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DE102016119002A1 - Optoelektronisches bauelement und verfahren zum herstellen eines optoelektronischen bauelements - Google Patents

Optoelektronisches bauelement und verfahren zum herstellen eines optoelektronischen bauelements Download PDF

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optoelectronic
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carrier
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Matthias Sperl
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Osram Opto Semiconductors GmbH
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Abstract

Ein optoelektronisches Bauelement weist einen Träger auf, über dessen Oberseite ein erster optoelektronischer Halbleiterchip und ein zweiter optoelektronischer Halbleiterchip angeordnet sind. Die optoelektronischen Halbleiterchips weisen jeweils eine Oberseite, eine der Oberseite gegenüberliegende Unterseite und sich zwischen der Oberseite und der Unterseite erstreckende Seitenflächen auf. Die Unterseiten der optoelektronischen Halbleiterchips sind der Oberseite des Trägers zugewandt. Über der Oberseite des Trägers ist ein erstes Vergussmaterial angeordnet, das Teile der Seitenflächen des ersten optoelektronischen Halbleiterchips bedeckt. Über der Oberseite des Trägers ist außerdem ein zweites Vergussmaterial angeordnet, das das erste Vergussmaterial bedeckt.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein optoelektronisches Bauelement sowie ein Verfahren zum Herstellen eines optoelektronischen Bauelements.
  • Optoelektronische Bauelemente mit mehreren optoelektronischen Halbleiterchips sind aus dem Stand der Technik bekannt. Beispielsweise sind aus dem Stand der Technik optoelektronische Bauelemente bekannt, bei denen je ein im roten, blauen und grünen Spektralbereich emittierender Leuchtdiodenchip gemeinsam auf einer Leiterplatte angeordnet sind. Solche optoelektronischen Bauelemente können beispielsweise zur Herstellung von Videowänden dienen.
  • Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein optoelektronisches Bauelement bereitzustellen. Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren zum Herstellen eines optoelektronischen Bauelements anzugeben. Diese Aufgaben werden durch ein optoelektronisches Bauelement und durch ein Verfahren zum Herstellen eines optoelektronischen Bauelements mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. In den abhängigen Ansprüchen sind verschiedene Weiterbildungen angegeben.
  • Ein optoelektronisches Bauelement weist einen Träger auf. Über einer Oberseite des Trägers sind ein erster optoelektronischer Halbleiterchip und ein zweiter optoelektronischer Halbleiterchip angeordnet. Die optoelektronischen Halbleiterchips weisen jeweils eine Oberseite, eine der Oberseite gegenüberliegende Unterseite und sich zwischen der Oberseite und der Unterseite erstreckende Seitenflächen auf. Dabei sind die Unterseiten der optoelektronischen Halbleiterchips der Oberseite des Trägers zugewandt. Über der Oberseite des Trägers ist ein erstes Vergussmaterial angeordnet, das Teile der Seitenflächen des ersten optoelektronischen Halbleiterchips bedeckt. Über der Oberseite des Trägers ist außerdem ein zweites Vergussmaterial angeordnet, das das erste Vergussmaterial bedeckt.
  • Das erste Vergussmaterial und das zweite Vergussmaterial können bei diesem optoelektronischen Bauelement jeweils eigene Aufgaben erfüllen. Beispielsweise kann das erste Vergussmaterial dazu dienen, von dem ersten optoelektronischen Halbleiterchip emittiertes Licht zumindest teilweise zu reflektieren, um Absorptionsverluste zu reduzieren. Das zweite Vergussmaterial kann bei diesem optoelektronischen Bauelement dazu dienen, von außen auf das optoelektronische Bauelement treffendes Licht zu absorbieren, um einen hohen Kontrast zu von dem optoelektronischen Bauelement emittiertem Licht zu gewährleisten. Dadurch, dass das zweite Vergussmaterial das erste Vergussmaterial bedeckt, wird vorteilhafterweise sichergestellt, dass von außen auf das optoelektronische Bauelement auftreffendes Licht nicht an dem ersten Vergussmaterial reflektiert wird.
  • In einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauelements bedeckt das zweite Vergussmaterial zumindest Teile der Seitenflächen des zweiten optoelektronischen Halbleiterchips. Vorteilhafterweise wird dadurch sichergestellt, dass die Umgebung des zweiten optoelektronischen Halbleiterchips durch das zweite Vergussmaterial bedeckt ist und somit keine optische Reflexion an reflektierenden Flächen in der Umgebung des zweiten optoelektronischen Halbleiterchips erfolgen kann.
  • In einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauelements schließt das zweite Vergussmaterial bündig mit den Oberseiten des ersten optoelektronischen Halbleiterchips und des zweiten optoelektronischen Halbleiterchips ab. Vorteilhafterweise wird dadurch eine homogene und plane Oberseite des optoelektronischen Bauelements gebildet, die einen starken optischen Kontrast gewährleistet.
  • In einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauelements ist der erste optoelektronische Halbleiterchip als volumenemittierender Leuchtdiodenchip ausgebildet, insbesondere als volumenemittierender Saphir-Leuchtdiodenchip. Vorteilhafterweise wird bei diesem optoelektronischen Bauelement von dem ersten optoelektronischen Halbleiterchip an seinen Seitenflächen in seitliche Richtung abgestrahltes Licht zumindest teilweise an dem die Seitenflächen des ersten optoelektronischen Halbleiterchips zumindest teilweise bedeckenden ersten Vergussmaterial reflektiert und dadurch nutzbar gemacht. Dadurch weist das optoelektronische Bauelement vorteilhafterweise nur geringe Absorptionsverluste auf.
  • In einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauelements ist der zweite optoelektronische Halbleiterchip als oberflächenemittierender Leuchtdiodenchip ausgebildet, insbesondere als InGaAlP-Leuchtdiodenchip. Dabei ist die Oberseite des zweiten optoelektronischen Halbleiterchips eine Strahlungsemissionsseite. Vorteilhafterweise besteht bei diesem optoelektronischen Bauelement ein starker Kontrast zwischen der strahlungsemittierenden Oberseite des zweiten optoelektronischen Halbleiterchips und der durch das zweite Vergussmaterial gebildeten Umgebung der Oberseite des zweiten optoelektronischen Halbleiterchips.
