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WO2011009677A2 - Optoelektronisches bauteil und verfahren zur herstellung eines optischen elements für ein optoelektronisches bauteil - Google Patents

Optoelektronisches bauteil und verfahren zur herstellung eines optischen elements für ein optoelektronisches bauteil Download PDF

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WO2011009677A2
WO2011009677A2 PCT/EP2010/058084 EP2010058084W WO2011009677A2 WO 2011009677 A2 WO2011009677 A2 WO 2011009677A2 EP 2010058084 W EP2010058084 W EP 2010058084W WO 2011009677 A2 WO2011009677 A2 WO 2011009677A2
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
film
optical element
semiconductor chip
optoelectronic component
molding
Prior art date
Application number
PCT/EP2010/058084
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English (en)
French (fr)
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WO2011009677A3 (de
Inventor
Harald JÄGER
Herbert Brunner
Stephan Preuss
Original Assignee
Osram Opto Semiconductors Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Osram Opto Semiconductors Gmbh filed Critical Osram Opto Semiconductors Gmbh
Publication of WO2011009677A2 publication Critical patent/WO2011009677A2/de
Publication of WO2011009677A3 publication Critical patent/WO2011009677A3/de

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    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
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    • H01L2224/4809—Loop shape
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    • H10H20/01—Manufacture or treatment
    • H10H20/036—Manufacture or treatment of packages
    • H10H20/0362—Manufacture or treatment of packages of encapsulations

Definitions

  • An object to be solved is to provide a method for producing an optical element for a
  • Properties of the optical element are efficiently adjustable. Another object to be solved is to specify such an optoelectronic component.
  • this comprises a carrier.
  • the carrier preferably supports the component mechanically.
  • the optoelectronic component by the carrier, the optoelectronic component
  • the support comprises or consists of one of the following materials: metal, glass, ceramics such as alumina or aluminum nitride, fiber reinforced epoxy or silicone, plastic.
  • On or in the carrier can be electrical
  • At least one optoelectronic semiconductor chip is attached to the carrier.
  • the semiconductor chip may be a light emitting diode, a photodiode, a
  • the semiconductor chip is a thin-film chip having a thickness of less than 200 ⁇ m.
  • the semiconductor chip is formed as in the document WO
  • this comprises an optical element, which is attached to the carrier and in a beam direction, from
  • the optical element influences optical properties of a radiation to be received by the semiconductor chip or, preferably, to be emitted.
  • the optical element is a converging lens or a Zerstululinse, a filter, a conversion element and / or a diffuser.
  • the optical element comprises a main body.
  • the main body is preferably formed with a radiation-permeable molding material. Further preferred is
  • Molding material predominantly a thermoplastic material such as polycarbonate or polymethyl methacrylate, PMMA for short, or, more preferably, a silicone, an epoxy or a
  • Silicone-epoxy-hybrid material Predominantly, this may mean that the main body is at least 70%,
  • the main body of the optical element is via compression molding, via a compression molding Injection molding, English transfer molding, via injection molding, English Injection molding or over
  • the optical element further comprises a foil, English Foil.
  • the film forms a the
  • optical element formed by the film In other words, the main body of the optical element
  • the film may in this case have one or more layers.
  • one layer of the film is continuous or even extending along a main extension direction substantially over the entire film
  • Such chemical or physical properties are, for example, the toughness of the film, the adhesion of the film to a specific material or a
  • At least one layer of the film is structured in the lateral direction, that is to say gaps or gaps along the skin extension directions
  • the optoelectronic component is the film of the optical element
  • connection-free and directly connected to the body there is a material of the film preferably in direct physical contact with a material of the body.
  • a refractive index or an average refractive index of the film is in particular smaller than a refractive index or an average refractive index of the main body.
  • the connection between the film and the base body is furthermore preferably permanent.
  • permanent can mean that, over a lifetime or over an operating period of the semiconductor chip, the normal occurring during operation of the optoelectronic component
  • foil it can be meant that it is a thin, continuous sheet of a solid material.
  • Leaf may mean that a surface area is much larger than a thickness.
  • the thickness of the film is preferably between 20 ⁇ m and 120 ⁇ m inclusive,
  • the film is in particular not produced by a compression molding, molding, casting or injection molding in the component, but separately, in particular in front of the main body and with a tool other than the main body.
  • the latter comprises a carrier and at least one optoelectronic semiconductor chip which is attached to the carrier
  • the optoelectronic component includes at least one optical element, which is likewise attached to the carrier and, viewed in a beam direction from the semiconductor chip, the semiconductor chip
  • the optical element in this case has a base body with a radiation-permeable molding material.
  • the molding material is thermoplastic like a polycarbonate or PMMA, or more preferably a silicone, an epoxy or a silicone-epoxy hybrid material.
  • the main body is molded, molded or molded.
  • the optical element comprises a foil, which faces away from the semiconductor chip
  • Boundary surface of the optical element forms.
  • the film is compound-free and connected directly to the main body.
  • an outer, the semiconductor chip facing away from the boundary surface of the optical element is formed by a film, the optical element can be efficiently via a compression molding or via a molding in one
  • Properties of the optical element can be set specifically and changed with relatively little effort with the same outer shape of the optical element.
  • an optical effect for example, filtering a wavelength
  • an optical effect can be limited only to a thin portion of the optical element.
  • the film has at least one admixture.
  • a base material of the film is a
  • admixture wherein the admixture is present in particular homogeneously distributed in the film or in at least one layer of the film.
  • the admixture may be a conversion agent that at least partially converts a radiation to be received or emitted by the semiconductor chip into radiation having a different wavelength.
  • the admixture may be a diffusion agent, in particular a to be emitted from the semiconductor chip Radiation scatters.
  • the admixture is a filter medium which only radiation in a certain spectral range to the optoelectronic
  • the filter means is an edge filter that absorbs visible radiation and is transparent to near-infrared radiation.
  • the admixture is a hardness filler.
  • the admixture serves to adjust the optical refractive index of the film.
  • Such an admixture for adjusting the refractive index and / or for curing the film is, for example, a titanium oxide or a silicon oxide.
  • the admixture may comprise an adhesion agent, via which an improved adhesion between the base body of the optical element and the film can be realized.
  • a volume fraction of the admixture on the film is at least 12%, preferably at least 15%,
  • the film has a high proportion of
  • the film is optically opaque.
  • the turbidity of the film is so pronounced that no optical imaging of the semiconductor chip takes place through the optical element. In other words, with the naked eye in
  • a material of the base body is transparent.
  • the main body is in particular in the visible spectral range or for the semiconductor chip to
  • Transparent preferably also means that the main body of the optical element is free from additives such as diffusers or conversion agents.
  • the film has a three-dimensional structuring at least on the side facing away from the semiconductor chip.
  • the structuring may be formed by a regular or by an irregular roughening on the
  • Structuring for example, typical lateral dimensions of a unit cell of the structuring, is preferably between 0.5 times and 4.0 times a major wavelength of one from the semiconductor chip
  • Main wavelength is, for example, that wavelength at a maximum spectral power density is present about a radiation emitted by the semiconductor device radiation.
