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Es
wird ein optoelektronisches Bauteil mit einem Halbleiterchip und
einem Vergusskörper sowie ein Verfahren zur Herstellung
eines solchen optoelektronischen Bauteils angegeben.
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Optoelektronische
Bauteile wie etwa Leucht- oder Photodioden haben eine breite technische
Verwendung gefunden. Einige Gesichtspunkte, die der Verbreitung
solcher Bauteile Vorschub leisteten, sind deren hohe Effizienz,
Widerstandsfähigkeit gegen äußere Umwelteinflüsse,
wie etwa mechanische Belastungen oder Feuchtigkeit und Wärme,
hohe Lebensdauer, kompakte Bauweise und vielfältige Ausgestaltungsmöglichkeiten,
und dies bei vergleichsweise geringen Fertigungskosten. Oft entscheidend für
diese Eigenschaften ist die Hausung des optoelektronischen Bauteils,
auf die daher in der Regel besonderer Wert gelegt wird.
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Eine
zu lösende Aufgabe besteht darin, optoelektronische Bauteile
mit besonders guten optischen Eigenschaften anzugeben. Eine weitere
zu lösende Aufgabe besteht darin, ein Verfahren zur Herstellung
eines solchen optoelektronischen Bauteils anzugeben.
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Gemäß zumindest
einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauteils umfasst
dieses mindestens einen Halbleiterchip mit einer Chipunterseite sowie
mit mindestens zwei elektrischen Kontaktierungen, die über
Kontaktunterseiten verfügen, wobei sich die Kontaktierungen
an der Chipunterseite befinden. Der Halbleiterchip kann etwa als
Leucht-, Laser- oder Photodiode ausgestaltet sein. Mögliche
Ausführungsformen des Halbleiterchips sind etwa Dünnschichtchips
oder Flip-Chips. Über die Kontaktierungen wird der Halbleiterchip
elektrisch angeschlossen. Die Kontaktierungen befinden sich an der
Chipunterseite. Kontaktunterseite und Chipunterseite weisen in die
gleiche Richtung. Die Kontaktierungen können einen erheblichen
Teil der Chipunterseite, etwa mehr als 40%, bevorzugt mehr als 60%
dieser, bedecken.
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Die
Kontaktierungen sind integraler Bestandteil des Halbleiterchips
und entsprechend einstückig mit diesem ausgebildet. Das
heißt, die Kontaktierungen sind beispielsweise im Rahmen
der Herstellung des Halbleiterchips aufgedampft beziehungsweise gesputtert
oder sind Metallisierungsschichten des Halbleiterchips, die im Rahmen
dessen epitaktischen Wachsens entstanden sind. Unter den Kontaktierungen
sind insbesondere keine nach dem Chipherstellungsprozess an den
Halbleiterchip gefügte Komponenten wie etwa Umverdrahtungsebenen
oder aufgeklebte Metallplättchen zu verstehen.
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Gemäß zumindest
einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauteils umfasst
dieses einen Vergusskörper. Der Vergusskörper
kann beispielsweise aus einem UV-stabilen und temperaturbeständigen
Silikon hergestellt sein, oder auch aus einem Epoxid oder einem
Silikon-Epoxid-Hybridmaterial. Der Vergusskörper ist bevorzugt
strahlungsdurchlässig für den Spektralbereich,
der für den Betrieb des Halbleiterchips relevant ist. Mit
Ausnahme der Chipunterseite ist die gesamte Oberfläche
des Halbleiterchips von dem Vergusskörper umgeben. Der
Vergusskörper kann eine ebene Oberseite aufweisen, oder auch
in linsenartigen Formgebungen, zum Beispiel Fresnel-Linsen, ausgestaltet
sein. In Richtung Chipunterseite reicht der Vergusskörper mindestens
bis zu der Ebene, die durch die Kontaktunterseiten definiert ist.
Das heißt, die kompletten Seitenflächen des Halbleiterchips
sowie die Seitenflächen der elektrischen Kontaktierungen
sind vom Vergusskörper ebenso bedeckt wie die Chipoberseite.
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Mit
Seitenflächen sind hierbei die Außenflächen
bezeichnet, die beispielsweise senkrecht zur Chip- beziehungsweise
Kontaktunterseite ausgerichtet sind und etwa die Chipober- und Chipunterseite miteinander
verbinden. Die Seitenflächen des Halbleiterchips sind also
alle Flächen bis auf die Chipunter- und die Chipoberseite.
