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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines optoelektronischen Bauelements gemäß Patentanspruch 1 sowie ein optoelektronisches Bauelement gemäß Patentanspruch 17.
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Im Stand der Technik ist es bekannt, optoelektronische Bauelemente, beispielsweise Leuchtdioden-Bauelemente (LED-Bauelemente), mit durch Formverfahren (Moldverfahren) hergestellten Gehäusen auszubilden. Aus der
DE 10 2009 036 621 A1 ist ein Verfahren bekannt, bei dem ein optoelektronischer Halbleiterchip unmittelbar und ohne weitere Träger in einen durch ein Formverfahren hergestellten Formkörper eingebettet wird. Dabei verbleiben eine Vorderseite und eine Rückseite des optoelektronischen Halbleiterchips durch den Formkörper unbedeckt, um eine elektrische Kontaktierung des optoelektronischen Halbleiterchips zu ermöglichen. Das durch dieses Verfahren erhältliche optoelektronische Bauelement weist sehr kompakte äußere Abmessungen auf.
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Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren zum Herstellen eines optoelektronischen Bauelements anzugeben. Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein optoelektronisches Bauelement bereitzustellen. Diese Aufgabe wird durch ein optoelektronisches Bauelement mit den Merkmalen des Anspruchs 17 gelöst. In den abhängigen Ansprüchen sind verschiedene Weiterbildungen angegeben.
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Ein Verfahren zum Herstellen eines optoelektronischen Bauelements umfasst Schritte zum Anordnen eines optoelektronischen Halbleiterchips und eines Reflektors an einer Oberseite einer Trägerfolie, zum Anordnen eines Vergussmaterials in einem Bereich zwischen dem optoelektronischen Halbleiterchip und dem Reflektor und zum Ausbilden eines Formkörpers, wobei der optoelektronische Halbleiterchip, der Reflektor und das Vergussmaterial in den Formkörper eingebettet werden. Vorteilhafterweise weist das durch dieses Verfahren erhältliche optoelektronische Bauelement sehr kompakte äußere Abmessungen auf. Der optoelektronische Halbleiterchip wird bei diesem Verfahren in einer in dem Formkörper ausgebildeten Kavität angeordnet, die durch den Reflektor begrenzt und mit dem Vergussmaterial gefüllt ist. Das Vergussmaterial kann den optoelektronischen Halbleiterchip vor einer Beschädigung durch äußere Einwirkungen schützen. Der Reflektor kann dazu dienen, von dem optoelektronischen Halbleiterchip emittierte elektromagnetische Strahlung, beispielsweise sichtbares Licht, zu reflektieren und aus dem optoelektronischen Bauelement auszuleiten, um sie einer Nutzung zugänglich zu machen.
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In einer Ausführungsform des Verfahrens wird der Formkörper so ausgebildet, dass eine von der Trägerfolie abgewandte Oberfläche des optoelektronischen Halbleiterchips durch den Formkörper bedeckt wird. Dabei umfasst das Verfahren einen weiteren Schritt zum Entfernen eines Teils des Formkörpers, um die von der Trägerfolie abgewandte Oberfläche des optoelektronischen Halbleiterchips zumindest teilweise freizulegen. Vorteilhafterweise erfordert das Verfahren dadurch während der Ausbildung des Formkörpers keine dem Schutz der von der Trägerfolie abgewandten Oberfläche des optoelektronischen Halbleiterchips vor einer Bedeckung durch das Material des Formkörpers dienende Abdeckung der von der Trägerfolie abgewandten Oberfläche des optoelektronischen Halbleiterchips, wodurch das Verfahren vorteilhafterweise besonders einfach und kostengünstig durchführbar ist. Das Entfernen des Teils des Formkörpers kann beispielsweise durch einen Rückschleifprozess erfolgen.
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In einer Ausführungsform des Verfahrens wird der Formkörper so ausgebildet, dass der Reflektor an einer von der Trägerfolie abgewandten Rückseite des Formkörpers freiliegt. Vorteilhafterweise wird dadurch eine elektrische Kontaktierung des Reflektors an der Rückseite des Formkörpers ermöglicht.
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In einer Ausführungsform des Verfahrens umfasst dieses einen weiteren Schritt zum Ablösen des Formkörpers von der Trägerfolie. Vorteilhafterweise werden dadurch eine der Trägerfolie zugewandte Oberfläche des optoelektronischen Halbleiterchips und eine der Trägerfolie zugewandte Vorderseite des Formkörpers freigelegt.
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In einer Ausführungsform des Verfahrens umfasst dieses einen weiteren Schritt zum Anordnen einer Metallisierung an einer Vorderseite und/oder einer Rückseite des Formkörpers. Die Metallisierung kann beispielsweise an dem Formkörper angeordnet werden, um elektrische Lötkontaktflächen des durch das Verfahren erhältlichen optoelektronischen Bauelements zu schaffen. Die an der Vorderseite und/oder der Rückseite des Formkörpers angeordnete Metallisierung kann auch dazu dienen, planare elektrische Verbindungen zwischen elektrischen Anschlussflächen des optoelektronischen Halbleiterchips und elektrischen Lötkontaktflächen des durch das Verfahren erhältlichen optoelektronischen Bauelements zu schaffen. Das Anordnen der Metallisierung an der Vorderseite und/oder der Rückseite des Formkörpers kann beispielsweise durch Aufdampfen erfolgen.
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In einer Ausführungsform des Verfahrens wird durch die Metallisierung eine elektrisch leitende Verbindung zwischen einer elektrischen Anschlussfläche des optoelektronischen Halbleiterchips und dem Reflektor gebildet. Vorteilhafterweise kann dadurch der Reflektor bei dem durch das Verfahren erhältlichen optoelektronischen Bauelement dazu dienen, einen elektrischen Kontakt zu der elektrischen Anschlussfläche des optoelektronischen Halbleiterchips des optoelektronischen Bauelements durch den Formkörper des optoelektronischen Bauelements zu führen. Dadurch kann das optoelektronische Bauelement vorteilhafterweise besonders kostengünstig und mit besonders kompakten äußeren Abmessungen hergestellt werden.