  • the foil has a structuring on a side facing the semiconductor chip.
  • the film has a hardness of at least Shore A 80 at room temperature and the base body has a hardness of at most Shore A 80.
  • the film is a silicone film, an epoxy film, a silicone-epoxy hybrid film or a polyimide film. The main body and the film may consist of predominantly the same material.
  • the film has at least one absorbing and / or reflecting subregion.
  • Part of the film is in particular a symbol, a
  • the film has printed or colored colored ones
  • Subareas, and these subregions are for example for a radiation to be emitted by the semiconductor chip
  • the symbol, the pictogram or the lettering can be represented as positive or as negative by the subregions.
  • the at least one partial region, seen in plan view of the optical element can be seen.
  • the symbol, the pictogram or the lettering is perceptible.
  • the optical element is at a temperature of at least 260 ° C. for a duration of at least 10 s
  • thermochemically and mechanically stable This makes it possible that the optoelectronic component via a
  • the optoelectronic component is set up for a lead-free solder assembly.
  • a material of the film and / or the base body is then a silicone, an epoxy, a silicone-epoxy hybrid material or a polyimide.
  • Mechanically stable can mean that a glass transition temperature, determined in particular by means of
  • an average lateral dimension of the optical element is between 0.4 mm and 8 mm, in particular between 0.5 mm and 6 mm, in particular between 0.75 mm and 5 mm.
  • a mean lateral dimension is a
  • the optical element is comparatively small
  • an optical element or an optoelectronic component is specified.
  • an optical element or an optoelectronic component is specified.
  • Production of the optical element for the optoelectronic component comprises the following steps:
  • thermoplastic, a silicone, an epoxide or a silicone-epoxy hybrid material is in the cavity by means of a compression molding, a mold injection or a
  • the process steps preferably take place in the order indicated. It is also possible that a different order of the method steps is pursued or that several method steps are combined to form a method step.
  • optical element is removed from a, in particular only from a main part of the mold.
  • the cavity is formed by exactly one main part of the molding tool and by a support of the optoelectronic component to be produced.
  • a main part of the mold is here, for example, the part of a
  • the film comprises a first layer and a second layer.
  • the first layer preferably adheres to a material from which the
  • Main part of the mold is made weaker than the second layer of the film adheres to the molding material of the body.
  • the first layer can be easily released from the mold and the second layer is a stable connection with the material of the body.
  • the first layer is separated from the second layer in the step of demoulding or after the step of demoulding.
  • the first layer in particular during removal from delaminated the second layer, so that only the second layer remains on the body.
  • the second layer thus preferably adheres more strongly to the base body than to the first layer.
  • a part of the cavity is formed by a carrier of the optoelectronic semiconductor chip. Furthermore, the molding material of the body is brought into direct contact with both the carrier and the semiconductor chip. In other words, then the semiconductor chip is completely of the molding material of
  • At least one layer of the film is made of a film
  • the film benefit comprises a multiplicity of similar subregions, wherein the subregions each represent a film for an optical element.
  • the cavity is filled during the step of introducing the molding material of the base body into the cavity and / or during the formation of the cavity by one or more main parts of the molding tool and / or the support.
  • the cavity is filled during the step of introducing the molding material of the base body
  • the finished optical element is attached to a semiconductor chip via a connection means.
  • the attachment can be Gluing, smelting or curing over one
  • Some application areas in which optoelectronic components described here can be used are, for example, the keys of mobile telephones or of
  • the optoelectronic components can be used as flashlights, for example, for cameras in mobile phones.
  • FIGS 1 to 6 are schematic representations of
  • FIGS 7 and 8 are schematic representations of processes for the preparation of those described herein
  • FIGS. 9A to 9C show further exemplary embodiments of optoelectronic components described here
  • Figure 1 is an embodiment of a
  • Semiconductor chip 2 for example, a light emitting diode mounted.
  • the carrier 3 may be electrical lines for electrical
  • Contacting the semiconductor chip 2 include, which are not shown in Figure 1.
  • the semiconductor chip 2 is completely enclosed by the carrier 3 and an optical element 45.
  • Element 45 has a main body 5 and a foil 4. A boundary surface 7 of the optical element 45 facing away from the semiconductor chip 2 is completely separated from the film 4
  • the film 4 comprises an admixture 8.
  • the admixture 8 is a diffuser or a conversion agent or a hardness filler, which the boundary surface. 7
  • Addition of a diffuser or a conversion agent, so a volume fraction of the admixture of the film is preferably greater than 12%, in particular greater than 20%.
  • the semiconductor chip 2 is preferably not visible to the naked eye through the optical element 45. In other words, for example, contours of the semiconductor chip 2 are not optically imaged outside of the optical element 45 due to the admixture.
  • the main body 5 is preferably clear.
  • a thickness T of the film 4 is, for example, between 20 ⁇ m and 120 ⁇ m inclusive.
  • Carrier top 30, is for example between 50 microns and 500 ⁇ m.
  • height H is greater by at least a factor of 5 than the thickness T of the film.
  • Semiconductor material of the semiconductor chip 2 is. Of the
  • Semiconductor chip 2 is further a so-called flip-chip and electrically contacted via two connecting parts 13 on a side facing the carrier 3.
  • the film 4 of the optical element 45 which also comprises an admixture 8 in the form of, for example, a diffuser, has an inhomogeneous thickness.
  • the thickness T 1 at lateral edge regions of the optical element is smaller than the thickness T 2 of the film 4 above the semiconductor chip 3.
  • the film 4 is therefore shaped like a lens with respect to its thickness distribution. Furthermore, the film 4 rests on the connecting parts 13 or on the carrier 3 in the lateral edge region.
  • Components 1 is located, the components 1 can be separated
  • the component 1 comprises a plurality of semiconductor chips 2, which
  • the film 4 has
  • Subareas 14, by which a symbol is formed compare the top view of Figure 3B.
  • the symbol may be formed by the subregions 14 in negative representation or in positive representation.
  • An average structure size L of the structuring 9 is preferably between
  • the structuring 9 improves a light extraction from the optical element 45.
  • Such structuring can also in the other embodiments, different from the
  • the film is a so-called brightness enhancement film, BEF for short
  • the film 4 comprises two layers 4a, 4b.
  • the layer 4b has a partial region 14 which encircles the semiconductor chip 2 in an annular manner and acts in a reflective manner on a radiation to be received or emitted by the semiconductor chip 2.
  • the layer 4a comprises the admixture 8 and has, for example, a high hardness, which may exceed Shore A 80.
  • the main body 5, for example is comparatively soft with a hardness of less than Shore A 80.
  • the structuring 9 is present only in partial regions of the boundary surface 7 of the foil 4.
  • the layer 4b of the film forming the partial regions 14 likewise extends only to parts of the layer 4a of the film 4. In other words, the layer 4b, which is produced, for example, by printing on the layer 4a, is not continuous.
  • the carrier 3 and the optical element 45 can during
  • Injection mold or injection molding be produced.
