DE4340864A1 - Vorrichtung und Verfahren zum Herstellen von optoelektronischen Bauelementen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfah­ ren zum Herstellen von optoelektronischen Bauelementen nach dem Oberbegriff der Ansprüche 1 und 2.

Anhand der Fig. 3, 4 und 5 soll eine konventionelle Vergießvorrichtung erklärt werden und wie ein bereits mit einem Halbleiterkörper bestückter und kontaktierter Gitterstreifen auf konventionelle Art und Weise in ei­ nen Vergußwerkstoff eingetaucht werden.

Fig. 5 zeigt eine Vergießvorrichtung 11, bestehend aus üblicherweise 54 Kavitäten 6, die durch eine aus Metall bestehende Bandage, dem sogenannten Exsert 8, zusammen­ gehalten werden und so die Gießleiste 2 ergeben. In die Kavitäten 6 wird ein Vergußwerkstoff 9 eingefüllt, des­ sen Zusammensetzung u. a. Einfluß auf den Frequenzbe­ reich der hindurchtretenden Strahlung und ihrer opti­ schen Fokussierung hat. Mindestens zwei Tiefenanschläge 5 bestimmen durch ihre Höhe die Eintauchtiefe eines Gitterstreifens 1 in den Vergußwerkstoff 9, indem Ver­ bindungsstege 12 des Gitterstreifens 1 auf den Tiefen­ anschlägen 5 der Gießleiste 2 aufsitzen.

In Fig. 4 wird dargestellt, wie der Gitterstreifen 1 zuerst unter einem bestimmten Winkel in den Vergußwerk­ stoff 9 einzutauchen ist, damit die Luft aus der trich­ terförmigen Öffnung des Reflektors 10 entweichen kann. Es muß gewährleistet sein, daß das gesamte vom Reflek­ tor 10 umschlossene Volumen keine eingeschlossenen Luftblasen enthält und vollständig mit dem Vergußwerk­ stoff 9 ausgefüllt ist. Danach muß der Gitterstreifen 1 aufgerichtet, in die Haltenut 7 eingeführt und entlang dieser abgesenkt werden.

Fig. 3 zeigt den in den Vergußwerkstoff 9 eingetauch­ ten Gitterstreifen 1, wobei der Reflektor 10 mittels der Haltenut 7 und des Tiefenanschlags 5 eine genau be­ stimmte Position innerhalb der Kavität 6 einnimmt.

Das Gelingen der geschilderten Tätigkeit - das Eintau­ chen eines Gitterstreifens in einen Vergußwerkstoff, der sich in Kavitäten befindet - hängt erheblich von der Erfahrung und Geschicklichkeit, häufig sogar von der Tagesform desjenigen Personals ab, das diese Arbeit ausführt. Ausgeschlossen ist dennoch nicht, daß der in die Kavitäten eingegossene Vergußwerkstoff störende Luftblasen enthält, beispielsweise in Ecken oder Kan­ ten, die nur sehr schlecht entdeckt und entfernt werden können und deshalb das Bauelement häufig unbrauchbar machen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrich­ tung und ein Verfahren anzugeben, um den Herstellprozeß für optoelektronische Bauteile zu vereinfachen und um ihn auch innerhalb einer automatisierten Fertigungs­ linie ausführen zu können.

Die Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale der Ansprüche 1 und 2 gelöst.

