用于制造光电子器件装置的方法和光电子器件装置的制作方法

文档序号:8112224
专利名称:用于制造光电子器件装置的方法和光电子器件装置的制作方法
用于制造光电子器件装置的方法和光电子器件装置
本发明提出了一种用于制造光电子器件装置的方法。此外,本发明提 出了一种光电子器件装置。
出版物WO 2005/083803描述了一种光电子器件装置。
要解决的任务是,提出一种用于制造光电子器件装置的方法,该方法 可以成本特别低廉地实施。另一要解决的任务是,提出一种光电子器件装 置,该光电子器件装置借助所述方法来制造。
根据所述用于制造光电子器件装置的方法的至少一个实施例,在第一 连接支承体上制造至少两个固定区域。固定区域优选设置在第 一连接支承 体的表面上。固定区域例如适于容纳固定材料。固定材料优选是焊接材料。 固定区域优选在空间上彼此分离,也即固定区域彼此并不交叠。
第一连接支承体例如是印刷电路板,该印刷电路板具有基本体以及印 制导线,这些印制导线将印刷电路板的连接部导电地彼此连接。例如,第 一连接支承体^1金属芯电路板。
根据所述用于制造光电子器件装置的方法的至少一个实施例,在另一 方法步骤中将固定材料(优选为焊接材料)引入固定区域中。固定区域在 此优选构建为使得其局部吸附有焊接材料。也就是说,焊接材料附着在固 定区域上或者在固定区域中,并且在熔融时并不移动。特别地,在第一连 接支承体的一个固定区域中的焊接材料并不与另一固定区域中的焊接材 料连接。
根据所述用于制造光电子器件装置的方法的至少一个实施例,在另一 方法步骤中将第二连接支承体施加到固定区域上。第二连接支承体例如是 印刷电路板。该印刷电路板例如可以构建为金属芯电路板或者带有陶资基 本体的印刷电路板,印制导线和连接部,皮结构化到该基本体上。
根据所述用于制造光电子器件装置的方法的至少一个实施例,在l^ 的方法步骤中,第二连接支承体借助固定材料以机械方式与第一连接支承 体相连。固定材料是焊接材料,于是第二连接支承体借助固定区域中的焊 接材料焊接到第一连接支承体上。在此,固定区域中的焊接材料优选建立 了两个连接支承体之间的热学和机械连接。优选的是,第二连接支承体并未通过焊接材料与第一连接支承体电接触。也就是说,固定区域的焊接材 料并非设计用于接触或者电流引导。
根据所述用于制造光电子器件装置的方法的至少 一个实施例,所述方
法包括以下步骤
-首先,在第一连接支承体上制造至少两个固定区域。
-接着,将焊接材料引入第一连接支承体上的固定区域中。
-随后,将第二连接支承体施加到第一连接支承体的固定区域上,并且借 助固定区域中的焊接材料焊接到第 一连接支承体上。
在此,第二连接支承体优选在横向上具有比第一连接支承体更小的伸 展。这例如意味着,第二连接支承体优选(在其焊接到第一连接支承体上 之后)在横向上并不超出该第一连接支承体,而是最多与第一连接支承体 的边缘齐平地结束。
这样制造的光电子器件装置例如是一种发光二极管装置、激光二极管 装置或者光电检测装置。这里所描述的方法在此尤其利用了如下思想以 该方法制造的光电子器件装置具有特别好的热学特性,因为固定区域中的 焊接材料降低了器件的总热阻。此夕卜,由于焊接材料的高的^负荷能力, 该装置的寿命特别长。因此,该光电子器件装置特别适于车辆中的应用, 因为其也要长时间经受得住较大的机械负荷,而不被损坏。由于焊接连接 的结构化(即将焊接材料引入空间上彼此分离的固定区域中),所以可以 特别好地平衡第一和第二连接支承体之间出现的热应力。此夕卜,在通过多 个固定区域中的焊接材料连接第二连接支承体时,第一和第二连接支承体 之间的连接断裂的概率(即整个焊接连接断裂的概率)比较小。
