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Die Erfindung betrifft ein optoelektronisches Bauelement mit einem Gehäuse sowie ein Verfahren zum Herstellen eines derartigen optoelektronischen Bauelements.
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Gehäuse für optoelektronische Halbleiterchips weisen häufig einen Leiterrahmen mit einem ersten und einem zweiten elektrischen Leiter sowie einen Grundkörper auf, der den Leiterrahmen teilweise umformt. Derartige Gehäuse werden in der Regel in einem Spritzverfahren durch Umformen des Leiterrahmens mit einer Spritzmasse hergestellt. Optoelektronische Halbleiterchips, beispielsweise Leuchtdioden, werden in solche Gehäuse in der Regel derart montiert, dass zumindest eine ihrer elektrischen Anschlussseiten mittels eines Bonddrahtes mit einem der elektrischen Leiter des Leiterrahmens verbunden werden. Das Gehäuse muss dabei mindestens so groß sein, dass der Bonddraht in ihm umschlossen werden kann.
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In der
EP 0 933 823 A2 ist ein optoelektronisches HalbleiterBauelement mit einem Gehäuse offenbart, das einen Leiterrahmen und einen Gehäusegrundkörper aufweist. Das Gehäuse ist aus mehreren Einzelteilen zusammengesetzt, die gasdicht miteinander verbunden sind. Bei dem Bauelement ist ein erster elektrischer Leiter des Leiterrahmens mit einem Halbleiterchip bestückt, der mittels eines Bonddrahtes mit einem zweiten elektrischen Leiter des Leiterrahmens verbunden ist. Der Gehäusegrundkörper umfasst einen Gehäuserahmen, der den Halbleiterchip und den Bonddraht umgibt und der mittels einer Abdeckung gasdicht abgeschlossen ist.
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Die Miniaturisierbarkeit derartiger Gehäuse ist aufgrund der Notwendigkeit, den Halbleiterchip mittels eines Bonddrahtes elektrisch leitend mit dem Leiterrahmen zu verbinden, begrenzt.
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Die Druckschrift
DE 198 54 414 A1 betrifft eine lichtemittierende Vorrichtung, die Druckschrift
JP H08 - 1 16 094 A ein oberflächenmontierbares Licht emittierendes Element, die Druckschrift
DE 103 08 890 A1 eine Gehäusestruktur für eine Lichtemissionsdiode, die Druckschrift
WO 98/12757 A1 eine wellenlängenkonvertierende Vergussmasse, die Druckschrift
DE 195 44 980 A1 ein lichtemittierendes Bauelement, die Druckschrift
DE 39 23 633 A1 ein Verfahren zur Herstellung eines Leuchtdioden-Matrixkopfes, die Druckschrift
DE 25 54 398 A1 ein Lichtemissionsdiodenelement, die Druckschrift
JP 2004 - 186 278 A ein Licht emittierendes Bauelement, die Druckschrift
US 2004/0079957 A1 ein Gehäuse für einen Licht emittierenden Chip und die Druckschrift
US 4 873 566 A beschreibt ein keramisches Vielschichtgehäuse für Laser.
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Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein optoelektronisches Bauelement mit einem Gehäuse der eingangs genannten Art bereitzustellen, in dem ein optoelektronischer Halbleiterchip auf alternative Weise elektrisch kontaktierbar ist und das, verglichen mit herkömmlichen Gehäusebauformen, eine weitergehende Miniaturisierbarkeit zulässt. Zudem soll ein Verfahren zur Herstellung des optoelektronischen Bauelements angegeben werden.
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Diese Aufgabe wird durch ein optoelektronisches Bauelement mit den Merkmalen des Anspruches 1 und ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruches 14 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen und bevorzugte Weiterbildungen des optoelektronischen Bauelementes und des Verfahrens sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche.
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Erfindungsgemäß umfasst die erste Leiterbahn des Gehäuses auf einer Seite des Chiprahmens, die von dem Chipträger abgewandt ist, einen ersten Chipkontaktierbereich. Von dem ersten Chipkontaktierbereich erstreckt sich die erste Leiterbahn zu einer Seite des Chipträgers, die von dem Chiprahmen abgewandt ist.