Bezüglich der Seitenflächen der Kontaktierungen
gilt Entsprechendes, wobei die Kontaktierungen gegebenenfalls keine
außen liegende Oberseite aufweisen, da die Kontaktierungen
seitlich nicht über die Chipunterseite überstehen.
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Da
die Seitenflächen des Vergusskörpers mindestens
teilweise über einen Vereinzelungsprozess hergestellt sind,
weisen die betreffenden Seitenflächen Spuren des Vereinzelungsprozesses
auf. Beispielsweise können die Seitenflächen charakteristische,
durch Sägen, Fräsen, Brechen, Stanzen oder Laserbehandlung
entstandene Aufrauungen beziehungsweise Strukturierungen aufweisen,
die über den Herstellungsprozess des Bauteils hinaus erhalten
bleiben können.
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Gemäß mindestens
einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauteils umfasst
dieses mindestens einen Halbleiterchip mit einer Chipunterseite sowie
mit mindestens zwei elektrischen Kontaktierungen mit Kontaktunterseiten,
wobei sich die Kontaktierungen an der Chipunterseite befinden. Weiterhin umfasst
das Bauteil einen Vergusskörper, der den Halbleiterchip
mit Ausnahme der Chipunterseite allseitig umgibt, wobei der Vergusskörper
in Richtung Chipunterseite mindestens bis zur durch die Kontaktseiten
definierten Ebene reicht.
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Gemäß zumindest
einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauteils schließt
der Vergusskörper in Richtung Chipunterseite bündig
mit den Kontaktunterseiten ab. Kontaktunterseiten und die in Richtung
Chipunterseite unteren Kanten des Vergusskörpers liegen
also im Wesentlichen, das heißt im Rahmen der Fertigungstoleranzen,
in einer Ebene. Durch eine solche Anordnung ist die vertikale Ausdehnung
des Bauteils senkrecht zur Chipunterseite minimiert.
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Gemäß zumindest
einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauteils ist
der Halbleiterchip mechanisch selbsttragend ausgestaltet. Mechanisch selbsttragend
bedeutet hierbei, dass der Halbleiterchip etwa in Rahmen des Fertigungsverfahrens
des Bauteils mit Werkzeugen wie beispielsweise einer Pinzette gehandhabt
werden kann. Vorzugsweise beträgt die Dicke des verwendeten
Halbleiterchips in etwa 5 μm bis 300 μm, bevorzugt
50 μm bis 200 μm. Insbesondere kann der Halbleiterchip
beispielsweise wie in der Druckschrift
WO 2005/081319 A1 beschrieben
ausgeformt sein, deren Offenbarungsgehalt hinsichtlich des dort
beschriebenen Halbleiterchips sowie des dort beschriebenen Herstellungsverfahrens
hiermit durch Rückbezug mit aufgenommen wird.
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Gemäß zumindest
einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauteils ist
dieses, abgesehen vom Vergusskörper, gehäusefrei,
das heißt, das Bauteil umfasst ausschließlich Halbleiterchip
und Vergusskörper, wobei der Vergusskörper Beimengungen
aufweisen kann. Das Bauteil kann direkt auf einem Anschlussträger
wie beispielsweise einer Leiterplatte oder einer Metallkernplatine,
montiert werden. Ein zusätzliches Gehäuse, in
einer Aussparung dessen sich das Bauteil befinden würde,
ist nicht erforderlich. Hierdurch wird die Anzahl an notwendigen Komponenten
für das optoelektronische Bauteil minimiert und zudem wird
der Platzbedarf des Bauteils reduziert.
