CN117957655A - 光电器件、照明单元及用于制造光电器件的方法 - Google Patents

Abstract

说明了一种光电器件(10)。该光电器件具有带有多个接触部(22)的引线框(20)，还具有包括驱动器电路(36)的电路芯片(30)，所述电路芯片具有面向引线框的下侧(32)和背向引线框的上侧(34)。发射辐射的半导体芯片(40)布置在电路芯片的上侧上，其中在电路芯片与发射辐射的半导体芯片之间布置重新布线层(50)，用于电接触驱动器电路和发射辐射的半导体芯片。发射辐射的半导体芯片的连接端(42)经由接触凸块(52)与重新布线层电连接，并且重新布线层经由引线连接(54)与引线框的接触部电连接。此外还说明了照明单元(100)及制造方法。

Description

光电器件、照明单元及用于制造光电器件的方法

背景技术

照明单元可以借助于半导体芯片来形成。特别地，可以由发光二极管(LED)或由二极管所发射的光来覆盖宽的颜色空间。为了操控LED，具有驱动器电路的电路芯片(integrated circuit，集成电路，IC)是有利的，以便为LED供应足够的电流。所述电路芯片的另一功能可以是保证所发射的光的颜色均匀性和颜色稳定性。正好红光LED的亮度对温度非常敏感，因此可能需要进行温度补偿。

如果LED距电路芯片一定距离地安装在引线框上，则IC与LED之间可能存在导热性差的材料，由此可能严重限制电路芯片与LED之间的热耦合。因此，色坐标校正经受对应的严重的不准确性。此外，由于LED和IC的侧向布置，部件也对应较大。

发明内容

特定实施方式的至少一个任务是说明一种具有有效布置的光电器件。特定实施方式的另一任务是说明一种具有多个这种光电器件的照明单元。另外，特定实施方式的任务是说明一种用于制造光电器件的方法。

本公开基于堆叠地布置电路芯片和发射辐射的半导体芯片以改善两种芯片之间的热耦合并实现最小的部件尺寸的思想。

这里及下文中，“辐射”或“光”可以特别是表示具有一种或多种波长或波长范围的电磁辐射。特别地，这里和下面描述的光或辐射可以具有可见光或者可以是可见光。

根据至少一种实施方式，光电器件具有带有多个接触部的引线框(leadframe)。接触部被构造为电连接端(pin，引脚)并且彼此电绝缘。引线框可以具有基体，所述基体也可以用作热沉或散热器。接触部可以在横向方向上围绕基体布置。横向方向平行于引线框的主延伸平面。引线框具有背面和正面。引线框以及特别是引线框的接触部在正面具有可接合表面，以便能够在可接合表面上固定引线连接。引线框的背面可以通过粘合和/或焊接例如固定在电路板上。为此，接触部可以具有焊料检查结构以保证焊点的可视检查。

根据至少一种实施方式，光电器件具有电路芯片。电路芯片包括面向引线框的下侧和背向引线框的上侧。该电路芯片还包括驱动器电路。

这意味着电路芯片在横断方向上布置在引线框上方。横断方向垂直于引线框的主延伸平面。电路芯片的主延伸平面基本上平行于或平行于引线框的主延伸平面。电路芯片的下侧固定到引线框的正面，并且特别是固定到引线框的基体。引线框的接触部未被电路芯片覆盖。电路芯片可以例如借助于粘合层固定到引线框。粘合层优选为导热粘合剂层。电路芯片可以由半导体材料构成并且例如使用CMOS技术来制造。除了驱动器电路之外，电路芯片还可以具有另外的电路组件。例如，电路芯片还包括温度传感器、通信单元和/或存储元件。电路芯片可以实现LED的校准，其中校准数据存储在芯片的可编程存储元件中。电路芯片的驱动器电路被设置并构造为提供用于运行下文中描述的半导体芯片的驱动器电流。

根据至少一种实施方式，光电器件具有至少一个发射辐射的半导体芯片。发射辐射的半导体芯片布置在电路芯片的上侧。

这意味着发射辐射的半导体芯片(下文中有时仅称为半导体芯片)在横断方向上布置在电路芯片上方。半导体芯片的主延伸平面基本上平行于或平行于电路芯片的主延伸平面。引线框、电路芯片和半导体芯片上下叠加地布置并形成堆叠。半导体芯片可以借助于另外的粘合层固定到电路芯片，其中另外的粘合层可以由导热的粘合剂层形成。光电器件可以具有多个半导体芯片，每个半导体芯片布置在电路芯片的上侧。特别地，光电器件具有在运行期间发射不同波长的光的半导体芯片。例如，第一半导体芯片发射红色波长范围内的光，第二半导体芯片发射绿色波长范围内的光，第三半导体芯片发射蓝色波长范围内的光。还可能的是，另外的半导体芯片发射不可见波长范围内的光，例如红外或紫外范围内的光。

根据至少一种实施方式，光电器件具有用于电接触驱动器电路和发射辐射的半导体芯片的重新布线层，所述重新布线层布置在电路芯片与发射辐射的半导体芯片之间。

这意味着重新布线层布置在电路芯片的上侧上，并且半导体芯片布置在重新布线层上。重新布线层与电路芯片的、特别是驱动器电路的电子组件电连接。这可能意味着重新布线层与电路芯片内的导体轨道电连接。