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Das optoelektronische Bauelement weist erfindungsgemäß das Gehäuse sowie mindestens einen Halbleiterchip zum Emittieren oder Empfangen von elektromagnetischer Strahlung auf, der in dem Gehäuse montiert und elektrisch leitend mit den elektrischen Leiterbahnen des Gehäuses verbunden ist.
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Der erste Chipkontaktierbereich ist nicht in einer Montageebene für den optoelektronischen Halbleiterchip angeordnet, sondern er befindet sich in einer Entfernung zur Montageebene auf einer vom Chipträger abgewandten Seite des Chiprahmens. Dies ermöglicht es, einen optoelektronischen Halbleiterchip auf technisch einfache Weise elektrisch leitend mit dem ersten Chipkontaktierbereich zu verbinden, ohne dass die Verwendung eines Bonddrahtes erforderlich ist. Dies gilt insbesondere bei der Verwendung von Halbleiterchips, deren elektrische Kontaktflächen auf einander gegenüberliegenden Seiten angeordnet sind.
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Bei dem optoelektronischen Bauelement wird der Halbleiterchip besonders bevorzugt mittels einer elektrisch leitfähigen Folie oder einer elektrisch leitfähigen Beschichtung elektrisch leitend mit dem ersten Chipkontaktierbereich verbunden. Die elektrisch leitfähige Folie bzw. die elektrisch leitfähige Beschichtung liegt flach auf dem Halbleiterchip auf und hat insofern im wesentlichen keinen limitierenden Einfluss auf die Miniaturisierbarkeit des Bauelements bzw. des Gehäuses. Das Nichtvorhandensein eines Bonddrahtes auf dem Halbleiterchip ermöglicht es zudem, eine Optik sehr nah an dem Halbleiterchip anzuordnen.
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Die elektrischen Leiterbahnen des Gehäuses sind bevorzugt in Form von Beschichtungen auf Teilen des Gehäusegrundkörpers ausgebildet. Hierfür ist das Bereitstellen eines Leiterrahmens und dessen Umspritzen unter Verwendung eines kostspieligen Spritzwerkzeuges vorteilhafterweise nicht erforderlich.
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Es wird auch ein Gehäuse beschrieben, bei dem die zweite Leiterbahn auf einer Seite des Chiprahmens, die von dem Chipträger abgewandt ist, einen zweiten Chipkontaktierbereich umfasst. Von dem zweiten Chipkontaktierbereich erstreckt sich die zweite Leiterbahn zu einer von dem Chiprahmen abgewandten Seite des Chipträgers. Diese Ausführungsform des Gehäuses, bei dem sowohl der erste als auch der zweite Chipkontaktierbereich auf der vom Chipträger abgewandten Seite des Chiprahmens angeordnet ist, eignet sich insbesondere für Halbleiterchips, bei denen alle elektrischen Kontaktflächen auf derselben Seite angeordnet sind.
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Weiterhin umfasst die zweite Leiterbahn erfindungsgemäß auf einer Seite des Chipträgers, die dem Chiprahmen zugewandt ist, einen zweiten Chipkontaktierbereich, von dem sie sich zu einer von dem Chiprahmen abgewandten Seite des Chipträgers erstreckt. Diese Gehäuseform ist insbesondere für Halbleiterchips geeignet, deren elektrische Kontaktflächen auf einander gegenüberliegenden Seiten des Halbleiterchips angeordnet sind.
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Die Kavität des Gehäuses weist mit Vorteil eine Tiefe auf, die kleiner als oder gleich der Summe aus einer Höhe eines für das Gehäuse vorgesehenen Halbleiterchips und 0,1 mm ist. Bevorzugt ist die Tiefe der Kavität ungefähr gleich der Höhe des für das Gehäuse vorgesehenen Halbleiterchips.
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Die lichten Weiten des Chiprahmens sind bevorzugt um mindestens 0,04 mm und um höchstens 1 mm größer als die jeweiligen Kantenlängen eines für das Gehäuse vorgesehenen Halbleiterchips. Unter einer lichten Weite des Chiprahmens ist eine laterale Ausdehnung der von ihr definierten Kavität zu verstehen.
