be arranged to be changed from the light color of the semiconductor light source 22
  • the semiconductor light-emitting chip 2 as shown in Fig. 1A, to be in a recess in the carrier substrate 3 angeord ⁇ net, wherein the ceramic substrate 21 is preferably glued to ⁇ .
  • the carrier substrate 3 may be a metal core circuit board ⁇ .
  • a contact structure 4 vorzugswei ⁇ se in the form of a conductor track layer is arranged adjacent to the recess.
  • the contact ⁇ structure 4 is of the light-emitting semiconductor chip
  • a frame part 5 is arranged on the contact structure 4.
  • the frame member 5 is closed thereby, and so ⁇ been considered that it surrounds the light emitting semiconductor chip 2 is complete, as shown in the plan view in Fig. 1B.
  • a cavity 9 is formed by carrier substrate 3 and frame part 5, in which the light-emitting semiconductor chip 2 is arranged on ⁇ .
  • the frame member further has, at the side facing the light-emitting semiconductor chip upper inner edge 12 a Auskra- supply 14 which at least partly extends through the contact ⁇ structure. 4
  • a Auskra- supply 14 which at least partly extends through the contact ⁇ structure. 4
  • the cavity 9 can be partially or completely filled with a potting compound 10, whereby the light-emitting semiconductor chip ⁇ 2 is encapsulated with the connection wires 6 to the contact structure 4. It is also possible that the potting compound 10 forms an elevation, for example in the form of a lens, over the plane defined by the surface 6 of the frame part 5.
  • the frame member 5 acts as a boundary for the potting compound 10.
  • the encapsulation in the potting compound 10, the light-emitting semiconductor chip 2 and connecting wires 6 are protected from external environmental influences such as moisture or dust, but also against mechanical damage.
  • the potting compound 10 is transparent to electromagnetic radiation that is emitted from the surface of the light-emitting semiconductor chip 2 when the potting compound, as shown in FIG.
  • the potting compound 10 may, for example made of silicone or epoxy, or of a mixture of silicone and epoxy.
  • the potting compound 10 may consist of silicone, which is filled with titanium ⁇ dioxide. By such a potting compound a homogeneous luminance is achieved.
  • the potting compound 10 only laterally surrounds and fixes the light-emitting semiconductor chip 2 in the cavity, but does not cover the semiconductor light source 22 with the converter 23, as shown in the embodiment in FIG. 1A.
  • the potting compound then does not have to be transparent.
  • the frame part 5 is inventively formed as an injection molded body 8.
  • e-poxidharze, ver ⁇ apply silicone resins or epoxy-silicone hybrid resins are for this as materials.
  • a panel part 11 Arranged on the upper side of the frame part 5 is a panel part 11 which forms the upper inner edge 12 of the frame part 5 with the projection 14 (FIG. 1A).
  • the frame member 5 and the cavity 9 can have a rectangular shape while in the up ⁇ view (Fig. 1B). But it is also a round shape possible. In the case of the rectangular shape, the upper inner edges of the cavity may be straight or curved. Also, the corners can be rounded.
  • the diaphragm part 11 is manufactured with very small tolerances and can therefore take over the function of a diaphragm edge.
  • the diaphragm part 11 has bulges 13, which act as Veran ⁇ kerungen of the diaphragm part 11 in the injection molded body 8. For a better cohesion of the diaphragm part 11 and the injection molded body 8 is achieved. The risk of detachment of the diaphragm part 11 from the injection molded body 8 can thus be largely avoided.
  • the frame part 5 encloses the light-emitting semiconductor chip 2 only partially, so that the diaphragm edge is formed, for example, only on one side, on two sides or on three sides. In this case, the functionality of the cavity 9 and thus the encapsulation by the potting compound 10 are dispensed with, so that no limitation by the frame part 5 is necessary.
  • the diaphragm part 11 can consist of a conductive material and have metallic conductivity. This can do that
  • Aperture 11 are used in the optoelectronic component 1 for contacting electrical components.
  • further components which are arranged for example on the contact structure 4, are electrically connected to one another via the cover part 11. This allows a higher one
  • the shutter part 11 is in this case preferably formed from a metal, ⁇ example, aluminum, copper, silver or gold, or of a metallic alloy, which holds at least one such metal ⁇ ent.
