CN111448673A - 光电子器件的制造 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于制造光电子器件的方法。所述方法包括:提供金属载体,其中载体具有前侧和与前侧相反的后侧;在前侧上移除载体材料,使得载体在前侧的区域中具有突出的载体部段和在其之间设置的凹陷部;构成邻接于载体部段的塑料体;将光电子半导体芯片设置在载体部段上;在凹陷部的区域中在后侧上移除载体材料,使得载体结构化为分离的载体部段;和进行分割。在此,将塑料体在分离的载体部段之间切开并且形成具有至少一个光电子半导体芯片的分割的光电子器件。此外,本发明涉及一种光电子器件。

Description

光电子器件的制造
技术领域
本发明涉及一种用于制造光电子器件的方法。本发明还涉及一种光电子器件。
本申请要求德国专利申请10 2017 128 457.5的优先权,其公开内容通过参引结合于此。
背景技术
用于产生光辐射的光电子器件能够以可表面安装的QFN器件(Quad Flat NoLeads,方形扁平无引脚)的形式实现。在这种器件的可以在复合件中执行的制造中,可以使用金属的导线框(Leadframe)。引线框具有连接引线框部段和引线框部段的连接片(也称作为Tie Bars或Support Bars)。引线框部段用于承载半导体芯片和用于电接触。连接片用于将引线框保持在一起。
光电子器件可以制造为具有一个或多个发射辐射的半导体芯片,以及可能附加地具有驱动芯片。此外,壳体本体可以构成为具有用于容纳一个或多个半导体芯片的腔。为了该目的,与引线框连接的塑料体可以构成为具有腔,在方法结束时执行的分割中所述塑料体连同引线框的连接片一起被切开。
在制造时,可能出现引线框的连接片弯曲从而出现收益损失。与光电子器件的结构方式和每器件的引线框部段的数量相关地,引线框还可以具有与器件相关联的框部分。这与空间需求和相应的成本相关联。在具有带有其中设置有发射辐射的半导体芯片和驱动芯片的腔的壳体本体的光电子器件中,驱动芯片可以由发射辐射的半导体芯片照亮,这会损害其功能性。
发明内容
本发明的目的在于,提出用于改进地制造光电子器件,以及用于改进的光电子器件的解决方案。
所述目的通过独立权利要求的特征来实现。本发明的其他有利的实施方式在从属权利要求中给出。
根据本发明的一个方面,提出一种用于制造光电子器件的方法。在所述方法中提供金属载体。载体具有前侧和与前侧相反的后侧。另一步骤是,在前侧上移除载体材料,使得载体在前侧的区域中具有突出的载体部段和在其之间设置的凹陷部。所述方法还包括:构成邻接于载体部段的塑料体;和将光电子半导体芯片设置在载体部段上。另一步骤是,在凹陷部的区域中在后侧上移除载体材料,使得载体结构化为分离的载体部段。所述方法还包括进行分割。在该步骤中,将塑料体在分离的载体部段之间切开并且形成具有至少一个光电子半导体芯片的分割的光电子器件。
在所述方法中进行所提供的金属载体的预先结构化,其方式为:将载体的金属载体材料在前侧上移除。以这种方式预先结构化的金属载体在前侧的区域中具有突出的载体部段和在其之间设置的凹陷部。在此状态中,突出的载体部段还经由后侧的载体材料彼此连接。突出的载体部段可以在环周侧上由凹陷部环绕。凹陷部可以过渡到彼此中并且形成连通的槽结构。
塑料体可以在将金属载体材料在前侧上移除之后,从而在预先结构化的金属载体上构成。塑料体的构成可以包括将塑料材料设置在预先结构化的载体上。在此,塑料材料可以至少在载体的凹陷部中设置。
通过在后侧上移除载体的金属载体材料,这可以在设置塑料体的塑料材料之后或在构成塑料体之后进行,将载体结构化为分离的、即不再经由载体材料彼此连接的金属载体部段。所述工艺在之前产生的凹陷部的区域中在预设的部位处执行。以这种方式,在载体的前侧的区域中突出的载体部段可以转变成分离的载体部段或者转换为所述分离的载体部段,或者换言之,之前彼此连接的载体部段可以彼此分离。由此可以中断载体部段的短路连接。在将载体预先结构化之后和结构化之后可以分别存在一致数量的载体部段。分离的载体部段可以至少经由塑料体保持在一起。
在分割时,将塑料体从而之前产生的器件复合件在分离的金属载体部段之间切开。以这种方式形成具有至少一个光电子半导体芯片的分割的光电子器件。光电子器件可以具有多个分离的载体部段和通过切开从塑料体中产生的塑料壳体本体。至少一个光电子半导体芯片可以设置在至少一个载体部段上。
根据所述方法制造的光电子器件可以是QFN器件,所述QFN器件适合于表面安装(SMT,Surface Mounting Technology)。在光电子器件中,金属载体部段可以或者载体部段的至少一部分可以形成器件的后侧的联接面。所述载体部段还可以在器件的后侧上突出。以这种方式,器件可以具有结构化的后侧。
提出的方法提供一系列优点。预先结构化的金属载体可以具有高的稳定性和鲁棒性。稳定性可以比在常规的、具有引线框部段和连接片的引线框中更高。因此,所述方法能以高的可靠性和收益执行。此外,方法可以低成本地执行。因为除了连接片以外,也可以取消使用框架件。取消连接片还可以实现,制造具有小的外部尺寸的光电子器件。此外,能够实现关于载体部段的设计方案的高的灵活性。因此例如可以实现如下设计方案,在所述设计方案中,针对每个制造的器件,至少一个金属载体部段由一组载体部段包围。此外,将塑料体在分离的金属载体部段之间切开的分割可以简单地且低成本地执行。因为在此不进行金属载体材料的缓慢的切开或锯开。
取决于使用金属的和在方法进行期间结构化为分离的载体部段的载体,光电子器件的特征可以在于有效的散热和小的热阻。此外,由于将塑料体在分离的金属载体部段之间切开,光电子器件可以具有环绕的侧表面(横向的外侧的整体),所述侧表面仅由塑料壳体本体形成。以这种方式可以避免如下问题,所述问题在具有切开的且朝向横向的外侧延伸的金属的连接片的常规的器件中可能出现(例如腐蚀、不密封性)。
下面,描述其他可能的实施方式和细节,其可以考虑用于所述方法和用于根据所述方法制造的光电子器件。
所提供的金属载体可以具有板状的或带状的构型。载体也可以具有平坦的或基本上平坦的前侧以及平坦的或基本上平坦的后侧。此外,载体例如可以由铜构成或者具有铜。可能的还有如下设计方案,其中载体由其他金属材料构成或者具有其他金属材料,例如铁镍、铝或钼。
在另一实施方式中,借助于刻蚀进行金属载体材料在前侧上和在后侧上的移除。可行的例如是各向同性的刻蚀。这能通过湿化学刻蚀法实现。通过各向同性的刻蚀,凹陷部可以具有圆的横截面轮廓。凹陷部也可以具有底切,由此在载体和塑料体之间从而也在分离的载体部段和塑料体之间的啮合是可能的。此外,分离的载体部段可以或载体部段的至少一部分可以具有侧壁,所述侧壁具有两个弯曲的并且形成共同的棱边的子侧壁。
在刻蚀方面,可以提供金属载体,所述载体具有在前侧上的刻蚀掩模和在后侧上的刻蚀掩模。刻蚀掩模可以包括分离的层部段,借助所述层部段覆盖载体的前侧和后侧的区域。
此外,前侧的和/或后侧的刻蚀掩模可以是金属的刻蚀掩模。这种刻蚀掩模可以利用至少一种金属化法(Plating,镀层)在金属载体上构成。金属的刻蚀掩模可以在移除载体材料之后还留在载体和载体部段上,并且就此而言被视为载体的和载体部段的组成部分。在此,刻蚀掩模可以用作为可接触的覆层,所述覆层例如适合于焊接、联接接触结构例如键合线等。
也可行的是,作为刻蚀掩模使用由光刻胶材料构成的漆掩模。这种表现方式可以考虑用于后侧的刻蚀掩模和用于在更下面阐述的情况,使得后侧的刻蚀掩模移除并且随后金属载体部段设有润湿层。由光刻胶材料构成的设计方案能够实现简单地移除刻蚀掩模。前侧的刻蚀掩模也能够以由光刻胶材料构成的漆掩模的形式使用。
还存在如下可能性,在将金属载体结构化为分离的载体部段时,将载体材料不仅在凹陷部的区域中,而且也在其他部位处在后侧上移除或刻蚀。这能通过与此协调的后侧的刻蚀掩模实现。以这种方式例如可以构成分离的载体部段,所述载体部段具有后侧的凹陷部、阶梯状的构型或与其他载体部段相比更小的厚度。
在另一实施方式中,在后侧上移除金属载体材料之前,从而在将载体结构化为分离的载体部段之前,进行光电子半导体芯片在载体部段上的设置。在本实施方式中,由此进行光电子半导体芯片在预先结构化的金属载体上的芯片安装。所述过程可以在将塑料体的塑料材料施加在载体上之后或在构成塑料体之后进行。
在一个替选的实施方式中,光电子半导体芯片在载体部段上的设置在将金属载体材料在后侧上移除之后,从而在将载体结构化为分离的载体部段之后进行。在本实施方式中,光电子半导体芯片的安装由此在分离的金属载体部段上进行。所述过程也可以在将塑料体的塑料材料设置在载体上之后或在构成塑料体之后进行。光电子半导体芯片在已经分离的载体部段上的设置提供在将载体材料在后侧上移除时避免损坏半导体芯片的可能性。
鉴于前述实施方式,光电子半导体芯片的安装能够在如下装置上进行,所述装置包括分离的金属载体部段和塑料体。所述装置可以形成预制的壳体,也称作为预成型封装(Premolded Package)。
在另一实施方式中,在方法中所使用的光电子半导体芯片是发射辐射的半导体芯片。以这种方式可以借助于方法制造发射辐射的光电子器件。半导体芯片例如可以是发光二极管芯片,所述发光二极管芯片在下文中也称作为LED芯片(Light Emitting Diode)。
光电子半导体芯片的安装可以进行成,使得半导体芯片分别安置在仅一个或多个载体部段上。在所述过程中,半导体芯片例如可以通过粘接、焊接或烧结在载体部段上固定。只要半导体芯片具有一个或多个后侧接触部,半导体芯片或其后侧接触部由此可以与载体部段电连接。在具有一个或多个前侧接触部的半导体芯片的设计方案中,还可以构成电接触结构,经由所述电接触结构,前侧接触部与载体部段电连接。可行的例如是,连接键合线或构成金属接触层,所述接触层也称作为PI接触部(Planar Interconnect,平面互连)或RDL层(Redistribution Layer,再分布层)。在构成接触层的范围内,一个或多个绝缘的和侧向地达到半导体芯片的层还可以构成为具有用于留出载体部段的要接触的区域的留空部。在其上可以构成接触层。
在另一实施方式中,塑料体的构成进行成,使得塑料体具有腔。下面将光电子半导体芯片在塑料体的腔中设置在载体部段上。这种塑料体的构成可以借助于成型工艺(模制工艺)进行,其中将塑料材料通过使用成型工具(模制工具)施加在预先结构化的金属载体上。例如可以使用反射性的塑料材料。这种塑料材料可以包含进行反射的颗粒并且具有白色。可行的还有使用黑色的塑料材料。经由塑料体的腔,载体部段至少部分地露出,使得在其上可以设置光电子半导体芯片。腔可以具有朝要制造的光电子器件的前侧的方向扩展的横截面形状,其例如具有倾斜的侧壁。由此,腔可以用作为在光电子器件中的反射器。在分割时,塑料体可以分为具有至少一个腔的塑料壳体本体。