此外,在施加固定材料之前制造的固定区域能够实现第二连接支承体 在施加到第一连接支承体上时的自居中(Eigenzentrierung )。于是,对于 光电子器件装置的制造可以使用具有较高的放置容差并且由此成本低廉 的机器。此外,这些机器于是可以以高的生产率工作。总之,借助所描述 的方法能够实现光电子器件装置的成本低廉的制造。
根据所述方法的至少一个实施形式,至少一个固定区域通过在第一连 接支承体中产生凹处来制造。优选的是,于是所有固定区域都以这种方式 产生。第一连接支承体的结构化于是以机械方式和/或化学方式进行,例 如通过以下技术之一来进行冲制、铣削、腐蚀、刻蚀。通过这些技术, 在第一连接支承体中产生凹处,其中凹处的每一个都形成固定区域。根据所述方法的至少一个实施形式,至少一个固定区域通过施加到第 一连接支承体上的焊接停止层的结构化来制造。为此,例如首先将焊接停
止漆施加到第一连接支承体的表面上,并且借助光刻技术(Fototechnik) 来结构化。借助光刻技术结构化到焊接停止漆中的凹处于是形成了固定区 域,这些固定区域在l^的方法过程中容纳焊接材料。
才艮据所述方法的至少一个实施形式,首先通过将金属化物施加到第一 连接支承体上来制造固定区域。金属化物在此结构化地施加到第 一连接支 承体上,使得金属化的区域形成了固定区域。金属化物包含可通过焊接材 料润湿的金属,例如金、银、钯、镍、把/镍合金、锡、锡合金或者这些 金属的组合,或者由这些材料构成。金属化物例如借助化学的、电解的和 /或物理的涂层方法如PVD涂层方法来拖加到第一连接支承体上。
才艮据所述方法的至少一个实施形式,固定区域矩阵式地构建到第一连 接支承体上。也就是说,多个固定区域设置成行和列。
根据所述方法的至少一个实施形式,以针对第一连接支承体相同的方 式在第二连接支承体上产生固定区域。也就是说,至少一个固定区域可以 通过在第二连接支承体中产生凹处来制造。至少一个固定区域可以通过将 金属化物施加到第二连接支承体上来制造。至少一个固定区域可以通it^fe 加到第二连接支承体上的焊接停止层的结构化来制造。在此,固定区域可 以矩阵式地设置到第二连接支承体上。在此,特别有利的是,第二连接支 承体的各固定区域与第 一连接支承体的固定区域唯一地或者一对一地关 联。焊接材料可以在焊接过程之前输入到第一和/或第二连接支承体的固 定区域中。
然而也可能的是,在第二连接支承体上不产生固定区域。于是,笫二 连接支承体的朝向第一连接支承体的侧保持未被结构化并且没有固定区 域。
根据所述方法的至少一个实施形式,在施加和焊接第二连接支承体之 前,固定区域中的焊接材料被平坦化。为此,可以将固定区域中的焊料熔 融和/或以压力(例如借助压印(Stempel))来平坦化。随后,可以通过
使用掺有熔剂的焊骨情况下,可以省去再熔和平坦化步骤,其中该焊骨例 如通过分配、压印、挤压、刮板(Rakeln)来施加。在该情况下,第二连 接支承体被直接置于焊骨中并且被焊上。根据所述方法的至少一个实施形式,在第 一和第二连接支承体之间芽1 入填充材料,该填充材料将焊接材料侧面至少局部包封。在此,填充材料 可以在将第二连接支承体施加到第一连接支承体上之前或者之后被引入 固定区域中。
根据所述方法的至少一个实施形式,填充材料是非粘性的,也就^1说, 其并未增强两个连接支承体之间的^连接。该填充材料优选是良好导热 的,并且除了焊接材料之外该填充材料改进了两个连接支承体之间的热连 接。例如基于陶瓷颗粒或者银颗粒的导热膏适于作为非粘性的填充材料。