  • In einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauelements ist das erste Vergussmaterial lichtreflektierend. Vorteilhafterweise wird von dem ersten optoelektronischen Halbleiterchip in eine nicht der Abstrahlrichtung des optoelektronischen Bauelements entsprechende Richtung emittiertes Licht dadurch zumindest teilweise an dem ersten Vergussmaterial reflektiert und hierdurch nutzbar gemacht. Dadurch reduzieren sich bei diesem optoelektronischen Bauelement vorteilhafterweise Absorptionsverluste.
  • In einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauelements ist das zweite Vergussmaterial lichtabsorbierend. Vorteilhafterweise wird dadurch bei diesem optoelektronischen Bauelement ein starker optischer Kontrast zwischen den lichtemittierenden Oberseiten der optoelektronischen Halbleiterchips und den durch das zweite Vergussmaterial gebildeten Umgebungsbereichen erzielt.
  • In einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauelements ist der Träger als Leiterplatte ausgebildet. An der Oberseite des als Leiterplatte ausgebildeten Trägers können dabei vorteilhafterweise Metallisierungsflächen zur elektrischen Kontaktierung der optoelektronischen Halbleiterchips des optoelektronischen Bauelements angeordnet sein.
  • In einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauelements sind der erste optoelektronische Halbleiterchip und der zweite optoelektronische Halbleiterchip mittels eines Klebers an der Oberseite des Trägers befestigt, insbesondere mittels eines Silberleitklebers oder eines Weißklebers. Vorteilhafterweise ermöglicht dies eine einfache und kostengünstige Befestigung der optoelektronischen Halbleiterchips an der Oberseite des Trägers. Dabei führen eventuelle lichtreflektierende Eigenschaften des Klebers vorteilhafterweise nicht zu einer Verschlechterung des bei dem optoelektronischen Bauelement erzielbaren Schwarzeindrucks und Kontrasts, da der Kleber vorteilhafterweise durch das zweite Vergussmaterial bedeckt ist.
  • In einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauelements sind die Seitenflächen des zweiten optoelektronischen Halbleiterchips nicht durch das erste Vergussmaterial bedeckt. Vorteilhafterweise wird dadurch ein besonders guter Schwarzeindruck und dadurch ein hoher optischer Kontrast in der Umgebung des zweiten optoelektronischen Halbleiterchips des optoelektronischen Bauelements erzielt.
  • In einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauelements sind Teile der Seitenflächen des zweiten optoelektronischen Halbleiterchips durch das erste Vergussmaterial bedeckt. Vorteilhafterweise ist diese Ausführungsform des optoelektronischen Bauelements besonders einfach und kostengünstig herstellbar.
  • In einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauelements bedeckt das erste Vergussmaterial zwischen 2/3 und 4/5 der Seitenflächen des ersten optoelektronischen Halbleiterchips und des zweiten optoelektronischen Halbleiterchips. Vorteilhafterweise wird durch eine solche Bedeckung der Seitenflächen des ersten optoelektronischen Halbleiterchips und des zweiten optoelektronischen Halbleiterchips einerseits sichergestellt, dass von den optoelektronischen Halbleiterchips in eine nicht der Abstrahlrichtung des optoelektronischen Bauelements entsprechende Richtung abgestrahltes Licht zu einem großen Teil an dem ersten Vergussmaterial reflektiert und dadurch potentiell genutzt wird, zum anderen aber das erste Vergussmaterial durch eine ausreichend dicke Schicht des zweiten Vergussmaterials bedeckt ist, um einen hohen Kontrast des optoelektronischen Bauelements zu gewährleisten.
  • In einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauelements ist über der Oberseite des Trägers ein dritter optoelektronischer Halbleiterchip mit einer Oberseite, einer der Oberseite gegenüberliegenden Unterseite und sich zwischen der Oberseite und der Unterseite erstreckenden Seitenflächen angeordnet. Dabei ist die Unterseite des dritten optoelektronischen Halbleiterchips der Oberseite des Trägers zugewandt. Das erste Vergussmaterial bedeckt dabei Teile der Seitenflächen des dritten optoelektronischen Halbleiterchips. Vorteilhafterweise können der erste optoelektronische Halbleiterchip, der zweite optoelektronische Halbleiterchip und der dritte optoelektronische Halbleiterchip bei diesem optoelektronischen Bauelement dazu ausgebildet sein, Licht unterschiedlicher Wellenlängen zu emittieren, beispielsweise rotes, grünes und blaues Licht. Dadurch kann es das optoelektronische Bauelement ermöglichen, Mischlicht mit einer einstellbaren Farbe abzustrahlen.
  • In einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauelements ist der dritte optoelektronische Halbleiterchip als volumenemittierender Leuchtdiodenchip ausgebildet, insbesondere als volumenemittierender Saphir-Leuchtdiodenchip. Vorteilhafterweise wird durch den dritten optoelektronischen Halbleiterchip an seinen Seitenflächen abgestrahltes Licht zumindest teilweise durch das die Seitenflächen des dritten optoelektronischen Halbleiterchips bedeckende erste Vergussmaterial reflektiert, was eine Absorption und damit einen Verlust dieses Lichts verhindert. Dadurch kann das optoelektronische Bauelement vorteilhafterweise eine hohe erreichbare Leuchtstärke und einen hohen Wirkungsgrad aufweisen.
  • Ein Verfahren zum Herstellen eines optoelektronischen Bauelements umfasst Schritte zum Bereitstellen eines Trägers mit einer Oberseite, zum Anordnen eines ersten optoelektronischen Halbleiterchips und eines zweiten optoelektronischen Halbleiterchips über einer Oberseite des Trägers, wobei die optoelektronischen Halbleiterchips jeweils eine Oberseite, eine der Oberseite gegenüberliegende Unterseite und sich zwischen der Oberseite und der Unterseite erstreckende Seitenflächen aufweisen, wobei die Unterseiten der optoelektronischen Halbleiterchips der Oberseite des Trägers zugewandt werden, zum Anordnen eines ersten Vergussmaterials über der Oberseite des Trägers, wobei Teile der Seitenflächen des ersten optoelektronischen Halbleiterchips bedeckt werden, und zum Anordnen eines zweiten Vergussmaterials über der Oberseite des Trägers, wobei das erste Vergussmaterial bedeckt wird.
