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WO2011120835A1 - Optoelektronisches bauteil, gehäuse hierfür und verfahren zur herstellung des optoelektronischen bauteils - Google Patents

Optoelektronisches bauteil, gehäuse hierfür und verfahren zur herstellung des optoelektronischen bauteils Download PDF

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Publication number
WO2011120835A1
WO2011120835A1 PCT/EP2011/054252 EP2011054252W WO2011120835A1 WO 2011120835 A1 WO2011120835 A1 WO 2011120835A1 EP 2011054252 W EP2011054252 W EP 2011054252W WO 2011120835 A1 WO2011120835 A1 WO 2011120835A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
housing
polyester
optoelectronic component
recess
composition
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Ceased
Application number
PCT/EP2011/054252
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Gertrud KRÄUTER
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ams Osram International GmbH
Original Assignee
Osram Opto Semiconductors GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Osram Opto Semiconductors GmbH filed Critical Osram Opto Semiconductors GmbH
Publication of WO2011120835A1 publication Critical patent/WO2011120835A1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10H—INORGANIC LIGHT-EMITTING SEMICONDUCTOR DEVICES HAVING POTENTIAL BARRIERS
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    • H10H20/80—Constructional details
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    • H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/4805—Shape
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    • H01L2224/481—Disposition
    • H01L2224/48151—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
    • H01L2224/48221—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
    • H01L2224/48245—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being metallic
    • H01L2224/48247—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being metallic connecting the wire to a bond pad of the item
    • H—ELECTRICITY
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    • H10H20/80—Constructional details
    • H10H20/85—Packages
    • H10H20/855—Optical field-shaping means, e.g. lenses
    • H10H20/856—Reflecting means

Definitions

  • Optoelectronic component housing for this and method for producing the optoelectronic component
  • the invention relates to a housing for an optoelectronic component, an optoelectronic component, a
  • optoelectronic semiconductor components in particular for light-emitting optoelectronic semiconductor components, in particular for light-emitting optoelectronic semiconductor components, in
  • An object to be solved is therefore to provide a housing for an optoelectronic component, which is characterized by an increased resistance to aging.
  • a housing for an optoelectronic component is specified.
  • the optoelectronic component can be, for example, an optoelectronic semiconductor chip. This semiconductor chip can in particular
  • the housing may be a housing for at least one
  • LED chip at least one laser diode chip and / or act at least one photodiode chip.
  • the housing comprises a housing base body which has a recess.
  • Housing base formed from a composition containing at least one polyester and a white pigment.
  • the composition can also consist of the at least one polyester and the at least one white pigment (and is also referred to below as polyester composition).
  • the polyester is in this case selected from polymers or
  • Copolymers consisting of at least one aromatic compound
  • aromatic dihydroxy compound are formed (first group of polyesters) or from polymers consisting of at least one non-aromatic dicarboxylic acid and at least one
  • aromatic dihydroxy compound are formed (second group of polyesters). Also mixtures in the form next to each other
  • the white pigment serves on the one hand, the housing or
  • Radiation resistance of the housing can be increased.
  • the recess may, for example, laterally limiting
  • Optoelectronic component laterally surrounded.
  • Recess z. B. has a trough-shaped geometry.
  • the side walls of the recess can in particular be designed such that they generate the one produced in the semiconductor component
  • the incident electromagnetic radiation may be electromagnetic radiation having a wavelength from the spectral range of UV radiation to
  • Spectral range of infrared radiation act, in particular in this case is radiation with a wavelength ⁇ 490 nm to call. Frequently the wavelength of the radiation will not extend to the range ⁇ 390 nm.
  • Sidewalls may, for example, be annular (e.g. circular or oval) may be formed; but there are also rectangular basic shapes and mixed forms conceivable.
  • annular e.g. circular or oval
  • reflective side walls of the recess usually an example optoelectronic semiconductor device frame-like.
  • the polyester compositions used for the housing have at least a melting point of> 255 ° C. Often the polyesters will have a melting point of 260 ° C.
  • the melting point here is the curve maximum of the curve determined by means of DSC (Differential Scanning Calorimetry), in which the heat flow is plotted against the temperature.
  • DSC Different Scanning Calorimetry
  • the polyamide which is normally used according to the prior art already shows marked aging phenomena at the irradiated sites even at relatively short irradiation with blue light at 120 ° C. If the housing in the region of the recess, on the other hand, is formed of polyester, then under similar irradiation conditions
  • the polyester mixture has at least a melting point, which is at 255 ° C or above. It has been shown that in polyesters corresponding to such specifications, a sufficient
  • Polyester not only (due to the relatively low price of polyester), the production cost can be lowered; Rather, the improved
  • thermoplastic in order to further increase the stability of the housing, can also be crosslinked and then not only has an increased mechanical stability, but also an increased chemical stability.
  • crosslinking of alkylene groups of the polyester can be effected by means of .beta.-radiation.
  • polyesters can not only be saturated but also unsaturated, with the unsaturated aliphatic
  • Components can be used in particular when networking is to take place in the not by means of
  • Crosslinking of the polyester is usually not required and even without crosslinking sufficient dimensional stability is ensured.
  • the polyester composition comprises a further one in addition to the white pigment
  • the polyester composition can also consist of the at least one polyester, the white pigment and the further filler. To call are as fillers
  • the mineral filler may be a filler in fiber, powder or platelet form.
  • mineral fillers in particular wollastonite, chalk (calcium carbonate) or talc can be used.
  • the polyester composition usually forms one
  • the dimensional stability of the housing can be significantly increased when heated.
  • the mechanical properties are generally improved. For example, the stability of the housing against tensile and
  • fibrous materials are in addition to fiber, in particular non-respirable mineral To call materials such as wollastonite, which can serve as a substitute for glass fiber.
  • glass fibers may for example have an average length of 200 to 400 ⁇ m and an average diameter of 6 to 15 ⁇ m.
  • a fibrous further filler e.g. Wollastonite
  • a fibrous further filler e.g. Wollastonite
  • the cumulative proportion of white pigment and the further filler is from 25 to 60% by weight, based on the polyester composition (i.e.
  • fibrous materials advantageous.
  • more than 25% but also more than 50% of the cumulative amount of white pigment and further filler may be fibrous material.
  • White pigment and filler is similar to the dimensional stability. Considering the proportions of white pigment and others
  • the proportion of the further filler is usually up to 35 wt .-% (based on the
  • Composition contains one polyester
  • the degree of crystallization can be determined by means of
  • Density measurement of the polyester composition or the housing produced therefrom are determined. If the polyester component of the composition for the housing has a higher degree of crystallinity, this means that the polymer composition is dimensionally stable above the glass transition temperature. (The proportion of Undefined melted shares is thus reduced and thus also the proportion of components / areas at a temperature below the application
  • the dimensional stability can be further increased if a particularly high degree of crystallization is present in the polyester composition.
  • the polyester composition according to the application is semicrystalline, ie it contains crystalline and also amorphous regions. amorphous Areas can be useful if networking the
  • Polyester composition is intended.
  • the amorphous areas lead to a stronger
  • an increase in the degree of crystallization can be achieved, for example, if an injection molding process is used to produce the housing and the processed polyester composition is cooled slowly or by adding a nucleating agent.
  • the degree of crystallization can be influenced by the polyester component or components are selected accordingly.
  • a polyester based on isophthalic acid building blocks generally has a lower degree of crystallinity than a polyester based on terephthalic acid building blocks.
  • Polybutylene terephthalate usually a higher
  • the degree of crystallization can be achieved with polybutylene terephthalate 40-50% and with polyethylene terephthalate 30-40%.
  • the polyester composition has a melting range with respect to the melting point of> 255 ° C, which has a width of at most 30 ° C, in particular at most 20 ° C, often also 15 ° C or less.
  • the width of the fusion region according to this embodiment can be determined as the difference between the extrapolated initial temperature and the extrapolated final temperature of the melting process, the two extrapolated temperatures
  • Melting range is set and the intersections with a corresponding curve, as it would be present without the presence of a melting point.
  • a particularly narrow melting range leads to an increased
  • Initial temperature and melting point i.e., the minimum curve
  • the polyester composition for the housing has as polyester a blend of at least two homopolymers, wherein the proportion of the
  • At least 60 wt .-% for example, more than 70 wt .-% (based on the total amount of polyester).
  • the other homopolymer has a lower melting point.
