DE102008049069B4 - Optoelektronisches Modul mit einem Trägersubstrat, zumindest einem strahlungsemittierenden Halbleiterbauelement und mindestens einem elektrischen Bauelement und Verfahren zu dessen Herstellung - Google Patents

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Abstract

Optoelektronisches Modul, das ein Trägersubstrat (1), zumindest ein strahlungsemittierendes Halbleiterbauelement (2b) und mindestens ein elektrisches Bauelement (3a) aufweist, wobei- das Trägersubstrat (1) zur elektrischen Kontaktierung des strahlungsemittierenden Halbleiterbauelements (2b) und des elektrischen Bauelements (3a) strukturierte Leiterbahnen aufweist,- das strahlungsemittierende Halbleiterbauelement (2b) eine zur Erzeugung von elektromagnetischer Strahlung geeignete aktive Schicht, eine erste Kontaktfläche (21b) und eine zweite Kontaktfläche (22b) aufweist, wobei die erste Kontaktfläche (21b) auf der von dem Trägersubstrat (1) abgewandten Oberfläche des strahlungsemittierenden Halbleiterbauelements (2b) angeordnet ist,- das elektrische Bauelement (3a) einen ersten Kontaktbereich (31) und einen zweiten Kontaktbereich (32) aufweist, wobei der erste Kontaktbereich (31) zumindest teilweise auf der von dem Trägersubstrat (1) abgewandten Oberfläche des elektrischen Bauelements (3a) angeordnet ist,- das strahlungsemittierende Halbleiterbauelement (2b) und das elektrische Bauelement (3a) mit einer ersten elektrisch isolierenden Schicht (41) versehen sind, die eine erste Aussparung (4a) im Bereich der ersten Kontaktfläche (21b) des strahlungsemittierenden Halbleiterbauelements (2b) und eine zweite Aussparung (4b) im ersten Kontaktbereich (31) des elektrischen Bauelements (3) aufweist,- auf einem Teilbereich der ersten elektrisch isolierenden Schicht (41) eine erste Leitstruktur (51a) angeordnet ist, die die erste Kontaktfläche (21b) des strahlungsemittierenden Halbleiterbauelements (2b) mit dem ersten Kontaktbereich (31) des elektrischen Bauelements (3a) elektrisch leitend verbindet,- das strahlungsemittierende Halbleiterbauelement (2b) und das elektrische Bauelement (3a) auf einer Oberfläche des Trägersubstrats (1) und zumindest ein weiteres elektrisches Bauelement (3b, 3d) auf der dem strahlungsemittierenden Halbleiterbauelement (2b) und dem elektrischen Bauelement (3a) gegenüberliegenden Oberfläche des Trägersubstrats (1) angeordnet sind und- das strahlungsemittierende Halbleiterbauelement (2b) und/oder das elektrische Bauelement (3a) mit dem weiteren elektrischen Bauelement (3b, 3d) mittels einer weiteren Leitstruktur (6), die über eine Durchkontaktierung durch das Trägersubstrat (1) und die erste elektrisch isolierende Schicht (41) führt, elektrisch leitend verbunden ist.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein optoelektronisches Modul mit einem Trägersubstrat, zumindest einem strahlungsemittierenden Halbleiterbauelement und mindestens einem elektrischen Bauelement. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen eines optoelektronischen Moduls.
  • Bei herkömmlichen optoelektronischen Modulen kommen als elektrische Kontaktiertechniken zwischen einem Halbleiterbauelement und einem Trägersubstrat überwiegend Drahtbonden und Löten oder eine Chipmontage mit Leitkleber zum Einsatz. Auf diese Weise entstehen beispielsweise LED-Arrays für Beleuchtungsmodule. Im Zuge der Miniaturisierung sind immer geringere Dimensionen der Module, wie beispielsweise die Modulhöhe und/oder die Grundfläche der Module, erwünscht.