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Die Kavität ist besonders bevorzugt an eine Form des für das Gehäuse vorgesehenen Halbleiterchips angepasst, so dass das Gehäuse eine Umhüllung für den Halbleiterchip bilden kann, deren Ausdehnungen bevorzugt in der Größenordnung der entsprechenden Ausdehnungen des Halbleiterchips liegen.
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Der Gehäusegrundkörper weist mit Vorteil eine Höhe auf, die mindestens 0,03 mm und höchstens 2 mm größer als eine Höhe eines für das Gehäuse vorgesehenen Halbleiterchips ist.
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Bevorzugt weist der Gehäusegrundkörper ein keramisches Material auf oder besteht aus diesem. Besonders bevorzugt weist das keramische Material Aluminiumoxid und zusätzlich oder alternativ Aluminiumnitrid auf.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform des Gehäuses ist der Gehäusegrundkörper aus mindestens zwei Einzelteilen zusammengesetzt, wobei der Chiprahmen und der Chipträger bevorzugt jeweils einstückig ausgebildet sind.
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Weiterhin erfindungsgemäß ist der Halbleiterchip in der Kavität mittels eines Füllmaterials umfüllt. Das Füllmaterial füllt insbesondere Freiräume zwischen Seitenwänden des Halbleiterchips und Innenwänden des Chiprahmens aus, so dass der Halbleiterchip zum einen fixiert und zum anderen an seinen Seitenwänden vor äußeren Einflüssen geschützt ist.
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Das Füllmaterial weist bevorzugt mindestens eines der Materialien Benzo-Zyklo-Buten (BCB), Silikon und Epoxidharz auf.
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Zur Anpassung seines thermischen Ausdehnungskoeffizienten enthält das Füllmaterial weiterhin Keramikpartikel, die Galliumnitrid aufweisen oder daraus bestehen. Der thermische Ausdehnungskoeffizient des Füllmaterials ist bevorzugt an denjenigen des Gehäusegrundkörpers angepasst.
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Zusätzlich oder alternativ zu dem Füllmaterial weist das optoelektronische Bauelement mit Vorteil ein Überformungsmaterial auf, mittels dem der Halbleiterchip überdeckt ist und somit vollständig eingekapselt werden kann.
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Das Überformungsmaterial ist mit besonderem Vorteil zu einem optischen Element für die von dem Halbleiterchip emittierte bzw. zu empfangende elektromagnetische Strahlung geformt.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform enthält das Überformungsmaterial ein Lumineszenzkonversionsmaterial und zusätzlich oder alternativ ein Diffusormaterial.
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Bei dem Verfahren zum Herstellen des optoelektronischen Bauelements werden eine Vielzahl von Gehäusen im wesentlichen gleichzeitig hergestellt. Dies umfasst das Bereitstellen einer Chipträgerplatte für eine Vielzahl von Chipträgern. In der Chipträgerplatte werden Durchbrüche erzeugt, um Seitenwandflächen der Vielzahl von Chipträgern auszubilden, die mit elektrischen Leiterbahnen zu versehen sind. Bei einem weiteren Verfahrensschritt wird eine Chiprahmenplatte für eine Vielzahl von Chiprahmen bereitgestellt. In der Chiprahmenplatte werden Durchbrüche zum Ausbilden von Seitenwandflächen der Vielzahl von Chiprahmen erzeugt, die mit elektrischen Leiterbahnen zu versehen sind. Die Chiprahmenplatte wird bei dem Verfahren auf die Chipträgerplatte aufgebracht. Eine Vielzahl von ersten Leiterbahnen wird mittels Beschichten der Chiprahmenplatte und der Chipträgerplatte sowie der Seitenwandflächen von diesen mit einer elektrisch leitfähigen Schicht ausgebildet. Die Chipträgerplatte wird mit der Chiprahmenplatte zu einer Vielzahl von Gehäusen vereinzelt.
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Die Reihenfolge, in der die einzelnen Verfahrensschritte des Verfahrens genannt sind, ist nicht als eine feste Vorgabe zum Durchführen des Verfahrens zu verstehen. Vielmehr lassen sich die verschiedenen Verfahrensschritte in nahezu beliebiger Reihenfolge durchführen, sofern dies physikalisch möglich ist. So versteht es sich, dass beispielsweise das Ausbilden der Vielzahl von ersten Leiterbahnen sowohl vor als auch nach dem Vereinzeln der Chipträgerplatte mit der Chiprahmenplatte erfolgen kann.