  • Example the device 1 is produced via a two-component injection molding. An electrical connection of the
  • Shaped Fresnel lens Furthermore, the film 4 also on a semiconductor chip 2 side facing the
  • the carrier 3 which is for example an injection-molded part, has a recess, at the bottom of which the semiconductor chip 20 is attached.
  • the main body 5 fills substantially the entire recess.
  • the film 4 may be limited to the base 5 or even to edges of the carrier 3 range.
  • FIG. 7 shows an exemplary embodiment of a method for producing the optical element 45 and the
  • the film 4 which is part of a film groove 40, is inserted into a cavity 6 of a main part 60 of a molding tool 63 introduced.
  • the film 4 is molded onto the cavity 6 of the main part 60.
  • the carrier 3 is provided with the semiconductor chip 2.
  • a basic molding compound 50 which forms the base body 5, applied.
  • the carrier 3 is pressed against the main part 60 of the molding tool 63, for example by means of a further main part (not shown in FIG. 7), wherein the film 4 seals the cavity 6.
  • the matrix 50 By this pressing of the carrier 3 to the main part 60, the matrix 50
  • the base body 5 or the basic molding compound 50 is cured and / or cured, resulting in a direct and firm connection of the main body 5 with the film 4th
  • the trench 15 can be created by correspondingly shaped projections or by a non-drawn, further movable part of the main part 60.
  • the finished optoelectronic semiconductor part 1 is removed from the main part 60.
  • a complete separation of the film 4 belonging to the optical element 45 from the film benefit 40 takes place.
  • Film benefit 40 has two layers 4a, 4b. Only the location 4b connects to the main body 5 and forms the optical element 45.
  • the layer 4a which has a low adhesion to the main part 60a, is formed by projections 17 of the
  • Main part 60b not separated out of the film use 40 can therefore be replaced by the
  • Main parts 60a, 60b be formed.
  • the film 4b terminates flush with the carrier 3 in a lateral direction.
  • FIGS. 9A to 9C show exemplary embodiments of the invention

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Led Device Packages (AREA)
  • Casting Or Compression Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)

Abstract

In mindestens einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauteils (1) umfasst dieses einen Träger (3) und mindestens einen optoelektronischen Halbleiterchip (2), der an dem Träger (3) angebracht ist. Ferner beinhaltet das optoelektronische Bauteil (1) wenigstens ein optisches Element (45), das ebenfalls an dem Träger (3) angebracht ist. Das optische Element (45) weist hierbei einen Grundkörper (5) mit einem strahlungsdurchlässigen Formmaterial auf. Das Formmaterial ist ein Silikon, ein Epoxid oder ein Silikon- Epoxid-Hybridmaterial. Weiterhin ist der Grundkörper (5) formgepresst, formgespritzt oder formgegossen. Außerdem umfasst das optische Element (45) eine Folie (4), die eine dem Halbleiterchip (2) abgewandte Begrenzungsfläche (7) des optischen Elements (45) bildet. Die Folie (4) ist verbindungsmittelfrei und unmittelbar mit dem Grundkörper (5) verbunden.

Description

Beschreibung
Optoelektronisches Bauteil und Verfahren zur Herstellung eines optischen Elements für ein optoelektronisches Bauteil
Es wird ein Verfahren zur Herstellung eines optischen
Elements für ein optoelektronisches Bauteil angegeben.
Darüber hinaus wird ein optoelektronisches Bauteil angegeben. Eine zu lösende Aufgabe besteht darin, ein Verfahren zur Herstellung eines optischen Elements für ein
optoelektronisches Bauteil anzugeben, bei dem optische
Eigenschaften des optischen Elements effizient einstellbar sind. Eine weitere zu lösende Aufgabe besteht darin, ein solches optoelektronisches Bauteil anzugeben.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauteils umfasst dieses einen Träger. Der Träger stützt hierbei bevorzugt das Bauteil mechanisch. Mit anderen Worten kann durch den Träger das optoelektronische Bauteil
mechanisch selbsttragend und/oder biegefest sein. Zum
Beispiel umfasst der Träger eines der folgenden Materialien oder besteht hieraus: Metall, Glas, Keramik wie Aluminiumoxid oder Aluminiumnitrid, faserverstärktes Epoxid oder Silikon, Kunststoff. An oder in dem Träger können elektrische
Leitungen oder elektrische Anschlussteile zur Kontaktierung eines Halbleiterchips angebracht oder integriert sein.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauteils ist an dem Träger mindestens ein optoelektronischer Halbleiterchip angebracht. Bei dem Halbleiterchip kann es sich um eine Leuchtdiode, eine Photodiode, eine
Superlumineszenzdiode oder eine Laserdiode handeln. Insbesondere ist der Halbleiterchip ein Dünnfilmchip mit einer Dicke von weniger als 200 μm. Zum Beispiel ist der Halbleiterchip ausgeformt, wie in der Druckschrift WO
2005/081319 Al oder in der Druckschrift DE 10 2007 004 304 Al beschrieben. Der Offenbarungsgehalt dieser Druckschriften hinsichtlich des dort beschriebenen Halbleiterchips wird hiermit durch Rückbezug mit aufgenommen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauteils umfasst dieses ein optisches Element, das an dem Träger angebracht ist und in einer Strahlrichtung, vom
Halbleiterchip aus gesehen, dem Halbleiterchip nachgeordnet ist. Durch das optische Element werden optische Eigenschaften einer vom Halbleiterchip zu empfangenden oder, bevorzugt, zu emittierenden Strahlung beeinflusst. Beispielsweise ist das optische Element eine Sammellinse oder eine Zerstreulinse, ein Filter, ein Konversionselement und/oder ein Diffusor.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauteils umfasst das optische Element einen Grundkörper. Der Grundkörper ist bevorzugt mit einem strahlungsdurchlässigen Formmaterial gebildet. Weiterhin bevorzugt ist das
Formmaterial überwiegend ein thermoplastischer Kunststoff wie Polycarbonat oder Polymethylmethacrylat, kurz PMMA, oder, besonders bevorzugt, ein Silikon, ein Epoxid oder ein
Silikon-Epoxid-Hybridmaterial . Überwiegend kann hierbei bedeuten, dass der Grundkörper zu mindestens 70 %,
insbesondere zu mindestens 80 %, bevorzugt zu mindestens 95 % aus den genannten Materialien besteht.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauteils ist der Grundkörper des optischen Elements über ein Formpressen, englisch Compression molding, über ein Spritzpressen, englisch Transfer molding, über ein Spritzgießen, englisch Injection molding oder über ein
Gießen, englisch Casting, erzeugt. Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauteils umfasst das optische Element weiterhin eine Folie, englisch Foil. Die Folie bildet hierbei eine dem
Halbleiterchip abgewandte Begrenzungsfläche des optischen Elements. Insbesondere ist die gesamte, dem Halbleiterchip und/oder dem Träger abgewandte Begrenzungsfläche des
optischen Elements durch die Folie gebildet. Mit anderen Worten kann der Grundkörper des optischen Elements
vollständig von dem Träger und der Folie eingeschlossen sein, Die Folie kann hierbei eine oder mehrere Lagen aufweisen.
