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Die
Erfindung betrifft eine Halbleitereinrichtung mit integriertem metallischen
Kühlkörper und
ein Verfahren zu deren Herstellung, insbesondere eine Halbleitereinrichtung
mit eingebettetem metallischen Kühlkörper für eine optoelektronische
Einrichtung sowie ein Verfahren zu deren Herstellung.
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Wenn
kleinere festkörper-optoelektronische Einrichtungen
wie Leuchtdioden (LCDs) oder Laserdioden (LDs) in einem großen oder
kleinen Hintergrundlichtmodul oder Beleuchtungsmodul angewendet
werden, werden viele dieser optoelektronischen Einrichtungen benötigt, um
eine ausreichende Helligkeit oder Beleuchtung für die Module zu erreichen. Wenn
jedoch die optoelektronischen Einrichtungen mit zu hoher Leistung
betrieben werden, kann die Temperatur des Moduls steigen, welches
aus den optoelektronischen Einrichtungen zusammengesetzt ist, wodurch
die Betriebsqualität
des Moduls leidet und die optoelektronischen Einrichtungen schließlich ausbrennen.
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Um
das Problem der hohen Temperaturen zu lösen, wird das aus optoelektronischen
Einrichtungen zusammengesetzte Modul üblicherweise durch Ventilatoren
gekühlt,
welche in dem Modul angeordnet sind, oder durch eine Vergrößerung der
Wärmeableitfläche. In
dem Modul angeordnete Ventilatoren haben jedoch den Nachteil, dass
diese auf Grund des Betriebs der Ventilatoren Schwingungen erzeugen, was
zu einem Lichtflackern führen
kann, und überdies
verbrauchen die Ventilatoren zusätzliche
Leistung. Was eine Vergrößerung der
Wärmeableitfläche angeht,
obgleich diese Kühlkörper aus
Metall mit hoher Wärmeleitfähigkeit
hergestellt werden können, wird
Klebstoff in Verbindung mit dem Metall verwendet, um die optoelektronischen
Einrichtungen und die Kühlkörper miteinander
zu verbinden, wobei die Wärmeleitfähigkeit
des Klebstoffes deutlich geringer als die des reinen Metalls ist.
Daher staut sich die Wärme,
welche durch den Betrieb der optoelektronischen Einrichtung erzeugt
wird, großteils
an der Verbindungsfläche,
so dass die Kühlkörper die
Wärme nicht gut
leiten können,
wodurch die Kühlkörper in
ihrer Wirksamkeit beeinträchtigt
werden, und es leicht zu einer Beschädigung der optoelektronischen
Einrichtungen während
des Langzeitbetriebs kommen kann, oder die optoelektronischen Einrichtungen
schließlich
mit einem höheren
Leistungsverbrauch an zugeführter
Leistung betrieben werden müssen.
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Darüber hinaus
sind herkömmliche
Kühlkörper üblicherweise
mit einer Leiterplatte durch Klebstoff verbunden, um die optoelektronische
Einrichtung elektrisch mit einem äußeren Schaltkreis zu verbinden.
Dementsprechend staut sich die erzeugte Wärme während des Betriebs der Einrichtung
an dem Klebstoff, und die Wärmeleitfähigkeit
der Leiterplatte, welche aus Kunststoffmaterial hergestellt ist, ist
gering, so dass die Wärmeleitrate
gering ist und die Wärmeleitwirksamkeit
des Kühlkörpers stark
verringert wird.
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US 2004/0 061 433
A1 offenbart eine lichtemittierende Einrichtung, die eine
P-Elektrode und eine N-Elektrode aufweist, die an solchen Positionen angeordnet
sind, dass sie sich bezüglich
der Einrichtung gegenüberstehen,
und eine andere lichtemittierende Einrichtung, die eine P-Elektrode und eine N-Elektrode
aufweist, die in der gleichen Richtung angeordnet sind. Ferner kann
das Trägersubstrat
aus einem Material hergestellt sein, das eine hohe Wärmeleitfähigkeit
aufweist, wie beispielsweise Cu, W und Mo, so dass das Wärmeableitverhalten
verbessert wird. Die Dicke des Trägersubstrats liegt vorzugsweise
in einem Bereich von 50 μm
bis 500 μm, um
das Wärmeableitverhalten
zu verbessern.