  • Vorteilhafterweise ermöglicht dieses Verfahren eine Herstellung eines optoelektronischen Bauelements, bei dem das erste Vergussmaterial von dem ersten optoelektronischen Halbleiterchip in eine nicht der Abstrahlrichtung des optoelektronischen Bauelements entsprechende Richtung emittiertes Licht zumindest zum Teil reflektiert und dadurch einer Nutzung zugänglich macht, und das zweite Vergussmaterial von außen auf das optoelektronische Bauelement treffendes Licht absorbiert, um einen starken Schwarzeindruck und dadurch einen hohen optischen Kontrast zwischen den Strahlungsemissionsflächen der optoelektronischen Halbleiterchips und den Umgebungen der Strahlungsemissionsflächen zu gewährleisten.
  • In einer Ausführungsform des Verfahrens erfolgt das Anordnen des ersten Vergussmaterials durch Nadeldosieren (Dispensing) oder durch Jetting. Vorteilhafterweise ermöglicht das Verfahren dadurch eine präzise Anordnung des ersten Vergussmaterials.
  • In einer Ausführungsform des Verfahrens erfolgt das Anordnen des zweiten Vergussmaterials durch Nadeldosieren (Dispensing), durch Jetting oder durch Sprühen (Spray Coating). Vorteilhafterweise ermöglicht dies eine präzise Anordnung des zweiten Vergussmaterials.
  • Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele, die im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert werden. Dabei zeigen in jeweils schematisierter Darstellung
  • 1 eine geschnittene Seitenansicht eines Trägers mit an einer Oberseite angeordneten optoelektronischen Halbleiterchips;
  • 2 eine geschnittene Seitenansicht des Trägers und der optoelektronischen Halbleiterchips nach einem Anordnen eines ersten Vergussmaterials;
  • 3 eine geschnittene Seitenansicht des Trägers, der optoelektronischen Halbleiterchips und des ersten Vergussmaterials nach einem Anordnen eines zweiten Vergussmaterials;
  • 4 eine weitere geschnittene Seitenansicht des Trägers und der an seiner Oberseite angeordneten optoelektronischen Halbleiterchips;
  • 5 eine geschnittene Seitenansicht des Trägers und der optoelektronischen Halbleiterchips nach einem Anordnen eines ersten Vergussmaterials; und
  • 6 eine geschnittene Seitenansicht des Trägers, der optoelektronischen Halbleiterchips und des ersten Vergussmaterials nach einem Anordnen eines zweiten Vergussmaterials.
  • 1 zeigt eine schematische geschnittene Seitenansicht eines optoelektronischen Bauelements 10 in einem noch unfertigen Bearbeitungsstand während der Herstellung des optoelektronischen Bauelements 10. Das optoelektronische Bauelement 10 ist dazu vorgesehen, Licht abzustrahlen, beispielsweise sichtbares Licht. Das optoelektronische Bauelement 10 kann beispielsweise dazu vorgesehen sein, sichtbares Licht mit einstellbarer Farbe zu erzeugen. Das optoelektronische Bauelement 10 kann beispielsweise als Modul zur Herstellung einer Videowand vorgesehen sein. In diesem Fall kann das optoelektronische Bauelement 10 einen Bildpunkt (Pixel) der Videowand bilden.
  • Das optoelektronische Bauelement 10 umfasst einen Träger 400. Der Träger 400 kann beispielsweise als Leiterplatte ausgebildet sein, beispielsweise als gedruckte Leiterplatte (PCB).
  • An einer Oberseite 401 des Trägers 400 sind Metallisierungen angeordnet, die elektrische Kontaktflächen bilden. Diese Metallisierungen können beispielsweise Gold aufweisen. Zusätzlich können an der Oberseite 401 des Trägers 400 elektrische Leiterbahnen vorgesehen sein. Der Träger 400 kann auch elektrische Durchkontakte aufweisen, die sich durch den Träger 400 von der Oberseite 401 des Trägers 400 zu einer Unterseite des Trägers 400 erstrecken. Auch an der Unterseite des Trägers 400 können elektrische Kontaktflächen und/oder elektrische Leiterbahnen vorgesehen sein. Der Träger 400 kann auch weitere Kontakte aufweisen, beispielsweise Kontakte zur elektrischen Kontaktierung des optoelektronischen Bauelements 10 von außen.
  • An der Oberseite 401 des Trägers 400 sind ein erster optoelektronischer Halbleiterchip 100, ein zweiter optoelektronischer Halbleiterchip 200 und ein dritter optoelektronischer Halbleiterchip 300 angeordnet.
  • Der erste optoelektronische Halbleiterchip 100 weist eine Oberseite 101 und eine der Oberseite 101 gegenüberliegende Unterseite 102 auf. Außerdem weist der erste optoelektronische Halbleiterchip 100 Seitenflächen 103 auf, die sich zwischen der Oberseite 101 und der Unterseite 102 erstrecken.
  • Der erste optoelektronische Halbleiterchip 100 ist als volumenemittierender Leuchtdiodenchip ausgebildet. Im Betrieb des ersten optoelektronischen Halbleiterchips 100 emittiert dieser Licht sowohl an seiner Oberseite 101 als auch an seinen Seitenflächen 103. Der erste optoelektronische Halbleiterchip 100 kann beispielsweise als volumenemittierender Saphir-Leuchtdiodenchip ausgebildet sein. Der erste optoelektronische Halbleiterchip 100 kann beispielsweise dazu ausgebildet sein, Licht mit einer Wellenlänge aus dem blauen Spektralbereich zu emittieren.