发射辐射的半导体芯片具有特别是经由接触凸块(bump)与重新布线层电连接的连接端。

半导体芯片的连接端特别是可以包括用于布置在半导体芯片中的LED的阳极连接端和阴极连接端。半导体芯片的连接端可以布置在半导体芯片的与辐射发射侧相对的侧上。这特别是可以意味着半导体芯片借助于倒装(Filip-Chip，倒装芯片)布置在重新布线层上。接触凸块例如可以通过焊料凸块(solder bumps)、通过半导体芯片的接触部、通过所谓的柱形凸块或通过导电的粘合剂形成。

根据至少一种实施方式，光电器件具有引线连接(wire bonds，引线接合)。重新布线层经由引线连接与引线框的接触部电连接。引线连接例如可以具有金作为材料。

通过在电路芯片上施加特定于应用的重新布线层，为半导体芯片创建了接触面。通过将半导体芯片直接安装到电路芯片的上侧上，实现最佳可能的热耦合，因为由半导体芯片发出的热直接通过电路芯片传输到散热器。通过所描述的布置，电路芯片和半导体芯片热耦合。所使用的材料可以被构造为导热的，从而可以将半导体芯片与电路芯片之间的热路径减小到小于10μm。

与半导体芯片在电路芯片旁的侧向布置相比，通过将它们彼此堆叠在横向上需要更少的空间，这导致部件尺寸的剧烈减小。通过使用接触凸块(即倒装芯片安装)，附加地还取消了至半导体芯片的引线连接，由此还有进一步降低成本的潜力。例如，可以将部件尺寸减小到小于2.4x1.9mm²。

根据至少一种实施方式，光电器件包括：具有多个接触部的引线框；包括驱动器电路的电路芯片，所述电路芯片具有面向引线框的下侧和背向引线框的上侧；布置在电路芯片的上侧的至少一个发射辐射的半导体芯片；布置在电路芯片与发射辐射的半导体芯片之间的重新布线层，用于电接触驱动器电路和发射辐射的半导体芯片，其中发射辐射的半导体芯片的连接端经由接触凸块与重新布线层电连接，并且重新布线层经由引线连接与引线框的接触部电连接。

根据至少一种另外的实施方式，至少一个发射辐射的半导体芯片具有发光二极管。

例如，发光二极管(LED)是生长在蓝宝石衬底上的氮化镓(GaN)基LED。LED可以包括第一n掺杂半导体层和第二p掺杂半导体层，由此形成pn结。蓝宝石衬底可以被设置用于提高二极管的光耦合输出效率。硅基二极管也是可能的。LED优选地是倒装芯片LED，即连接端布置在与发光侧相对的一侧上的LED。

发光二极管可以具有小尺寸。由于发光二极管的尺寸小，可以实现高度的灵活性，从而使辐射源能够与系统适配。由于尺寸小，还可以将各个LED或半导体芯片布置成阵列和像素。此外，LED具有较低的运行热，并且允许快速的开关周期。LED发射的波长可以有针对性地适配。LED具有高度的机械稳定性并且拥有较长的使用寿命。通过改变驱动器电流，LED发射的光强度可以在标称功率的约1-100％范围内适配。

根据至少一种另外的实施方式，至少一个发射辐射的半导体芯片包括第一半导体芯片，所述第一半导体芯片在运行期间发射红色波长范围内的光。替代地或附加地，至少一个发射辐射的半导体芯片包括第二半导体芯片，所述第二半导体芯片在运行期间发射绿色波长范围内的光。替代地或附加地，至少一个发射辐射的半导体芯片包括第三半导体芯片，所述第三半导体芯片在运行期间发射蓝色波长范围内的光。

这可以意味着总共三个半导体芯片布置在电路芯片的上侧上。根据至少一种另外的实施例，光电器件具有发射另外的波长范围内的光的至少一个另外的半导体芯片。半导体芯片可以线性地(即，成行地)布置在电路芯片的上侧上。同样可能的是，半导体芯片以其他方式相对于彼此布置，例如布置为三角形或矩阵。

通过布置多个在运行期间发射不同波长范围内的光的半导体芯片，可以覆盖宽的色谱。特别地，通过混合由半导体芯片发射的光可以实现更宽的色谱。

根据至少一种另外的实施方式，至少一个发射辐射的半导体芯片的发射方向包括垂直于引线框的主延伸平面的横断方向。

这可以意味着至少一个半导体芯片基本上朝着背向引线框的方向发射光。因此，光电器件可以被构造为所谓的Toplooker。然而，发射方向也可以包含横向的方向分量。有利地，发射方向包括其中所发射的光不被光电器件阻止传播的方向。这尤其是通过以下方式来实现，即半导体芯片的连接端布置在半导体芯片的与辐射发射侧相对的一侧上，并且这些连接端借助于倒装与重新布线层连接。

根据至少一种另外的实施方式，光电器件还包括固定到引线框的外壳体。外壳体被构造为使得其包围电路芯片。外壳体在电路芯片上方具有至少一个凹部，在所述至少一个凹部中布置有至少一个发射辐射的半导体芯片。