  • the panel part 11 if it has no conduction function, be formed on the surface insulating and for example made of anodized aluminum. It is also possible to manufacture the panel part 11 in this case made of non-conductive material, for example of suitable plastics.
  • an injection-molded body 8 for the frame part 5 is advantageous in several points.
  • the costs for the production are significantly lower than when using a silicon frame part.
  • a significantly improved mechanical stability is achieved. This in turn facilitates the assembly and allows compared to the use of monocrystalline silicon frame part the production of larger and longer chip arrays.
  • the frame part can be formed only as an injection molded body without a visor part.
  • the diaphragm part instead of the diaphragm edge on the upper inner edge of the cavity as a stiffening element on the underside ⁇ side of the injection molded body.
  • the frame part may also be formed without a protrusion on the upper inner edge facing the light-emitting semiconductor chip.
  • the frame member may also be arranged directly on the then enlarged ke ⁇ ramischen substrate of the semiconductor light emitting chip.
  • the contact structure of the carrier substrate is then spaced from the frame part, whereby the connecting wires are guided from the ceramic substrate over the frame part to the contact structure.
  • the potting compound then covers the connecting wires and the frame part with.
  • FIGS. 1A and 1B A method for producing the optoelectronic component 1 according to the invention in accordance with the embodiment shown in FIGS. 1A and 1B will be explained below with reference to the schematic sectional views in FIGS. 2A to 2C.
  • the carrier substrate 3 having the recess is provided.
  • the Lei ⁇ terbahn für 4 is arranged.
  • the Conductor layer 4 and the light-emitting semiconductor chip 2 via soldered or bonded leads 6 electrically connected.
  • frame part 5 is with its bottom side on which the conductor layer 4, which is arranged on Suss 1, glued on.
  • the frame member 5 is set as in ⁇ so that the upper inner edge 12 of the screen member 11 has a defined distance from the semiconductor light emitting chip. 2
  • the edge of the diaphragm part 11 can act as a defined diaphragm edge, for example for low-beam arrangements.
  • the projection 14 of the frame part 5 on the the light emitting semiconductor chip 2 facing the upper inner edge 12 extends at least partially over the contact structure, the wiring layer 4 and covers the overall soldered or bonded connection wires 6 from the region of the Lei ⁇ terbahn für 4, thereby providing improved protection of Connecting wires before mechanical damage is achieved.
  • the cavity 9 formed by the frame part 5 is filled with potting compound 10.
  • the Rah ⁇ menteil 5 acts as a limit to the liquid Ver ⁇ casting compound.
  • the invention is not limited by the description with reference to the embodiments. Rather, the dung OF INVENTION ⁇ encompasses any new feature and also any combination of features, and in particular comprises any combination of features, even if this feature or this combination itself is not explicitly in the patent claims or the exemplary embodiments is given.

Abstract

Ein optoelektronisches Bauelement mit einem Trägersubstrat (3) und mindestens einem lichtemittierenden Halbleiterchip (2), der auf einer Oberfläche des Trägersubstrats (3) angeordnet ist weist ferner ein Rahmenteil (5), das den lichtemittierenden Halbleiterchip (2) seitlich zumindest teilweise umgibt auf, wobei das Rahmenteil (5) einen Spritzgusskörper (8) umfasst.

Description

Beschreibung
Optoelektronisches Bauelement
Die vorliegende Erfindung betrifft ein optoelektronisches Bauelement mit einem Trägersubstrat, mindestens einem licht¬ emittierenden Halbleiterchip, der auf einer Oberfläche des Trägersubstrats angeordnet ist, und einem Rahmenteil, das den lichtemittierenden Halbleiterchip seitlich zumindest teilweise umgibt .
Diese Patentanmeldung beansprucht die Priorität der deutschen Patentanmeldung DE 10 2013 207 111.6, deren Offenbarungsge¬ halt hiermit durch Bezugnahme aufgenommen wird.