  • Polyester it is ensured that -. B. at the temperatures of the lead-free soldering - a
  • Dimensional stability can be further improved if at least 70% by weight of the high-melting point polyester is contained.
  • Polyethylene terephthalate has a better crystallization tendency, gives more balanced mechanical properties
  • the setting of balanced mechanical properties is also relevant in terms of the lifetime of the product
  • Polyester or copolyester or the two or more polyesters of the blend of homopolymers selected as follows:
  • aromatic dicarboxylic acids come in particular
  • Terephthalate ie the polyesters are then polyalkylene terephthalates. They contain an aromatic ring which is substituted with two carboxylate groups.
  • the carboxylate groups may in this case in particular in the para ⁇ position to each other but also in the meta position to each other.
  • the aromatic ring may also carry further substituents, for.
  • halogen atoms such as chlorine or bromine and
  • Alkyl groups for example, methyl, ethyl, propyl and
  • dicarboxylic acids the 2, 6-naphthalenedicarboxylic acid and isophthalic acid.
  • non-aromatic dicarboxylic acids are in particular
  • branched substituted chains possible.
  • aliphatic Didydroxy-16 diols having two to six carbon atoms are used, in particular 1,2-etanediol, 1, 3-propanediol, 1, 4-butanediol and the like.
  • non-aromatic dicarboxylic acids include oxalic acid, malonic acid, succinic acid adipic acid and sebacic acid.
  • the aromatic dihydroxy compound is in particular 1,4-dihydroxybenzene (hydroquinone) and derivatives thereof.
  • substituents are basically the same
  • polyesters according to the present application can easily be formed by reacting the dicarboxylic acids, the corresponding esters or other esters
  • the polycondensation between dihydroxy compound and dicarboxylic acid should be carried out at the lowest possible temperatures.
  • the polycondensation can, for example, at 180 ° C to
  • an essential aspect of the housing according to the application is its dimensional stability.
  • the Vicat softening temperature is the temperature at which a given indenter has penetrated 1 mm deep vertically into the specimen under a certain force. For example, be on this
  • the Vicat softening temperature can also be used for samples with
  • the housing According to one embodiment of the housing, the
  • Housing body at least in the region in which it is formed from the polyester composition according to the application, for a UV radiation or visible radiation
  • the housing of the present application is formed from at least two sub-areas, of which a first sub-area comprises the polyester composition according to the application and as a rule consists thereof.
  • a first sub-area comprises the polyester composition according to the application and as a rule consists thereof.
  • the electrical connections for the semiconductor component will also be arranged in the housing and in the region of the recess (eg in the form of a leadframe).
  • the first subregion will extend in particular to the region of the recess, as a rule also in the region of the recess
  • the second part can also be a polyester
  • Subarea is.
  • essentially free can mean that the respective outer surfaces (or the
  • the second portion of the housing may also include a material having a melting point higher than the at least one melting point of the polymer composition.
  • the materials of the first and the second sub-area can in particular cohesively or positively
  • Sub-area is applied for example by means of an injection molding or transfer molding process.
  • a cohesive Connection can be realized by suitable choice of the materials of the first and the second portion or by means of an adhesive.
  • the housing according to the present invention is applied for example by means of an injection molding or transfer molding process.
  • the housing will be formed entirely of the polymer composition according to the present application.
  • the housing may be made of the polyester composition, for example
  • this comprises as white pigment, in particular, an achromatic inorganic pigment having a high content
  • the white pigment can do at least one of the following
  • Materials include: titanium dioxide (especially anatase
  • lithopone barium sulfate, zinc oxide
  • non-fibrous white pigments in particular particle sizes of 200 to 500 nm (measured by sieving method) make sense, since such particles
  • thermoplastic composition To ensure dimensional stability of the present thermoplastic composition.
  • the housing is injection molded according to the present application.
  • cost-effective high quantities can be produced in very good quality.
  • the cooling rate of the polymer melt can be easily adjusted so that the degree of crystallization can be easily influenced.
  • the pressure is often in a range of 1000 to 1500 bar.
  • About the pressure is
  • the sprayed material is pushed through the device at a sufficient speed. It is also ensured by the pressure that the mold, in which the material is injected for the housing, also completely and without outer and inner recesses is filled with the material. Should a crosslinker be contained in the compressed mass, the high speed can also prevent it from happening
  • the optoelectronic component comprises a housing, as indicated in at least one of the embodiments described here or at least one of the embodiments described here. That is, all for the case
  • the optoelectronic component further comprises at least one optoelectronic component,
  • a radiation-emitting semiconductor chip such as a light-emitting diode chip or a
  • Semiconductor chip is arranged in the recess of the housing body.
  • the housing can do so in addition to the housing body and the
  • Coatings for example, electrically conductive
  • connection points the z. B. by multi-component injection molding with at least one other component of
  • Housing are mechanically firmly connected.
  • the housing has a recess whose surface at least
  • the housing usually contains a first and a second connection point, which is for electrical
  • the first and the second connection point are wrapped with the polyester composition, in particular extrusion-coated (for example by means of a
  • the optoelectronic component is introduced into the recess of the housing in such a way that it is connected to the first and the second electrical
  • Connection point is connected. Connecting the
  • Component is usually done by gluing.
  • the component can be arranged, for example, on a support, for example a circuit board, so that an electrically conductive connection between the support and
  • optoelectronic component takes place, wherein a soldering process for producing the electrically conductive compound Can be used, in particular a soldering process using a lead-free solder.
  • connection points or the leadframe may briefly be exposed to temperatures of up to 300 ° C. If the polyester composition meets the specifications according to the application, but this can be tolerated for a short time, without the dimensional stability is lost. So it was
  • Figures 1 and 2 show side views of
  • Optoelectronic components with embodiments of housings described herein which may be prepared by means of methods described herein.
  • FIG. 1 shows an optoelectronic component according to the application in schematic cross section.
  • This comprises a housing 1, which comprises the polyester composition according to the application.
  • the entire housing 1 is formed from the polymer composition.
  • the entire housing 1 therefore has a very high resistance to electromagnetic radiation, in particular> 390 nm, in particular blue radiation.
  • the housing 1 also has a recess 4, in which the optoelectronic component 7 is arranged.
  • Optoelectronic component 7 is connected on its underside both mechanically and electrically conductively to the first connection point 6a and via a bonding wire 8 to the second electrical connection point 6b.
  • the inside of the housing 1, which faces the recess 4, is as Reflector formed.
  • the recess 4 is filled with a potting 3, for example, on the
  • Radiation exit surface may be formed as a lens 5.
  • the potting may also contain radiation-converting particles, in particular in the case of radiation-emitting optoelectronic components, which correspond to those of the optoelectronic component
  • Radiation-converting particles can also be applied to others
  • the potting which is located in the recess 4 of the housing 1, not to be regarded as part of the housing, but only as part of the optoelectronic device as a whole.
  • FIG. 2 shows an embodiment which largely corresponds to the exemplary embodiment according to FIG.
  • the component has a two-part housing construction.
  • a first portion 2a of the housing 1 which is formed from the polyester composition according to the application. The rest
  • Housing body 2b is made of a different material
  • First subregions 2a of the polyester composition and the remaining housing base 2b can be connected to each other by means of a two-component injection molding.
  • a polyester composition for example, a blend of polyetylene terephthalate and polybutylene terephthalate
  • FIG. 3 shows the DSC spectrum of the application according to the application
  • Polybutylene terephthalate The polymer blend is by means of
  • Coextrusion has been obtained and additionally contains about 20-25 wt .-% titanium dioxide and about 20 - 25 wt .-% more
  • the extrapolated initial temperature (247 ° C) and the extrapolated final temperature (263 ° C) can be assigned to the DSC spectrum
  • Design lines 23, 24 and 25 are taken and the resulting width of the melting range of 16 ° C.
  • the melting range of polyethylene terephthalate the following exact characteristics were obtained: integral 362, 82 mJ (normalized 24.51 ⁇ g "1 ); onset 246, 77 ° C; peak 258.69 ° C; final set 263.46 ° C; left limit 230.63 ° C; right limit 270.04 ° C
  • integral 362, 82 mJ normalized 24.51 ⁇ g "1 )
  • onset 246, 77 ° C peak 258.69 ° C
  • left limit 230.63 ° C right limit 270.04 ° C
  • Polybutylene terephthalate was given the following exact characteristics: integral 180, 52 mJ (normalized 12.20 Jg -1 ); Onset 212.16 ° C; Peak 222.21 ° C; Final set 227.06 ° C; left limit 204.06 ° C; right limit 230.41 ° C.