  • Eine miniaturisierte Aufbau- und Verbindungstechnik für LEDs und optoelektronische Module ist beispielsweise aus der Offenlegungsschrift DE 10 353 679 A1 bekannt. Hierbei weist ein Modul einen Träger mit einem darauf angeordneten Halbleiterbauelement auf, das planar kontaktiert ist.
  • Module mit planar kontaktierten Halbleiterbauelementen weisen mit Vorteil eine geringe Modulhöhe auf, wodurch vorzugsweise ein minimaler Abstand zwischen einer Lichtaustrittsfläche des Halbleiterbauelements und vorgesehenen optischen Komponenten erzielt werden kann. Die Grundfläche des Moduls kann durch die planare Kontaktierung jedoch nicht reduziert werden, da auf dem Träger angeordnete Leitstrukturen, die zur elektrischen Kontaktierung des Halbleiterbauelements dienen, elektrisch isoliert in das Modul integriert werden müssen.
  • Insbesondere bei Modulen, die eine Mehrzahl von optoelektronischen Bauelementen und/oder elektrischen Bauelementen aufweisen, ist eine kompakte Anordnung der optoelektronischen und/oder elektrischen Bauelemente auf einem Trägersubstrat erwünscht.
  • Die Druckschrift DE 10 2006 015 115 A1 beschreibt ein elektrisches Modul mit einem Trägerkörper und darauf angeordneten unterschiedlichen elektrischen Bauelementen.
  • Die Druckschrift WO 2008/ 112 128 A2 beschreibt ein durch ein PCB gebildetes Substrat, auf dem eine Flip-Chip-LED, ein Fotodetektor und elektronische Bauelemente angeordnet sind.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein optoelektronisches Modul bereitzustellen, das insbesondere eine geringe Bauhöhe und gleichzeitig eine kompakte Anordnung der optoelektronischen und elektrischen Bauelemente aufweist.
  • Diese Aufgabe wird durch ein optoelektronisches Modul mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und ein Verfahren zu dessen Herstellung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 12 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen und bevorzugte Weiterbildungen des Moduls und des Verfahrens zu dessen Herstellung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
  • Erfindungsgemäß ist ein optoelektronisches Modul vorgesehen, das ein Trägersubstrat, zumindest ein strahlungsemittierendes Halbleiterbauelement und mindestens ein elektrisches Bauelement aufweist. Das Trägersubstrat weist zur elektrischen Kontaktierung des strahlungsemittierenden Halbleiterbauelements und des elektrischen Bauelements strukturierte Leiterbahnen auf. Das strahlungsemittierende Halbleiterbauelement weist eine zur Erzeugung von elektromagnetischer Strahlung geeignete aktive Schicht, eine erste Kontaktfläche und eine zweite Kontaktfläche auf, wobei die erste Kontaktfläche auf der von dem Trägersubstrat abgewandten Oberfläche des strahlungsemittierenden Halbleiterbauelements angeordnet ist. Das elektrische Bauelement weist einen ersten Kontaktbereich und einen zweiten Kontaktbereich auf, wobei der erste Kontaktbereich zumindest teilweise auf der von dem Trägersubstrat abgewandten Oberfläche des elektrischen Bauelements angeordnet ist. Das strahlungsemittierende Halbleiterbauelement und das elektrische Bauelement sind mit einer ersten elektrisch isolierenden Schicht versehen, die eine erste Aussparung im Bereich der ersten Kontaktfläche des strahlungsemittierenden Halbleiterbauelements und eine zweite Aussparung im ersten Kontaktbereich des elektrischen Bauelements aufweist. Auf einem ersten Teilbereich der ersten elektrisch isolierenden Schicht ist eine erste Leitstruktur angeordnet, die die erste Kontaktfläche des strahlungsemittierenden Halbleiterbauelements mit dem ersten Kontaktbereich des elektrischen Bauelements elektrisch leitend verbindet.
