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WO2015018843A1 - Optoelektronisches bauelement und verfahren zu seiner herstellung - Google Patents

Optoelektronisches bauelement und verfahren zu seiner herstellung Download PDF

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Publication number
WO2015018843A1
WO2015018843A1 PCT/EP2014/066852 EP2014066852W WO2015018843A1 WO 2015018843 A1 WO2015018843 A1 WO 2015018843A1 EP 2014066852 W EP2014066852 W EP 2014066852W WO 2015018843 A1 WO2015018843 A1 WO 2015018843A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
layer
optoelectronic
semiconductor chip
housing
contact portion
Prior art date
Application number
PCT/EP2014/066852
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Patrick Kromotis
Emanuel HOFMANN
Ludwig PEYKER
Torsten Baade
Simone KIENER
Kristin Grosse
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
Priority to US14/909,850 priority Critical patent/US9564566B2/en
Priority to JP2016532670A priority patent/JP6194426B2/ja
Priority to CN201480044613.3A priority patent/CN105431952B/zh
Publication of WO2015018843A1 publication Critical patent/WO2015018843A1/de

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Definitions

  • optoelectronic components with optoelekt ⁇ tronic semiconductor chips with housings, which have embedded lead frame portions made of copper.
  • optoelectronic devices of the optoelectronic semiconductor chip is disposed on a lead frame ⁇ portion and embedded in a potting material.
  • copper can diffuse out of the lead frame portions such optoelectronic devices through the molding material to a pn junction of the optoelectronic semiconductor chip.
  • the diffused copper may cause Degrada ⁇ tion of the optoelectronic semiconductor chip.
  • An object of the present invention is to provide an optoelectronic device. This object is achieved by an optoelectronic component having the features of claim 1.
  • Another object of the vorlie ⁇ constricting invention is to provide a method for producing an optoelectronic component. This object is achieved by a method having the features of claim 8.
  • the dependent claims specify various developments.
  • An optoelectronic component comprises a housing, which has an electrically conductive first contact section, and an optoelectronic semiconductor chip, which is arranged on the first contact section.
  • the opto ⁇ electronic semiconductor chip and the first contact portion are at least partially covered by a first layer, the one Silicone has.
  • a second layer is disposed, which comprises S1O 2 .
  • a third layer is arranged.
  • S1O 2 second layer comprising DIE ses optoelectronic component as a diffusion barrier.
  • the second layer comprising S1O 2 can act as a diffusion barrier for copper.
  • the first contact section comprises copper.
  • the first contact portion by a high electrical conductivity.
  • the first Kon ⁇ clock section can thereby advantageously by soldering
  • the housing has a housing frame.
  • the ers ⁇ te contact portion is embedded in the housing frame.
  • the Ge ⁇ housing frame for example, a plastic, for example, an epoxy resin, or have a ceramic.
  • the housing frame of the optoelectronic component can be produced for example by a molding process (molding process) or by a casting process by means of a spindle dispenser, jetter or time pressure dispenser.
  • the housing has a cavity.
  • the first Kon ⁇ clock section is disposed in a bottom portion of the cavity.
  • the optoelectronic semiconductor chip of this optoelectronic component can be arranged in the cavity of the housing and protected there from damage by external me ⁇ chanical influences.
  • the cavity can also, for example, be an optical reflector of the optoelectronic see make up component.
  • the first layer, second layer and third layer arranged above the first contact section and the optoelectronic semiconductor chip of the optoelectronic component can advantageously be arranged in the cavity with little technical outlay.
  • the third layer of the optoelectronic component can serve for a mechanical protection of the optoelectronic semiconductor chip.
  • the third layer can also take over other functions.
  • the third layer can effect a wavelength conversion of an electromagnetic radiation emitted by the optoelectronic semiconductor chip of the optoelectronic component.
  • the first layer has a thickness between 1 ⁇ m and 100 ⁇ m, preferably a thickness between 5 ⁇ m and 20 ⁇ m.
  • Example ⁇ example may comprise the first layer of the optoelectronic Bauele ⁇ ments a thickness of 10 ym.
  • the first layer is thereby so thin that within the first layer a diffusion of copper can take place only to a very small extent.
  • the second layer has a thickness between 10 nm and 1 ym on, preferably a thickness between 50 nm and 200 nm.
  • the second layer of the optoelectronic component can have a thickness of 100 nm.
  • the second layer of the optoelectronic Bauele ⁇ ments then acts as a diffusion barrier for copper.
  • the housing has an electrically conductive second contact section, which is electrically insulated from the first contact section.
  • the opto ⁇ electronic semiconductor chip of the optoelectronic device can then be electrically controlled via the first contact portion and the second contact portion.
  • a method for producing an optoelectronic component comprises steps of providing a housing which has an electrically conductive first contact section for arranging an optoelectronic semiconductor chip on the first contact section, for arranging a first layer comprising a silicone on at least parts of the optoelectronic ⁇ Semiconductor chips and the first contact portion, for forming a second layer having S1O 2 on a surface of the first layer, and for disposing a third layer over the second layer.
  • this method enables production of a optoelekt ⁇ tronic device, in which a S1O 2 having second layer as a diffusion barrier, in particular as a diffusion barrier for copper ⁇ acts.
  • the second layer is formed by converting a portion of the first layer.
  • the production of the second layer is thereby particularly easy.
  • no separate process step for depositing the second layer is required for the production of the second layer.
  • the conversion of the part of the first layer takes place by oxidation.
  • the first layer contained Si in S1O 2 is converted.
  • the conversion of the part of the first layer takes place by means of a plasma treatment.
  • a plasma treatment is suitable in to convert Si contained in the first layer into S1O 2 .
  • the plasma acts substantially on the surface of the ers ⁇ th layer, so that the second layer is formed on the surface of the first layer.
