DE102008026841A1 - Optoelectronic component - Google Patents

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Abstract

In mindestens einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauteils beinhaltet dieses mindestens einen optoelektronischen Halbleiterchip mit einer Dicke von höchstens 200 µm sowie einen Anschlussträger mit mindestens zwei elektrischen Anschlussstellen zur elektrischen Kontaktierung des Halbleiterchips. Der Halbleiterchip ist direkt auf den Anschlussträger aufgebracht und stellenweise von einem Vergusskörper umgeben. Der Vergusskörper steht ebenfalls in direktem Kontakt zum Anschlussträger. Ein solches optoelektronisches Bauteil ist leicht zu fertigen, kostengünstig herzustellen, besitzt gute optische Eigenschaften und ist alterungsstabil.In at least one embodiment of the optoelectronic component, this includes at least one optoelectronic semiconductor chip having a thickness of at most 200 μm and a connection carrier having at least two electrical connection points for electrical contacting of the semiconductor chip. The semiconductor chip is applied directly to the connection carrier and in places surrounded by a potting body. The potting body is also in direct contact with the connection carrier. Such an optoelectronic component is easy to manufacture, inexpensive to produce, has good optical properties and is aging-resistant.

Description

Es wird ein optoelektronisches Bauteil mit einem Halbleiterchip und einem Vergusskörper angegeben.It is an optoelectronic device with a semiconductor chip and indicated a potting.

Optoelektronische Bauteile wie beispielsweise Leucht- oder Photodioden haben eine breite technische Verwendung und Einzug in den Alltag 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 beziehungsweise das Gehäuse des optoelektronischen Bauteils. Auf insbesondere die Hausung wird daher in der Regel großer Wert gelegt.Optoelectronic Components such as light or photodiodes have a found wide technical use and entry into everyday life. Some aspects that promote the dissemination of such components are their high efficiency, resilience against external environmental influences such as mechanical stress or moisture and heat, high Durability, compact design and various design options, and this at comparatively low production costs. Often decisive for these properties is the housekeeping respectively the housing of the optoelectronic device. On in particular the housekeeping is therefore usually placed great value.

Eine zu lösende Aufgabe besteht darin, ein optoelektronisches Bauteil anzugeben, das besonders alterungsstabil ist.A to be solved task is an optoelectronic Specify a component that is particularly resistant to aging.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauteils umfasst dieses mindestens einen optoelektronischen Halbleiterchip mit einer Dicke von höchstens 200 μm. In einer bevorzugten Ausführungsform beträgt die Dicke des Halbleiterchips höchstens 150 μm. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform höchstens 100 μm, insbesondere weniger als 50 μm. Insbesondere kann der Halbleiterchip beispielsweise wie in der Druckschrift WO 2005/081319A1 beschrieben ausgeformt sein, deren Offenbarungsgehalt hinsichtlich des dort beschriebenen Halbleiterchips sowie des dort beschriebenen Herstellungsverfahrens hiermit durch Rückbezug mit aufgenommen wird. Die Kontaktflächen des Halbleiterchips zu dessen elektrischen Kontaktierung können sich beispielsweise auf einer Seite des Halbleiterchips befinden, so dass der Halbleiterchip als Flip-Chip ausgestaltet ist, oder auch auf zwei gegenüberliegenden Seiten angebracht sein.According to at least one embodiment of the optoelectronic component, this comprises at least one optoelectronic semiconductor chip with a thickness of at most 200 μm. In a preferred embodiment, the thickness of the semiconductor chip is at most 150 μm. In a particularly preferred embodiment, at most 100 μm, in particular less than 50 μm. In particular, the semiconductor chip can, for example, as in the document WO 2005 / 081319A1 be formed described, the disclosure content of which is hereby incorporated by reference with respect to the semiconductor chip described there and the manufacturing method described therein by reference. The contact surfaces of the semiconductor chip for its electrical contacting can be located, for example, on one side of the semiconductor chip, so that the semiconductor chip is designed as a flip-chip, or be mounted on two opposite sides.

Der Halbleiterchip umfasst eine aktive Schicht, die zur Strahlungserzeugung oder Strahlungsdetektion vorgesehen ist. Die aktive Schicht des Halbleiterchips kann beispielsweise auf GaN- oder GaAs-Basis beruhen. Ebenso sind auf GaP basierende aktive Schichtenfolgen möglich. Der Halbleiterchip kann etwa als Leuchtdiode, Laserdiode oder Photodiode ausgestaltet sein.Of the Semiconductor chip includes an active layer for generating radiation or radiation detection is provided. The active layer of the semiconductor chip For example, it may be based on GaN or GaAs. Likewise are GaP-based active layer sequences possible. Of the Semiconductor chip can be used as a light emitting diode, laser diode or photodiode be designed.

Bevorzugt ist der Halbleiterchip mechanisch selbsttragend ausgestaltet. Das heißt, er kann zum Beispiel mit einer Pinzette oder einem anderen geeigneten Werkzeug gehandhabt, insbesondere auf einem Anschlussträger platziert werden.Prefers the semiconductor chip is configured mechanically self-supporting. The means, for example, with tweezers or a other suitable tool handled, in particular on a connection carrier to be placed.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauteils enthält dieses einen Anschlussträger mit mindestens zwei elektrischen Anschlussstellen zur elektrischen Kontaktierung des Halbleiterchips. Bevorzugt beinhaltet der Anschlussträger ebenfalls elektrische Leitungen, die etwa zur Stromversorgung des Halbleiterchips dienen. Der Grundkörper des Anschlussträgers kann beispielsweise aus einer Keramik, einem Glas oder einem Metall geformt sein. Auf Kunststoff basierende Anschlussträger sind ebenso möglich. Bevorzugt weist der Anschlussträger eine hohe thermische Leitfähigkeit auf, um im Betrieb des Halbleiterchips entstehende Abwärme gut nach außen abführen zu können. Die Anschlussseite des Anschlussträgers, auf der der Halbleiterchip angebracht werden kann, kann eben ausgestaltet sein oder Strukturierungen aufweisen, wie beispielsweise als eine Art Reflektor wirkende Mulden, die zur Aufnahme der Halbleiterchips vorgesehen sind.At least an embodiment of the optoelectronic device this one connection carrier with at least two electrical connection points for electrical contacting of the semiconductor chip. Preferably includes the connection carrier also electrical lines, the serve for the power supply of the semiconductor chip. The main body of the connection carrier, for example, from a ceramic, a glass or a metal. Plastic based Connection carriers are also possible. Prefers the connection carrier has a high thermal conductivity on, in the operation of the semiconductor chip resulting waste heat good to dissipate to the outside. The Terminal side of the connection carrier, on which the semiconductor chip can be attached, just configured or structuring such as troughs acting as a kind of reflector, which are provided for receiving the semiconductor chips.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauteils umfasst dieses einen Vergusskörper. Der Vergusskörper umgibt den Halbleiterchip zumindest stellenweise. Der Vergusskörper ist bevorzugt aus einem Material gestaltet, das im für den Betrieb des Halbleiterchips relevanten elektromagnetischen Spektralbereich zumindest teilweise durchlässig ist. Der Vergusskörper kann beispielsweise aus einem Silikon oder Epoxidharz oder einem Silikon-Epoxid-Hybrid-Material gestaltet sein. Vorzugsweise ist der Vergusskörper alterungsstabil gegenüber der vom Halbleiterchip zu emittierenden oder zu empfangenden elektromagnetischen Strahlung, und ebenso alterungsstabil gegenüber der im Betrieb des Halbleiterchips auftretenden thermischen Belastungen. Der Vergusskörper kann zum Beispiel linsenartig geformt sein. „Linsenartig" bedeutet hierbei, dass der Vergusskörper nicht die exakte geometrische Form beziehungsweise Oberfläche einer Linse aufweisen muss, sondern beispielsweise über eine konvexe, vom Anschlussträger weg gerichtete Krümmung verfügt. „Linsenartig" schließt auch beispielsweise Fresnel-artige Strukturierung der Außenfläche des Vergusskörpers mit ein.At least an embodiment of the optoelectronic device this one potting body. The potting body surrounds the semiconductor chip at least in places. The potting body is preferably made of a material that is suitable for the operation of the semiconductor chip relevant electromagnetic spectral range at least partially permeable. The potting body For example, from a silicone or epoxy resin or a Be designed silicone-epoxy-hybrid material. Preferably the potting body resistant to aging from the semiconductor chip to be emitted or to be received electromagnetic Radiation, and also resistant to aging in operation of the semiconductor chip occurring thermal loads. The potting body For example, it can be lens-shaped. "Lens-like" This means that the potting body is not the exact one geometric shape or surface of a lens but, for example, via a convex, directed away from the connection carrier curvature. "Lens-like" also includes, for example Fresnel-like structuring the outer surface of the potting body with one.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauteils ist der Halbleiterchip direkt auf den Anschlussträger aufgebracht. Das bedeutet, dass sich bis auf ein Verbindungsmittel, wie beispielsweise einem elektrisch leitfähigen Kleber oder einem Lot, keine weiteren Komponenten beziehungsweise Materialien zwischen Halbleiterchip und elektrischen Anschlussstellen des Anschlussträgers befinden.At least an embodiment of the optoelectronic device the semiconductor chip applied directly to the connection carrier. This means that except for a connecting means, such as an electrically conductive adhesive or a solder, none other components or materials between semiconductor chip and electrical connection points of the connection carrier.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauteils befindet sich der Vergusskörper in direktem Kontakt zum Anschlussträger. Das bedeutet, dass zwischen der Anschlussseite des Anschlussträgers und dem Vergusskörper an zumindest einer Stelle kein weiteres Material wie beispielsweise eine Folie oder eine Klebeschicht angebracht ist. Bevorzugt steht der Vergusskörper ebenfalls in direktem Kontakt zum Halbleiterchip. Bevorzugt steht der Vergusskörper nur in direktem Kontakt zu Anschlussträger und Halbleiterchip.In accordance with at least one embodiment of the optoelectronic component, the potting body is in direct contact with the connection carrier. That means that between the connection side of the connection carrier and the potting body at least one location no further material such as a foil or an adhesive layer is attached. Preferably, the potting body is also in direct contact with the semiconductor chip. The potting body is preferably only in direct contact with the connection carrier and the semiconductor chip.