Landscapes

  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
  • Polyesters Or Polycarbonates (AREA)
  • Led Device Packages (AREA)

Abstract

Es wird Gehäuse (1) für ein optoelektronisches Bauelement (7) mit einem Gehäusegrundkörper (2), der eine Ausnehmung (4) aufweist beschrieben. Die Oberfläche des Gehäusegrundkörpers ist zumindest im Bereich der Ausnehmung (4) zumindest teilweise aus einer Zusammensetzung gebildet, die mindestens einen Polyester und ein Weißpigment enthält. Der Polyester ist ausgewählt aus Polymeren oder Copolymeren aus mindestens einer aromatischen Dicarbonsäure und mindestens einer aliphatischen oder aromatischen Dihydoxyverbindung sowie aus Polymeren oder Copolymeren aus mindestens einer nicht aromatischen Dicarbonsäure und mindestens einer aromatischen Dihydoxyverbindung. Diese Polyester-Zusammensetzung weist zumindest einen Schmelzpunkt größer oder gleich 255 °C auf. Es wird ferner ein Halbleiterbauteil mit einem derartigen Gehäuse und ein Verfahren zu dessen Herstellung beschrieben.

Description

Beschreibung
Optoelektronisches Bauteil, Gehäuse hierfür und Verfahren zur Herstellung des optoelektronischen Bauteils
Diese Patentanmeldung beansprucht die Priorität der deutschen Patentanmeldung 10 2010 013 317.5, deren Offenbarungsgehalt hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird. Die Erfindung betrifft ein Gehäuse für ein optoelektronisches Bauelement, ein optoelektronisches Bauteil, das ein
derartiges Gehäuse aufweist, sowie ein Verfahren zur
Herstellung eines derartigen optoelektronischen Bauelements. Nach dem Stand der Technik sind die Gehäuse für
optoelektronische Halbleiterbauteile, insbesondere für Licht emittierende optoelektronische Halbleiterbauteile, im
Regelfall nicht ausreichend beständig gegen Alterung, die durch Temperatur oder elektromagnetische Strahlung verursacht ist. Lediglich Gehäuse aus Keramik zeigen meist keine
Alterung; diese sind jedoch teuer, besitzen nur eine
begrenzte Reflektivität und können nicht so präzise
hergestellt werden wie entsprechende Kunststoffgehäuse . Eine zu lösende Aufgabe besteht daher darin, ein Gehäuse für ein optoelektronisches Bauelement anzugeben, das sich durch eine erhöhte Alterungsbeständigkeit auszeichnet.
Diese Aufgabe wird durch das Gehäuse das optoelektronisches Bauteil und das Verfahren zu dessen Herstellung gemäß den unabhängigen Ansprüchen gelöst. Unteransprüche geben
vorteilhafte Ausgestaltungen an. Es wird ein Gehäuse für ein optoelektronische Bauelement angegeben. Bei dem optoelektronischen Bauelement kann es sich beispielsweise um einen optoelektronischen Halbleiterchip handeln. Dieser Halbleiterchip kann insbesondere
Strahlungsemittierend oder strahlungsdetektierend bzw.
Strahlungsempfangend sein. Beispielsweise kann es sich bei dem Gehäuse um ein Gehäuse für zumindest einen
Leuchtdiodenchip, zumindest einen Laserdiodenchip und/oder zumindest einen Photodiodenchip handeln.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das Gehäuse einen Gehäusegrundkörper, der eine Ausnehmung aufweist.
Zumindest im Bereich der Ausnehmung ist der
Gehäusegrundkörper aus einer Zusammensetzung gebildet, die mindestens einen Polyester und ein Weißpigment enthält. Die Zusammensetzung kann auch aus dem mindestens einen Polyester und dem mindestens einen Weißpigment bestehen (und wird nachfolgend auch Polyester-Zusammensetzung genannt) .
Der Polyester ist hierbei ausgewählt aus Polymeren oder
Copolymeren, die aus mindestens einer aromatischen
Dicarbonsäure und mindestens einer aliphatischen oder
aromatischen Dihydroxyverbindung gebildet sind (erste Gruppe von Polyestern) bzw. aus Polymeren, die aus mindestens einer nicht aromatischen Dicarbonsäure und mindestens einer
aromatischen Dihydroxyverbindung gebildet sind (zweite Gruppe von Polyestern) . Auch Gemische in Form nebeneinander
vorliegender Homopolymere verschiedener derartiger Polyester oder nebeneinander vorliegender verschiedener derartiger Copolymere sind möglich, wobei sich diese Gemische sowohl auf Gemisch mit nur einer der vorstehend genannten beiden Gruppen von Polyestern als auch auf Gemische, bei denen zumindest eine Komponente aus der ersten Gruppe von Polyestern und zumindest eine Komponente aus der zweiten Gruppe von Polyestern ausgewählt sein kann, erstreckt.
Das Weißpigment dient zum einen dazu, das Gehäuse bzw.
Teilbereiche des Gehäuses einzufärben. Zum anderen kann aber durch das Einfärben auch die Reflektivität und/oder die
Strahlungsbeständigkeit des Gehäuses erhöht werden.
Die Ausnehmung gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist insbesondere derart ausgebildet, dass sie zur Aufnahme
mindestens eines optoelektronischen Bauelements geeignet ist. Die Ausnehmung kann beispielsweise seitlich begrenzende
Seitenwände aufweisen, die ein im Gehäuse angeordnetes
optoelektronisches Bauelement seitlich umgeben. Die
Seitenwände können hierbei senkrecht zur Oberfläche der
Ausnehmung ausgerichtet sein, üblicherweise werden sie aber zumindest teilweise schräg ausgebildet sein, sodass die
Ausnehmung z. B. eine wannenförmige Geometrie aufweist. Die Seitenwände der Ausnehmung können insbesondere so ausgebildet sein, dass sie die im Halbleiterbauteil erzeugte
elektromagnetische Strahlung oder vom Halbleiterbauteil empfangene elektromagnetische Strahlung reflektieren, d. h. dass während des Betriebs des Bauteils die Seitenwände
auftreffende elektromagnetische Strahlung reflektieren. Für diese Reflexion ist insbesondere das Weißpigment erforderlich. Bei der auftreffenden elektromagnetischen Strahlung kann es sich um elektromagnetische Strahlung mit einer Wellenlänge aus dem Spektralbereich von UV-Strahlung bis zum
Spektralbereich von Infrarot-Strahlung handeln, insbesondere ist hierbei Strahlung mit einer Wellenlänge < 490 nm zu nennen. Häufig wird die Wellenlänge der Strahlung sich nicht auf den Bereich < 390 nm erstrecken. Die reflektierenden
Seitenwände können beispielsweise ringartig (z. B. kreisförmig oder oval) ausgebildet sein; es sind aber auch rechteckige Grundformen und Mischformen denkbar. Im fertigen optoelektronischen Halbleiterbauteil umgeben die
reflektierenden Seitenwände der Ausnehmung in der Regel ein beispielsweise optoelektronisches Halbleiterbauelement rahmenartig .
Die für das Gehäuse verwendeten Polyester-Zusammensetzungen weisen zumindest einen Schmelzpunkt von > 255 °C auf. Häufig werden die Polyester einen Schmelzpunkt ^ 260 °C aufweisen. Der Schmelzpunkt ist hierbei das mittels DSC (Differential Scanning Calorimetry) ermittelte Kurvenmaximum der Kurve, bei der der Wärmestrom gegen die Temperatur aufgetragen ist. Wird nachfolgend bei Polyester-Zusammensetzungen, die mehrere Schmelzpunkte aufweisen auf einen Schmelzpunkt von > 255 °C Bezug genommen, so handelt es sich hierbei in der Regel um den Schmelzpunkt des höher schmelzenden Bestandteils.