Bei der Herstellung von oberflächenmontierbaren Halbleiterbauelementen (surface mounted device, SMD) , wie z.B. Leucht¬ dioden (light emitting diodes, LED), wird ein lichtemittie¬ render Halbleiterchip oft in einem Blendenrahmen platziert, der eine Kavität um den lichtemittierenden Halbleiterchip ausbildet. Solche optoelektronischen Bauelemente kommen unter anderem im Automobilbereich bei der Fahrzeugbeleuchtung zum Einsatz, wobei der lichtemittierende Halbleiterchip des op¬ toelektronischen Bauelementes sich dann in der Regel aus einer Vielzahl von Leuchtdioden in Form eines LED Arrays zusammensetzt .
Um ein homogenes Strahlungsbild zu erzeugen, wird als Materi¬ al für eine Verkapselung des lichtemittierenden Halbleiterchips in der durch den Blendenrahmen gebildeten Kavität eine Vergussmasse aus mit Titandioxid versetztem Silikon verwen¬ det. Als Blendenrahmen wird in der Regel ein Rahmenteil aus monokristallinem Silizium eingesetzt. Bei einer Verwendung als Abblendlicht-Anordnung ist nämlich neben einem homogenen Strahlungsbild ein definierter, möglichst scharf umrissener Bereich an mindestens einer Kante (Blendenkante) gefordert. Die Funktionalität als Blende kann durch das Silizium- Rahmenteil realisiert werden, da eine präzise Formgebung ei¬ nes derartigen Rahmenteils möglich ist.
Ein derartiges oberflächenmontierbares optoelektronisches Bauelement wird beispielsweise in der DE 10 2010 023 815 be¬ schrieben .
Nachteil bei der Verwendung eines Rahmenteils aus monokri¬ stallinem Silizium sind die hohen Kosten sowie die Bruchge- fahr bei Herstellung und Montage. Dieses Problem verschärft sich, wenn mit zunehmender Größe des lichtemittierenden Halbleiterchips eine gleichbleibende oder sogar abnehmende Dicke des Silizium-Rahmenteils gefordert wird. Die vorliegende Erfindung hat die Aufgabe ein optoelektroni¬ sches Bauelement mit einem verbesserten Rahmenteil, das so¬ wohl als Begrenzung für die flüssige Vergussmasse dienen kann als auch die Funktionalität einer Blende übernehmen kann, be¬ reitzustellen. Das verbesserte Rahmenteil soll kostengünstig und zuverlässig bei Herstellung und Montage sein.
Diese Aufgabe wird durch ein optoelektronisches Bauelement gemäß Anspruch 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Ein erfindungsgemäßes optoelektronisches Bauelement umfasst ein Trägersubstrat, mindestens einen lichtemittierenden Halb¬ leiterchip, der auf einer Oberfläche des Trägersubstrats be¬ festigt ist, und ein Rahmenteil, das den lichtemittierenden Halbleiterchip seitlich zumindest teilweise umgibt. Das Rah¬ menteil weist dabei einen Spritzgusskörper auf.
Das Herstellen des Rahmenteils in Form eines Spritzgusskörpers hat den Vorteil einer verbesserten mechanischen Stabili- tät. Im Vergleich zum im Stand der Technik verwendeten Sili- zium-Rahmenteil ist eine deutlich verbesserte Zuverlässigkeit bei Herstellung und Montage gegeben. Dies wiederum ermöglicht deutlich größere beziehungsweise längere LED Arrays. Auch ist im Vergleich zum Silizium-Rahmenteil die Herstellung und Verwendung dünnerer Rahmenteil möglich. Zudem kann ein derartiger Rahmenteil zu deutlich niedrigeren Kosten im Vergleich zum Silizium-Rahmenteil hergestellt werden.