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In einer Ausführungsform des Verfahrens wird ein elektrisch leitendes Kontaktelement an der Oberseite der Trägerfolie angeordnet und gemeinsam mit dem optoelektronischen Halbleiterchip in den Formkörper eingebettet. Dabei wird durch das Kontaktelement eine elektrisch leitende Verbindung zwischen einer Vorderseite und einer Rückseite des Formkörpers gebildet. Vorteilhafterweise kann das Kontaktelement bei dem durch dieses Verfahren erhältlichen optoelektronischen Bauelement dazu dienen, eine elektrische Verbindung zu einer elektrischen Anschlussfläche des optoelektronischen Halbleiterchips durch den Formkörper des optoelektronischen Bauelements zu führen.
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In einer Ausführungsform des Verfahrens wird durch die Metallisierung eine elektrisch leitende Verbindung zwischen einer elektrischen Anschlussfläche des optoelektronischen Halbleiterchips und dem Kontaktelement gebildet. Vorteilhafterweise stellen die Metallisierung und das Kontaktelement bei dem durch dieses Verfahren erhältlichen optoelektronischen Bauelement eine sich durch den Formkörper des optoelektronischen Bauelements erstreckende elektrisch leitende Verbindung zu der elektrischen Anschlussfläche des optoelektronischen Halbleiterchips her.
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In einer Ausführungsform des Verfahrens wird zuerst der Reflektor an der Trägerfolie angeordnet. Anschließend wird der optoelektronische Halbleiterchip an der Trägerfolie angeordnet. Vorteilhafterweise wird es dadurch ermöglicht, den optoelektronischen Halbleiterchip während der Anordnung des optoelektronischen Halbleiterchips an der Trägerfolie an dem bereits an der Trägerfolie angeordneten Reflektor auszurichten. Dies ermöglicht eine besonders genaue relative Positionierung des Reflektors und des optoelektronischen Halbleiterchips zueinander. Dadurch lässt sich das Verfahren vorteilhafterweise einfach und mit hoher Präzision durchführen.
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In einer Ausführungsform des Verfahrens ist der Reflektor als Prägestrukturen aufweisendes Metallblech ausgebildet. Vorteilhafterweise weist der Reflektor in diesem Fall besonders günstige optische Reflexionseigenschaften auf. Außerdem kann der als Prägestrukturen aufweisendes Metallblech ausgebildete Reflektor durch seine Einbettung in den Formkörper den Formkörper des durch das Verfahren erhältlichen optoelektronischen Bauelements vorteilhafterweise mechanisch stabilisieren.
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In einer Ausführungsform des Verfahrens wird der optoelektronische Halbleiterchip so an der Trägerfolie angeordnet, dass eine lichtemittierende Oberfläche des optoelektronischen Halbleiterchips der Trägerfolie zugewandt ist. Vorteilhafterweise verbleibt die lichtemittierende Oberfläche des optoelektronischen Halbleiterchips während der Ausbildung des Formkörpers unbedeckt durch das Material des Formkörpers, wodurch an der lichtemittierenden Oberfläche des optoelektronischen Halbleiterchips emittierte elektromagnetische Strahlung bei dem durch das Verfahren erhältlichen optoelektronischen Bauelement vorteilhafterweise ungehindert abgestrahlt werden kann.
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In einer Ausführungsform des Verfahrens ist der optoelektronische Halbleiterchip als volumenemittierender Leuchtdiodenchip ausgebildet. Vorteilhafterweise kann bei dem durch dieses Verfahren erhältlichen optoelektronischen Bauelement an Seitenflächen des als volumenemittierender Leuchtdiodenchip ausgebildeten optoelektronischen Halbleiterchips emittierte elektromagnetische Strahlung an dem Reflektor reflektiert und dadurch aus dem durch das Verfahren erhältlichen optoelektronischen Bauelement ausgeleitet und einer Nutzung zugeführt werden.
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In einer Ausführungsform des Verfahrens erfolgt das Anordnen des Vergussmaterials durch ein Dosierverfahren. Beispielsweise kann das Anordnen des Vergussmaterials durch Nadeldosieren (Dispensing) erfolgen. Vorteilhafterweise ermöglicht ein Dosierverfahren eine besonders genaue Bemessung der in dem Bereich zwischen dem optoelektronischen Halbleiterchip und dem Reflektor angeordneten Menge des Vergussmaterials.
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In einer Ausführungsform des Verfahrens wird das Vergussmaterial so angeordnet, dass eine von der Trägerfolie abgewandte Oberfläche des optoelektronischen Halbleiterchips nicht durch das Vergussmaterial bedeckt wird. Vorteilhafterweise verbleibt die von der Trägerfolie abgewandte Oberfläche des optoelektronischen Halbleiterchips dadurch frei, was es ermöglicht, eine an der von der Trägerfolie abgewandten Oberfläche des optoelektronischen Halbleiterchips angeordnete elektrische Kontaktfläche des optoelektronischen Halbleiterchips zu kontaktieren.
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In einer Ausführungsform des Verfahrens wird der Formkörper durch Formpressen (Compression Molding) ausgebildet. Vorteilhafterweise ermöglicht dies eine einfache und kostengünstige Durchführung des Verfahrens.
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In einer Ausführungsform des Verfahrens wird eine Mehrzahl optoelektronischer Halbleiterchips in den Formkörper eingebettet. Dabei umfasst das Verfahren einen weiteren Schritt zum Zerteilen des Formkörpers, um eine Mehrzahl optoelektronischer Bauelemente zu erhalten. Dadurch ermöglicht das Verfahren eine parallele Herstellung mehrerer optoelektronischer Bauelemente in gemeinsamen Arbeitsgängen. Dies ermöglicht eine Reduzierung der Herstellungskosten pro einzelnem optoelektronischen Bauelement.