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Ferner
offenbart
US
2004/0 235 210 A1 ein Verfahren zum Herstellen einer Halbleitereinrichtung. In
dem Verfahren wird eine Au-Platte auf der Vorderseite des Saphirsubstrats
durch Plattierung gebildet, und wenn das Saphirsubstrat von der
GaN-Schicht vom n-Typ durch ein Laser-Lift-Off-Verfahren entfernt wird,
wirkt die An-Platte
als ein Element zum Halten der GaN-Schicht vom n-Typ. Die An-Platte stellt außerdem eine
Wärmeableitfunktion
bereit.
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Weiterhin
offenbart
US 6 664
640 B2 ein Verfahren des Herstellens einer Hableitereinrichtung, welches
das Anordnen einer Wärmeableiterschicht, die
eine Wärmeabstrahlfunktion
aufweist, an der Rückseite
des Halbleitersubstrats aufweist. In dem Verfahren des Bildens einer
Halbleitereinrichtung wird die Wärmeableiteinrichtung
durch Plattierung gebildet, so dass die Wärmeableitschicht auch eine plattierte
Wärmeableitschicht
genannt wird. Daneben offenbart
US 6,664,540 B2 das Verwenden eines Wachses,
so dass die Vorderseite des GaAs-Substrats und eine Trägerplatte
verbunden werden, und nachdem eine Wärmeableitschicht auf der Rückseite des
GaAs-Substrats gebildet wurde, wird das GaAS-Substrat durch Auflösen des
Wachses von der Trägerplatte
getrennt.
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Außerdem offenbart
US 6,455,945 B1 ein Verfahren
des Herstellens einer Halbleitereinrichtung, welches das Bilden
einer Elektrodenschicht auf der Rückseite des Chips aufweist.
In dem Verfahren des Bildens einer Halbleitereinrichtung wird die
auf der Rückseite
des Chips bereitgestellte Elektrode als eine PHS-Elektrode oder
ein Wärmeableiter
benutzt.
US 6,455,945
B1 offenbart ferner, dass das Halbleitersubstrat mittels
einer Wachsschicht fest auf dem Trägersubstrat gehalten wird,
und nachdem die Elektrodenschicht auf der Rückseite des Halbleitersubtrats
gebildet wurde, wird das Halbleitersubstrat von dem Trägersubstrat
durch Auflösen
des Wachses abgelöst.
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Daher
besteht insbesondere durch erhöhten Bedarf
an optoelektronischen Einrichtungen wie Leuchtdioden oder Laserdioden
für Hintergrund-Beleuchtungsmodule
und Beleuchtungs-Module auch ein Bedarf, eine Herstellungstechnik
für solche
optoelektronischen Einrichtungen zu schaffen, durch welche Kühlkörper mit
hoher Wärmeleitwirksamkeit
verwirklicht werden können.
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Gemäß eines
Aspekts der vorliegenden Erfindung wird eine Halbleitereinrichtung
mit integriertem metallischen Kühlkörper geschaffen,
in welcher der integrierte metallische Kühlkörper wenigstens eine Anschlussfläche aufweist,
welche als eine Anschlusselektrode zum elektrischen Verbinden einer positiven
oder einer negativen Elektrode der Halbleitereinrichtung mit einem äußeren Schaltkreis
dient, so dass die Halbleitereinrichtung in den metallischen Kühlkörper eingebettet
ist, aber dennoch erfolgreich mit einem äußeren Schaltkreis verbunden
werden kann.
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Gemäß eines
weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Herstellungsverfahren
für eine Halbleitereinrichtung
mit integriertem metallischen Kühlkörper geschaffen,
in welchem der Kühlkörper direkt
auf einer Bodenfläche
der Halbleitereinrichtung mit Hilfe eines Klebebands und ohne die
Verwendung von Klebstoff oder Kleistertechniken angeformt werden
kann. Darüber
hinaus werden Anschlussflächen auf
dem metallischen Kühlkörper aufgebracht,
welche am Außenumfang
der Halbleitereinrichtung angebracht sind, um eine elektrische Verbindung
zwischen den Elektroden der Halbleitereinrichtung und einem äußeren Schaltkreis
herzustellen. Deshalb kann die Temperatur der Betriebseinrichtung
schnell und effektiv verringert werden, um die Betriebsqualität der Einrichtung
zu verbessern und die Lebensdauer der Einrichtung zu verbessern,
sowie um die positiven Elektroden und die negativen Elektroden der
Halbleitereinrichtung erfolgreich mit einem äußeren Schaltkreis verbinden
zu können,
ohne dafür
eine Leiterplatte zu benötigen.