Gemäß einer bevorzugten Ausführung der Erfindung ist der Rahmenteil um den lichtemittierenden Halbleiterchip geschlossen und bildet eine Kavität aus, die mindestens teilweise mit ei¬ ner Vergussmasse ausgefüllt ist. Die Verwendung der Verguss¬ masse dient der Verkapselung des lichtemittierenden Halbleiterchips. Durch die Verkapselung wird der optoelektronische Halbleiterchip geschützt und gleichzeitig kann durch eine¬ geeignete Vergussmasse eine homogene Leuchtdichte von LED Ar- rays erreicht werden. Das um den lichtemittierenden Halbleiterchip geschlossene Rahmenteil kann vorteilhaft als Begren¬ zung für die flüssige Vergussmasse wirken.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführung der Erfindung ist eine Kontaktstruktur auf der Oberfläche des Trägersubstrats angeordnet ist. Die Kontaktstruktur erstreckt sich dabei un¬ ter dem Rahmenteil in die Kavität und ist vom lichtemittie¬ renden Halbleiterchip beabstandet, wobei die Kontaktstruktur und der lichtemittierende Halbleiterchip über eine Verbindungsleitung elektrisch verbunden sind. Das Rahmenteil weist ferner an der dem lichtemittierenden Halbleiterchip zugewandten oberen Innenkante eine Auskragung auf, die sich wenigs¬ tens teilweise über die Kontaktstruktur erstreckt. Mit dieser Ausgestaltung wird ein verbesserter Schutz der Verbindungsleitung vor mechanischen Beschädigungen, insbesondere im Rahmen des Herstellungsprozesses vor dem Verkapseln mit Verguss¬ masse erreicht.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Rahmenteil an seiner Oberseite ein Blendenteil aufweist, der mit dem Spritzgusskörper verbunden ist. Das Blendenteil bildet dabei die obere Innenkante der Kavität. Dadurch kann der Rahmenteil vorteilhaft als Blende verwendet werden, da es möglich ist die Kanten des Blendenteils mit sehr geringen Toleranzen zu fertigen. Hierdurch kann ein scharf umrissener Bereich mit hoher Leuchtdichte realisiert werden . Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass das Blendenteil metallische Leitfähigkeit aufweist. Dies hat den Vorteil, dass Komponenten, die auf dem Trägersubstrat an¬ geordnet sind, über den Blendenteil elektrisch miteinander verbunden sein können, für die sich auf der Oberfläche des Trägersubstrats die Leiterbahnen kreuzen würden. Auch ist es möglich den lichtemittierenden Halbleiterchip über den Blendenteil elektrisch zu kontaktieren.
Die Erfindung ist in den beigefügten Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Figurenbeschreibung näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1A und Fig. 1B eine Ausführungsform eines erfindungsge- mäßen optoelektronischen Bauelementes in Schnittansicht (Fig. 1A) und Aufsicht (Fig. 1B) ; und
Fig. 2A bis Fig. 2C ein Verfahren zum Herstellen eines erfindungsgemäßen optoelektronischen Bauelementes gemäß der in Fig. 1A und Fig. 1B gezeigten Ausführungsform anhand von in Schnittansicht dargestellten Zwischenschritten.
Die Figuren zeigen schematische Darstellungen einer möglichen Ausführungsform eines erfindungsgemäßen optoelektronischen Bauelementes. Die Größenverhältnisse der in den Figuren dar¬ gestellten Elemente untereinander sind nicht als maßstäblich zu betrachten. Vielmehr können einzelne Elemente zur besseren Darstellbarkeit und/oder zum besseren Verständnis übertrieben groß dargestellt sein. Gleiche, gleichartige oder gleich wir- kende Elemente sind in den Figuren mit denselben Bezugszei¬ chen versehen. Wie Fig. 1A (Schnittansicht) und Fig. 1B (Aufsicht) zeigen, weist das optoelektronische Bauelement 1 einen lichtemittie¬ renden Halbleiterchip 2 auf, der auf einer Oberfläche eines Trägersubstrates 3 befestigt ist. Bei dem lichtemittierenden Halbleiterchip 2 kann es sich um einen Chip mit einzelnen Leuchtdiode handeln. Auch kann statt eines einzelnen licht¬ emittierenden Elementes ein Chip Array, z.B. ein LED Array aus einer Vielzahl einzelner