才艮据所述方法的至少一个实施形式,填充材料是粘性的,也就是说, 除了焊接材料之外该填充材料增强了两个连接支承体之间的机械连接。该 填充材料优选是良好导热的,并且除了焊接材料之外该填充材料改进了两 个连接支承体之间的热连接。例如基于陶瓷颗粒或者银颗粒的导热胶适于 作为非粘性的填充材料。
根据所述方法的至少一个实施形式,在施加第二连接支承体之前(特 别是在焊上第二连接支承体之前),将至少一个光电子器件(例如光电子 半导体芯片,如发光二极管芯片、激光二极管芯片或者光电检测器芯片) 施加到第二连接支承体的芯片连接区域上。这意味着,已经装配有光电子 半导体芯片的第二连接支承体被焊到第一连接支承体上。
此外,提出了一种光电子器件装置。
根据所述装置的至少一个实施形式,该装置包括第一连接支承体,该 笫 一连接支承体具有至少两个固定区域,焊接材料被引入所述固定区域 中。固定区域优选设置在第一连接支承体的表面上。
固定区域优选在空间上彼此分离,也即固定区域彼此并不交叠。在此, 固定区域优选构建为使得它们局部吸附有焊接材料。也就是说,焊接材料 附着在固定区域上或者在固定区域中。特别地,在第一连接支承体的一个 固定区域中的焊接材料并未与另一固定区域中的焊接材料连接。
第一连接支承体例如是印刷电路板,该印刷电路板具有基本体以及印
制导线,这些印制导线将印刷电路板的连接部导电i^L此连接。例如,第 一连接支承体是金属芯电路板。
才艮据所述光电子器件装置的至少 一个实施形式,该装置进一步包括第 二连接支承体,该第二连接支承体通过固定区域中的焊接材料以机械方式 与第一连接支承体连接。第二连接支承体例如是印刷电路板。该印刷电路板例如可以构建为金属芯电路板或者带有陶资基本体的印刷电路板,印制 导线和连接部被结构化到该基本体上。
才艮据所述光电子器件装置的至少 一个实施形式,所述装置包括至少一 个光电子器件(例如光电子半导体芯片),其施加到第二连接支承体的背 离第一连接支承体的侧上。在此,光电子器件优选在将第二连接支承体焊 接到第 一连接支承体上之前固定在第二连接支承体上。光电子器件例如是
以下半导体芯片之一发光二极管芯片、激光二极管芯片、光电检测器芯 片。
根据所述光电子器件装置的至少一个实施形式,所述装置包括以下部

-第一连接支承体,其具有至少两个固定区域,焊接材料被引入这些固定 区域中,
—第二连接支承体,其通过固定区域中的焊接材料以机械方式与第一连接 支承体连接;以及
-至少一个光电子器件,其施加到第二连接支承体的背离第一连接支承体 的侧上。
根据所述光电子器件装置的至少一个实施形式,固定区域中的焊接材 料并非设计用于光电半导体芯片的电连接。这意味着,焊接材料并不用于 第一连接支承体和第二连接支承体之间的电流引导,而是增强了这两个连 接支承体之间的热连接和 连接。半导体芯片至第一连接支承体的连接 例如可以借助并非设置在第一连接支承体的固定区域中的线接触或者额 外的焊接连接来实现。
根据至少一个实施形式,第一连接支承体的固定区域矩阵式地设置。 也就是说,固定区域设置成行和列。例如,第一连接支承体的所有固定区 域的包封具有矩形或者方形的形状。原理上,对于包封而言,所有二维几 何形状、特别是圆形或者三角形的包封也是可能的。
才艮据所述光电子器件装置的至少一个实施形式,填充材料位于第一连 接支承体和第二连接支承体之间,该填充材料将焊接材料侧面至少局部包 封。优选的是,填充材料将焊接材料侧面完全包封。也就是说,第一和第 二连接支承体之间的空间于是完全被以焊接材料和填充材料填充。