  • Der erste optoelektronische Halbleiterchip 100 ist derart an der Oberseite 401 des Trägers 400 angeordnet, dass die Unterseite 102 des ersten optoelektronischen Halbleiterchips 100 der Oberseite 401 des Trägers 400 zugewandt ist. Dabei kann der erste optoelektronische Halbleiterchip 100 beispielsweise mittels eines Klebers 410 an der Oberseite 401 des Trägers 400 befestigt sein. Der Kleber 410 kann beispielsweise ein Silberleitkleber sein oder ein Weißkleber, also ein Kleber, der ein Silikon und ein Füllmaterial mit weiß reflektierenden Partikeln, beispielsweise Partikel aus TiO2, aufweist.
  • An seiner Oberseite 101 weist der erste optoelektronische Halbleiterchip 100 zwei elektrische Kontaktbereiche auf, die mittels zweier Bonddrähte 420 elektrisch leitend mit an der Oberseite 401 des Trägers 400 angeordneten elektrischen Kontaktflächen verbunden sind.
  • Der zweite optoelektronische Halbleiterchip 200 weist eine Oberseite 201, eine der Oberseite 201 gegenüberliegende Unterseite 202 und sich zwischen der Oberseite 201 und der Unterseite 202 erstreckende Seitenflächen 203 auf.
  • Der zweite optoelektronische Halbleiterchip 200 ist als oberflächenemittierender Leuchtdiodenchip ausgebildet. Im Betrieb des zweiten optoelektronischen Halbleiterchips 200 emittiert dieser elektromagnetische Strahlung, beispielsweise sichtbares Licht, an seiner Oberseite 201, die also eine Strahlungsemissionsseite des zweiten optoelektronischen Halbleiterchips 200 bildet. Der zweite optoelektronische Halbleiterchip 200 kann beispielsweise als InGaAlP-Leuchtdiodenchip ausgebildet sein. Der zweite optoelektronische Halbleiterchip 200 kann beispielsweise dazu vorgesehen sein, Licht mit einer Wellenlänge aus dem roten Spektralbereich zu emittieren.
  • Der zweite optoelektronische Halbleiterchip 200 ist derart an der Oberseite 401 des Trägers 400 angeordnet, dass die Unterseite 202 des zweiten optoelektronischen Halbleiterchips 200 der Oberseite 401 des Trägers 400 zugewandt ist. Der zweite optoelektronische Halbleiterchip 200 ist mittels eines elektrisch leitenden Verbindungsmittels an der Oberseite 401 des Trägers 400 befestigt, beispielsweise mittels eines elektrisch leitenden Klebers 410. Der elektrisch leitende Kleber 410 kann beispielsweise ein Silberleitkleber sein.
  • Der zweite optoelektronische Halbleiterchip 200 weist an seiner Oberseite 201 und an seiner Unterseite 202 jeweils einen elektrischen Kontaktbereich auf. Der an der Oberseite 201 angeordnete elektrische Kontaktbereich des zweiten optoelektronischen Halbleiterchips 200 ist mittels eines Bonddrahts 420 elektrisch leitend mit einer elektrischen Kontaktfläche an der Oberseite 401 des Trägers 400 verbunden. Der an der Unterseite 202 des zweiten optoelektronischen Halbleiterchips 200 angeordnete elektrische Kontaktbereich des zweiten optoelektronischen Halbleiterchips 200 ist über das elektrisch leitende Verbindungsmittel, also beispielsweise den elektrisch leitenden Kleber 410, elektrisch leitend mit einer an der Oberseite 401 des Trägers 400 ausgebildeten Kontaktfläche verbunden.
  • Der dritte optoelektronische Halbleiterchip 300 weist eine Oberseite 301, eine der Oberseite 301 gegenüberliegende Unterseite 302 und sich zwischen der Oberseite 301 und der Unterseite 302 erstreckende Seitenflächen 303 auf.
  • Der dritte optoelektronische Halbleiterchip 300 ist als volumenemittierender Leuchtdiodenchip ausgebildet, beispielsweise als volumenemittierender Saphir-Leuchtdiodenchip. Der dritte optoelektronische Halbleiterchip 300 kann beispielsweise dazu ausgebildet sein, Licht mit einer Wellenlänge aus dem grünen Spektralbereich zu emittieren. Die von dem dritten optoelektronischen Halbleiterchip 300 emittierte Strahlung wird an der Oberseite 301 und an den Seitenflächen 303 des dritten optoelektronischen Halbleiterchips 300 abgestrahlt.
  • Der dritte optoelektronische Halbleiterchip 300 ist derart an der Oberseite 401 des Trägers 400 angeordnet, dass die Unterseite 302 des dritten optoelektronischen Halbleiterchips 300 der Oberseite 401 des Trägers 400 zugewandt ist. Der dritte optoelektronische Halbleiterchip 300 kann beispielsweise mittels eines Klebers 410 an der Oberseite 401 des Trägers 400 befestigt sein, beispielsweise mittels eines Silberleitklebers oder eines Weißklebers.
  • Der dritte optoelektronische Halbleiterchip 300 weist an seiner Oberseite 301 zwei elektrische Kontaktbereiche auf, die mittels zweier Bonddrähte 420 mit zwei elektrischen Kontaktflächen an der Oberseite 401 des Trägers 400 verbunden sind.
  • In einer vereinfachten Ausführungsform des optoelektronischen Bauelements 10 kann entweder der erste optoelektronische Halbleiterchip 100 oder der dritte optoelektronische Halbleiterchip 300 entfallen. Möglich ist auch, dass das optoelektronische Bauelement 10 weitere an der Oberseite 401 des Trägers 400 angeordnete optoelektronische Halbleiterchips aufweist, beispielsweise weitere volumenemittierende Leuchtdiodenchips oder weitere oberflächenemittierende Leuchtdiodenchips.
  • 2 zeigt eine schematische geschnittene Seitenansicht des optoelektronischen Bauelements 10 in einem der Darstellung der Figur zeitlich nachfolgenden Bearbeitungsstand.