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Gemäß zumindest
einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauteils beinhaltet
der Vergusskörper ein Konversionsmittel. Das Konversionsmittel
wandelt mindestens einen Teil der vom Halbleiterchip emittierten
oder zu empfangenden Strahlung in Strahlung einer anderen Frequenz
um. Das Konversionsmittel kann mit einem organischen oder anorganischen
Lumineszenzfarbstoff oder mit etwa einem photonischen Kristall gebildet
sein. Auch optisch aktive Kristalle, die die vom Halbleiterchip
emittierte Strahlung Frequenz verdoppeln oder verdreifachen, sind
anwendbar. Das Konversionsmittel kann der den Vergusskörper
bildenden Masse beigemengt werden, so dass es in einer homogenen
Konzentration in diesem verteilt ist. Ebenso besteht die Möglichkeit, dass
das Konversionsmittel mit einer nicht über den ganzen Vergusskörper
homogenen Konzentration um das optoelektronischen Bauteil herum
aufgebracht ist. Durch die Verwendung eines Konversionsmittels wird
es ermöglicht, etwa blau emittierende, auf GaN-Basis erstellte
Halbleiterchips zu verwenden, um eine weißes Licht abstrahlende
Beleuchtungseinrichtung zu erhalten.
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Anstelle
oder auch in Kombination mit einem Konversionsmittel kann dem Vergusskörper
auch eine Beimengung in Form eines, oder auch mehrerer, Filter-
oder Streumittel beigegeben sein, die Strahlung nur in einem bestimmten
Frequenzbereich transmittieren beziehungsweise, wie Titandioxid-Partikel,
auf elektromagnetische Strahlung streuend wirken können.
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Gemäß zumindest
einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauteils ist
die Chipunterseite mindestens stellenweise frei zugänglich.
Das heißt, dass die Chipunterseite beispielsweise nicht an
ein Gehäuse des optoelektronischen Bauteils grenzt. Dies
erleichtert die Weiterverarbeitung beziehungsweise Montage des optoelektronischen
Bauteils und ermöglicht auch eine vergleichsweise einfache
Fehlerdiagnose und gegebenenfalls Fehlerbehebung des Bauteils.
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Gemäß zumindest
einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauteils weist
dieses einen Vergusskörper auf, der über die gesamte
vergossene Oberfläche des Halbleiterchips eine gleichmäßige Schichtdicke
aufweist. Das heißt, sowohl senkrecht zu den Seitenflächen
als auch senkrecht zur Chipoberseite ist die Dicke des Vergusskörpers
jeweils im Rahmen der Fertigungstoleranzen gleich. Eine derartige
Ausgestaltung des Vergusskörpers ist insbesondere dann
vorteilhaft, wenn dem Vergusskörper ein Konversionsmittel
beigegeben ist. Durch eine gleichmäßige Menge
beziehungsweise effektiver Dicke des Konversionsmittels wird eine
spektral gleichmäßige Abstrahlung des Halbleiterbauteils über
dessen gesamte abstrahlende Oberfläche gewährleistet,
falls der Halbleiterchip dazu ausgestaltet ist, elektromagnetische
Strahlung zu emittieren. Die Dickentoleranz, also die Abweichung
vom Mittelwert der Schichtdicke, beträgt hierbei weniger
als 20%, bevorzugt weniger als 10%, besonders bevorzugt weniger
als 3%. Typischerweise liegen die Schichtdicken des Vergusskörpers
im Bereich von einigen μm bis zu mehreren 100 μm,
abhängig von der gewählten Konzentration des Konversionsmittels,
dem Platzbedarf und der mechanischen Beständigkeit, die
angestrebt wird. Bevorzugt liegt die Dicke des Vergusskörpers im
Bereich von 20 μm bis 200 μm. Jedoch sind auch kleinere
und insbesondere größere Schichtdicken realisierbar.
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Gemäß zumindest
einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauteils sind
die elektrischen Kontaktierungen so ausgestaltet, dass sie SMT-kontaktierbar
sind. Das heißt, das Bauteil kann über einen Surface-Mount-Technologie-Prozess
an einen Träger wie etwa einer Platine angebracht werden. Etwa
eine Durchkontaktierung durch den Träger hindurch ist dann
im Regelfall nicht erforderlich. Über SMT ist das optoelektronische
Bauteil auch auf einfache Weise und kosteneffizient mit einer Vielzahl
anderer elektronischer Bauteile kombinierbar. Mittels SMT erstellte
Anordnungen sind zudem in großen Stückzahlen herstellbar.