在另一实施方式中,将填充材料引入到塑料体的腔中。以这种方式可以封装位于腔中的半导体芯片从而抵御外部的影响。关于在方法中所使用的光电子的或发射辐射的半导体芯片,填充材料可以是辐射可穿透的或透明的塑料材料。也可以使用辐射可穿透的且包含发光材料颗粒的塑料材料作为填充材料。以这种方式可以引起在至少一个发射辐射的半导体芯片的运行中发出的辐射的辐射转换。
在辐射转换的实现方面还存在使用发射辐射的半导体芯片的可能性,所述发射辐射的半导体芯片已经具有用于辐射转换的层状的或薄板状的转换元件。此外,这种转换层或转换元件也可以在芯片安装之后在半导体芯片上构成或设置。
借助于该方法可以生产具有单个光电子的或发射辐射的半导体芯片的光电子器件或具有多个光电子的或发射辐射的半导体芯片的器件。多个半导体芯片可以必要时构成用于产生不同的光辐射。关于后一种变型形式例如可以实现RGB器件,所述RGB器件具有用于发射红色光辐射的半导体芯片、用于发射绿色光辐射的半导体芯片和用于发射蓝色光辐射的半导体芯片。以相应的方式进行在此具有发射红色、发射绿色和发射蓝色的半导体芯片的芯片安装。只要塑料体构成为具有腔,那么多个属于光电子器件的光电子的或发射辐射的半导体芯片可以分别放置在共同的腔中。
在另一实施方式中,对于光电子半导体芯片附加地,驱动芯片设置在载体部段上。此外,以如下方式进行分割,使得由此形成的光电子器件具有驱动芯片。借助于驱动芯片可以电操控光电子器件的光电子半导体芯片。
驱动芯片的安装可以在将金属载体材料在后侧上移除之前或之后进行。此外,驱动芯片可以与光电子半导体芯片一起,或替选地在光电子半导体芯片之前安装。第二变型形式可以为了如下目的进行:提供具有驱动芯片的预制的壳体(Premolded Package),并且随后才进行光电子半导体芯片的安装。
关于驱动芯片的安装可以使用上文针对光电子半导体芯片所描述的特征和细节。例如,驱动芯片可以通过粘接、焊接或烧结固定在一个或多个载体部段上。驱动芯片可以具有多个前侧接触部。电接触结构能够以例如键合线或金属接触层的形式构成,经由其,驱动芯片的前侧接触部与载体部段电连接。以这种方式可以在驱动芯片和光电子半导体芯片之间建立电连接。在以这种方式制成的光电子器件中,驱动芯片和光电子半导体芯片可以至少经由金属载体部段,和可能另外的部件、例如键合线电连接。
在另一实施方式中,塑料体的构成进行成,使得驱动芯片嵌入塑料体中。只要塑料体构成为具有腔,那么驱动芯片可以根据一个替选的实施方式也设置在塑料体的腔中。在此可以涉及如下腔,所述腔设计为仅用于驱动芯片而不用于光电子半导体芯片。在这种腔中也可以引入填充材料。在此涉及辐射不可穿透的塑料材料。通过前述实施方式可以抑制驱动芯片由光电子半导体芯片的辐射照射,从而抑制驱动芯片的功能性的损害。
参照驱动芯片的使用存在制造如下光电子器件的可能性,所述光电子器件具有发射辐射的半导体芯片和用于操控发射辐射的半导体芯片的驱动芯片。
此外可以制造如下光电子器件,所述光电子器件具有多个发射辐射的半导体芯片和至少一个用于操控发射辐射的半导体芯片的驱动芯片。半导体芯片可以构成用于产生不同的光辐射,例如红色的、绿色的和蓝色的光辐射。在本设计方案中,光电子器件例如可以用作为用于机动车的内部空间的智能的RGB照明器件。在此,器件可以在机动车的电池电压处运行。电池电压可以明显高于发射辐射的半导体芯片的正向电压,由此可以产生高的热损失功率。通过具有金属载体部段的器件的设计方案可以将产生的热能以更有效的方式引出。
在另一实施方式中,在金属载体中构成穿通孔。此外,随后构成塑料体,使得塑料体具有在穿通孔中设置的后侧的锚固部段。本设计方案能够实现塑料体在金属载体上从而也在将载体结构化之后存在的分离的载体部段上的锚固从而可靠的固定。以相应的方式,光电子器件的在分割之后存在的塑料壳体本体具有一个或多个后侧的锚固部段,借助所述锚固部段,塑料壳体本体可以锚固在分离的载体部段上。在分割时可以将塑料体的锚固部段切开,从而分布到多个塑料壳体本体上。通过锚固可以实现方法的高的可靠性以及光电子器件的高的机械稳定性和鲁棒性。
关于前述实施方式存在如下可能性,在预先结构化的金属载体的凹陷部的区域中,从而通过在后侧上移除金属载体材料构成穿通孔。这种穿通孔可以过渡到凹陷部中。附加地或替选地,穿通孔也可以设置在预先结构化的载体的突出的载体部段之内。这能通过在前侧上和后侧上移除载体材料实现。在此,载体材料在前侧上的移除可以在构成凹陷部的范围内进行。载体材料的移除可以分别借助于刻蚀进行。
锚固部段可以至少部分地具有朝载体的后侧的方向,并且在将载体结构化之后或在将分离的载体部段朝后侧的方向分割之后扩宽的形状。由此可以实现可靠的锚固。本设计方案能通过如下方式实现,借助于刻蚀或各向同性的刻蚀进行穿通孔的构成。以这种方式,穿通孔可以具有至少部分朝载体的后侧的方向扩宽的形状。将载体材料在后侧上移除或刻蚀此外可以进行成,使得在载体的后侧的区域中的穿通孔具有阶梯状扩宽的或阶梯状相对于凹陷部扩宽的形状。以相应的方式,锚固部段可以具有在后侧的区域中阶梯状扩宽的形状。
在另一实施方式中,塑料体的构成进行成,使得光电子半导体芯片嵌入塑料体中。以这种方式也可以封装半导体芯片从而抵御外部影响。
为了构成这种封装的塑料体可以将塑料材料设置在预先结构化的并且装配有光电子半导体芯片的金属载体上。塑料材料能够以连续的且覆盖光电子半导体芯片的层的形式施加。为了该目的,例如可以进行成型工艺或浇注工艺。关于在方法中所使用的光电子的或发射辐射的半导体芯片,塑料材料可以是辐射可穿透的或是透明的。可行的还有,塑料材料是辐射可穿透的并且包含发光材料颗粒。由此,可以引起在光电子器件的运行中由至少一个发射辐射的半导体芯片发出的辐射的辐射转换。
关于光电子半导体芯片在塑料体中的嵌入还可以考虑下面的实施方式。在此,塑料体的构成包括第一和第二塑料材料的设置。第一塑料材料是反射性的塑料材料并且在将光电子半导体芯片设置在预先结构化的载体的凹陷部中之前设置。在此,第一塑料材料可以与在前侧的区域中突出的载体部段齐平。在设置光电子半导体芯片之后,第二塑料材料设置在第一塑料材料、光电子半导体芯片和载体部段上。由此,光电子半导体芯片嵌入第二塑料材料中。
在前述实施方式中,塑料体由两种不同的塑料材料,即第一和第二塑料材料形成。以相应的方式,光电子器件的在分割之后存在的塑料壳体本体具有第一和第二塑料材料。在此,借助于反射性的第一塑料材料可以防止在光电子器件的运行中的后侧的辐射发射。第一塑料材料可以包含反射性的颗粒并且具有白色。第二塑料材料可以是辐射可穿透的或是透明的。可行的还有,第二塑料材料是辐射可穿透的并且包含发光材料颗粒,使得可以引起辐射转换。
如上文已说明,在借助于该方法制造的光电子器件中,金属载体部段的至少一部分在器件的后侧上突出。所述载体部段可以形成光电子器件的后侧的联接面,借助于其可以将器件通过焊接在表面安装的范围内设置在另外的设备,例如电路板的联接面上。为了可靠的表面安装,相关的载体部段还可以构成为,使得可以实现载体部段在预设的部位处由焊剂的限定的润湿。在该上下文中可以考虑下面的实施方式。
在另一实施方式中,在将金属载体结构化为分离的载体部段之后,将金属润湿层在载体部段的后侧上和在侧壁上构成。为了该目的,可以移除首先还在载体部段上在后侧上存在的刻蚀掩模(只要存在),并且可以随后,或者在附加地清洁载体部段之后,利用至少一种金属化法来进行金属润湿层的构成。所述工艺可以在分割之前进行。具有在后侧上和在侧壁上存在的润湿层的载体部段的设计方案能够实现载体部段可以在相对大的润湿面上用焊剂多侧地润湿。以这种方式可以实现表面安装的光电子器件的高的抗切强度。此外,焊接控制是可能的。
在一个替选的实施方式中,在将金属载体结构化为分离的载体部段之后,在载体部段的侧壁上构成防润湿层和在载体部段的后侧上构成金属润湿层。防润湿层是如下层,在所述层上不能够用焊剂进行润湿或仅能够用焊剂进行轻微的润湿。为了该目的,可以移除首先还在载体部段上在后侧上存在的刻蚀掩模(只要存在),并且可以随后,或在附加地清洁载体部段之后,在载体部段的侧壁上和在后侧上构成防润湿层。为此,金属层、例如镍层可以通过金属化法在相关的载体部段上构成并且随后氧化。可以将由此形成的防润湿层接着在载体部段的后侧上至少部分地移除,例如以机械的方式借助于磨削或研磨移除。紧随其后可以将金属的润湿层利用至少一种金属化法在载体部段的后侧上构成。在本设计方案中,能够以有针对性的方式引起用焊剂仅在后侧上且平坦地润湿载体部段。由此得出如下可能性:设置小的载体部段和在载体部段之间的小的间距从而制造具有小的尺寸的光电子器件。
根据本发明的另一方面,提出一种光电子器件。光电子器件具有多个分离的金属载体部段、邻接于载体部段的塑料壳体本体和至少一个光电子半导体芯片。光电子半导体芯片设置在至少一个载体部段上。光电子器件的环绕的侧表面由塑料壳体本体形成。
光电子器件具有由塑料壳体本体形成的侧表面。由此,在侧表面上不存在金属材料。光电子器件可以根据前述方法或根据方法的一个或多个前述实施方式制造。因此,单个或多个在下文中提到的实施方式和特征可以在光电子器件中存在。
光电子器件可以是可表面安装的器件。器件可以是QFN器件。可以通过塑料壳体本体和金属载体部段形成的器件的后侧可以是结构化的并且不是平坦的。载体部段的至少一部分可以在后侧上突出。在后侧上突出的载体部段可以形成器件的后侧的联接面。而且载体部段可以或载体部段的至少一部分可以具有侧壁,所述侧壁具有两个弯曲的并且形成共同的棱边的子侧壁。
关于结构化的后侧,载体部段可以相对于塑料壳体本体或塑料壳体本体的塑料材料突出。超出量例如可以处于两位数的微米范围内。例如可考虑在50μm的范围内的超出量。还可行的是例如在20μm或30μm的范围内的其他超出量。
金属载体部段的至少一部分可以在后侧上和在侧壁上具有金属润湿层。还可行的是,金属载体部段的至少一部分在侧壁上具有防润湿层。所述载体部段还可以在后侧上具有金属润湿层。在此,光电子器件的联接面可以通过载体部段的润湿层形成。
至少一个光电子半导体芯片可以是发射辐射的半导体芯片或LED芯片。光电子器件可以是具有发红光的、发绿光的和发蓝光的半导体芯片的RGB器件。
塑料壳体本体可以由塑料材料,例如白色的反射性的或黑色的塑料材料构成。光电子器件的前侧可以至少部分地由塑料壳体本体形成。
在另一实施方式中,塑料壳体本体具有腔,在所述腔中设置有至少一个光电子半导体芯片。腔可以用填充材料填充,所述填充材料可以是辐射可穿透的并且必要时可以包含发光材料颗粒。