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Ein optoelektronisches Bauelement umfasst einen optoelektronischen Halbleiterchip und einen Reflektor. In einem Bereich zwischen dem optoelektronischen Halbleiterchip und dem Reflektor ist ein Vergussmaterial angeordnet. Der optoelektronische Halbleiterchip, der Reflektor und das Vergussmaterial sind in einen Formkörper eingebettet. Eine Vorderseite des optoelektronischen Halbleiterchips schließt bündig mit einer Vorderseite des Formkörpers ab. Eine Rückseite des optoelektronischen Halbleiterchips schließt bündig mit einer Rückseite des Formkörpers ab. Vorteilhafterweise weist dieses optoelektronische Bauelement sehr kompakte äußere Abmessungen auf. Der optoelektronische Halbleiterchip ist bei diesem optoelektronischen Bauelement in einer in dem Formkörper gebildeten Kavität angeordnet, die mit dem Vergussmaterial gefüllt und durch den Reflektor begrenzt ist. Von dem optoelektronischen Halbleiterchip des optoelektronischen Bauelements emittierte elektromagnetische Strahlung kann an dem Reflektor reflektiert und auf diese Weise aus dem optoelektronischen Bauelement ausgeleitet und einer Nutzung zugeführt werden. Der optoelektronische Halbleiterchip kann beispielsweise als volumenemittierender Leuchtdiodenchip ausgebildet sein. Die an der Rückseite des Formkörpers bündig mit der Rückseite des Formkörpers abschließende Rückseite des optoelektronischen Halbleiterchips des optoelektronischen Bauelements ermöglicht eine einfache elektrische Kontaktierung des optoelektronischen Halbleiterchips des optoelektronischen Bauelements. Genauso ermöglicht die an der Vorderseite des Formkörpers bündig mit der Vorderseite des Formkörpers abschließende Vorderseite des optoelektronischen Halbleiterchips eine einfache elektrische Kontaktierung des optoelektronischen Halbleiterchips des optoelektronischen Bauelements.
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In einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauelements ist ein elektrisch leitendes Kontaktelement in den Formkörper eingebettet. Eine Vorderseite des Kontaktelements schließt bündig mit der Vorderseite des Formkörpers ab. Eine Rückseite des Kontaktelements schließt bündig mit der Rückseite des Formkörpers ab. Das Kontaktelement erstreckt sich dadurch zwischen der Vorderseite des Formkörpers und der Rückseite des Formkörpers durch den Formkörper hindurch. Damit bildet das Kontaktelement eine sich durch den Formkörper erstreckende Durchkontaktierung, die es beispielsweise ermöglicht, eine elektrisch leitende Verbindung zu einer elektrischen Anschlussfläche des optoelektronischen Halbleiterchips durch den Formkörper des optoelektronischen Bauelements zu führen.
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Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele, die im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert werden. Dabei zeigen in jeweils schematisierter Darstellung
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1 eine Schnittansicht eines Trägers mit einer Trägerfolie;
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2 eine Schnittansicht des Trägers mit einem auf der Trägerfolie angeordneten optoelektronischen Halbleiterchip und einem auf der Trägerfolie angeordneten Kontaktelement;
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3 eine Schnittansicht des Trägers mit einem auf der Trägerfolie angeordneten Reflektor;
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4 eine Schnittansicht des Trägers mit einem zwischen dem optoelektronischen Halbleiterchip und dem Reflektor angeordneten Vergussmaterial;
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5 eine Schnittansicht des Trägers mit einem über der Trägerfolie ausgebildeten Formkörper, in den der optoelektronische Halbleiterchip, das Kontaktelement, der Reflektor und das Vergussmaterial eingebettet sind;
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6 eine Schnittansicht des Formkörpers nach Ablösung von der Trägerfolie;
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7 eine Schnittansicht des Formkörpers nach einer Entfernung eines Teils des Formkörpers;
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8 eine geschnittene Seitenansicht eines ersten optoelektronischen Bauelements; und
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9 eine geschnittene Seitenansicht eines zweiten optoelektronischen Bauelements.
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1 zeigt eine schematische geschnittene Seitenansicht eines Trägers 100. Der Träger 100 kann Teil einer Anlage oder eines Werkzeugs zur Durchführung eines Formverfahrens (Moldverfahrens) sein, beispielsweise Teil einer Anlage zum Formpressen (Compression Molding). Der Träger 100 bildet dabei einen Teil der Form dieser Anlage.
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Im in 1 schematisch dargestellten Beispiel weist der Träger 100 eine im Wesentlichen ebene Oberseite auf. An der Oberseite des Trägers 100 ist eine Trägerfolie 110 angeordnet, die eine von dem Träger 100 abgewandte Oberseite 111 aufweist. Die Trägerfolie 110 kann beispielsweise als Klebefolie ausgebildet sein. Bevorzugt weist die Trägerfolie 110 an ihrer Oberseite 111 und/oder an ihrer der Oberseite 111 gegenüberliegenden Unterseite eine lösbare Klebeschicht auf, beispielsweise eine thermisch lösbare Klebeschicht.
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2 zeigt eine schematische geschnittene Seitenansicht des Trägers 100 und der Trägerfolie 110 in einem der Darstellung der 1 zeitlich nachfolgenden Bearbeitungsstand. Auf der Oberseite 111 der Trägerfolie 110 sind ein optoelektronischer Halbleiterchip 200 und ein Kontaktelement 300 angeordnet worden. Der optoelektronische Halbleiterchip 200 und das Kontaktelement 300 sind voneinander beabstandet lateral nebeneinander angeordnet.