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Gemäß den vorstehend
genannten Aspekten schafft die Erfindung eine Halbleitereinrichtung mit
integriertem metallischen Kühlkörper, mit
einer dünnen
Metallschicht, welche eine erste Fläche und eine zweite Fläche aufweist,
welche auf einander gegenüberliegenden
Seiten angeordnet sind, wobei wenigstens eine Halbleitereinrichtung
in die erste Fläche
der dünnen
Metallschicht eingebettet ist, und die Halbleitereinrichtung zwei
Elektroden von unterschiedlichem Leitertypus aufweist; einem metallischen
Kühlkörper, welcher
auf der zweiten Fläche der
dünnen
Metallschicht aufgetragen ist; und zwei Anschlussflächen, welche
auf der ersten Fläche
der dünnen
Metallschicht um die Halbleitereinrichtung aufgetragen sind und
jeweils mit den beiden Elektroden verbunden sind, wobei die Elektroden
jeweils mit einer zugehörigen
der Anschlussflächen
verbunden sind, wozu wenigstens zwei Drähte vorgesehen sind, und die
Anschlussflächen
elektrisch an einen äußeren Schaltkreis
anschließbar
sind.
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Gemäß den vorstehend
genannten Aspekten schafft die Erfindung darüber hinaus ein Verfahren zur
Herstellung einer Halbleitereinrichtung mit einem integrierten metallischen
Kühlkörper, mit
den Schritten: Bereitstellen eines Klebebandes, wobei das Klebeband
eine erste Oberfläche
und eine zweite Oberfläche
aufweist, welche einander gegenüberliegend
angeordnet sind, und die erste Oberfläche des Klebebandes an einer
Oberfläche
eines provisorischen Substrats festgeklebt wird; Bereitstellen von wenigstens
einer Halbleitereinrichtung, wobei die wenigstens eine Halbleitereinrichtung
eine erste Seite und eine zweite Seite aufweist, welche einander
gegenüberliegen,
und die erste Seite der wenigstens einen Halbleitereinrichtung in
die Oberfläche
eines Teils der zweiten Oberfläche
des Klebebandes hineingedrückt
und in dieser fixiert ist, so dass die zweite Seite der Halbleitereinrichtung
freiliegt, und die Halbleitereinrichtung zwei Elektroden von unterschiedlichem
Leitertypus aufweist; Formen einer dünnen Metallschicht auf der
zweiten Seite der wenigstens einen Halbleitereinrichtung und dem
freiliegenden Teil der zweiten Oberfläche des Klebebandes, wobei ein
Teil der Oberfläche
der dünnen
Metallschicht mit der zweiten Seite der wenigstens einen Halbleitereinrichtung
in Kontakt steht; Formen eines metallischen Kühlkörpers auf der dünnen Metallschicht;
Entfernen des Klebebandes und des provisorischen Substrats, um die
wenigstens eine Halbleitereinrichtung und die Oberfläche der
dünnen
Metallschicht freizulegen; und Aufbringen einer Mehrzahl von Anschlussflächen auf
die freiliegenden Teile der Oberfläche der dünne Metallschicht um die wenigstens
eine Halbleitereinrichtung herum, wobei die Anschlussflächen jeweils
einer der Elektroden der wenigstens einen Halbleitereinrichtung
zugeordnet sind, wobei die Elektroden in elektrisch leitendem Kontakt
mit den jeweils zugehörigen
Anschlussflächen
mittels wenigstens zweier Drähte
stehen.
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Gemäß eines
bevorzugten Ausführungsbeispiels
der Erfindung ist das Material für
den Kühlkörper eine
Fe/Ni-Legierung,
Cu, Ni, Al, W, oder eine Legierung davon, und jede der Anschlussflächen ist versehen
mit einer Isolierschicht und einer auf der Isolierschicht aufgebrachten
Leiterschicht, wobei die Isolierschicht auf die erste Fläche der
dünnen
Metallschicht aufgeklebt ist.