Um die Entstehung von Lufteinschlüssen beim Fügevorgang auszuschließen und eventuell bereits bestehende Luft­ blasen im Vergußwerkstoff zu beseitigen, findet das Eintauchen des mit einem Halbleiterkörper bestückten und kontaktierten Gitterstreifens in den Vergußwerk­ stoff in einem evakuierten Rezipienten statt. Die hier­ für vorbereitende Tätigkeit besteht lediglich darin, die Kavitäten mit Vergußwerkstoff zu befüllen und den Gitterstreifen in eine neuartige Vergießvorrichtung einzuhängen. Eine solche Vergießvorrichtung besteht aus mehreren an eine Gießleiste angebrachte Stützen, die wie ein erhobener Finger von der Gießleiste abstehen. Für eine Gießleiste mit 54 Kavitäten sind beispielswei­ se neun Stützen vorzusehen, die derart anzuordnen sind, daß am jeweiligen seitlichen Ende der Gießleiste nach drei Kavitäten und dazwischen nach jeweils sechs Kavi­ täten eine Stütze an die Gießleiste angebracht ist. An ihrem oberen Ende weist eine solche Stütze eine sog. Raststelle auf, womit eine Aussparung gemeint ist, die beispielsweise mittels eines Fräswerkzeuges hergestellt werden kann und dazu dient, einen Gitterstreifen aufzu­ nehmen und so lange sicher zu halten, bis er manuell oder mit Hilfe einer mechanischen Vorrichtung aus die­ ser Raststelle entnommen wird.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen ins­ besondere darin, daß die recht zeitaufwendigen und kom­ pliziert durchzuführenden Arbeitsschritte des Eintau­ chens des Gitterstreifens in den Vergußwerkstoff we­ sentlich vereinfacht werden. Dadurch verkürzt sich die für den Fügevorgang erforderliche Arbeitszeit auf unge­ fähr die Hälfte. Hinzu kommt, daß mögliche Ursachen für Beschädigungen, beispielsweise das Beschädigen oder Ab­ reißen der Bonddrähte, dadurch entfallen.

Durch den in dem Rezipienten erzeugten Unterdruck wird nicht nur das durch den Fügevorgang verursachte Entste­ hen von Blasen im Gießkörper verhindert, sondern sogar das Volumen von bereits bestehenden Blasen im Verguß­ werkstoff soweit reduziert, daß sie den Strahlengang nur noch unmerklich beeinflussen. Qualitätsmindernde Schönheitsfehler entfallen, da beispielsweise kleine Löcher in Ecken und entlang von Kanten des Gießkörpers, die recht häufig bei vieleckigen Gießkörpern auftreten, durch das Vakuum volumenmäßig soweit reduziert werden, daß sie kaum noch wahrnehmbar sind. Insgesamt ergibt sich durch wegfallende Tätigkeiten und bessere Qualität der hergestellten optoelektronischen Bauteile, eine we­ sentlich höhere Effizienz des Herstellprozesses.

Die Erfindung wird anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den Fig. 1 bis 7 erläutert. Es zei­ gen:

Fig. 1 eine neuartige Vergießvorrichtung, bestehend aus einer Gießleiste mit daran angebrachten Stützen, die Tiefenanschläge aufweisen und einem Gitterstreifen, der in einen Verguß­ werkstoff eingetaucht ist,

Fig. 2 die perspektivische Darstellung einer neuar­ tigen Gießleiste mit Stützen, die eine Rast­ stelle und einen Tiefenanschlag aufweisen,

Fig. 3 die Seitenansicht einer Vergießvorrichtung nach dem Stand der Technik mit einem senk­ recht in einen Vergußwerkstoff eingetauchten Gitterstreifen,

Fig. 4 die Seitenansicht einer Vergießvorrichtung nach dem Stand der Technik und eines Gitter­ streifens beim Eintauchen in einen Verguß­ werkstoff,

Fig. 5 die Vorderansicht einer Vergießvorrichtung nach dem Stand der Technik, bestehend aus ei­ ner Gießleiste mit Tiefenanschlägen und einem in einen Vergußwerkstoff eingetauchten Git­ terstreifen,

Fig. 6 die neuartige Vergießvorrichtung nach Fig. 1, wobei der Gitterstreifen in der Raststelle der Stütze gehalten wird und

Fig. 7 die Seitenansichten je einer rechtsseitigen Stütze (Fig. 7a), einer Stütze mit Tiefenan­ schlag (Fig. 7b), einer linksseitigen Stütze (Fig. 7c) und zweier sich gegenüberstehender Stützen einschließlich eines in der Vorfüge­ position gehaltenen Gitterstreifens (Fig. 7d).

Fig. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Vergießvor­ richtung 11, bestehend aus einem Gitterstreifen 1, der bereits in einen Vergußwerkstoff 9 eingetaucht ist, und einer Gießleiste 2. Die Gießleiste 2, in Fig. 2 zudem perspektivisch dargestellt, besteht aus üblicherweise 54 Kavitäten 6, die mittels einer aus Metall bestehen­ den Bandage, dem Exsert 8, zusammengehalten werden. In den Kavitäten 6 befindet sich der Vergußwerkstoff 9, der aufgrund seiner Zusammensetzung beispielsweise nur für die Strahlung einer bestimmten Frequenz durchlässig ist. Im allgemeinen bestehen die Kavitäten 6 aus einem temperaturfesten Kunststoff, der bei einer Aushärtetem­ peratur des Vergußwerkstoffs 9 von 140°C noch formsta­ bil bleibt.