在另一实施方式中,至少一个光电子半导体芯片嵌入塑料壳体本体中。在此,塑料壳体本体可以至少部分地由辐射可穿透的和必要时包含发光材料颗粒的塑料材料构成。此外,塑料壳体本体可以由第一和第二塑料材料构成。第一塑料材料可以是反射性的塑料材料,并且侧向地位于载体部段旁边和载体部段之间。在此,第一塑料材料与载体部段的前侧齐平。第二塑料材料可以设置在第一塑料材料、载体部段和至少一个光电子半导体芯片上,使得半导体芯片嵌入第二塑料材料中。第二塑料材料可以是辐射可穿透的并且必要时包含发光材料颗粒。
在另一实施方式中,塑料壳体本体具有至少一个后侧的锚固部段。锚固部段可以在后侧上与至少一个金属载体部段或至少与由载体部段形成的后侧的联接面齐平。锚固部段可以侧向地邻接于至少一个载体部段。锚固部段还可以位于器件的边缘处,或位于器件的多个金属载体部段之间的区域中。还可行的是在载体部段之内的位置。锚固部段可以至少部分地具有朝器件的后侧的方向扩宽的形状。如下设计方案也是可能的,其中锚固部段具有在后侧的区域中阶梯状伸出的形状。在具有多个锚固部段的塑料壳体本体的设计方案中,所述锚固部段可以在一个或多个载体部段侧向和/或在一个或多个载体部段之内存在。
在另一实施方式中,光电子器件具有用于电操控至少一个光电子半导体芯片的驱动芯片。驱动芯片可以设置在至少一个载体部段上。驱动芯片可以嵌入塑料壳体本体中或者设置在塑料壳体本体的专门为驱动芯片设计的腔中。所述腔也可以用填充材料填充,所述填充材料可以是辐射不可穿透的。
此外,光电子器件的驱动芯片和至少一个光电子半导体芯片可以至少经由金属载体部段,和必要时另外的部件、例如键合线电连接。相关的载体部段可以部分地经由器件的塑料壳体本体的腔露出,光电子半导体芯片可以位于所述腔中。
要指出的是,关于制造方法提出的方面和细节能够以相应的方式用于光电子器件,并且关于光电子器件提出的方面和细节能够以相应的方式用于制造方法。
本发明的在上文中阐述的和/或在从属权利要求中描述的有利的构成方案和改进方案可以——除了例如在明确的关联性或互不相容的替选方案的情况下——单独地或然而也以彼此任意组合的方式应用。
附图说明
本发明的上文所描述的特性、特征和优点以及如何实现这些的方式和方法结合下面对实施例的描述变得更清楚且更易理解,所述实施例结合示意性视图详细阐述。附图示出:
图1至10根据侧视图和俯视图示出用于制造光电子器件的方法流程,其中将金属载体预先结构化,构成具有腔的塑料体,将光电子半导体芯片设置在载体部段的腔中,填充腔,将载体结构化,并且执行分割工艺;
图11和12示出借助图1至10的方法流程制造的光电子器件的侧视图和俯视图;
图13示出预制的壳体的侧视图;
图14至20根据侧视图和俯视图示出用于制造光电子器件的另一方法流程,其中光电子器件具有锚固结构;
图21示出根据图14至20的方法流程制造的光电子器件的俯视图;
图22示出具有塑料体和锚固结构的金属载体的侧视图;
图23至28根据侧视图和俯视图示出用于制造光电子器件的另一方法流程,其中光电子器件具有光电子半导体芯片和驱动芯片;
图29示出具有驱动芯片的预制的壳体的侧视图;
图30示出用于制造具有三个光电子半导体芯片和驱动芯片的光电子器件的预先结构化的载体的俯视图;
图31示出具有三个光电子半导体芯片和驱动芯片的光电子器件的俯视图;
图32示出图31的光电子器件的后侧视图;
图33至39根据侧视图和俯视图示出用于制造光电子器件的另一方法流程,其中将金属载体预先结构化,将光电子半导体芯片设置在载体部段上,构成封装半导体芯片的塑料体,将载体结构化,并且进行分割工艺;
图40和41示出借助图33至39的方法流程制造的光电子器件的侧视图和俯视图;
图42和43示出另一光电子器件的侧视图和俯视图;
图44示出具有光电子半导体芯片、塑料体和锚固结构的金属载体的俯视图;
图45示出在锚固结构的区域中的图44的塑料体和载体的侧视图;
图46至49根据侧视图示出用于制造光电子器件的另一方法流程,其中构成包括第一和第二塑料材料的塑料体;
图50示出借助图46至49的方法流程制造的光电子器件的侧视图;
图51示出另一光电子器件的侧视图;
图52至53根据侧视图示出用于制造光电子器件的方法流程,其中载体部段构成为具有润湿层;
图54示出具有带有润湿层的载体部段的光电子器件的侧视图,所述润湿层设置在电路板上;
图55至57根据侧视图示出用于制造光电子器件的方法流程,其中金属载体部段构成为具有防润湿层和润湿层;
图58示出具有带有防润湿层和润湿层的载体部段的光电子器件的侧视图,其设置在电路板上;
图59和60示出具有三个光电子半导体芯片的光电子器件的侧视图和俯视图;以及
图61和62示出具有三个光电子半导体芯片的另一光电子器件的侧视图和俯视图。
具体实施方式
根据下面的附图说明发射辐射的光电子器件100和与其所属的制造方法的可能的设计方案。光电子器件100是可表面安装的QFN器件(Quad Flat No Leads)。在制造的范围内可以进行从半导体技术中和从生产光电子器件中已知的工艺并且可以使用在这些领域中常见的材料,以至于对此仅部分地进行探讨。以相同的方式,对示出的和描述的工艺附加地可以进行其他工艺并且器件100对示出的和描述的部件附加地可以生产为具有其他部件和结构。
要指出的是,附图仅是示意性的并且不是符合比例的。因此,在附图中示出的部件和结构为了更好的理解可以夸大地或缩小地示出。下面阐述的方法流程以局部在附图中示出。在此,分别示出的组成部分能够以多次重复的形式存在。附图的一部分示出切割线290,沿着所述切割线将器件复合件在方法结束时切开。根据切割线290,之前关于相应的器件100存在的条件变得清楚。俯视图部分地包含剖面线,所述剖面线涉及所属的侧向剖面图的剖平面。关于俯视图还指出,被遮盖的组成部分和结构部分地借助虚线表明。
图1至10根据侧向剖视图和俯视图示出用于共同制造发射辐射的光电子器件100的可能的方法。在所述方法中,如在图1中所示出,提供板状的或带状的金属载体110。载体110例如可以由铜构成并且具有例如0.15mm的厚度。载体110具有两个相反的主侧111、112,即前侧111和后侧112。
如在图1中进一步示出,所提供的金属载体110具有前侧的刻蚀掩模141和后侧的刻蚀掩模142。两个刻蚀掩模141、142以载体110的结构化的覆层的形式实现并且包括并排设置的层部段,借助所述层部段覆盖载体110的前侧111的和后侧112的区域。以这种方式,在随后执行的刻蚀工艺中可以实现在载体110的前侧111和后侧112的预设的部位处的选择性的刻蚀去除。刻蚀掩模141、142具有敞开宽度和层部段之间的间距241、242,其可以至少为0.1mm。还可能的是,例如至少为0.025mm的较小的间距241、242。在此,载体110可以具有相对于上述厚度210更小的、例如0.05mm的厚度。
刻蚀掩模141、142是金属的刻蚀掩模,其可以通过执行至少一种金属化法(Plating,镀层)在金属载体110上构成。刻蚀掩模141、142或其层部段例如能够以由NiAu、NiPdAu或NiAg构成的层堆的形式实现。在金属化之前可以将载体110的前侧111和后侧112的其中不应发生金属化的区域通过构成呈结构化的光刻胶层的形式的光刻胶掩模来覆盖。在金属化之后可以再将光刻胶掩模移除(分别未示出)。
在本方法流程中,不将刻蚀掩模141、142从载体110移除,并且也留在制成的光电子器件100中。刻蚀掩模141、142因此在下面被视为载体110的组成部分,从而也被视为之后存在的载体部段121、122。在此意义上,载体110的前侧111和后侧112部分地通过刻蚀掩模141、142本身形成。此外,刻蚀掩模141、142形成载体110的和之后存在的载体部段121、122的可接触的覆层,所述覆层例如适合于焊接和连接接触结构、例如键合线180。
在提供具有刻蚀掩模141、142的金属载体110之后,如在图2和7中所示出,通过在前侧上移除金属载体材料将载体110预先结构化。为了该目的,将载体110在前侧上各向同性地刻蚀。这能通过湿化学刻蚀法实现。在该步骤中,将载体110在如下部位处刻蚀,所述部位未由前侧的刻蚀掩模141覆盖。在刻蚀之后存在的预先结构化的金属载体110在前侧111的区域中具有突出的载体部段121、122和在其之间存在的凹陷部130。突出的载体部段121、122还经由后侧的载体材料保持在一起。载体材料121、122在环周侧上也由凹陷部130环绕。在此,凹陷部130过渡到彼此中并且形成连通的栅格状的槽结构。
如在图7中所示出,载体部段121、122在此构成为具有不同的横向尺寸。针对每个要制造的光电子器件100产生载体部段121和较小的载体部段122。
由于各向同性的刻蚀,凹陷部130,如在图2中所示出,具有圆的横截面轮廓。凹陷部130也可以具有轻微的侧向底切。金属载体110的前侧的刻蚀可以进行成,使得凹陷部130具有深度230,所述深度可以为初始提供的载体110的厚度210的三分之二(参照图1和2)。可能的还有其他深度230,所述深度例如可以为载体110的厚度210的一半。
接着,如在图3和8中所示出,塑料体150在预先结构化的金属载体110的前侧111上构成。塑料体150具有腔156,经由所述腔,载体110或其刻蚀掩模层部段141提前部分地露出。为了构成塑料体150将塑料材料通过执行成型工艺(模制工艺)借助于成型工具(模制工具)施加在载体110上(未示出)。
塑料体150的所使用的塑料材料例如可以是热固性塑料或热塑性塑料。此外,在此可以涉及反射性的塑料材料,所述塑料材料可以包含在塑料材料中嵌入的反射性的颗粒(未示出),并且所述塑料材料由此可以具有白色。替选地,塑料材料可以具有黑色。
在构成塑料体150时,将塑料材料在金属载体110的凹陷部130中,和在腔156的边缘处部分地也设置在载体部段121、122上(参见图3和8)。通过凹陷部130的侧向的底切在载体110和塑料体150之间的啮合是可能的。
塑料体150针对每个要制造的光电子器件100具有自己的腔156。因此,经由腔156,载体部段121和载体部段122在前侧上部分地分别露出。在腔156的区域中,在载体部段121、122之间存在的凹陷部130用塑料体150的塑料材料填充成,使得塑料体150在该部位处与金属载体110或与其前侧的刻蚀掩模141齐平。由此,腔156,如在图3中所示出,具有平坦的底部。根据图3变得更清楚的是,腔156具有朝要制造的光电子器件100的前侧的方向扩展的横截面形状,所述横截面形状具有倾斜于载体110伸展的侧壁。通过所述设计方案,腔156可以构成为在器件100中的反射器。