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Eine
Halbleitereinrichtung ist direkt in einen metallischen Kühlkörper durch
unmittelbares Formen des metallischen Kühlkörpers auf der Halbleitereinrichtung
eingebettet. Dann werden die Anschlussflächen um die Halbleitereinrichtung
auf dem metallischen Kühlkörper aufgebracht,
um eine elektrisch leitende Verbindung zwischen den Elektroden der
Halbleitereinrichtung und einem äußeren Schaltkreis
herzustellen. Im Ergebnis kann darauf verzichtet werden, den metallischen
Kühlkörper zusätzlich auf
einer Leiterplatte anzuordnen, wodurch die Wärmeleitungs-Effizienz deutlich
verbessert wird, und damit der stabile Betrieb der Einrichtung gewährleistet
wird, sowie die Lebensdauer der Einrichtung wirksam verlängert wird.
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Die
oben genannten Aspekte und viele weitere Vorteile der Erfindung
werden durch Bezugnahme auf die nachfolgende detailliertere Beschreibung in
Verbindung mit der Zeichnung deutlich, in welcher 1A bis 8 schematische
Darstellungen zeigen, welche den Herstellungsprozess der Halbleitereinrichtung
mit dem integrierten Kühlkörper gemäß eines
bevorzugten Ausführungsbeispiels
der Erfindung veranschaulichen, wobei die schematischen Darstellungen
Querschnitte und zugehörige
Draufsichten zeigen.
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Die
Erfindung betrifft eine Halbleitereinrichtung mit einem integrierten
metallischen Kühlkörper und
ein Verfahren zum Herstellen der Halbleitereinrichtung mit dem integrierten
metallischen Kühlkörper, wobei
Elektroden der Halbleitereinrichtung im Kontakt mit einem äußeren Schaltkreis
stehen und die Effizienz der Wärmeableitung
des Metall-Kühlkörpers verbessert
ist, um das Problem der Wärmeableitung
der Halbleitereinrichtung besser zu bewältigen. Um eine Veranschaulichung
der Erfindung deutlicher zu machen, wird nachfolgend auf die 1A–8 Bezug
genommen.
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Die 1A–8 zeigen
schematische Darstellungen, welche den Herstellungsprozess der Halbleitereinrichtung
mit dem integrierten metallischen Kühlkörper gemäß eines bevorzugten Ausführungsbeispiels
der Erfindung illustrieren, wobei die schematischen Darstellungen
Querschnitte und zugehörige
Draufsichten darstellen. Während
des Herstellungsprozesses einer Halbleitereinrichtung mit einem
integrierten Kühlkörper gemäß der vorliegenden Erfindung
werden ein provisorisches Substrat 100 und ein Klebeband 102 zunächst bereitgestellt,
und das Klebeband 102 wird dann an dem provisorischen Substrat 100 angebracht,
um eine Oberfläche 104 des
Klebebands 102 in Kontakt mit dem provisorischen Substrat 100 zu
bringen, wie in den 1A und 1B dargestellt
ist, wobei 1A eine Draufsicht und 1B die
zugehörige
Schnittdarstellung zeigt. Das Klebeband 102 weist eine
weitere Oberfläche 106 auf,
welche der Oberfläche 104 gegenüber liegt.
Das Klebeband 102 ist vorzugsweise aus einem säure- und
laugebeständigen
Material hergestellt, und das Klebeband 102 hat eine Dicke
von größer als 10 μm. Gemäß eines
bevorzugten Ausführungsbeispiels
der Erfindung weist das Klebeband 102 vorzugsweise eine
Dicke von etwa 100 μm
auf und ist ein doppelseitig klebendes Klebeband, das heißt hat eine
Oberfläche 104 und
eine Oberfläche 106,
welche beide klebend sind. Wenn das Klebeband 102 jedoch
aus einem weichen Kunststoffmaterial hergestellt ist, ist es auch
möglich,
dass nur die Oberfläche 104 klebend
ist, während
die Oberfläche 106 nicht klebend
ist.
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Dann
werden eine oder mehrere Halbleitereinrichtungen bereitgestellt,
wobei die Halbleitereinrichtungen aus einer chemischen Verbindung
von Halbleitermaterialien zusammengesetzt sind, wie aus GaN-Basis-Material,
AlGaInP-Basis-Material, PbS-Basis-Material, oder SiC-Basis-Material, und
die Halbleitereinrichtungen sind z. B. Transistoren, monolithische
integrierte Schaltkreise, oder optoelektronische Einrichtungen wie
Leuchtdioden oder Laserdioden. Jede Halbleitereinrichtung weist
zwei Elektroden von unterschiedlichem Leitungstyp auf, wobei die
Elektroden auf der gleichen Seite oder unterschiedlichen Seiten
der Halbleitereinrichtung angeordnet sind, wie bei den optoelektronischen
Einrichtungen 108a und 108b, die in 2C dargestellt sind.