外壳体可以具有合适的塑料材料，用所述塑料材料包围电路芯片，例如嵌件成型。外壳体优选地具有白色灌封材料，以拥有对所发射的光反射的特性。外壳体可以具有环氧树脂基或硅树脂基材料。外壳体固定到引线框。为了将外壳体更好地粘附在引线框上，引线框可以具有通过从背面各向同性蚀刻的空腔形成并且与引线框的正面连接的锚定结构。灌封料填充这些空腔并硬化以形成最终的外壳体。由于锚定结构的蚀刻轮廓朝向正面逐渐变细，防止了外壳体分层。电路芯片除了其上侧之外可以完全由外壳体包围。同样，引线连接可以完全由外壳体包围。在横向方向上，外壳体终止于引线框，从而形成紧凑的外壳，在该外壳的下侧上可触及引线框的接触部。

外壳体的凹部或凹陷位于电路芯片的上侧，使得重新布线层和布置在重新布线层上的半导体芯片的至少一些部分不被外壳体所覆盖。在横断方向上，外壳体可以终止于半导体芯片或者突出超过半导体芯片。外壳体终止于半导体芯片可以意味着半导体芯片并且特别是半导体芯片的辐射发射侧与外壳体形成共同的表面。凹部的侧壁可以与半导体芯片间隔开或连接到半导体芯片。如果光电器件具有多个发射辐射的半导体芯片，则每个半导体芯片可以布置在单独的凹部中，或者可以将半导体芯片组布置在一个共同的凹部中。

有利地，光电器件由外壳体保护免受机械应力和/或环境影响，并且与引线框一起形成紧凑的外壳。此外，如上所述，外壳体可以具有对发射的光反射的特性，由此提高发光效率。另外，外壳体的其中布置有半导体芯片的凹部支持由半导体芯片发射的色谱的混合，因为光由凹部的侧壁反射。

根据至少一种另外的实施方式，外壳体的凹部的侧壁与至少一个发射辐射的半导体芯片间隔开。

这可以意味着凹部的底面大于由至少一个半导体芯片形成的底面。凹部的反射特性可能受到与半导体芯片间隔开的侧壁的影响。侧壁可以相对于引线框的主延伸平面垂直或倾斜。可以通过将由凹部形成的侧壁构造为倾斜的反射器来实现定向发射。

根据至少一种另外的实施方式，光电器件具有布置在外壳体的凹部中的反射层。在横向方向上，反射层邻接至少一个发射辐射的半导体芯片。

反射层可以在横向方向上布置在至少一个半导体层与凹部的侧壁之间。反射层可以覆盖凹部中的电路芯片的上侧的未被半导体芯片覆盖的区域。反射层可以优选地由反射光的白色灌封料形成并且可以包含例如硅树脂或环氧树脂。通过反射层可以进一步提高发射强度。

根据至少一种替代实施方式，凹部的侧壁与至少一个发射辐射的半导体芯片直接接触。凹部的侧壁在横向方向上包围至少一个发射辐射的半导体芯片。

在该实施例中，至少一个凹部的底面与至少一个半导体芯片的底面相同。这意味着外壳体是通过用灌封材料对电路芯片和半导体芯片进行嵌件成型而形成的。在多个半导体芯片的情况下，每个半导体芯片除了其发射辐射的表面之外都可以被外壳体包围。有利的是，在该实施例中不需要反射层，这简化了制造工艺并导致成本降低。

根据至少一种另外的实施方式，光电器件还具有封装件。封装件在横断方向上覆盖至少一个发射辐射的半导体芯片。封装件包括对所发射的辐射透明的材料。替代地或附加地，封装件包括对所发射的辐射漫散射的材料。

封装件可以布置在凹部中并且覆盖半导体芯片。在此情况下，封装件可以与外壳体形成共同的平坦表面，即，封装件填充外壳体的凹部。替代地，封装件布置在外壳体的表面上并且在此还覆盖一个或多个半导体芯片的辐射发射侧。封装件可以由透明的、透射辐射的灌封料形成。形成封装件的灌封料可以包含漫射颗粒，即散射辐射的颗粒，照射到所述漫射颗粒上的辐射在所述漫射颗粒处散射。封装件还用于保护至少一个半导体芯片。此外，封装件通过适当选择的折射率改善了光耦合输出。因此，通过光电器件的发射面射出的辐射的份额增加，由此改善了光电器件的效率。此外，封装件中包含的漫射颗粒有助于更好地混合发射的光。

根据至少一种另外的实施方式，光电器件还具有集成在电路芯片中的温度传感器，所述温度传感器用于监视由电路芯片和半导体芯片产生的热。

由于电路芯片与至少一个半导体芯片的堆叠顺序，温度传感器在空间上接近半导体芯片。因此，可以由温度传感器快速且可靠地确定半导体芯片的温度波动。

根据一个实施例，还将控制单元集成在电路芯片中。控制单元用于基于由温度传感器确定的温度来控制驱动器电路。

如上所述，正好红光LED的亮度对温度非常敏感，因此可能需要进行温度补偿。控制单元与温度传感器连接并从温度传感器获得关于所确定的温度的信息。基于测量值，控制单元调节由驱动器电路提供的驱动器电流以运行半导体芯片。由此，例如可以保证与温度无关的恒定色点。替代地或附加地，控制单元可以被设置和构造为通过调节驱动器电流来改变各个LED的亮度，由此可以实现不同的光混合比和/或动态的颜色分布。

根据至少一种另外的实施方式，光电器件还具有位于引线框与电路芯片之间的粘合层。在一个实施例中，光电器件在电路芯片与至少一个发射辐射的半导体芯片之间具有另外的粘合层。粘合层和/或另外的粘合层被构造为将由电路芯片和半导体芯片产生的热导出至引线框。