Dadurch, dass das Gehäuse zumindest im Bereich der Ausnehmung aus Polyester gebildet ist, wurde erfindungsgemäß
festgestellt, dass eine sehr gute Vergilbungsbeständigkeit , insbesondere bei der Einwirkung von blauem Licht und
gleichzeitig erhöhter Temperatur, erzielt wird. Es wurde beobachtet, dass das nach dem Stand der Technik im Regelfall verwendete Polyamid bereits bei relativ kurzer Bestrahlung mit blauem Licht bei 120 °C deutliche Alterungserscheinungen an den bestrahlten Stellen zeigt. Ist das Gehäuse im Bereich der Ausnehmung dagegen aus Polyester gebildet, so werden unter gleichartigen Bestrahlungsbedingungen derartige
Alterungserscheinungen nicht beobachtet. Die Alterungs¬ erscheinungen können insbesondere bei Lichtwellenlängen < 490 nm auftreten. Um auch ein einfaches Löten des elektrischen Bauteils in auf ein Substrat zu ermöglichen, weist das Polyestergemisch zumindest einen Schmelzpunkt auf, der bei 255 °C oder darüber liegt. Es hat sich nämlich gezeigt, dass bei Polyestern, die derartigen Vorgaben entsprechen, eine ausreichende
Formbeständigkeit gegeben ist, die ein Löten des
Halbleiterbauteils auch mittels eines bleifreien Lots ermöglicht . Es bleibt somit festzustellen, dass durch das Gehäuse aus
Polyester nicht nur (aufgrund des relativ niedrigen Preises von Polyester) die Herstellungskosten erniedrigt werden können; vielmehr wird durch die verbesserte
Alterungsbeständigkeit die Lebenszeit des Gehäuses und somit des gesamten optoelektronischen Bauteils erhöht, wobei aufgrund der guten Formstabilität des Gehäuses bei erhöhten Temperaturen die angestrebte Qualität auch dann erhalten bleibt wenn zur Herstellung bleifreie Lötverfahren verwendet werden .
Um die Stabilität des Gehäuses weiter zu erhöhen, kann der Thermoplast auch vernetzt werden und weist dann nicht nur eine erhöhte mechanischen Stabilität, sondern auch eine erhöhte chemische Stabilität auf. Beispielsweise kann eine Vernetzung von Alkylen-Gruppen des Polyesters mittels ß- Strahlung erfolgen. Die aliphatischen Komponenten des
Polyesters können aber nicht nur gesättigt sondern auch ungesättigt sein, wobei die ungesättigten aliphatischen
Komponenten insbesondere dann eingesetzt werden können, wenn eine Vernetzung erfolgen soll, bei der nicht mittels
Strahlung sondern chemisch vernetzt wird. Es kann daher in der Polyester-Zusammensetzung ein Additiv enthalten sein, mittels dessen eine chemische Vernetzung des Polyesters erfolgen kann. Es wurde allerdings festgestellt, dass - auch bei der Verwendung von bleifreien Lötverfahren - eine
Vernetzung des Polyesters im Regelfall nicht erforderlich ist und auch ohne Vernetzung eine ausreichende Formbeständigkeit gewährleistet ist.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst die Polyester- Zusammensetzung neben dem Weißpigment einen weiteren
Füllstoff. Die Polyester-Zusammensetzung kann auch aus dem mindestens einen Polyester, dem Weißpigment und dem weiteren Füllstoff bestehen. Zu nennen sind als Füllstoffe
insbesondere Glasfasern, Glaskugeln und mineralische
Füllstoffe sowie Gemische von zwei oder allen diesen
Materialien. Auch Zellulosefasern und Gemische von
Zellulosefasern mit einem oder mehreren der vorgenannten
Materialien können geeignet sein. Als mineralischer Füllstoff kann ein Füllstoff in Faser-, Pulver- oder Plättchenform enthalten sein. Als Mineralfüllstoffe können insbesondere Wollastonit, Kreide (Calciumcarbonat) oder Talkum eingesetzt werden. Durch die Verwendung von mineralischen Füllstoffen bildet die Polyester-Zusammensetzung im Regelfall eine
besonders glatte Oberfläche aus; es wird also auch eine besonders glatte Gehäuseaußenfläche und -innenfläche erhalten. Durch die genannten weiteren Füllstoffe, insbesondere wenn zumindest teilweise faserförmige Materialien eingesetzt werden, kann die Formstabilität des Gehäuses bei Erwärmung deutlich erhöht werden kann. Zudem werden generell auch die mechanischen Eigenschaften verbessert. Beispielsweise wird die Stabilität des Gehäuses gegenüber Zug- und
Scherspannungen verbessert. Als faserige Materialien sind neben Glasfaser insbesondere nicht lungengängige mineralische Materialien wie beispielsweise Wollastonit zu nennen, der als Glasfaserersatz dienen kann.
Werden Glasfasern verwendet, so können diese beispielsweise eine durchschnittliche Länge von 200 bis 400 μιη und einen durchschnittlichen Durchmesser von 6 bis 15 ym besitzen. Wird ein faserförmiger weiterer Füllstoff, z.B. Wollastonit, eingesetzt, so kann dieser beispielsweise eine
durchschnittliche Länge von 50 bis 500 μιη und einen
durchschnittlichen Durchmesser von 5 bis 50 ym besitzen.
Gemäß einer Ausführungsform beträgt der kumulierte Anteil von Weißpigment und dem weiteren Füllstoff 25 bis 60 Gew.-% bezogen auf die Polyester-Zusammensetzung (d. h. dass
beispielsweise für eine Zusammensetzung, die aus Weißpigment, Füllstoff und Polyester besteht, 40 bis 75 Gew.-% Polyester vorliegen) . Derartige Füllstoff-/Weißpigment-Anteile führen zu Gehäusen mit besonders guter Formstabilität bei
gleichzeitig guten mechanischen Eigenschaften und
Verarbeitungseigenschaften. Wird der Füllstoff-/Weißpigment- Anteil zu stark erhöht, so kann gegebenenfalls eine
unerwünschte erhöhte Sprödigkeit zu verzeichnen sein. Im Hinblick auf Formstabilität und Sprödigkeit besonders gute Ergebnisse werden meist dann erzielt, wenn der Füllstoff- /Weißpigment-Anteil 40 bis 50 Gew.-% beträgt. Wie bereits vorstehend ausgeführt wurde, ist ein hoher Anteil
faserhaltiger Materialien vorteilhaft. So kann beispielsweise mehr als 25 %, aber auch mehr als 50 % der kumulierten Menge von Weißpigment und weiterem Füllstoff aus faserförmigem Material bestehen.
Die kumulierte Betrachtungsweise für Weißpigmente und weitere Füllstoffe scheint deshalb angemessen zu sein, da - insbesondere beim Einsatz von gleichartig geformten Weißpigmenten und weiteren Füllstoffen - der Effekt von
Weißpigment und Füllstoff auf die Formstabilität ähnlich ist. Betrachtet man die Anteile von Weißpigment und weiterem
Füllstoff isoliert, so kann der Anteil des Weißpigments
(bezogen auf die GesamtZusammensetzung) insbesondere bis zu 25 Gew.-% betragen; häufig wird der Anteil maximal etwa 20 Gew.-% betragen. Der Anteil des weiteren Füllstoffs beträgt üblicherweise bis zu 35 Gew.-% (bezogen auf die
GesamtZusammensetzung) und kann z. B. zwischen 10 und 35
Gew.-% betragen; häufig wird der Anteil des weiteren
Füllstoffs unter 25 Gew.-% liegen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist der in der
Zusammensetzung enthaltene Polyester einen
Kristallisationsgrad von mindestens 30 %, insbesondere
mindestens 40 %, häufig mindestens 50 % auf. Der
Kristallisationsgrad kann hierbei über die mittels
Dichtemessung der Polyester-Zusammensetzung oder des hieraus hergestellten Gehäuses bestimmt werden. Weist der Polyester- Bestandteil der Zusammensetzung für das Gehäuse einen höheren Kristallisationsgrad auf, so bedeutet dies, dass die Polymer- Zusammensetzung oberhalb der Glastemperatur formstabil ist. (Der Anteil der Undefiniert schmelzenden Anteile ist somit vermindert und damit auch der Anteil der Komponenten/Bereiche, die bei einer Temperatur unter der anmeldungsgemäß
definierten Schmelztemperatur "schmelzen"). Neben der
Verwendung von Weißpigmenten und weiteren Füllstoffen kann daher die Formstabilität weiter erhöht werden, wenn ein besonders hoher Kristallisationsgrad in der Polyester- Zusammensetzung vorliegt. Die anmeldungsgemäße Polyester- Zusammensetzung ist im Regelfall teilkristallin, d. h. sie enthält kristalline und auch amorphe Bereiche. Amorphe Bereiche können sinnvoll sein, wenn eine Vernetzung der
Polyester-Zusammensetzung beabsichtigt ist. Insbesondere die amorphen Bereiche führen nämlich zu einer stärkeren
Vernetzung. Kristalline Bereiche führen aber auch ohne
Vernetzung zu einer verbesserten Formstabilität.