Gemäß eines
bevorzugten Ausführungsbeispiels
sind zwei unterschiedliche Elektroden 110 und 112 der
optoelektronischen Einrichtung 108a auf der gleichen Seite
der optoelektronischen Einrichtung 108a angeordnet, und
zwei Elektroden 110 und 112 der optoelektronischen
Einrichtung 108b sind auf zwei gegenüberliegenden Seiten der optoelektronischen
Einrichtung 108b angeordnet. Wenn die Elektrode 110 vom
N-Typ ist, ist die Elektrode 112 vom P-Typ; und wenn die
Elektrode 110 vom P-Typ ist, ist die Elektrode 112 vom
N-Typ. Gemäß diesem
bevorzugten Ausführungsbeispiel
ist die optoelektronische Einrichtung 108a an die Halbleitereinrichtung
angepasst. Eine Seite der optoelektronischen Einrichtung 108a ist
nach unten auf die Oberfläche 106 des
Klebebandes 102 gedrückt,
um die optoelektronische Einrichtung 108a in die Oberfläche 106 des
Klebebands 102 einzudrücken
oder darin einzubetten, und die der eingedrückten bzw. eingebetteten Seite
gegenüberliegende
Seite der optoelektronischen Einrichtung 108a ist frei
zugänglich
gehalten, wobei diejenige Seite der optoelektronischen Einrichtungen 108a,
welche in das Klebeband 102 gedrückt ist, mit zwei Elektroden 110 und 112 ausgestattet
ist, wie diese in den 2A und 2B dargestellt
sind, wobei 2A eine Draufsicht und 2B eine
zugehörige Schnittdarstellung
zeigen. Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung ist die festgeklebte Seite der optoelektronischen
Einrichtung 108a, welche in das Klebeband 102 hineingepresst
ist, mindestens mit einer Elektrode versehen, um zu verhindern, dass
die beiden Elektroden in elektrische Verbindung miteinander treten.
Wenn viele optoelektronische Einrichtungen 108a zur gleichen
Zeit verarbeitet werden, können
diese optoelektronischen Einrichtungen 108a entsprechend
der Anforderungen an den Herstellungsprozess angeordnet werden.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung können die
optoelektronischen Einrichtungen 108a GaN-Basis-Leuchtdioden, AlGaInP-Basis-Leuchtdioden, PbS-Basis-Leuchtdioden, oder
SiC-Basis-Leuchtdioden sein. Gemäß einem
weiteren Ausführungsbeispiel
können
die optoelektronischen Einrichtungen 108a GaN-Basis-Laserdioden, AlGaInP-Basis-Laserdioden,
PbS-Basis-Laserdioden,
oder SiC-Basis-Laserdioden sein.
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Nachdem
die optoelektronische Einrichtung 108a an dem Klebeband 102 fixiert
ist, wird eine dünne
Metallschicht 114 direkt aufgeformt, um die freiliegende
Oberfläche
der optoelektronischen Einrichtung 108a und die freiliegenden
Bereiche der Oberfläche 106 des
Klebebands 102 zu bedecken, beispielsweise durch Bedampfen,
Besputtern oder Elektroplattieren, wie in den 3A und 3B dargestellt
ist, wobei die 3A eine Draufsicht und die 3B einen
entsprechenden Schnitt darstellt. Gemäß der vorliegenden Erfindung
ist die dünne Metallschicht 114 vorzugsweise
aus metallischen Material mit guten Hafteigenschaften ausgebildet,
wie beispielsweise Ni, Cr, Ti, Au, Cu, Al, oder Legierungen davon,
welche die Beschichtung mit dem Metallmaterial erleichtern. Darüber hinaus
kann die dünne
Metallschicht 114 aus hochreflektierendem Metallmaterial
bestehen, wie beispielsweise Ag, Pt, Al, Au, Ni, Ti oder Legierungen
davon. Gemäß der vorliegenden Erfindung
kann die dünne
Metallschicht 114 aus einer einlagigen Metallstruktur bestehen,
oder kann eine mehrlagige Metallstruktur sein. Die Dicke der dünnen Metallschicht 114 beträgt vorzugsweise
weniger als etwa 10 μm.