  • the first layer is arranged by casting or jetting.
  • this allows a cost-effective and reproducible arrangement of the first layer.
  • the method is advantageously suitable for mass production.
  • Figure 1 is a schematic sectional view of a optoelektroni- see device.
  • FIG. 1 shows a schematic sectional side view of part of an optoelectronic component 100.
  • the optoelectronic component 100 may be, for example, a light-emitting diode component.
  • the optoelectronic device 100 includes a housing 200.
  • the housing 200 has a top surface 201 and one of the upper ⁇ side 201 opposite bottom 202.
  • the housing 200 of the optoelectronic device 100 includes a Ge ⁇ houses mimic 400 and an embedded in the housing frame 400 lead frame 300.
  • the housing frame 400 may, for example, an electrically insulating plastic material, wherein ⁇ have play, an epoxy resin, or a ceramic.
  • the housing frame 400 may be prepared for example by a molding process (molding process) or by a casting process by means of spin ⁇ del dispenser, Jetter or time-pressure dispenser.
  • the lead frame 300 may also be referred to as a leadframe.
  • the lead frame 300 comprises an electrically conductive material, such as a metal.
  • the leadframe 300 may comprise copper. Copper has the advantage of being highly electrically conductive and is suitable for electrical contacting by means of soldering.
  • the lead frame 300 has an upper side 301 and an upper side 302 opposite the upper side 301.
  • the Lei ⁇ terrahmen 300 is in a first contact portion 310 and with a second contact portion 320th
  • the first Kon ⁇ clock section 310 and the second contact portion 320 are physically separated and mutually electrically insulated from each other.
  • the contact portions 310, 320 may also be referred to as Lei ⁇ terrahmenabête.
  • the contact portions 310, 320 of the leadframe 300 are embedded in the housing frame 400 such that both the top surface 301 and the bottom surface 302 of the leadframe
  • the housing 200 of the optoelectronic component 100 has a cavity 410 on its upper side 201.
  • the cavity 410 is formed as a recess in the housing frame 400 on the upper side 201 of the housing 200.
  • the cavity 410 may for example comprise a nikschei- benförmigen or a rectangular cross section. In the sectional view of FIG. 1, the cavity 410 tapers, starting from the upper side 201 of the housing 200, to a pyramid. dull-shaped. However, the cavity 410 could also have a cylindrical shape or other shape.
  • the cavity 410 of the housing 200 of the optoelectronic component 100 has a bottom area 420 and a peripheral wall 430.
  • the wall 430 is formed by the material of the housing frame ⁇ 400.
  • the wall 430 forms a lateral surface of the cavity 410.
  • the wall 430 of the cavity 410 of the housing 200 of the optoelectronic component 100 may form a reflector gate, which serves emitted by the optoelectronic component 100 of electromagnetic radiation to bün ⁇ spindles.
  • the bottom region 420 forms a bottom surface of the cavity 410. In the bottom region 420 of the cavity 410 of the housing 200, parts of the top side 301 of the first contact section 310 and the second contact section 320 of the leadframe 300 are exposed.
  • the optoelectronic component 100 further comprises an optoelectronic semiconductor chip 500.
  • the optoelectronic semiconductor chip 500 may be, for example, a light emitting diode chip (LED chip).
  • the optoelectronic semiconductor chip 500 has an upper side 501 and a lower side 502 opposite the upper side 501.
  • the top surface 501 of the opto ⁇ electronic semiconductor chip 500 forms a radiation emission area of the optoelectronic semiconductor chip 500.
  • the optoelectronic semiconductor chip 500 is to bebil ⁇ det, forming at its radiation emitting surface upper ⁇ page 501 electromagnetic radiation, for example visual ⁇ bares light to radiate.
  • a first electrical contact surface 510 of the opto ⁇ electronic semiconductor chip 500 is formed on the upper side 501 of the optoelectronic semiconductor chip 500.
  • a second electrical contact surface 520 is formed on the underside 502 of the optoelectronic semiconductor chip 500. Via the first electrical contact surface 510 and the second electrical contact area 520 cal ⁇ an electrical voltage to the optoelectronic semiconductor chip 500 can be applied to the Optoelectronic semiconductor chip 500 to emit electromagnetic radiation.
  • the optoelectronic semiconductor chip 500 is arranged in the cavity 410 of the housing 200 of the optoelectronic component 100.
  • the optoelectronic semiconductor chip 500 is in the bottom region 420 of the cavity 410 on the upper side 301 of the first contact portion 310 of the lead frame 300 angeord ⁇ net.
  • the optoelectronic semiconductor chip 500 is connected to the first contact section 310 by means of a conductive connection 530.
  • the conductive connection 530 establishes an electrically conductive contact between the second electrical contact surface 520 of the optoelectronic semiconductor chip 500 on the underside 502 of the optoelectronic semiconductor chip 500 and the first contact section 310.
  • the lead compound 530 may be ge example, by a solder forms ⁇ .
  • the formed on the upper surface 501 of the optoelectronic semiconductor chip 500 first electrical contact surface 510 of the optoelectronic semiconductor chip 500 by means of a bonding wire 540 electrically conductive section to the second contact distances 320 of the lead frame 300 of the housing 200 of the opto ⁇ electronic device 100 is connected.
  • the bonding wire 540 preferably runs completely within the cavity 410 of the housing 200. Instead of the bonding wire 540, another electrically conductive connection between the first electrical contact surface 510 of the optoelectronic
  • the optoelectronic semiconductor chip 500, the bottom region 420 and parts of the wall 430 of the cavity 410 of the housing 200 of the optoelectronic component 100 are covered by a first layer 610.