填充材料是一种良好导热的材料,除了焊接材料之外该填充材料增强 了第一连接支承体和第二连接支承体之间的热连接。在此,填充材料例是非粘性的,使得其并未增强第一连接支承体和第二连接支承体之间的机 械连接。然而也可能的是,该填充材料是粘性的,并且除了焊接材料之外 该填充材料增强了连接支承体之间的另外的W^连接。
根据所述光电子器件装置的至少一个实施形式,第二连接支承体具有 基本体,该基本体由陶瓷材料构成或者包含陶瓷材料。例如该基本体包含
以下材料至少之一或者由其构成氮化铝、玻璃、多晶A1203、单晶A1203、 硅。在第二连接支承体的基本体上结构化有连接部以及印制导线。
下面将借助实施例和所属的附图进一步阐述这里所描述的方法以及 这里所描述的光电子器件装置。


图1A、 1B、 1C、 1D、 1E示出了示意性的透视图,借助这些透视图 详细说明了这里所描述的方法的第一实施例。
在图2A、 2B、 2C、 2D和2E中借助示意性的透视图说明了这里所描 述的、用于制造光电子器件装置的方法的第二实施例。
在图3A、3B、3C和3D中借助示意图的透视图说明了这里所描述的、 用于制造光电子器件装置的方法的第三实施例。
图4以示意性截面图示出了沿着图3D中所示的截面AA,的、这里 所描述的光电子器件装置。
在实施例和附图中,相同或者作用相同的组成部分分别^L置有相同的 参考标记。所示的要素并不能视为合乎比例,更确切地说,为了更好的理 解可以夸大地示出M素。
图1A、 1B、 1C、 1D、 1E示出了示意性透视图,借助它们详细说明 了这里所描述的方法的第一实施例。
图1A示出了第一连接支承体1的示意性透视图。第一连接支承体1 具有多个印制导线7,它们将连接支承体1的连接部8导电地彼此连接。 第一连接支承体1例如是金属线电路板。
连接支承体1具有多个固定区域2。固定区域2矩阵式地设置。在该 实施例中,固定区域2设置为4行,每行5列。固定区域2通过第一连接 支承体1中的凹处形成。凹处以化学和/或机械方式产生,例如通过以下 技术之一来产生冲制、铣削、腐蚀、刻蚀。通过这些技术,在第一连接 支承体中产生凹处,这些凹处分别形成固定区域2。
借助图1B描述了这里所描述的用于制造光电子器件装置的方法的第一实施例的下一方法步骤。在该方法步骤中,焊接材料3(在此以焊剂球 (Lotkugeln)的形式)引入固定区域2中。在此,焊接材料3下沉到通 过凹处形成的固定区域2中。
结合图1C说明了另一方法步骤。在该方法步骤中,焊接材料3被再 熔和平坦化。为了平坦化,例如可以使用压印。
结合图1D说明了这里所描述的方法的第一实施例的另一方法步骤。 在该方法步骤中,将第二连接支承体4借助焊接材料3施加到固定区域2 上。在此,第二连接支承体4是带有陶乾基本体的连接支承体,印制导线 11结构化在该基本体上。在第二连接支承体4上已经施加有光电子器件 10 (在此为发光二极管芯片)。
图1E说明了这里所描述的用于制造光电子器件装置的方法的第一实 施例的另一方法步骤。在该方法步骤中,安上的第二连接支承体4借助熔 剂固定并且例如借助回流焊接技术焊接在第一连接支承体l上。在此,第 一连接支承体1和第二连接支承体4之间的机械连接通过固定区域2中的 焊接材料来建立。
在图2A、 2B、 2C、 2D和2E中借助示意性的透视图说明了这里所描 述的、用于制造光电子器件装置的方法的第二实施例。与结合图1A至1E 所描述的实施例不同,在该实施例中,固定区域2通过第一连接支承体1 的表面的金属化物来形成。在此,金属化物结构化地施加到第一连接支承 体上,使得金属化的区域形成了固定区域2。金属化物包含可通过焊接材 料润湿的金属,例如金、银、钯、镍、把/镍合金、锡、锡合金或者这些 金属的组合,或者由这些材料构成。金属化物例如借助化学的、电解的和 /或物理的涂层方法如PVD涂层方法iMfe加到第一连接支承体上。