Eine Lage der Folie ist zum Beispiel eine sich entlang einer Hauptausdehnungsrichtung im Wesentlichen über die gesamte Folie erstreckende durchgehende oder gleichmäßig
strukturierte Schicht, die sich durch eine bestimmte
physikalische oder chemische Eigenschaft auszeichnet.
Derartige chemische oder physikalische Eigenschaften sind beispielsweise die Zähigkeit der Folie, das Haftungsvermögen der Folie an ein bestimmtes Material oder eine
Transmittivität oder Reflektivität der Folie für
elektromagnetische Strahlung. Es ist möglich, dass zumindest eine Lage der Folie in lateraler Richtung strukturiert ist, also entlang der Hautpausdehnungsrichtungen Lücken oder
Unterbrechungen aufweist. Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauteils ist die Folie des optischen Elements
verbindungsmittelfrei und unmittelbar mit dem Grundkörper verbunden. Mit anderen Worten steht ein Material der Folie bevorzugt in unmittelbarem physischen Kontakt mit einem Material des Grundkörpers. Ein Brechungsindex oder ein mittlerer Brechungsindex der Folie ist insbesondere kleiner als ein Brechungsindex oder ein mittlerer Brechungsindex des Grundkörpers. Die Verbindung zwischen Folie und Grundkörper ist weiterhin bevorzugt dauerhaft. Dauerhaft kann hierbei bedeuten, dass sich über eine Lebensdauer oder über eine Betriebsdauer des Halbleiterchips unter den normalen, im Betrieb des optoelektronischen Bauteils auftretenden
Belastungen die Folie nicht von dem Grundkörper löst.
Mit dem Begriff Folie kann gemeint sein, dass es sich um ein dünnes, zusammenhängendes Blatt aus einem festen Material handelt. Blatt kann bedeuten, dass eine Flächenausdehnung weitaus größer ist als eine Dicke. Die Dicke der Folie liegt bevorzugt zwischen einschließlich 20 μm und 120 μm,
insbesondere zwischen einschließlich 25 μm und 60 μm. Im Gegensatz zu dem Grundkörper des optischen Elements ist die Folie insbesondere nicht durch ein Formpressen, Formgießen, Gießen oder Formspritzen im Bauteil, sondern separat davon hergestellt, insbesondere vor dem Grundkörper und mit einem anderen Werkzeug als der Grundkörper.
In mindestens einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauteils umfasst dieses einen Träger und mindestens einen optoelektronischen Halbleiterchip, der an dem Träger
angebracht ist. Ferner beinhaltet das optoelektronische Bauteil wenigstens ein optisches Element, das ebenfalls an dem Träger angebracht ist und das, in einer Strahlrichtung vom Halbleiterchip aus gesehen, dem Halbleiterchip
nachgeordnet ist. Das optische Element weist hierbei einen Grundkörper mit einem strahlungsdurchlässigen Formmaterial auf. Das Formmaterial ist thermoplastischer Kunststoff wie ein Polycarbonat oder PMMA, oder besonders bevorzugt ein Silikon, ein Epoxid oder ein Silikon-Epoxid-Hybridmaterial . Weiterhin ist der Grundkörper formgepresst, formgespritzt oder formgegossen. Außerdem umfasst das optische Element eine Folie, die eine dem Halbleiterchip abgewandte
Begrenzungsfläche des optischen Elements bildet. Die Folie ist verbindungsmittelfrei und unmittelbar mit dem Grundkörper verbunden . Dadurch, dass eine äußere, dem Halbleiterchip abgewandte Begrenzungsfläche des optischen Elements durch eine Folie gebildet ist, lässt sich das optische Element effizient über ein Formpressen oder über ein Formgießen in einem
Formwerkzeug herstellen. Durch die Verwendung beispielsweise verschiedener Folien können mechanische und/oder optische
Eigenschaften des optischen Elements gezielt eingestellt und mit verhältnismäßig geringem Aufwand bei gleich bleibender äußerer Form des optischen Elements verändert werden.
Weiterhin ist ein optischer Effekt, zum Beispiel ein Filtern einer Wellenlänge, nur auf einen dünnen Bereich des optischen Elements beschränkbar.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauteils weist die Folie mindestens eine Beimengung auf. Mit anderen Worten ist einem Grundmaterial der Folie eine
Beimengung beigegeben, wobei die Beimengung insbesondere homogen verteilt in der Folie oder in wenigstens einer Lage der Folie vorliegt. Bei der Beimengung kann es sich um ein Konversionsmittel handeln, das eine vom Halbleiterchip zu empfangende oder auszusendende Strahlung wenigstens teilweise in eine Strahlung mit einer anderen Wellenlänge umwandelt. Ebenso kann die Beimengung ein Diffusionsmittel sein, das insbesondere eine vom Halbleiterchip zu emittierende Strahlung streut. Außerdem ist es möglich, dass die Beimengung ein Filtermittel ist, das nur Strahlung in einem bestimmten Spektralbereich zu dem optoelektronischen
Halbleiterchip gelangen oder aus dem optoelektronischen
Bauteil emittieren lässt. Zum Beispiel ist das Filtermittel ein Kantenfilter, der sichtbare Strahlung absorbiert und transparent für nahinfrarote Strahlung ist.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauteils ist die Beimengung ein Härtefüllstoff. Ein solcher
Füllstoff kann dazu dienen, die dem Halbleiterchip abgewandte Begrenzungsfläche des optischen Elements und somit der Folie zu härten. Hierdurch ist auch eine Klebrigkeit der Folie reduzierbar. Speziell kann eine höhere Widerstandsfähigkeit der Folie beispielsweise gegen ein Verkratzen erzielt werden. Ebenso ist es möglich, dass die Beimengung zur Einstellung des optischen Brechungsindexes der Folie dient. Eine solche Beimengung zur Einstellung des Brechungsindexes und/oder zur Härtung der Folie ist zum Beispiel ein Titanoxid oder ein Siliziumoxid. Ferner kann die Beimengung ein Adhäsionsmittel umfassen, über das eine verbesserte Haftung zwischen dem Grundkörper des optischen Elements und der Folie realisierbar ist . Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauteils beträgt ein Volumenanteil der Beimengung an der Folie mindestens 12 %, bevorzugt mindestens 15 %,
insbesondere mindestens 20 %. Auch ein Volumenanteil von mindestens 25 % der Beimengung an der Folie ist möglich. Mit anderen Worten weist die Folie einen hohen Anteil der
Beimengung auf. Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauteils ist die Folie optisch trüb. Insbesondere ist die Trübung der Folie derart ausgeprägt, dass durch das optische Element hindurch keine optische Abbildung des Halbleiterchips erfolgt. Mit anderen Worten ist, mit bloßem Auge in
Draufsicht auf das optische Element gesehen, der
optoelektronische Halbleiterchip und/oder eine Kontur
und/oder eine Färbung des Halbleiterchips nicht erkennbar. Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauteils ist ein Material des Grundkörpers transparent. Mit anderen Worten ist der Grundkörper insbesondere im sichtbaren Spektralbereich oder für die vom Halbleiterchip zu
empfangende oder auszusendende Strahlung klarsichtig.