  • the first layer 610 thereby covers vorzugt the entire upper surface 501 of the optoelectronic semiconductor chip 500 and between the top 501 and the bottom 502 of the optoelectronic semiconductor chip 500 extending side surfaces of the optoelectronic semiconductor chip 500.
  • the first layer 610 be ⁇ vorzugt in the bottom region 420 of the cavity 410 of the Housing 200 exposed parts of the top 301 of the first contact ⁇ section 310 and the second contact portion 320 of the Lei ⁇ terrahmens 300.
  • the first layer 610 forms a continuous and closed layer.
  • the first layer 610 comprises a silicone.
  • Layer 610 may have been applied, for example, by potting or by jetting. Jetting here refers to a method in which the material of the first layer 610 is applied under pressure through a nozzle.
  • the first layer was preferably applied after the arrangement of the optoelectronic semiconductor chip 500 in the cavity 410 and to the on ⁇ arrange the bonding wire 540,610.
  • the first layer 610 has a thickness 611.
  • the thickness 611 is preferably between 1 ⁇ m and 100 ⁇ m. More preferably, the thickness 611 of the first layer 610 is between 5 ym and 20 ym. For example, the first layer 610 may have a thickness 611 of 10 ym.
  • the first layer 610 in comparison to the dimensions of the optoelectronic semiconductor chip 500 and the cavity 410 of the housing 200 on a ge ⁇ rings thickness.
  • a two ⁇ th layer 620 is arranged on a surface 612 of the first layer 610.
  • the second layer 620 has S1O 2 .
  • the second layer 620 has a thickness 621.
  • the di ⁇ blocks 621 of the second layer 620 is preferably between 10 nm and 1 ym. Particularly preferably, the thickness 621 of the second layer 620 is between 50 nm and 200 nm. For example, the second layer 620 may have a thickness of 621 100 nm aufwei ⁇ sen.
  • the second layer 620 is preferably formed by converting a portion of the first layer 610 disposed on the surface 612 of the first layer 610. In this case, part of the material of a part of the first layer 610 was oxidized. Here, Si has been converted from the first layer 610 in S1O.
  • the converting the arranged on the Oberflä ⁇ surface 612 of the first layer 610 portion of the first layer 610 is effected by means of a plasma treatment.
  • Forming the second layer 620 by converting a portion of the material of the first layer 610 may also be referred to as glazing.
  • a third layer 630 is disposed above the second layer 620.
  • the third layer 630 preferably substantially completely fills the cavity 410.
  • the third layer 630 may have a thickness that is significantly greater than the thickness 611 of the first layer 610 and the thickness 621 of the second layer 620.
  • the opto-electro ⁇ African semiconductor chip 500 and the bonding wire 540 in essential are preferred chen a ⁇ completely embedded in the material of the third layer 630th As a result, the third layer 630 protects the opto ⁇ electronic semiconductor chip 500 and the bonding wire 540 from damage due to external mechanical influences.
  • the third layer 630 can comprise a silicone, and have been playing introduced at ⁇ by casting in the cavity 410th
  • the third layer 630 may also have embedded wavelength converting particles are seen to before ⁇ , a wavelength of the preview by the optoelectronic semiconductor chip emitted 500 electromagnetic
  • the embedded wavelength converting particles can absorb electromagnetic this Strah ⁇ lung having a first wavelength and subsequently ⁇ td electromagnetic radiation having a second, typically as larger emitting wavelength.
  • the wavelength-converting particles may, for example, be an organic phosphor or an inorganic phosphor. believe it.
  • the wavelength-converting particles may also comprise quantum dots.
  • the first layer 610, second layer 620 and the third layer 630 together form a casting 600 optoelekt ⁇ tronic device 100th
  • the second layer 620 of the encapsulation 600 having the SiO 2 2 of the optoelectronic component 100 forms a diffusion barrier. Specifically, the second layer 620 forms a barrier for copper Diffu ⁇ sion. From the contact portions 310, 320 of the lead frame 300 of the housing 200 of the optoelectronic device 100 dissolved copper, the second layer 620 can not or only to a small extent penetrate. This prevents that from the contact portions 310, 320 of the Lei ⁇ terrahmens 300 dissolved copper through the potting 600 to a near the top 501 of the optoelectronic semiconductor chip 500 arranged pn junction of the optoelectronic semiconductor chip 500 can diffuse.
  • a diffusion of copper to the pn junction of the optoelectronic semiconductor chip 500 could contribute to a degradation of the optoelectronic semiconductor chip 500.
  • the diffusion barrier formed by the second layer 620 prevents or reduces such degradation of the optoelectronic semiconductor chip 500 caused by diffusion of copper.

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Abstract

Ein optoelektronisches Bauelement umfasst ein Gehäuse, das einen elektrisch leitenden ersten Kontaktabschnitt aufweist, und einen optoelektronischen Halbleiterchip, der auf dem ersten Kontaktabschnitt angeordnet ist. Der optoelektronische Halbleiterchip und der erste Kontaktabschnitt sind zumindest teilweise durch eine erste Schicht bedeckt, die ein Silikon aufweist. An einer Oberfläche der ersten Schicht ist eine zweite Schicht angeordnet, die SiO2 aufweist. Oberhalb der zweiten Schicht ist eine dritte Schicht angeordnet.

Description

Beschreibung
Optoelektronisches Bauelement und Verfahren zu seiner Her¬ stellung
Es ist bekannt, optoelektronische Bauelemente mit optoelekt¬ ronischen Halbleiterchips mit Gehäusen auszubilden, die eingebettete Leiterrahmenabschnitte aus Kupfer aufweisen. Bei solchen optoelektronischen Bauelementen wird der optoelektro- nische Halbleiterchip auf einem Leiterrahmenabschnitt ange¬ ordnet und in ein Vergussmaterial eingebettet. Es ist be¬ kannt, dass Kupfer aus den Leiterrahmenabschnitten solcher optoelektronischer Bauelemente durch das Vergussmaterial zu einem p-n-Übergang des optoelektronischen Halbleiterchips diffundieren kann. Das diffundierte Kupfer kann eine Degrada¬ tion des optoelektronischen Halbleiterchips bewirken.