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Der optoelektronische Halbleiterchip 200 ist dazu ausgebildet, elektromagnetische Strahlung, beispielsweise sichtbares Licht, zu emittieren. Der optoelektronische Halbleiterchip 200 kann beispielsweise als Leuchtdiodenchip (LED-Chip) ausgebildet sein. Der optoelektronische Halbleiterchip 200 weist eine Vorderseite 201 und eine der Vorderseite 201 gegenüberliegende Rückseite 202 auf. Die Vorderseite 201 des optoelektronischen Halbleiterchips 200 kann beispielsweise eine Strahlungsemissionsfläche des optoelektronischen Halbleiterchips 200 bilden, an der im Betrieb des optoelektronischen Halbleiterchips 200 elektromagnetische Strahlung emittiert wird. Der optoelektronische Halbleiterchip 200 kann auch als volumenemittierender Halbleiterchip ausgebildet sein. In diesem Fall kann elektromagnetische Strahlung im Betrieb des optoelektronischen Halbleiterchips 200 auch an die Vorderseite 201 und die Rückseite 202 verbindenden Seitenflächen des optoelektronischen Halbleiterchips 200 emittiert werden.
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Der optoelektronische Halbleiterchip 200 ist derart an der Oberseite 111 der Trägerfolie 110 auf dem Träger 100 angeordnet, dass die Vorderseite 201 des optoelektronischen Halbleiterchips 200 der Oberseite 111 der Trägerfolie 110 zugewandt und mit dieser in Kontakt ist.
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Das Kontaktelement 300 weist ein elektrisch leitendes Material auf, beispielsweise ein dotiertes Halbleitermaterial oder ein Metall. Das Kontaktelement 300 kann auch als Via-Chip bezeichnet werden. Das Kontaktelement 300 weist eine Oberseite 301 und eine der Oberseite 301 gegenüberliegende Unterseite 302 auf. Zwischen der Oberseite 301 und er Unterseite 302 des Kontaktelements 300 besteht eine elektrisch leitende Verbindung.
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Das Kontaktelement 300 ist derart an der Oberseite 111 der Trägerfolie 110 auf dem Träger 100 angeordnet, dass die Oberseite 301 des Kontaktelements 300 der Oberseite 111 der Trägerfolie 110 zugewandt und mit dieser in Kontakt ist.
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Der optoelektronische Halbleiterchip 200 und das Kontaktelement 300 weisen in zur Oberseite 111 der Trägerfolie 110 senkrechte Richtung, im Rahmen der Herstellungsgenauigkeit, dieselbe Höhe auf. Das bedeutet, dass die Vorderseite 201 des optoelektronischen Halbleiterchips 200 und die Oberseite 301 des Kontaktelements 300 in einer gemeinsamen Ebene an der Oberseite 111 der Trägerfolie 110 auf dem Träger 100 angeordnet sind. Auch die Rückseite 202 des optoelektronischen Halbleiterchips 200 und die Unterseite 302 des Kontaktelements 300 liegen im Wesentlichen in einer gemeinsamen Ebene.
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3 zeigt eine schematische geschnittene Seitenansicht des Trägers 100, des an der Oberseite 111 der Trägerfolie 110 angeordneten optoelektronischen Halbleiterchips 200 und des Kontaktelements 300 in einem der Darstellung der 2 zeitlich nachfolgenden Bearbeitungsstand. An der Oberseite 111 der Trägerfolie 110 auf dem Träger 100 ist ein Reflektor 400 angeordnet worden.
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Der Reflektor 400 weist ein optisch gut reflektierendes Material auf. Bevorzugt ist das Material des Reflektors 400 auch elektrisch leitend und mechanisch stabil. Der Reflektor 400 kann beispielsweise aus Metall ausgebildet sein. Bevorzugt ist der Reflektor 400 als geprägtes Metallblech ausgebildet.
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Der Reflektor 400 weist eine geprägte Reflektorstruktur auf, die beispielsweise die Form der Mantelfläche eines Kegelstumpfs oder eines Pyramidenstumpfs aufweisen kann. Der Reflektor 400 ist derart an der Oberseite 111 der Trägerfolie 110 auf dem Träger 100 angeordnet, dass die Reflektorstruktur den optoelektronischen Halbleiterchip 200 ringförmig umgibt. Bevorzugt ist der optoelektronische Halbleiterchip 200 etwa mittig in der ringförmigen Reflektorstruktur des Reflektors 400 angeordnet.
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Die Reflektorstruktur des Reflektors 400 weist eine Vorderseite 401 und eine der Vorderseite 401 gegenüberliegende Rückseite 402 auf. Die Vorderseite 401 der Reflektorstruktur des Reflektors 400 ist dabei der Oberseite 111 der Trägerfolie 110 zugewandt und steht mit dieser in Kontakt. Die geprägte Reflektorstruktur des Reflektors 400 weitet sich von der Rückseite 402 zur Oberseite 401 konisch auf.
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Der Reflektor 400 kann neben der geprägten Reflektorstruktur weitere Abschnitte aufweisen, die in 3 nicht dargestellt sind. Beispielsweise kann der Reflektor 400 an seiner Vorderseite 401 an die geprägte Reflektorstruktur anschließende Blechabschnitte aufweisen, die an der Oberseite 111 der Trägerfolie 110 auf dem Träger 100 anliegen. Es können sich aber auch an der Rückseite 402 des Reflektors 400 weitere Abschnitte des Reflektors 400 an die geprägte Reflektorstruktur des Reflektors 400 anschließen.
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Der Reflektor 400 ist derart an der Oberseite 111 der Trägerfolie 110 auf dem Träger 100 angeordnet, dass sowohl der optoelektronische Halbleiterchip 200 als auch das Kontaktelement 300 nicht mit dem Reflektor 400 in Kontakt stehen und somit elektrisch gegen den Reflektor 400 isoliert sind.
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Im dargestellten Beispiel weist der Reflektor 400 zwischen seiner Rückseite 402 und seiner Vorderseite 401 eine zur Oberseite 111 der Trägerfolie 110 senkrechte Höhe auf, die der Höhe des optoelektronischen Halbleiterchips 200 zwischen dessen Rückseite 202 und dessen Vorderseite 201 im Wesentlichen entspricht. Es wäre jedoch auch möglich, den Reflektor 400 mit einer geringeren Höhe auszubilden. In diesem Fall liegt die Rückseite 402 des Reflektors 400 näher an der Oberseite 111 der Trägerfolie 110 als die Rückseite 202 des optoelektronischen Halbleiterchips 200.