  • Die elektrische Kontaktierung des strahlungsemittierenden Halbleiterbauelements und des elektrischen Bauelements erfolgt nicht durch im Abstand von dem Trägersubstrat geführte Drähte, sondern durch eine Leitstruktur, die zumindest teilweise auf der ersten elektrisch isolierenden Schicht geführt ist. Durch diese Art der elektrischen Kontaktierung ergibt sich mit Vorteil eine besonders geringe Bauhöhe des Moduls. Ferner kann durch die erste Leitstruktur, die das strahlungsemittierende Halbleiterbauelement mit dem elektrischen Bauelement elektrisch leitend verbindet, ein kompaktes Modul bereitgestellt werden. Durch diese Art der Kontaktierung können die elektrischen Bauelemente des Moduls auf Platz sparende Art und Weise auf dem Trägersubstrat angeordnet werden. Die Grundfläche des Moduls kann somit mit Vorteil verringert werden.
  • Ferner ist mit Vorteil eine nahe Anordnung der Leitstruktur an das strahlungsemittierende Halbleiterbauelement in dem Modul möglich, wodurch sich insbesondere eine nahe Anordnung von beispielsweise optischen Elementen an das strahlungsemittierende Halbleiterbauelement mit Vorteil ermöglicht.
  • Weiterhin sind erfindungsgemäß das strahlungsemittierende Halbleiterbauelement und das elektrische Bauelement auf einer Oberfläche des Trägersubstrats und zumindest ein weiteres elektrisches Bauelement auf der gegenüberliegenden Oberfläche des Trägersubstrats angeordnet.
  • Dadurch, dass auf zwei gegenüberliegenden Oberflächen des Trägersubstrats strahlungsemittierende und elektrische Bauelemente angeordnet sind, ist eine besonders kompakte und demnach Platz sparende Anordnung der elektrischen Bauelemente möglich. „Auf zwei gegenüberliegenden Oberflächen Trägersubstrats“ bedeutet, dass auf der Ober- und der Unterseite des Trägersubstrats elektrische und strahlungsemittierende Bauelemente angeordnet sind. Ein kompaktes Modul, das mehrere eng beieinander liegende elektrische Bauelemente aufweist, kann mit Vorteil erzielt werden.
  • Weiterhin ist erfindungsgemäß das strahlungsemittierende Halbleiterbauelement und/oder das elektrische Bauelement mit dem weiteren elektrischen Bauelement mittels einer weiteren Leitstruktur, die über eine Durchkontaktierung durch das Trägersubstrat und die erste elektrisch isolierende Schicht führt, elektrisch leitend miteinander verbunden.
  • Durch Durchkontaktierungen ist es mit Vorteil möglich, elektrische Bauelemente, die auf gegenüberliegenden Oberflächen des Trägersubstrats angeordnet sind, elektrisch leitend miteinander zu verbinden. Die elektrisch leitende Verbindung mittels Durchkontaktierungen ermöglicht besonders kompakte Module. Insbesondere kann so ein Modul, das eine geringe Grundfläche aufweist und gleichzeitig eine Mehrzahl von elektrischen Bauelementen beinhaltet, realisiert werden.
  • Das strahlungsemittierende Halbleiterbauelement ist bevorzugt ein Halbleiterchip, besonders bevorzugt eine Licht emittierende Diode (LED).
  • Die aktive Schicht des strahlungsemittierenden Halbleiterbauelements weist einen pn-Übergang, eine Doppelheterostruktur, eine Einfachquantentopfstruktur (SQW, single quantum well) oder eine Mehrfachquantentopfstruktur (MQW, multi quantum well) zur Strahlungserzeugung auf. Die Bezeichnung Quantentopfstruktur entfaltet hierbei keine Bedeutung hinsichtlich der Dimensionalität der Quantisierung.
  • Sie umfasst somit unter anderem Quantentröge, Quantendrähte und Quantenpunkte und jede Kombination dieser Strukturen.