在构成塑料体150之后,如在图4和9中所示出,发射辐射的光电子半导体芯片170在金属载体110的前侧111上设置在塑料体150的腔156中并且电连接于载体110。在每个腔156中安装单个的半导体芯片170。
所使用的半导体芯片170例如可以是LED芯片。此外,在本方法流程中使用如下设计方案,其中半导体芯片170具有前侧的接触部175和未示出的后侧的接触部。前侧的接触部175可以,如在图9中所示出,具有圆形的接触部段和由此延伸的线形的接触部段。
在芯片安装时,将发射辐射的半导体芯片170放置在载体110的载体部段121上。在此,半导体芯片170例如可以通过粘接、焊接或烧结固定在载体部段121上。以这种方式可以同时将半导体芯片170的后侧的接触部经由未示出的且在相应的工艺中所使用的导电的连接材料(粘接剂、焊剂或烧结膏)与载体部段121电连接。半导体芯片170的前侧的接触部175经由呈键合线180的形式的接触结构与分别相邻的且经由同一腔156可接近的载体部段122电连接。在此,键合线180连接到芯片接触部175的圆形的接触部段上。
在芯片安装之后,将塑料体150的腔156,如同样在图4中所示出,用填充材料161填充。这进行成,使得填充材料161在前侧上与塑料体150齐平。借助于填充材料161可以封装位于腔156中的发射辐射的半导体芯片170从而抵御外部影响。将填充材料161引入到腔156中例如可以借助于分配器进行(未示出)。
所使用的填充材料161可以是辐射可穿透的或透明的塑料材料,例如是硅树脂材料或环氧化物材料。必要时,填充材料161可以附加地包含发光材料颗粒(未示出)。以这种方式,可以引起在半导体芯片170的运行中发出的光辐射的辐射转换。在图9的俯视图中,以及也在随后的俯视图中,填充材料161作为透明材料示出。
在此紧接着,如图5中所示出,通过将金属载体材料在凹陷部130的区域中在后侧上移除直至达到塑料体150,将载体110结构化。在此过程中,将塑料体150在后侧上部分地露出,并且将载体110结构化为分离的、即不再经由金属载体材料彼此连接的金属载体部段121、122。在此,之前在载体110的前侧111的区域中突出的载体部段121、122转变成分离的载体部段121、122,或者换言之,将之前彼此连接的载体部段121、122彼此分离。与预先结构化相对应地,在将载体110为每个要制造的光电子器件100结构化时产生分离的载体部段121和较小的分离的载体部段122。在所述状态中,将分离的载体部段121、122经由塑料体150和填充材料161保持在一起。
为了将金属载体110结构化为分离的载体部段121、122,将载体110在后侧上各向同性地刻蚀。这同样能通过湿化学刻蚀法实现。在该步骤中,将载体110在如下部位处刻蚀,所述部位未由后侧的刻蚀掩模142覆盖。由于各向同性的刻蚀,载体部段121、122在横截面中,如在图5中所示出,具有侧壁131,所述侧壁具有两个弯曲的和形成共同的、侧向突出的棱边的子侧壁。
在将金属载体110结构化时,可以将载体材料不仅在凹陷部130的区域中,而且也在其他部位处在后侧上刻蚀。在本方法流程中,这示例性地参照在图5中示出的载体部段121表明。在此,后侧的刻蚀掩模142在载体部段121的区域中具有开口。这具有如下结果,在后侧的刻蚀中产生凹陷部132。由于各向异性的刻蚀,后侧的凹陷部132具有圆的横截面轮廓。这种凹陷部132可以设置在所有的载体部段120中。
将在金属载体110结构化之后存在的器件复合件接着,如在图6和10中所示出,分割为单独的光电子器件100。在所述过程中将塑料体150在分离的载体部段121、122之间沿着切割线290切开。由此,将塑料体150划分为属于各个器件100的塑料壳体本体155。塑料体150的切开能够以机械的方式,例如借助于锯割执行(未示出)。
借助于图1至10的方法制造的单个的发射辐射的光电子器件100以侧向剖视图和以俯视图在图11和12中绘制。器件100具有:两个分离的且在后侧上可接触的金属载体部段121、122;邻接于载体部段121、122的且与这些载体部段连接的塑料壳体本体155,所述塑料壳体本体具有腔156;和单个的位于腔156中的发射辐射的半导体芯片170。腔156用填充材料161填充。半导体芯片170设置在载体部段121上并且与所述载体部段电连接。经由键合线180,半导体芯片170电联接于另外的载体部段122。由此,半导体芯片170在器件100的运行中可以经由载体部段121、122用电能供应。
根据图11变得更清楚的是,光电子器件100具有结构化的后侧102,所述后侧由塑料壳体本体155和载体部段121、122形成。载体部段121、122在后侧上相对于塑料壳体本体155突出。在此,超出量例如可以处于两位数的微米范围内。超出量例如可以为50μm。可能的还有其他超出量,例如为20μm或30μm。此外,载体部段121、122或其刻蚀掩模层部段142形成器件100的后侧的联接面135,借助于所述联接面器件100在表面安装(SMT,SurfaceMounting Technology)的范围内可以安装在另一设备上(未示出)。器件100具有环绕的侧表面105,所述侧表面由器件100的所有横向的外侧组成,并且所述侧表面仅由塑料壳体本体155形成。器件100的前侧101由塑料壳体本体155和填充材料161形成。在器件100的运行中,光辐射可以经由填充材料161在前侧上发出。
根据图1至10阐述的方法可以低成本地且以高的可靠度执行。这从金属载体110的使用中得出,所述金属载体与常规的引线框相比的特征可以在于高的稳定性和鲁棒性。仅将塑料体150切开的分割也可以简单地且低成本地进行。所述方法还提供生产具有紧凑的尺寸的光电子器件100的可能性。由于金属载体部段121、122,光电子器件100的特征还在于有效的散热和小的热阻。器件100由于仅由塑料壳体本体155形成的侧表面105也可以具有高的鲁棒性。
下面,描述可能的变型形式和改型方案,其可以参照之前所阐述的方法流程和借此制造的光电子器件100考虑。一致的方法步骤和特征以及相同的和起相同作用的部件在下文中不重新详细地描述。替代于此,针对其细节参照上面的描述。此外,参照一个设计方案提到的方法和细节也可以参照另一设计方案应用并且可以将两个或更多个设计方案的特征彼此组合。
代替在前面的附图中示出的、具有一个前侧的接触部175和一个后侧的接触部的光电子半导体芯片170,可以使用其他结构形式。可能的例如是具有两个前侧的接触部175、176的半导体芯片170,如其在更下方所阐述的方法流程中所使用的那样(例如参见图34)。在此,两个前侧的接触部175、176可以借助于键合线180与金属载体部段电连接。此外,也可以使用具有两个后侧的接触部的光电子半导体芯片,所述后侧的接触部能够以所谓的倒装芯片的形式实现。这种半导体芯片可以通过粘接、焊接或烧结安装到两个载体部段上,由此可以同时将后侧的接触部与载体部段中的各一个载体部段电连接(未示出)。
另一改型方案在于,半导体芯片170的前侧的接触部175、176并非借助键合线180,而是借助其他接触结构连接到金属载体部段上。一个实例是金属接触层,其也称作为PI接触部(Planar Interconnect,平面互连)或RDL层(Redistribution Layer,再分配层)。关于这种接触结构,可以构成一个或多个绝缘的和侧向达到半导体芯片170的层,所述层具有用于露出载体部段的要接触的区域的留空部。接着,可以构成接触层,以便将前侧的芯片接触部175、176与载体部段电连接(未示出)。
另一变型方案在于,方法步骤以其他顺序执行。例如可以考虑,不在将金属载体110在后侧上刻蚀以将所述载体结构化为分离的载体部段之前,而是在此之后进行芯片安装,并且随后将半导体芯片设置在已经分离的金属载体部段上。所述方式能实现,避免半导体芯片的在后侧上刻蚀时可能出现的损坏。在此,芯片安装可以在预制的壳体上进行,所述壳体也可以称作为预成型封装或半成品。
为了示例性的图解说明,在图13中以侧向剖视图示出这种预制的壳体200。预制的壳体200具有分离的金属载体部段121、122和与载体部段121、122连接的塑料体150,所述塑料体具有腔156。预制的壳体200的制造首先可以与上文所阐述的方法类似地进行,即提供具有刻蚀掩模141、142的金属载体110(参见图1),将载体110通过在前侧上刻蚀来预先结构化并且随后在前侧111的区域中具有突出的载体部段121、122和在其之间的凹陷部130(参见图2和7),并且在载体110上构成具有腔156的塑料体150(参见图3和8)。接着,将载体110通过在后侧上刻蚀来结构化为分离的载体部段121、122,以便提供在图13中示出的预制的壳体200。光电子器件100的进一步制造同样可以根据上文所阐述的方法进行,即使得光电子半导体芯片170在塑料体150的腔156中安装在载体部段121上并且借助于键合线180连接到载体部段122上,将腔156用填充材料161填充,并且将随后存在的器件复合件通过将塑料体150沿着载体部段121、122之间的切割线290切开而分割为分离的光电子器件100(参见图5、6和10)。
如上文已表明,通过将载体110在前侧上刻蚀所产生的凹陷部130可以具有底切,使得可以引起在载体110和塑料体150之间的啮合。还存在有针对性地设置锚固部的可能性。
为了图解说明所述方面,图14至20根据侧向剖视图和俯视图示出用于制造发射辐射的光电子器件100的另一方法流程。所述另一方法流程基本上与图1至10的方法流程一致。在所述方法中,如在图14和19中所示出,提供具有前侧的和后侧的刻蚀掩模141、142的预先结构化的金属载体110。载体110又具有在前侧111的区域中突出的载体部段121、122和在其之间的凹陷部130。附加地,载体110具有在后侧112的区域中存在的和过渡到凹陷部130中的穿通孔133。在示出的设计方案中,各三个穿通孔133位于相邻的和设为用于不同的要制造的器件100的载体部段121、122之间,从而位于切割线290的区域中(参见图19)。
穿通孔133可以通过将金属载体材料借助于各向同性的刻蚀在后侧上移除来制造。以这种方式,穿通孔133,如在图14中所示出,可以具有圆的横截面轮廓。可行的是,将载体110以上文所描述的方式预先结构化并且接着构成穿通孔133。替选地,首先可以在载体110中产生后侧上的留空部并且可以接着进行载体110的预先结构化,由此穿通孔133可以从留空部中突出。
