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Es
wird eine optoelektronische Anordnung angegeben. Darüber
hinaus wird ein Verfahren zur Herstellung einer optoelektronischen
Anordnung angegeben.
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Die
Druckschrift
US
2007/0001313 A1 beschreibt eine optoelektronische Anordnung
sowie ein Verfahren zur Herstellung einer optoelektronischen Anordnung.
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Eine
zu lösende Aufgabe besteht darin, eine gegenüber
dem Stand der Technik verbesserte optoelektronische Anordnung anzugeben.
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Gemäß zumindest
einer Ausführungsform der optoelektronischen Anordnung
umfasst die optoelektronische Anordnung zumindest einen optoelektronischen
Halbleiterchip. Bei dem optoelektronischen Halbleiterchip handelt
es sich beispielsweise um einen Lumineszenzdiodenchip, also um einen
Laserdiodenchip oder einen Leuchtdiodenchip. Ferner ist es möglich,
dass es sich bei dem optoelektronischen Halbleiterchip um einen
Detektorchip wie beispielsweise einen Fotodiodenchip handelt.
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Der
optoelektronische Halbleiterchip umfasst einen Halbleiterkörper.
Der Halbleiterkörper umfasst eine Unterseite. An der Unterseite
des Halbleiterkörpers sind zumindest zwei Kontaktstellen
angeordnet. Die Kontaktstellen an der Unterseite des Halbleiterkörpers
dienen zur elektrischen Kontaktierung des Halbleiterchips.
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Beispielsweise
befinden sich die Kontaktstellen in direktem Kontakt zum Halbleitermaterial
des Halbleiterkörpers. Bei den zumindest zwei Kontaktstellen
handelt es sich beispielsweise um so genannte Flip-Chip-Kontakte,
welche zu einer Flip-Chip-Montage des optoelektronischen Halbleiterchips
vorgesehen sind.
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Der
Halbleiterkörper weist beispielsweise eine Strahlungsdurchtrittsfläche
auf, welche an der der Unterseite des Halbleiterkörpers
gegenüberliegenden Oberseite und/oder an zumindest einer
Seitenfläche des Halbleiterkörpers angeordnet
sein kann. An der Unterseite des Halbleiterkörpers, dort wo
sich die Kontaktstellen zur elektrischen Kontaktierung des Halbleiterchips
befinden, tritt vorzugsweise keine Strahlung aus oder ein.
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Gemäß zumindest
einer Ausführungsform der optoelektronischen Anordnung
umfasst die Anordnung ferner einen Anschlussträger. Bei
dem Anschlussträger handelt es sich um einen Träger,
an den der Halbleiterchip mechanisch und elektrisch anschließbar
ist. Beispielsweise handelt es sich bei dem Anschlussträger
um eine Leiterplatte. Das heißt, der Anschlussträger
umfasst einen Grundkörper und an einer Oberseite des Grundkörpers
sind zumindest zwei Anschlussstellen angeordnet, an die der optoelektronische
Halbleiterchip elektrisch leitend angeschlossen werden kann. Die
Oberseite des Grundkörpers des Anschlussträgers
ist dabei vorzugsweise der Unterseite des Halbleiterkörpers
zugewandt.
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Gemäß zumindest
einer Ausführungsform der optoelektronischen Anordnung
ist zwischen zwei Anschlussstellen des Anschlussträgers
an der Oberseite des Grundkörpers eine elektrisch isolierende Trennstelle
angeordnet. Das heißt, der Anschlussträger umfasst
beispielsweise zumindest zwei Anschlussstellen, zwischen den Anschlussstellen
sind elektrisch isolierende Trennstellen angeordnet. Dabei kann
zwischen je zwei Anschlussstellen genau eine elektrisch isolierende
Trennstelle angeordnet sein. Vorzugsweise ist dann der Grundkörper
an seiner Oberseite mit Anschlussstellen und Trennstellen bedeckt.
Anschlussstellen und Trennstellen können sich beispielsweise
in direktem Kontakt mit dem Grundkörper befinden. Ferner
können die Trennstellen seitlich direkt an die Anschlussstellen
grenzen und sich mit diesen in direktem Kontakt befinden.