An die Gießleiste 2 sind besonders geformte Stützen 3 angebracht, die an ihrem oberen Ende eine stufenförmige Aussparung aufweisen, die sogenannte Raststelle 4. Sie dient zum Halten des Gitterstreifens 1 (Fig. 1) in ei­ ner sogenannten Vorfügeposition, bevor der Gitterstrei­ fen 1 in den Vergußwerkstoff 9 eingetaucht wird. Zu­ sätzlich kann eine Stütze 3 in Verlängerung der Quer­ strebe 15 einen Tiefenanschlag 5 aufweisen, womit die Position eines Reflektors 10 im Vergußwerkstoff 9 fest­ gelegt wird, indem ein Verbindungssteg 12, der sich zwischen benachbarten Anschlußbeinchenpaaren 14 befin­ det, auf der Oberseite der Tiefenanschläge 5 aufsitzt.

Grundsätzlich gibt es zwei Möglichkeiten, die Stützen 3 entlang der Gießleiste 8 anzuordnen. Zum einen, daß sich jeweils zwei Stützen 3 spiegelbildlich gegenüber­ stehen und zum anderen, daß die Stützen 3 entlang der Gießleiste 8 wechselständig nach beispielsweise sechs Kavitäten 6 auf der linken und rechten Seite angebracht sind. Da die Stützen 3 vorzugsweise wie die Kavitäten 6 aus einem temperaturstabilen Kunststoff bestehen, emp­ fiehlt es sich, Stützen 3 und Kavitäten 6 durch ein Spritzgußverfahren und in einem Arbeitsgang zu ferti­ gen.

Pro Gießleiste 2 sind vorteilhaft zwei Stützen 3 mit einem Tiefenanschlag 5 versehen, um eine gleichmäßige Eintauchtiefe des Gitterstreifens 1 in den Vergußwerk­ stoff 9 zu gewährleisten. Eine weitere Aufgabe der Stützen 3 ist das Zentrieren der Reflektoren 10 des Gitterstreifens 1 in den Kavitäten 6 in seitlicher Richtung mit Hilfe der Verbindungsstege 12. Dazu ragen zwei Verbindungsstege 12 seitlich über das jeweilige Anschlußbeinchenpaar 14 soweit hinaus, daß der dazwi­ schen verbleibende Abstand nur geringfügig größer als die Dicke der Stützen 3 ist. Dadurch hat der Gitter­ streifen 1 nur noch einen sehr begrenzten Spielraum in seitlicher Richtung. Damit sich der Gitterstreifen 1 leicht in den Vergußwerkstoff 9 eintauchen läßt, und sich nicht mit den Tiefenanschlägen 5 verkantet, sind die über das Anschlußbeinchenpaar hinausragenden Teile 16 der Verbindungsstege 12 derart geformt, daß sich nach unten jeweils eine trichterförmige Öffnung ergibt.

Fig. 6 zeigt das gleiche Ausführungsbeispiel wie Fig. 1 mit dem Unterschied, daß der Gitterstreifen 1 noch nicht in den Vergußwerkstoff 9 eingetaucht ist, sondern in der Vorfügeposition gehalten wird. Dieses Halten in der Vorfügeposition wird zum einen dadurch erreicht, daß die über die Anschlußbeinchen 14a bzw. 14b hinaus­ ragenden Teile 16 der Verbindungsstege 12 auf einer Verdickung 15 derjenigen Stützen 3 aufsitzen, die nicht über einen Tiefenanschlag 5 verfügen (Fig. 7a, 7c). Zum anderen wird der Gitterstreifen 1 dadurch in der Vorfügeposition gehalten, indem der Transportsteg 13 des Gitterstreifens 1 in der stufenförmigen und leicht abgeschrägten Raststelle 4 der Stützen 3 aufsitzt.