In mindestens einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauteils beinhaltet dieses mindestens einen optoelektronischen Halbleiterchip mit einer Dicke von höchstens 200 μm sowie einen Anschlussträger mit mindestens zwei elektrischen Anschlussstellen zur elektrischen Kontaktierung des Halbleiterchips. Der Halbleiterchip ist direkt auf den Anschlussträger aufgebracht und stellenweise von einem Vergusskörper umgeben. Der Vergusskörper steht ebenfalls in direktem Kontakt zum Anschlussträger.In at least one embodiment of the optoelectronic Component includes this at least one optoelectronic semiconductor chip with a thickness of at most 200 microns and a Connection carrier with at least two electrical connection points for electrical contacting of the semiconductor chip. The semiconductor chip is applied directly to the connection carrier and in places surrounded by a potting body. The potting body is also in direct contact with the connection carrier.

Ein solches optoelektronisches Bauteil ist leicht zu fertigen, kostengünstig herzustellen, besitzt gute optische Eigenschaften und ist alterungsstabil.One Such optoelectronic device is easy to manufacture, inexpensive produce, has good optical properties and is resistant to aging.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauteils ist der Halbleiterchip als Flip-Chip ausgestaltet. Das heißt, die Kontaktflächen des Halbleiterchips zur elektrischen Kontaktierung befinden sich auf einer Hauptseite des Halbleiterchips. Bevorzugt befinden sich die beiden elektrischen Kontakte des Chips auf der dem Anschlussträger zugewandten Seite des Halbleiterchips. Wird ein Flip-Chip verwendet, so vereinfacht sich die elektrische Kontaktierung des Chips.At least an embodiment of the optoelectronic device the semiconductor chip designed as a flip-chip. This means, the contact surfaces of the semiconductor chip for electrical Contacting are located on a main side of the semiconductor chip. Preferably, the two electrical contacts of the chip are located on the side of the semiconductor chip facing the connection carrier. If a flip-chip is used, then the electrical simplifies Contacting the chip.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauteils ist der Vergusskörper mit einem Material gestaltet, das eine geringere Härte als Shore A 90 aufweist. Bevorzugt beträgt die Härte des den Vergusskörper bildenden Materials weniger als Shore A 80. Bei der Skala gemäß Shore A entspricht Shore A 0 der geringsten Härte und Shore A 100 der höchsten Härte.At least an embodiment of the optoelectronic device the potting body designed with a material that a lower hardness than Shore A 90 has. Preferred is the hardness of the potting body forming material less Shore A 80. Shore A scale Shore A 0 of the lowest hardness and Shore A 100 of the highest Hardness.

Dem hier beschriebenen Bauteil liegt dabei unter anderem die folgende Erkenntnis zugrunde. Vergusskörper aus zum Beispiel Silikon weisen typische Wärmeausdehnungen im Bereich von etwa 150 ppm pro Kelvin bis 300 ppm pro Kelvin auf. Die Wärmeausdehnung des Halbleiterchips liegt in der Größenordnung von 5 ppm pro Kelvin und ist damit erheblich geringer. Die Wärmeausdehnung beispielsweise eines keramischen Anschlussträgers ist mit 15 bis 20 ppm pro Kelvin vergleichbar mit der eines Halbleiterchips, weicht jedoch auch deutlich von der eines Silikons ab. Der Temperaturunterschied zwischen abgeschaltetem Zustand und Betrieb des optoelektronischen Bauteils kann 100 Kelvin deutlich übersteigen. Dementsprechend können signifikante thermische Spannungen zwischen Halbleiterchip und Vergusskörper auftreten.the Component described here is, inter alia, the following Understanding recognition. Potting body made of silicone, for example have typical thermal expansions in the range of about 150 ppm per Kelvin up to 300 ppm per Kelvin. The thermal expansion of the semiconductor chip is of the order of magnitude of 5 ppm per Kelvin and is thus considerably lower. The thermal expansion For example, a ceramic connection carrier is with 15 to 20 ppm per Kelvin comparable to that of a semiconductor chip, However, it also differs significantly from that of a silicone. The temperature difference between disconnected state and operation of the optoelectronic Component can significantly exceed 100 Kelvin. Accordingly can cause significant thermal stress between semiconductor chip and potting occur.

Bei der Verwendung härterer Silikone bilden sich daher relativ leicht Risse im Vergusskörper aus, die von den Kanten des Halbleiterchips ausgehen. Diese Risse führen zu einer Verschlechterung der Lichtaus- beziehungsweise Lichteinkoppelung in beziehungsweise aus dem Halbleiterchip und können zudem die mechanische Verbindung des Vergusskörpers zum Halbleiterchip beziehungsweise zum Anschlussträger deutlich verschlechtern, so dass die Gefahr besteht, dass sich der Vergusskörper von Halbleiterchip beziehungsweise Anschlussträger ablöst und das optoelektronische Bauteil hierdurch zerstört wird. Der Rissbildung kann entgegengewirkt werden, wenn, wie beschrieben, weichere Materialien für den Vergusskörper verwendet werden, die die Belastungen aufgrund der thermischen Spannungen aufnehmen beziehungsweise ausgleichen können.at the use of harder silicones therefore form relatively easily cracks in the potting body from the edges of the Outgoing semiconductor chips. These cracks lead to a deterioration the Lichtaus- or Lichteinkoppelung in or from the semiconductor chip and can also mechanical Connection of the potting body to the semiconductor chip or significantly worsen the connection carrier, so the danger exists that the potting body of semiconductor chip or connecting carrier replaces and the optoelectronic component is thereby destroyed. Of the Cracking can be counteracted if, as described, softer materials used for the potting body which absorb the stresses due to the thermal stresses or compensate.

Werden für den Vergusskörper Hybridmaterialien, wie zum Beispiel Silikon-Epoxid-Hybridmaterialien, verwendet, so können diese auch eine größere Härte als Shore A 80 aufweisen, etwa zwischen Shore A80 und Shore D 70, da deren thermischer Ausdehnungskoeffizient im Vergleich zu Silikonen geringer ist.Become for the potting body hybrid materials, such as For example, silicone-epoxide hybrid materials can be used This also a greater hardness than Shore A 80, such as between Shore A80 and Shore D 70, as their coefficient of thermal expansion is lower compared to silicones is.