Leuchtdioden vorliegen. Lichtemittierenden Halbleiterchips in Form von LED Arrays kommen unter anderem im Automobilbereich bei der Fahrzeugbeleuchtung zum Einsatz. Alternativ kann der lichtemittierende Halbleiterchip 2 auch als Laserchip oder als Strahlungsdetektorchip ausgebildet sein. Der lichtemittierende Halbleiterchip 2 weist vorzugsweise ein keramisches Substrat 21, auf dem eine Halbleiter-Lichtquelle 22 fixiert ist. Das keramische Substrat 21 kann zum Beispiel aus Bornitrid (BN) oder Aluminiumnitrid (A1N) bestehen. Die Befestigung kann durch Aufkleben erfolgen. Das keramische Substrat 21 kann eine Leiterbahnstruktur enthalten, mit der Halbleiter-Lichtquelle 22 elektrisch angeschlossen werden kann. Vorzugsweise besteht die Halbleiter-Lichtquelle 22 aus einem III-V Halbleitermaterial und emittiert monochromes Licht. Auf der Halbleiter-Lichtquelle 22 kann ein Konverter 23, wie in Fig. 1A gezeigt, angeordnet sein, um ein gegenüber der Lichtfarbe der Halbleiter-Lichtquelle 22 veränderte
Lichtfarbe z.B. eine dem Tageslicht entsprechende Lichtfarbe einzustellen . Der lichtemittierende Halbleiterchip 2 kann, wie in Fig. 1A gezeigt ist, in einer Aussparung im Trägersubstrat 3 angeord¬ net sein, wobei das keramische Substrat 21 vorzugsweise auf¬ geklebt ist. Das Trägersubstrat 3 kann dabei eine Metallkern¬ platine sein. Auf der Oberfläche des Trägersubstrats 3 ist an die Aussparung angrenzend eine Kontaktstruktur 4, vorzugswei¬ se in Form einer Leiterbahnschicht angeordnet. Die Kontakt¬ struktur 4 ist vom lichtemittierenden Halbleiterchip
beabstandet, wobei die Kontaktstruktur 4 und der lichtemit- tierenden Halbleiterchip 2 über Verbindungsleitungen 6, vorzugsweise gelötete oder gebondete Anschlussdrähte elektrisch verbunden sind. Ferner ist ein Rahmenteil 5 auf der Kontaktstruktur 4 angeordnet. Das Rahmenteil 5 ist dabei geschlossen und so ausge¬ legt, dass es den lichtemittierenden Halbleiterchip 2 vollständig umgibt, wie in der Aufsicht in Fig. 1B gezeigt ist. Damit wird von Trägersubstrat 3 und Rahmenteil 5 eine Kavität 9 gebildet, in der der lichtemittierende Halbleiterchip 2 an¬ geordnet ist.
Das Rahmenteil weist ferner an der dem lichtemittierenden Halbleiterchip zugewandten oberen Innenkante 12 eine Auskra- gung 14 auf, die sich wenigstens teilweise über die Kontakt¬ struktur 4 erstreckt. Mit dieser Ausgestaltung wird ein verbesserter Schutz der Anschlussdrähte 4 vor mechanischen Beschädigungen insbesondere im Rahmen des Herstellungsprozesses erreicht .
Die Kavität 9 kann mit einer Vergussmasse 10 teilweise oder ganz ausgefüllt werden, wodurch der lichtemittierende Halb¬ leiterchip 2 mit den Anschlussdrähten 6 zur Kontakt struktur 4 verkapselt ist. Es ist auch möglich, dass die Vergussmasse 10 eine Erhebung beispielsweise in Form einer Linse über der durch die Oberfläche 6 des Rahmenteils 5 definierten Ebene ausformt. Das Rahmenteil 5 wirkt dabei als Begrenzung für die Vergussmasse 10. Durch die Einkapselung in der Vergussmasse 10 werden der lichtemittierende Halbleiterchip 2 sowie Anschlussdrähte 6 vor äußeren Umwelteinflüssen wie Feuchtigkeit oder Staub, a- ber auch vor mechanischen Beschädigungen geschützt. Die Vergussmasse 10 ist transparent für elektromagnetische Strahlung ausgebildet, die von der Oberfläche des lichtemittierenden Halbleiterchips 2 ausgesendet wird, wenn die Vergussmasse, wie in Fig. 1A gezeigt, die Halbleiter-Lichtquelle 22 mit dem Konverter 23 abdeckt. Die Vergussmasse 10 kann zum Beispiel aus Silikon oder Epoxid, oder aus einer Mischung aus Silikon und Epoxid bestehen. In der Vergussmasse 10 können weiterhin lichtstreuende oder reflektierende Partikel und/oder ein Lu¬ mineszenzkonversionsmaterial enthalten sein. Beispielsweise kann die Vergussmasse 10 aus Silikon bestehen, das mit Titan¬ dioxid gefüllt ist. Durch eine derartige Vergussmasse wird eine homogene Leuchtdichte erreicht.