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Gemäß zumindest
einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauteils weist
der Halbleiterchip an mindestens einer Stelle der Oberfläche
eine Aufrauung auf. Durch eine Aufrauung, welche bevorzugt an den
Seitenflächen oder auch an der Chipoberseite des Halbleiterchips
angebracht ist, sich aber nicht auf diese beschränken muss,
wird eine mechanisch stabile Verbindung zwischen Halbleiterchip
und Vergusskörper erzielt. Über die Aufrauung
findet eine Art Verzahnung zwischen dem Material des Halbleiterchips
und dem Vergusskörper statt. Es wird somit ein Stabilitäts-
und Lebensdauergewinn erzielt.
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Es
wird darüber hinaus ein Verfahren zur Herstellung eines
optoelektronischen Halbleiterbauteils angegeben.
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Beispielsweise
kann mittels dem Verfahren ein optoelektronisches Halbleiterbauteil
hergestellt werden, wie es in Verbindung mit einem oder mehrerer
der oben genannten Ausführungsformen beschrieben ist.
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Das
im Bauteile-Verbund stattfindende Verfahren weist gemäß zumindest
einer Ausführungsform die folgenden Verfahrensschritte
auf:
In einem Schritt werden die optoelektronischen Halbleiterchips
bereitgestellt. Hierbei kann es sich um gleichartige Halbleiterchips
oder auch um verschiedenartige Halbleiterchips handeln. Insbesondere können
Halbleiterchips bereitgestellt werden, die dazu ausgestaltet sind,
in verschiedenen Spektralbereichen zu emittieren oder zu empfangen.
Bevorzugt sind die Halbleiterchips mechanisch selbsttragend ausgestaltet,
so dass sie im weiteren Verfahren etwa mit einer Pinzette oder einem
anderen Werkzeug gehandhabt und platziert werden können.
In
einem anderen Schritt wird ein Montageträger bereit gestellt.
Der Montageträger weist hierbei eine hinreichende mechanische
und thermische Beständigkeit auf, so dass die weiteren
Verfahrensschritte im Wesentlichen ohne Beeinträchtigung
des Montageträgers durchführbar sind. Außerdem
sollte die Oberfläche des Montageträgers weitestgehend
eben ausgestaltet sein, um ein einfaches Platzieren der Halbleiterchips
zu ermöglichen und andere Verfahrensschritte, insbesondere
das Vergießen der Halbleiterchips, nicht nachteilig zu
beeinflussen. Die Halbleiterchips können auch im Wafer-Verbund,
also vor dem Vereinzeln, auf dem Montageträger aufgebracht
werden.
In einem anderen Schritt werden die optoelektronischen
Halbleiterchips auf dem Montageträger aufgebracht, wobei
die Chipunterseiten, und somit die Kontaktunterseiten, dem Montageträger
zugewandt sind. Die optoelektronischen Halbleiterchips können
entweder permanent, das heißt bei normaler Belastung über
die Lebensdauer des Bauteils, oder zeitweise, das heißt
für die Dauer des Herstellungsprozesses, mit dem Montageträger
verbunden werden. Als permanente Verbindungen wären etwa
Lötkontakte anzusehen. Temporäre Verbindungen
könnten zum Beispiel durch eine leicht lösbare
Klebeverbindung erfolgen.
In einem weiteren Verfahrensschritt
werden die sich auf dem Montageträger befindlichen optoelektronischen
Halbleiterchips mit einem Vergusskörper umgossen. Da es
sich um ein Verfahren im Bauteile-Verbund handelt, kann effizient
parallel eine Vielzahl von optoelektronischen Halbleiterchips umgossen
werden. Je nach Erfordernissen kann der Vergussmasse, die den Vergusskörper
ausbildet, ein oder mehrere Konversions-, Filter- oder Streumittel
zugegeben werden. Es ist ebenso möglich, dass verschiedene Bereiche
des Montageträgers mit unterschiedlichen Vergussmaterialien
vergossen werden, die beispielsweise unterschiedliche Konversionsmittel
enthalten. Als Vergussverfahren eignet sich etwa Spritzgießen, Druckgießen,
Transfer Molding oder Compression Molding.
In einem anderen
Verfahrensschritt werden die fertig umgossenen Halbleiterchips zu
Chipgruppen, die mindestens einen Halbleiterchip umfassen, separiert. Die
so entstandenen Chipgruppen können entweder verschiedenartige
Halbleiterchips umfassen, welche in verschiedenen Spektralbereichen
emittieren oder empfangen können, oder auch mit Vergusskörpern versehen
sein, die unterschiedliche Konversionsmittel enthalten. Auf diese
Weise ist es möglich, dass die Chipgruppen beispielsweise
als RGB-Module ausgestaltet sind.