Eine Erhöhung des Kristallisationsgrads kann beispielsweise erreicht werden, wenn ein Spritzgussverfahren zur Herstellung des Gehäuses verwendet wird und die verarbeitete Polyester- Zusammensetzung entsprechend langsam abgekühlt wird oder indem ein Nukleierungsmittel zugesetzt wird. Zusätzlich kann auf den Kristallisationsgrad Einfluss genommen werden, indem die Polyester-Komponente bzw. Komponenten entsprechend ausgewählt werden. So weist beispielsweise ein Polyester, der auf Isophthalsäure-Bausteinen basiert, im Regelfall einen niedrigeren Kristallisationsgrad auf als ein Polyester, der auf Terephthalsäure-Bausteinen basiert. Ferner kann auch durch entsprechend gewählte Dihydoxyverbindungen der
Kristallisationsgrad gesteigert werden. So weist z. B.
Polybutylenterephthalat im Regelfall einen höheren
Kristallisationsgrad auf als Polyethylenterephthalat . Auch ohne besondere Maßnahmen zur Erhöhung des
Kristallisationsgrades können bei Polybutylenterephthalat 40 -50 % und bei Polyethylenterephthalat 30-40% erreicht werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform besitzt die Polyester- Zusammensetzung bezüglich des Schmelzpunkts von > 255 °C einen Schmelzbereich, der eine Breite von maximal 30 °C, insbesondere maximal 20 °C, häufig auch von 15 °C oder weniger besitzt. Enthält die Zusammensetzung mehrere
Komponenten, die bei ^ 255 °C einen Schmelzpunkt aufweisen, so wird bezüglich des Schmelzbereichs auf die Komponente Bezug genommen, die gewichtsmäßig am stärksten vertreten ist. Die Breite des Schmelzbereichs gemäß dieser Ausführungsform kann als Differenz zwischen extrapolierter Anfangstemperatur und extrapolierter Endtemperatur des Schmelzvorgangs bestimmt werden, wobei die beiden extrapolierten Temperaturen
ermittelt werden können, indem eine Tangente durch die beiden Wendepunkte der mittels DSC erhaltenen Kurve (bei der der Wärmestrom gegen die Temperatur aufgetragen ist) im
Schmelzbereich gelegt wird und die Schnittpunkte mit einem entsprechenden Kurvenverlauf, wie er ohne Vorhandensein eines Schmelzpunkts vorliegen würde, bestimmt werden. Ein besonders enger Schmelzbereich führt dazu, dass auch eine erhöhte
Formstabilität erreicht wird; insbesondere kommt es dabei darauf an, dass das Intervall zwischen extrapolierter
Anfangstemperatur und Schmelzpunkt (d.h. dem Kurvenminimum) besonders klein wird, dass also besonders wenige
Schmelzprozesse unterhalb des eigentlichen Schmelzpunkts erfolgen .
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Polyester- Zusammensetzung für das Gehäuse als Polyester ein Blend von mindestens zwei Homopolymeren auf, wobei der Anteil der
Komponente bzw. der Komponenten, die einen Schmelzpunkt von mindestens 255 °C aufweisen, mindestens 40 Gew.-%,
insbesondere mindestens 60 Gew.-%, beispielsweise auch mehr als 70 Gew.-% (bezogen auf die Gesamtmenge an Polyester) beträgt. Gemäß dieser Ausführungsform liegen insbesondere mindestens zwei homopolymere Polyester jeweils gemäß der Definition des Hauptanspruchs nebeneinander vor, wobei in der Regel aber nur eines dieser Homopolymere die Vorgabe
bezüglich des Schmelzpunkts von > 255 °C erfüllt und das andere Hompolymere einen niedrigeren Schmelzpunkt aufweist. Im Regelfall liegen keine anderen Polymere als die vorstehend genannten Polyester in dem Blend vor; im Einzelfall kann aber auch ein Blend mit einem anderen Polymer eingesetzt werden. Dadurch, dass zumindest 50 Gew.-% des hochschmelzenden
Polyesters enthalten sind, wird gewährleistet, dass - z. B. bei den Temperaturen des bleifreien Lötens - eine
ausreichende Formstabilität gewährleistet ist. Die
Formstabilität kann noch verbessert werden, wenn mindestens 70 Gew.-% des hochschmelzenden Polyesters enthalten sind.
Häufig ist jedoch ein niedriger schmelzender Polyester
sinnvoll, wenn man bestimmte Eigenschaften hinsichtlich
Verarbeitung oder Beständigkeit erreichen will oder auch dann, wenn eine Erhöhung des Kristallisationsgrads beabsichtigt wird. Beispielsweise ermöglicht die etwas längere Alkylen- Kette im Polybutylenterephthalat im Vergleich zu
Polyethylenterephthalat eine bessere Kristallisationsneigung, verleiht ausgewogenere mechanische Eigenschaften
(insbesondere hinsichtlich Steifigkeit, Festigkeit, Zähigkeit, Wasseraufnahme und Schrumpfungsverhalten) und auch eine bessere chemische Beständigkeit. Zudem gewährleistet die etwas längere Alkylen-Kette im Polybutylenterephthalat eine bessere Verarbeitbarkeit des Polyester-Gemisches (bzw. - Blends) .
Die Einstellung von ausgewogenen mechanischen Eigenschaften ist ebenfalls relevant hinsichtlich der Lebensdauer des
Bauteils und auch hinsichtlich des erzeugten Ausschusses.
Bilden sich nämlich aufgrund der schlechteren mechanischen Eigenschaften (z. B. während des Abkühlens) Spannungen im Gehäuse aus, so kann dies z. B. zur Delamination eines im Gehäuse enthaltenen Leiterrahmens oder zu Rissen im Polymer führen, wie dies beispielsweise bei Polyamid-Gehäusen
beobachtbar ist. Die vorgenannten Gemische von Homopolymeren ( Polymer-Blends ) können beispielsweise durch Koextrusion der zwei oder
mehreren dem Polyester-Blend zugrunde liegenden Homopolymere erzeugt werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform werden die
Dihydroxyverbindungen und die Dicarbonsäuren für den
Polyester bzw. Copolyester bzw. die zwei oder mehr Polyester des Blends von Homopolymeren folgendermaßen ausgewählt: Die Hydroxygruppen der aliphatischen Dihydroxyverbindungen sind über eine (CH2) n~Gruppe mit n = 2 bis 6, insbesondere n = 2 bis 4 verbunden; die Carboxylatgruppen der nicht aromatischen Dicarbonsäure sind über eine (CH2) n~Gruppe mit n = 0 bis 6, insbesondere n = 0 bis 4 verbunden.
Als aromatische Dicarbonsäuren kommen insbesondere
Terephthalate in Betracht (d. h. die Polyester sind dann Polyalkylenterephthalate) . Sie enthalten einen aromatischen Ring, der mit zwei Carboxylatgruppen substituiert ist. Die Carboxylatgruppen können hierbei insbesondere in para¬ Position zueinander aber auch in meta-Position zueinander stehen. Der aromatische Ring kann auch weitere Substituenten tragen, z. B. Halogenatome wie Chlor oder Brom sowie
Alkylgruppen, beispielsweise Metyl-, Etyl-, Propyl- und
Butylgruppen) . Es können auch mehrere dieser Substituenten enthalten sein. Aufgrund der einfacheren Zugänglichkeit wird die aromatische Dicarbonsäure aber im Regelfall
unsubstituiert sein. Ferner sind als Dicarbonsäuren auch die 2 , 6-Naphthalindicarbonsäure und die Isophthalsäure zu nennen. Als nicht aromatische Dicarbonsäuren sind insbesondere
Dicarbonsäuren zu nennen, die über eine unverzweigte (CH2)n~ Gruppe verbunden sind. Grundsätzlich sind aber auch
verzweigte substituierte Ketten möglich. Als aliphatische Didydroxyverbindungen werden Diole mit zwei bis sechs Kohlenstoffatomen eingesetzt, insbesondere 1,2- Etandiol, 1 , 3-Propandiol , 1 , 4-Butandiol und dergleichen. Als nicht aromatische Dicarbonsäuren sind insbesondere zu nennen: Oxalsäure, Malonsäure, BernsteinsäureAdipinsäure und Sebacinsäure .