  • Bevorzugt basiert das strahlungsemittierende Halbleiterbauelement auf einem Nitrid-, Phosphid- oder Arsenidverbindungshalbleiter. „Auf Nitrid-, Phosphid- oder Arsenidverbindungshalbleitern basierend“ bedeutet im vorliegenden Zusammenhang, dass die aktive Epitaxieschichtenfolge oder zumindest eine Schicht davon ein III/V-Halbleitermaterial mit der Zusammensetzung InxGayAl1-x-yP, InxGayAl1-x-yN oder InxGayAl1-x-yAs, jeweils mit 0 ≤ x ≤ 1, 0 ≤ y ≤ 1 und x + y ≤ 1, umfasst.
  • In einer bevorzugten Ausgestaltung ist das strahlungsemittierende Halbleiterbauelement als Dünnfilmhalbleiterbauelement ausgeführt. Als Dünnfilmhalbleiterbauelement wird im Rahmen der Anmeldung ein Halbleiterbauelement angesehen, während dessen Herstellung das Aufwachssubstrat, auf den eine Halbleiterschichtenfolge, die einen Halbleiterkörper des Dünnfilmhalbleiterbauelements umfasst, beispielsweise epitaktisch, aufgewachsen wurde, abgelöst worden ist. Das Halbleiterbauelement ist mit einem Trägersubstrat verbunden, das vom Aufwachssubstrat für die Halbleiterschichtenfolge des Halbleiterbauelements verschieden ist.
  • Das Trägersubstrat unterliegt mit Vorteil nicht den vergleichsweise hohen Anforderungen, die ein Aufwachssubstrat, etwa hinsichtlich der Kristallstruktur, erfüllen muss. Für die Auswahl des Materials des Trägersubstrats stehen daher mehr Materialien zur Verfügung als für die Auswahl des Materials des Aufwachssubstrats.
  • Die erste elektrisch isolierende Schicht ist bevorzugt für die von der aktiven Schicht des Hableiterbauelements emittierte Strahlung zumindest teilweise strahlungsdurchlässig. Das bedeutet, dass die erste elektrisch isolierende Schicht bevorzugt die von der aktiven Schicht emittierte Strahlung lediglich teilweise absorbiert. Bevorzugt beträgt die Absorption der von der aktiven Schicht emittierten Strahlung in der ersten elektrisch isolierenden Schicht weniger als 40 %, besonders bevorzugt weniger als 20 %.
  • Die von dem strahlungsemittierenden Halbleiterbauelement emittierte Strahlung kann so durch die erste elektrisch isolierende Schicht ausgekoppelt werden, ohne dabei wesentliche optische Verluste zu erleiden. Durch eine reduzierte Absorption der von der aktiven Schicht emittierten Strahlung in der ersten elektrisch isolierenden Schicht erhöht sich mit Vorteil die Strahlungsauskoppeleffizienz des Moduls.
  • Bei dem elektrischen Bauelement kann es sich insbesondere um strahlungsemittierende Bauelemente, passive Bauelemente oder IC-Bauelemente (IC: integrated circuit) handeln.
  • Die erste elektrisch isolierende Schicht ist bevorzugt eine Folie, ein Lack oder eine Polymerschicht.
  • Bei einer bevorzugten Ausgestaltung enthält die erste elektrisch isolierende Schicht mindestens ein Konversionselement. Geeignete Konversionselemente, wie etwa ein YAG:Ce Pulver, sind z.B. in der WO98/12757 beschrieben, deren Inhalt insofern hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird.
  • Das strahlungsemittierende Halbleiterbauelement emittiert bevorzugt eine Primärstrahlung mit einer Wellenlänge λ0. Das Konversionselement in der ersten elektrisch isolierenden Schicht absorbiert bevorzugt zumindest teilweise Strahlung der Wellenlänge λ0 und emittiert eine Sekundärstrahlung in einem anderen Wellenlängenbereich. Dadurch emittiert das Modul Mischstrahlung, die sowohl die Primärstrahlung des strahlungsemittierenden Halbleiterbauelements und die Sekundärstrahlung des Konversionselements enthält.