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Anschlussstellen
und Trennstellen sind vorzugsweise aus einem anderen Material als
der Grundkörper gebildet. Das heißt, die elektrisch
isolierenden Trennstellen sind nicht aus dem Material des Grundkörpers
gebildet, sondern bei Bildung der Trennstellen ist das die Trennstellen
bildende elektrisch isolierende Material auf den Grundkörper
aufgebracht. Anschlussstellen und Trennstellen bedecken beispielsweise
eine Deckfläche des Grundkörpers an der Oberseite
des Grundkörpers vollständig.
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Gemäß zumindest
einer Ausführungsform der optoelektronischen Anordnung
sind die Kontaktstellen des Halbleiterchips und die Anschlussstellen des
Anschlussträgers einander gegenüberliegend angeordnet.
Das heißt, der Halbleiterchip ist derart auf den Anschlussträger
aufgebracht, dass je genau eine Anschlussstelle des Anschlussträgers
genau einer Kontaktstelle des Halbleiterchips gegenüberliegt.
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Gemäß zumindest
einer Ausführungsform der optoelektronischen Anordnung
ist zwischen dem Anschlussträger und dem Halbleiterchip
ein Haftmittel angeordnet. Das Haftmittel umfasst ein elektrisch isolierendes
Material und ein elektrisch leitendes Material. Bei dem elektrisch
isolierenden Material handelt es sich um ein Matrixmaterial, in
dem das elektrisch leitende Material eingebracht ist. Dabei ist
das elektrisch leitende Material jeweils zwischen einander gegenüberliegenden
Anschlussstellen und Kontaktstellen angeordnet und vermittelt eine
elektrisch leitende Verbindung zwischen einem Paar von Anschlussstellen
und Kontaktstellen. Mit anderen Worten benetzt das elektrisch leitende
Material eine Anschlussstelle des Anschlussträgers und
die gegenüberliegende Kontaktstelle des Halbleiterchips,
wobei sich zwischen dieser Anschlussstelle und dieser Kontaktstelle
das elektrisch leitende Material befindet, das eine elektrisch leitende
Verbindung zwischen den beiden Elementen vermittelt.
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Vorzugsweise
verbindet das elektrisch leitende Material jeweils nur zwei gegenüberliegende Anschluss-
und Kontaktstellen miteinander. Es besteht dann keine elektrische
Verbindung mittels des elektrisch leitenden Materials zwischen zwei
Anschlussstellen auf dem Anschlussträger oder zwei Kontaktstellen
des Halbleiterchips.
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Der
verbleibende Raum zwischen Anschlussträger und Halbleiterchip,
in dem sich das elektrisch leitende Material nicht befindet, ist
vorzugsweise mit dem elektrisch isolierenden Matrixmaterial des
Haftmittels befüllt, welches Anschlussstellen und Kontaktstellen
elektrisch voneinander isoliert. Das heißt, der Raum, in
dem sich kein elektrisch leitendes Material zur Vermittlung einer
elektrischen Verbindung zwischen Anschlussträger und Halbleiterchip
befindet, ist in Wesentlichen mit dem isolierenden Matrixmaterial
des Haftmittels ausgefüllt. Dieses isolierende Matrixmaterial
kann dann seinerseits eine mechanische Verbindung zwischen dem Halbleiterchip
und dem Anschlussträger vermitteln, ohne dass es eine elektrische
Verbindung zwischen diesen beiden Elementen darstellt.
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Bei
dem Haftmittel handelt es sich beispielsweise um ein anisotropes
Haftmittel, wie es in der Druckschrift
US 2007/0001313 A1 beschrieben
ist. Diese Druckschrift wird hiermit hinsichtlich der Zusammensetzung
des dort beschriebenen Haftmittels ausdrücklich durch Rückbezug
aufgenommen.
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Gemäß zumindest
einer Ausführungsform umfasst die optoelektronische Anordnung
einen optoelektronischen Halbleiterchip mit einem Halbleiterkörper,
an dessen Unterseite zumindest zwei Kontaktstellen zur elektrischen
Kontaktierung des Halbleiterchips angeordnet sind. Ferner umfasst
die Anordnung einen Anschlussträger mit einem Grundkörper,
an dessen der Unterseite des Halbleiterkörpers zugewandten
Oberseite zumindest zwei Anschlussstellen angeordnet sind. Dabei
ist zwischen vorzugsweise je zwei Anschlussstellen des Anschlussträgers an
der Oberseite des Grundkörpers jeweils eine elektrisch
isolierende Trennstelle angeordnet. Die Kontaktstellen des Halbleiterchips
und die Anschlussstellen des Anschlussträgers liegen einander
gegenüber, wobei ein Haftmittel zwischen dem Anschlussträger und
dem Halbleiterchip angeordnet ist, das ein elektrisch isolierendes
Matrixmaterial und ein elektrisch leitendes Material umfasst, wobei
das elektrisch leitende Material zwischen einander gegenüberliegenden
Anschlussstellen und Kontaktstellen eine elektrisch leitende Verbindung
vermittelt.