Als aromatische Dihydroxyverbindung ist insbesondere 1,4- Dihydroxybenzol (Hydrochinon) sowie Derivate hiervon zu nennen. Als Substituenten sind grundsätzlich dieselben
Substituenten wie vorstehend für die aromatischen
Dicarbonsäuren zu nennen. Die Polyester gemäß der vorliegenden Anmeldung können in einfacher Weise durch Umsetzung der Dicarbonsäuren, der entsprechenden Ester oder von anderen Ester bildenden
Derivaten mit den entsprechenden Dihydroxyverbindungen in an sich bekannter Weise hergestellt werden.
Um besonders farblose Polyester zu erhalten (bzw. nach
Füllung mit dem Weißpigment besonders "weiße" Polyester) , sollte die Polykondensation zwischen Dihydroxyverbindung und Dicarbonsäure bei möglichst niedrigen Temperaturen erfolgen. Die Polykondensation kann beispielsweise bei 180 °C bis
280 °C, insbesondere 220 °C bis 260 °C, durchgeführt werden.
Als Polyester besonders erwähnt werden sollen
Polyetylenterephthalat , Polybutylenterephthalat ,
Polyetylennaphthalat und Polybutylennaphthalat sowie im Fall von Polymer-Blends Gemische der genannten Polymere
untereinander bzw. Gemischen mit anderen Polyestern. Wie vorstehend ausgeführt, ist ein wesentlicher Aspekt der anmeldungsgemäßen Gehäuse deren Formstabilität. Als Maß für die Formstabilität kannhierbei die Vicat
Erweichungstemperatur gemäß DIN ISO 306 und ASTM D1525 durchgeführt werden anhand derer gezeigt werden kann, dass die Formstabilität mit steigendem Füllstoff-/Weißpigment- Anteil (innerhalb der vorstehend definierten Grenzen) die Formstabilität zunimmt. Die Vicat-Erweichungstemperatur ist die Temperatur, bei der ein bestimmter Eindringkörper unter einer bestimmten Kraft 1 mm tief senkrecht in den Probekörper eingedrungen ist. Beispielsweise sei hierbei auf
Untersuchungen zu Polyetylenterephthalat-
/Polybutylenterephthalat-Polymer-Blends verwiesen. Die Vicat- Erweichungstemperatur kann dabei auch für Proben mit
unterschiedlichem Kristallisationsgrad bestimmt werden.
Gemäß einer Ausführungsform des Gehäuses weist der
Gehäusegrundkörper zumindest in dem Bereich, in dem er aus der anmeldungsgemäßen Polyester-Zusammensetzung gebildet ist, für eine UV-Strahlung oder sichtbare Strahlung eine
Reflektivität von > 80 % auf. Das heißt, für zumindest eine Wellenlänge aus dem Bereich von UV-Strahlung und sichtbarer Strahlung ist die Reflektivität des aus der Polyester- Zusammensetzung gebildeten Bereichs > 80 %. Sie kann
insbesondere auch > 90 % und sogar > 92 % sein. Aufgrund der besonderen Alterungsbeständigkeit gegenüber kurzwelliger Strahlung ist insbesondere die Reflektivität für Wellenlängen < 490 nm in den vorgenannten Bereichen wichtig. Gemäß einer Ausführungsform ist das Gehäuse der vorliegenden Anmeldung aus zumindest zwei Teilbereichen gebildet, wovon ein erster Teilbereich die anmeldungsgemäße Polyester- Zusammensetzung umfasst und im Regelfall daraus besteht. Im Regelfall werden im Gehäuse und im Bereich der Ausnehmung auch die elektrischen Anschlüsse für das Halbleiterbauelement angeordnet sein (z. B. in Form eines Leiterrahmens) . Der erste Teilbereich wird sich insbesondere auf den Bereich der Ausnehmung erstrecken, in der Regel auch im Bereich der
Grenzfläche zwischen Ausnehmung und elektrischen Anschlüssen.
Der zweite Teilbereich kann ebenfalls einen Polyester
umfassen bzw. daraus bestehen; er kann aber auch aus einem Polyamid gebildet sein oder ein anderes gängiges, für Gehäuse verwendetes Material umfassen oder daraus bestehen.
Wesentlich ist aber, dass der Bereich, auf den Strahlung aus dem strahlungsemittierenden Bauelement auftreffen kann oder Strahlung, die von dem Bauelement detektiert wird, auftrifft frei oder im Wesentlichen frei vom Material des zweiten
Teilbereichs ist. Im Wesentlichen frei kann beispielsweise bedeuten, dass die jeweiligen Außenflächen (bzw. die
Grenzflächen zu den elektrischen Anschlüssen) zu einem
Flächenanteil von höchstens 10 %, insbesondere höchstens 5 %, mit dem Material des zweiten Teilbereichs bedeckt sind. Der zweite Teilbereich des Gehäuses, kann auch ein Material mit einem Schmelzpunkt, der höher ist als der mindestens eine Schmelzpunkt der Polymer-Zusammensetzung, umfassen,
insbesondere soweit der Bereich der elektrischen Anschlüsse (außerhalb des Bereichs der Ausnehmung) betroffen ist.
Die Materialien des ersten und des zweiten Teilbereichs können insbesondere Stoffschlüssig oder formschlüssig
miteinander verbunden sein. Beispielsweise ist eine
formschlüssige Verbindung durch Hinterschneidungen
realisierbar, wenn der jeweils zuletzt aufgebrachte
Teilbereich beispielsweise mittels eines Spritzguss- oder Spritzpress-Verfahrens aufgebracht wird. Eine Stoffschlüssige Verbindung kann durch geeignete Wahl der Materialien des ersten und des zweiten Teilbereichs realisiert werden oder auch mittels eines Klebstoffs. In vielen Fällen wird das Gehäuse gemäß der vorliegenden
Anmeldung aber nur einen einzigen Teilbereich aufweisen; d. h. das Gehäuse wird vollständig aus der Polymer-Zusammensetzung gemäß der vorliegenden Anmeldung gebildet sein. Das Gehäuse kann beispielsweise aus der Polyester-Zusammensetzung
bestehen (und kann daneben die elektrischen Anschlüsse
aufweisen) ; es kann die Polyester-Zusammensetzung im
Einzelfall aber auch nur enthalten.
Gemäß einer Ausführungsform des Gehäuses bzw. der Polyester- Zusammensetzung umfasst diese als Weißpigment insbesondere ein unbuntes anorganisches Pigment mit einem hohen
Brechungsindex von vorzugsweise > 1,45 und häufig > 1,75. Das Weißpigment kann dabei mindestens eines der folgenden
Materialien umfassen: Titandioxid (insbesondere Anatas
und/oder Rutil), Lithopone, Bariumsulfat, Zinkoxid,
Zinksulfid, Zirkoniumdioxid, Bornitrid, Aluminiumoxid,
Aluminiumnitrid .
Als Partikelgröße von nicht faserförmigen Weißpigmenten sind insbesondere Partikelgrößen von 200 bis 500 nm (gemessen mittels Siebverfahren) sinnvoll, da derartige Partikel
besonders geeignet für eine hohe Reflektivität sind und zudem auch die vorteilhaften Eigenschaften bezüglich der
Formstabilität der vorliegenden Thermoplast-Zusammensetzung gewährleisten.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist das Gehäuse gemäß der vorliegenden Anmeldung spritzgegossen. Mittels eines Spritzgussverfahrens können kostengünstig hohe Stückzahlen in sehr guter Qualität hergestellt werden. Zudem kann im
Spritzgussverfahren die Abkühlrate der Polymer-Schmelze leicht eingestellt werden, sodass der Kristallisationsgrad problemlos beeinflusst werden kann.