Es besteht aber auch die Möglichkeit, dass die Vergussmasse 10 in der Kavität den lichtemittierenden Halbleiterchip 2 nur seitlich einfasst und fixiert, nicht aber, wie bei der Aus¬ führungsform in Fig. 1A gezeigt, die Halbleiter-Lichtquelle 22 mit dem Konverter 23 abdeckt. Die Vergussmasse muss dann nicht transparent ausgebildet sein.
Das Rahmenteil 5 ist erfindungsgemäß als Spritzgusskörper 8 ausgeformt. Als Materialien können hierfür beispielsweise E- poxidharze, Silikonharze oder Epoxid-Silikon-Hybridharze ver¬ wendet werden. An der Oberseite des Rahmenteils 5 ist ein Blendenteil 11 angeordnet, das die obere Innenkante 12 des Rahmenteils 5 mit der Auskragung 14 bildet (Fig. 1A) .
Das Rahmenteil 5 und die Kavität 9 können dabei in der Auf¬ sicht (Fig. 1B) eine rechteckige Form haben. Es ist aber auch eine runde Form möglich. Im Fall der rechteckigen Form können die oberen Innenkanten der Kavität gerade oder gebogen sein. Auch können die Ecken abgerundet sein. Das Blendenteil 11 wird mit sehr geringen Toleranzen gefertigt und kann daher die Funktion einer Blendenkante übernehmen.
Das Blendenteil 11 weist Ausbuchtungen 13 auf, die als Veran¬ kerungen des Blendenteils 11 in dem Spritzgusskörper 8 wirken. Damit wird ein besserer Zusammenhalt des Blendenteils 11 und des Spritzgusskörpers 8 erreicht. Die Gefahr einer Ablö- sung des Blendenteils 11 vom Spritzgusskörper 8 kann damit weitgehend vermieden werden. Es ist alternativ möglich, dass das Rahmenteil 5 den licht¬ emittierenden Halbleiterchip 2 nur teilweise umschließt, so dass die Blendenkante beispielsweise nur an einer Seite, an zwei Seiten oder auch an drei Seiten ausgeformt ist. In die- sem Fall wird auf die Funktionalität der Kavität 9 und damit auf die Verkapselung durch die Vergussmasse 10 verzichtet, so dass keine Begrenzung durch das Rahmenteil 5 nötig ist.
Das Blendenteil 11 kann aus einem leitfähigen Material beste- hen und metallische Leitfähigkeit aufweisen. Damit kann das
Blendenteil 11 im optoelektronischen Bauelement 1 zum Kontaktieren von elektrischen Komponenten genutzt werden. So können weitere Komponenten, die beispielsweise auf der Kontaktstruktur 4 angeordnet sind, über den Blendenteil 11 elektrisch miteinander verbunden werden. Dies ermöglicht eine höhere
Flexibilität bei Layout und Kontaktierung . Elektrische Ver¬ bindungen zum Blendenteil 11 können durch Löten und Drahtbonden realisiert werden. Ferner kann auch lichtemittierenden Halbleiterchip 2 mit dem Blendenteil 11 beispielsweise über Anschlussdrähte elektrisch verbunden sein. Das Blendenteil 11 wird in diesem Fall vorzugsweise aus einem Metall, beispiels¬ weise Aluminium, Kupfer, Silber oder Gold oder aus einer metallischen Legierung, die zumindest ein solches Metall ent¬ hält, gebildet.
In einer alternativen Ausführungsform kann das Blendenteil 11, wenn es keine Leitungsfunktion besitzt, an der Oberfläche isolierend ausgebildet sein und beispielsweise aus eloxiertem Aluminium bestehen. Es ist auch möglich das Blendenteil 11 in diesem Fall aus nichtleitendem Material zu fertigen, beispielsweise aus geeigneten Kunststoffen.