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Innerhalb
einer Chipgruppe können die Vergusskörper auch
unterschiedliche Formgebungen aufweisen, so dass, falls die Halbleiterchips
etwa als Leuchtdioden ausgeformt sind, das von der Chipgruppe emittierte
Licht, oder auch nur das Licht einzelner Halbleiterchips der Chipgruppe,
beispielsweise besonders gut in bestimmte Raumbereiche gelenkt werden
kann.
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Gemäß zumindest
einer Ausführungsform des Verfahrens werden die Chipgruppen
vom Montageträger abgetrennt. Das Abtrennen kann beispielsweise
mechanisch oder thermisch erfolgen. Durch das Abtrennen vom Montageträger
wird es ermöglicht, etwa den Montageträger, sofern
dieser aus einem teuren Material besteht, wieder zu verwenden. Des
Weiteren reduziert sich die Größe der Chipgruppen
erheblich, so dass kleine, flexibel gestaltbare optoelektronische
Bauteile resultieren. Verbleibt der Montageträger, gegebenenfalls
entsprechend zugeschnitten, an der Chipgruppe, so ist diese leichter handhabbar,
da mechanisch stabiler. Ebenso kann der Montageträger das
elektrische Kontaktieren erleichtern.
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Gemäß zumindest
einer Ausführungsform des Verfahrens ist der Montageträger
mit einer Folie gestaltet. Beispielsweise ist der Montageträger
eine Folie. Folien können insbesondere mechanisch flexibel
und elastisch verformbar ausgestaltet sein. Speziell ermöglichen
es Folien, dass beim Umgießen etwa die Spritzform gut abgedichtet
werden kann. Auch können Folien Beschichtungen aufweisen,
die ein leichtes Abtrennen der Chipgruppen von der Folie beziehungsweise
dem Montageträger ermöglichen.
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Gemäß zumindest
einer Ausführungsform des Verfahrens wird eine als Montageträger
verwendete Folie vor dem Umgießen derart gestreckt, dass sich
die auf der Folie befindlichen Halbleiterchips bevorzugt gleichmäßig
lateral voneinander beabstanden lassen.
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Gemäß zumindest
einer Ausführungsform des Verfahrens werden die sich auf
der Folie befindlichen Halbleiterchips so durch Strecken der Folie voneinander
separiert, dass der Abstand zwischen den Halbleiterchips der Summe
aus der angestrebten Schichtdicke des Vergusskörpers und
der Breite der durch ein Separieren entstehenden Trennlinie entspricht.
Wird etwa eine Schichtdicke des Vergusskörpers von 100 μm
angestrebt, was beispielsweise der Schichtdicke über der
Chipoberseite des nachfolgend herzustellenden Vergusskörpers
entspricht, und beträgt die durch das Separieren entstehende Trennlinie
50 μm, entsprechend etwa der Breite eines Sägeblatts,
so ist durch das Strecken ein Abstand zwischen den benachbarten
Halbleiterchips von 250 μm einzustellen. Auf diese Weise
lassen sich effizient und auf einfach Art und Weise durch späteres
Separieren Vergusskörper mit allseitig gleicher Dicke herstellen.
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Die
Reihenfolge der Auflistung der einzelnen Verfahrensschritte braucht
nicht mit der Reihenfolge der Durchführung der Verfahrensschritte übereinzustimmen.
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Einige
Anwendungsbereiche, in denen hier beschriebene optoelektronische
Bauteile Verwendung finden können, sind etwa die Hinterleuchtungen von
Displays oder Anzeigeeinrichtungen. Weiter können die hier
beschriebenen optoelektronische Bauteile auch in Beleuchtungseinrichtungen zu
Projektionszwecken, in Scheinwerfern oder Richtstrahlern, oder zu
Zwecken der Allgemeinbeleuchtung eingesetzt werden.
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Nachfolgend
wird ein hier beschriebenes optoelektronisches Bauteil sowie ein
hier beschriebenes Verfahren zu dessen Herstellung unter Bezugnahme
auf die Zeichnung anhand von Ausführungsbeispielen näher
erläutert. Gleiche Bezugszeichen geben dabei gleiche Elemente
in den einzelnen Figuren an. Es sind dabei jedoch kein maßstäblichen
Bezüge dargestellt. Vielmehr können einzelne Elemente zum
besseren Verständnis übertrieben groß dargestellt
sein.