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Es wird auch ein Verfahren beschrieben, bei dem eine Vielzahl von zweiten Leiterbahnen mittels Beschichten der Chiprahmenplatte und der Chipträgerplatte sowie der Seitenwandflächen von diesen mit einer elektrisch leitfähigen Schicht ausgebildet werden.
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Weiterhin wird die zweite Leiterbahn mittels Beschichten der Chipträgerplatte sowie der Seitenwandflächen von dieser mit einer elektrisch leitfähigen Schicht ausgebildet, was zweckmäßigerweise vor dem Aufbringen der Chiprahmenplatte auf die Chipträgerplatte erfolgt.
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Die elektrisch leitfähige Schicht ist bevorzugt jeweils eine Metallschicht.
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Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform des Verfahrens weisen die Chiprahmenplatte und die Chipträgerplatte ein keramisches Material auf, das nach dem Aufbringen der Chiprahmenplatte auf die Chipträgerplatte zum Härten erhitzt wird. Bevorzugt bestehen die Chiprahmenplatte und die Chipträgerplatte aus dem keramischen Material und werden sie durch Sintern miteinander verbunden.
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Bei einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens zum Herstellen des optoelektronischen Bauelements werden vor dem Aufbringen der Chiprahmenplatte auf die Chipträgerplatte Halbleiterchips auf der Chipträgerplatte montiert. Dadurch lässt sich das Montieren der Halbleiterchips signifikant vereinfachen. Die Chiprahmenplatte kann nachfolgend über die Halbleiterchips gestülpt und mit der Chipträgerplatte verbunden werden.
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Weiterhin werden das Gehäuse sowie mindestens ein Halbleiterchip zum Emittieren oder Empfangen von elektromagnetischer Strahlung bereitgestellt. Der Halbleiterchip wird in der Kavität des Gehäuses montiert. In einem weiteren Verfahrensschritt wird der Halbleiterchip mit einem Füllmaterial umfüllt. Die Kontaktfläche des Halbleiterchips wird elektrisch leitend mit dem ersten Chipkontaktierbereich der ersten Leiterbahn verbunden.
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Auch die einzelnen Verfahrensschritte des Verfahrens zum Herstellen des optoelektronischen Bauelements lassen sich, sofern das physikalisch möglich ist, in beliebiger Reihenfolge durchführen.
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Der Halbleiterchip wird bevorzugt zusätzlich mit einem Überformungsmaterial überdeckt.
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Das elektrisch leitende Verbinden der Kontaktfläche des Halbleiterchips mit dem ersten Chipkontaktierbereich umfasst bevorzugt ein Aufdampfen einer elektrisch leitfähigen Beschichtung.
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Alternativ wird der erste Chipkontaktierbereich mittels einer elektrisch leitfähigen Folie mit der Kontaktfläche des Halbleiterchips elektrisch leitend verbunden.
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Weitere Vorteile, bevorzugte Ausführungsformen und Weiterbildungen des Gehäuses, des optoelektronischen Bauelements und der Verfahren zum Herstellen eines Gehäuses bzw. zum Herstellen eines optoelektronischen Bauelements ergeben sich aus den im Folgenden in Verbindung mit den 1a bis 4 erläuterten Ausführungsbeispielen. Es zeigen:
- 1a eine schematische räumliche Darstellung des optoelektronischen Bauelements bzw. des Gehäuses gemäß eines ersten Ausführungsbeispiels,
- 1b eine schematische Explosionsdarstellung des in 1a dargestellten optoelektronischen Bauelements bzw. Gehäuses,
- 1c eine schematische Rückansicht des in 1a dargestellten optoelektronischen Bauelements bzw. Gehäuses,
- 2a eine schematische räumliche Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels des optoelektronischen Bauelements bzw. des Gehäuses,
- 2b eine alternative schematische räumliche Darstellung des in 2a dargestellten optoelektronischen Bauelements bzw. Gehäuses,
- 3a bis 3f schematische Draufsichten einer Chipträgerplatte und einer Chiprahmenplatte bei verschiedenen Verfahrensstadien des Verfahrens zur Herstellung einer Mehrzahl von Gehäusen, und
- 4 eine schematische räumliche Darstellung eines Beispiels eines optoelektronischen Bauelements bzw. eines Gehäuses.