Außerdem verringern sich die thermischen Spannungen erheblich, wenn die Dicke der Halbleiterchips gering ist, wie beschrieben, zum Beispiel weniger als 200 μm beträgt. Über weiche Vergusskörpermaterialien und/oder dünne Halbleiterchips kann somit die Alterungsstabilität eines optoelektronischen Bauteils signifikant verbessert werden.Furthermore The thermal stresses decrease considerably when the thickness the semiconductor chip is small as described, for example less than 200 microns. About soft potting materials and / or thin semiconductor chips can thus the aging stability an optoelectronic device can be significantly improved.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauteils beinhaltet der Vergusskörper mindestens eine Beimengung in Form eines Reflexionsmittels, Filtermittels, Diffusionsmittels oder Konversionsmittels. Ein Reflexionsmittel kann beispielsweise in Form von reflektierenden Metallpartikeln dem Vergusskörper beigegeben sein. Filtermittel können etwa aus Pigmenten oder Farbstoffen bestehen. Als Diffusionsmittel eignen sich beispielsweise lichtstreuende Partikel aus etwa Titandioxid oder Aluminiumoxid. Als Konversionsmittel können zum Beispiel organische oder anorganische Lumineszenzleuchtstoffe eingesetzt werden, die mindestens einen Teil der vom Halbleiterchip zu emittierenden oder zu empfangenden Strahlung in eine Strahlung einer anderen Frequenz umwandeln. Auch optisch wirksame oder photonische Kristalle können als Konversionsmittel eingesetzt werden, beispielsweise zu Zwecken der Frequenzverdoppelung oder Frequenzverdreifachung. Durch eine Beimengung im Vergusskörper erhöhen sich die Ausgestaltungsmöglichkeiten des optoelektronischen Bauteils erheblich und es kann in vielfältigen Anwendungen eingesetzt werden.At least an embodiment of the optoelectronic component includes the potting body at least one admixture in the form of a Reflective agent, filter medium, diffuser or conversion agent. A reflection means, for example in the form of reflective Metal particles be added to the potting. filter means may consist of pigments or dyes. When Diffusers are, for example, light-scattering particles from about titanium dioxide or aluminum oxide. As a conversion agent can for Example organic or inorganic luminescent phosphors used be at least a part of the semiconductor chip to be emitted or radiation to be received in a radiation of another frequency convert. Also optically active or photonic crystals can used as a conversion agent, for example for purposes frequency doubling or frequency tripling. By a Addition in the potting body increases the design options of the optoelectronic device considerably and it can be used in a variety of ways Applications are used.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauteils ist die Beimengung inhomogen im Vergusskörper verteilt. Ist die Beimengung ein Konversionsmittel, so kann dessen Konzentration über dem Zentralbereich der dem Anschlussträger abgewandten Seite des Halbleiterchips, die beispielsweise eine Strahlungsdurchtrittsfläche bildet, höher sein als an den Randbereichen. Hierdurch können über die gesamte strahlungsemittierende Fläche eines Halbleiterchips gleichmäßige Farbverteilungen erzielt werden. Enthält der Vergusskörper ein Reflexionsmittel, so kann das Reflexionsmittel beispielsweise in den Bereichen des Vergusskörpers konzentriert sein, die sich nahe der Anschlussseite befinden. Dadurch ist es möglich, dass sich eine gerichtetere Abstrahlcharakteristik ergibt, falls der Halbleiterchip als Licht emittierendes Element ausgestaltet ist.At least an embodiment of the optoelectronic device the admixture distributed inhomogeneous in the potting. is the addition of a conversion agent, its concentration can over the central region of the connection carrier facing away Side of the semiconductor chip, for example, a radiation passage area forms higher than at the edge areas. This can be over the entire radiation-emitting surface of a semiconductor chip uniform color distributions are achieved. Does the potting body contains a reflection means, Thus, the reflection means, for example, in the fields of Concentrated potting body, which are located near the connection side. This makes it possible that a directional radiation characteristic if the semiconductor chip is a light-emitting element is designed.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauteils ist der Vergusskörper mittels Compression Molding (Formpressen), Liquid Transfer Molding (Flüssigspritzpressen), Liquid Injection Molding (Flüssigspritzgießen) oder Casting (Gießen) erzeugt, wobei der Anschlussträger einen Teil der Gießform bildet. Compression Molding stellt eine effektive Methode dar, um Vergusskörper für Halbleiterchips zu erstellen. Hierbei wird das Material für den Vergusskörper in die Form eingebracht und der Anschlussträger in das in der Form befindliche Material gedrückt. In einer Abwandlung des Compression Molding kann auch festes, granulatförmiges Material, zum Beispiel Hybridmaterialien, verwendet werden. Hierbei kann das Material auch auf den Anschlussträger und den Halbleiterchip vor dem Schließen der Form aufgebracht werden. Die Abdichtung zwischen Anschlussträger und Gießform kann beispielsweise über eine Abdichtfolie erfolgen, die nach dem Compression Molding Prozess entfernt wird. Werden feste, zum Beispiel in Tablettenform gepresste Materialien, etwa Hybridmaterialien, verwendet, kann das Herstellen des Vergusskörpers auch mittels Transfer Molding erfolgen.At least an embodiment of the optoelectronic device the potting body by means of compression molding (molding), Liquid Transfer Molding (Liquid Transfer Presses), Liquid Injection Molding (liquid injection molding) or casting (casting) generated, wherein the connection carrier is a part of the mold forms. Compression molding is an effective way to To create potting body for semiconductor chips. Here, the material for the potting body introduced into the mold and the connection carrier in the pressed material in the mold. In a modification of compression molding can also be solid, granular material, for example, hybrid materials. This can be the Material also on the connection carrier and the semiconductor chip be applied before closing the mold. The seal between Connection carrier and mold can, for example, over a sealing film made after the compression molding process Will get removed. Be firm, for example pressed in tablet form Materials, such as hybrid materials may be used, the manufacturing of the potting also by means of transfer molding.

Zum Beispiel ist Liquid Injection Molding von Halbleiterbauteilen in der Druckschrift WO 2005/017995 A1 beschrieben, Casting von Halbleiterbauteilen in der Druckschrift EP 1 589 569 A2 und Liquid Transfer Molding von integrierten Halbleiterschaltkreisen in der Druckschrift US 2002/0153637 A1 .For example, liquid injection molding of semiconductor devices is mentioned in the document WO 2005/017995 A1 described, casting of semiconductor devices in the document EP 1 589 569 A2 and Liquid Transfer Molding of Semiconductor Integrated Circuits in the Publication US 2002/0153637 A1 ,

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauteils ist der Anschlussträger mit einer Keramik gestaltet. Der Anschlussträger kann gänzlich aus einer Keramik gestaltet sein oder einen keramischen Bestandteil beinhalten. Die Keramik kann etwa aus Aluminium-Nitrid oder Aluminium-Oxid bestehen. Bevorzugt weist die verwendete Keramik eine hohe thermische Leitfähigkeit auf. Die Keramik kann als Dünnfilmkeramik ausgestaltet sein mit Dicken weniger als 500 μm, bevorzugt weniger als 400 μm, oder als Multilagenkeramik ausgeführt sein, bei der beispielsweise verschiedene Schichten an Keramik mit verschiedenen Schichten aus leitendem Material, wie beispielsweise einem Metall, abwechseln. Eine Multilagenkeramik weist eine beziehungsweise mehrere Schichtenfolgen auf, bei dem eine Keramik und eine Wolframpaste beispielsweise von 8 μm Nickel und 1 μm Gold gefolgt werden.At least an embodiment of the optoelectronic device the connection carrier designed with a ceramic. The connection carrier can be entirely made of a ceramic or a ceramic Include component. The ceramic can be made of aluminum nitride or aluminum oxide. Preferably, the ceramic used a high thermal conductivity. The ceramics can be designed as a thin-film ceramic with thicknesses less than 500 microns, preferably less than 400 microns, or be designed as multilayer ceramic, in the example different layers of ceramic with different layers alternating conductive material, such as a metal. A multilayer ceramic has one or more layer sequences on, in which a ceramic and a tungsten paste, for example, from 8 μm nickel and 1 μm gold are followed.

Im Falle der Verwendung einer Dünnfilmkeramik kann diese mit Kupfer beschichtet sein. Um eine hohe Wärmeleitfähigkeit zu erzielen und damit die thermischen Belastungen zu reduzieren, kann das Kupfer in einer dicken Schicht aufgebracht sein. Beispielsweise kann die Dünnfilmkeramik, von der Oberfläche der Keramik aus gesehen in Richtung Anschlussseite beziehungsweise Halbleiterchip, folgende Schichtenfolge aufweisen: etwa 0,05 μm bis 0,3 μm Titan, zirka 50 μm bis 100 μm, zum Beispiel 75 μm Kupfer, zirka 1,5 bis 4 μm Nickel, und etwa 0,3 bis 1,1 μm Gold.in the If using a thin-film ceramic, this can with Copper coated. To have a high thermal conductivity to achieve and thus reduce the thermal loads, For example, the copper can be applied in a thick layer. For example can thin-film ceramic, from the surface of the Ceramic seen in the direction of the connection side or semiconductor chip, have the following layer sequence: about 0.05 microns to 0.3 microns Titanium, about 50 μm to 100 μm, for example 75 μm copper, about 1.5 to 4 microns nickel, and about 0.3 to 1.1 microns Gold.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauteils umfasst der Vergusskörper mehrere Schichten. Das heißt, beispielsweise in verschiedenen Compression Molding Schritten kann ein Vergusskörper erstellt werden, der verschiedene Schichten, beispielsweise aus verschiedenen Materialien zwiebelartig umfasst. In einer innersten ersten Schicht, die den Halbleiterchip direkt umgibt, kann etwa ein weiches Silikon mit einer Härte geringer als Shore A 90, insbesondere weicher als Shore A 80, verwendet werden. In einer nachfolgenden Schicht kann etwa in einer gleichmäßigen Dicke ein Konversionsmittel aufgebracht sein. Als äußerste Schicht etwa kann ein härteres Silikon mit einer Shore-Härte zwischen zum Beispiel Shore A 80 und Shore D 60 Verwendung finden, um das optoelektronische Bauteil gegen mechanische Beschädigung besser zu schützen. Bevorzugt ist die äußerste Schicht härter als Shore A 80, insbesondere härter als Shore D 60.At least an embodiment of the optoelectronic device the potting several layers. This means, for example in different compression molding steps a potting body to be created, the different layers, for example, comprises of different materials onion-like. In an innermost first layer that directly surrounds the semiconductor chip, can be about a soft silicone with a hardness lower be used as Shore A 90, in particular softer than Shore A 80. In a subsequent layer can be roughly in a uniform Thickness is a conversion agent applied. As the outermost layer For example, a harder silicone with a Shore hardness between for example Shore A 80 and Shore D 60 find use, around the optoelectronic component against mechanical damage better to protect. The outermost layer is preferred Harder than Shore A 80, especially harder than Shore D 60.