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Die
hier beschriebene optoelektronische Anordnung beruht unter anderem
auf der Erkenntnis, dass die Verwendung einer elektrisch isolierenden Trennstelle
zwischen je zwei Anschlussstellen des Anschlussträgers
zu einer verbesserten Isolation zwischen benachbarten Anschlussstellen
des Anschlussträgers und damit zu einer verringerten Gefahr
von Kurzschlüssen beim Betrieb der optoelektronischen Anordnung
führt. Darüber hinaus kann durch die Verwendung
von elektrisch isolierenden Trennstellen der Abstand zwischen zwei
Anschlussstellen verringert werden, da die elektrisch isolierende Trennstelle
zwischen den Anschlussstellen eine Fehlkontaktierung unwahrscheinlicher
macht. Dies ermöglicht eine optoelektronische Anordnung,
die besonders klein und damit Platz sparend ist.
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Gemäß zumindest
einer Ausführungsform der optoelektronischen Anordnung
ist zwischen zwei Kontaktstellen des Halbleiterchips an der Unterseite des
Halbleiterkörpers eine elektrisch isolierende Trennstelle
angeordnet. Das heißt, der Bereich zwischen zwei Kontaktstellen
des Halbleiterchips ist mit einer elektrisch isolierenden Trennstelle
befüllt, die aus einem elektrisch isolierenden Material
besteht. Das elektrisch isolierende Material kann dabei direkt auf
die Unterseite des Halbleiterkörpers aufgebracht sein.
Dabei ist es auch möglich, dass sich die elektrisch isolierende
Trennstelle in direktem Kontakt zum Halbleiterkörper befindet.
Halbleiterkörper und Anschlussträger können
dabei derart relativ zueinander angeordnet sein, dass sich die elektrisch
isolierenden Trennstellen von Halbleiterkörper und Anschlussträger
einander gegenüberliegen. Die elektrisch isolierenden Trennstellen
an der Unterseite des Halbleiterkörpers führen
zu einer weiteren Verbesserung der elektrischen Eigenschaften der
optoelektronischen Anordnung.
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Gemäß zumindest
einer Ausführungsform der optoelektronischen Anordnung
sind die Materialien der Trennstellen am Halbleiterkörper
und Grundkörper des Anschlussträgers und die Materialien
der Anschlussstellen und/oder der Kontaktstellen derart ausgewählt,
dass das elektrisch leitende Material des Haftmittels zu den Anschlussstellen
und/oder den Kontaktstellen eine stärkere Haftung aufweist
als zu den Trennstellen. Dies kann beispielsweise dadurch erreicht
sein, dass für das Material der Trennstellen ein Material
ausgewählt wird, das eine besonders geringe Oberflächenenergie
aufweist.
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Die
hier beschriebene optoelektronische Anordnung macht dabei unter
anderem von der Erkenntnis Gebrauch, dass bei der Verwendung eines anisoptropen
Haftmittels, wie es in der Druckschrift
US 2007/0001313 A1 beschrieben
ist, die Trennung des Haftmittels in seine elektrisch leitenden
und elektrisch isolierenden Bestandteile problematisch sein kann.
Bei einer unzureichenden Trennung zwischen elektrisch leitendem
Material und elektrisch isolierendem Matrixmaterial kann es zu elektrisch
leitenden Verbindungen zwischen benachbarten Anschlussstellen kommen.
Dies kann zu Fehlkontaktierungen führen, welche beispielsweise
in einem Kurzschluss beim Betreiben der optoelektronischen Anordnung resultieren.
Dieses Problem tritt verstärkt bei besonders kleinen optoelektronischen
Anordnungen auf, bei denen die Kontaktstellen an der Unterseite
des Halbleiterkörpers einen sehr geringen Abstand voneinander
aufweisen. Je geringer der Abstand der Kontaktstellen, desto schwieriger
ist es, dass das elektrisch leitende Material des Haftmittels sauber vom
elektrisch isolierenden Material getrennt werden kann, so dass nur
zwischen gegenüberliegenden Anschlussstellen und Kontaktstellen
eine elektrisch leitende Verbindung besteht und der verbleibende Raum
zwischen Halbleiterkörper und Anschlussträger
mit dem elektrisch isolierenden Matrixmaterial des Haftmittels ausgefüllt
ist.