Transparent bedeutet bevorzugt auch, dass der Grundkörper des optischen Elements frei von Zusätzen wie Diffusionsmitteln oder Konversionsmitteln ist.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauteils weist die Folie zumindest an der dem Halbleiterchip abgewandten Seite eine dreidimensionale Strukturierung auf. Die Strukturierung kann durch eine regelmäßige oder durch eine unregelmäßige Aufrauung gebildet sein, über die
beispielsweise eine Lichtauskopplung einer vom Halbleiterchip erzeugten Strahlung aus dem optischen Element heraus
steigerbar ist. Eine mittlere Strukturgröße der
Strukturierung, beispielsweise typische laterale Abmessungen einer Einheitszelle der Strukturierung, liegt bevorzugt zwischen dem einschließlich 0,5-fachen und dem 4,0-fachen einer Hauptwellenlänge einer vom Halbleiterchip zu
emittierenden oder zu detektierenden Strahlung. Die
Hauptwellenlänge ist zum Beispiel diejenige Wellenlänge, bei der eine maximale spektrale Leistungsdichte etwa einer vom Halbleiterbauteil emittierten Strahlung vorliegt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauteils weist die Folie eine Strukturierung an einer dem Halbleiterchip zugewandten Seite auf. Über diese
Strukturierung ist es möglich, eine Haftung der Folie an dem Grundkörper des optischen Elements zu verbessern. Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauteils weist die Folie bei Raumtemperatur eine Härte von mindestens Shore A 80 und der Grundkörper eine Härte von höchstens Shore A 80 auf. Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauteils ist die Folie eine Silikonfolie, eine Epoxidfolie, eine Silikon-Epoxid-Hybrid-Folie oder eine Polyimidfolie . Der Grundkörper und die Folie können aus überwiegend dem gleichen Material bestehen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauteils weist die Folie mindestens einen absorbierenden und/oder reflektierenden Teilbereich auf. Durch den
Teilbereich der Folie ist insbesondere ein Symbol, ein
Piktogramm und/oder ein Schriftzug gebildet. Beispielsweise weist die Folie aufgedruckte oder eingefärbte farbige
Teilbereiche auf, und diese Teilbereiche sind zum Beispiel für eine vom Halbleiterchip zu emittierende Strahlung
undurchlässig. Das Symbol, das Piktogramm oder der Schriftzug können als Positiv oder als Negativ durch die Teilbereiche dargestellt sein. Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauteils ist der mindestens eine Teilbereich, in Draufsicht auf das optische Element gesehen, erkennbar. Mit anderen Worten ist mit bloßem Auge bei Dunkelheit, bei Tageslicht und/oder im Betrieb des optoelektronischen Halbleiterchips das Symbol, das Piktogramm oder der Schriftzug wahrnehmbar.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauteils ist das optische Element bei einer Temperatur von mindestens 260 0C für eine Dauer von wenigstens 10 s
thermochemisch und mechanisch stabil. Hierdurch ist es ermöglicht, dass das optoelektronische Bauteil über ein
Löten, insbesondere über eine so genannte Surface-Mount- Technology, kurz SMT, an einem externen, nicht zum
optoelektronischen Bauteil gehörigen Montageträger
befestigbar ist. Bevorzugt ist das optoelektronische Bauteil zu einer bleifreien Lötmontage eingerichtet. Zum Beispiel ist ein Material der Folie und/oder des Grundkörpers dann ein Silikon, ein Epoxid, ein Silikon-Epoxid-Hybridmaterial oder ein Polyimid. Mechanisch stabil kann bedeuten, dass eine Glasübergangstemperatur, bestimmt insbesondere mittels
Dynamisch Mechanischer Analyse, kurz DMA, für eine Dauer von wenigstens 10 s mindestens 260 0C beträgt. Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauteils beträgt eine mittlere laterale Abmessung des optischen Elements zwischen einschließlich 0,4 mm und 8 mm, insbesondere zwischen einschließlich 0,5 mm und 6 mm, insbesondere zwischen einschließlich 0,75 mm und 5 mm. Unter mittlerer lateraler Abmessung ist beispielsweise ein
mittlerer Durchmesser oder ein Mittelwert über die
Kantenlängen des optischen Elements zu verstehen. Mit anderen Worten ist das optische Element vergleichsweise klein
ausgeformt .
Es wird darüber hinaus ein Verfahren zum Herstellen eines optischen Elements für ein optoelektronisches Bauteil
angegeben. Beispielsweise kann mittels des Verfahrens ein optisches Element oder ein optoelektronisches Bauteil
hergestellt werden, wie es in Verbindung mit einer oder mehrerer der oben genannten Ausführungsformen beschrieben ist. Merkmale des optoelektronischen Bauteils sowie des optischen Elements sind daher auch für das hier beschriebene Verfahren offenbart und umgekehrt.
In mindestens einer Ausführungsform des Verfahrens zur
Herstellung des optischen Elements für das optoelektronische Bauteil umfasst dieses die folgenden Schritte:
- Einbringen einer Folie in eine Kavität eines Formwerkzeugs, wobei die Kavität eine Form des herzustellenden optischen Elements aufzeigt,
- Anformen der Folie in der Kavität wenigstens an ein
Hauptteil des Formwerkzeugs,
- Einbringen eines Formmaterials, das überwiegend ein
thermoplastischer Kunststoff, ein Silikon, ein Epoxid oder ein Silikon-Epoxid-Hybridmaterial ist, in die Kavität mittels eines Formpressens, eines Formspritzens oder eines
Formgießens,
- Ausformen eines Grundkörpers des optischen Elements aus dem Formmaterial,
- Anhärten und/oder Aushärten des Formmaterials des
Grundkörpers, wobei wenigstens eine Lage der Folie
verbindungsmittelfrei und unmittelbar mit dem Grundkörper verbunden wird, - Entformen des optischen Elements wenigstens aus dem
Hauptteil des Formwerkzeugs, und
- Fertigstellen des optischen Elements und/oder des
optoelektronischen Bauteils.
Bevorzugt erfolgen die Verfahrensschritte in der angegebenen Reihenfolge. Ebenso ist es möglich, dass eine abweichende Reihenfolge der Verfahrensschritte verfolgt wird oder dass mehrere Verfahrensschritte zu einem Verfahrensschritt zusammengefasst sind.