  • Über der Oberseite 401 des Trägers 400 ist ein erstes Vergussmaterial 500 angeordnet worden. Das erste Vergussmaterial 500 ist so angeordnet worden, dass zumindest Teile der Seitenflächen 103 des ersten optoelektronischen Halbleiterchips 100 und Teile der Seitenflächen 303 des dritten optoelektronischen Halbleiterchips 300 durch das erste Vergussmaterial 500 benetzt worden und nun durch das erste Vergussmaterial 500 bedeckt sind. Es ist zweckmäßig, wenn die Seitenflächen 103 des ersten optoelektronischen Halbleiterchips 100 und die Seitenflächen 303 des dritten optoelektronischen Halbleiterchips 300 möglichst vollständig durch das erste Vergussmaterial 500 benetzt sind. Die die Seitenflächen 103 des ersten optoelektronischen Halbleiterchips 100 und die Seitenflächen 303 des dritten optoelektronischen Halbleiterchips 300 benetzenden Portionen des ersten Vergussmaterials 500 bilden an den Seitenflächen 103, 303 anliegende Menisken.
  • Die Seitenflächen 203 des zweiten optoelektronischen Halbleiterchips 200 sind im in 2 gezeigten Beispiel dagegen nicht durch das erste Vergussmaterial 500 benetzt worden und sind nicht durch das erste Vergussmaterial 500 bedeckt. Auch die zwischen den optoelektronischen Halbleiterchips 100, 200, 300 angeordneten Abschnitte der Oberseite 401 des Trägers 400 sind zumindest nicht vollständig durch das erste Vergussmaterial 500 bedeckt.
  • Es wäre allerdings auch möglich, das erste Vergussmaterial 500 so anzuordnen, dass die Seitenflächen 203 des zweiten optoelektronischen Halbleiterchips 200 zumindest teilweise durch das erste Vergussmaterial 500 bedeckt sind und/oder die zwischen den optoelektronischen Halbleiterchips 100, 200, 300 angeordneten Abschnitte der Oberseite 401 des Trägers 400 teilweise oder vollständig durch das erste Vergussmaterial 500 bedeckt sind.
  • In jedem Fall werden die Zwischenräume zwischen den optoelektronischen Halbleiterchips 100, 200, 300 nicht vollständig bis zu den Oberseiten 101, 201, 301 der optoelektronischen Halbleiterchips 100, 200, 300 mit dem ersten Vergussmaterial 500 befüllt. Auch die Oberseiten 101, 201, 301 der optoelektronischen Halbleiterchips 100, 200, 300 bleiben in jedem Fall unbedeckt durch das erste Vergussmaterial 500.
  • Das erste Vergussmaterial 500 ist lichtreflektierend ausgebildet, was bedeutet, dass das erste Vergussmaterial 500 von dem ersten optoelektronischen Halbleiterchip 100 und von dem dritten optoelektronischen Halbleiterchip 300 emittiertes Licht mit einem hohen Reflexionsgrad reflektiert. Das erste Vergussmaterial 500 kann eine weiße Farbe aufweisen. Das erste Vergussmaterial 500 kann beispielsweise ein Silikon oder ein Epoxid und in das Silikon oder das Epoxid eingebettete reflektierende Partikel aufweisen, beispielsweise Partikel, die TiO2 aufweisen.
  • Ein Thixotropieindex des ersten Vergussmaterials 500 kann so angepasst sein, dass das erste Vergussmaterial 500 die Seitenflächen 103 des ersten optoelektronischen Halbleiterchips 100 und die Seitenflächen 303 des dritten optoelektronischen Halbleiterchips 300 gut benetzt.
  • Das Anordnen des ersten Vergussmaterials 500 kann beispielsweise durch Nadeldosieren (Dispensing) oder durch Jetting erfolgt sein. Um die Benetzung der Seitenflächen 103 des ersten optoelektronischen Halbleiterchips 100 und der Seitenflächen 303 des dritten optoelektronischen Halbleiterchips 300 zu unterstützen, können die Seitenflächen 103 des ersten optoelektronischen Halbleiterchips 100 und die Seitenflächen 303 des dritten optoelektronischen Halbleiterchips 300 vor dem Anordnen des ersten Vergussmaterials 500 einem Plasmaprozess unterzogen worden sein. Ebenfalls möglich ist, an der Oberseite 401 des Trägers 400 Stoppbereiche, beispielsweise Dämme, vorzusehen, durch die das über der Oberseite 401 des Trägers 400 angeordnete erste Vergussmaterial 500 auf die Bereiche in der Umgebung der Seitenflächen 103, 303 des ersten optoelektronischen Halbleiterchips 100 und des dritten optoelektronischen Halbleiterchips 300 begrenzt wird.
  • 3 zeigt eine schematische geschnittene Seitenansicht des optoelektronischen Bauelements 10 in einem der Darstellung der 2 zeitlich nachfolgenden Bearbeitungsstand.
  • Über der Oberseite 401 des Trägers 400 ist ein zweites Vergussmaterial 600 angeordnet worden. Das zweite Vergussmaterial 600 bedeckt das zuvor über der Oberseite 401 des Trägers 400 angeordnete erste Vergussmaterial 500. Außerdem bedeckt das zweite Vergussmaterial 600 zumindest Teile der Seitenflächen 203 des zweiten optoelektronischen Halbleiterchips 200.
  • Im dargestellten Beispiel schließt das zweite Vergussmaterial 600 bündig mit den Oberseiten 101, 201, 301 der optoelektronischen Halbleiterchips 100, 200, 300 ab, was zweckmäßig aber nicht zwingend notwendig ist. Dadurch sind die Seitenflächen 203 des zweiten optoelektronischen Halbleiterchips 200 im dargestellten Beispiel vollständig durch das zweite Vergussmaterial 600 bedeckt. Falls die Seitenflächen 103, 303 des ersten optoelektronischen Halbleiterchips 100 und des dritten optoelektronischen Halbleiterchips 300 nicht bereits vollständig durch das erste Vergussmaterial 500 bedeckt sind, so können die zuvor unbedeckt verbliebenen Teile der Seitenflächen 103, 303 des ersten optoelektronischen Halbleiterchips 100 und des dritten optoelektronischen Halbleiterchips 300 nun durch das zweite Vergussmaterial 600 bedeckt worden sein.
  • Das zweite Vergussmaterial 600 füllt auch die Zwischenräume zwischen den optoelektronischen Halbleiterchips 100, 200, 300 aus, sodass die Oberseite 401 des Trägers 400 in den die optoelektronischen Halbleiterchips 100, 200, 300 umgebenden Bereichen vollständig bedeckt ist. Die Oberseiten 101, 201, 301 der optoelektronischen Halbleiterchips 100, 200, 300 sind unbedeckt durch das zweite Vergussmaterial 600 geblieben.