  • Durch eine gezielte Wahl des Konversionselements erfolgt eine gezielte Änderung des Farborts der von dem strahlungsemittierenden Halbleiterbauelement emittierten Strahlung, wodurch mit Vorteil ein gewünschter Farbort der von dem Modul emittierten Strahlung erzielt werden kann.
  • Unter dem Farbort werden im Folgenden die Zahlenwerte verstanden, die die Farbe des emittierten Lichts des Moduls im CIE-Farbraum beschreiben.
  • Alternativ kann die erste elektrisch isolierende Schicht mehr als ein Konversionselement enthalten. Dadurch ergibt sich eine Mischstrahlung der von dem Modul emittierten Strahlung, die Primärstrahlung und mehrere Sekundärstrahlungen der mehreren Konversionselemente enthält. Durch die Verwendung von mehr als einem Konversionselement kann mit Vorteil eine genaue Farbselektion des Farborts erfolgen, wodurch sich ein gewünschter Farbort der emittierten Strahlung des Moduls ergibt.
  • Dadurch, dass das Konversionselement oder die Konversionselemente direkt in der ersten elektrisch isolierenden Schicht integriert sind, sind vorteilhaft keine weiteren optischen Schichten oder optischen Komponenten erforderlich. Optische Komponenten sind beispielsweise Komponenten, die den Farbort der von dem strahlungsemittierenden Halbleiterbauelement emittierten Strahlung gezielt verändern und/oder korrigieren.
  • Die erste elektrisch isolierende Schicht ist in diesem Fall demnach als optische Komponente für die von der aktiven Schicht emittierte Strahlung ausgebildet. Insbesondere ist die erste elektrisch isolierende Schicht so ausgebildet, dass sie für die von der aktiven Schicht emittierte Strahlung konvertierende Eigenschaften aufweist, also insbesondere den Farbort der von dem Modul emittierten Strahlung gezielt verändert.
  • Dadurch, dass das Konversionselement in der ersten elektrisch isolierenden Schicht integriert ist, und das strahlungsemittierende Halbleiterbauelement von der ersten elektrisch isolierenden Schicht direkt umgeben ist, erfolgt die Konversion der emittierten Strahlung mit Vorteil nahe an dem strahlungsemittierenden Halbleiterbauelement. Ein kompaktes Modul wird dadurch ermöglicht.
  • Die erste elektrisch isolierende Schicht übernimmt in diesem Fall also die Funktionen einer Lichtkonversionsschicht, einer Trägerschicht für die Leitstruktur, und einer Einkapselungsschicht des strahlungsemittierenden Halbleiterbauelements und des elektrischen Bauelements.
  • Bei einer bevorzugten Ausgestaltung des Moduls umgibt die erste elektrisch isolierende Schicht das strahlungsemittierende Halbleiterbauelement und das elektrische Bauelement auf der von dem Trägersubstrat abgewandten Seite bis auf Bereiche der ersten und zweiten Aussparung jeweils vollständig.
  • Das bedeutet, dass das strahlungsemittierende Halbleiterbauelement und das elektrische Bauelement von der ersten elektrisch isolierenden Schicht bis auf Bereiche der elektrischen Kontaktierung vollständig eingekapselt sind. Dadurch erfolgt vorzugsweise ein Schutz des Halbleiterbauelements und des elektrischen Bauelements vor mechanischen Einflüssen, wie beispielsweise Stößen.
  • Die Einkapselung des strahlungsemittierenden Halbleiterbauelements und des elektrischen Bauelements erfolgt vorzugsweise durch das Aufbringen der ersten elektrisch isolierenden Schicht als Folie. Ein Vergießen der Bauelemente, ein Molden oder eine Deckelmontage ist mit Vorteil nicht notwendig.