此外，粘合层和另外的粘合层被构造为将电路芯片固定到引线框或者将半导体芯片固定到电路芯片。粘合层和/或另外的粘合层可以由粘合剂层或底部填充层形成。粘合层和/或另外的粘合层可以被构造为均衡所使用的材料的不同热膨胀系数(coefficient ofthermal expansion，CTE)，以便机械地和热地稳定芯片的堆叠顺序。此外，热可以通过粘合层快速地导出至引线框，即散热器，由此LED的温度以及因此LED的发射特性可以保持恒定。

根据至少一种另外的实施方式，照明单元具有多个根据上述实施例之一的光电器件。此外，照明单元具有检查单元，其中所述检查单元被设置和构造为经由总线系统单独地或成组地操控光电器件。

例如，照明单元形成具有多色LED的光电器件的可操控链。例如，这种链可以集成到车辆的内部区域中，并且除了环境照明之外还可以承担另外的功能。例如，照明单元可以通过动态和彩色效果有助于引导驾驶员的注意力。还可以想到自主车辆之间的通信以及其他道路使用者之间的可视通信。

根据至少一种另外的实施方式，说明了一种用于制造光电器件的方法。针对光电器件公开的所有特征也针对制造方法公开，反之亦然。

根据该方法，提供具有多个接触部的引线框。此外，提供具有下侧和上侧的电路芯片。电路芯片包括驱动器电路。此外，提供至少一个发射辐射的半导体芯片。

根据该方法，在电路芯片的上侧上布置重新布线层。重新布线层被设置且构造为电接触驱动器电路和至少一个发射辐射的半导体芯片。电路芯片放置在引线框上，其中电路芯片的下侧面向引线框。

此外，该方法包括借助于引线连接来实现重新布线层与引线框的接触部之间的电连接。至少一个发射辐射的半导体芯片布置在电路芯片上侧的重新布线层上。发射辐射的半导体芯片的连接端与重新布线层之间的电连接借助于接触凸块实现。

通过在电路芯片上施加特定于应用的重新布线层，为半导体芯片创建了接触面。通过将半导体芯片直接安装在电路芯片的上侧上，实现了最佳可能的热耦合。与半导体芯片侧向布置在电路芯片旁相比，通过将它们彼此堆叠在横向上需要更少的空间，这导致部件尺寸的强烈减小。

根据至少一种另外的实施方式，至少一个发射辐射的半导体芯片借助于倒装芯片安装而固定到电路芯片上侧的重新布线层上。

这特别是包括所有常见的倒装芯片安装技术。例如，可以使用C4方法(“controlledcollapsedchipconnection，受控塌陷芯片连接”)将半导体芯片的连接端焊接至重新布线层。此外，除了焊料之外，还可以在芯片之间布置弹性的耐温塑料(所谓的底部填充)，使得电路芯片和半导体芯片的不同热膨胀系数不会破坏结构。还可以借助于各向同性导电粘合剂(ICA)、各向异性导电粘合剂(ACA)或不导电粘合剂(NCA)来进行倒装芯片安装。半导体芯片的电连接端与辐射发射侧相对。通过倒装芯片安装取消了至半导体芯片的引线连接，由此给出了降低成本的潜力。

根据至少一种另外的实施方式，形成外壳体。外壳体固定到引线框。外壳体通过用塑料材料对电路芯片的嵌件成型来形成，且外壳体在电路芯片的上侧具有至少一个凹部。至少一个发射辐射的半导体芯片布置在外壳体的凹部中。替代地，发射辐射的半导体芯片在形成外壳体之前就已布置在电路芯片的上侧上，从而外壳体的凹部由半导体芯片形成。

外壳体优选地通过注射成型方法(molding)形成。这可以是所谓的传递模制，其中外壳体的凹部由对应的阴模形成，该阴模在灌封料硬化后被再次移除。还可以使用所谓的箔辅助注射成型方法(foilassisted molding，箔辅助成型，FAM)。如上所述，将外壳体固定到引线框可以通过引线框处的锚定结构来支持。在此情况下，在形成外壳体之前，在引线框中蚀刻出空腔，其中蚀刻轮廓从引线框的背面到引线框的正面逐渐变细。灌封料填充这些空腔。通过逐渐变细的蚀刻轮廓，防止灌封料在硬化后分层。

光电器件由外壳体保护免受机械应力和/或环境影响，并且与引线框一起形成紧凑的外壳体。此外，优选地由白色材料形成的外壳体可以具有对发射的光反射的特性，由此提高发光效率。另外，外壳体的其中布置有半导体芯片的凹部支持由半导体芯片发射的色谱的混合，因为光由凹部的侧壁反射。

根据至少一种另外的实施方式，该方法包括反射层的布置。反射层布置在外壳体的凹部中并且在横向方向上邻接至少一个发射辐射的半导体芯片。

例如，通过喷涂方法将反射层从上方引入到空腔中。反射层可以由白色硅树脂浇注树脂形成，其覆盖凹部的底部，即电路芯片的上侧。凹部在此可以被形成为使得引导浇注树脂的喷嘴可以插入到凹部中，然后再次移除该喷嘴。优选地，在布置了至少一个半导体芯片之后将反射层引入到凹部中，使得反射层侧向地包围半导体芯片。反射层反射由至少一个半导体芯片发射的光，从而引发更好的发光效率。