Je nach Erfordernissen können auch Zwischenschichten eingebracht werden, die beispielsweise eine weitere Beimengung, wie etwa ein Filtermittel, in einer gleichmäßigen Schichtdicke umfassen, beziehungsweise die besondere mechanische oder chemische Eigenschaften verleiht. Die Anzahl an aufgebrachten Schichten und eventuellen Zwischenschichten sowie die Eigenschaften der Schichten richten sich nach den jeweiligen Erfordernissen und können flexibel gehandhabt werden. Über mehrere Schichten kann der Anwendungsbereich eines optoelektronischen Bauteils daher deutlich erweitert werden.ever if required, intermediate layers can also be incorporated be, for example, another admixture, such as a Filtering agent, in a uniform layer thickness include, or the particular mechanical or chemical Lends properties. The number of layers applied and any intermediate layers as well as the properties of the layers depend on the respective requirements and can be handled flexibly. Over several layers can the scope of an optoelectronic device therefore clearly be extended.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauteils ist der Anschlussträger mit einer bedruckten Leiterplatte, kurz PCB, einem Quad Flat Pack, kurz QFP oder QFN, einer flexiblen Leiterplatte oder einem Chipkartenmaterial ausgestaltet. Die aufgeführten Anschlussträger sind in der herkömmlichen Elektronik weit verbreitet und bestehen häufig aus Materialien, die eine mit dem Vergusskörper vergleichbare thermische Ausdehnung aufweisen. Die Verwendung dieser Ausgestaltungsformen für den Anschlussträger für ein optoelektronisches Bauteil bietet eine einfache Möglichkeit, elektromagnetische Strahlung emittierende oder empfangende Bauteile mit weiteren, nicht optoelektronischen elektronischen Komponenten zu verbinden und somit vielfältige Schaltungsmöglichkeiten zu erzielen, und kann zu einer Erhöhung der Lebensdauer des Bauteils führen.In accordance with at least one embodiment of the optoelectronic component is the connection carrier with a printed circuit board, short PCB, a Quad Flat Pack, short QFP or QFN, a flexible printed circuit board or a smart card material designed. The listed connection carriers are widely used in conventional electronics and often consist of materials which have a comparable thermal expansion with the potting. The use of these embodiments for the connection carrier for an optoelectronic component offers an easy way to connect electromagnetic radiation emitting or receiving components with other, non-optoelectronic electronic components and thus achieve a variety of circuit options, and can lead to an increase in the life of the device.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauteils weist der Anschlussträger elektrische Vias beziehungsweise Durchkontaktierungen auf, die abgedeckt sind. Die Abdeckung der Vias kann beispielsweise durch den Halbleiterchip selbst oder durch den Vergusskörper erfolgen. Ebenso können die Vias durch elektrisch leitende, beispielsweise metallisch ausgeformte Schichten oder auch durch aufgebrachte Isolatorschichten abgedeckt sein. Ebenso möglich ist es, dass im Falle, dass der Anschlussträger aus einer Multilagenkeramik gestaltet ist, die Vias sich im Inneren des Anschlussträgers befinden. Durch abgedeckte Vias wird ein gegenüber äußeren Einflüssen robustes optoelektronisches Bauteil ermöglicht.At least an embodiment of the optoelectronic component has the connection carrier electrical vias or vias on that are covered. For example, the cover of the vias through the semiconductor chip itself or through the potting body respectively. Likewise, the vias can be electrically conductive, for example Metallically shaped layers or by applied insulator layers be covered. It is equally possible that in the event that the connection carrier designed from a multilayer ceramic is, the vias are inside the connection carrier. Covered vias become one opposite outer ones Influences robust optoelectronic component allows.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauteils ist der Anschlussträger mindestens teilweise strahlungsdurchlässig ausgestaltet. Der Grundkörper des Anschlussträgers kann zum Beispiel aus einem Glas, einem Kunststoff oder einer Keramik, wie Aluminiumoxid, bestehen. Insbesondere in Verbindung mit aus transparenten Materialien gestalteten, elektrischen Anschlussstellen beziehungsweise elektrischen Leitungen bietet sich hierdurch die Möglichkeit, ein transparentes optoelektronisches Bauteil zu erstellen. Als Materialien für transparente, elektrische Leitungen sind beispielsweise Transparent Conductive Oxides, kurz TCO, wie zum Beispiel Indium-Zinn-Oxid, geeignet.At least an embodiment of the optoelectronic device the connection carrier at least partially transparent to radiation designed. The main body of the connection carrier can for example, from a glass, a plastic or a ceramic, like alumina. Especially in connection with transparent materials designed, electrical connection points or electrical lines offers this way the Possibility of a transparent optoelectronic component to create. As materials for transparent, electrical Cables are, for example, Transparent Conductive Oxide, TCO for short, such as indium tin oxide, suitable.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauteils ist der Anschlussträger zumindest teilweise reflektierend ausgestaltet. Die reflektierende Wirkung kann über Beimengungen, wie beispielsweise Titan-Dioxid-Partikel, zustande kommen, oder eine intrinsische Eigenschaft des verwendeten Materials sein. Auch auf dem Anschlussträger aufgebrachte beispielsweise metallische Schichten oder dielektrisch reflektierende Schichten, wie etwa Bragg-Spiegel, sind möglich. Durch einen reflektierend wirkenden Anschlussträger wird die etwa vom Bauteil emittierte Strahlung effizient in eine gewisse Richtung ausgestrahlt.At least an embodiment of the optoelectronic device the connection carrier designed at least partially reflective. The Reflective effect can be about admixtures, such as Titanium dioxide particles, come about, or an intrinsic property be of the material used. Also on the connection carrier applied, for example, metallic layers or dielectrically reflective layers, such as Bragg mirrors, are possible. By a reflecting acting connection carrier is the For example, radiation emitted by the component is efficiently converted into a certain amount Direction aired.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauteils ist eine Mehrzahl der Halbleiterchips zweidimensional auf einem Anschlussträger angeordnet. Die einzelnen Halbleiterchips können hierbei jeweils von einem separaten Vergusskörper umgeben sein. Ebenso ist es möglich, dass mehrere Halbleiterchips von einem gemeinsamen Vergusskörper umgeben sind. Die zweidimensionale Anordnung kann in einem regelmäßigen matrixartigen Raster bestehen oder auch unregelmäßiger sein. Beispielsweise sind auch hexagonale Anordnungsmuster möglich. Es können baugleiche Halbleiterchips oder auch unterschiedliche Halbleiterchips Verwendung finden. Bevorzugt können Halbleiterchips verwendet werden, die etwa rotes, grünes und blaues Licht ausstrahlen, so dass sich eine insgesamt weiß abstrahlende Beleuchtungseinrichtung etwa zur Hinterleuchtung von Displays ergibt.At least an embodiment of the optoelectronic device a plurality of the semiconductor chips two-dimensionally on a connection carrier arranged. The individual semiconductor chips can in this case each be surrounded by a separate potting. It is also possible that several semiconductor chips of are surrounded by a common potting body. The two-dimensional Arrangement can be in a regular matrix-like Raster exist or be more irregular. For example, hexagonal arrangement patterns are possible. It can be identical semiconductor chips or different Semiconductor chips are used. Semiconductor chips may be preferred used, which are about red, green and blue light emit, leaving a total white radiating Illumination device about the backlight of displays results.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauteils ist dieses bis auf den Anschlussträger und den Vergusskörper gehäusefrei. Der Vergusskörper kann hierbei mehrschichtig ausgestaltet sein und Beimengungen enthalten.At least an embodiment of the optoelectronic device this except for the connection carrier and the potting body housing free. The potting body can in this case be configured as a multilayer be and contain admixtures.

Ein derartiges optoelektronisches Bauteil umfasst wenige Komponenten, ist daher kostengünstig herzustellen und weist außerdem geringe geometrische Abmessungen auf.One such optoelectronic component comprises few components, is therefore inexpensive to manufacture and also has low geometric dimensions.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauteils ist dieses mittels einer Oberflächenmontagetechnologie, kurz SMT, an einem externen Träger befestigbar. Bevorzugt sind die Anschlussstellen so gestaltet, dass eine Montage des Bauteils mittels Löten erfolgen kann.At least an embodiment of the optoelectronic device this by means of a surface mount technology, in short SMT, attachable to an external carrier. Preferred are the Connection points designed so that an assembly of the component by means of Soldering can be done.