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Findet
nun für die Trennstellen zumindest auf der Oberseite des
Anschlussträgers oder an der Unterseite des Halbleiterkörpers
ein Material Verwendung, an das das elektrisch leitende Material
des Haftmittels eine geringere Haftung aufweist als an die Anschlussstellen,
so ist eine verbesserte Trennung von elektrisch leitendem Material
und dem Matrixmaterial des Haftmittels möglich. Die Verwendung
von Trennstellen, die ein solches Material enthalten, erlaubt andererseits
für die Anschlussstellen auch die Verwendung eines edleren
Metalls als beispielsweise Kupfer.
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Gemäß zumindest
einer Ausführungsform der optoelektronischen Anordnung
sind die Anschlussstellen und/oder die Kontaktstellen mit zumindest
einem der folgenden Metalle gebildet: Silber, Gold, Platin, Palladium.
Die Anschlussstellen beziehungsweise die Kontaktstellen können
dabei auch Mischungen oder Legierungen mit diesen Metallen enthalten.
Die Verwendung von solch edlen Metallen, an welche das elektrisch
leitende Material im Haftmittel gewöhnlicherweise eine
schlechtere Haftung aufweist als an unedlere Metalle wie Kupfer,
ist aufgrund der Verwendung der Trennstellen möglich. Ferner
ist es aufgrund der Trennstellen möglich, auf die Verwendung
eines chemisch reduzierenden, beispielsweise sauren Matrixmaterials
im Haftmittel zu verzichten. Ein solches chemisch reduzierendes
Haftmittel kann eingesetzt werden, um die Oberfläche der Anschlussstellen
zu aktivieren und dadurch die Affinität eines Haftens des
elektrisch leitenden Materials im Haftmittel an die Anschlussstellen
zu erhöhen. Findet nun für die Trennstellen ein
Material Verwendung, zu dem das elektrisch leitende Material des Haftmittels
eine sehr geringe Haftung aufweist, so kann auf solch aggressive,
den Halbleiterkörper des Halbleiterchips angreifende Matrixmaterialien
für das Haftmittel verzichtet werden.
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Gemäß zumindest
einer Ausführungsform der optoelektronischen Anordnung
sind die Trennstellen mit zumindest einem der folgenden Materialien
gebildet: Polytetrafluorethylen (Teflon), Polyethylen, Polypropylen.
All diese Materialien zeichnen sich durch eine besonders geringe
Oberflächenenergie aus. Ferner sind diese Materialien chemisch
besonders beständig. Diese Materialien erweisen sich als vorteilhaft,
da aufgrund der geringen Oberflächenenergie kaum oder gar
kein elektrisch leitendes Material während der Herstellung
der optoelektronischen Anordnung an ihnen haften bleibt. Trennstellen,
die zumindest eines dieser Materialien enthalten oder aus diesem
Material bestehen, zeichnen sich daher durch eine besonders gute
elektrische Isolierung zwischen benachbarten Anschlussstellen und
benachbarten Kontaktstellen aus. Auch die Verwendung alternativer
Materialien für die Trennstellen, deren Oberflächenenergie
kleiner ist als die Oberflächenenergie der Anschlussstellen
und der Kontaktstellen, ist möglich.
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Gemäß zumindest
einer Ausführungsform der optoelektronischen Anordnung
sind die Anschlussstellen sowie die Trennstellen des Anschlussträgers
an einem Grundkörper des Anschlussträgers angeordnet,
welcher aus einem der folgenden Materialien besteht oder zumindest
eines der folgenden Materialien enthält: Keramisches Material,
Kunststoffmaterial, Metall.
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Bei
dem Anschlussträger kann es sich beispielsweise um einen
Anschlussträger handeln, der einen Grundkörper
aus einem keramischen Material umfasst, wie beispielsweise Aluminiumnitrid
oder Aluminiumoxid. Zumindest auf der Oberseite des Grundkörpers
kann dann eine Metallisierung beispielsweise aus Gold aufgebracht
sein. Die Metallisierung kann auch an die Oberseite des Grundkörpers
aufgedampft sein und eine so genannte Dünnschichtmetallisierung
bilden mit einer Dicke von weniger als 500 nm. Die Bereiche zwischen
der Metallisierung, das heißt zwischen den Anschlussstellen, können
von den Trennstellen bedeckt sein.