Beim Spritzgussverfahren liegt der Druck häufig in einem Bereich von 1000 bis 1500 bar. Über den Druck wird
beispielsweise sichergestellt, dass das Spritzgut mit einer ausreichenden Geschwindigkeit durch die Vorrichtung gedrückt wird. Ferner wird über den Druck sichergestellt, dass die Form, in die das Material für das Gehäuse eingespritzt wird, auch vollständig und ohne äußere und innere Ausnehmungen mit dem Material gefüllt wird. Sollte ein Vernetzer in der verpressten Masse enthalten sein, so kann durch die hohe Geschwindigkeit auch verhindert werden, dass es zu
vorzeitigen Vernetzungsreaktionen durch erhöhte Temperaturen kommt . Es wird weiter ein optoelektronisches Bauteil angegeben. Das optoelektronische Bauteil umfasst ein Gehäuse, wie es in zumindest einer der hier beschriebenen Ausführungsformen oder zumindest einem der hier beschriebenen Ausführungsbeispiele angegeben ist. Das heißt, sämtliche für das Gehäuse
beschriebenen Merkmale sind auch für das optoelektronische Bauteil offenbart. Das optoelektronische Bauteil umfasst ferner zumindest ein optoelektronisches Bauelement,
insbesondere einen Strahlungsemittierenden Halbleiterchip, wie beispielsweise einen Leuchtdiodenchip oder einen
Laserdiodenchip. Der zumindest eine Strahlungsemittierende
Halbleiterchip ist in der Ausnehmung des Gehäusegrundkörpers angeordnet. Der zumindest eine Strahlungsemittierende
Halbleiterchip kann beispielsweise an der Bodenfläche der Ausnehmung befestigt und elektrisch angeschlossen sein. Das Gehäuse kann dazu neben dem Gehäusegrundkörper und den
Beschichtungen beispielsweise elektrisch leitende
Anschlussstellen aufweisen, die z. B. durch Mehrkomponenten- Spritzgießen mit zumindest einer weiteren Komponente des
Gehäuses mechanisch fest verbunden sind.
Schließlich wird auch ein Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Bauteils, wie vorstehend beschrieben, angegeben. Hierbei wird zunächst das Gehäuse für das
optoelektronische Bauelement ausgeformt, wobei das Gehäuse eine Ausnehmung aufweist, deren Oberfläche zumindest
teilweise aus der anmeldungsgemäßen Polyester-Zusammensetzung gebildet ist. Das Gehäuse enthält im Regelfall eine erste und eine zweite Anschlussstelle, die zur elektrischen
Kontaktierung eines in dem Bauteil (und in der Ausnehmung) angeordneten optoelektronischen Bauelements dienen. Während des Ausformens des Gehäuses werden die erste und die zweite Anschlussstelle mit der Polyester-Zusammensetzung umhüllt, insbesondere umspritzt (beispielsweise mittels eines
Spritzguss- oder Spritzpress-Verfahrens) , wobei das fertige Gehäuse erhalten wird.
In einem weiteren Schritt wird in die Ausnehmung des Gehäuses das optoelektronische Bauelement eingebracht und zwar derart, dass es mit der ersten und der zweiten elektrischen
Anschlussstelle verbunden wird. Das Anschließen des
Bauelements erfolgt hierbei in der Regel mittels Kleben.
Anschließend kann das Bauteil beispielsweise auf einem Träger, beispielsweise einer Platine angeordnet werden, so dass eine elektrisch leitfähige Verbindung zwischen Träger und
optoelektronischem Bauelement erfolgt, wobei ein Lötprozess zur Herstellung der elektrisch leitfähigen Verbindung Verwendung finden kann, insbesondere ein Lötprozess mittels eines bleifreien Lots.
Mit der anmeldungsgemäßen Zusammensetzung ist es insbesondere möglich, auch bleifreie Lötverfahren zum Anlöten des
optoelektronischen Bauteils zu verwenden, obwohl hierbei relativ hohe Temperaturen herrschen. Während des Anlötens können die Anschlussstellen bzw. der Leiterrahmen kurzzeitig Temperaturen von bis zu 300 °C ausgesetzt sein. Sofern die Polyester-Zusammensetzung den anmeldungsgemäßen Vorgaben entspricht, kann dies aber kurzzeitig toleriert werden, ohne dass die Formstabilität verloren geht. Es wurde also
beobachtet, dass zumindest im Bereich der Anschlussstellen auch kurzzeitig eine Temperatur toleriert werden kann, die deutlich über der ermittelten Schmelztemperatur der
verwendeten Polyester-Zusammensetzung liegt.
Erfolgt die Umhüllung der ersten und der zweiten
Anschlussstelle mittels eines Spritzgussverfahrens, so hat dies auch den Vorteil, dass das Spritzgusswerkzeug aufgrund des/der relativ niedrigen Schmelzpunkte der Polyester- Zusammensetzung nur auf relativ niedrige Temperaturen von beispielsweise 80 bis 100 °C erwärmt werden muss. Bei den gemäß dem Stand der Technik verwendeten Polyamiden sind deutlich höhere Temperaturen nötig, sodass in aufwändiger Weise eine Olbeheizung der Werkzeuge erforderlich wird.
Im Folgenden werden das hier beschriebene Gehäuse, das hier beschriebene optoelektronische Bauteil sowie das hier beschriebene Verfahren zur Herstellung eines
optoelektronischen Bauteils anhand von Ausführungsbeispielen und den dazugehörigen Figuren näher beschrieben. Die Figuren 1 und 2 zeigen Seitenansichten von
Ausführungsbeispielen von hier beschriebenen
optoelektronischen Bauteilen mit Ausführungsbeispielen von hier beschriebenen Gehäusen, die mittels hier beschriebener Verfahren hergestellt sein können.
Die Figuren 3 und 4 zeigen DSC-Spektren von hier
beschriebenen Polymerzusammensetzungen für die hier
beschriebenen Gehäuse.
Gleiche, gleichartige oder gleich wirkende Elemente sind in den Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen. Die Figuren und die Größenverhältnisse der in den Figuren dargestellten Elemente untereinander sind nicht als maßstäblich zu
betrachten. Vielmehr können einzelne Elemente zur besseren
Darstellbarkeit und/oder zum besseren Verständnis übertrieben groß dargestellt sein.
Die Figur 1 zeigt ein anmeldungsgemäßes optoelektronisches Bauelement im schematischen Querschnitt. Dieses umfasst ein Gehäuse 1, welches die anmeldungsgemäße Polyester- Zusammensetzung umfasst. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist das gesamte Gehäuse 1 aus der Polymer-Zusammensetzung ausgeformt. Das gesamte Gehäuse 1 weist daher eine sehr hohe Beständigkeit gegenüber elektromagnetischer Strahlung, insbesondere > 390 nm, insbesondere blauer Strahlung auf. Das Gehäuse 1 weist zudem eine Ausnehmung 4 auf, in der das optoelektronische Bauelement 7 angeordnet ist. Das
optoelektronische Bauelement 7 ist auf dessen Unterseite sowohl mechanisch als auch elektrisch leitend mit der ersten Anschlussstelle 6a verbunden und über einen Bonddraht 8 mit der zweiten elektrischen Anschlussstelle 6b. Die Innenseite des Gehäuses 1, die der Ausnehmung 4 zugewandt ist, ist als Reflektor ausgebildet. Die Ausnehmung 4 ist mit einem Verguss 3 ausgegossen, der beispielsweise an der
Strahlungsaustrittsfläche als Linse 5 ausgeformt sein kann. Der Verguss kann insbesondere bei Strahlungsemittierenden optoelektronischen Bauelementen auch strahlungskonvertierende Partikel enthalten, die die vom optoelektronischen
Bauelementen emittierte Primärstrahlung in eine
Sekundärstrahlung insbesondere kürzerer Wellenlänge umwandeln. Strahlungskonvertierende Partikel können auch an anderer
Stelle im Strahlengang der Primärstrahlung angeordnet sein (beispielsweise in Form eines Konverterplättchens ) .
Im Zusammenhang mit dieser Anmeldung ist der Verguss, der sich in der Ausnehmung 4 des Gehäuses 1 befindet, nicht als Bestandteil des Gehäuses anzusehen, sondern lediglich als Bestandteil des optoelektronischen Bauelements insgesamt.