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Es ist, abweichend von der Darstellung der 2 und 3 und der oben stehenden Beschreibung, auch möglich, den Reflektor 400 zeitlich vor dem optoelektronischen Halbleiterchip 200 und/oder vor dem Kontaktelement 300 an der Oberseite 111 der Trägerfolie 110 auf dem Träger 100 anzuordnen. Dies bietet den Vorteil, dass der optoelektronische Halbleiterchip 200 nach dem Anordnen des Reflektors 400 an der Oberseite 111 der Trägerfolie 110 an der geprägten Reflektorstruktur des Reflektors 400 ausgerichtet und an der Oberseite 111 der Trägerfolie 110 auf dem Träger 100 platziert werden kann.
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4 zeigt eine schematische geschnittene Seitenansicht des Trägers 100 mit den an der Oberseite 111 der Trägerfolie 110 angeordneten Elementen in einem der Darstellung der 3 zeitlich nachfolgenden Bearbeitungsstand. Ein Bereich zwischen dem optoelektronischen Halbleiterchip 200 und dem Reflektor 400 an der Oberseite 111 der Trägerfolie 110 auf dem Träger 100 ist mit einem Vergussmaterial 500 befüllt worden.
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Das Vergussmaterial 500 ist bevorzugt im Wesentlichen transparent oder transluzent für durch den optoelektronischen Halbleiterchip 200 emittierte elektromagnetische Strahlung. Das Vergussmaterial 500 kann beispielsweise ein Silikon aufweisen.
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Das Vergussmaterial 500 kann beispielsweise mittels eines Dosierverfahrens in dem Bereich zwischen dem optoelektronischen Halbleiterchip 200 und dem Reflektor 400 angeordnet werden. Insbesondere kann das Anordnen des Vergussmaterials 500 beispielsweise durch Nadeldosieren erfolgen. Das Vergussmaterial 500 füllt den Bereich zwischen dem optoelektronischen Halbleiterchip 200 und der geprägten Reflektorstruktur des Reflektors 400 dabei ausgehend von der Oberseite 111 der Trägerfolie 110. Bevorzugt wird so viel Vergussmaterial 500 in den Bereich zwischen dem optoelektronischen Halbleiterchip 200 und dem Reflektor 400 eingefüllt, dass das Vergussmaterial 500 etwa bündig mit der Rückseite 402 des Reflektors 400 abschließt. Eine Benetzung der Rückseite 202 des optoelektronischen Halbleiterchips 200 durch das Vergussmaterial 500 sollte vermieden werden.
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5 zeigt eine schematische geschnittene Seitenansicht des Trägers 100 und der auf der Oberseite 111 der Trägerfolie 110 angeordneten Komponenten in einem der Darstellung der 4 zeitlich nachfolgenden Bearbeitungsstand. An der Oberseite 111 der Trägerfolie 110 auf dem Träger 100 ist ein Formkörper 600 ausgebildet worden. Der optoelektronische Halbleiterchip 200, das Kontaktelement 300, der Reflektor 400 und das in dem Bereich zwischen dem optoelektronischen Halbleiterchip 200 und dem Reflektor 400 angeordnete Vergussmaterial 500 sind in den Formkörper 600 eingebettet worden.
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Der Formkörper 600 kann durch einen Formprozess (Moldprozess) hergestellt werden, insbesondere beispielsweise durch Formpressen (Compression Molding). Dabei wird ein Formmaterial in eine Form eingebracht, die durch den Träger 100 und ein der Oberseite 111 der auf dem Träger 100 angeordneten Trägerfolie 110 gegenüberliegendes weiteres Formteil gebildet wird. Hierdurch wird der Formkörper 600 mit einer Vorderseite 601 und einer der Vorderseite 601 gegenüberliegenden Rückseite 602 ausgebildet. Die Vorderseite 601 des Formkörpers 600 ist der Oberseite 111 der Trägerfolie 110 zugewandt. Die Rückseite 602 des Formkörpers 600 wird an dem dem Träger 100 gegenüberliegenden weiteren Formteil ausgebildet.
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Das zur Ausbildung des Formkörpers 600 genutzte Formmaterial ist bevorzugt ein Kunststoffmaterial. Das Formmaterial kann beispielsweise ein Silikon oder ein Epoxidharz aufweisen. Das zur Ausbildung des Formkörpers 600 verwendete Formmaterial kann transparent, transluzent oder auch opak sein.
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Der optoelektronische Halbleiterchip 200, das Kontaktelement 300, der Reflektor 400 und das zwischen dem optoelektronischen Halbleiterchip 200 und dem Reflektor 400 angeordnete Vergussmaterial 500 werden bei der Ausbildung des Formkörpers 600 in den Formkörper 600 eingebettet. Dabei werden die an der Oberseite 111 der Trägerfolie 110 anliegende Vorderseite 201 des optoelektronischen Halbleiterchips 200, die Oberseite 301 des Kontaktelements 300 und die Vorderseite 401 des Reflektors 400 nicht durch das Material des Formkörpers 600 bedeckt und schließen nach der Ausbildung des Formkörpers 600 im Wesentlichen bündig mit der Vorderseite 601 des Formkörpers 600 ab.
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Die von der Rückseite 602 zur Vorderseite 601 des Formkörpers 600 bemessene Höhe des Formkörpers 600 in zur Oberseite 111 der Trägerfolie 110 senkrechte Richtung ist in dem in 5 dargestellten Beispiel größer als die Höhe des optoelektronischen Halbleiterchips 200, des Kontaktelements 300 und des Reflektors 400. Dadurch werden die Rückseite 202 des optoelektronischen Halbleiterchips 200, die Unterseite 302 des Kontaktelements 300, die Rückseite 402 des Reflektors 400 und das zwischen dem optoelektronischen Halbleiterchip 200 und dem Reflektor 400 angeordnete Vergussmaterial 500 durch einen an die Rückseite 602 des Formkörpers 600 angrenzenden Teil 610 des Formkörpers 600 bedeckt.