  • Das zweite Vergussmaterial 600 ist lichtabsorbierend, was bedeutet, dass das zweite Vergussmaterial 600 sichtbares Licht nur mit einem niedrigen Reflexionsgrad reflektiert. Das zweite Vergussmaterial 600 kann eine schwarze Farbe aufweisen. Das zweite Vergussmaterial 600 kann beispielsweise ein Silikon oder ein Epoxid und einen in das Silikon oder das Epoxid eingebetteten schwarzen Füllstoff aufweisen, beispielsweise in das Silikon oder das Epoxid eingebetteten Kohlenstoff.
  • Das Anordnen des zweiten Vergussmaterials 600 kann beispielsweise durch Nadeldosieren (Dispensing) oder durch Jetting erfolgt sein. Es ist zweckmäßig, wenn das Anordnen des zweiten Vergussmaterials 600 erst nach einem vollständigen Aushärten des ersten Vergussmaterials 500 erfolgt ist.
  • Die Herstellung des optoelektronischen Bauelements 10 kann in dem in 3 gezeigten Bearbeitungsstand abgeschlossen sein. Es können sich dem in 3 gezeigten Bearbeitungsstand aber auch noch weitere Bearbeitungsschritte anschließen.
  • Bei dem optoelektronischen Bauelement 10 wird von dem ersten optoelektronischen Halbleiterchip 100 und von dem dritten optoelektronischen Halbleiterchip 300 an den Seitenflächen 103, 303 in seitliche Richtung emittiertes Licht zumindest teilweise an dem die Seitenflächen 103, 303 bedeckenden ersten Vergussmaterial 500 reflektiert. Dadurch gelangt das reflektierte Licht zurück in die optoelektronischen Halbleiterchips 100, 300 und wird anschließend zumindest teilweise an den Oberseiten 101, 301 der optoelektronischen Halbleiterchips 100, 300 abgestrahlt. Dadurch geht bei dem optoelektronischen Bauelement 10 von den optoelektronischen Halbleiterchips 100, 300 an den Seitenflächen 103, 303 in seitliche Richtung emittiertes Licht zumindest nicht vollständig durch Absorption verloren, sondern wird zumindest teilweise genutzt.
  • Von außen auf die Oberseite des optoelektronischen Bauelements 10 treffendes Licht wird an dem zweiten Vergussmaterial 600 zu einem großen Teil absorbiert. Dadurch besteht im Betrieb des optoelektronischen Bauelements 10 ein hoher Helligkeitskontrast zwischen den strahlungsemittierenden Oberseiten 101, 201, 301 der optoelektronischen Halbleiterchips 100, 200, 300 des optoelektronischen Bauelements 10 und den die Oberseiten 101, 201, 301 der optoelektronischen Halbleiterchips 100, 200, 300 umgebenden Bereichen des optoelektronischen Bauelements 10. Außerdem erscheint die Oberseite des optoelektronischen Bauelements 10 in dem Fall, dass die optoelektronischen Halbleiterchips 100, 200, 300 des optoelektronischen Bauelements 10 kein Licht emittieren, sehr dunkel, sodass ein starker Helligkeitskontrast zu weiteren lichtemittierenden Bauelementen in der Umgebung des optoelektronischen Bauelements 10 erreicht werden kann.
  • Da bei dem optoelektronischen Bauelement 10 von dem ersten optoelektronischen Halbleiterchip 100 und von dem dritten optoelektronischen Halbleiterchip 300 an den Seitenflächen 103, 303 in seitliche Richtung abgestrahltes Licht nicht aus dem optoelektronischen Bauelement 10 austreten kann, weist das von dem optoelektronischen Bauelement 10 abgestrahlte Licht ein stabiles Farbe-über-Winkel-Verhalten auf.
  • 4 zeigt eine schematische geschnittene Seitenansicht eines noch unfertigen optoelektronischen Bauelements 20 in einem Bearbeitungsstand während der Herstellung des optoelektronischen Bauelements 20.
  • Das optoelektronische Bauelement 20 weist große Übereinstimmungen mit dem optoelektronischen Bauelement 10 der 1 bis 3 auf. Übereinstimmende Komponenten sind in allen Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen. Die vorstehende Beschreibung des optoelektronischen Bauelements 10 und des Verfahrens zur Herstellung des optoelektronischen Bauelements 10 gilt auch für das optoelektronische Bauelement 20 und das zur Herstellung des optoelektronischen Bauelements 20 dienende Verfahren, sofern nicht nachfolgend Abweichungen beschrieben sind.
  • Der in 4 gezeigte Bearbeitungsstand des optoelektronischen Bauelements 20 entspricht dem in 1 gezeigten Bearbeitungsstand des optoelektronischen Bauelements 10.
  • 5 zeigt eine schematische geschnittene Seitenansicht des optoelektronischen Bauelements 20 in einem der Darstellung der 4 zeitlich nachfolgenden Bearbeitungsstand.
  • Wiederum ist das erste Vergussmaterial 500 über der Oberseite 401 des Trägers 400 angeordnet worden. Bei der Herstellung des optoelektronischen Bauelements 20 ist das erste Vergussmaterial 500 allerdings so über der Oberseite 401 des Trägers 400 angeordnet worden, dass sowohl die Seitenflächen 103 des ersten optoelektronischen Halbleiterchips 100 und die Seitenflächen 303 des dritten optoelektronischen Halbleiterchips 300 als auch die Seitenflächen 203 des zweiten optoelektronischen Halbleiterchips 200 teilweise durch das erste Vergussmaterial 500 benetzt und bedeckt worden sind. Die Oberseite 401 des Trägers 400 ist auch in der Umgebung der optoelektronischen Halbleiterchips 100, 200, 300 und den Bereichen zwischen den optoelektronischen Halbleiterchips 100, 200, 300 durch das erste Vergussmaterial 500 bedeckt worden.