Gemäß einem
bevorzugten Ausführungsbeispiel
ist die Dicke der dünnen
Metallschicht 114 etwa 10 nm.
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Nachdem
die dünne
Metallschicht 114 geformt wurde, kann ein Kühlkörper der
Halbleitereinrichtung direkt geformt werden, oder eine lichtreflektierende
Struktur wird wahlweise auf der Halbleitereinrichtung entsprechend
den spezifischen Anforderungen an das Produkt angeformt, wenn die
Halbleitereinrichtung zum Beispiel eine optoelektronische Einrichtung
ist, um die Lichtausbeute der optoelektronischen Einrichtungen zu
verbessern. Gemäß eines bevorzugten
Ausführungsbeispiels
kann eine reflektierende Schicht 120 geformt sein, um die
dünne Metallschicht 114 der
optoelektronischen Einrichtung 108a zu bedecken, beispielsweise
durch ein Bedampfungsverfahren, Besputtern, eine nichtelektrische
Abscheidung, oder Elektroplattieren hergestellt sein, wobei die
reflektierende Schicht 120 vorzugsweise aus einem Material
mit guten Reflexionseigenschaften zusammengesetzt ist, wie Ag, Pt,
Al, Au, Ni, Ti, oder eine Legierung davon, und die reflektierende Schlicht 120 kann
eine einlagige oder eine mehrlagige Metallstruktur sein. Wie in
den 4A und 4B dargestellt
ist, ist gemäß einem
bevorzugten Ausführungsbeispiel
die reflektierende Schicht 120 aus einem Silberfilm 116 und
einem Goldfilm 118 zusammengesetzt, welche in dieser Reihenfolge
auf die dünne
Metallschicht 114 aufgeschichtet sind, wobei eine Dicke
des Silberfilms 116 etwa 300 nm beträgt, und eine Dicke des Goldfilms 118 etwa
150 nm beträgt.
Gemäß der vorliegenden
Erfindung ist die Dicke der reflektierenden Schicht 120 vorzugsweise geringer
als 10 μm.
Wenn jedoch die dünne
Metallschicht 114 aus einem hochreflektierendem Metallmaterial
hergestellt ist, kann die dünne
Metallschicht 114 eine lichtreflektierende Funktion übernehmen, und
eine zusätzliche
Reflexionsschicht muss nicht geformt werden.
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Dann
wird ein metallischen Kühlkörper 122 geformt,
um die reflektierende Schicht 120 zu bedecken, beispielsweise
durch ein Elektroplattierverfahren oder ein nichtelektrisches Beschichtungsverfahren,
wobei der metallische Kühlkörper 122 aus
einer dickeren Metallschicht ausgebildet ist, um eine größere Wärmeleitkapazität zu haben,
wie in den 5A und 5B dargestellt
ist, wobei 5A eine Draufsicht und 5B ein
entsprechende Schnittdarstellung ist. Weil der metallische Kühlkörper 122 durch
ein Elektroplattierverfahren oder ein nichtelektrisches Beschichtungsverfahren
gemäß der vorliegenden
Erfindung geformt ist, kann der Kühlkörper 122 im Wesentlichen
auf der reflektierenden Schicht 120 ausgebildet sein. Der
metallische Kühlkörper ist
vorzugsweise aus einem Metall mit guter Wärmeleitfähigkeit hergestellt, wie beispielsweise einer
Fe/Ni Legierung, Cu, Ni, Al, W, oder Legierungen davon. Der metallischen
Kühlkörper 122 ist grundsätzlich dicker
und hat vorzugsweise eine Dicke größer als 10 μm, um eine bessere Wärmeableitung
zu gewährleisten.
Gemäß eines
bevorzugten Ausführungsbeispiels
der Erfindung ist der metallischen Kühlkörper 122 vorzugsweise
etwa 3 mm dick.