Einige Anwendungsbereiche, in denen hier beschriebene optoelektronische Bauteile Verwendung finden können, sind etwa die Hinterleuchtungen von Displays oder Anzeigeeinrichtungen. Weiter können die hier beschriebenen optoelektronischen Bauteile auch in Beleuchtungseinrichtungen zu Projektionszwecken, in Scheinwerfern oder Richtstrahlern, oder zu Zwecken der Allgemeinbeleuchtung eingesetzt werden.Some Areas of application in which optoelectronic Components can be used, are about the backlit of Displays or displays. You can continue here described optoelectronic components in lighting devices for projection purposes, in headlamps or directional lamps, or used for general lighting purposes.

Nachfolgend wird ein hier beschriebenes optoelektronisches Bauteil 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 keine maßstäblichen Bezüge dargestellt. Vielmehr können einzelne Elemente zum besseren Verständnis übertrieben groß dargestellt sein.following An optoelectronic device described herein will be referenced explained in more detail with reference to exemplary embodiments. The same reference numerals indicate the same elements in the individual Figures on. However, they are not to scale References shown. Rather, individual elements shown in an exaggerated way for a better understanding be.

Es zeigen:It demonstrate:

1 eine schematische Schnittdarstellung eines Ausführungsbeispiels, 1 a schematic sectional view of an embodiment,

2 eine schematische Schnittdarstellung eines Ausführungsbeispiels mit Fresnel-Linse, 2 a schematic sectional view of an embodiment with Fresnel lens,

3 eine schematische Schnittdarstellung eines Ausführungsbeispiels mit einer Multilagenkeramik, 3 a schematic sectional view of an embodiment with a multilayer ceramic,

4 eine schematische Schnittdarstellung eines Ausführungsbeispiels einer transparenten Anordnung, 4 a schematic sectional view of an embodiment of a transparent arrangement,

5 eine schematische Schnittdarstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels, 5 a schematic sectional view of another embodiment,

6 eine schematische Schnittdarstellung eines Ausführungsbeispiels mit einem mehrlagigen Vergusskörper, 6 a schematic sectional view of an embodiment with a multilayer potting body,

7 eine schematische Schnittdarstellung (a) und eine schematische Draufsicht (b) eines Ausführungsbeispiels mit mehreren Halbleiterchips, und 7 a schematic sectional view (a) and a schematic plan view (b) of an embodiment with a plurality of semiconductor chips, and

8 eine schematische Schnittdarstellung eines Ausführungsbeispiels mit einem Chipkartensubstrat. 8th a schematic sectional view of an embodiment with a smart card substrate.

In 1 ist ein Ausführungsbeispiel eines optoelektronischen Halbleiterbauteils dargestellt. Auf der Anschlussseite 10 eines Anschlussträgers 4, der beispielsweise aus einer Dünnfilmkeramik mit einer Dicke von 380 μm gestaltet ist, sind elektrische Leiterbahnen 9, die aus einem Metall geformt sind, aufgebracht. Aus den Leiterbahnen 9 sind auch die elektrischen Anschlussstellen 5a, 5b gebildet. Die dem Anschlussträger 4 zugewandte Seite eines auf dem Anschlussträger 4 angebrachten Halbleiterchips 2 wird komplett von der zugehörigen Anschlussstelle 5a eingenommen. Das heißt, die der Strahlungsdurchtrittsfläche 11 abgewandte Seite des Halbleiterchips 2 liegt gänzlich auf der Anschlussstelle 5a auf. An der dem Anschlussträger 4 abgewandten Seite des Halbleiterchips 2, die eine Strahlungsdurchtrittsfläche 11 des Halbleiterchips 2 ausbildet, ist ein Bonddraht 8 angebracht, der den Halbleiterchip 2 mit einer weiteren Anschlussstelle 5b elektrisch leitend verbindet. Die Kontaktierungsflächen des Halbleiterchips befinden sich somit an zwei gegenüberliegenden Seiten. Der Bonddraht 8 nimmt nur einen geringen Anteil der Strahlungsdurchtrittsfläche 11 ein. Ebenso bedecken die Leiterbahnen 9 nur einen geringen Anteil der Anschlussseite 10.In 1 an embodiment of an optoelectronic semiconductor device is shown. On the connection side 10 a connection carrier 4 , which is designed for example from a thin-film ceramic with a thickness of 380 microns, are electrical conductors 9 , which are molded from a metal, applied. From the tracks 9 are also the electrical connection points 5a . 5b educated. The connection carrier 4 facing side of a on the connection carrier 4 attached semiconductor chips 2 gets complete from the associated connection point 5a ingested. That is, the radiation passage area 11 remote side of the semiconductor chip 2 is completely on the junction 5a on. At the connection carrier 4 remote side of the semiconductor chip 2 which has a radiation passage area 11 of the semiconductor chip 2 is a bonding wire 8th attached, the semiconductor chip 2 with another connection point 5b electrically conductive connects. The contacting surfaces of the semiconductor chip are thus located on two opposite sides. The bonding wire 8th only takes up a small proportion of the radiation passage area 11 one. Likewise, the tracks cover 9 only a small proportion of the connection side 10 ,

Auf der Anschlussseite 10 ist ein Vergusskörper 3 derart aufgebracht, dass dieser in direktem Kontakt mit der Anschlussseite 10 steht, sowie den Halbleiterchip 2 ebenfalls in direktem Kontakt an der Strahlungsdurchtrittsfläche 11 sowie an Chipflanken 12 umgibt. Die Chipflanken 12 werden hierbei durch die Seitenflächen des Halbleiterchips 2 gebildet, die die Strahlungsdurchtrittsfläche 11 mit der dem Anschlussträger 4 zugewandten Seite des Halbleiterchips 2 verbinden. Der Vergusskörper 3 ist aus einem weichen Silikon geformt.On the connection side 10 is a potting body 3 so applied that this in direct contact with the connection side 10 stands, as well as the semiconductor chip 2 also in direct contact with the radiation passage area 11 as well as chip edges 12 surrounds. The chip edges 12 are here by the side surfaces of the semiconductor chip 2 formed, which is the radiation passage area 11 with the connection carrier 4 facing side of the semiconductor chip 2 connect. The potting body 3 is made of a soft silicone.

Im Ausführungsbeispiel gemäß 2 ist der Anschlussträger 4 ein mechanisch flexibles Substrat. Die Leiterbahnen 9 befinden sich im Inneren des Anschlussträgers 4 und verbinden den optoelektronischen Halbleiterchip 2 beispielsweise mit einem sich im Substrat befindlichen weiteren, nicht gezeichneten Halbleiterchip, der etwa die Ansteuerung des optoelektronischen Halbleiterchips 2 übernehmen kann. Die Leiterbahnen 9 sind über Vias 7 mit dem optoelektronischen Halbleiterchip 2 verbunden. Die Vias 7 bilden an der Anschlussseite 10 die elektrischen Anschlussstellen 5 aus. Der optoelektronische Halbleiterchip 2 ist zum Beispiel als Oberflächenemitter ausgestaltet, so dass die Strahlung im Wesentlichen an beziehungsweise nahe der Strahlungsdurchtrittsfläche 11 entsteht und eben an dieser emittiert wird. Dadurch wird kein separater Reflektor etwa an der dem Anschlussträger 4 zugewandten Seite des Halbleiterchips 2 nötig, da im Wesentlichen kein Licht in Richtung Anschlussseite emittiert wird. Der Vergusskörper 3 ist als Fresnel-Linse ausgeformt. Dadurch wird die Höhe des Vergusskörpers 3 in Richtung senkrecht zur Anschlussseite 10 minimiert. Über die flache, Platz sparende Ausgestaltung als Fresnel-Linse können sich ebenfalls thermisch bedingte Spannungen zwischen Vergusskörper 3 und optoelektronischem Halbleiterchip 2 reduzieren lassen.In the embodiment according to 2 is the connection carrier 4 a mechanically flexible substrate. The tracks 9 are located inside the connection carrier 4 and connect the optoelectronic semiconductor chip 2 for example, with a further, not shown, semiconductor chip located in the substrate, for example the activation of the optoelectronic semiconductor chip 2 can take over. The tracks 9 are over vias 7 with the optoelectronic semiconductor chip 2 connected. The vias 7 form at the connection side 10 the electrical connection points 5 out. The optoelectronic semiconductor chip 2 is designed for example as a surface emitter, so that the radiation substantially at or near the radiation passage area 11 arises and is just emitted at this. As a result, no separate reflector at about the connection carrier 4 facing side of the semiconductor chip 2 necessary, since essentially no light is emitted towards the connection side. The potting body 3 is formed as a Fresnel lens. This will increase the height of the potting body 3 in the direction perpendicular to the connection side 10 minimized. About the flat, space-saving design as a Fresnel lens can also thermally induced stresses between potting 3 and optoelectronic semiconductor chip 2 let reduce.