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Es ist allerdings auch möglich, den Formkörper 600 mit einer der Höhe des optoelektronischen Halbleiterchips 200, des Kontaktelements 300 und des Reflektors 400 entsprechenden Dicke auszubilden, sodass auch die Rückseite 302 des optoelektronischen Halbleiterchips 200, die Unterseite 302 des Kontaktelements 300, die Rückseite 402 des Reflektors 400 und das zwischen dem optoelektronischen Halbleiterchip 200 und dem Reflektor 400 angeordnete Vergussmaterial 500 nicht durch das Material des Formkörpers 600 bedeckt werden und dadurch im Wesentlichen bündig mit der Rückseite 602 des Formkörpers 600 abschließen. Dies kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass die Rückseite 202 des optoelektronischen Halbleiterchips 200, die Unterseite 302 des Kontaktelements 300, die Rückseite 402 des Reflektors 400 und das zwischen dem optoelektronischen Halbleiterchip 200 und dem Reflektor 400 angeordnete Vergussmaterial 500 während der Ausbildung des Formkörpers 600 mittels einer Folie abgedeckt werden.
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6 zeigt eine schematische geschnittene Seitenansicht des Formkörpers 600 in einem der Darstellung der 5 zeitlich nachfolgenden Bearbeitungsstand. Der Formkörper 600 ist von der Oberseite 111 der Trägerfolie 110, und damit auch von dem Träger 100, abgelöst worden.
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Das Ablösen des Formkörpers 600 von der Oberseite 111 der Trägerfolie 110 kann beispielsweise durch eine thermische oder chemische Behandlung der Trägerfolie 110, durch eine Bestrahlung der Trägerfolie 110 mit Licht oder durch eine andere Behandlung der Trägerfolie 110 erfolgen. Das Ablösen des Formkörpers 600 von der Oberseite 111 der Trägerfolie 110 kann jedoch auch durch rein mechanische Maßnahmen erfolgen.
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7 zeigt eine schematische geschnittene Seitenansicht des Formkörpers 600 in einem der Darstellung der 6 zeitlich nachfolgenden Bearbeitungsstand. Der an die Rückseite 602 des Formkörpers 600 angrenzende Teil 610 des Formkörpers 600 ist entfernt worden.
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Durch das Entfernen des an die Rückseite 602 des Formkörpers 600 angrenzenden Teils 610 des Formkörpers 600 sind die Rückseite 202 des optoelektronischen Halbleiterchips 200, die Unterseite 302 des Kontaktelements 300, die Rückseite 402 des Reflektors 400 und das zwischen dem optoelektronischen Halbleiterchip 200 und dem Reflektor 400 angeordnete Vergussmaterial 500 freigelegt worden und schließen nun etwa bündig mit der zurückversetzten Rückseite 602 des Formkörpers 600 ab. Das Entfernen des an die Rückseite 602 des Formkörpers angrenzenden Teils 610 des Formkörpers 600 kann beispielsweise mittels eines Schleifprozesses erfolgen.
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Falls der Formkörper 600 bereits während der Ausbildung des Formkörpers 600 im in 5 dargestellten Bearbeitungsstand so hergestellt wird, dass die Rückseite 202 des optoelektronischen Halbleiterchips 200, die Unterseite 302 des Kontaktelements 300, die Rückseite 402 des Reflektors 400 und das zwischen dem optoelektronischen Halbleiterchip 200 und dem Reflektor 400 angeordnete Vergussmaterial 500 nicht durch den Formkörper 600 bedeckt sind und im Wesentlichen bündig mit der Rückseite 602 des Formkörpers 600 abschließen, so kann das Entfernen des an die Rückseite 602 angrenzenden Teils 610 des Formkörpers 600 entfallen.
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8 zeigt eine schematische geschnittene Seitenansicht des Formkörpers 600 und der in den Formkörper 600 eingebetteten Komponenten in einem der Darstellung der 7 zeitlich nachfolgenden Bearbeitungsstand. An der Rückseite 602 und der Vorderseite 601 des Formkörpers 600 ist eine Metallisierung 700 angeordnet worden. Durch die weitere Bearbeitung ist aus dem Formkörper 600 und den in den Formkörper 600 eingebetteten Komponenten ein erstes optoelektronisches Bauelement 10 gebildet worden.
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Das Anordnen der Metallisierung 700 an der Vorderseite 601 und der Rückseite 602 des Formkörpers 600 kann beispielsweise durch Aufdampfen oder durch ein anderes planares Beschichtungsverfahren erfolgen. Die Metallisierung 700 weist ein elektrisch leitendes Metall auf. Die Anordnung der Metallisierung 700 an Vorderseite 601 und Rückseite 602 des Formkörpers 600 kann in getrennten Arbeitsgängen nacheinander erfolgen. Dabei können auch unterschiedliche Materialien verwendet werden.
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Die Metallisierung 700 umfasst eine an der Rückseite 202 des optoelektronischen Halbleiterchips 200 angeordnete erste Lötkontaktfläche 710. Die erste Lötkontaktfläche 710 ist elektrisch leitend mit einer rückseitigen elektrischen Anschlussfläche 220 an der Rückseite 202 des optoelektronischen Halbleiterchips 200 verbunden.
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Die Metallisierung 700 umfasst weiter eine an der Unterseite 302 des Kontaktelements 300 angeordnete zweite Lötkontaktfläche 720. Die zweite Lötkontaktfläche 720 ist elektrisch leitend mit dem Kontaktelement 300 verbunden.
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Ferner umfasst die Metallisierung 700 einen an der Vorderseite 601 des Formkörpers 600 angeordneten Verbindungsabschnitt 730. Der Verbindungsabschnitt 730 erstreckt sich an der Vorderseite 601 des Formkörpers 600 von der Vorderseite 201 des in den Formkörper 600 eingebetteten optoelektronischen Halbleiterchips 200 bis zur Oberseite 301 des in den Formkörper 600 eingebetteten Kontaktelements 300.