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Es
zeigen:
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1 eine
schematische Schnittzeichnung eines Ausführungsbeispiels,
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2 eine
schematische Schnittzeichnung eines weiteren Ausführungsbeispiels,
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3 eine
schematische Schnittzeichnung eines Ausführungsbeispiels,
bei dem dem Vergusskörper ein Konversionsmittel beigegeben
ist,
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4 eine
schematische Schnittzeichnung eines weiteren Ausführungsbeispiels,
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5 eine
schematische Schnittzeichnung eines Ausführungsbeispiels,
das mehrere Halbleiterchips umfasst, und
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6a bis e eine schematische Darstellung des
Herstellungsverfahrens anhand eines Ausführungsbeispiels.
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In 1 ist
ein Ausführungsbeispiel eines optoelektronischen Bauteils 1 dargestellt.
Der Halbleiterchip 2 ist beispielsweise als Leuchtdiode
ausgestaltet. An der Chipunterseite 3 befinden sich zwei elektrische
Kontaktierungen 5. Diese bedecken etwa mehr als die Hälfte
der Fläche der Chipunterseite 3. Der Halbleiterchip 2 wird
mit Ausnahme der Chipunterseite 3 allseitig von einem Vergusskörper 6 umgeben.
In Richtung Chipunterseite 3 schließt der Vergusskörper 6 im
Rahmen der Fertigungstoleranzen bündig mit den Kontaktunterseiten 4 ab.
Die Kontaktierungen 5 können beispielsweise über
Löten oder Kleben elektrisch mit etwa einer Platine verbunden werden.
An den Seitenflächen 10 des Vergusskörpers 6 sind
Spuren des Vereinzelungsprozesses nachweisbar.
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Ein
weiteres Ausführungsbeispiel ist in 2 gezeigt.
Der Aufbau entspricht in großen Teilen dem des in 1 gezeigten
Ausführungsbeispiels. Die Kontaktierungen 5 sind
so ausgestaltet, dass sie über einen SMT-Prozess elektrisch
kontaktierbar sind. Sowohl die Kontaktunterseiten 4 als
auch die Chipunterseite 3 und die Außenfläche
des Vergusskörpers 6 in Richtung Chipunterseite 3 liegen
im Wesentlichen, das heißt im Rahmen der Fertigungstoleranzen,
in einer Ebene. Die Chipunterseite 3 ist zumindest stellenweise
frei zugänglich, das heißt, sie ist beispielsweise
nicht von einem Gehäuse bedeckt.
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In 3 ist
ein weiteres Ausführungsbeispiel gezeigt. Der Halbleiterchip 2 weist
aufgeraute Seitenflächen auf, die besseren mechanischen
Kontakt und Halt zum Vergusskörper 6 vermitteln.
Der Vergusskörper 6 weist auf allen Seiten eine
gleiche Schichtdicke auf, das heißt sowohl über
den Seitenflächen als auch über der Chipoberseite 11 ist
eine konstante Dicke des Vergussmaterials aufgebracht. Als Seitenflächen
werden diejenigen außen liegenden Flächen verstanden,
die die Ober- mit der Unterseite verbinden und beispielsweise senkrecht
zur Chipunterseite 3 ausgerichtet sind. Die Konzentration
eines dem Vergusskörper 6 beigemengten Konversionsmittels 8 ist
ebenfalls über den ganzen Vergusskörper 6 konstant.
Auf diese Weise kann eine spektral sehr gleichmäßige
Abstrahlung des optoelektronischen Bauteils über die gesamte,
nach außen gerichtete Oberfläche des Vergusskörpers 6 erfolgen.
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Optional
ist es ebenso möglich, dass die Chipoberseite 11 eine
Aufrauung oder Strukturierung aufweist, die neben verbessertem mechanischen Kontakt
zum Vergusskörper 6 auch die Lichtaus- beziehungsweise
-einkoppelung in beziehungsweise aus dem Halbleiterchip erleichtert.
Die an den Seitenflächen angebrachte Aufrauung kann alternativ
auch in Form geometrischer Hinterschneidungen ausgestaltet sein.