随后,如在图15中所示出,具有腔156的塑料体150在预先结构化的金属载体110上构成。在所述借助于成型工艺执行的步骤中,将塑料体150的塑料材料在凹陷部130中、在穿通孔133中和在腔156的边缘处部分地设置在载体部段121、122上。在此,容纳在穿通孔133中的塑料材料形成塑料体150的锚固部段158,借助所述锚固部段,塑料体150锚固在载体110上。锚固部段158在后侧上与载体110或与其刻蚀掩模142齐平。由于穿通孔133的圆的横截面轮廓,锚固部段158具有朝载体110的后侧112的方向扩宽的横截面形状。所述设计方案能够实现塑料体150的可靠的锚固。
紧接于此进行如下步骤,如将发射辐射的光电子半导体芯片170在塑料体150的腔156中设置在载体部段121上,将半导体芯片170借助于键合线180连接到相邻的载体部段122上,将塑料体150的腔156用填充材料161填充(参见图16),以及将载体110在后侧上刻蚀,使得将载体110结构化为分离的载体部段121、122(参见图17)。器件复合件接着如在图18和20中所示出的那样通过将塑料体150沿着在载体部段121、122之间的切割线290切开而分割为分离的光电子器件100。在所述过程中,将塑料体150划分为属于单个器件100的塑料壳体本体155。也将位于切割线290的区域中的锚固部段158切开,从而在此分配到各两个塑料壳体本体155上。
以这种方式制造的光电子器件100或其塑料壳体本体155在边缘上具有附加的锚固部段158,所述锚固部段与载体部段121、122接合。具有朝器件100的后侧102的方向扩宽的横截面形状的锚固部段158分别侧向地邻接于载体部段121、122,并且在后侧上与相关的载体部段121、122或与由此形成的联接面135齐平。单个的、以这种方式制造的光电子器件100在图21的俯视图中描绘。由于锚固部段158,器件100可以具有高的机械稳定性。
关于锚固部段158的设置,以相应的方式可以考虑变化形式。这例如涉及锚固部段158的位置。例如,可以如下进行光电子器件100的制造,使得这种锚固部段158与图21不同地不仅在器件100的短边的区域中,而且附加地或替选地在长边的区域中存在。此外,锚固部段158不仅可以在边缘处,而且也可以在器件100的载体部段之间设置(未示出)。其他可能的位置是器件100的角部或还有在载体部段之内,如在更下面所阐述的方法流程中是这种情况(参见图26和44)。
图22根据预先结构化的且设有塑料体150的金属载体110的侧向剖视图示出另一可能的设计方案,所述设计方案关于锚固部段158是可考虑的。在此,载体110具有过渡到凹陷部130中的后侧的穿通孔133,所述穿通孔具有阶梯状地相对于凹陷部130伸出的形状。以相应的方式,设置在穿通孔133中的锚固部段158具有相对于塑料体150的位于凹陷部130中的子部段阶梯状地伸出的形状。所述设计方案能够实现塑料体150的稳定的锚固。在方法结束时执行的分割中,这种锚固部段158能够以相应的方式切开从而分布到多个或两个塑料壳体本体155上。塑料壳体本体155的由此产生的锚固部段158在此可以分别具有朝载体部段121、122的方向侧向伸出的形状(未示出)。
通过提供和预先结构化金属载体110、构成塑料体150和将载体110结构化为分离的载体部段可以产生预制的壳体200,所述预制的壳体能够以相应的方式制造成具有塑料体150的锚固部段158。此外,可以生产如下光电子器件100,所述光电子器件附加地具有驱动芯片190。借助于驱动芯片190可以电操控器件100的光电子半导体芯片170,其中所述驱动芯片具有集成电路因而也可以称作为IC(Integrated Circuit,集成电路)。为了实现这种器件100,芯片安装附加地包含将驱动芯片190安装在相应的载体部段上。
图23至28根据侧向剖视图和俯视图示出用于制造发射辐射的光电子器件100的另一方法流程,其中将两个前述方面一起应用。在所述方法中,如在图23和26中所示出,提供预制的壳体200,所述预制的壳体具有单独的金属载体部段121、122、123、124和与其连接的塑料体150,所述塑料体具有腔156、157。在示出的设计方案中,壳体200为每个要制造的器件100具有载体部段121、载体部段122、载体部段123和四个载体部段124。塑料体150针对每个要制造的器件100具有两个腔156、157,其中经由腔156在前侧上部分地露出载体部段121、122,并且经由另外的腔157部分地露出载体部段121、123、124。预制的壳体200或其塑料体150还具有锚固部段158。属于此的有如下锚固部段158,所述锚固部段位于相邻的且设计用于不同的要制造的器件100的载体部段122、123之间从而位于切割线290的区域中,以及分别设置在载体部段121之内的锚固部段158。
在图23和26中示出的预制的壳体200的未示出的制造可以通过如下方式进行,提供预先结构化的金属载体110,所述载体具有刻蚀掩模141、142,在前侧111的区域中突出的载体部段121、122、123、124,在环周侧上包围载体部段121、122、123、124的凹陷部130和穿通孔133。在此,为了制造锚固部段158在切割线290的区域中设置的穿通孔133过渡到凹陷部130中。所述穿通孔133可以通过将载体110在后侧上刻蚀产生。其他为了制造锚固部段158在载体部段121之内设置的穿通孔133可以通过将载体110在前侧上和在后侧上刻蚀来产生。在此,通过在前侧上刻蚀可以同时构成环绕突出的载体部段121、122、123、124的凹陷部130。接着,具有腔156、157的塑料体150可以在预先结构化的载体110上构成。通过在此发生的将塑料体150的塑料材料设置在穿通孔133中,可以产生锚固部段158。为了制成预制的壳体200,可以将载体110通过在后侧上刻蚀来结构化,从而可以提供单独的金属载体部段121、122、123、124。
在随后的芯片安装中,针对每个要制造的光电子器件100,如在图24和27中关于器件100所示出,将发射辐射的光电子半导体芯片170在腔156中安装在载体部段121上并且将所述光电子半导体芯片借助于键合线180连接到相邻的载体部段122上,并且将驱动芯片190安装在载体部段123上和将所述驱动芯片借助于键合线180连接到相邻的载体部段121、124上。在本设计方案中,驱动芯片190具有五个未示出的前侧的接触部,其中一个接触部经由键合线180连接到载体部段121上,而另一个接触部经由键合线180连接到载体部段124上。在光电子器件100中,载体部段124可以用于驱动芯片190的能量供应和将信息以控制信号的形式传送给驱动芯片190。
在芯片安装之后,将腔156、157如同样在图24中所示出的那样填充,使得半导体芯片170和驱动芯片190可以被封装从而抵御外部影响。为了该目的可以使用未示出的分配器。关于包含发射辐射的半导体芯片170的腔156使用上文所描述的填充材料161(辐射可穿透的塑料材料,其必要时包含发光材料颗粒)。关于包含驱动芯片190的腔157使用其他填充材料162。所述填充材料例如可以是辐射不可穿透的塑料材料。在图27的俯视图中以及也在图28中示出两个填充材料161、162作为透明材料。
接着,如在图25和28中所示出,通过将塑料体150沿着载体部段121、122、123、124之间的切割线290切开,将在填充腔156、157之后存在的器件复合件分割为单独的光电子器件100。由此,将塑料体150划分为属于各个器件100的塑料壳体本体155。也将锚固部段158的位于切割线290的区域中的部分切开并且分布到各两个塑料壳体本体155上。
以这种方式制造的光电子器件100具有分离的金属载体部段121、122、123、124和塑料壳体本体155,所述塑料壳体本体具有三个锚固部段158和两个腔156、157,其中在腔156中设置有发射辐射的半导体芯片170而在另一腔157中设置有驱动芯片190。通过所述设计方案,以及通过在驱动芯片腔157中使用辐射不可穿透的填充材料162,可以避免驱动芯片190由半导体芯片180所产生的和可能被转换的光辐射照射。因此可以避免损害驱动芯片190的功能性。金属载体部段121、122、123、124形成在后侧上的联接面135。驱动芯片190经由键合线180电联接到载体部段121上,在其上设置的半导体芯片170也可以与所述载体部段电连接。由此在半导体芯片170和驱动芯片190之间存在间接的电连接,由此可以借助于驱动芯片190电操控半导体芯片170。
关于驱动芯片190的使用,可能的变化形式在于,驱动芯片190不设置在塑料体150的腔157中,而是替代于此将驱动芯片190在构成塑料体150时在塑料体150中嵌入并且以这种方式封装。在这种设计方案中,在安装光电子半导体芯片170之前进行驱动芯片190的安装。
为了图解说明前述方面,图29以侧向剖视图示出另一预制的壳体200,所述另一预制的壳体是在图23至28的方法中所使用的壳体200的变化形式。壳体200具有分离的金属载体部段121、122、123、124,其中在图29中仅示出载体部段121、122、123。关于载体部段121、122、123、124存在对应于图26的构造。此外,壳体200具有塑料体150,所述塑料体针对每个要制造的光电子器件100具有仅一个用于容纳光电子半导体芯片170的腔156。此外,用于每个要制造的器件100的壳体200包括预先安装在载体部段123上的且在塑料体150中嵌入的驱动芯片190。驱动芯片190经由键合线180连接于载体部段121和其他在图29中未示出的载体部段124。关于驱动芯片190的布线存在对应于图27的设计方案。
图29的预制的壳体200的制造可以通过如下方式进行:提供具有突出的载体部段121、122、123、124,凹陷部130和穿通孔133的预先结构化的金属载体110;将驱动芯片190安装在载体部段123上并且借助于键合线180连接于载体部段121、124;将塑料体150在嵌入驱动芯片190的条件下在载体110上构成;并且将载体110随后通过在后侧上刻蚀来结构化为分离的载体部段121、122、123、124。为了进一步制造光电子器件100,可以将光电子半导体芯片170在塑料体150的腔156中设置在载体部段121上并且经由键合线180连接于载体部段122,可以将腔156填充,并且可以将器件复合件随后通过将塑料体150切开来分割。以这种方式制造的光电子器件100具有塑料壳体本体155,在所述塑料壳体本体中嵌入驱动芯片190(分别未示出)。在本设计方案中也可以避免照射驱动芯片190从而损害驱动芯片190的功能性。