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In den Ausführungsbeispielen und Figuren sind gleiche oder gleichwirkende Bestandteile jeweils mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Die dargestellten Bestandteile sowie die Größenverhältnisse der Bestandteile untereinander sind nicht notwendigerweise als maßstabsgerecht anzusehen. Vielmehr sind einige Details der Figuren zum besseren Verständnis übertrieben groß dargestellt.
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In 1a ist ein optoelektronisches Bauelement 20 dargestellt, das ein Gehäuse 1 und einen darin montierten Halbleiterchip 2 aufweist. Das Gehäuse 1 weist einen Grundkörper 8 mit einem Chipträger 3 und einem auf dem Chipträger 3 aufgebrachten Chiprahmen 4 sowie eine erste Leiterbahn 6 und eine zweite Leiterbahn 7 auf, siehe 1b.
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Der Chiprahmen 4 definiert eine Kavität 5, in der der Halbleiterchip 2 angeordnet ist. In der Explosionsdarstellung der 1b ist die zweite Leiterbahn 7 zu sehen, die auf einer dem Chiprahmen 4 zugewandten Seite des Chipträgers 3 einen zweiten Chipkontaktierbereich 71 aufweist, mit dem der Halbleiterchip 2 auf einer dem Chipträger 3 zugewandten Seite, z.B. mittels eins Lots oder eines elektrisch lietfähigen Klebstoffes, elektrisch leitend verbunden ist. Von dem zweiten Chipkontaktierbereich 71 aus erstreckt sich die zweite Leiterbahn 7 auf eine vom Chiprahmen 4 abgewandte Seite des Chipträgers 3, wie in der Rückansicht der 1c erkennbar ist.
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Die erste Leiterbahn 6 weist auf einer vom Chipträger 3 abgewandten Seite des Chiprahmens 4 einen ersten Chipkontaktierbereich 61 auf, siehe 1a und 1b, von dem sie sich ebenfalls auf eine vom Chiprahmen 4 abgewandte Seite des Chipträgers 3 erstreckt, siehe 1c.
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Der Halbleiterchip 2 ist beispielsweise ein Leuchtdiodenchip, wobei insbesondere ein Dünnfilm-Leuchtdiodenchip geeignet ist. Ein Dünnfilm-Leuchtdiodenchip zeichnet sich insbesondere durch folgende charakteristische Merkmale aus:
- - an einer zu einem Trägerelement hin gewandten ersten Hauptfläche einer strahlungserzeugenden Epitaxieschichtenfolge ist eine reflektierende Schicht aufgebracht oder ausgebildet, die zumindest einen Teil der in der Epitaxieschichtenfolge erzeugten elektromagnetischen Strahlung in diese zurückreflektiert;
- - die Epitaxieschichtenfolge weist eine Dicke im Bereich von 20µm oder weniger, insbesondere im Bereich von 10 µm auf; und
- - die Epitaxieschichtenfolge enthält mindestens eine Halbleiterschicht mit zumindest einer Fläche, die eine Durchmischungsstruktur aufweist, die im Idealfall zu einer annähernd ergodischen Verteilung der elektromagnetischen Strahlung in der epitaktischen Epitaxieschichtenfolge führt, d.h. sie weist ein möglichst ergodisch stochastisches Streuverhalten auf.
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Ein Grundprinzip eines Dünnschicht-Leuchtdiodenchips ist beispielsweise in I. Schnitzer et al., Appl. Phys. Lett. 63 (16), 18. Oktober 1993, 2174 - 2176 beschrieben, deren Offenbarungsgehalt insofern hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird.
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Ein Dünnfilm-Leuchtdiodenchip ist in guter Näherung ein Lambert'scher Oberflächenstrahler, der, verglichen mit herkömmlichen Leuchtdiodenchips, senkrecht zu einer Hauptabstrahlrichtung eine relativ geringe Strahlungsintensität emittiert. Von daher ist er besonders gut für das optoelektronische Bauelement bzw. zum Einbau in das Gehäuse geeignet, da bei diesen nur eine relativ geringe von einem Dünnfilm-Halbleiterchip emittierte Strahlungsintensität direkt auf den Chiprahmen trifft.