Optional kann die Anschlussseite 10 des Anschlussträgers 4 nicht eben ausgestaltet sein, sondern eine Art Mulde aufweisen, in der sich der optoelektronische Halbleiterchip 2 befindet. Die Mulde kann dann vom Vergusskörper 3 im Wesentlichen ausgefüllt sein, so dass Vergusskörper 3 und optoelektronischer Halbleiterchip 2 insbesondere gegenüber mechanischen Belastungen, wie diese bei einen flexiblen Substrat auftreten können, gut geschützt sind. Weiterhin können alternativ die Leiterbahnen 9 zur Anschlussseite 10 oder zu einer der Anschlussseite abgewandten Seite des Anschlussträgers 4 geführt sein. Die Leiterbahnen 9 können für eine Kontaktierung mittels einer Oberflächenmontagetechnik, kurz SMT, ausgestaltet sein.Optionally, the connection side 10 of the connection carrier 4 not just be configured, but have a kind of well, in which the optoelectronic semiconductor chip 2 located. The trough can then from the potting 3 essentially be filled so that potting 3 and optoelectronic semiconductor chip 2 especially against mechanical stress, as can occur in a flexible substrate, are well protected. Furthermore, alternatively, the conductor tracks 9 to the connection side 10 or to one of the connection side facing away from the connection carrier 4 be guided. The tracks 9 can be designed for contacting by means of a surface mounting technique, short SMT.

In 3 ist ein Ausführungsbeispiel gezeigt, bei dem der Anschlussträger 4 aus einer Multilagenkeramik gestaltet ist. Innerhalb der Multilagenkeramik verläuft eine Leiterbahn 9a, an der dem Halbleiterchip 2 angewandten Seite eine Leiterbahn 9b. Die Leiterbahnen 9a und 9b sind über Vias 7a, 7b mit dem Halbleiterchip 2 elektrisch verbunden. Da die Leiterbahnen 9a, 9b in den Anschlussträger 4 integriert sind beziehungsweise keinen direkten Kontakt zum Vergusskörper 3 aufweisen, lässt sich zusätzlicher, eventuell durch die Leiterbahnen 9a, 9b hervorgerufener thermischer Stress auf den Vergusskörper 3, eben durch die Verwendung einer Multilagenkeramik, reduzieren.In 3 an embodiment is shown in which the connection carrier 4 is designed from a multilayer ceramic. Within the multilayer ceramic runs a conductor track 9a at the semiconductor chip 2 applied side of a track 9b , The tracks 9a and 9b are over vias 7a . 7b with the semiconductor chip 2 electrically connected. Because the tracks 9a . 9b in the connection carrier 4 integrated or no direct contact to the potting body 3 have, can be additional, possibly through the tracks 9a . 9b caused thermal stress on the potting body 3 just by using a multilayer ceramic reduce.

Der Halbleiterchip 2 ist als mittels Surface Mount Technology kontaktierbares Bauteil, kurz SMT-Bauteil ausgestaltet. Der Halbleiterchip 2 ist mit den aus den Vias 7a, 7b gebildeten elektrischen Anschlussstellen 5, die sich an der Anschlussseite 10 befinden, über Lötkontakte verbunden. Der ebenfalls linsenartig ausgestaltete Vergusskörper 3 umfasst eine Beimengung 6 etwa in Form eines Diffusors, eines Konversions- oder eines Filtermittels. Ist der Halbleiterchip 2 beispielsweise als Photodiode ausgestaltet, so kann über die Verwendung geeigneter Beimengung 6 in Form eines oder mehrerer Filtermittel im Vergusskörper 3 der vom Halbleiterchip 2 zu empfangende Spektralbereich je nach Erfordernissen auf einfache Art und Weise eingeschränkt werden.The semiconductor chip 2 is designed as contactable by means of surface mount technology component, short SMT component. The semiconductor chip 2 is with the from the vias 7a . 7b formed electrical connection points 5 located on the connection side 10 are connected via solder contacts. The likewise lenticular designed potting 3 includes an admixture 6 in the form of a diffuser, a conversion or a filter medium. Is the semiconductor chip 2 For example, designed as a photodiode, so can on the use of suitable admixture 6 in the form of one or more filter media in the potting 3 that of the semiconductor chip 2 spectral range to be received are easily limited as required.

Der Halbleiterchip 2 ist, wie auch im Ausführungsbeispiel gemäß 2, als Flip-Chip ausgestaltet. Alternativ ist es auch möglich, dass sich die beiden nicht gezeichneten elektrischen Kontaktierungsstellen des Halbleiterchips 2 auf der dem Anschlussträger 4 abgewandten Seite des Halbleiterchips 2 befinden. Die elektrische Kontaktierung des Halbleiterchips 2 würde dann zum Beispiel mittels zweier Bonddrähte 8 erfolgen können.The semiconductor chip 2 is, as in the embodiment according to 2 , designed as a flip-chip. Alternatively, it is also possible that the two not subscribed electrical contact points of the semiconductor chip 2 on the connection carrier 4 remote side of the semiconductor chip 2 are located. The electrical contacting of the semiconductor chip 2 would then, for example, by means of two bonding wires 8th can be done.

Im Ausführungsbeispiel gemäß 4 wird der Anschlussträger 4 aus einer transparenten thermisch leitfähigen Keramik wie zum Beispiel Aluminiumoxid gebildet. Auch die Leiterbahnen 9 und Anschlussstellen 5 sind aus einem transparenten Material, wie beispielsweise Indium-Zinn-Oxid oder einem anderen TCO beziehungsweise Transparent Conductive Oxide, geformt. Der als Flip-Chip gestaltete Halbleiterchip 2 ist beispielsweise eine so genannte substratlose Leuchtdiode mit einer Dicke von weniger als 10 μm. Durch die geringe Dicke des Halbleiterchips 2 lassen sich thermische Spannungen zwischen Vergusskörper 3 und Halbleiterchip 2 deutlich reduzieren. Dies wirkt sich positiv auf die Alterungsstabilität des optoelektronischen Bauteils 1 aus. Im Vergusskörper 3 ist eine Beimengung 6 in Form eines Konversionsmittels inhomogen verteilt, in 4 durch die Schraffurabstände angedeutet, so dass über den Zentralbereichen der Strahlungsdurchtrittsfläche 11 eine höhere Konzentration der Beimengung 6 vorliegt als in den Randbereichen des Vergusskörpers 3. Hierdurch wird eine farblich gleichmäßige Abstrahlung des optoelektronischen Bauteils 1 ermöglicht.In the embodiment according to 4 becomes the connection carrier 4 formed from a transparent thermally conductive ceramic such as alumina. Also the tracks 9 and connection points 5 are formed of a transparent material such as indium tin oxide or other TCO or transparent conductive oxides. The designed as a flip-chip semiconductor chip 2 is, for example, a so-called substratlose LED with a thickness of less than 10 microns. Due to the small thickness of the semiconductor chip 2 can be thermal stresses between potting 3 and semiconductor chip 2 significantly reduce. This has a positive effect on the aging stability of the optoelectronic device 1 out. In the potting body 3 is an admixture 6 inhomogeneously distributed in the form of a conversion agent, in 4 indicated by the hatching distances, so that over the central regions of the radiation passage area 11 a higher concentration of admixture 6 is present as in the edge regions of the potting 3 , This results in a uniform color radiation of the optoelectronic component 1 allows.

Im Ausführungsbeispiel gemäß 5 ist der Anschlussträger 4 aus einer Multilagenkeramik gebildet. Beide Leiterbahnen 9 befinden sich im Inneren des Anschlussträgers 4, wodurch, wie im Ausführungsbeispiel gemäß 3, thermische Belastungen auf den Vergusskörper 3 durch die Leiterbahnen 9 unterbunden werden. Die Leiterbahnen 9 sind über Vias 7, die auch die elektrischen Anschlussstellen 5 an der Anschlussseite 10 bilden, mit dem Halbleiterchip 2 verbunden. Der Halbleiterchip 2 ist beispielsweise als blau emittierende, auf GaN basierende Leuchtdiode ausgestaltet. Der Halbleiterchip 2 umfasst eine im Vergleich zum Halbleiterchip 2 gut thermisch leitfähige Keramikplatte 13, die mit einem Leuchtstoff versetzt ist und sich an der Strahlungsdurchtrittsfläche 11 befindet. Der Leuchtstoff wandelt das vom Halbleiterchip 2 im Betrieb emittierte blaue Licht mindestens zum Teil beispielsweise in weißes Mischlicht um. Über die thermisch leitfähige Keramikplatte 13 wird eine gleichmäßigere Wärmeverteilung an der Strahlungsdurchtrittsfläche 11 des Halbleiterchips 2 gewährleistet. Hierdurch verringern sich ebenfalls thermisch bedingte Spannungen zwischen Chip 2 und Vergusskörper 3.In the embodiment according to 5 is the connection carrier 4 formed from a multilayer ceramic. Both tracks 9 are located inside the connection carrier 4 , whereby, as in the embodiment according to 3 , thermal loads on the potting body 3 through the tracks 9 be prevented. The tracks 9 are over vias 7 including the electrical connection points 5 at the connection side 10 form, with the semiconductor chip 2 connected. The semiconductor chip 2 is designed, for example, as a blue-emitting, GaN-based light-emitting diode. The semiconductor chip 2 includes one compared to the semiconductor chip 2 good thermally conductive ceramic plate 13 which is mixed with a phosphor and located at the radiation passage area 11 located. The phosphor converts this from the semiconductor chip 2 During operation, blue light emitted at least in part, for example, into white mixed light. Over the thermally conductive ceramic plate 13 becomes a more even heat distribution at the radiation passage area 11 of the semiconductor chip 2 guaranteed. This also reduces thermally induced voltages between the chip 2 and potting body 3 ,

Der Vergusskörper 3 weist eine Beimengung 6 in Form reflektierender Partikel auf, die sich auf die Bereiche des Vergusskörpers 3 konzentrieren, die im Wesentlichen parallel zu den Chipflanken 12 ausgerichtet sind. Hierdurch wird bewirkt, dass etwa vom Halbleiterchip 2 emittierte Strahlung gerichtet in Richtung senkrecht zur Anschlussseite 10 das optoelektronische Bauteil 1 verlässt. Die reflektierenden Partikel lassen sich zum Beispiel vor dem Einspritzen des den Vergusskörper 3 bildenden Materials in den entsprechenden Bereichen einer Gießform platzieren.The potting body 3 has an admixture 6 in the form of reflective particles, which affect the areas of the potting body 3 focus, which is essentially parallel to the chip edges 12 are aligned. This causes about the semiconductor chip 2 emitted radiation directed in the direction perpendicular to the connection side 10 the optoelectronic component 1 leaves. The reflective particles can be, for example, before the injection of the potting body 3 forming material in the corresponding areas of a mold.