关于具有驱动芯片190的光电子器件100的制造可行的是,这也在没有预制的壳体200的情况下进行。在此意义上,例如可以将根据图23至28所阐述的方法变形为,使得在将光电子半导体芯片170和驱动芯片190安装在构成在载体110上的塑料体150的腔156、157中之后,才将预先结构化的载体110结构化为分离的载体部段121、122、123、124。参照图29,在将光电子半导体芯片170安装在塑料体150的腔156中之后,才可以将预先结构化的载体110结构化为分离的载体部段121、122、123、124,其中塑料体150事先在装配有驱动芯片190的载体110上构成。
还可行的是,制造如下光电子器件100,其替代单个的发射辐射的光电子半导体芯片,具有多个发射辐射的光电子半导体芯片170。多个半导体芯片170可以共同设置在塑料壳体本体155的腔156中。多个半导体芯片170也可以是可分开操控的,这能通过金属载体部段的与其相协调的设计方案和半导体芯片170的相应的布线来实现。在该上下文中,还可以实现具有用于产生不同的光辐射的半导体芯片170的器件100的设计方案。其中例如包含具有用于产生红色、绿色和蓝色的光辐射的三个半导体芯片170的RGB器件100。
为了图解说明前述方面,图30示出预先结构化的金属载体110的俯视图,所述载体具有在前侧上突出的载体部段121、122、123、124、125、126和在其中存在的连通的凹陷部130,所述载体适合于制造光电子器件100,所述光电子器件具有三个发射辐射的半导体芯片170和驱动芯片190。图30示出载体110在要制造的器件100的区域中的局部。通过使用所述载体110制造的光电子器件100在图31的俯视图中示出。器件100具有三个发射辐射的半导体芯片170,所述半导体芯片设置在载体部段121、122、123中的各一个上。三个半导体芯片170可以构成为用于产生红色的、绿色的和蓝色的光辐射,使得器件100是RGB器件。
图31的光电子器件100还具有驱动芯片90,所述驱动芯片设置在载体部段125上。驱动芯片190经由键合线180连接于载体部段126。以这种方式,驱动芯片190可以用电能供应并且接收信息。驱动芯片190还经由键合线180连接于四个载体部段121、122、123、124。半导体芯片170也经由键合线180连接于载体部段121、122、123、124。以这种方式,在驱动芯片190和半导体芯片170之间构成间接的并且此外经由载体部段121、122、123、124实现的电连接。由此,半导体芯片170可以借助于驱动芯片190彼此分离地电操控。
图31的器件100的另一组成部分是塑料壳体本体155,驱动芯片190嵌入所述塑料壳体本体中。塑料壳体本体155具有腔156,经由所述腔,载体部段121、122、123、124在前侧上部分地露出。从上方观察,载体部段121、122、123、124因此部分地位于腔156之内和之外。半导体芯片170设置在腔156中。腔156还用辐射可穿透的或透明的填充材料161填充。
图31的光电子器件100可以与根据图29所阐述的方法类似地制造,即首先将驱动芯片190放置在图30中局部示出的预先结构化的载体110的载体部段125上并且布线。接着可以将具有腔156的封装驱动芯片190的塑料体150在载体110上构成,载体110可以通过在后侧上刻蚀而结构化为分离的载体部段121、122、123、124、125、126,并且可以将半导体芯片170在腔156中安装和布线。随后,可以填充腔156并且可以进行分割(分别未示出)。
图32示出图31的光电子器件100的后视图,根据所述后视图,关于在后侧上刻蚀载体时所执行的不仅在预先结构化的载体110的凹陷部130的区域中,而且也在载体部段、在此载体部段121、122、123、124的区域中移除载体材料的另一可能的设计方案变得清楚。在图32中,将在其中附加地刻蚀相关的载体部段121、122、123、124的后侧的刻蚀区域用阴影突出。由此,由载体部段121、122、123(以及还有125、126)形成的、并且在图32中没有用阴影示出的后侧的联接面135可以具有对称的设计方案。以这种方式,能够实现器件100的可靠的表面安装而不会发生偏移。已完全在后侧上被刻蚀的载体部段124具有相对于其他载体部段121、122、123、125、126更小的厚度并且不形成后侧的联接面135。
图31、32的光电子器件100例如可以作为智能RGB照明器件在机动车的内部空间中使用。在此,驱动芯片190例如可以经由数据总线接收关于如下内容的信息:应当用何种亮度和时间顺序照亮半导体芯片170。此外,可以在机动车的电池电压处运行器件100。电池电压可以明显高于半导体芯片170的正向电压,由此可以产生高的热损耗功率。具有金属载体部段121、122、123、124、125、126的器件100的设计方案在该上下文中能够实现,将所产生的热能有效地引出(分别未示出)。
关于光电子器件100的制造可考虑的另一方法变型形式在于,构成没有腔的塑料体150并且将光电子半导体芯片170嵌入其中。以这种方式,器件100可以低成本地生产。
为了图解说明前述方面,图33至39根据侧向剖视图和俯视图示出用于制造发射辐射的光电子器件100的另一方法流程。在所述方法中,如在图33和37中所示出,提供具有前侧的和后侧的刻蚀掩模141、142的预先结构化的金属载体110,所述载体具有在前侧111的区域中突出的载体部段121、122和在其之间的凹陷部130。载体部段121、122具有一致的横向尺寸。针对每个要制造的器件100设有载体部段121和载体部段122。预先结构化以上文所描述的方式通过利用刻蚀掩模141将载体110在前侧上各向同性地刻蚀来进行。
紧接于此,如在图34和38中所示出,将发射辐射的光电子半导体芯片170设置在预先结构化的金属载体110的前侧111上并且与其电连接。在此,半导体芯片170具有两个前侧的接触部175、176。接触部175包括一个圆形的和一个线形的接触部段。另一接触部176包括一个圆形的和两个线形的接触部段。在芯片安装时,将半导体芯片170分别固定在两个相邻的载体部段121、122上。所述工艺例如可以通过粘接、焊接或烧结执行。此外,半导体芯片170的前侧的接触部175、176经由键合线180与载体部段121、122中的各一个存在半导体芯片170的载体部段电连接。在此,键合线180连接于芯片接触部175、176的圆形的接触部段。
接着,如同样在图34中所示出,塑料体150在装配有半导体芯片170的金属载体110的前侧上构成。这进行成,使得光电子半导体芯片170连同键合线180嵌入塑料体150中。塑料体150还设置在载体110的凹陷部130中。由于各向同性的刻蚀,凹陷部130可以具有底切,使得在载体110和塑料体150之间的啮合是可能的。
为了构成塑料体150将呈连续的且覆盖光电子半导体芯片170的层的形式的塑料材料施加在载体110上。为了该目的,例如可以执行成型工艺。可行的还有塑料材料的浇注,这可以通过使用称作为坝的限界结构进行(所谓的Dam&fill法;分别未示出)。所使用的塑料材料可以是辐射可穿透的或透明的塑料材料,例如是硅酮材料或环氧化物材料。也可能使用热塑性塑料或热固性塑料。此外,塑料材料可以附加地包含未示出的发光材料颗粒,由此可以引起在运行中由半导体芯片170发出的光辐射的辐射转换。在图38的俯视图中,以及也在下面的俯视图中,塑料材料作为透明材料示出。
下面,将载体110,如在图35中所示出,通过利用刻蚀掩模142在凹陷部130的区域中在后侧上各向同性地刻蚀而结构化为分离的金属载体部段121、122。刻蚀进行直至达到塑料体150,由此塑料体150在后侧上部分地露出。在此状态中,分离的载体部段121、122通过塑料体150保持在一起。载体部段121、122在横截面中具有侧壁131,所述侧壁具有两个弯曲的且形成共同的侧向突出的棱边的子侧壁。
器件复合件接着,如在图36和39中所示出,通过将塑料体150沿着在载体部段121、122之间的切割线290切开而分割为分离的光电子器件100。在所述过程中,塑料体150划分为属于各个器件100的塑料壳体本体155。
已借助于图33至39的方法制造的单个的光电子器件100以侧向剖视图和以俯视图在图40和41中绘制。器件100具有两个单独的金属载体部段121、122,设置在载体部段121、122上的且与所述载体部段经由键合线180电连接的发射辐射的半导体芯片170,和邻接于载体部段121、122和半导体芯片10的且将半导体芯片170封装的塑料壳体本体155。塑料壳体本体155形成器件100的前侧101和环绕的侧表面105。器件100的结构化的后侧102由塑料壳体本体155和载体部段121、122形成。在器件100的运行中,可以将光辐射经由塑料壳体本体144,从而经由器件100的前侧102、侧表面105和部分地也经由后侧102发出。
图42和43示出另一光电子器件100的侧向剖视图和俯视图,所述另一光电子器件具有与在图40、41中所示出的器件100类似的构造。器件100具有两个分离的金属载体部段121、122,所述载体部段具有不同的横向尺寸。具有两个前侧的接触部175、176的发射辐射的半导体芯片170设置在载体部段121上并且经由键合线180连接于载体部段121、122。另一组成部分是邻接于载体部段121、122的且将半导体芯片170封装的塑料壳体本体155。具有在图42、43中示出的设计方案的器件100的未示出的制造可以根据图33至39的方法流程进行,其中在此产生具有不同的横向尺寸的载体部段121、122并且将半导体芯片170仅安装在载体部段121上。通过将半导体芯片170仅设置在载体部段121上,与在图40、41中所示出的、其中半导体芯片170设置在两个载体部段121、122上从而覆盖塑料壳体本体155的位于载体部段121、122之间的子区域的设计方案相比,可以实现在器件100的运行中的更小的后侧的辐射发射。
关于其半导体芯片170嵌入塑料壳体本体155中的光电子器件100的制造,能够以相应的方式实现锚固,其方式为:提供具有穿通孔133的载体110并且在将塑料体150在载体110上构成时将所使用的塑料材料设置在穿通孔133中。为了图解说明,下面根据图44和45详细探讨图33至39的方法的可能的变型方案。