Diese Patentanmeldung beansprucht die Priorität der deutschen Patentanmeldung DE 10 2013 215 650.2, deren Offenbarungsge- halt hiermit durch Bezugnahme aufgenommen wird.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein optoelektronisches Bauelement bereitzustellen. Diese Aufgabe wird durch ein optoelektronisches Bauelement mit den Merkma- len des Anspruchs 1 gelöst. Eine weitere Aufgabe der vorlie¬ genden Erfindung besteht darin, ein Verfahren zum Herstellen eines optoelektronischen Bauelements anzugeben. Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 8 gelöst. In den abhängigen Ansprüchen sind verschiedene Wei- terbildungen angegeben.
Ein optoelektronisches Bauelement umfasst ein Gehäuse, das einen elektrisch leitenden ersten Kontaktabschnitt aufweist, und einen optoelektronischen Halbleiterchip, der auf dem ers- ten Kontaktabschnitt angeordnet ist. Dabei sind der opto¬ elektronische Halbleiterchip und der erste Kontaktabschnitt zumindest teilweise durch eine erste Schicht bedeckt, die ein Silikon aufweist. An einer Oberfläche der ersten Schicht ist eine zweite Schicht angeordnet, die S1O2 aufweist. Oberhalb der zweiten Schicht ist eine dritte Schicht angeordnet. Vor¬ teilhafterweise kann die S1O2 aufweisende zweite Schicht die- ses optoelektronischen Bauelements als Diffusionsbarriere dienen. Insbesondere kann die S1O2 aufweisende zweite Schicht als Diffusionsbarriere für Kupfer wirken. Dadurch kann vorteilhafterweise eine Diffusion von Kupfer zu einem p-n- Übergang des optoelektronischen Halbleiterchips reduziert o- der vermieden werden. Hierdurch wird vorteilhafterweise eine mögliche Degradation des optoelektronischen Halbleiterchips durch diffundiertes Kupfer reduziert oder vermieden.
In einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauelements weist der erste Kontaktabschnitt Kupfer auf. Vorteilhafter¬ weise weist der erste Kontaktabschnitt dadurch eine hohe elektrische Leitfähigkeit auf. Außerdem kann der erste Kon¬ taktabschnitt dadurch vorteilhafterweise durch Löten
elektrisch kontaktiert werden.
In einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauelements weist das Gehäuse einen Gehäuserahmen auf. Dabei ist der ers¬ te Kontaktabschnitt in den Gehäuserahmen eingebettet. Der Ge¬ häuserahmen kann beispielsweise einen Kunststoff, beispiels- weise ein Epoxidharz, oder eine Keramik aufweisen. Der Gehäuserahmen des optoelektronischen Bauelements kann beispielsweise durch einen Formprozess (Moldprozess ) oder durch einen Vergussprozess mittels Spindel-Dispenser, Jetter oder Zeit- Druck-Dispenser hergestellt werden.
In einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauelements weist das Gehäuse eine Kavität auf. Dabei ist der erste Kon¬ taktabschnitt in einem Bodenbereich der Kavität angeordnet. Dann kann auch der optoelektronische Halbleiterchip dieses optoelektronischen Bauelements in der Kavität des Gehäuses angeordnet und dort vor einer Beschädigung durch äußere me¬ chanische Einflüsse geschützt sein. Die Kavität kann außerdem beispielsweise einen optischen Reflektor des optoelektroni- sehen Bauelements bilden. Die über dem ersten Kontaktabschnitt und dem optoelektronischen Halbleiterchip des optoelektronischen Bauelements angeordnete erste Schicht, zweite Schicht und dritte Schicht können vorteilhafterweise mit ge- ringem technischen Aufwand in der Kavität angeordnet werden. Die dritte Schicht des optoelektronischen Bauelements kann einem mechanischen Schutz des optoelektronischen Halbleiterchips dienen. Die dritte Schicht kann aber auch noch weitere Funktionen übernehmen. Beispielsweise kann die dritte Schicht eine Wellenlängenkonvertierung einer durch den optoelektronischen Halbleiterchip des optoelektronischen Bauelements emittierten elektromagnetischen Strahlung bewirken.
In einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauelements weist die erste Schicht eine Dicke zwischen 1 ym und 100 ym auf, bevorzugt eine Dicke zwischen 5 ym und 20 ym. Beispiels¬ weise kann die erste Schicht des optoelektronischen Bauele¬ ments eine Dicke von 10 ym aufweisen. Vorteilhafterweise ist die erste Schicht dadurch so dünn, dass innerhalb der ersten Schicht eine Diffusion von Kupfer in nur sehr geringem Maße stattfinden kann.
In einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauelements weist die zweite Schicht eine Dicke zwischen 10 nm und 1 ym auf, bevorzugt eine Dicke zwischen 50 nm und 200 nm. Bei¬ spielsweise kann die zweite Schicht des optoelektronischen Bauelements eine Dicke von 100 nm aufweisen. Vorteilhafterweise wirkt die zweite Schicht des optoelektronischen Bauele¬ ments dann als Diffusionsbarriere für Kupfer.
In einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauelements weist das Gehäuse einen elektrisch leitenden zweiten Kontaktabschnitt auf, der elektrisch gegen den ersten Kontaktabschnitt isoliert ist. Dabei besteht eine elektrisch leitende Verbindung zwischen dem optoelektronischen Halbleiterchip und dem zweiten Kontaktabschnitt. Die elektrisch leitende Verbin¬ dung zwischen dem optoelektronischen Halbleiterchip und dem zweiten Kontaktabschnitt kann beispielsweise durch einen Bonddraht gebildet sein. Vorteilhafterweise kann der opto¬ elektronische Halbleiterchip des optoelektronischen Bauelements dann über den ersten Kontaktabschnitt und den zweiten Kontaktabschnitt elektrisch angesteuert werden.
Ein Verfahren zum Herstellen eines optoelektronischen Bauelements umfasst Schritte des Bereitstellens eines Gehäuses, das einen elektrisch leitenden ersten Kontaktabschnitt aufweist, zum Anordnen eines optoelektronischen Halbleiterchips auf dem ersten Kontaktabschnitt, zum Anordnen einer ersten Schicht, die ein Silikon aufweist, auf zumindest Teilen des optoelekt¬ ronischen Halbleiterchips und des ersten Kontaktabschnitts, zum Ausbilden einer zweiten Schicht, die S1O2 aufweist, an einer Oberfläche der ersten Schicht, und zum Anordnen einer dritten Schicht über der zweiten Schicht. Vorteilhafterweise ermöglicht dieses Verfahren die Herstellung eines optoelekt¬ ronischen Bauelements, bei dem eine S1O2 aufweisende zweite Schicht als Diffusionsbarriere, insbesondere als Diffusions¬ barriere für Kupfer, wirkt. Wegen der integrierten Diffusi- onsbarriere ist bei dem durch das Verfahren erhältlichen optoelektronischen Bauelement eine Gefahr einer Degradation des optoelektronischen Halbleiterchips des optoelektronischen Bauelements durch Diffusion von Kupfer reduziert. In einer Ausführungsform des Verfahrens erfolgt das Ausbilden der zweiten Schicht durch Umwandeln eines Teils der ersten Schicht. Vorteilhafterweise ist die Herstellung der zweiten Schicht dadurch besonders einfach möglich. Insbesondere ist zur Herstellung der zweiten Schicht kein eigener Prozess- schritt zur Abscheidung der zweiten Schicht erforderlich.
In einer Ausführungsform des Verfahrens erfolgt das Umwandeln des Teils der ersten Schicht durch Oxidation. Dabei wird in der ersten Schicht enthaltenes Si in S1O2 umgewandelt.
In einer Ausführungsform des Verfahrens erfolgt das Umwandeln des Teils der ersten Schicht mittels einer Plasmabehandlung. Vorteilhafterweise eignet sich eine Plasmabehandlung dazu, in der ersten Schicht enthaltenes Si in S1O2 umzuwandeln. Dabei wirkt das Plasma im Wesentlichen auf die Oberfläche der ers¬ ten Schicht ein, sodass die zweite Schicht an der Oberfläche der ersten Schicht gebildet wird.
In einer Ausführungsform des Verfahrens erfolgt das Anordnen der ersten Schicht durch Vergießen oder Jetting. Vorteilhafterweise ist dadurch ein kostengünstiges und reproduzierbares Anordnen der ersten Schicht möglich. Hierdurch eignet sich das Verfahren vorteilhafterweise für eine Massenproduktion.
Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusam- menhang mit der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele, die im Zusammenhang mit der Zeichnung näher erläutert werden. Dabei zeigt:
Figur 1 eine schematische Schnittansicht eines optoelektroni- sehen Bauelements.
Figur 1 zeigt eine schematische geschnittene Seitenansicht eines Teils eines optoelektronischen Bauelements 100. Das optoelektronische Bauelement 100 kann beispielsweise ein Leuchtdioden-Bauelement sein.
Das optoelektronische Bauelement 100 umfasst ein Gehäuse 200. Das Gehäuse 200 weist eine Oberseite 201 und eine der Ober¬ seite 201 gegenüberliegende Unterseite 202 auf. Das Gehäuse 200 des optoelektronischen Bauelements 100 umfasst einen Ge¬ häuserahmen 400 und einen in den Gehäuserahmen 400 eingebetteten Leiterrahmen 300. Der Gehäuserahmen 400 kann beispielsweise ein elektrisch isolierendes Kunststoffmaterial , bei¬ spielsweise ein Epoxidharz, oder eine Keramik aufweisen. Der Gehäuserahmen 400 kann beispielsweise durch einen Formprozess (Moldprozess ) oder durch einen Vergussprozess mittels Spin¬ del-Dispenser, Jetter oder Zeit-Druck-Dispenser hergestellt sein . Der Leiterrahmen 300 kann auch als Leadframe bezeichnet werden. Der Leiterrahmen 300 weist ein elektrisch leitendes Material auf, beispielsweise ein Metall. Insbesondere kann der Leiterrahmen 300 Kupfer aufweisen. Kupfer bietet den Vorteil, elektrisch gut leitend zu sein, und eignet sich zur elektrischen Kontaktierung durch Löten.
Der Leiterrahmen 300 weist eine Oberseite 301 und eine der Oberseite 301 gegenüberliegende Unterseite 302 auf. Der Lei¬ terrahmen 300 ist in einen ersten Kontaktabschnitt 310 und einen zweiten Kontaktabschnitt 320 unterteilt. Der erste Kon¬ taktabschnitt 310 und der zweite Kontaktabschnitt 320 sind körperlich voneinander getrennt und elektrisch gegeneinander isoliert. Die Kontaktabschnitte 310, 320 können auch als Lei¬ terrahmenabschnitte bezeichnet werden.