Die Verwendung eines Spritzgusskörpers 8 für das Rahmenteil 5 ist in mehreren Punkten vorteilhaft. So sind die Kosten für die Herstellung deutlich geringer als bei Verwendung eines Silizium-Rahmenteils. Ferner wird eine deutlich verbesserte mechanische Stabilität erreicht. Dies wiederum erleichtert die Montage und ermöglicht im Vergleich zur Verwendung von monokristallinen Silizium-Rahmenteil die Herstellung größerer und längerer Chip Arrays .
Alternativ ist es auch möglich auf das funktionale Merkmal der Blendenkante des Rahmenteils zu verzichten, wenn keine engen Toleranzen für die Blendenkante gefordert sind. In die¬ sem Fall kann der Rahmenteil nur als Spritzgusskörper ohne Blendenteil ausgebildet sein. Weiterhin besteht die Möglich¬ keit, das Blendenteil statt als Blendenkante an der oberen Innenkante der Kavität als Versteifungselement auf der Unter¬ seite des Spritzgusskörpers vorzusehen. Wenn das Verstei¬ fungselement dann aus Metall besteht, kann auch eine Lötver¬ bindung mit dem Trägersubstrat bzw. der Kontaktstruktur auf dem TrägerSubstrat ausgeführt werden, die für eine verbesser- te Stabilität der Verbindung sorgt.
Gemäß einer alternativen Ausführungsform kann das Rahmenteil auch ohne eine Auskragung an der dem lichtemittierenden Halbleiterchip zugewandten oberen Innenkante ausgebildet sein. Das Rahmenteil kann auch direkt auf dem dann vergrößerten ke¬ ramischen Substrat des lichtemittierenden Halbleiterchip angeordnet sein. Die Kontaktstruktur des Tragersubstrates ist dann vom Rahmenteil beabstandet, wobei die Anschlussdrähte vom keramischen Substrat über das Rahmenteil hinweg auf die Kontaktstruktur geführt werden. Die Vergussmasse deckt dann die Anschlussdrähte und das Rahmenteil mit ab.
Ein Verfahren zum Herstellen des erfindungsgemäßen optoelektronischen Bauelementes 1 gemäß der in den Fig. 1A und Fig. 1B gezeigten Ausführungsform wird im Folgenden anhand der schematischen Schnittansichten in den Fig. 2A bis Fig. 2C erläutert .
Wie in Fig. 2A gezeigt, wird das Trägersubstrat 3 bereitge- stellt, das die Aussparung aufweist. Auf der Oberfläche des Trägersubstrats 3 an die Aussparung angrenzend ist die Lei¬ terbahnschicht 4 angeordnet. In der Aussparung ist der licht¬ emittierende Halbleiterchip 2 eingeklebt. Ferner ist die die Leiterbahnschicht 4 und der lichtemittierenden Halbleiterchip 2 über gelötete oder gebondete Anschlussdrähte 6 elektrisch verbunden . Das Rahmenteil 5 wird in Spritzgusstechnik beispielsweise in QFN-Technik (QFN = quad flat no-lead) durch Umformen des Blendenteils 11 hergestellt. Dadurch entsteht ein Spritzguss¬ körper 8, der an seiner Oberseite das Blendenteil 11 aufweist und der die Ausbuchtungen 13 des Blendenteils 11 umschließt.
Mit Hilfe des Spritzgussverfahrens können dünnere Rahmenteil mit Dicken des Spritzgusskörpers 8 über dem Blendenteil 11 von minimal 200 pm hergestellt werden. Im Vergleich dazu wei¬ sen vergleichbare Silizium-Rahmenteile eine minimale Dicke von 275 pm auf. Damit erlaubt die Verwendung eines Rahmen¬ teils basierend auf einem Spritzgusskörper 8 einen kompakte¬ ren Aufbau des optoelektronischen Bauelementes 1.