图44示出预先结构化的金属载体110的对应于图38的俯视图,所述载体装配有半导体芯片170并且在所述载体上构成有将半导体芯片170封装的塑料体150。载体110具有过渡到凹陷部130中的后侧的穿通孔133。在示出的设计方案中,穿通孔133位于相邻的和设为用于不同的要制造的器件100的载体部段121、122的角部的区域中,从而位于切割线290的区域中。在将塑料体150在载体110上构成时,将所使用的塑料材料引入到穿通孔133中,如在图45中在穿通孔133的区域中以侧向剖视图示出。塑料体155的由此形成的锚固部段158在后侧上与载体110齐平。在此,穿通孔133具有阶梯状地相对于凹陷部130伸出的形状。以相应的方式,锚固部段158具有相对于塑料体150的位于凹陷部130中的子部段阶梯状地伸出的形状。在方法结束时执行的分割可以将锚固部段158切开从而分布到多个或四个塑料壳体本体155上(未示出)。
图46至49根据侧向剖视图示出用于制造光电子器件100的另一方法流程。在此涉及图33至39的方法的另一变型方案,其中塑料体150不由一种,而是由两种不同的塑料材料151、152构成。在方法开始时又如在图46中所示出的那样提供具有前侧的和后侧的刻蚀掩模141、142的预先结构化的金属载体110,所述载体具有在前侧111的区域中突出的载体部段121、122和在其之间的凹陷部130。从上方观察,预先结构化的载体110具有对应于图37的构造。接着,如同样在图46中所示出的,第一塑料材料151设置在载体110的前侧111上。塑料材料151仅引入到载体110的凹陷部130中。这进行成,使得塑料材料151与载体部段121、122或与所属的前侧的刻蚀掩模141齐平。为了该目的,例如可以执行成型工艺(未示出)。塑料材料151是反射性的塑料材料,其包含未示出的反射性的颗粒从而可以具有白色。塑料材料151例如可以是硅酮材料或是环氧化物材料,其中嵌入有反射性的TiO2颗粒。
在随后的芯片安装时,如在图47中所示出,发射辐射的光电子半导体芯片170分别设置在两个相邻的载体部段121、122上并且借助于键合线180连接于载体部段121、122中的各一个上。此外,如同样在图47中所示出,第二塑料材料152设置在第一塑料材料151、载体部段121、122和半导体芯片170上,由此半导体芯片170连同键合线180嵌入塑料材料152中。由此在载体110上同时提供包括两种塑料材料151、152的塑料体150。图38的俯视图能够以相应的方式参照图47应用。第二塑料材料152以连续的且覆盖半导体芯片170的层的形式施加。为了该目的例如可以执行成型工艺或浇注工艺(未示出)。第二塑料材料152可以是辐射可穿透的或透明的塑料材料,例如是硅酮材料或环氧化物材料,并且可能包含用于辐射转换的未示出的发光材料颗粒。
紧接于此,将载体110,如在图48中所示出,通过在凹陷部130的区域中在后侧上刻蚀而结构化为分离的载体部段121、122。刻蚀执行直至达到塑料体150的第一塑料材料151,由此塑料材料151在后侧上部分地露出。
下面将器件复合件,如在图49中所示出的,通过将塑料体150的塑料材料151、152沿着载体部段121、122之间的切割线290切开而分割为分离的光电子器件100。图39的俯视图能够以相应的方式参照图49应用。在分割时将塑料体150划分为属于各个器件100的塑料壳体本体155。
单个的借助于之前所阐述的方法制造的光电子器件100在图50的侧向剖视图中示出。从上方观察,器件100可以具有对应于图41的构造。器件100与在图40中所示出的设计方案的区别在于,塑料壳体本体155包括两种不同的塑料材料151、152。第一塑料材料151侧向地位于载体部段121、122旁边和其之间。在此,第一塑料材料151与载体部段121、122的前侧齐平或与在此存在的前侧的刻蚀掩模141齐平。第二塑料材料152设置在第一塑料材料151、载体部段121、122和半导体芯片170上。器件100的前侧101由第二塑料材料152形成。器件100的环绕的侧表面105由两种塑料材料151、152形成。器件100的结构化的后侧102由第一塑料材料151和载体部段121、122形成。在器件100的运行中可以将光辐射经由塑料壳体本体155的第二塑料材料152,从而经由前侧102和侧表面105发出。后侧的辐射发射可以借助于反射性的第一塑料材料151抑制。
图51示出另一光电子器件100的侧向剖视图,所述另一光电子器件具有与图42、43类似的构造,并且所述另一光电子器件与前面所阐述的器件100相对应地具有由两种塑料材料151、152构成的塑料壳体本体155。因此,在此也可以避免在器件100的运行中的后侧的辐射发射。具有在图51中示出的设计方案100的器件100的未示出的制造与前面所阐述的方法类似地进行,其中在此产生具有不同的横向尺寸的载体部段121、122并且将半导体芯片170仅安装在载体部段121上。
在上文所阐述的方法流程中制造光电子器件100,所述光电子器件具有由载体部段或所属的刻蚀掩模层部段142形成的后侧的联接面135。在光电子器件100的表面安装的范围内,可以将联接面135用焊剂润湿。关于载体部段的侧壁131也可以出现润湿,即使当附加地使用助熔剂时也如此。这可以是期望的或不期望的。在该上下文中可以考虑的是,将所述方法变型为,使得润湿层145在金属载体部段上构成,借助于所述润湿层能够实现用焊剂的预设的润湿。
为了图解说明,下面根据图52和53的侧向剖视图详细阐述关于图46至49的方法的可能的工作方式。在此,在后侧上刻蚀以将金属载体110结构化为分离的载体部段121、122(参见图48)之后和在分割之前,将后侧的刻蚀掩模142如在图52中所示出的那样从载体部段121、122移除。在金属的刻蚀掩模142中,所述过程例如能够以机械的方式借助于磨削或研磨来执行(未示出)。为了可以简单地执行所述过程,也可以考虑将后侧的刻蚀掩模142与上面的描述不同地不以金属的刻蚀掩模的形式,而是替代于此以由光刻胶材料构成的光刻胶掩模的形式实现。在本设计方案中,例如可以利用溶剂来执行刻蚀掩模142的移除(未示出)。
接着,将相对于塑料体150突出的载体部段121、122清洁(未示出),由此在载体部段121、122的后侧上和在侧壁131上可以存在无遮蔽的初始的金属载体材料(铜)。此外,如在图53中所示出的,金属的润湿层145在载体部段121、122的后侧上和在侧壁上构成。为此,可以执行无电流的金属化法(Electroless Plating,非电解镀层),其中将润湿层145选择性地且在不应用掩模或光刻胶掩模的情况下在载体部段121、122上产生。可能的例如是ENEPIG法(Electroless Nickel Electroless Palladium Immersion Gold,化学镀镍钯浸金),使得润湿层145由NiPdAu形成。下面,器件复合件可以通过将塑料体150切开而分割为分离的光电子器件100(未示出)。
图54示出以上文所描述的方式制造的光电子器件100的侧向剖视图,所述光电子器件在执行表面安装之后设置在电路板260上。电路板260具有接触部261。器件100与金属载体部段121、122并且利用焊剂270与电路板260的接触部261电连接和机械连接。具有在后侧上和在侧壁上存在的润湿层145的载体部段121、122的设计方案能够实现将载体部段121、122用焊剂270在相对大的润湿面上多侧地润湿。由此得到安装在电路板260上的器件100的高的抗切强度。此外,能够实现侧向的焊接控制。
图55至57根据侧向剖视图示出另一工作方式,其关于图46至49的方法可考虑。在此,在后侧上刻蚀以将金属载体110结构化为分离的载体部段121、122(参见图48)之后和在分割之前,将后侧的刻蚀掩模142从载体部段121、122移除(参见图52),将相对于塑料体150突出的载体部段121、122清洁(未示出),并且如在图55中所示出的,将防润湿层146在载体部段121、122的后侧上和在侧壁上构成。为了构成防润湿层146可以将金属、例如镍通过无电流的金属化法在载体部段121、122上沉积并且随后氧化。将由此形成的防润湿层146随后,如在图56中所示出的,在载体部段121、122的后侧上移除。所述过程例如能够以机械的方式借助于磨削或研磨来执行。也可能的是,将防润湿层146仅部分地移除或磨掉(分别未示出)。随后,如在图57所示出,在载体部段121、122的后侧上构成金属的润湿层145。这可以如上文所描述的那样借助于无电流的金属化法、例如ENEPIG法进行,其中润湿层145选择性地并且在没有(光刻胶)掩模的情况下在载体部段121、122的后侧上产生。随后,可以将器件复合件通过将塑料体150切开而分割为单独的光电子器件100(未示出)。
图58示出以上文所描述的方式制造的光电子器件100的侧向剖视图,所述光电子器件在执行表面安装之后设置在电路板260上。器件100与金属载体部段121、122并且利用焊剂270与电路板260的接触部261电地且机械地连接。具有设置在侧壁上的防润湿层146和在后侧上存在的润湿层145的载体部段121、122的设计方案能够实现用焊剂270平面地润湿载体部段121、122。载体部段121、122的侧壁的润湿可以通过防润湿层146来防止。在此充分利用的是,防润湿层146相对于助焊剂的特征也可以在于高的稳定性。这例如在由氧化镍构成的防润湿层146的设计方案中是这种情况。以这种方式存在设置小的载体部段121、122和在载体部段121、122之间的小的间距的可能性。
其他上文所描述的方法流程也能够以相应的方式如下改型,即载体部段在分割之前设有润湿层145和可能设有防润湿层146(未示出)。
关于具有在塑料壳体本体155中嵌入的发射辐射的半导体芯片170的光电子器件100的制造,如其根据图33至39和随后的附图的方法流程所阐述的那样,其他可能的变型方案在于:制造替代单个半导体芯片而具有多个半导体芯片170的光电子器件100。多个半导体芯片170可以分开地操控,这能通过金属载体部段的与其相协调的设计方案和半导体芯片170的相应的布线来实现。此外,半导体芯片170可以构成为用于产生不同的光辐射,并且器件100例如能够以RGB器件的形式实现。
为了图解说明前述方面,图59和60示出另一光电子器件100的侧向剖视图和俯视图。器件100具有四个分离的且在后侧上可接触的金属载体部段121、122、123、124,三个设置在载体部段121上的发射辐射的半导体芯片170和邻接于载体部段121、122、123、124和半导体芯片170的且将半导体芯片170封装的塑料壳体本体155。塑料壳体本体155由辐射可穿透的或透明的塑料材料构成。半导体芯片170可以构成用于产生红色的、绿色的和蓝色的光辐射,使得器件100是RGB器件。