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Ferner
ist es möglich, dass der Grundkörper einen Kunststoff
umfasst. In diesem Fall handelt es sich bei dem Anschlussträger
beispielsweise um eine bedruckte Leiterplatte. Die Leiterplatte
kann auch flexibel ausgebildet sein. Die Bereiche zwischen den Anschlussstellen,
das heißt zwischen den Metallisierungen auf dem Kunststoffgrundkörper,
sind dann mit den beschriebenen Trennstellen versehen.
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Darüber
hinaus ist es möglich, dass es sich bei dem Anschlussträger
um eine Metallkernplatine handelt. In diesem Fall enthält
der Grundkörper ein besonders gut wärmeleitfähiges
Metall wie beispielsweise Kupfer, Aluminium oder Legierungen aus
Kupfer und Aluminium.
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Es
wird darüber hinaus ein Verfahren zur Herstellung einer
Vielzahl von optoelektronischen Anordnungen angegeben. Das Verfahren
beinhaltet dabei beispielsweise die folgenden Schritte:
Zunächst
wird ein Anschlussträger bereitgestellt, der einen Grundkörper
aufweist, an dessen Oberseite zumindest zwei, insbesondere eine
Mehrzahl von elektrisch leitenden Anschlussstellen angeordnet ist. Zwischen
den elektrisch leitenden Anschlussstellen wird eine elektrisch isolierende
Trennstelle angeordnet, derart, dass zwischen je zwei Anschlussstellen eine
elektrisch isolierende Trennstelle vorhanden ist.
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Anschließend
wird zumindest ein optoelektronischer Halbleiterchip, insbesondere
eine Mehrzahl von optoelektronischen Halbleiterchips bereitgestellt,
welche jeweils einen Halbleiterkörper umfassen, an dessen
Unterseite zumindest zwei Kontaktstellen zur elektrischen Kontaktierung
des Halbleiterchips angeordnet sind.
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Anschließend
wird ein anisotropes Haftmittel zwischen den Anschlussträger
und den Halbleiterchips eingebracht. Das anisotrope Haftmittel benetzt vorzugsweise
den Anschlussträger an seiner Oberseite und die Halbleiterkörper
der Halbleiterchips an deren Unterseite. Das anisotrope Haftmittel
ist beispielsweise wie eines der in der US-Offenlegungsschrift
US 2007/0001313 A1 beschriebenen
anisotropen Haftmittel ausgebildet. Das heißt, das Haftmittel umfasst
ein elektrisch isolierendes Matrixmaterial, das beispielsweise aus
einem Harz gebildet ist. In das Matrixmaterial sind Teilchen eines
elektrisch leitenden Materials gelöst.
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Anschließend
wird der Anschlussträger mit den Halbleiterchips durch
Erwärmen verbunden. Die Anordnung wird dabei zunächst
auf eine Temperatur erwärmt, bei der das elektrisch isolierende
Matrixmaterial noch nicht aushärtet, das elektrisch isolierende Material
jedoch aufschmilzt. Das elektrisch leitende Material bleibt dabei
vorzugsweise an den Anschlussstellen und Kontaktstellen von Anschlussträger
und Halbleiterchip haften und lagert sich dort an. Weitere elektrisch
leitende Teilchen bleiben an diesen Anlagerungen haften, so dass
mit der Zeit eine elektrische Verbindung mittels des elektrisch
leitenden Materials des Haftmittels zwischen einander gegenüberliegenden
Anschlussstellen und Kontaktstellen erzeugt wird. Anschließend
wird das Haftmittel ausgehärtet. Das heißt, das
Matrixmaterial des Haftmittels wird beispielsweise durch Erhitzen
oder UV-Strahlung oder andere Techniken ausgehärtet. Im
Raum zwischen zwei benachbarten Anschlussstellen und Kontaktstellen
befindet sich dann im Wesentlichen das Matrixmaterial des Haftmittels.
Elektrisch leitendes Material befindet sich in diesen Bereichen
höchstens in einer derart niedrigen Konzentration, dass
keine elektrisch leitende Verbindung zwischen Anschlussträger
und Halbleiterchip in diesen Bereichen besteht.