Die Figur 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel, das weitgehend dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 1 entspricht. Allerdings weist das Bauteil eine zweiteilige Gehäusekonstruktion auf. Im Bereich der Ausnehmung 4 liegt ein erster Teilbereich 2a des Gehäuses 1 vor, der aus der anmeldungsgemäßen Polyester- Zusammensetzung gebildet ist. Der restliche
Gehäusegrundkörper 2b ist aus einem anderen Material
(zumindest einem anderen Polyester bzw. Polyester-Gemisch oder aus einem höher schmelzenden Polymer) gebildet. Die
"ersten Teilbereiche" 2a aus der Polyester-Zusammensetzung und der restliche Gehäusegrundkörper 2b können dabei mittels eines Zweikomponenten-Spritzgießens miteinander verbunden werden. Als Polyester-Zusammensetzung kann beispielsweise ein Blend aus Polyetylenterephthalat und Polybutylenterephthalat
eingesetzt werden. Figur 3 zeigt das DSC-Spektrum von anmeldungsgemäß
eingesetztem reinen Polyetylenterephthalat, das zusätzlich ca. 20 - 25 Gew.-% Titandioxid und ca. 20 - 25 Gew.-% weitere Füllstoffe enthält. Dem DSC-Spektrum können neben dem
Schmelzpunkt 20 (259 °C) auch die extrapolierte
Anfangstemperatur (248 °C) und die extrapolierte
Endtemperatur (264°C) an den Schnittpunkten 21 und 22 der zur Ermittlung verwendeten Konstruktionsgeraden 23, 24 und 25 entnommen werden sowie die sich daraus ergebende Breite des Schmelzbereichs von 16 °C. Bezüglich des Schmelzbereichs wurden folgende exakten Kenndaten erhalten: Integral
518,37 mJ (normalisiert 33, 23 Jg"1) ; Onset 248, 28 °C; Peak 258,93 °C; Endset 263,79 °C; linke Grenze 228,58 °C; rechte Grenze 269, 92 °C. Figur 4 zeigt das DSC-Spektrum eines anmeldungsgemäß
eingesetzten Polymer-Blends mit ca. 60 Gew.-%
Polyetylenterephthalat und ca. 40 Gew.-%
Polybutylenterephthalat. Das Polymer-Blend ist mittels
Coextrusion erhalten worden und enthält zusätzlich ca. 20 - 25 Gew.-% Titandioxid und ca. 20 - 25 Gew.-% weitere
Füllstoffe. Dem DSC-Spektrum können neben dem Schmelzpunkt 20 (259 °C) auch die extrapolierte Anfangstemperatur (247 °C) und die extrapolierte Endtemperatur (263°C) an den
Schnittpunkten 21 und 22 der zur Ermittlung verwendeten
Konstruktionsgeraden 23, 24 und 25 entnommen werden sowie die sich daraus ergebende Breite des Schmelzbereichs von 16 °C. Bezüglich des Schmelzbereichs von Polyetylenterephthalat wurden folgende exakten Kenndaten erhalten: Integral 362, 82 mJ (normalisiert 24,51 Jg"1) ; Onset 246, 77°C; Peak 258,69 °C; Endset 263,46 °C; linke Grenze 230,63 °C; rechte Grenze 270,04 °C. Bezüglich des Schmelzbereichs von
Polybutylenterephthalat wurden folgende exakten Kenndaten erhalten: Integral 180, 52 mJ (normalisiert 12,20 Jg-1) ; Onset 212,16 °C; Peak 222,21 °C; Endset 227,06 °C; linke Grenze 204,06 °C; rechte Grenze 230,41 °C.
Die Erfindung ist nicht auf die Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr umfasst die
Erfindung jedes neue Merkmal sowie jede Kombination von
Merkmalen, was insbesondere jede Kombination von Merkmalen in den Patentansprüchen beinhaltet, auch wenn dieses Merkmal oder diese Kombination selbst nicht explizit in den
Patentansprüchen oder Ausführungsbeispielen angegeben ist.

Claims

Patentansprüche
1. Gehäuse (1) für ein optoelektronisches Bauelement (7) mit
- einem Gehäusegrundkörper (2), der eine Ausnehmung (4) aufweist,
- wobei die Oberfläche des Gehäusegrundkörpers (2) zumindest im Bereich der Ausnehmung (4) zumindest teilweise aus einer Zusammensetzung gebildet ist, die mindestens einen Polyester und ein Weißpigment enthält,
- wobei der Polyester ausgewählt ist aus Polymeren oder
Copolymeren aus mindestens einer aromatischen Dicarbonsäure und mindestens einer aliphatischen oder aromatischen
Dihydoxyverbindung und aus Polymeren oder Copolymeren aus mindestens einer nicht aromatischen Dicarbonsäure und
mindestens einer aromatischen Dihydoxyverbindung
- wobei die Zusammensetzung zumindest einen Schmelzpunkt größer oder gleich 255 °C aufweist.
2. Gehäuse nach Anspruch 1,
bei dem die Zusammensetzung neben dem Weißpigment einen weiteren Füllstoff enthält.
3. Gehäuse nach Anspruch 2,
bei dem der weitere Füllstoff Glasfaser, Glaskugeln,
Zellulosefaser und/oder ein mineralischer Füllstoff ist.
4. Gehäuse nach Anspruch 2 oder 3,
bei dem der kumulierte Anteil von Weißpigment und weiterem Füllstoff 25 bis 60Gew.-%, insbesondere 40-50 Gew.-% bezogen auf die Zusammensetzung beträgt.
5. Gehäuse nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
bei dem der in der Zusammensetzung enthaltene Polyester einen Kristallisationsgrad von mindestens 30%, insbesondere mindestens 40% aufweist.
6. Gehäuse nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
bei dem die Zusammensetzung bezüglich des Schmelzpunkts von größer oder gleich 255 °C einen Schmelzbereich aufweist, der eine Breite von maximal 20°C, insbesondere maximal 10 °C, besitzt .
7. Gehäuse nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
bei dem der Polyester ein Blend von mindestens zwei
Homopolymeren ist und der Anteil der Komponente mit einem Schmelzpunkt größer oder gleich 255 °C mindestens 40 Gew.-%, insbesondere mindestens 60 Gew.-%, bezogen auf die
Gesamtmenge des Polyesters beträgt.
8. Gehäuse nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
bei dem die Hydroxygruppen der aliphatischen
Dihydroxyverbindung über eine (CH2) n~Gruppe mit n = 2 bis 6, insbesondere n = 2 bis 4, oder die Carboxylatgruppen der nicht aromatischen Dicarbonsäure über eine (CH2) n~Gruppe mit n = 0 bis 6, insbesondere n = 0 bis 4, verbunden sind.
9. Gehäuse nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
bei dem der Polyester ausgewählt ist aus
Polyethylenterephthalat , Polybutylenterephthalat ,
Polyethylennaphthalat , Polybutylennaphthalat und Gemischen dieser Polymere.
10. Gehäuse nach einem der vorherigen Ansprüche,
bei dem zumindest die die Ausnehmung aufweisende Oberfläche des Gehäusegrundkörpers vollständig aus der Zusammensetzung gebildet ist.
11. Gehäuse nach dem vorherigen Anspruch,
bei dem das Weißpigment zumindest eines oder mehrere der folgenden Materialien umfasst: Titandioxid, insbesondere
Rutil oder Anatas, Lithopone, Bariumsulfat, Zinkoxid,
Zinksulfid, Aluminumoxid, Bornitrid, Zirkoniumoxid.
12. Gehäuse nach einem der vorherigen Ansprüche,
bei dem der Gehäusegrundkörper (2) spritzgegossen ist.
13. Optoelektronisches Bauteil mit
- einem Gehäuse (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, und
- zumindest einem optoelektronischen Bauelement (7),
insbesondere einem strahlungsemittierenden Halbleiterchip, wobei
- das zumindest eine optoelektronische Bauelement (7) in der Ausnehmung des Gehäusegrundkörpers angeordnet ist.
14. Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen
Bauteils nach dem vorherigen Anspruch mit folgenden
Schritten:
A) Ausformen eines Gehäuses (1) für das optoelektronische Bauelement (7) mit einer Ausnehmung (4), wobei die Oberfläche des Gehäusegrundkörpers (2) zumindest im Bereich der
Ausnehmung (4) zumindest teilweise aus einer Zusammensetzung gebildet ist, die einen Polyester und ein Weißpigment enthält, wobei eine erste und eine zweite Anschlussstelle (6a, 6b), die zur elektrischen Kontaktierung eines optoelektronischen Bauelements (7) in der Ausnehmung (4) angeordnet wird, mit der Zusammensetzung umhüllt wird, insbesondere umspritzt wird;
B) Einbringen des optoelektronischen Bauelements (7) in die Ausnehmung und verbinden des optoelektronischen Bauelements (7) mit der ersten und zweiten elektrischen Anschlussstelle (6a, 6b) .
15. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch,
zusätzlich ein Schritt C) erfolgt, bei dem das in Schritt B) erhaltene Bauteil mittels eines Lötprozesses auf einen Träger gelötet wird, insbesondere unter Verwendung eines bleifreien Lots .
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