根据至少一种另外的实施方式，在将发射辐射的半导体芯片布置在电路芯片的上侧之前形成外壳体。在这种情况下，外壳体的凹部具有比至少一个发射辐射的半导体芯片的底面更大的底面。在随后的工艺步骤中将半导体芯片插入到凹部中。

例如，通过在注射成型方法期间压到电路芯片的上侧上(传递成型)的对应阴模来形成凹部。通过该方法顺序可以确保凹部的侧壁与至少一个半导体芯片间隔开并且针对发射的光可以代表反射面。

根据至少一种另外的实施方式，在将发射辐射的半导体芯片布置在电路芯片的上侧之后形成外壳体。这里，通过用塑料材料在横向方向上对半导体芯片嵌件成型来形成外壳体。在这种情况下，相应凹部的侧壁邻接半导体芯片，使得该凹部的底面与半导体芯片的底面一致。

在该实施方式中，有利地不需要反射层并且至少一个半导体芯片在横向方向上受到外壳体的保护。外壳体可以优选地使用FAM方法来产生。

根据至少一种另外的实施方式，该方法还包括封装件的布置。封装件在横断方向上覆盖至少一个发射辐射的半导体芯片。封装件包括对半导体芯片发射的辐射透明的和/或漫散射的材料。

封装件可以由透明灌封材料形成，利用喷涂方法将透明灌封材料引入到外壳体的凹部中。替代地，封装件代表整面地施加在外壳体的平坦表面上或上方的层。在任何情况下，封装件都在横断方向上覆盖至少一个半导体芯片。封装件用于保护半导体芯片。此外，封装件通过适当选择的折射率改善了光耦合输出。

对于有经验的读者来说，从上述光电器件的实施方式中可以得出用于制造光电器件的方法的进一步的实施方式。

前面和下面的描述同样涉及光电器件、照明单元和用于制造光电器件的方法。

进一步的优点、有利的实施方式和扩展由下面结合附图描述的实施例得出。

附图说明

在实施例和附图中，相同、相同类型或相同作用的元件均可以设有相同的附图标记。所示的元件以及它们彼此之间的尺寸比例不应被视为真实比例，相反，诸如层、部件、器件和区域的各个元件可以被夸大地显示以便更好地显示和/或更好地理解。

图1示出了根据实施例的光电器件的示意图。

图2示出了根据实施例的光电器件的细节的示意图。

图3a和图3b示出了根据另外的实施例的光电器件的不同布置可能性的示意图。

图4示出了根据另一实施例的照明单元的示意图。

图5a至图5h示出了根据实施例的用于制造光电器件的方法。

图6a至图6d示出了根据另一实施例的用于制造光电器件的方法。

具体实施方式

结合图1示出了光电器件10的实施例，基于该光电器件10来说明布置概念。

光电器件10具有带有多个接触部22的引线框20。引线框20包括基体，接触部22在横向方向x、y上围绕该基体布置。横向方向平行于引线框20的主延伸平面。在引线框20的基体上或上方布置有电路芯片30。电路芯片具有面向引线框20的下侧32。电路芯片30的上侧34背向引线框20。在电路芯片30中集成有驱动器电路36(未示出)。

至少一个发射辐射的半导体芯片40布置在电路芯片30上或上方，即布置在电路芯片30的上侧34。在所示的示例中，至少一个发射辐射的半导体芯片40包括第一半导体芯片40R，其在运行期间发射红色波长范围内的光。此外，至少一个发射辐射的半导体芯片40包括第二和第三半导体芯片40G、40B，它们在运行期间分别发射绿色和蓝色波长范围内的光。在优选实施方式中，半导体芯片40分别具有发光二极管(LED)。半导体芯片40的发射方向dz(未示出)基本上包括远离引线框20的方向。特别地，在此包括垂直于引线框20的主延伸平面的横断方向z。这可以意味着半导体芯片40的辐射发射侧44背向电路芯片30。半导体芯片40的底面小于电路芯片30的底面。

在电路芯片30与至少一个发射辐射的半导体芯片40之间布置有重新布线层50。重新布线层50被设置并构造为电接触驱动器电路36和发射辐射的半导体芯片40。重新布线层50布置在电路芯片30的上侧34上并且与电路芯片30的组件电连接(例如，经由集成在电路芯片30中的导体轨道和通孔)。重新布线层50被结构化并形成彼此隔离的区域。半导体芯片40布置在重新布线层50的部分上。

发射辐射的半导体芯片40的连接端42(如图2所示)经由接触凸块52(如图2所示)与重新布线层50电连接。这特别是可以意味着半导体芯片40借助于倒装芯片安装而固定在重新布线层50上。半导体芯片40的连接端42布置在半导体芯片40的与辐射发射侧44相对的侧上。连接端42特别是可以包括用于集成在半导体芯片中的LED的阳极连接端和阴极连接端。重新布线层50的另外的部分经由引线连接54与引线框20的接触部22电连接。引线连接可以是例如通过引线接合方法安置的金引线。

在图1中还示意性地示出了光电器件中的热流。由半导体芯片40产生的热W经由电路芯片30消散至引线框20。同样地，由电路芯片30产生的热W消散至引线框20。因此引线框可以用作散热器。电路芯片30和半导体芯片40彼此热接触。因此，集成在电路芯片30中的温度传感器38(未示出)可以可靠地测量半导体芯片40中的温度。