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Der Chipträger wird in einer vorteilhaften Ausführungsform des Bauelements als ein Trägerelements für die Epitaxieschichtenfolge des Dünnfilm-Leuchtdiodenchips verwendet.
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Auf einer Strahlungsemissionsseite weist der Halbleiterchip 2 eine elektrische Kontaktfläche 16 auf, die streifenförmig ausgebildet und am Rand der Fläche des Halbleiterchips 2 angeordnet ist. Der Halbleiterchip 2 ist derart in das Gehäuse 1 eingebaut, dass die elektrische Kontaktfläche 16 im wesentlichen parallel zum ersten Chipkontaktierbereich 61 verläuft und diesem am nächsten ist.
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Nach der Montage des Halbleiterchips 2 wird dieser mit einem Füllmaterial 10 umfüllt, so dass der Freiraum zwischen den Seitenflächen des Halbleiterchips 2 und dem Chiprahmen 4 im wesentlichen ausgefüllt ist. Falls bei dem Umfüllen des Halbleiterchips 2 dessen elektrische Kontaktfläche mit dem Füllmaterial bedeckt wird, wird zumindest die elektrische Kontaktfläche nachfolgend wieder freigelegt, um sie mittels eines elektrischen Verbindungsmaterials 9 mit dem ersten Chipkontaktierbereich 61 elektrisch leitend zu verbinden.
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Das elektrische Verbindungsmaterial 9 ist z.B. eine streifenförmige Metallfolie, die beispielsweise mittels eines elektrisch leitfähigen Klebstoffes auf der elektrischen Kontaktfläche 16 und dem ersten Chipkontaktierbereich 61 aufgebracht und elektrisch leitend mit diesem verbunden wird. Bändchenbonden ist z.B. möglich. Alternativ ist das elektrische Verbindungsmaterial 9 z.B. eine elektrisch leitfähige Beschichtung, beispielsweise aus einem Metall, das aufgedampft wird. Das Metall wird entweder durch eine Maske aufgedampft oder ganzflächig aufgebracht und nachfolgend strukturiert.
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Nach dem Herstellen einer elektrisch leitfähigen Verbindung zwischen dem ersten Chipkontaktierbereich 61 und der elektrischen Kontaktfläche 16 mittels Aufdampfen kann das elektrische Verbindungsmaterial 9 beispielsweise galvanisch verstärkt werden. Statt eines Metalls kann als elektrisches Verbindungsmaterial 9 auch ein strahlungsdurchlässiges Material wie beispielsweise Zinkoxid oder Indiumzinnoxid (ITO) verwendet werden.
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Das elektrische Verbindungsmaterial 9 liegt in Form eines Streifens vor, der sich entlang einer Kante des Halbleiterchips 2 erstreckt und einen Großteil dieser Kante bedeckt. Alternativ ist es auch möglich, dass der Streifen nur einen geringen Teil der Kante des Halbleiterchips 2 bedeckt, beispielsweise indem er senkrecht zu der Kante angeordnet ist bzw. senkrecht zu der Kante verläuft.
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Der Chipträger 3 und der Chiprahmen 4 bestehen z.B. aus einem keramischen Material, das einen niedrigen thermischen Ausdehnungskoeffizienten aufweist. Geeignete Materialien sind beispielsweise Aluminiumoxid oder Aluminiumnitrid. Das Füllmaterial 10 ist z.B. Benzo-Zyklo-Buten (BCB), das zur Anpassung seines thermischen Ausdehnungskoeffizienten an den des Chiprahmens und des Chipträgers mit Materialpartikeln gemischt ist, die beispielsweise Aluminiumnitrid oder Galliumnitrid aufweisen oder aus einem dieser Materialien bestehen. Durch die Zugabe derartiger Materialpartikel kann auch die Festigkeit des Füllmaterials 10 erhöht werden.