Die Kontaktabschnitte 310, 320 des Leiterrahmens 300 sind derart in den Gehäuserahmen 400 eingebettet, dass sowohl die Oberseite 301 als auch die Unterseite 302 des Leiterrahmens
300 zumindest teilweise durch das Material des Gehäuserahmens 400 bedeckt sind. Im dargestellten Beispiel ist die Untersei¬ te 302 des Leiterrahmens 300 vollständig durch das Material des Gehäuserahmens 400 bedeckt. Sowohl beim ersten Kontaktab- schnitt 310 als auch beim zweiten Kontaktabschnitt 320 des Leiterrahmens 300 ist die Oberseite 301 teilweise durch das Material des Gehäuserahmens 400 bedeckt und teilweise unbe¬ deckt . Das Gehäuse 200 des optoelektronischen Bauelements 100 weist an seiner Oberseite 201 eine Kavität 410 auf. Die Kavität 410 ist als Vertiefung im Gehäuserahmen 400 an der Oberseite 201 des Gehäuses 200 ausgebildet. An der Oberseite 201 des Gehäu¬ ses 200 kann die Kavität 410 beispielsweise einen kreisschei- benförmigen oder einen rechteckigen Querschnitt aufweisen. In der Schnittdarstellung der Figur 1 verjüngt sich die Kavität 410 ausgehend von der Oberseite 201 des Gehäuses 200 pyrami- denstumpfförmig . Die Kavität 410 könnte jedoch auch eine zylindrische Form oder eine andere Form aufweisen.
Die Kavität 410 des Gehäuses 200 des optoelektronischen Bau- elements 100 weist einen Bodenbereich 420 und eine umlaufende Wand 430 auf. Die Wand 430 wird durch das Material des Gehäu¬ serahmens 400 gebildet. Die Wand 430 bildet eine Mantelfläche der Kavität 410. Die Wand 430 der Kavität 410 des Gehäuses 200 des optoelektronischen Bauelements 100 kann einen Reflek- tor bilden, der dazu dient, von dem optoelektronischen Bauelement 100 emittierte elektromagnetische Strahlung zu bün¬ deln. Der Bodenbereich 420 bildet eine Bodenfläche der Kavität 410. Im Bodenbereich 420 der Kavität 410 des Gehäuses 200 liegen Teile der Oberseite 301 des ersten Kontaktabschnitts 310 und des zweiten Kontaktabschnitts 320 des Leiterrahmens 300 frei.
Das optoelektronische Bauelement 100 umfasst ferner einen optoelektronischen Halbleiterchip 500. Der optoelektronische Halbleiterchip 500 kann beispielsweise ein Leuchtdioden-Chip (LED-Chip) sein. Der optoelektronische Halbleiterchip 500 weist eine Oberseite 501 und eine der Oberseite 501 gegen¬ überliegende Unterseite 502 auf. Die Oberseite 501 des opto¬ elektronischen Halbleiterchips 500 bildet eine Strahlungs- emissionsfläche des optoelektronischen Halbleiterchips 500. Der optoelektronische Halbleiterchip 500 ist dazu ausgebil¬ det, an seiner die Strahlungsemissionsfläche bildenden Ober¬ seite 501 elektromagnetische Strahlung, beispielsweise sicht¬ bares Licht, abzustrahlen.
An der Oberseite 501 des optoelektronischen Halbleiterchips 500 ist eine erste elektrische Kontaktfläche 510 des opto¬ elektronischen Halbleiterchips 500 ausgebildet. An der Unter¬ seite 502 des optoelektronischen Halbleiterchips 500 ist eine zweite elektrische Kontaktfläche 520 ausgebildet. Über die erste elektrische Kontaktfläche 510 und die zweite elektri¬ sche Kontaktfläche 520 kann eine elektrische Spannung an den optoelektronischen Halbleiterchip 500 angelegt werden, um den optoelektronischen Halbleiterchip 500 zur Emission elektromagnetischer Strahlung zu veranlassen.
Der optoelektronische Halbleiterchip 500 ist in der Kavität 410 des Gehäuses 200 des optoelektronischen Bauelements 100 angeordnet. Der optoelektronische Halbleiterchip 500 ist im Bodenbereich 420 der Kavität 410 an der Oberseite 301 des ersten Kontaktabschnitts 310 des Leiterrahmens 300 angeord¬ net. Dabei ist die Unterseite 502 des optoelektronischen Halbleiterchips 500 der Oberseite 301 des ersten Kontaktab¬ schnitts 310 zugewandt. Der optoelektronische Halbleiterchip 500 ist mittels einer Leitverbindung 530 mit dem ersten Kontaktabschnitt 310 verbunden. Die Leitverbindung 530 stellt einen elektrisch leitenden Kontakt zwischen der zweiten elektrischen Kontaktfläche 520 des optoelektronischen Halbleiterchips 500 an der Unterseite 502 des optoelektronischen Halbleiterchips 500 und dem ersten Kontaktabschnitt 310 her. Die Leitverbindung 530 kann beispielsweise durch ein Lot ge¬ bildet sein.
Die an der Oberseite 501 des optoelektronischen Halbleiterchips 500 ausgebildete erste elektrische Kontaktfläche 510 des optoelektronischen Halbleiterchips 500 ist mittels eines Bonddrahts 540 elektrisch leitend mit dem zweiten Kontaktab- schnitt 320 des Leiterrahmens 300 des Gehäuses 200 des opto¬ elektronischen Bauelements 100 verbunden. Der Bonddraht 540 verläuft dabei bevorzugt vollständig innerhalb der Kavität 410 des Gehäuses 200. Anstelle des Bonddrahts 540 könnte auch eine andere elektrisch leitende Verbindung zwischen der ers- ten elektrischen Kontaktfläche 510 des optoelektronischen
Halbleiterchips 500 und dem zweiten Kontaktabschnitt 320 des Gehäuses 200 des optoelektronischen Bauelements 100 vorgese¬ hen sein. Der optoelektronische Halbleiterchip 500, der Bodenbereich 420 und Teile der Wand 430 der Kavität 410 des Gehäuses 200 des optoelektronischen Bauelements 100 sind durch eine erste Schicht 610 bedeckt. Die erste Schicht 610 bedeckt dabei be- vorzugt die gesamte Oberseite 501 des optoelektronischen Halbleiterchips 500 und die sich zwischen der Oberseite 501 und der Unterseite 502 des optoelektronischen Halbleiterchips 500 erstreckenden Seitenflächen des optoelektronischen Halb- leiterchips 500. Außerdem bedeckt die erste Schicht 610 be¬ vorzugt die im Bodenbereich 420 der Kavität 410 des Gehäuses 200 freiliegenden Teile der Oberseite 301 des ersten Kontakt¬ abschnitts 310 und des zweiten Kontaktabschnitts 320 des Lei¬ terrahmens 300. Bevorzugt bildet die erste Schicht 610 eine zusammenhängende und geschlossene Schicht.