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Insbesondere
die Verwendung der elektrisch isolierenden Trennstellen zwischen
den Anschlussstellen des Anschlussträgers erlaubt dabei
eine besonders gute elektrische Separation zwischen den Bereichen
im Haftmittel, in denen eine elektrische Verbindung besteht.
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Gemäß zumindest
einer Ausführungsform des Verfahrens ist mit dem Verfahren
eine Anordnung herstellbar, wie sie in Verbindung mit zumindest einem
der oben beschriebenen Ausführungsformen angegeben ist.
Das heißt, die in Verbindung mit der optoelektronischen
Anordnung beschriebenen Merkmale sind auch in Verbindung mit dem
hier beschriebenen Verfahren offenbart.
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Gemäß zumindest
einer Ausführungsform des Verfahrens liegen die Halbleiterchips
im Verbund vor. Das heißt, die Halbleiterchips sind miteinander verbunden,
wenn sie auf den Anschlussträger aufgebracht werden. Beispielsweise
können die Halbleiterchips auf einem gemeinsamen Zwischenträger
aufgebracht sein. Es ist jedoch auch möglich, dass die Halbleiterchips
beim Aufbringen der Halbleiterchips auf dem Anschlussträger
im Wafer-Verbund vorliegen. Das heißt, die Halbleiterchips
sind dann noch nicht zu einzelnen Halbleiterchips aus dem Wafer vereinzelt,
sondern sind noch miteinander verbunden.
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In
jedem Fall werden die im Verbund vorliegenden Halbleiterchips auf
dem Anschlussträger aufgebracht und mittels des anisotropen
Haftmittels miteinander mechanisch verbunden und elektrisch angeschlossen.
Die Verwendung einer großen Zahl von Halbleiterchips, welche
gleichzeitig auf den Anschlussträger aufgebracht werden
und in Flip-Chip-Montagetechnik mit diesen verbunden werden, ist
aufgrund der Verwendung der elektrisch isolierenden Trennstelle
möglich. Zwischen den Anschlussstellen angeordnete Trennstellen
ermöglichen es, dass eine Separation des Haftmittels in elektrisch
leitendes und elektrisch isolierendes Matrixmaterial auch über
große Flächen wie beispielsweise über
einen ganzen Wafer erfolgen kann, ohne dass Fehlkontaktierungen
auftreten.
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Im
Folgenden wird die hier beschriebene optoelektronische Anordnung
sowie das hier beschriebene Verfahren zur Herstellung einer optoelektronischen
Anordnung anhand von Ausführungsbeispielen und den dazu
gehörigen Figuren näher erläutert.
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Die 1A,
B, C zeigt in schematischen Schnittdarstellungen ein erstes Ausführungsbeispiel eines
hier beschriebenen Verfahrens.
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Die 2A,
B, C zeigt in schematischen Schnittdarstellungen ein zweites Ausführungsbeispiel
eines hier beschriebenen Verfahrens.
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Die 3A und 3B zeigen
in schematischen Schnittdarstellungen ein drittes Ausführungsbeispiel
eines hier beschriebenen Verfahrens.
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Die 4A und 4B zeigen
in schematischen Schnittdarstellungen ein viertes Ausführungsbeispiel
eines hier beschriebenen Verfahrens.
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Gleiche,
gleichartige oder gleich wirkende Elemente sind in den Figuren mit
denselben Bezugszeichen versehen. Die Figuren und die Größenverhältnisse
der in den Figuren dargestellten Elemente untereinander sind nicht
als maßstäblich zu betrachten. Vielmehr können
einzelne Elemente zur besseren Darstellbarkeit und/oder zum besseren
Verständnis übertrieben groß dargestellt
sein.
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Die 1A zeigt
in einer schematischen Schnittdarstellung einen Halbleiterchip 1.
Der Halbleiterchip 1 umfasst einen Halbleiterkörper 10.
Der Halbleiterkörper 10 umfasst beispielsweise
eine epitaktisch hergestellte Schichtenfolge, welche auch eine aktive
Zone umfasst, die zur Strahlungserzeugung oder Strahlungsdetektion
geeignet ist.
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Bei
dem optoelektronischen Halbleiterchip 10 handelt es sich
beispielsweise um eine Laserdiode, eine Leuchtdiode oder einen Photodiodenchip. Auf
die Unterseite 10a des Halbleiterkörpers 10 sind Kontaktstellen 11 zum
elektrischen Kontaktieren des Halbleiterchips 1 aufgebracht.