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Der Verbindungsabschnitt 730 ist elektrisch leitend mit einer an der Vorderseite 201 des optoelektronischen Halbleiterchips 200 ausgebildeten vorderseitigen elektrischen Anschlussfläche 210 des optoelektronischen Halbleiterchips 200 verbunden. Außerdem ist der Verbindungsabschnitt 730 elektrisch leitend mit dem Kontaktelement 300 verbunden. Damit stellt der Verbindungsabschnitt 730 auch eine elektrisch leitende Verbindung zwischen der vorderseitigen elektrischen Anschlussfläche 210 des optoelektronischen Halbleiterchips 200 und der zweiten Lötkontaktfläche 720 an der Rückseite 602 des Formkörpers 600 her.
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Die an der Rückseite 602 des Formkörpers 600 des ersten optoelektronischen Bauelements 10 angeordneten Lötkontaktflächen 710, 720 können zur elektrischen Kontaktierung des ersten optoelektronischen Bauelements 10 dienen. Das erste optoelektronische Bauelement 10 kann beispielsweise als oberflächenmontierbares SMD-Bauelement ausgebildet und für eine elektrische Kontaktierung durch Wiederaufschmelzlöten (Reflow-Löten) vorgesehen sein.
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Wird über die erste Lötkontaktfläche 710 und die zweite Lötkontaktfläche 720 eine geeignete elektrische Spannung an das erste optoelektronische Bauelement 10 angelegt, so liegt diese elektrische Spannung über die rückseitige elektrische Anschlussfläche 220 und die vorderseitige elektrische Anschlussfläche 210 des optoelektronischen Halbleiterchips 200 an dem optoelektronischen Halbleiterchip 200 an und veranlasst diesen zur Emission elektromagnetischer Strahlung, beispielsweise sichtbaren Lichts.
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An der Vorderseite 201 des optoelektronischen Halbleiterchips 200 emittierte elektromagnetische Strahlung kann direkt von dem ersten optoelektronischen Bauelement 10 abgestrahlt werden. Elektromagnetische Strahlung, die an die Vorderseite 201 mit der Rückseite 202 des optoelektronischen Halbleiterchips 200 verbindenden Seitenflächen des optoelektronischen Halbleiterchips 200 emittiert wird, kann durch das den optoelektronischen Halbleiterchip 200 umgebende Vergussmaterial 500 zu dem Reflektor 400 gelangen und wird durch diesen in Richtung zur Vorderseite 601 des Formkörpers 600 reflektiert, wo auch diese elektromagnetische Strahlung aus dem ersten optoelektronischen Bauelement 10 austreten kann und von dem ersten optoelektronischen Bauelement 10 abgestrahlt wird.
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Der Formkörper 600 bildet das Gehäuse und den tragenden Teil des ersten optoelektronischen Bauelements 10. Der Formkörper 600 trägt den optoelektronischen Halbleiterchip 200 und die Lötkontaktflächen 710, 720 des ersten optoelektronischen Bauelements 10. Ein weiterer Träger ist nicht erforderlich und nicht vorhanden.
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Es ist möglich, mittels des anhand der 1 bis 8 beschriebenen Verfahrens eine Mehrzahl erster optoelektronischer Bauelemente 10 parallel in gemeinsamen Arbeitsgängen herzustellen. Hierzu werden der Träger 100 und die Trägerfolie 110 mit einer ausreichenden lateralen Größe bereitgestellt. Anschließend werden auf der Oberseite 111 der Trägerfolie 110 mehrere optoelektronische Halbleiterchips 200 und mehrere Kontaktelemente 300 angeordnet, beispielsweise in einer regelmäßigen zweidimensionalen Matrixanordnung. Dabei bilden jeweils ein optoelektronischer Halbleiterchip 200 und ein Kontaktelement 300 ein Paar, aus dem später ein erstes optoelektronisches Bauelement 10 gebildet wird. Pro zu bildendem ersten optoelektronischen Bauelement 10 wird ein Reflektor 400 mit einer geprägten Reflektorstruktur an der Oberseite 111 der Trägerfolie 110 angeordnet. Es kann auch ein einstückiger Reflektor 400 verwendet werden, der eine geprägte Reflektorstruktur pro optoelektronischem Halbleiterchip 200 aufweist. Im nachfolgenden Bearbeitungsschritt werden die Bereiche zwischen den optoelektronischen Halbleiterchips 200 und der jeweils zugeordneten Reflektorstruktur des Reflektors 400 oder der mehreren Reflektoren 400 mit dem Vergussmaterial 500 befüllt. Dann werden die optoelektronischen Halbleiterchips 200, die Kontaktelemente 300 und die Reflektoren 400 aller zu bildenden ersten optoelektronischen Bauelemente 10 in einen gemeinsamen Formkörper 600 eingebettet. Der so gebildete Formkörper 600 kann auch als Panel bezeichnet werden und beispielsweise die Form eines Wafers aufweisen. Nach dem Ablösen des Formkörpers 600 von der Oberseite 111 der Trägerfolie 110 und dem Entfernen des an die Rückseite 602 angrenzenden Teils 610 des Formkörpers 600 wird die Metallisierung 700 so an der Vorderseite 601 und der Rückseite 602 des Formkörpers 600 angeordnet, dass pro zu bildendem ersten optoelektronischen Bauelement 10 eine erste Lötkontaktfläche 710, eine zweite Lötkontaktfläche 720 und ein Verbindungsabschnitt 730 gebildet werden. Erst dann werden die einzelnen ersten optoelektronischen Bauelemente 10 durch Zerteilen des Formkörpers 600 vereinzelt.