Die erste Schicht 610 weist ein Silikon auf. Die erste
Schicht 610 kann beispielsweise durch Vergießen oder durch Jetting aufgebracht worden sein. Jetting bezeichnet hierbei ein Verfahren, bei dem das Material der ersten Schicht 610 unter Druck durch eine Düse aufgebracht wird. Bevorzugt wurde die erste Schicht 610 nach dem Anordnen des optoelektronischen Halbleiterchips 500 in der Kavität 410 und nach dem An¬ ordnen des Bonddrahts 540 aufgebracht.
Die erste Schicht 610 weist eine Dicke 611 auf. Die Dicke 611 liegt bevorzugt zwischen 1 ym und 100 ym. Besonders bevorzugt liegt die Dicke 611 der ersten Schicht 610 zwischen 5 ym und 20 ym. Beispielsweise kann die erste Schicht 610 eine Dicke 611 von 10 ym aufweisen. Damit weist die erste Schicht 610 im Vergleich zu den Abmessungen des optoelektronischen Halbleiterchips 500 und der Kavität 410 des Gehäuses 200 eine ge¬ ringe Dicke auf. An einer Oberfläche 612 der ersten Schicht 610 ist eine zwei¬ te Schicht 620 angeordnet. Die zweite Schicht 620 weist S1O2 auf. Die zweite Schicht 620 weist eine Dicke 621 auf. Die Di¬ cke 621 der zweiten Schicht 620 liegt bevorzugt zwischen 10 nm und 1 ym. Besonders bevorzugt liegt die Dicke 621 der zweiten Schicht 620 zwischen 50 nm und 200 nm. Beispielsweise kann die zweite Schicht 620 eine Dicke 621 von 100 nm aufwei¬ sen . Die zweite Schicht 620 ist bevorzugt durch Umwandeln eines an der Oberfläche 612 der ersten Schicht 610 angeordneten Teils der ersten Schicht 610 ausgebildet worden. Dabei wurde ein Teil des Materials eines Teils der ersten Schicht 610 oxi- diert. Hierbei wurde Si aus der ersten Schicht 610 in S1O2 umgewandelt. Bevorzugt ist das Umwandeln des an der Oberflä¬ che 612 der ersten Schicht 610 angeordneten Teils der ersten Schicht 610 mittels einer Plasmabehandlung erfolgt. Das Aus¬ bilden der zweiten Schicht 620 durch Umwandeln eines Teils des Materials der ersten Schicht 610 kann auch als Verglasung bezeichnet werden.
Oberhalb der zweiten Schicht 620 ist eine dritte Schicht 630 angeordnet. Bevorzugt füllt die dritte Schicht 630 die Kavi- tät 410 im Wesentlichen vollständig aus. Hierbei kann die dritte Schicht 630 eine Dicke aufweisen, die deutlich größer als die Dicke 611 der ersten Schicht 610 und die Dicke 621 der zweiten Schicht 620 ist. Bevorzugt sind der optoelektro¬ nische Halbleiterchip 500 und der Bonddraht 540 im Wesentli- chen vollständig in das Material der dritten Schicht 630 ein¬ gebettet. Dadurch schützt die dritte Schicht 630 den opto¬ elektronischen Halbleiterchip 500 und den Bonddraht 540 vor einer Beschädigung durch äußere mechanische Einflüsse. Die dritte Schicht 630 kann ein Silikon aufweisen und bei¬ spielsweise durch Vergießen in die Kavität 410 eingebracht worden sein. Die dritte Schicht 630 kann auch eingebettete wellenlängenkonvertierende Partikel aufweisen, die dazu vor¬ gesehen sind, eine Wellenlänge der durch den optoelektroni- sehen Halbleiterchip 500 emittierten elektromagnetischen
Strahlung zu konvertieren. Die eingebetteten wellenlängenkonvertierenden Partikel können hierzu elektromagnetische Strah¬ lung mit einer ersten Wellenlänge absorbieren und anschlie¬ ßend elektromagnetische Strahlung mit einer zweiten, typi- scherweise größeren, Wellenlänge emittieren. Die wellenlängenkonvertierenden Partikel können beispielsweise einen organischen Leuchtstoff oder einen anorganischen Leuchtstoff um- fassen. Die wellenlängenkonvertierenden Partikel können auch Quantenpunkte umfassen.
Die erste Schicht 610, die zweite Schicht 620 und die dritte Schicht 630 bilden gemeinsam einen Verguss 600 des optoelekt¬ ronischen Bauelements 100.