  • Das erste Vergussmaterial 500 bildet eine die Oberseite 401 des Trägers 400 bedeckende Schicht gleichmäßiger Dicke. Dabei ist die Dicke der Schicht des ersten Vergussmaterials 500 allerdings geringer als die Höhe der optoelektronischen Halbleiterchips 100, 200, 300, sodass die Schicht des ersten Vergussmaterials 500 nicht bündig mit den Oberseiten 101, 201, 301 der optoelektronischen Halbleiterchips 100, 200, 300 abschließt. Die Oberseite der Schicht des ersten Vergussmaterials 500 ist niedriger als die Oberseiten 101, 201, 301 der optoelektronischen Halbleiterchips 100, 200, 300.
  • Dadurch sind die Seitenflächen 103, 203, 303 lediglich bis zu einer Bedeckungshöhe 510 durch das erste Vergussmaterial 500 bedeckt, die beispielsweise zwischen 2/3 und 4/5 der Höhe der optoelektronischen Halbleiterchips 100, 200, 300 betragen kann. Dadurch ist auch nur ein entsprechender Anteil der Seitenflächen 103, 203, 303 der optoelektronischen Halbleiterchips 100, 200, 300 durch das erste Vergussmaterial 500 bedeckt, beispielsweise ein zwischen 2/3 und 4/5 liegender Teil der Seitenflächen 103, 203, 303.
  • Das erste Vergussmaterial 500 kann bei dem optoelektronischen Bauelement 20 ausgebildet sein wie bei dem optoelektronischen Bauelement 10. Auch zur Herstellung des optoelektronischen Bauelements 20 kann das erste Vergussmaterial 500 beispielsweise durch Nadeldosieren oder durch Jetting über der Oberseite 401 des Trägers 400 angeordnet werden.
  • 6 zeigt eine schematische geschnittene Seitenansicht des optoelektronischen Bauelements 20 in einem der Darstellung der 5 zeitlich nachfolgenden Bearbeitungsstand. Im in 6 gezeigten Bearbeitungsstand kann die Herstellung des optoelektronischen Bauelements 20 abgeschlossen sein. Es können sich dem in 6 gezeigten Bearbeitungsstand aber auch noch weitere Bearbeitungsschritte anschließen.
  • Wiederum ist das zweite Vergussmaterial 600 über der Oberseite 401 des Trägers 400 angeordnet worden, sodass das erste Vergussmaterial 500 durch das zweite Vergussmaterial 600 bedeckt worden ist. Das zweite Vergussmaterial 600 füllt die zwischen den optoelektronischen Halbleiterchips 100, 200, 300 verbliebenen Lücken derart auf, dass das zweite Vergussmaterial 600 bündig mit den Oberseiten 101, 201, 301 der optoelektronischen Halbleiterchips 100, 200, 300 abschließt und die nicht durch das erste Vergussmaterial 500 bedeckten Teile der Seitenflächen 103, 203, 303 der optoelektronischen Halbleiterchips 100, 200, 300 bedeckt.
  • Bei dem optoelektronischen Bauelement 20 kann das zweite Vergussmaterial 600 so ausgebildet sein wie bei dem optoelektronischen Bauelement 10.
  • Das Anordnen des zweiten Vergussmaterials 600 kann bei dem optoelektronischen Bauelement 20 so erfolgt sein wie bei dem ersten Vergussmaterial 500. Falls das Anordnen des zweiten Vergussmaterials 600 durch Nadeldosieren oder durch Jetting erfolgt ist, so kann das Anordnen des zweiten Vergussmaterials 600 jedoch bereits vor dem Aushärten des ersten Vergussmaterials 500 in einem Nass-in-Nass-Prozess erfolgt sein, um die Haftung zwischen dem ersten Vergussmaterial 500 und dem zweiten Vergussmaterial 600 zu erhöhen. Das Anordnen des zweiten Vergussmaterials 600 kann alternativ auch durch ein Sprühverfahren (Spray Coating) erfolgt sein. Dabei können die Oberseiten 101, 201, 301 der optoelektronischen Halbleiterchips 100, 200, 300 während des Anordnens des zweiten Vergussmaterials 600 mittels einer Maske abgedeckt gewesen sein, um eine Bedeckung der Oberseiten 101, 201, 301 durch das zweite Vergussmaterial 600 zu verhindern.
  • Auch bei dem optoelektronischen Bauelement 20 wird durch den ersten optoelektronischen Halbleiterchip 100 und durch den dritten optoelektronischen Halbleiterchip 300 an ihren Seitenflächen 103, 303 in seitliche Richtung emittiertes Licht zumindest teilweise an dem ersten Vergussmaterial 500 reflektiert, dadurch zumindest teilweise an den Oberseiten 101, 301 des ersten optoelektronischen Halbleiterchips 100 und des dritten optoelektronischen Halbleiterchips 300 abgestrahlt und dadurch zumindest teilweise nutzbar gemacht. Auch bei dem optoelektronischen Bauelement 20 wird von außen auf das optoelektronische Bauelement 20 treffendes Licht zumindest teilweise an dem zweiten Vergussmaterial 600 absorbiert.
  • Die Erfindung wurde anhand der bevorzugten Ausführungsbeispiele näher illustriert und beschrieben. Dennoch ist die Erfindung nicht auf die offenbarten Beispiele eingeschränkt. Vielmehr können hieraus andere Variationen vom Fachmann abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.