Wie in Fig. 2B dargestellt, wird Rahmenteil 5 mit seiner Un- terseite auf die die Leiterbahnschicht 4, die auf Trägersub¬ strat 3 angeordnet ist, aufgeklebt. Der Rahmenteil 5 wird da¬ bei so gesetzt, dass die obere Innenkante 12 des Blendenteils 11 einen definierten Abstand zum lichtemittierenden Halbleiterchip 2 hat. Dadurch kann die Kante des Blendenteils 11 als definierte Blendenkante beispielsweise für Abblendlicht- Anordnungen wirken. Die Auskragung 14 des Rahmenteils 5 an der dem lichtemittierenden Halbleiterchip 2 zugewandten oberen Innenkante 12 erstreckt sich wenigstens teilweise über die Kontaktstruktur die Leiterbahnschicht 4 und deckt die ge- lötete oder gebondete Anschlussdrähte 6 im Bereich der Lei¬ terbahnschicht 4 ab, wodurch ein verbesserter Schutz der Anschlussdrähte vor mechanischen Beschädigungen erreicht wird.
Wie in Fig. 2C dargestellt, wird die durch das Rahmenteil 5 entstandene Kavität 9 mit Vergussmasse 10 gefüllt. Das Rah¬ menteil 5 wirkt dabei als Begrenzung für die flüssige Ver¬ gussmasse . Die Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr umfasst die Erfin¬ dung jedes neue Merkmal sowie jede Kombination von Merkmalen, und beinhaltet insbesondere jede Kombination von Merkmalen, auch wenn dieses Merkmal oder diese Kombination selbst nicht explizit in den Patentansprüchen oder den Ausführungsbeispielen angegeben ist.
Ί
Bezugs zeichenliste :
1 optoelektronisches Bauelement
2 lichtemittierender Halbleiterchip 3 Trägersubstrat
4 Kontaktstruktur
5 Rahmenteil
6 Verbindungsleitung
8 Spritzgusskörper
9 Kavität
10 Vergussmasse
11 Blendenteil
12 Obere Innenkante des Blendenteils
13 Ausbuchtung des Blendenteils 14 Auskragung
21 Keramikträger
22 LED-Chip
23 Konverter

Claims

Ansprüche
1. Optoelektronisches Bauelement (1) umfassend
ein Trägersubstrat (3),
mindestens einen lichtemittierenden Halbleiterchip (2), der auf einer Oberfläche des Trägersubstrats (3) angeordnet ist, und
ein Rahmenteil (5), das den lichtemittierenden Halbleiterchip (2) seitlich zumindest teilweise umgibt,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Rahmenteil (5) einen Spritzgusskörper (8) aufweist.
2. Optoelektronisches Bauelement gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Rahmenteil (5) den lichtemittieren- den Halbleiterchip (2) umschließt und eine Kavität (9) aus¬ bildet, wobei die Kavität (9) mindestens teilweise mit einer Vergussmasse (10) ausgefüllt ist.
3. Optoelektronisches Bauelement gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Kontaktstruktur (4) auf der Ober¬ fläche des Trägersubstrats (3) angeordnet ist, wobei die Kon¬ taktstruktur (4) sich unter dem Rahmenteil (5) in die Kavität (9) erstreckt und vom lichtemittierenden Halbleiterchip (2) beabstandet ist, wobei die Kontaktstruktur (4) und der licht- emittierende Halbleiterchip (2) über eine Verbindungsleitung (6) elektrisch verbunden sind, und wobei das Rahmenteil (5) an der dem lichtemittierenden Halbleiterchip (2) zugewandten oberen Innenkante (12) eine Auskragung (14) aufweist, die sich wenigstens teilweise über die Kontaktstruktur (4) er- streckt.
4. Optoelektronisches Bauelement gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Rahmenteil (5) ein Blendenteil (11) aufweist, das die dem lichtemittierenden Halbleiterchip (2) zugewandte obere Innenkante (12) bildet und mit dem Spritzgusskörper (8) verbunden ist.
5. Optoelektronisches Bauelement gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Blendenteil (11) eine Ausbuchtung (13) aufweist, die von dem Spritzgusskörper (8) eingefasst ist .
6. Optoelektronisches Bauelement gemäß Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Blendenteil (11) metallische Leitfähigkeit besitzt, wobei Komponenten über das Blendenteil (11) elektrisch miteinander verbunden sind.
7. Optoelektronisches Bauelement gemäß einem der vorherge¬ henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Halblei¬ terchip (2) einen Keramikträger (21) und einen LED-Chip (22) aufweist .
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