在图2中更详细地示出了另一实施例的结构。可以看出，电路芯片30借助于粘合层60固定到引线框20或引线框20的基体。因此，粘合层60位于引线框20与电路芯片30之间。粘合层60还被构造为将由电路芯片30和半导体芯片40产生的热W导出至引线框20。

此外，在图2中示出了重新布线层50的与半导体芯片40的连接端42连接的部分。半导体芯片40的连接端42借助于接触凸块52与重新布线层50连接。例如，接触凸块52被设计为“焊料凸块”或“柱形凸块”。接触凸块52布置在重新布线层50与半导体芯片40的连接端42之间。

在根据图2的实施例中，半导体芯片40包括衬底49。衬底49例如用于半导体层45、47的外延生长。如上所述，半导体芯片40优选地借助于倒装布置在电路芯片30上。这意味着衬底49在成品中形成半导体芯片40的顶层。衬底49形成半导体芯片40的辐射发射侧44。衬底49例如是蓝宝石衬底。此外，半导体芯片40包括第一半导体层45和第二半导体层47。第二半导体层47布置在第一半导体层45与衬底49之间。第一半导体层45和第二半导体层47可以是外延生长在衬底49上的GaN层。第一半导体层45可以是p掺杂的，而第二半导体层47可以是n掺杂的，或者反过来。第一半导体层45与第二半导体层47形成pn结。与p掺杂半导体层电连接的第一连接端42形成阳极连接端。与n掺杂半导体层连接的第二连接端42形成阴极连接端。

在电路芯片30与半导体芯片40之间布置有另外的粘合层62，所述另外的粘合层例如由弹性的耐温塑料(所谓的底部填充)或粘合剂层形成。连接端42和接触凸块52嵌入在另外的粘合层62中。另外的粘合层62用于电路芯片30与半导体芯片40之间的粘合，以及从半导体芯片40到引线框20的有效热传输。另外的粘合层62还可以引发热膨胀系数的均衡。

图2还示出了至少一个发射辐射的半导体芯片40的发射方向dz，所述发射方向包括横断方向z。这意味着光基本上远离引线框20地发射。

图3a示出了根据另一实施例的光电器件10。根据图3a的光电器件10还具有外壳体70，外壳体70固定到引线框20并且包围电路芯片30(未示出，因为电路芯片30被覆盖了)。外壳体70还在横向方向x、y上至少部分地包围引线框20，其中引线框20的接触部22保持可触及。如图所示，接触部22可以具有检查结构以使得能够在焊接接触部时进行可视检查。外壳体70在横向方向x、y上终止于引线框20，从而形成紧凑的外壳，该外壳的连接端(接触部22)不会突出超过外壳。这意味着外壳可以实现为例如QFN芯片外壳(quad flat no leads，四方扁平无引线)。

外壳体70包围电路芯片30和引线连接54。外壳体70在电路芯片30的上侧34上具有凹部72。凹部72也可以称为空腔或凹陷。在凹部72的区域中，外壳体70不包围或不覆盖电路芯片30。这意味着电路芯片30的上侧34的至少一些部分没有外壳体。至少一个发射辐射的半导体芯片40布置在凹部72中。如图所示，第一、第二和第三半导体芯片40R、40G、40B可以布置在一个共同的凹部72中。凹部72的形状可以是任意的。凹部72的侧壁73根据图3a与半导体芯片40间隔开。侧壁可以相对于横断方向z平行或倾斜。凹部72的形状和侧壁73的倾斜可以被选择为，使得发射的光被凹部72的侧壁73反射。在凹部的底部，即在电路芯片30的上侧34上，可以布置反射层80，反射层80侧向地围绕半导体芯片。反射层80可以在横向方向x、y上邻接半导体芯片40。此外，根据图3a，可以在凹部中布置封装件90，所述封装件在横断方向z上覆盖半导体芯片40。封装件可以包括对所发射的辐射透明和/或漫散射的材料。封装件90可以填充凹部并与外壳体70形成共同的平坦表面。

图3b示出了根据替代实施例的光电器件10。在所示的示例中，凹部72的侧壁73与半导体芯片40直接接触。这意味着外壳体70在横向方向x、y上包围半导体芯片40。半导体芯片40布置成行并且彼此间隔开。每个半导体芯片40布置在其自己的凹部72中。半导体芯片40的辐射发射侧44与外壳体70形成共同的平坦表面，即与图3a不同，外壳体70不突出超过半导体芯片40。

图4中示意性地示出了照明单元100。照明单元100具有多个光电器件10。在图4中可以看出串联布置的两个光电器件10，但是，如所指示的，更多的器件10也是可能的。与前面的图相同，光电器件10具有电路芯片30和至少一个半导体芯片40(或40R、40G、40B)。电路芯片30除了驱动器电路36之外还包括通信单元35、控制单元37和温度传感器38。照明单元100还具有检查单元110。检查单元110经由总线系统120与光电器件10连接。如所指示的，光电器件10和检查单元110可以借助于主从布置彼此串联连接。检查单元110可以被设置且构造为经由总线系统120向通信单元35发送命令并且因此单独地或成组地操控光电器件10。驱动器电路36使用对应的驱动器电流对半导体芯片40的操控借助于箭头示出。驱动器电路36可以通过控制单元37来控制，控制单元37处理由温度传感器38测量的温度，以补偿对应的温度漂移。