Dass das optische Element aus einem, insbesondere nur aus einem Hauptteil des Formwerkzeugs entformt wird, kann
bedeuten, dass die Kavität durch genau ein Hauptteil des Formwerkzeugs und durch einen Träger des herzustellenden optoelektronischen Bauteils gebildet ist. Ein Hauptteil des Formwerkzeugs ist hierbei zum Beispiel der Teil einer
Gussform, der zur Herstellung einer Vielzahl von optischen Elementen verwendbar ist.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens umfasst die Folie eine erste Lage und eine zweite Lage. Die erste Lage haftet bevorzugt an einem Material, aus dem das
Hauptteil des Formwerkzeugs gefertigt ist, schwächer als die zweite Lage der Folie an dem Formmaterial des Grundkörpers haftet. Mit anderen Worten lässt sich die erste Lage leicht aus dem Formwerkzeug lösen und die zweite Lage geht eine stabile Verbindung mit dem Material des Grundkörpers ein. Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird die erste Lage beim Schritt des Entformens oder nach dem Schritt des Entformens von der zweiten Lage getrennt. Mit anderen Worten kann die erste Lage insbesondere beim Entformen von der zweiten Lage delaminiert werden, so dass nur die zweite Lage an den Grundkörper verbleibt. Die zweite Lage haftet also bevorzugt stärker an dem Grundkörper als an der ersten Lage .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird ein Teil der Kavität von einem Träger des optoelektronischen Halbleiterchips gebildet. Ferner wird das Formmaterial des Grundkörpers in unmittelbaren Kontakt sowohl zum Träger als auch zum Halbleiterchip gebracht. Mit anderen Worten ist dann der Halbleiterchip vollständig von dem Formmaterial des
Grundkörpers und von dem Träger umschlossen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird wenigstens eine Lage der Folie aus einem Foliennutzen
herausgetrennt. Der Foliennutzen umfasst insbesondere eine Vielzahl gleichartiger Teilbereiche, wobei die Teilbereiche jeweils eine Folie für ein optisches Element darstellen. Das Heraustrennen der Folie des optischen Elements aus dem
Foliennutzen erfolgt weiterhin bevorzugt beim Schritt des
Einbringens des Formmaterials des Grundkörpers in die Kavität und/oder beim Ausbilden der Kavität durch ein oder mehrere Hauptteile des Formwerkzeugs und/oder des Trägers. Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird die Kavität während des Schritts des Einbringens des
Formmaterials und bevorzugt auch während des Schritts des Anhärtens und/oder des Aushärtens des Formmaterials durch die Folie oder durch wenigstens eine Lage der Folie abgedichtet.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird das fertig gestellte optische Element über ein Verbindungsmittel an einen Halbleiterchip angebracht. Das Anbringen kann ein Kleben, ein Anschmelzen oder ein Aushärten über einen
Vernetzungsvorgang sein.
Einige Anwendungsbereiche, in denen hier beschriebene optoelektronische Bauteile Verwendung finden können, sind beispielsweise die Tasten von Mobiltelefonen oder von
Computertastaturen. Ebenso können die optoelektronischen Bauteile als Blitzlichter beispielsweise für Kameras in Mobiltelefonen eingesetzt werden.
Nachfolgend wird ein hier beschriebenes Bauteil sowie ein hier beschriebenes Verfahren unter Bezugnahme auf die
Zeichnung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Gleiche Bezugszeichen geben dabei gleiche Elemente in den einzelnen Figuren an. Es sind dabei jedoch keine
maßstäblichen Bezüge dargestellt, vielmehr können einzelnen Elemente zum besseren Verständnis übertrieben groß
dargestellt sein. Es zeigen:
Figuren 1 bis 6 schematische Darstellungen von
Ausführungsbeispielen von hier beschriebenen optoelektronischen HaIbleiterbauteilen,
Figuren 7 und 8 schematische Darstellungen von Verfahren zur Herstellung von hier beschriebenen
optoelektronischen Halbleiterbauteilen, und Figuren 9A bis 9C weitere Ausführungsbeispiele von hier beschriebenen optoelektronischen
HaIbleiterbauteilen. In Figur 1 ist ein Ausführungsbeispiel eines
optoelektronischen Bauteils 1 dargestellt. Auf einem Träger 3 ist auf einer Trägeroberseite 30 ein optoelektronischer
Halbleiterchip 2, zum Beispiel eine Leuchtdiode, angebracht. Der Träger 3 kann elektrische Leitungen zur elektrischen
Kontaktierung des Halbleiterchips 2 beinhalten, die in Figur 1 nicht dargestellt sind.
Der Halbleiterchip 2 ist vollständig von dem Träger 3 und einem optischen Element 45 eingeschlossen. Das optische
Element 45 weist einen Grundkörper 5 und eine Folie 4 auf. Eine den Halbleiterchip 2 abgewandte Begrenzungsfläche 7 des optischen Elements 45 ist vollständig von der Folie 4
gebildet .
Die Folie 4 umfasst eine Beimengung 8. Zum Beispiel ist die Beimengung 8 ein Diffusor oder ein Konversionsmittel oder ein Härtefüllstoff, der die Begrenzungsfläche 7
widerstandsfähiger gegen ein Verkratzen macht. Ist die
Beimengung ein Diffusor oder ein Konversionsmittel, so ist ein Volumenanteil der Beimengung an der Folie bevorzugt größer als 12 %, insbesondere größer als 20 %. Weiterhin ist bevorzugt der Halbleiterchip 2 mit bloßem Auge durch das optische Element 45 hindurch nicht erkennbar. Mit anderen Worten werden beispielsweise Umrisse des Halbleiterchips 2 aufgrund der Beimengung optisch nicht nach außerhalb des optischen Elements 45 abgebildet. Der Grundkörper 5 ist bevorzugt klarsichtig. Eine Dicke T der Folie 4 beträgt beispielsweise zwischen einschließlich 20 μm und 120 μm. Eine Höhe H des gesamten optischen Elements 45, in einer Richtung senkrecht zur
Trägeroberseite 30, beträgt zum Beispiel zwischen 50 μm und 500 μm. Bevorzugt ist Höhe H um mindestens einen Faktor 5 größer als die Dicke T der Folie.
Beim Ausführungsbeispiel gemäß Figur 2 ist an einer dem
Träger 3 abgewandten Strahlungsdurchtrittsflache 20 des
Halbleiterchips 2 eine Konversionsmittelschicht 12
aufgebracht, die in direktem Kontakt zu einem
Halbleitermaterial des Halbleiterchips 2 steht. Der
Halbleiterchip 2 ist weiterhin ein so genannter Flip-Chip und über zwei Anschlussteile 13 an einer dem Träger 3 zugewandten Seite elektrisch kontaktiert.
Die Folie 4 des optischen Elements 45, die ebenfalls eine Beimengung 8 in Form zum Beispiel eines Diffusors umfasst, weist eine inhomogene Dicke auf. Die Dicke Tl an lateralen Randbereichen des optischen Elements ist kleiner als die Dicke T2 der Folie 4 über dem Halbleiterchip 3. Die Folie 4 ist also linsenähnlich bezüglich ihrer Dickenverteilung ausgeformt. Weiterhin liegt die Folie 4 in dem lateralen Randbereich auf den Anschlussteilen 13 beziehungsweise auf dem Träger 3 auf. Eine Breite eines Auflagebereichs
überschreitet bevorzugt mindestens das Dreifache der Dicke Tl in dem lateralen Randbereich des optischen Elements 45. Über diesen Auflagebereich ist ein Abdichten einer Kavität beim Herstellen des Grundkörpers 5 erreichbar.