  • Bei einer bevorzugten Ausgestaltung ist eine zweite elektrisch isolierende Schicht auf der ersten elektrisch isolierenden Schicht angeordnet, sodass die erste Leitstruktur zwischen erster elektrisch isolierender Schicht und zweiter elektrisch isolierender Schicht angeordnet ist.
  • Dadurch, dass die erste Leitstruktur zwischen erster und zweiter elektrisch isolierender Schicht angeordnet ist, ergibt sich mit Vorteil ein Schutz der ersten Leitstruktur vor beispielsweise äußeren Einflüssen, wie Stößen oder Feuchtigkeitseinflüssen.
  • Bei einer bevorzugten Ausgestaltung ist mindestens ein zweites elektrisches Bauteil auf dem Trägersubstrat angeordnet, das mit dem strahlungsemittierenden Halbleiterbauelement oder mit dem elektrischen Bauelement über eine zweite Leitstruktur elektrisch leitend verbunden ist.
  • Dadurch können mit Vorteil Bauelementketten gebildet sein, die untereinander elektrisch leitend verbunden sind. Ferner können durch die Art der Kontaktierung die einzelnen elektrischen Bauelemente auf Platz sparende Art und Weise auf dem Trägersubstrat angeordnet werden. Dadurch ermöglicht sich ein kompaktes Modul, das mehrere elektrische Bauelemente aufweist, die über Leitstrukturen miteinander elektrisch leitend verbunden sind.
  • Bei einer bevorzugten Ausgestaltung ist die zweite Leitstruktur durch eine Leiterbahn des Trägersubstrats gebildet.
  • Somit ist vorzugsweise die erste Leitstruktur auf der ersten elektrisch isolierenden Schicht geführt und die zweite Leitstruktur durch eine Leiterbahn des Trägersubstrats gebildet.
  • Die erste und die zweite Leitstruktur sind in diesem Fall auf verschiedenen Ebenen der elektrisch isolierenden Schichten geführt. Durch den mehrschichtigen Aufbau der elektrisch isolierenden Schichten können so Verschaltungsebenen erzielt werden, die insbesondere kreuzungsfreie Leitstrukturen ermöglichen. Ein kompaktes Modul, bei dem auf Platz sparende Art und Weise die Leitstrukturen auf verschiedenen Verschaltungsebenen geführt sind, ergibt sich mit Vorteil. Module, die mit einer Mehrzahl von eng beieinander liegenden elektrischen Bauelementen bestückt sind, können so realisiert werden.
  • Bei einer besonders bevorzugten Ausgestaltung sind eine Mehrzahl von strahlungsemittierenden Halbleiterbauelementen auf einer Oberfläche des Trägersubstrats und eine Mehrzahl von weiteren elektrischen Bauelementen auf der den strahlungsemittierenden Halbleiterbauelementen gegenüberliegenden Oberfläche des Trägersubstrats angeordnet.
  • In diesem Fall ist das elektrische Bauelement als strahlungsemittierendes Bauelement, bevorzugt als LED, ausgebildet. Das elektrische Bauelement ist vorzugsweise zusammen mit dem strahlungsemittierenden Bauelement auf einer gemeinsamen Oberfläche des Trägersubstrats angeordnet, während weitere elektrische Bauelemente, beispielsweise passive Bauelemente, auf der gegenüberliegenden Oberfläche des Trägersubstrats angeordnet sind.
  • Insbesondere bedeutet das, dass beispielsweise auf der Oberseite des Trägersubstrats strahlungsemittierende Halbleiterbauelemente, beispielsweise LEDs, angeordnet sind, während weitere elektrische Bauelemente, die beispielsweise zur Stromversorgung und Steuerung dienen, auf der Unterseite des Trägersubstrats angeordnet sind. Diese Anordnung hat den Vorteil, dass hohe Leuchtdichten und kurze Ansteuerungsleitungen ermöglicht werden können. Kompakte Module, die funktionsabhängige Ebenen aufweisen, sind mit Vorteil möglich.