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Eine
Merkmal der vorliegenden Erfindung ist es, dass die dünne Metallschicht
zunächst
durch eine Bedampfungs-Abscheidungsverfahren,
eine Besputter-Abscheidungsverfahren,
oder ein nichtelektrisches Abscheidungsverfahren hergestellt wird
und als Basis zum elektrischen Beschichteten oder nichtelektrischen
Beschichteten mit dem metallischen Kühlkörpers dient, und eine reflektierende
Schicht kann wahlweise entsprechend den spezifischen Anforderungen
an die Halbleitereinrichtung geformt werden, um die Lichtausbeute
der optoelektronischen Einrichtungen zu verbessern. Mit Hilfe nur
eines Klebebandes kann der metallische Kühlkörper an der Bodenfläche der
Halbleitereinrichtung ausgebildet sein. Im Ergebnis ist der vorliegende
Herstellungsprozess sehr einfach, und die Standard-Herstellungsausrüstung kann
dazu weiter verwendet werden, wodurch erhöhte Kosten im Herstellungsprozess
verhindert werden. Darüber
hinaus ist die Halbleitereinrichtung in die Oberfläche des
metallischen Kühlkörpers eingebettet,
ohne dass Klebstoff zwischen der Halbleitereinrichtung und dem metallischen
Kühlkörper erforderlich
ist, wodurch die Wärmeaustauschfläche und
die Wärmeleitungsgeschwindigkeit
der Halbleitereinrichtung deutlich verbessert werden.
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Nachdem
der Kühlkörper 122 geformt
wurde, werden das Klebeband 102 und das provisorische Substrat 100 entfernt,
um eine Seite der optoelektronischen Einrichtung 108a freizulegen,
und die Elektroden 110 und 112, welche auf dieser
Seite der optoelektronischen Einrichtung 108a angeordnet sind,
freizulegen, und die Oberfläche
auf der Seite der dünnen
Metallschicht 114 freizulegen, wo die optoelektronische
Einrichtung 108a angeordnet ist, wie in 6 dargestellt
ist. Weil die dünne
Metallschicht 114 und die optoelektronische Einrichtung 108a an dem
provisorischen Substrat 100 mittels des Klebebands 102 angeklebt
sind, können
der metallische Kühlkörper 122,
die dünne
Metallschicht 114 und die optoelektronische Einrichtung 108a leicht
von dem provisorischen Substrat 100 getrennt werden.
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Nachfolgend
wird eine Mehrzahl von Anschlussflächen 128 und 134 an
der freiliegenden Oberfläche
der dünnen
Metallschicht 114 um die optoelektronische Einrichtung 108a mittels
eines Klebstoffes 140 durch ein Klebeverfahren angebracht,
wie in 7 dargestellt ist. Die Anschlussfläche 128 weist
im Wesentlichen eine Isolierschicht 124 und einer Leiterschicht 126 auf,
wobei die Isolierschicht 124 an der Oberfläche der
dünnen
Metallschicht 114 mittels eines Klebstoffs 140 angebracht
ist, und die Leiterschicht 126 auf der Isolierschicht 124 aufgebracht. In ähnlicher
Weise weist die Anschlussfläche 134 im Wesentlichen
eine Isolierschicht 130 und eine Leiterschicht 132 auf,
wobei die Isolierschicht 130 auf der Oberfläche der
dünne Metallschicht 114 mittels
eines Klebstoffes 140 festgeklebt ist, und die Leiterschicht 132 auf
der Isolierschicht 130 aufgebracht ist. Gemäß der vorliegenden
Erfindung weist die Halbleitereinrichtung mindestens zwei Elektroden
von unterschiedlichem Leitertyp auf, so dass die Halbleitereinrichtung
vorzugsweise zwei Anschlussflächen
aufweist, das heißt,
jede der Elektroden einer der Anschlussflächen entspricht.
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Danach
werden wenigstens zwei Drähte 136 und 138 angeformt,
um jeweils die Elektrode 110 der optoelektronischen Einrichtungen 108a und
die Leiterschicht 126 der Anschlussfläche 128 miteinander zu
verbinden, und die Elektrode 112 mit der Leiterschicht 132 der
Anschlussfläche 134 zu
verbinden, um so die Elektrode 110 elektrisch mit der Anschlussfläche 128 zu
verbinden, und die Elektrode 112 mit der Anschlussfläche 134 elektrisch
zu verbinden, wie in 8 dargestellt ist. Gemäß der vorliegenden
Erfindung sind die Elektrode und die Anschlussfläche vom selben Leitertyp und
können
mittels eines oder mehrerer Drähte
miteinander verbunden werden. Beispielsweise kann die positive Elektrode
mit der positiven Anschlussfläche
mit vier Drähten
verbunden sein, und die negative Elektrode kann mit der negativen
Anschlussfläche
mittels dreier Drähte
verbunden sein. Daher muss wenigstens einer der Drähte zwischen
der Elektrode eines bestimmten Leitertyps und der Anschlussfläche vom
gleichen Leitertyp verlaufen, und die Anzahl von Verbindungsdrähten zwischen
der Elektrode und der Anschlussfläche des selben Leitertyps kann
entsprechend den spezifischen Anforderungen an die Konstruktion
modifiziert werden. Weil die Drähte
des äußeren Schaltkreises (nicht
dargestellt) größer sind,
und die Größe der Elektroden 110 und 112 der
Halbleitereinrichtung wie beispielsweise der optoelektronischen
Einrichtung 108a kleiner sind, ist nachteilhaft, den äußeren Schaltkreise
direkt mit den Elektroden 110 und 112 zu verbinden.