图5a至图5g示出了光电器件10的制造方法的示例。每幅图都示出了各个工艺步骤的横截面图、俯视图和斜视图。图5h中放大地示出了完成的器件10的横截面。

该方法开始于提供引线框20(图5a)。引线框20具有基体，接触部22围绕该基体侧向布置。

在根据图5b的下一个步骤中，将电路芯片30布置在引线框20上。重新布线层50布置在电路芯片30的背向引线框20的上侧34上。重新布线层50具有多个接触面和导体轨道。

在根据图5c的下一个步骤中，使用引线连接54将重新布线层50的接触面的一部分与引线框20的接触部22连接。

在图5d中可以看到外壳体70的形成。外壳体70固定到引线框20并且侧向地终止于引线框20。包括引线连接54的电路芯片30嵌入在外壳体70中，其中电路芯片30的上侧的一部分保持未被覆盖。在该部分中，外壳体70具有凹部72。外壳体70在横断方向z上突出超过电路芯片30。

在形成外壳体70之后，将半导体芯片40插入到凹部72中的重新布线层50的所提供的接触面上(参见图5e)。借助于倒装芯片安装将半导体芯片40(RGB)与重新布线层50的接触面连接。特别地，电接触相应半导体芯片40的阳极和阴极连接端42。

在根据图5f的进一步的方法步骤中，将反射层80插入到凹部72中，使得反射层80布置在半导体芯片40与外壳体70的侧壁73之间。反射层80覆盖电路芯片30的上侧34的仍露出的区域。

在根据图5g的最后步骤中，将封装件90引入到凹部72中。封装件90覆盖半导体芯片40和反射层80并填充凹部72。

在根据图5h的已完成器件10中，还可以看到引线框20中的锚定结构24。锚定结构24由从背面向正面延伸的空腔形成，其轮廓朝正面逐渐变细。通过这种方式，防止硬化的外壳体70从引线框20脱落。

在图6a至图6d中可以看到替代的方法实施，该方法实施在图5c所示的工艺步骤之后进行。

根据图6a，在形成外壳体70之前将至少一个半导体芯片40放置在电路芯片30的上侧34上，并与重新布线层50连接。

在根据图6b的随后的工艺步骤中，外壳体70被形成为使得其在横向方向x、y上包围由电路芯片30和半导体芯片40组成的堆叠，并且侧向地终止于引线框20。在此，外壳体70可以与发射辐射的半导体芯片40形成共同的平坦表面，即在横断方向z上终止于该半导体芯片。

在根据图6c的最后的(可选的)工艺步骤中，将封装件90布置在外壳体70的表面上，使得封装件90至少覆盖半导体芯片40的辐射发射侧44。

图6d以放大的横截面示出了所得到的器件10。

结合附图描述的特征和实施例可以根据另外的实施例彼此组合，即使没有明确地描述所有组合。此外，结合附图描述的实施例可以替代地或附加地具有根据发明内容部分中的描述的进一步的特征。

本发明不因为基于实施例的描述而限于这些实施例。相反，本发明包括每个新特征和特征的每个组合，这特别是包括权利要求书中的特征的每个组合，即使该特征或该组合本身没有在权利要求书或实施例中明确地说明。

本专利申请要求德国专利申请102021123819.6的优先权，其公开内容通过引用并入本文。

附图标记列表

10光电器件

20引线框

22接触部

24锚定结构

30电路芯片

32下侧

34上侧

35通信单元

36驱动器电路

37控制单元

38温度传感器

40发射辐射的半导体芯片

40R红光LED

40G绿光LED

40B蓝光LED

42连接端

44半导体芯片的辐射发射侧

45第一半导体层

47第二半导体层

49衬底

50重新布线层

52接触凸块

54引线连接

60粘合层

62另外的粘合层

70外壳体

72凹部

73侧壁

80反射层

90封装件

100照明单元

110检查单元

120总线系统

dz发射方向

W热

x、y横向方向

z横断方向

Claims (17)

1.一种光电器件(10)，包括：

-具有多个接触部(22)的引线框(20)，

-包括驱动器电路(36)的电路芯片(30)，所述电路芯片具有面向所述引线框(20)的下侧(32)和背向所述引线框(20)的上侧(34)，

-至少一个发射辐射的半导体芯片(40)，布置在所述电路芯片(30)的上侧(34)，

-布置在所述电路芯片(30)与所述发射辐射的半导体芯片(40)之间的重新布线层(50)，用于电接触所述驱动器电路(36)和所述发射辐射的半导体芯片(40)，

-固定到所述引线框(20)的外壳体(70)，其中所述外壳体包围所述电路芯片(30)并在所述电路芯片(30)上方具有至少一个凹部(72)，所述至少一个发射辐射的半导体芯片(40)布置在所述至少一个凹部中，其中

-所述发射辐射的半导体芯片(40)的连接端(42)经由接触凸块(52)与所述重新布线层(50)电连接，并且所述重新布线层(50)经由引线连接(54)与所述引线框(20)的接触部(22)电连接。