Ebenso ist es möglich, dass der Auflagebereich, anders als in Figur 2 dargestellt, außerhalb einer bestimmten Anzahl von während der Herstellung über die Folie 4 und insbesondere einen gemeinsamen Grundkörper 5 miteinander verbundenen
Bauteilen 1 liegt, wobei die Bauteile 1 vereinzelbar
beziehungsweise voneinander separierbar sind, etwa durch ein Sägen . Gemäß der schematischen Schnittdarstellung nach Figur 3A umfasst das Bauteil 1 mehrere Halbleiterchips 2, die
beispielsweise in unterschiedlichen Spektralbereichen
sichtbare Strahlung emittieren. Die Folie 4 weist
Teilbereiche 14 auf, durch die ein Symbol gebildet ist, vergleiche die Draufsicht gemäß Figur 3B. Das Symbol kann durch die Teilbereiche 14 dabei in Negativdarstellung oder in Positivdarstellung gebildet sein.
An der Begrenzungsfläche 7 ist ferner eine dreidimensionale Strukturierung 9 ausgebildet. Eine mittlere Strukturgröße L der Strukturierung 9 beträgt bevorzugt zwischen
einschließlich 1 μm und 5 μm. Durch die Strukturierung 9 wird eine Lichtauskopplung aus dem optischen Element 45 heraus verbessert. Eine derartige Strukturierung kann auch in den anderen Ausführungsbeispielen, abweichend von der
Darstellung, vorhanden sein. Zum Beispiel ist die Folie ein so genannter Brightness Enhancement-Film, kurz BEF, des
Unternehmens 3M.
Beim Ausführungsbeispiel gemäß Figur 4 ist zwischen dem
Träger 3 und dem Halbleiterchip 2 ein Reflektor 19
angebracht. Weiterhin umfasst die Folie 4 zwei Lagen 4a, 4b. Die Lage 4b weist einen den Halbleiterchip 2 ringförmig umlaufenden Teilbereich 14 auf, der reflektierend für eine vom Halbleiterchip 2 zu empfangende oder zu emittierende Strahlung wirkt. Die Lage 4a umfasst die Beimengung 8 und weist beispielsweise eine große Härte auf, die Shore A 80 übersteigen kann. Der Grundkörper 5 hingegen ist zum Beispiel vergleichsweise weich mit einer Härte von weniger als Shore A 80. Beim Ausführungsbeispiel gemäß Figur 5 ist die Strukturierung 9 nur in Teilbereichen der Begrenzungsfläche 7 der Folie 4 vorhanden. Ferner erstreckt sich die Lage 4b der Folie, die die Teilbereiche 14 ausbildet, ebenfalls nur auf Teile der Lage 4a der Folie 4. Mit anderen Worten ist die Lage 4b, die beispielsweise durch ein Aufdrucken auf die Lage 4a erzeugt ist, nicht durchgehend.
Der Träger 3 sowie das optische Element 45 können beim
Ausführungsbeispiel gemäß Figur 5 in einer gemeinsamen
Spritzgussform oder Spritzpressform erzeugt sein. Zum
Beispiel ist das Bauelement 1 über einen Zwei-Komponenten- Spritzguss erzeugt. Eine elektrische Verbindung des
Halbleiterchips 2 zu den Anschlussteilen 13 erfolgt über einen Bonddraht 16.
Gemäß Figur 6 ist die Strukturierung 9b der Folie 4 als
Fresnel-Linse geformt. Weiterhin weist die Folie 4 auch an einer dem Halbleiterchip 2 zugewandten Seite die
Strukturierung 9a auf, durch die eine verbesserte Haftung zum Grundkörper 5 erzielbar ist. Der Träger 3, der beispielsweise ein Spritzgussteil ist, weist eine Ausnehmung auf, an deren Boden der Halbleiterchip 20 angebracht ist. Der Grundkörper 5 füllt im Wesentlichen die gesamte Ausnehmung aus. Anders als in Figur 6 dargestellt, kann die Folie 4 auf den Grundkörper 5 beschränkt sein oder auch bis zu Kanten des Trägers 3 reichen .
In Figur 7 ist ein Ausführungsbeispiel eines Verfahrens zur Herstellung des optischen Elements 45 sowie des
optoelektronischen Bauteils 1 illustriert. Gemäß Figur 7A wird die Folie 4, die Teil eines Foliennutzens 40 ist, in eine Kavität 6 eines Hauptteils 60 eines Formwerkzeugs 63 eingeführt. Gemäß Figur 7B wird die Folie 4 an die Kavität 6 des Hauptteils 60 angeformt. Weiterhin wird gemäß Figur 7B der Träger 3 mit dem Halbleiterchip 2 bereitgestellt. Hierzu wird auf dem Träger 3, oder alternativ hierzu auf der Folie 4 in der Kavität 6, eine Grundformmasse 50, die den Grundkörper 5 ausbildet, aufgebracht.
Gemäß Figur 7C wird der Träger 3 an das Hauptteil 60 des Formwerkzeugs 63 gepresst, beispielsweise mithilfe eines in Figur 7 nicht dargestellten weiteren Hauptteils, wobei die Folie 4 die Kavität 6 abdichtet. Durch dieses Anpressen des Trägers 3 an das Hauptteil 60 wird die Grundmasse 50
zusammengepresst und der Grundkörper 5 ausgebildet. Ferner wird der Grundkörper 5 beziehungsweise die Grundformmasse 50 angehärtet und/oder ausgehärtet, woraus eine unmittelbare und feste Verbindung des Grundkörpers 5 mit der Folie 4
resultiert .
Optional ist es möglich, mit dem Anpressen des Trägers 3 an das Hauptteil 60 die Folie 4 aus dem Foliennutzen 40
abzutrennen, beispielsweise durch das Ausbilden eines
umlaufenden Grabens 15. Der Graben 15 kann durch entsprechend geformte Vorsprünge oder durch ein nicht gezeichnetes, weiteres bewegliches Teil des Hauptteils 60 erstellt werden.
Gemäß Figur 7D wird das fertiggestellte optoelektronische Halbleiterteil 1 aus dem Hauptteil 60 entformt. Hierbei erfolgt auch eine vollständige Abtrennung der zum optischen Element 45 gehörigen Folie 4 von dem Foliennutzen 40.
Ein Verfahrensschritt zu einem alternativen
Herstellungsverfahren ist in Figur 8 illustriert. Der
Foliennutzen 40 weist zwei Lagen 4a, 4b auf. Nur die Lage 4b verbindet sich mit dem Grundkörper 5 und bildet das optische Element 45. Die Lage 4a, die eine geringe Haftung zu dem Hauptteil 60a aufweist, wird durch Vorsprünge 17 des
Hauptteils 60b nicht aus dem Foliennutzen 40 herausgetrennt. Das Formwerkzeug 63 gemäß Figur 8 kann also durch die
Hauptteile 60a, 60b gebildet sein. Die Folie 4b schließt in einer lateralen Richtung bündig mit dem Träger 3 ab.