Auch der Vergusskörper 6 kann Oberflächenstrukturierungen
aufweisen.
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In 4 ist
ein weiteres Ausführungsbeispiel gezeigt. Dieses entspricht
in großen Teilen dem in 3 dargestellten.
Der Vergusskörper 6 enthält in diesem
Beispiel als Option ein Filtermittel 9. Das Filtermittel 9 ist
zum Beispiel nur in einem bestimmten Bereich des elektromagnetischen
Strahlungsspektrums durchlässig. Der Halbleiterchip 2 ist
beispielsweise als Photodiode ausgestaltet. Über ein geeignetes
Filtermittel 9 kann das Halbleiterbauteil 1 beispielsweise
als Sensor etwa für infrarote Strahlung Verwendung finden.
Der Vergusskörper 6 weist an den äußeren
Seitenflächen 10 eine Aufrauung auf.
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Diese
Aufrauung kann vom Separationsprozess 4 herrühren,
in dem die im Bauteile-Verbund hergestellten Bauteile 1 in
Gruppen separiert werden. Erfolgt die Separierung beispielsweise
durch Sägen, so sind Sägespuren an den Seitenflächen 10 des
Vergusskörpers 6 festzustellen. Typische Vereinzelungsspuren
hinterlässt auch ein Separieren durch Vorritzen und Brechen
oder durch Laserauftrennung.
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In 5 ist
ein Ausführungsbeispiel gezeigt, bei dem das optoelektronische
Bauteil 1 zwei Halbleiterchips 2 umfasst. Die
Schichtdicke des Vergusskörpers 6 ist auf allen
vergossenen Seiten des Halbleiterchips 2 im Rahmen der
Fertigungstoleranz jeweils in gleicher Dicke aufgetragen. Die Halbleiterchips 2 können
gleichen oder verschiedenen Typs sein und zum Beispiel in unterschiedlichen
Spektralbereichen emittieren. Ebenso wie in den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen
ist es möglich, dass der Vergusskörper 6 ein
oder auch mehrere Streu-, Konversions- 8 oder Filtermittel 9 enthält.
Anders als hier gezeigt, kann ein Bauteil 1 auch mehr als
zwei Halbleiterchips 2 umfassen. Ebenso sind zweidimensionale Anordnungen
der Halbleiterchips 2 im Vergusskörper 6,
etwa in Arrays, möglich. Die Halbleiterchips 2 können
dann beispielsweise Matrix-artig in Zeilen und Spalten angeordnet
sein.
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Ein
hier beschriebenes Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen
Bauteils wird in 6 näher erläutert.
In 6a ist zu sehen, dass eine Mehrzahl
von Halbleiterchips 2 auf einem Träger 7 aufgebracht
ist. Dabei sind die Halbleiterchips 2 bevorzugt so ausgestaltet,
dass sie zum Beispiel mittels Pinzetten einfach zu platzieren sind,
das heißt die Halbleiterchips 2 sind mechanisch
selbsttragend ausgestaltet. Die Halbleiterchips 2 sind
so aufgebracht, dass alle Chipunterseiten 3 dem Träger 7 zugewandt
sind. Die Kontaktflächen 4 der Kontaktierungen 5 liegen
jeweils auf dem Träger 7 auf. Alle Halbleiterchips 2 befinden
sich auf derselben Hauptseite des Trägers 7. Anders
als hier gezeigt, können die Halbleiterchips 2 auch
in Form eines Wafers auf dem Träger 7 aufgebracht
sein, so dass die Vereinzelung in einzelne Halbleiterchips 2 erst
etwa durch einen Sägeprozess des die Halbleiterchips 2 beinhaltenden Wafers
erfolgt, wobei der Träger 7 durch den Vereinzelungsprozess
der Halbleiterchips 2 nicht negativ beeinträchtigt
beziehungsweise beschädigt wird. Im Ausführungsbeispiel,
wie in 6a gezeigt, besteht der Träger 7 aus
einer streckbaren Sägefolie.
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Optional
ist ebenso denkbar, dass die Halbleiterchips 2 bereits
auf dem Träger 7 gefertigt, also beispielsweise
epitaktisch aufgewachsen, werden.
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Die
vereinzelten Halbleiterchips 2 werden, wie in 6b gezeigt, durch ein Strecken der Folie voneinander
separiert, so dass sich gleichmäßige laterale
Abstände d zwischen den Halbleiterchips 2 ergeben.