Die S1O2 aufweisende zweite Schicht 620 des Vergusses 600 des optoelektronischen Bauelements 100 bildet eine Diffusionsbar- riere. Insbesondere bildet die zweite Schicht 620 eine Diffu¬ sionsbarriere für Kupfer. Aus den Kontaktabschnitten 310, 320 des Leiterrahmens 300 des Gehäuses 200 des optoelektronischen Bauelements 100 gelöstes Kupfer kann die zweite Schicht 620 nicht oder nur in geringem Maße durchdringen. Hierdurch wird verhindert, dass aus den Kontaktabschnitten 310, 320 des Lei¬ terrahmens 300 gelöstes Kupfer durch den Verguss 600 zu einem nahe der Oberseite 501 des optoelektronischen Halbleiterchips 500 angeordneten p-n-Übergang des optoelektronischen Halbleiterchips 500 diffundieren kann. Eine Diffusion von Kupfer zum p-n-Übergang des optoelektronischen Halbleiterchips 500 könnte zu einer Degradation des optoelektronischen Halbleiterchips 500 beitragen. Die durch die zweite Schicht 620 gebildete Diffusionsbarriere verhindert oder reduziert eine solche durch Diffusion von Kupfer verursachte Degradation des optoelektronischen Halbleiterchips 500.
Die Erfindung wurde anhand der bevorzugten Ausführungsbei¬ spiele 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 . Bezugs zeichenliste
100 optoelektronisches Bauelement 200 Gehäuse
201 Oberseite
202 Unterseite
300 Leiterrahmen
301 Oberseite
302 Unterseite
310 erster Kontaktabschnitt
320 zweiter Kontaktabschnitt 400 Gehäuserahmen
410 Kavität
420 Bodenbereich
430 Wand 500 optoelektronischer Halbleiterchip
501 Oberseite
502 Unterseite
510 erste elektrische Kontaktfläche
520 zweite elektrische Kontaktfläche 530 Leitverbindung
540 Bonddraht
600 Verguss
610 erste Schicht
611 Dicke
612 Oberfläche
620 zweite Schicht
621 Dicke
630 dritte Schicht

Claims

Patentansprüche
1. Optoelektronisches Bauelement (100)
mit einem Gehäuse (200), das einen elektrisch leitenden ersten Kontaktabschnitt (310) aufweist,
und mit einem optoelektronischen Halbleiterchip (500), der auf dem ersten Kontaktabschnitt (310) angeordnet ist, wobei der optoelektronische Halbleiterchip (500) und der erste Kontaktabschnitt (310) zumindest teilweise durch eine erste Schicht (610) bedeckt sind, die ein Silikon aufweist,
wobei an einer Oberfläche (612) der ersten Schicht (610) eine zweite Schicht (620) angeordnet ist, die S1O2 auf¬ weist,
wobei oberhalb der zweiten Schicht (620) eine dritte
Schicht (630) angeordnet ist.
2. Optoelektronisches Bauelement (100) gemäß Anspruch 1, wobei der erste Kontaktabschnitt (310) Kupfer aufweist.
3. Optoelektronisches Bauelement (100) gemäß einem der vor¬ hergehenden Ansprüche,
wobei das Gehäuse (200) einen Gehäuserahmen (400) auf¬ weist,
wobei der erste Kontaktabschnitt (310) in den Gehäuserah¬ men (400) eingebettet ist.
4. Optoelektronisches Bauelement (100) gemäß einem der vor¬ hergehenden Ansprüche,
wobei das Gehäuse (200) eine Kavität (410) aufweist, wo¬ bei der erste Kontaktabschnitt (310) in einem Bodenbe¬ reich (420) der Kavität (410) angeordnet ist.
5. Optoelektronisches Bauelement (100) gemäß einem der vor- hergehenden Ansprüche,
wobei die erste Schicht (610) eine Dicke (611) zwischen 1 ym und 100 ym aufweist, bevorzugt eine Dicke (611) zwi¬ schen 5 ym und 20 ym. Optoelektronisches Bauelement (100) gemäß einem der vor¬ hergehenden Ansprüche,
wobei die zweite Schicht (620) eine Dicke (621) zwischen 10 nm und 1 ym aufweist, bevorzugt eine Dicke (621) zwi¬ schen 50 nm und 200 nm.
Optoelektronisches Bauelement (100) gemäß einem der vor¬ hergehenden Ansprüche,
wobei das Gehäuse (200) einen elektrisch leitenden zwei¬ ten Kontaktabschnitt (320) aufweist, der elektrisch gegen den ersten Kontaktabschnitt (310) isoliert ist,
wobei eine elektrisch leitende Verbindung (540) zwischen dem optoelektronischen Halbleiterchip (500) und dem zweiten Kontaktabschnitt (320) besteht.
Verfahren zum Herstellen eines optoelektronischen Bauelements (100)
mit den folgenden Schritten:
- Bereitstellen eines Gehäuses (200), das einen
elektrisch leitenden ersten Kontaktabschnitt (310) auf¬ weist;
- Anordnen eines optoelektronischen Halbleiterchips (500) auf dem ersten Kontaktabschnitt (310);
- Anordnen einer ersten Schicht (610), die ein Silikon aufweist, auf zumindest Teilen des optoelektronischen Halbleiterchips (500) und des ersten Kontaktabschnitts (310) ;
- Ausbilden einer zweiten Schicht (620), die S1O2 auf¬ weist, an einer Oberfläche (612) der ersten Schicht
(610) ,
- Anordnen einer dritten Schicht (630) über der zweiten Schicht (620) . 9. Verfahren gemäß Anspruch 8,
wobei das Ausbilden der zweiten Schicht (620) durch Umwandeln eines Teils der ersten Schicht (610) erfolgt.
10. Verfahren gemäß Anspruch 9,
wobei das Umwandeln des Teils der ersten Schicht (610) durch Oxidation erfolgt.
11. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 9 und 10,
wobei das Umwandeln des Teils der ersten Schicht (610) mittels einer Plasmabehandlung erfolgt.
12. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 8 bis 11,
wobei das Anordnen der ersten Schicht (610) durch Vergie¬ ßen oder Jetting erfolgt.
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