In den Figuren 9A bis 9C sind Ausführungsbeispiele des
Halbleiterbauteils 1 dargestellt, bei denen das optische Element 45 jeweils über ein Verbindungsmittel 11 an dem
Halbleiterchip 2 und/oder an dem Träger 3 angebracht ist. Gemäß Figur 9A steht das optische Element 45 über das
Verbindungsmittel 11 nur in Kontakt zu der
Strahlungsdurchtrittsflache 20 des Halbleiterchips 2. Das Ausführungsbeispiel gemäß Figur 9B ist analog zu Figur 1 gestaltet und das Ausführungsbeispiel gemäß Figur 9C analog zum Ausführungsbeispiel gemäß Figur 6, wobei das optische Element 45 gemäß Figur 9C keine Fresnel-Linse ist.
Die hier beschriebene Erfindung ist nicht durch die
Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele beschränkt.
Vielmehr umfasst die Erfindung jedes neue Merkmal sowie jede Kombination von Merkmalen, was insbesondere jede Kombination von Merkmalen in den Patentansprüchen beinhaltet, auch wenn dieses Merkmal oder diese Kombination selbst nicht explizit in den Patentansprüchen oder Ausführungsbeispielen angegeben ist . Diese Patentanmeldung beansprucht die Priorität der deutschen Patentanmeldung 10 2009 034 370.9, deren Offenbarungsgehalt hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Herstellung eines optischen Elements (45) für ein optoelektronisches Bauteil (1) mit den
Schritten:
- Einbringen einer Folie (4) in eine Kavität (6) eines Formwerkzeuges (63), wobei die Kavität (6) eine Form des herzustellenden optischen Elements (45) aufzeigt,
- Anformen der Folie (4) in der Kavität (6) wenigstens an ein Hauptteil (60) des Formwerkzeugs (63),
- Einbringen eines Formmaterials, das überwiegend ein thermoplastischer Kunststoff, ein Silikon, ein Epoxid oder ein Silikon-Epoxid-Hybridmaterial ist, in die Kavität (6) mittels eines Formpressens, eines
Formspritzens oder eines Formgießens und Ausformen eines Grundkörpers (5) des optischen Elements (45) mit dem Formmaterial,
- Anhärten und/oder Aushärten des Formmaterials des Grundkörpers (5) , wobei wenigstens eine Lage (4a, 4b) der Folie (4) verbindungsmittelfrei und unmittelbar mit dem Grundkörper (5) verbunden wird, und
- Entformen des optischen Elements (45) wenigstens aus dem Hauptteil (60) des Formwerkzeugs (63).
2. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch,
wobei die Folie (4) eine erste Lage (4a) umfasst, die schwächer an einem Material des Hauptteils (60) des Formwerkzeugs (63) haftet als eine zweite Lage (4b) der Folie (4) an dem Formmaterial des Grundkörpers (5), und wobei die erste Lage (4a) beim Schritt des
Entformens oder nach dem Schritt des Entformens von der zweiten Lage (4b) getrennt wird.
3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei beim Schritt des Einbringens des Formmaterials des Grundkörpers (5) wenigstens eine Lage (4a, 4b) der Folie (4) aus einem Folienutzen (40) herausgetrennt wird.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei
- ein Teil der Kavität (6) von einem Träger (3) gebildet wird, an dem ein optoelektronischer
Halbleiterchip (2) angebracht ist,
- das Formmaterial des Grundkörpers (5) in
unmittelbaren Kontakt zum Träger (3) als auch zum
Halbleiterchip (2) gebracht wird, und
- die Folie (4) während des Schritts des Einbringens des Formmaterials die Kavität (6) abdichtet.
5. Optoelektronisches Bauteil (1) mit
- einem Träger (3) ,
- mindestens einem optoelektronischen Halbleiterchip (2), der an dem Träger (3) angebracht ist, und
- mindestens einem optischen Element (45) , das an dem Träger (3) angebracht und das, in einer Strahlrichtung vom Halbleiterchip (2) aus gesehen, dem Halbleiterchip (2) nachgeordnet ist,
wobei
- das optische Element (45) einen Grundkörper (5) mit einem Strahlung durchlässigen Formmaterial umfasst, das überwiegend ein thermoplastischer Kunststoff, ein
Silikon, ein Epoxid oder ein Silikon-Epoxid- Hybridmaterial ist,
- der Grundkörper (5) formgepresst, formgespritzt oder formgegossen ist, - das optische Element (45) eine Folie (4) umfasst, die eine dem Halbleiterchip (3) abgewandte
Begrenzungsfläche (7) des optischen Elements (45) bildet, und
- die Folie (4) verbindungsmittelfrei und unmittelbar mit dem Grundkörper (5) verbunden ist.
6. Optoelektronisches Bauteil (1) nach dem vorhergehenden Anspruch,
bei dem der Folie (4) eine Beimengung (8) beigegeben ist, die ein Härtefüllstoff, ein Konversionsmittel, ein Diffusionsmittel und/oder ein Filtermittel ist, wobei ein Volumenanteil der Beimengung (8) an der Folie (4) mindestens 12 % beträgt.
7. Optoelektronisches Bauteil (1) nach Anspruch 5 oder 6, bei dem die Folie (4) optisch trüb ist, so dass durch das optische Element (45) hindurch keine optische
Abbildung des Halbleiterchips (2) erfolgt, und wobei der Grundkörper (5) transparent ist.
8. Optoelektronisches Bauteil (1) nach einem der Ansprüche 5 bis 7,
bei dem die Folie (4) zumindest an der dem
Halbleiterchip (4) abgewandten Seite (7) eine
dreidimensionale Strukturierung (9) aufweist, wobei eine mittlere Strukturgröße (L) der Strukturierung (9) zwischen einschließlich dem 0,5-fachen und dem 4,0- fachen einer Hauptwellenlänge einer vom Halbleiterchip (2) emittierten Strahlung liegt.
9. Optoelektronisches Bauteil (1) nach einem der Ansprüche 5 bis 8,
bei dem die Folie (4) bei Raumtemperatur eine Härte von mindestens Shore A 80 und der Grundkörper (45) von höchstens Shore A 80 aufweist.
10. Optoelektronisches Bauteil (1) nach einem der Ansprüche 5 bis 9,
bei dem die Folie (4) eine Silikonfolie, eine
Epoxidfolie, eine Silikon-Epoxid-Hybridfolie oder eine Polyimidfolie ist, wobei eine Dicke (T) der Folie (4) zwischen einschließlich 20 μm und 120 μm beträgt.
11. Optoelektronisches Bauteil (1) nach einem der Ansprüche 5 bis 10,
bei dem die Folie (4) mindestens einen absorbierenden und/oder reflektierenden Teilbereich (14) aufweist, wobei durch den Teilbereich (14) ein Symbol, ein
Piktogramm und/oder ein Schriftzug gebildet ist, und wobei der Teilbereich (14), in Draufsicht auf das optische Element (45) gesehen, erkennbar sind.
12. Optoelektronisches Bauteil (1) nach einem der Ansprüche 5 bis 11,
bei dem das optische Element (45) bei einer Temperatur von mindestens 260 0C für eine Dauer von wenigstens 10 s thermochemisch und mechanisch stabil ist.
13. Optoelektronisches Bauteil nach einem der Ansprüche 5 bis 12,
bei dem eine mittlere laterale Abmessung (D) des optischen Elements (45) zwischen einschließlich 0,4 mm und 8 mm beträgt.
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