Es müssen die Halbleiterchips 2 nicht in einer linearen
Anordnung auf dem Träger 7 aufgebracht sein, sondern
können auch etwa in einem quadratischen Raster oder einer
anderen Anordnung zweidimensional auf dem Träger 7 platziert
sein. Auch ist es nicht erforderlich, dass es sich um Halbleiterchips 2 gleichen
Typs handelt. Es können beispielsweise verschiedenfarbig
emittierende Halbleiterchips 2 oder etwa auch als Sender
und Empfänger ausgestaltete Halbleiterchips 2 miteinander
kombiniert werden.
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In
einem weiteren Verfahrensschritt, siehe 6c,
werden die Halbleiterchips 2 über ein Compression-Molding-Verfahren
derartig umspritzt, dass sich insgesamt eine einstückige
Anordnung ergibt. Auf diese Weise kann das Umspritzen sehr effizient erfolgen.
Dem Vergusskörper 6 können ein oder mehrere
Konversions- 8, Streu- oder Filtermittel 9 beigegeben
sein. Außerdem können verschiedene Bereiche des
Trägers 7 etwa mit einem unterschiedliche Konversionsmittel 9 umfassenden
Vergusskörper 6 umgossen werden, so dass, sofern
die Halbleiterchips 2 als Leuchtdioden ausgestaltet sind,
verschiedenfarbig emittierende Bereiche entstehen.
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In 6d sind die anschließend vereinzelten optoelektronischen
Bauteile 1 gezeigt. Da die Abstände d zwischen
einzelnen Halbleiterchips 2 so eingestellt wurden, dass
dieser der Summe aus der über das Separieren verursachten
Trennspur und dem Zweifachen der angestrebten Dicke des Vergussmittels 6 entspricht,
weisen die separierten Bauteile 1 über den Seitenflächen 10 und
der Oberseite 11 des Halbleiterchips 2 jeweils
eine gleichmäßige Schichtdicke auf. Im Regelfall
verbleiben an den Seitenflächen 10 der Vergusskörper 6 Spuren
in Form von etwa Aufrauungen, die eine typische Ausprägung aufzeigen,
in Abhängigkeit davon, ob das Separieren mittels Sägen,
Brechen oder einer anderen geeigneten Methode vollzogen wird. Gemäß 6d sind die Halbleiterchips 2 zu
Gruppen separiert, die jeweils nur einen Halbleiterchip 2 umfassen.
Dies stellt allerdings keine Beschränkung dar, auch Gruppen
mit mehreren, etwa zweidimensional arrangierten Halbleiterchips 2 sind
realisierbar.
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6e zeigt die resultierenden, fertigen Bauteile 1,
welche vom Träger 7 entfernt wurden. Die Hauptseite
des Trägers, an der die Bauteile 1 gefertigt wurden,
kann beispielsweise mit einer Beschichtung versehen sein, die das
Trennen der Bauteile 1 vom Träger 7 erleichtert.
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Optional
ist es ebenso möglich, dass die Bauteile 1 auf
dem Träger 7 verbleiben. Der Träger 7 kann
dann etwa in Form einer Keramik oder eines Printed Circuit Boards,
kurz PCB, ausgestaltet sein, so dass der Träger 7 Leiterbahnen
umfasst. In diesem Fall kann über den Träger 7 gleichzeitig
die elektrische Kontaktierung der Bauteile 1 erfolgen.
Die Halbleiterchips 2 können etwa über
Löten oder Kleben am Träger 7 befestigt
beziehungsweise elektrisch mit diesem permanent verbunden sein.
Permanent bedeutet, dass sich das Bauteil 1 bei normaler Belastung
im Laufe der typischen Lebensdauer nicht vom Träger 7 ablöst.
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Die
hier beschriebene Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand
der Ausführungsbeispiele beschränkt, vielmehr
umfasst die Erfindung jedes neue Merkmal sowie jede Kombination
von Merkmalen, was insbesondere jede Kombination von Merkmalen in
den Patentansprüchen beinhaltet, auch wenn dieses Merkmal
oder diese Kombination selbst nicht explizit in den Patentansprüchen
oder Ausführungsbeispiel angegeben ist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - WO 2005/081319
A1 [0011]