Deshalb kann mittels der Anbringung der Anschlussflächen 128 und 134,
welche wesentlich größer als
die Elektroden 110 und 112 sind, der äußere Schaltkreise
leichter mit den Elektroden 110 und 112 verbunden
werden. Durch Anbringung der übertragenden
Anschlussflächen 128 und 134 auf der
Oberfläche
der dünnen
Metallschicht 114 um die optoelektronische Einrichtung 108a und
Verwendung von Drahtlöt-Technik,
können
die Elektroden 110 und 112 der optoelektronischen
Einrichtung 108a erfolgreich elektrisch mit dem äußeren Schaltkreis
verbunden werden, welcher mit den Anschlussflächen 128 und 134 mittels
des Drahts 136 und der Anschlussfläche 128 bzw. dem Draht 138 und
der Anschlussfläche 134 angeschlossen
werden, ohne ein Leiterplatte zu verwenden.
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Ein
weiteres Merkmal der vorliegenden Erfindung ist, dass die Anschlussflächen auf
dem metallischen Kühlkörper zur Übertragung
angeordnet sind, so dass es für
die elektrische Verbindung zwischen den Elektroden der Halbleitereinrichtung
und dem äußeren Schaltkreis
von Vorteil ist, so dass eine Leiterplatte überflüssig wird. Darüber hinaus
kann die Wärmeableitfunktion
des metallischen Kühlkörpers voll
zum Tragen kommen, weil der metallische Kühlkörper nicht auf der Leiterplatte
angeordnet werden muss.
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Gemäß der obigen
Beschreibung liegt ein Vorteil der Erfindung darin, dass der eingebettete
metallische Kühlkörper für die Halbleitereinrichtung
gemäß der Erfindung
wenigstens ein Anschlussfläche aufweist,
und das wenigstens eine Anschlussfläche als eine Verbindungselektrode
zum elektrischen Verbinden einer positiven Elektrode oder einer
negativen Elektrode der Halbleitereinrichtung mit einem äußeren Schaltkreis
dienen kann, so dass die in den metallischen Kühlkörper eingebettete Halbleitereinrichtung
erfolgreich mit einem äußeren Schaltkreis
verbunden werden kann, und ein gesonderter Schaltkreis kann weggelassen
werden.
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Gemäß der obigen
Beschreibung liegt ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung
darin, dass die Halbleitereinrichtung gemäß der Erfindung erfolgreich
elektrisch mit einem äußeren Schaltkreis verbunden
werden kann, ohne dass ein Verkleben des eingebetteten metallischen
Kühlkörpers für die Halbleitereinrichtung
an einer Leiterplatte erforderlich ist, so dass der Kühlkörper eine
maximale Wärmeableiteffizienz
verwirklicht.
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Noch
ein weiterer Vorteil in der vorliegenden Erfindung gemäß der obigen
Beschreibung liegt darin, dass gemäß des Herstellungsverfahrens
ein eingebetteter metallischer Kühlkörper für die Halbleitereinrichtung
hergestellt werden kann, wobei dieser Kühlkörper direkt an einer Bodenfläche der
Halbleitereinrichtung mit Hilfe eines Klebebandes und ohne die Anwendung
von Klebetechnik mit Hilfe einer Klebemasse angeformt werden kann,
so dass der Herstellungsprozess einfach und mit hoher Zuverlässigkeit
verwirklicht werden kann, wobei die Temperatur schnell und effektiv
gesenkt werden kann, um die Betriebsqualität der Einrichtung zu verbessern
und die Lebensdauer der Einrichtung zu verlängern.