  • Bezugszeichenliste
    • 10
    optoelektronisches Bauelement
    20
    optoelektronisches Bauelement
    100
    erster optoelektronischer Halbleiterchip
    101
    Oberseite
    102
    Unterseite
    103
    Seitenfläche
    200
    zweiter optoelektronischer Halbleiterchip
    201
    Oberseite
    202
    Unterseite
    203
    Seitenfläche
    300
    dritter optoelektronischer Halbleiterchip
    301
    Oberseite
    302
    Unterseite
    303
    Seitenfläche
    400
    Träger
    401
    Oberseite
    410
    Kleber
    420
    Bonddraht
    500
    erstes Vergussmaterial
    510
    Bedeckungshöhe
    600
    zweites Vergussmaterial

Claims (17)

  1. Optoelektronisches Bauelement (10, 20) mit einem Träger (400), wobei über einer Oberseite (401) des Trägers (400) ein erster optoelektronischer Halbleiterchip (100) und ein zweiter optoelektronischer Halbleiterchip (200) angeordnet sind, wobei die optoelektronischen Halbleiterchips (100, 200) jeweils eine Oberseite (101, 201), eine der Oberseite (101, 201) gegenüberliegende Unterseite (102, 202) und sich zwischen der Oberseite (101, 201) und der Unterseite (102, 202) erstreckende Seitenflächen (103, 203) aufweisen, wobei die Unterseiten (102, 202) der optoelektronischen Halbleiterchips (100, 200) der Oberseite (401) des Trägers (400) zugewandt sind, wobei über der Oberseite (401) des Trägers (400) ein erstes Vergussmaterial (500) angeordnet ist, das Teile der Seitenflächen (103) des ersten optoelektronischen Halbleiterchips (100) bedeckt, wobei über der Oberseite (401) des Trägers (400) ein zweites Vergussmaterial (600) angeordnet ist, das das erste Vergussmaterial (500) bedeckt.
  2. Optoelektronisches Bauelement (10, 20) gemäß Anspruch 1, wobei das zweite Vergussmaterial (600) zumindest Teile der Seitenflächen (203) des zweiten optoelektronischen Halbleiterchips (200) bedeckt.
  3. Optoelektronisches Bauelement (10, 20) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das zweite Vergussmaterial (600) bündig mit den Oberseiten (101, 201) des ersten optoelektronischen Halbleiterchips (100) und des zweiten optoelektronischen Halbleiterchips (200) abschließt.
  4. Optoelektronisches Bauelement (10, 20) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der erste optoelektronische Halbleiterchip (100) als volumenemittierender Leuchtdiodenchip ausgebildet ist, insbesondere als volumenemittierender Saphir-Leuchtdiodenchip.
  5. Optoelektronisches Bauelement (10, 20) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der zweite optoelektronische Halbleiterchip (200) als oberflächenemittierender Leuchtdiodenchip ausgebildet ist, insbesondere als InGaAlP-Leuchtdiodenchip, wobei die Oberseite (201) des zweiten optoelektronischen Halbleiterchips (200) eine Strahlungsemissionsseite ist.
  6. Optoelektronisches Bauelement (10, 20) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das erste Vergussmaterial (500) lichtreflektierend ist.
  7. Optoelektronisches Bauelement (10, 20) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das zweite Vergussmaterial (600) lichtabsorbierend ist.
  8. Optoelektronisches Bauelement (10, 20) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Träger (400) als Leiterplatte ausgebildet ist.
  9. Optoelektronisches Bauelement (10, 20) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der erste optoelektronische Halbleiterchip (100) und der zweite optoelektronische Halbleiterchip (200) mittels eines Klebers (410) an der Oberseite (401) des Trägers (400) befestigt sind, insbesondere mittels eines Silberleitklebers oder eines Weißklebers.
  10. Optoelektronisches Bauelement (10) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Seitenflächen (203) des zweiten optoelektronischen Halbleiterchips (200) nicht durch das erste Vergussmaterial (500) bedeckt sind.
  11. Optoelektronisches Bauelement (20) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei Teile der Seitenflächen (203) des zweiten optoelektronischen Halbleiterchips (200) durch das erste Vergussmaterial (500) bedeckt sind.
  12. Optoelektronisches Bauelement (20) gemäß Anspruch 11, wobei das erste Vergussmaterial (500) zwischen 2/3 und 4/5 der Seitenflächen (103, 203) des ersten optoelektronischen Halbleiterchips (100) und des zweiten optoelektronischen Halbleiterchips (200) bedeckt.
  13. Optoelektronisches Bauelement (10, 20) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei über der Oberseite (401) des Trägers (400) ein dritter optoelektronischer Halbleiterchip (300) mit einer Oberseite (301), einer der Oberseite (301) gegenüberliegenden Unterseite (302) und sich zwischen der Oberseite (301) und der Unterseite (302) erstreckenden Seitenflächen (303) angeordnet ist, wobei die Unterseite (302) des dritten optoelektronischen Halbleiterchips (300) der Oberseite (401) des Trägers (400) zugewandt ist, wobei das erste Vergussmaterial (500) Teile der Seitenflächen (303) des dritten optoelektronischen Halbleiterchips (300) bedeckt.
  14. Optoelektronisches Bauelement (10, 20) gemäß Anspruch 13, wobei der dritte optoelektronische Halbleiterchip (300) als volumenemittierender Leuchtdiodenchip ausgebildet ist, insbesondere als volumenemittierender Saphir-Leuchtdiodenchip.
  15. Verfahren zum Herstellen eines optoelektronischen Bauelements (10, 20) mit den folgenden Schritten: – Bereitstellen eines Trägers (400) mit einer Oberseite (401); – Anordnen eines ersten optoelektronischen Halbleiterchips (100) und eines zweiten optoelektronischen Halbleiterchips (200) über einer Oberseite (401) des Trägers (400), wobei die optoelektronischen Halbleiterchips (100, 200) jeweils eine Oberseite (101, 201), eine der Oberseite (101, 201) gegenüberliegende Unterseite (102, 202) und sich zwischen der Oberseite (101, 201) und der Unterseite (102, 202) erstreckende Seitenflächen (103, 203) aufweisen, wobei die Unterseiten (102, 202) der optoelektronischen Halbleiterchips (100, 200) der Oberseite (401) des Trägers (400) zugewandt werden; – Anordnen eines ersten Vergussmaterials (500) über der Oberseite (401) des Trägers (400), wobei Teile der Seitenflächen (103) des ersten optoelektronischen Halbleiterchips (100) bedeckt werden; – Anordnen eines zweiten Vergussmaterials (600) über der Oberseite (401) des Trägers (400), wobei das erste Vergussmaterial (500) bedeckt wird.
  16. Verfahren gemäß Anspruch 15, wobei das Anordnen des ersten Vergussmaterials (500) durch Nadeldosieren oder durch Jetting erfolgt.
  17. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 15 und 16, wobei das Anordnen des zweiten Vergussmaterials (600) durch Nadeldosieren, durch Jetting oder durch Sprühen erfolgt.
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