在图2B的示意性透视图中,示出了将焊接材料3引入通过金属化物 形成的固定区域2中。
借助图2C的示意性俯视图,说明了在这里所描述的方法的第二实施 例的随后的方法步骤中,将焊接材料再熔和平坦化。在此,焊接材料3 留在固定区域2中。也就是说,不同固定区域2的焊接材料3并不移动成 为单个的较大的焊料团,而是保持彼此分离。
结合图2D说明了这里所描述的方法的第二实施例的另一方法步骤。 在该方法步骤中,将第二连接支承体4施加到带有焊接材料3的固定区域 2上。第二连接支承体4在此是带有陶瓷基本体的连接支承体,印制导线11结构化在该基本体上。在第二连接支承体4上已经施加有光电子器件 10 (在此为发光二极管芯片)。
图2E说明了这里所描述的用于制造光电子器件装置的方法的第二实 施例的另一方法步骤。在该方法步骤中,安上的第二连接支承体4借助熔 剂固定并且例如借助回流焊接技术焊接在第一连接支承体l上。在此,第 一连接支承体1和第二连接支承体4之间的^连接通过固定区域2中的 焊接材料来增强。
在图3A、 3B、 3C和3D中借助示意性透视图说明了这里所描述的、 用于制造光电子器件装置的方法的第三实施例。与结合图1A至1E或者 2A至2E所描述的实施例不同,在该实施例中,固定区域2通过焊接停 止漆层5中的凹处来形成。对此,例如首先将焊接停止漆层5施加到第一 连接支承体1的表面上并且借助光刻技术来结构化。借助光刻技术结构化 到焊接停止漆层5中的凹处于是形成了固定区域2,这些固定区域在该方 法的随后的过程中容纳焊接材料3。
借助图3B的示意性透视图说明了 ,在随后的方法步骤中将焊接材料 3引入到固定区域2中。
结合图3C说明了这里所描述的方法的第三实施例的另一方法步骤。 在该方法步骤中,第二连接支承体4借助焊接材料3施加到固定区域2 上。第二连接支承体4在此是带有陶瓷基本体的连接支承体,印制导线 11结构化在该基本体上。在第二连接支承体4上已经施加有光电子器件 10,例如发光二极管芯片。
借助图3D说明了这里所描述的用于制造光电子器件装置的方法的第 三实施例的另一方法步骤。在该方法步骤中,安上的第二连接支承体4 借助熔剂固定并且例如借助回流焊接技术焊接到第一连接支承体1上。在 此,第一连接支承体1和第二连接支承体4之间的机械连接通过固定区域 2中的焊接材料来增强。
图4以示意性截面图示出了沿着图3D中所示的截面AA,的、这里 所描述的光电子器件装置。在该实施例中,固定区域2通过焊接停止漆层 5中的凹处来形成。这些凹处以焊接材料3填充。焊接材料3侧面被非粘 性的填充材料6包封,该填充材料增强第一连接支承体1和第二连接支承 体4之间的导热连接。笫一连接支承体1和第二连接支承体4之间的机械 连接在此通过固定区域2中的焊接材料3增强。特别地,焊接材料3并未将第二连接支承体上的光电子器件10电连接到第一连接支承体1。也就 是说,焊接材料3并非设计用于光电子器件10的接触。
然而替代地也可能的是,该填充材料6是粘性的,并且除了焊接材料 3之外该填充材料增强连接支承体1、 4之间的另外的机械连接。
本发明并未通过借助实施例的描述而受到限制。更确切地说,本发明 包括任何新的特征和特征的任何组合,这特别是包含权利要求中的特征的 任意组合,即使该特征或者该组合本身没有明确地在权利要求或者实施例 中说明。
本专利申请要求德国专利申请10 2006 059 127.5和10 2006 045 129.5 的优先权,其公开内容通过引用结合于此。