2.根据权利要求1所述的光电器件(10)，其中所述至少一个发射辐射的半导体芯片(40)具有发光二极管。

3.根据前述权利要求中任一项所述的光电器件(10)，其中所述至少一个发射辐射的半导体芯片(40)包括：

-第一半导体芯片(40R)，其在运行期间发射红色波长范围内的光，和/或

-第二半导体芯片(40G)，其在运行期间发射绿色波长范围内的光，和/或

-第三半导体芯片(40B)，其在运行期间发射蓝色波长范围内的光。

4.根据前述权利要求中任一项所述的光电器件(10)，其中所述至少一个发射辐射的半导体芯片(40)的发射方向(dz)包括垂直于所述引线框(20)的主延伸平面的横断方向(z)。

5.根据前述权利要求中任一项所述的光电器件(10)，其中所述外壳体(70)的所述凹部(72)的侧壁(73)与所述至少一个发射辐射的半导体芯片(40)间隔开。

6.根据前述权利要求中任一项所述的光电器件(10)，还包括布置在所述外壳体(70)的凹部(72)中的反射层(80)，所述反射层在横向方向(x，y)上邻接所述至少一个发射辐射的半导体芯片(40)。

7.根据前述权利要求中任一项所述的光电器件(10)，其中所述外壳体(70)的所述凹部(72)的侧壁(73)与所述至少一个发射辐射的半导体芯片(40)直接接触，并且在横向方向(x，y)上包围所述至少一个发射辐射的半导体芯片(40)。

8.根据前述权利要求中任一项所述的光电器件(10)，还包括封装件(90)，其中所述封装件(90)在横断方向(z)上覆盖所述至少一个发射辐射的半导体芯片(40)并且包括对发射的辐射透明和/或漫散射的材料。

9.根据前述权利要求中任一项所述的光电器件(10)，还包括集成在所述电路芯片(30)中的温度传感器(38)，用于监视由所述电路芯片(30)和所述半导体芯片(40)产生的热(W)，并且还包括集成在所述电路芯片(30)中的控制单元(37)，用于基于由所述温度传感器(38)确定的温度来控制所述驱动器电路(36)。

10.根据前述权利要求中任一项所述的光电器件(10)，还包括所述引线框(20)与所述电路芯片(30)之间的粘合层(60)以及所述电路芯片(30)与所述至少一个发射辐射的半导体芯片(40)之间的另外的粘合层(62)，其中所述粘合层(60)和所述另外的粘合层(62)被构造为将由所述电路芯片(30)和所述半导体芯片(40)产生的热(W)导出至所述引线框(20)。

11.一种照明单元(100)，包括检查单元(110)和多个根据前述权利要求中任一项所述的光电器件(10)，其中所述检查单元(110)被设置并构造为经由总线系统(120)单独或成组地操控所述光电器件(10)。

12.一种用于制造光电器件(10)的方法，包括：

-提供具有多个接触部(22)的引线框(20)，

-提供包括驱动器电路并具有下侧(32)和上侧(34)的电路芯片(30)，

-提供至少一个发射辐射的半导体芯片(40)，

-在所述电路芯片(30)的上侧(34)上布置重新布线层(50)，其中所述重新布线层(50)被设置并构造为电接触所述驱动器电路和所述发射辐射的半导体芯片(40)，

-在所述引线框(20)上布置所述电路芯片(30)，其中所述电路芯片(30)的下侧(32)面向所述引线框(20)，

-借助于引线连接(54)在所述重新布线层(50)与所述引线框(20)的接触部(22)之间提供电连接，

-将所述至少一个发射辐射的半导体芯片(40)布置到所述电路芯片(30)的上侧(34)处的重新布线层(50)上，

-借助于接触凸块(52)在所述发射辐射的半导体芯片(40)的连接端(42)与所述重新布线层(50)之间提供电连接，以及

-形成固定到所述引线框(20)的外壳体(70)，其中所述外壳体(70)通过用塑料材料对所述电路芯片(30)嵌件成型而形成并且在所述电路芯片(30)的上侧(34)处具有至少一个凹部(72)，在所述至少一个凹部中布置有或将布置所述至少一个发射辐射的半导体芯片(40)。

13.根据权利要求12所述的方法，其中所述至少一个发射辐射的半导体芯片(40)借助于倒装芯片安装而固定到所述电路芯片(30)的上侧(34)处的重新布线层(50)上。

14.根据前述权利要求中任一项所述的方法，还包括：在所述外壳体(70)的所述凹部(72)中布置反射层(80)，所述反射层在横向方向(x，y)上邻接所述至少一个发射辐射的半导体芯片(40)。

15.根据权利要求12至14中任一项所述的方法，其中在将所述发射辐射的半导体芯片(40)布置在所述电路芯片(30)的上侧(34)上之前形成所述外壳体(70)，并且所述外壳体(70)的凹部(72)具有大于所述至少一个发射辐射的半导体芯片(40)的底面的底面。

16.根据权利要求12至14中任一项所述的方法，其中在将所述发射辐射的半导体芯片(40)布置在所述电路芯片(40)的上侧(34)之后形成所述外壳体(70)，使得所述外壳体(70)通过在横向方向(x，y)上用所述塑料材料对所述半导体芯片(40)嵌件成型来形成。

17.根据权利要求12至16中任一项所述的方法，还包括：布置封装件(90)，其中所述封装件(90)在横断方向(z)上覆盖所述至少一个发射辐射的半导体芯片(40)并且包括对所述半导体芯片(40)发射的辐射透明和/或漫散射的材料。