Gemäß dem Ausführungsbeispiel wie in 6 gezeigt, umfasst der Vergusskörper 3 mehrere zwiebelartige Schichten 3a, 3b, 3c. Die innerste Schicht 3a, die in direktem Kontakt zum Halbleiterchip 2 steht, ist aus einem weichen Silikon geformt, das etwa eine Härte geringer als Shore A 70 aufweist. Die mittlere Schicht 3b beinhaltet in gleichmäßiger Dicke beispielsweise ein Konversionsmittel oder eine andere Beimengung 6. Die vom Halbleiterchip 2 aus gesehen äußerste Schicht 3c ist mit einem Silikon einer größeren Härte gestaltet, etwa härter als Shore A 70, um das optoelektronische Bauteil 1 gegen äußere Einflüsse mechanisch robuster zu gestalten und eine geringere Klebrigkeit sowie eine bessere Sägbarkeit des Silikons zu erzielen.According to the embodiment as in 6 shown, includes the potting body 3 several onion-like layers 3a . 3b . 3c , The innermost layer 3a which are in direct contact with the semiconductor chip 2 is made of a soft silicone which has a hardness lower than Shore A 70. The middle layer 3b includes, for example, a conversion agent or other admixture in a uniform thickness 6 , The from the semiconductor chip 2 seen outermost layer 3c is designed with a silicone of a higher hardness, about harder than Shore A 70, around the optoelectronic component 1 To make mechanically more robust against external influences and to achieve less stickiness and better Sägbarkeit the silicone.

Der Anschlussträger 4 ist aus einer bedruckten Leiterplatte gefertigt. Als Basismaterial für Leiterplatten werden zum Beispiel Epoxid-Harze verwendet, die eine ähnliche thermische Ausdehnung aufweisen wie der Vergusskörper 3. Über die Verwendung von Leiterplatten kann somit die thermische Belastung auf das Bauteil 1 verringert werden. Die Leiterbahnen 9 befinden sich auf der dem Halbleiterchip 2 abgewandten Seite des Anschlussträgers 4. Die Leiterbahnen 9 sind über Vias 7 mit den elektrischen Anschlussstellen 5, die sich auf der Anschlussseite 10 befinden, leitend verbunden. Der Halbleiterchip 2 ist etwa über einen leitfähigen Kleber auf die Anschlussstellen 5 aufgebracht. Die Anschlussstellen 5 sind metallisch ausgestaltet und wirken reflektierend auf die vom Halbleiterchip 2 zu empfangende oder zu emittierende Strahlung. Die Anschlussstellen 5 nehmen einen Großteil der dem Anschlussträger 4 zugewandten Seite des Halbleiterchips 2 ein, bevorzugt mehr als 50%, insbesondere mehr als 80%. Zudem können die Anschlussstellen 5 als Reflektoren bezüglich der vom Halbleiterchip 2 zu emittierenden oder zu empfangenden Strahlung ausgestaltet sein.The connection carrier 4 is made of a printed circuit board. As a base material for printed circuit boards, for example, epoxy resins are used, which have a similar thermal expansion as the potting body 3 , The use of printed circuit boards can thus reduce the thermal load on the component 1 be reduced. The tracks 9 are on the semiconductor chip 2 opposite side of the connection carrier 4 , The conductor tracks 9 are over vias 7 with the electrical connection points 5 that are on the connection side 10 located, conductively connected. The semiconductor chip 2 is about a conductive adhesive on the connection points 5 applied. The connection points 5 are designed metallic and have a reflective effect on that of the semiconductor chip 2 radiation to be received or emitted. The connection points 5 take a majority of the connection carrier 4 facing side of the semiconductor chip 2 a, preferably more than 50%, in particular more than 80%. In addition, the connection points 5 as reflectors with respect to the semiconductor chip 2 be designed to be emitted or received radiation.

Optional können die Leiterbahnen 9 von einer Isolatorschicht 14, beispielsweise aus einem aufgeklebten Kunststofffilm oder einer Lackschicht, abgedeckt sein. Ebenso möglich ist es, dass die Leiterbahnen 9, je nach Komplexität der angestrebten Schaltung, auch auf beiden Hauptseiten des Anschlussträgers 4 aufgebracht sind.Optionally, the conductor tracks 9 from an insulator layer 14 , For example, be covered by a glued plastic film or a lacquer layer. It is equally possible that the tracks 9 , depending on the complexity of the desired circuit, also on both main sides of the connection carrier 4 are applied.

Je nach Erfordernissen kann der mehrschichtige Vergusskörper 3 derart gestaltet sein, dass die verschiedenen Schichten beispielsweise unterschiedlichen optischen Brechungsindex aufweisen. Hierdurch kann die Qualität der optischen Abbildung verbessert werden.Depending on requirements, the multilayer casting 3 be designed such that the different layers, for example, have different optical refractive index. This can improve the quality of the optical image.

Das in 7a, 7b gezeigte Ausführungsbeispiel beinhaltet mehrere Halbleiterchips 2. Die nicht gezeichneten elektrischen Kontaktflächen des Halbleiterchips 2 befinden sich an der Strahlungsdurchtrittsfläche 11 und an der dem Anschlussträger 4 zugewandten Seite des Halbleiterchips 2. Der Anschlussträger weist eine Dicke von zirka 0,7 mm auf. Die Anschlussstellen 5 sind durch die an der Anschlussseite 10 befindlichen Enden der elektrischen Vias 7 gebildet. Die Kontaktflächen an der Strahlungsdurchtrittsfläche 11 sind je über einen Bonddraht 8 mit einer korrespondierenden Anschlussstelle 5 kontaktiert. Die Leiterbahnen 9 befinden sich auf der dem Halbleiter 2 abgewandten Seite des Anschlussträgers 4. Über die Leiterbahnen 9 kann beispielsweise eine Reihenschaltung der Halbleiterchips 2 realisiert werden. Pro Halbleiterchip 2 ist je ein linsenartig gestalteter Vergusskörper 3 vorgesehen. Die Vergusskörper 3 weisen in Draufsicht je einen Durchmesser von zirka 2 mm auf. Optional können die Durchmesser der Vergusskörper 3 auch deutlich kleiner oder deutlich größer gewählt werden, abhängig von den konkreten Erfordernissen, besonders bezüglich der Qualität der optischen Abbildung durch die Vergusskörper 3.This in 7a . 7b embodiment shown includes a plurality of semiconductor chips 2 , The not shown electrical contact surfaces of the semiconductor chip 2 are located at the radiation passage area 11 and at the connection carrier 4 facing side of the semiconductor chip 2 , The connection carrier has a thickness of approximately 0.7 mm. The connection points 5 are through the at the connection side 10 located ends of the electrical vias 7 educated. The contact surfaces on the radiation passage area 11 are ever over a bonding wire 8th with a corresponding connection point 5 contacted. The tracks 9 are on the semiconductor 2 opposite side of the connection carrier 4 , About the tracks 9 For example, a series connection of the semiconductor chips 2 will be realized. Pro semiconductor chip 2 is ever a lenticular shaped potting 3 intended. The potting body 3 each have a diameter of about 2 mm in plan view. Optionally, the diameter of the potting body 3 also be chosen significantly smaller or significantly larger, depending on the specific requirements, especially with regard to the quality of the optical imaging by the potting 3 ,

Alternativ können auch mehrere Halbleiterchips 2 von einem einzigen Vergusskörper 3 umgeben sein. Der Vergusskörper 3 kann dann linsenartige Substrukturen aufweisen. Der Anschlussträger 4 ist bevorzugt aus einem eine hohe thermische Leitfähigkeit aufweisenden Material gestaltet, um die im Betrieb der Halbleiterchip 2 anfallende Abwärme beziehungsweise Verlustleistung gut nach außen abführen zu können.Alternatively, a plurality of semiconductor chips 2 from a single potting body 3 be surrounded. The potting body 3 can then have lens-like substructures. The connection carrier 4 is preferably made of a material having a high thermal conductivity designed in order to operate in the semiconductor chip 2 accumulating waste heat or power dissipation well to be able to dissipate to the outside.