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9 zeigt eine schematische geschnittene Seitenansicht eines zweiten optoelektronischen Bauelements 20. Das zweite optoelektronische Bauelement 20 und das zur Herstellung des zweiten optoelektronischen Bauelements 20 dienende Verfahren weisen große Übereinstimmungen mit dem ersten optoelektronischen Bauelement 10 und dem anhand der 1 bis 8 erläuterten Verfahren zur Herstellung des ersten optoelektronischen Bauelements 10 auf. Einander entsprechende Komponenten des ersten optoelektronischen Bauelements 10 und des zweiten optoelektronischen Bauelements 20 sind in 8 und 9 mit denselben Bezugszeichen versehen.
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Das zweite optoelektronische Bauelement 20 unterscheidet sich von dem ersten optoelektronischen Bauelement 10 dadurch, dass das Kontaktelement 300 des ersten optoelektronischen Bauelements 10 bei dem zweiten optoelektronischen Bauelement 20 nicht vorhanden ist. Stattdessen dient bei dem zweiten optoelektronischen Bauelement 20 der Reflektor 400 dazu, eine elektrisch leitende Verbindung zwischen der Vorderseite 601 des Formkörpers 600 und der Rückseite 602 des Formkörpers 600 bereitzustellen. Die zweite Lötkontaktfläche 720 ist bei dem zweiten optoelektronischen Bauelement 20 derart an der Rückseite 602 des Formkörpers 600 und der Rückseite 402 des in den Formkörper 600 eingebetteten Reflektors 400 angeordnet, dass eine elektrisch leitende Verbindung zwischen dem Reflektor 400 und der zweiten Lötkontaktfläche 720 besteht. Der Verbindungsabschnitt 730 ist bei dem zweiten optoelektronischen Bauelement 20 derart an der Vorderseite 601 des Formkörpers 600, der Vorderseite 201 des optoelektronischen Halbleiterchips 200 und der Vorderseite 401 des Reflektors 400 angeordnet, dass eine elektrisch leitende Verbindung zwischen dem Verbindungsabschnitt 730 und der an der Vorderseite 201 des optoelektronischen Halbleiterchips 200 angeordneten vorderseitigen elektrischen Anschlussfläche 210 des optoelektronischen Halbleiterchips 200, sowie eine elektrisch leitende Verbindung zwischen dem Verbindungsabschnitt 730 und dem Reflektor 400 besteht. Damit stellen der Verbindungsabschnitt 730 und der Reflektor 400 eine elektrisch leitende Verbindung zwischen der zweiten Lötkontaktfläche 720 des zweiten optoelektronischen Bauelements 20 und der vorderseitigen elektrischen Anschlussfläche 210 des optoelektronischen Halbleiterchips 200 des zweiten optoelektronischen Bauelements 20 her.
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Das zweite optoelektronische Bauelement 20 weist gegenüber dem ersten optoelektronischen Bauelement 10 den Vorteil auf, dass es durch den Entfall des in den Formkörper 600 eingebetteten Kontaktelements 300 kostengünstiger hergestellt und mit kompakteren äußeren Abmessungen ausgebildet werden kann.
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Es ist möglich, anstelle des optoelektronischen Halbleiterchips 200 mit der an der Vorderseite 201 angeordneten vorderseitigen elektrischen Anschlussfläche 210 und der an der Rückseite 202 angeordneten rückseitigen elektrischen Anschlussfläche 220 einen optoelektronischen Halbleiterchip zu verwenden, bei dem beide elektrischen Anschlussflächen an der Vorderseite oder an der Rückseite des optoelektronischen Halbleiterchips angeordnet sind.
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Sind beide elektrischen Anschlussflächen an der Vorderseite des optoelektronischen Halbleiterchips angeordnet, so kann das mit diesem optoelektronischen Halbleiterchip hergestellte optoelektronische Bauelement zwei in den Formkörper eingebettete Kontaktelemente (ausgebildet wie das Kontaktelement 300 des ersten optoelektronischen Bauelements 10) aufweisen, die in den Formkörper eingebettet sind und über zwei Verbindungsabschnitte (ausgebildet wie der Verbindungsabschnitt 730 des ersten optoelektronischen Bauelements 10) elektrisch leitend mit den beiden elektrischen Anschlussflächen des optoelektronischen Halbleiterchips verbunden sind. Die erste Lötkontaktfläche und die zweite Lötkontaktfläche dieses optoelektronischen Bauelements sind dann an den Unterseiten der beiden Kontaktelemente angeordnet.
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Falls beide elektrischen Anschlussflächen des optoelektronischen Halbleiterchips an dessen Rückseite ausgebildet sind, so sind die Lötkontaktflächen des mit diesem optoelektronischen Halbleiterchip hergestellten optoelektronischen Bauelements beide an der Rückseite des optoelektronischen Halbleiterchips angeordnet. In diesem Fall kann bei dem optoelektronischen Bauelement wiederum auf ein Vorsehen von Kontaktelementen, wie dem Kontaktelement 300 des ersten optoelektronischen Bauelements 10, verzichtet werden.
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Die Erfindung wurde anhand der bevorzugten Ausführungsbeispiele näher illustriert und beschrieben. Dennoch ist die Erfindung nicht auf die offenbarten Beispiele eingeschränkt. Vielmehr können hieraus andere Variationen vom Fachmann abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- erstes optoelektronisches Bauelement
- 20
- zweites optoelektronisches Bauelement
- 100
- Träger
- 110
- Trägerfolie
- 111
- Oberseite
- 200
- optoelektronischer Halbleiterchip
- 201
- Vorderseite
- 202
- Rückseite
- 210
- vorderseitige elektrische Anschlussfläche
- 220
- rückseitige elektrische Anschlussfläche
- 300
- Kontaktelement
- 301
- Oberseite
- 302
- Unterseite
- 400
- Reflektor
- 401
- Vorderseite
- 402
- Rückseite
- 500
- Vergussmaterial
- 600
- Formkörper
- 601
- Vorderseite
- 602
- Rückseite
- 610
- Teil des Formkörpers
- 700
- Metallisierung
- 710
- erste Lötkontaktfläche
- 720
- zweite Lötkontaktfläche
- 730
- Verbindungsabschnitt
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102009036621 A1 [0002]