Die Kontaktstellen 11 bestehen beispielsweise aus Silber
oder Gold.
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Mit
seiner Unterseite 10a ist der Halbleiterkörper 10 dem
Anschlussträger 2 zugewandt. Bei dem Anschlussträger 2 handelt
es sich um eine Leiterplatte mit einem Grundkörper 20,
der ein metallisches Material, ein keramisches Material oder ein Kunststoffmaterial
enthält. Auf die Oberseite 20a des Grundkörpers 20 sind
elektrische Anschlussstellen 21 aufgebracht. Die elektrischen
Anschlussstellen 21 können beispielsweise Teile
von Leiterbahnen sein oder mit Leiterbahnen verbunden sein.
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Zwischen
den elektrischen Anschlussstellen 21 ist eine elektrische
Trennstelle 22 eingebracht. Auch die elektrische Trennstelle 22 ist
an der Unterseite 20a auf den Grundkörper 20 aufgebracht.
Die Trennstelle 22 zeichnet sich dadurch aus, dass sie aus
einem Material besteht, zu dem elektrisch leitendes Material 31 des
Haftmittels 3 eine geringere Haftung aufweist als zu den
Anschlussstellen 21.
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Die
Anschlussstellen 21 sind beispielsweise aus Gold oder Silber
gebildet. Die Trennstelle 22 ist beispielsweise aus Polytetrafluorethylen
gebildet.
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Zwischen
die Unterseite 10a des Halbleiterkörpers 10 und
die Oberseite 20a des Grundkörpers 20 ist
das anisotrope Haftmittel 3 eingebracht. Das anisotrope
Haftmittel 3 besteht aus einem elektrisch isolierenden
Matrixmaterial, das beispielsweise mit einem Harz gebildet ist.
In das Matrixmaterial sind Partikel eines elektrisch leitenden Materials,
die beispielsweise Gold und/oder Indium enthalten, eingebracht.
Unter Ausübung eines Drucks P wird nun der Halbleiterchip 1 auf
den Anschlussträger 2 aufgepresst, derart, dass
sich das Haftmittel 3 zwischen Halbleiterchip 1 und
Anschlussträger 2 befindet, 1B.
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In
Verbindung mit der 1C ist ein abschließender
Verfahrensschritt beschrieben, bei dem die Anordnung aus Halbleiterchip 1,
Haftmittel 3 und Anschlussträger 2 erhitzt
wird. Das Erhitzen erfolgt bei einer Temperatur, bei der das elektrisch
leitende Material 31 im Haftmittel 3 schmilzt.
Aufgrund der unterschiedlichen Haftung an die Anschlussstellen 21 und
die Trennstellen 22 lagert sich geschmolzenes elektrisch
leitendes Material 31 zwischen gegenüberliegenden
Anschlussstellen und Kontaktstellen an und schafft eine elektrisch
leitende Verbindung zwischen dem Anschlussträger 2 und
dem Halbleiterchip 1. Bereiche zwischen den Anschlussstellen
und Kontaktstellen, das heißt, Bereiche in denen sich Trennstellen 22 befinden,
sind mit elektrisch isolierendem Matrixmaterial 30 befüllt.
Dies trägt zu einer elektrischen Separation zwischen benachbarten
Anschlussstellen und Kontaktstellen sowie zwischen Anschlussträger
und Halbleiterchip bei. Die Konzentration von elektrisch leitendem
Material in diesem Bereich ist derart gering, dass keine leitende
Verbindung entsteht, die einen Kurzschluss mit sich bringen würde.
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Bei
dem beschriebenen Herstellungsverfahren wird also eine optoelektronische
Anordnung mit einem Anschlussträger 2 und einem
optoelektronischen Halbleiterchip 1 erzeugt. Der Vorteil
des Verfahrens liegt darin, dass alleine durch selbstorganisierende
Eigenschaften des Haftmittels 3 sowie die Wahl des Materials
für die Trennstelle 22 eine Separierung des Haftmittels 3 in
das elektrisch leitende Material und das elektrisch isolierende
Material stattfindet. Durch das Aushärten des Haftmittels 3 nach dem
Erhitzen über eine Temperatur, bei der das elektrisch leitende
Material 31 schmilzt und das elektrisch isolierende Matrixmaterial 30 noch
flüssig ist, sind die notwendigen elektrischen Kontakte
des optoelektronischen Halbleiterchips erzeugt.