在此,半导体芯片170具有未示出的后侧的接触部和前侧的接触部175。借助后侧的接触部和经由未示出的导电的连接材料(粘接剂、焊剂或烧结膏)半导体芯片170与载体部段121电连接。半导体芯片170的前侧的接触部175经由键合线180连接于载体部段122、123、124中的各一个载体部段上。图59的剖视图由于概览性而略微与图60不同,其中两个半导体芯片170连同键合线180以处于共同的剖平面中的方式示出。具有在图59、60中示出的设计方案的光电子器件100的未示出的制造可以与图33至39的方法流程类似地进行,其中在此针对每个要制造的器件100产生载体部段121、122、123、124并且将半导体芯片170对应于图59、60在载体部段121上安装和布线。
图61和62示出另一类似构造的光电子器件100的侧向剖视图和俯视图。器件100具有六个分离的且在后侧上可接触的金属载体部段121、122、123、124、125、126,其中在载体部段121、123、125上分别设置有发射辐射的半导体芯片170。器件100还具有邻接于载体部段121、122、123、124、124、126和半导体芯片170的且将半导体芯片170封装的塑料壳体本体155。塑料壳体本体155由辐射可穿透的或透明的塑料材料构成。半导体芯片170可以构成用于产生红色的、绿色的和蓝色的光辐射,使得器件100是RGB器件。
半导体芯片170借助后侧的接触部和经由导电的连接材料与载体部段121、123、125电连接(未示出)。半导体芯片170的前侧的接触部175经由键合线180连接于载体部段122、124、126中的各一个载体部段。具有在图61、62中示出的构造的光电子器件100的未示出的制造可以与图33至39的方法流程类似地进行,其中在此针对每个要制造的器件100构成载体部段121、122、123、124、125、126并且将半导体芯片170对应于图61、62在载体部段121、123、125上安装和布线。
除了上文所描述的且在图中绘制的实施方式以外,可提出其他实施方式,其可以包括特征的组合和/或其他变型方案。
例如可能的是,代替上文给出的材料使用其他材料。在此意义上,载体110例如可以由与铜不同的金属材料构成。可能的载体材料例如是铁镍、铝或钼。此外,上述数量说明仅视为实例,其可以由其他说明替代。
为了引起辐射转换可以使用发射辐射的半导体芯片,所述半导体芯片具有用于辐射转换的层状的或薄片状的转换元件。替选地,这种转换层或转换元件也可以在芯片安装之后在半导体芯片上构成或设置。
另一变型方案是,将前侧的刻蚀掩模141不以金属的刻蚀掩模的形式,而是以由光刻胶材料构成的光刻胶掩模的形式实现。
尽管本发明的细节通过优选的实施例详细说明和描述,但是本发明不受公开的实例限制,并且本领域技术人员可以从中推导出其他变型形式,而不脱离本发明的保护范围。
附图标记列表
100 光电子器件
101 前侧
102 后侧
105 侧表面
110 载体
111 前侧
112 后侧
121 载体部段
122 载体部段
123 载体部段
124 载体部段
125 载体部段
126 载体部段
130 凹陷部
131 侧壁
132 凹陷部
133 穿通孔
135 联接面
139 刻蚀区域
141 刻蚀掩模
142 刻蚀掩模
145 润湿层
146 防润湿层
150 塑料体
151 塑料材料
152 塑料材料
155 塑料壳体本体
156 腔
157 腔
158 锚固部段
161 填充材料
162 填充材料
170 光电子半导体芯片
175 接触部
176 接触部
180 键合线
190 驱动芯片
200 预制的壳体
210 厚度
230 深度
241 间距
242 间距
260 电路板
261 接触部
270 焊剂
290 切割线

Claims (24)

1.一种用于制造光电子器件(100)的方法,所述方法包括:
提供金属载体(110),其中所述载体具有前侧(111)和与所述前侧相反的后侧(112);
在前侧上移除载体材料,使得所述载体(110)在所述前侧(111)的区域中具有突出的载体部段(121,122,123,124,125,126)和在其之间设置的凹陷部(130);
构成邻接于载体部段(121,122,123,124,125,126)的塑料体(150);
将光电子半导体芯片(170)设置在载体部段(121,122,123,125)上;
在所述凹陷部(130)的区域中在后侧上移除载体材料,使得所述载体(110)结构化为分离的载体部段(121,122,123,124,125,126);和
进行分割,其中将所述塑料体(150)在分离的载体部段之间切开并且形成具有至少一个光电子半导体芯片(170)的分割的光电子器件(100)。
2.根据权利要求1所述的方法,
其中所述塑料体(150)具有腔(156,157),并且其中将所述光电子半导体芯片(170)在所述塑料体(150)的腔(156)中设置在载体部段上。
3.根据权利要求2所述的方法,
其中将填充材料(161,162)引入到所述塑料体(150)的腔(156,157)中。
4.根据权利要求1所述的方法,
其中将所述光电子半导体器件(170)嵌入所述塑料体(150)中。
5.根据权利要求4所述的方法,
其中所述塑料体(150)的构成包括第一和第二塑料材料(151,152)的设置,其中所述第一塑料材料(151)是反射性的塑料材料,其中将所述第一塑料材料(151)在设置所述光电子半导体芯片(170)之前设置在所述载体(110)的所述凹陷部(130)中,并且其中将所述第二塑料材料(152)在设置所述光电子半导体芯片(170)之后设置在所述第一塑料材料(151)、所述光电子半导体芯片(170)和载体部段(121,122)上,使得所述光电子半导体芯片(170)嵌入所述第二塑料材料(152)中。
6.根据上述权利要求中任一项所述的方法,
其中将驱动芯片(190)设置在载体部段(123,125)上,并且其中通过分割形成的光电子器件具有驱动芯片(190)。
7.根据权利要求6所述的方法,
其中将所述驱动芯片(190)嵌入所述塑料体(150)中或者设置在所述塑料体(150)的设计为仅用于所述驱动芯片(190)而不用于所述光电子半导体芯片(170)的腔(157)中。
8.根据上述权利要求中任一项所述的方法,
其中在所述载体(110)中构成穿通孔(133),并且其中所述塑料体(150)的构成进行成,使得所述塑料体(150)具有设置在所述穿通孔(133)中的锚固部段(158)。
9.根据上述权利要求中任一项所述的方法,
其中在将所述载体(110)结构化为分离的载体部段之后,在所述载体部段(121,122)的后侧上和侧壁上构成金属润湿层(145)。
10.根据权利要求1至8中任一项所述的方法,
其中在将所述载体(110)结构化为分离的载体部段之后,在所述载体部段(121,122)的侧壁上构成防润湿层(146)和在载体部段(121,122)的后侧上构成金属润湿层(145)。
11.根据上述权利要求中任一项所述的方法,
其中在后侧上移除载体材料之前,将所述光电子半导体芯片(170)设置在载体部段上。
12.根据权利要求1至10中任一项所述的方法,
其中在后侧上移除载体材料之后,将所述光电子半导体芯片(170)设置在载体部段上。
13.根据上述权利要求中任一项所述的方法,
其中借助于刻蚀执行载体材料在前侧上和在后侧上的移除。
14.根据上述权利要求中任一项所述的方法,
其中所述光电子半导体芯片(170)是发射辐射的半导体芯片。
15.根据上述权利要求中任一项所述的方法,
其中通过在前侧上移除载体材料,进行所述载体(110)的预先结构化,其中所述塑料体(150)的构成在预先结构化的所述载体(110)上进行,并且其中在构成所述塑料体(150)之后,在后侧上移除载体材料以将所述载体(110)结构化为分离的载体部段(121,122,123,124,125,126)。
16.一种光电子器件(100),具有:
多个单独的金属载体部段(121,122,123,124,125,126);
邻接于所述载体部段的塑料壳体本体(155);和
至少一个光电子半导体芯片(170),所述光电子半导体芯片设置在至少一个载体部段上,
其中所述光电子器件的环绕的侧表面(105)通过所述塑料壳体本体(155)形成。
17.根据权利要求16所述的光电子器件,
其中所述光电子器件的后侧(102)是结构化的而不是平坦的。
18.根据权利要求16或17所述的光电子器件,
其中所述塑料壳体本体(155)具有腔(156),在所述腔中设置有至少一个光电子半导体芯片(170),或者其中所述至少一个光电子半导体芯片(170)嵌入所述塑料壳体本体(155)中。
19.根据权利要求16至18中任一项所述的光电子器件,
其中所述塑料壳体本体(155)具有至少一个后侧的锚固部段(158)。
20.根据权利要求16至19中任一项所述的光电子器件,
所述光电子器件具有用于电操控所述至少一个光电子半导体芯片(170)的驱动芯片(190),其中所述驱动芯片(190)嵌入所述塑料壳体本体(155)中或者设置在所述塑料壳体本体(155)的专门为所述驱动芯片(190)设置的腔(157)中。
21.根据权利要求16至20中任一项所述的光电子器件,
其中所述金属载体部段的至少一部分具有在侧壁上的防润湿层(146)。
22.根据权利要求16至21中任一项所述的光电子器件,
所述光电子器件具有用于电操控所述至少一个光电子半导体芯片(170)的驱动芯片(190),其中所述驱动芯片(190)设置在所述塑料壳体本体(155)的专门为所述驱动芯片(190)设置的腔(157)中,所述腔用辐射可穿透的填充材料(162)填充。
23.根据权利要求16至22中任一项所述的光电子器件,
其中所述塑料壳体本体(155)具有腔(156),在所述腔中设置有至少一个光电子半导体芯片(170),其中所述光电子器件具有用于电操控所述至少一个光电子半导体芯片(170)的驱动芯片(190),并且其中所述驱动芯片(190)嵌入所述塑料壳体本体(155)中或者设置在所述塑料壳体本体(155)的另外的和专门为所述驱动芯片(190)设置的腔(157)中。
24.根据权利要求16至23中任一项所述的光电子器件,
其中所述塑料壳体本体(155)由第一和第二塑料材料(151,152)构成,其中所述第一塑料材料(151)是反射性的塑料材料并且侧向地位于所述载体部段旁边和其之间,其中所述第二塑料材料(152)设置在所述第一塑料材料(151)、所述载体部段和所述至少一个光电子半导体芯片(170)上,使得所述至少一个光电子半导体芯片(170)嵌入所述第二塑料材料(152)中,并且其中所述第二塑料材料(152)是辐射可穿透的塑料材料或是辐射可穿透的且包含发光材料颗粒的塑料材料。
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