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Die Abmessungen des Gehäuses 1 liegen im wesentlichen in der Größenordnung von den Abmessungen des Halbleiterchips 2. Der Gehäusegrundkörper 8 weist beispielsweise eine Höhe 81 auf, die um mindestens 0,1 mm und maximal um 1,5 mm größer ist als eine Dicke des Halbleiterchips. Beispielsweise ist die Höhe 81 des Grundkörpers 8 um 0,3 mm größer als die Dicke des Halbleiterchips 2. Die Länge 82 des Grundkörpers 8 beträgt z.B. mindestens 0,3 mm und höchstens 2 mm mehr als eine Länge des Halbleiterchips 2. Beispielsweise ist die Länge 82 um 0,7 mm größer als eine Kantenlänge des Halbleiterchips 2.
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Die lichten Weiten 52 des Chiprahmens 4 sind z.B. um 0,1 mm größer als die jeweiligen Kantenlängen des Halbleiterchips 2, d.h. der mittlere Abstand des Halbleiterchips 2 von dem Chiprahmen 4 beträgt etwa 0,05 mm. Die Tiefe 51 der Kavität 5, die der Dicke des Chiprahmens 4 entspricht, ist beispielsweise ungefähr gleich groß wie die Dicke des Halbleiterchips 2.
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Das Bauelement 20 ist oberflächenmontierbar und weist hierfür auf einer vom Chiprahmen abgewandten Seite des Chipträgers 3 Gehäusemontierbereiche der ersten und der zweiten Leiterbahn 6, 7 auf (siehe 1c). Das Bauelement 20 kann jedoch auch über seine Seitenflächen elektrisch leitend kontaktiert werden, entlang denen die erste und die zweite Leiterbahn 6, 7 verlaufen.
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Im Unterschied zu dem vorhergehend anhand der 1a bis 1c erläuterten optoelektronischen Bauelement weist das in den 2a und 2b dargestellte Bauelement 20 ein Überformungsmaterial 11 auf, mittels dem der Halbleiterchip 2 überformt ist. Das Überformungsmaterial 11 besteht aus einem Material, das für eine von dem Halbleiterchip 2 emittierte oder von diesem zu empfangende elektromagnetische Strahlung durchlässig ist, und weist beispielsweise Silikon oder ein Epoxidharz auf. Es kann z.B. ein Lumineszenzkonversionsmaterial, z.B. YAG:Ce, und zusätzlich oder alternativ ein Diffusormaterial enthalten. Mittels des Lumineszenzkonversionsmaterial kann eine von dem Halbleiterchip emittierte Primärstrahlung eines ersten Wellenlängenbereiches teilweise oder ganz in eine Sekundärstrahlung eines zweiten Wellenlängenbereiches, die von dem ersten Wellenlängenbereich verschieden ist, konvertiert werden.
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Das Überformungsmaterial 11 ist zu einem linsenartigen optischen Element zum Umlenken der von dem Halbleiterchip 2 emittierten elektromagnetischen Strahlung geformt.
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In den 3a bis 3f ist ein Ausführungsbeispiel für das Verfahren zum Herstellen von Gehäusen anhand einer Darstellung verschiedener Verfahrensstadien veranschaulicht. In 3a ist eine Chipträgerplatte 30 für eine Vielzahl von Chipträgern 3 dargestellt, wobei die Einteilung der Chipträgerplatte in Chipträger durch die gestrichelten Linien angedeutet ist. In die Chipträgerplatte 30 werden längliche Durchbrüche 12 mit einem ovalen Querschnitt erzeugt, um Seitenwandflächen 13, die mit elektrischen Leiterbahnen zu versehen sind, auszubilden, siehe 3b. Nachfolgend wird eine elektrisch leitfähige Schicht 14, beispielsweise eine Metallschicht, auf dafür vorgesehenen Flächen der Chipträgerplatte 30 aufgebracht, um eine Vielzahl von zweiten Leiterbahnen auszubilden. Dabei werden insbesondere auch die dafür vorgesehenen Teile der Seitenwandflächen 13 beschichtet, so dass sich die Leiterbahnen durchgehend von einer ersten Hauptfläche auf eine zweite Hauptfläche der Chipträgerplatte 30 erstrecken, siehe 3c.
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Bei dem Verfahren wird weiterhin eine Chiprahmenplatte 40 für eine Vielzahl von Chiprahmen bereitgestellt, die in 3d schematisch dargestellt ist. In der Chiprahmenplatte 40 werden, analog zu der Behandlung der Chipträgerplatte 30, eine Vielzahl von Durchbrüchen zum Ausbilden von mit elektrischen Leiterbahnen zu versehenden Seitenwandflächen 13 der Chiprahmen erzeugt, was in 3e dargestellt ist.