Beim Ausführungsbeispiel gemäß 8 ist der Anschlussträger 4 als Chipkartensubstrat gestaltet und mit einem Epoxid-Glasfaserhartgewebe gebildet. An der Anschlussseite 10 des Anschlussträgers 4 sind elektrische Anschlussstellen 5a, 5b angebracht. Die Anschlussstellen 5a, 5b sind aus Kupfer gefertigt und an der Anschlussseite 10 abgewandten Seiten zweilagig mit Nickel und mit Gold beschichtet. Die Anschlussstellen 5a, 5b können über eine Oberflächenmontagetechnik, kurz SMT, mit einem in 8 nicht dargestellten, externen Träger oder Gerät verbunden werden.According to the embodiment 8th is the connection carrier 4 designed as a chip card substrate and formed with an epoxy fiberglass hard tissue. At the connection side 10 of the connection carrier 4 are electrical connection points 5a . 5b appropriate. The connection points 5a . 5b are made of copper and on the connection side 10 opposite sides double-layered with nickel and coated with gold. The connection points 5a . 5b can use a surface mount technique, short SMT, with an in 8th not shown, external carrier or device are connected.

Auf der Anschlussstelle 5a ist der Halbleiterchip 2 mittels Löten in einer Ausnehmung des Anschlussträgers 4 angebracht. Von der Strahlungsdurchtrittsfläche 11 des Halbleiterchips 2 ist über einen Bonddraht 8 und eine weitere Ausnehmung des Anschlussträgers 4 eine elektrische Verbindung zur zweiten Anschlussstelle 5b hergestellt. An einer der Anschlussseite 10 abgewandten Seite des Anschlussträgers 4 befindet sich ein transparenter linsenförmiger Vergusskörper 3 aus einem Silikon oder einem Hybridmaterial, der den Halbleiterchip 2 und die Ausnehmungen überdeckt. Optional kann der Vergusskörper 3 auch die gesamte, der Anschlussseite 10 abgewandte Seite des Anschlussträgers 4 bedecken.At the junction 5a is the semiconductor chip 2 by means of soldering in a recess of the connection carrier 4 appropriate. From the radiation passage area 11 of the semiconductor chip 2 is over a bonding wire 8th and a further recess of the connection carrier 4 an electrical connection to the second connection point 5b produced. At one of the connection side 10 opposite side of the connection carrier 4 there is a transparent lenticular potting 3 made of a silicone or a hybrid material containing the semiconductor chip 2 and the recesses are covered. Optionally, the potting body 3 also the whole, the connection side 10 opposite side of the connection carrier 4 cover.

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 durch diese Kombination selbst nicht explizit in den Patentansprüchen oder Ausführungsbeispielen angegeben ist.The The invention described herein is not by the description limited to the embodiments. Much more For example, the invention includes every novel feature as well as every combination of features, in particular any combination of features in the patent claims, even if this feature by this combination itself not explicitly in the claims or embodiments is given.

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Claims (15)

Optoelektronisches Bauteil (1) mit – mindestens einem optoelektronischen Halbleiterchip (2) mit einer Dicke von höchstens 200 μm, – einem Anschlussträger (4) mit mindestens zwei elektrischen Anschlussstellen (5) zur elektrischen Kontaktierung des Halbleiterchips (2), dergestalt, dass der Halbleiterchip (2) direkt auf dem Anschlussträger (4) aufgebracht und stellenweise von einem Vergusskörper (3) umgeben ist, wobei der Vergusskörper (3) in direktem Kontakt zum Anschlussträger (4) steht.Optoelectronic component ( 1 ) with - at least one optoelectronic semiconductor chip ( 2 ) with a thickness of at most 200 μm, - a connection carrier ( 4 ) with at least two electrical connection points ( 5 ) for electrically contacting the semiconductor chip ( 2 ), such that the semiconductor chip ( 2 ) directly on the connection carrier ( 4 ) and in places of a potting body ( 3 ) is surrounded, wherein the potting body ( 3 ) in direct contact with the connection carrier ( 4 ) stands. Optoelektronisches Bauteil (1) nach Anspruch 1, bei dem der Halbleiterchip (2) als Flip-Chip ausgestaltet ist.Optoelectronic component ( 1 ) according to claim 1, wherein the semiconductor chip ( 2 ) is designed as a flip-chip. Optoelektronisches Bauteil (1) nach Anspruch 1 oder 2, bei dem der Vergusskörper (3) mit einem Material gestaltet ist, das eine geringere Härte als Shore A 90 aufweist.Optoelectronic component ( 1 ) according to claim 1 or 2, wherein the potting body ( 3 ) is designed with a material that has a lower hardness than Shore A 90. Optoelektronisches Bauteil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Vergusskörper (3) mindestens eine Beimengung (6) enthält, die als Reflexions-, Filter-, Diffusions- oder Konversionsmittel ausgestaltet ist.Optoelectronic component ( 1 ) according to one of the preceding claims, in which the potting body ( 3 ) at least one admixture ( 6 ), which is designed as a reflection, filter, diffusion or conversion means. Optoelektronisches Bauteil (1) nach Anspruch 4, bei dem die Beimengung (6) inhomogen im Vergusskörper (3) verteilt ist.Optoelectronic component ( 1 ) according to claim 4, wherein the admixture ( 6 ) inhomogeneous in the potting body ( 3 ) is distributed. Optoelektronisches Bauteil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Vergusskörper (3) mittels Compression Molding, Liquid Transfer Molding, Liquid Injection Molding oder Casting erzeugt ist, und wobei der Anschlussträger (4) einen Teil der Gießform bildet.Optoelectronic component ( 1 ) according to one of the preceding claims, in which the potting body ( 3 ) is produced by means of compression molding, liquid transfer molding, liquid injection molding or casting, and wherein the connection carrier ( 4 ) forms part of the mold. Optoelektronisches Bauteil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Vergusskörper (3) mehrere Schichten umfasst.Optoelectronic component ( 1 ) according to one of the preceding claims, in which the potting body ( 3 ) comprises several layers. Optoelektronisches Bauteil (1) nach Anspruch 7, bei dem eine innerste Schicht (3a) des Vergusskörpers (3) mit einem weichen Material, insbesondere weicher als Shore A 90, und eine äußerste Schicht (3c) des Vergusskörpers (3) mit einem harten Material, insbesondere härter als Shore A 80, gebildet ist.Optoelectronic component ( 1 ) according to claim 7, wherein an innermost layer ( 3a ) of the potting body ( 3 ) with a soft material, in particular softer than Shore A 90, and an outermost layer ( 3c ) of the potting body ( 3 ) is formed with a hard material, in particular harder than Shore A 80. Optoelektronisches Bauteil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Anschlussträger (4) mit einer Keramik gestaltet ist.Optoelectronic component ( 1 ) according to one of the preceding claims, in which the connection carrier ( 4 ) is designed with a ceramic. Optoelektronisches Bauteil (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei dem der Anschlussträger (4) mit einer bedruckten Leiterplatte, einem Quad Flat Pack, einer flexiblen Leiterplatte oder einem Chipkartenmaterial ausgestaltet ist.Optoelectronic component ( 1 ) according to one of claims 1 to 7, in which the connection carrier ( 4 ) is configured with a printed circuit board, a Quad Flat Pack, a flexible printed circuit board or a chip card material. Optoelektronisches Bauteil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem elektrische Durchkontaktierungen (7) des Anschlussträgers (4) abgedeckt sind.Optoelectronic component ( 1 ) according to one of the preceding claims, in which electrical feedthroughs ( 7 ) of the connection carrier ( 4 ) are covered. Optoelektronisches Bauteil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Anschlussträger (4) mindestens teilweise strahlungsdurchlässig ausgestaltet ist.Optoelectronic component ( 1 ) according to one of the preceding claims, in which the connection carrier ( 4 ) is at least partially radiation-permeable. Optoelektronisches Bauteil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Anschlussträger (4) mindestens teilweise reflektierend ausgestaltet ist.Optoelectronic component ( 1 ) according to one of the preceding claims, in which the connection carrier ( 4 ) is configured at least partially reflective. Optoelektronisches Bauteil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem eine Mehrzahl von Halbleiterchips (2) zweidimensional auf dem Anschlussträger (4) angeordnet ist.Optoelectronic component ( 1 ) according to one of the preceding claims, in which a plurality of semiconductor chips ( 2 ) two-dimensionally on the connection carrier ( 4 ) is arranged. Optoelektronisches Bauteil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das, bis auf Anschlussträger (4) und Vergusskörper (3), gehäusefrei ist.Optoelectronic component ( 1 ) according to one of the preceding claims, which, except for connection carriers ( 4 ) and potting body ( 3 ), is housing-free.
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