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Das
Material der Trennstelle 22 zeichnet sich dabei beispielsweise
durch seine geringe Oberflächenenergie aus, aufgrund derer
das elektrisch leitende Material an der Trennstelle 22 mit
geringerer Wahrscheinlichkeit haften bleibt, als an den Anschlussstellen 21 und
Kontaktstellen 11 von Anschlussträger 2 und
Halbleiterchip 1. Die Trennstellen 22 ermöglichen
die Verwendung von edlen Metallen für die Anschlussstellen 21 und
die Kontaktstellen 11, was zu einer verbesserten elektrischen
Kontaktierung des optoelektronischen Halbleiterchips beiträgt.
Ferner ermöglicht die Trennstelle 22 die Verringerung
des lateralen Abstands zwischen den Anschlussstellen des Anschlussträgers
und/oder zwischen den Kontaktstellen des Halbleiterchips 1.
Darüber hinaus kann aufgrund der Verwendung der Trennstellen 22 auf
ein säurehaltiges Matrixmaterial 30 im Haftmittel 3 verzichtet
werden. Eine Aktivierung der Oberflächen von Anschlussstellen 21 und
Kontaktstellen 11 ist nicht notwendig, da die Separation des
Haftmittels 3 in elektrisch leitendes Material 31 und
elektrisch isolierendes Matrixmaterial 30 durch die Wahl
des Materials für die Trennstelle 22 verbessert
wird.
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In
Verbindung mit den 2A bis 2C ist in
schematischen Schnittdarstellungen ein weiteres Ausführungsbeispiel
eines hier beschriebenen Verfahrens näher erläutert.
In diesem Verfahren ist auf die der Unterseite 10a des
Halbleiterkörpers 10 abgewandte Deckfläche
des Halbleiterkörpers 10 ein Lumineszenzkonversionsmaterial 4 aufgebracht,
das beispielsweise zur Umwandlung von elektromagnetischer Strahlung
im blauen Spektralbereich zu elektromagnetischer Strahlung im gelben
Spektralbereich dient. Bei dem optoelektronischen Halbleiterchip
kann es sich dabei beispielsweise um einen Leuchtdiodenchip handeln,
der aufgrund des Lumineszenzkonversionsmaterials 4, beispielsweise
weißes Mischlicht emittieren kann.
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In
Verbindung mit den 3A und 3B ist
anhand schematischer Schnittdarstellungen ein weiteres Ausführungsbeispiel
eines hier beschriebenen Verfahrens näher erläutert.
Im Unterschied zum in Verbindung mit den 1A bis 1C beschriebenen
Ausführungsbeispiel werden in diesem Ausführungsbeispiel
wenigstens zwei Halbleiterchips 1 auf einen gemeinsamen
Anschlussträger 2 aufgebracht, der anschließend
entlang von Trennlinien 5 zu Anordnungen mit weniger Halbleiterchips 1 separiert
werden kann. Dabei kann eine Vielzahl von Halbleiterchips 2 aufgebracht
werden. Eine Trennung ist in Anordnungen mit nur einem optoelektronischen Halbleiterchip
ist dabei nicht erforderlich, sondern es können auch Module
auf diese Weise erzeugt werden, welche eine Vielzahl von optoelektronischen Halbleiterchips
enthalten.
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In
Verbindung mit den 4A und 4B ist
anhand schematischer Schnittdarstellungen ein weiteres Ausführungsbeispiel
eines hier beschriebenen Verfahrens näher erläutert.
In diesem Ausführungsbeispiel werden die Halbleiterchips 1 im
Wafer-Verbund 100 auf einen Anschlussträger 2 aufgebracht.
Das heißt, die Halbleiterchips 1 werden nach ihrer
Herstellung nicht vereinzelt, sondern der gesamte Wachstumswafer
mit Halbleiterchips, die an der Unterseite 10a ihrer Halbleiterkörper 10 elektrische
Kontaktstellen aufweisen, werden mit dem Anschlussträger 2 verbunden.
Anschließend kann eine Separation entlang der Trennlinien 5 zu
Anordnungen mit einzelnen Halbleiterchips 1 erfolgen.
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Die
Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele
auf diese 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 Ausführungsbeispielen
angegeben ist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - US 2007/0001313
A1 [0002, 0015, 0020, 0030]