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Statt eine Mehrzahl von Durchbrüchen in einer Reihe zu erzeugen, kann bei der Chipträgerplatte und/oder der Chiprahmenplatte alternativ z.B. auch in einer Reihe jeweils ein einziger, schlitzartiger Durchbruch zum Ausbilden von Seitenwandflächen für eine Vielzahl von Gehäusen bzw. Bauelementen erzeugt werden.
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Ein weiterer Verfahrensschritt umfasst das Ausbilden einer Vielzahl von ersten Leiterbahnen mittels Beschichten der Chiprahmenplatte und der Chipträgerplatte sowie der relevanten Seitenwandflächen 13 von diesen mit einer elektrisch leitfähigen Schicht. Hierzu kann die Chiprahmenplatte 40 zunächst auf der Chipträgerplatte 30 aufgebracht werden und das Ausbilden der Leiterbahnen nachfolgend in einem einzigen Verfahrensschritt erfolgen, siehe 3f. Alternativ können die Chiprahmenplatte 40 und die Chipträgerplatte 30 auch nacheinander bzw. separat mit der elektrisch leitfähigen Schicht 14 versehen und nachfolgend verbunden werden.
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Die Chiprahmenplatte 40 und die Chipträgerplatte 30 bestehen beispielsweise aus einem keramischen, ungesinterten Material, das nach dem Aufbringen der Chiprahmenplatte 40 auf der Chipträgerplatte 30 zum Verbinden und Härten der beiden Platten gesintert wird. Alternativ können die Chiprahmenplatte 40 und die Chipträgerplatte 30 zunächst gesintert werden und kann die Chiprahmenplatte 40 nachfolgend auf der Chipträgerplatte 30 aufgeklebt werden.
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Zur Herstellung von optoelektronischen Bauelementen können Halbleiterchips vor oder nach dem Aufbringen der Chiprahmenplatte 40 auf der Chipträgerplatte 30 montiert und elektrisch leitend mit der zweiten Leiterbahn verbunden Vor dem Aufbringen der Chiprahmenplatte 40 ist dies in der Regel nur möglich, wenn die Chiprahmenplatte 40 und die Chipträgerplatte 30 nachfolgend nicht gesintert werden.
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Die Chipträgerplatte 30 wird nachfolgend mit der Chiprahmenplatte 40 entlang von Trennungslinien, die in den 3a bis 3f durch gestrichelte Linien angedeutet sind, zu einer Vielzahl von optoelektronischen Bauelementen oder Gehäusen vereinzelt. Eine derartige, im wesentlichen gleichzeitige Herstellung von mehreren Gehäusen und/oder optoelektronischen Bauelementen kann vorteilhafterweise kostengünstig durchgeführt werden. Eine Chipträgerplatte 30 oder eine Chiprahmenplatte 40 kann beispielsweise für die Herstellung von mehreren tausend Gehäusen bzw. Bauelementen ausgelegt sein.
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Bei dem in 4 dargestellten optoelektronischen Bauelement 20 sind sowohl der erste als auch der zweite Chipkontaktierbereich 61, 71 auf einer vom Chipträger 3 abgewandten Seite des Chiprahmens 4 angeordnet. Ein derartiges Gehäuse 1 eignet sich insbesondere für Halbleiterchips, die auf derselben Seite 2 elektrische Kontaktflächen 16 aufweisen, beispielsweise Flipchips. Die beiden elektrischen Kontaktflächen 16 des Halbleiterchips sind nicht auf derselben Halbleiterschicht des Halbleiterchips 2, sondern auf unterschiedlichen Halbleiterschichten einer Halbleiterschichtenfolge des Halbleiterchips 2 angeordnet, die auf unterschiedlichen Seiten einer aktiven Zone des Halbleiterchips angeordnet sind.
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Der Chipträger des Gehäuses kann auch aus einem strahlungsdurchlässigen Material gefertigt sein und bei dem Bauelement der Halbleiterchip mit einer Strahlungsemissionsseite oder Strahlungsempfangsseite zu dem Chipträger gewandt in dem Gehäuse montiert sein.