Um den in der Vorfügeposition befindlichen Gitterstrei­ fen 1 in den Vergußwerkstoff 9 einzutauchen, genügt es, den Gitterstreifen 1 an zwei Stellen seines Transport­ stegs 13, die vorzugsweise in der Nähe seines Anfangs und Endes liegen, gleichmäßig nach unten zu drücken, wobei die flexiblen Stützen 3 nach außen ausweichen.

In den Fig. 7a bis 7c sind Ausführungsbeispiele ver­ schiedener Stützen 3 im Profil dargestellt. Allen drei Ausführungsbeispielen gemeinsam ist die sich am oberen Ende befindende Raststelle 4 als stufenförmige, leicht abgeschrägte Aussparung. Etwas unterhalb der Mitte be­ sitzt die Stütze 3 der Fig. 7b den Tiefenanschlag 5. Bei den Stützen 3 der Fig. 7a und 7c ist stattdessen die Querstrebe 15 eingezeichnet. Des weiteren handelt es sich bei der Fig. 7c lediglich um die spiegelbild­ liche Ausführung der Stütze 3 der Fig. 7a.

Fig. 7d zeigt einen Gitterstreifen 1, der von zwei sich gegenüberstehenden Stützen 3 in der Vorfügeposi­ tion gehalten wird, zu erkennen daran, daß der Gitter­ streifen 1 in der Raststelle 4 der Stütze 3 gehalten wird und der Reflektor 10 sich oberhalb des Vergußwerk­ stoffes 9 und den Kavitäten 6 befindet.

Die beschriebene Vorrichtung und das beschriebene Ver­ fahren finden ihre Verwendung hauptsächlich bei der Herstellung von lichtemittierenden Dioden (LEDs) und Detektoren. Das Aushärten des Vergußwerkstoffes erfolgt in einem Ofen bei einer Temperatur von 140°C und einer Dauer von 48 min. Nach dem Entfernen der ausgehärteten Gießkörper aus den Kavitäten, dem Entformen, erfolgt das sog. Freischneiden, womit man das Trennen der durch den Gitterstreifen verbundenen Bauelemente und das Zu­ rechtschneiden der jeweiligen Anschlußbeinchen auf die richtige Länge bezeichnet.

Claims (2)

1. Vergießvorrichtung zum Herstellen von optoelektroni­ schen Bauelementen, bestehend aus

• a) einer Gießleiste (2) mit Kavitäten (6) und minde­ stens zwei an ihrer Oberseite angebrachten Stützen (3), die an ihrer Oberseite eine Raststelle (4) und in ihrer Mitte einen Tiefenanschlag (5) oder einen Quersteg (15) aufweisen,
• b) einem Gitterstreifen (1) mit einem Transportsteg (13), mit paarweise angeordneten Anschlußbeinchen (14a, 14b), deren oberes Ende mit dem Transport­ steg (13) verbunden ist, wobei jeweils ein An­ schlußbeinchen (14a) eines Anschlußbeinchenpaares einen Reflektor (10) mit einem Halbleiterkörper aufweist, mit Verbindungsstegen (12), die die An­ schlußbeinchen (14a, 14b) eines Anschlußbeinchen­ paares miteinander verbinden, wobei der Transport­ steg (13) derart in die Raststelle (4) der Stützen (3) eingehängt ist, daß die Halbleiterkörper noch nicht in die Kavitäten (6) eintauchen und die Ver­ bindungsstege (12) erst dann auf den Tiefenan­ schlägen (5) der Stützen (3) aufsitzen, wenn die Halbleiterkörper des Gitterstreifens (1) in die Kavitäten (6) eintauchen.

2. Verfahren zum Herstellen von optoelektronischen Bau­ elementen, dadurch gekennzeichnet, daß bereits bestück­ te und kontaktierte Gitterstreifen (1) vor dem Eintau­ chen in einen Vergußwerkstoff (9) zuerst in einer Rast­ stelle (4) einer zu einer Vergießvorrichtung (11) gehö­ renden Stütze (3) sicher gehalten werden und daß der Gitterstreifen (1) erst dann in einen sich in standar­ disierten Kavitäten (6) befindenden Vergußwerkstoff (9) eingetaucht wird, wenn die gesamte Vergießvorrichtung (11) einschließlich Gitterstreifen (1) und Vergußwerk­ stoff (9) in einen evakuierten Rezipienten verbracht worden ist.