权利要求
1.一种用于制造光电子器件装置(10)的方法,包括以下步骤-在第一连接支承体(1)上制造至少两个固定区域(2);-将焊接材料(3)引入固定区域(2)中;-将第二连接支承体(4)施加到固定区域(2)上;以及-借助固定区域(2)中的焊接材料(3)将第二连接支承体(4)焊接到第一连接支承体(1)上。
2. 才艮据上一权利要求所述的方法,其中至少一个固定区域(2)通过在第一连接支承体(1)中产生凹处来制造。
3. 根据上述权利要求中至少之一所述的方法,其中至少一个固定区域(2)通过将金属化物施加到第一连接支承体(1)上来制造。
4. 根据上述权利要求中至少之一所述的方法,其中至少一个固定区域(2 )通过将施加到第一连接支承体上的焊接停止层(5 )结构化来制造。
5. 根据上述权利要求中至少之一所述的方法,其中固定区域(2)矩阵式地i殳置。
6. 根据上述权利要求中至少之一所述的方法,其中在施加第二连接支承体(4)之前,固定区域(2)中的焊接材料(3)被平坦化。
7. 根据上述权利要求中至少之一所述的方法,其中在第一连接支承体(1)和第二连接支承体(4 )之间引入填充材料(6 ),该填充材料将焊接材料(3)侧面至少局部地包封。
8. 根据上一权利要求所述的方法,其中填充材料(6)是非粘性的。
9. 根据权利要求7所述的方法,其中填充材料(6)是粘性的。
10. 根据上述权利要求中至少之一所述的方法,其中在将第二连接支承体(4)施加到固定区域(3 )上之前,将至少一个光电子器件(10 )施加到第二连接支承体上。
11. 一种光电子器件装置(10),具有-第一连接支承体(l),该第一连接支承体具有至少两个固定区域(2),焊接材料(3)被引入所述固定区域中,-第二连接支承体(4),该第二连接支承体通过固定区域(2)中的焊接材料(3)与第一连接支承体(1)以机械方式相连,以及-至少一个光电子器件(10),所述至少一个光电子器件施加到第二连接支承体(4)的背离第一连接支承体(1)的侧上。
12. 根据上一权利要求所述的装置,其中固定区域(2)中的焊接材料(3)并不用于光电子器件(10)的电连接。
13. 根据上一权利要求所述的装置,其中固定区域(2)矩阵式地设置。
14. 根据上述权利要求中至少之一所述的装置,其中填充材料(6)位于第一连接支承体(1)和第二连接支承体(4)之间,该填充材料将焊接材料(3)侧面至少局部地包封。
15. 根据上一权利要求所述的装置,其中填充材料(6)是非粘性的。
16. 根据权利要求14所述的装置,其中填充材料(6)是粘性的。
17. 根据上述权利要求中至少之一所述的装置,其中填充材料(6)将焊接材料(3)侧面完全地包封。
18. 根据上述权利要求中至少之一所述的装置,其中第二连接支承体(4)包含陶瓷材料。
全文摘要
本发明提出了一种用于制造光电子器件装置(10)的方法,包括以下步骤在第一连接支承体(1)上制造至少两个固定区域(2);将焊接材料(3)引入固定区域(2)中;将第二连接支承体(4)施加到固定区域(2)上;以及借助固定区域(2)中的焊接材料(3)将第二连接支承体(4)焊接到第一连接支承体(1)上。
文档编号H05K1/14GK101518166SQ200780035286
公开日2009年8月26日 申请日期2007年9月21日 优先权日2006年9月25日
发明者赖纳·塞瓦尔德, 马库斯·基尔施 申请人:奥斯兰姆奥普托半导体有限责任公司
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