  • Bei einer bevorzugten Ausgestaltung sind das weitere elektrische Bauelement oder die Mehrzahl von weiteren elektrischen Bauelementen mit einer dritten elektrisch isolierenden Schicht versehen, die eine Aussparung in jeweils einem Kontaktbereich des weiteren elektrischen Bauelements oder der weiteren elektrischen Bauelemente aufweist.
  • Die dritte elektrisch isolierende Schicht umgibt die weiteren elektrischen Bauelemente bevorzugt bis auf die Aussparungen vollständig. Das weitere elektrische Bauelement oder die Mehrzahl von weiteren elektrischen Bauelementen können so durch die dritte elektrisch isolierende Schicht vor Umwelteinflüssen geschützt werden, wie beispielsweise vor Stößen oder vor Feuchtigkeitseinflüssen.
  • Besonders bevorzugt können auf der dritten elektrisch isolierenden Schicht weitere Leitstrukturen angeordnet sein, die die Mehrzahl von weiteren elektrischen Bauelementen zumindest teilweise miteinander elektrisch leitend verbinden.
  • Die dritte elektrisch isolierende Schicht dient demnach in diesem Fall als Träger für die Leitstruktur oder Leitstrukturen und als Einkapselungsschicht.
  • Bevorzugt sind weitere elektrisch isolierende Schichten auf der dritten elektrisch isolierenden Schicht angeordnet.
  • Besonders bevorzugt sind die weiteren elektrischen Bauelemente mittels weiterer Leitstrukturen zumindest teilweise miteinander elektrisch leitend verbunden, wobei die weiteren Leitstrukturen jeweils zwischen zwei elektrisch isolierenden Schichten geführt sind.
  • In diesem Fall können die elektrischen Bauelemente, die auf der Unterseite des Trägersubstrats angeordnet sind, ebenso wie die strahlungsemittierenden Bauelemente, die auf der Oberseite des Trägersubstrats angeordnet sind, auf unterschiedlichen Verschaltungsebenen elektrisch miteinander verbunden sein. Die unterschiedlichen Verschaltungsebenen ergeben sich aus den mehrschichtigen Aufbauten der elektrisch isolierenden Schichten. Mit Vorteil sind so kreuzungsfreie Verschaltungsebenen möglich, wodurch sich mit Vorteil kompakte Verschaltungen der einzelnen elektrischen Bauelemente ermöglichen.
  • Bei einer bevorzugten Ausgestaltung sind auf äußeren elektrisch isolierenden Schichten jeweils keine Leitstrukturen geführt.
  • Unter äußeren elektrisch isolierenden Schichten sind diejenigen Schichten zu verstehen, die jeweils auf einer Oberfläche keine weitere elektrisch isolierende Schicht und kein Trägersubstrat aufweisen.
  • Das Modul wird in diesem Fall durch die äußeren elektrisch isolierenden Schichten vor beispielsweise Umwelteinflüssen geschützt. Die Leitstrukturen sind dabei jeweils zwischen verschiedenen elektrisch isolierenden Schichten geführt, nicht jedoch auf der äußeren elektrisch isolierenden Schicht.
  • Die Leitstrukturen enthalten bevorzugt ein Metall oder eine Metalllegierung.
  • Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Herstellen eines optoelektronischen Moduls umfasst insbesondere die folgenden Schritte:
    • a) Anordnen eines strahlungsemittierenden Halbleiterbauelements und eines elektrischen Bauelements auf einer Oberfläche eines Trägersubstrats, wobei das Trägersubstrat zur elektrischen Kontaktierung des strahlungsemittierenden Halbleiterbauelements und des elektrischen Bauelements strukturierte Leiterbahnen aufweist, das strahlungsemittierende Halbleiterbauelement eine zur Erzeugung von elektromagnetischer Strahlung geeignete aktive Schicht, eine erste Kontaktfläche und eine zweite Kontaktfläche aufweist, wobei die erste Kontaktfläche auf der dem Trägerkörper gegenüberliegenden Oberfläche des strahlungsemittierenden Halbleiterbauelements angeordnet ist, und das elektrische Bauelement einen ersten Kontaktbereich und einen zweiten Kontaktbereich aufweist, wobei die erste Kontaktfläche zumindest teilweise auf der von dem Trägersubstrat abgewandten Oberfläche des elektrischen Bauteils angeordnet ist,
    • b) Aufbringen einer elektrisch isolierenden Schicht auf das strahlungsemittierende Halbleiterbauelement und das elektrische Bauelement, wobei die elektrisch isolierende Schicht eine erste Aussparung im Bereich der ersten Kontaktfläche des strahlungsemittierenden Bauelements und eine zweite Aussparung im Kontaktbereich des elektrischen Bauelements aufweist, und
    • c) Aufbringen einer ersten Leitstruktur auf einen Teilbereich der elektrisch isolierenden Schicht, wobei die erste Leitstruktur die erste Kontaktfläche des strahlungsemittierenden Halbleiterbauelements mit dem ersten Kontaktbereich des elektrischen Bauelements elektrisch leitend verbindet.
    • d) Anordnen zumindest eines weiteren elektrischen Bauelements auf einer dem strahlungsemittierenden Halbleiterbauelement und dem elektrischen Bauelement gegenüberliegenden Oberfläche des Trägersubstrats, wobei das strahlungsemittierende Halbleiterbauelement und/oder das elektrische Bauelement mit dem weiteren elektrischen Bauelement mittels einer weiteren Leitstruktur, die über eine Durchkontaktierung durch das Trägersubstrat und die erste elektrisch isolierende Schicht führt, elektrisch leitend verbunden werden.
  • Vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens ergeben sich analog zu den vorteilhaften Ausgestaltungen des Moduls und umgekehrt.
  • Durch die elektrische Kontaktierung der Bauelemente des Moduls mittels planarer Leitstrukturen minimiert sich mit Vorteil die Höhe des Moduls. Gleichzeitig reduziert sich mit Vorteil die Grundfläche des Moduls im Vergleich zu herkömmlichen Modulen.
  • Der Einsatz einer elektrisch isolierenden Schicht, auf der die Leiterstrukturen zur elektrischen Kontaktierung der unterschiedlichen Bauelemente geführt werden, führt mit Vorteil zu einer Vereinfachung des Aufbauprozesses der Module. Mit Vorteil erfolgt die Verschaltung der Bauelemente, die Einkapselung der Bauelemente und gegebenenfalls die Lichtkonversion, die bevorzugt durch in der elektrisch isolierenden Schicht integrierte Konversionselemente erfolgt, jeweils mittels eines Beschichtungs-Prozesses.
  • Weitere Merkmale, Vorteile, bevorzugte Ausgestaltungen und Zweckmäßigkeiten des optoelektronischen Moduls und des Verfahrens zu dessen Herstellung ergeben sich aus den im Folgenden in Verbindung mit den 1 und 2 erläuterten Beispiel und Ausführungsbeispiel. Es zeigen:
    • 1 einen schematischen Querschnitt eines Beispiels eines ersten Moduls, und
    • 2 einen schematischen Querschnitt eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen zweiten Moduls.
  • Gleiche oder gleich wirkende Bestandteile sind jeweils mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Die dargestellten Bestandteile sowie die Größenverhältnisse der Bestandteile untereinander sind nicht als maßstabsgerecht anzusehen.
  • In 1 ist ein optoelektronisches Modul dargestellt, das ein Trägersubstrat 1, ein strahlungsemittierendes Halbleiterbauelement 2, ein elektrisches Bauelement 3a und ein zweites elektrisches Bauelement 3b aufweist.
  • Das strahlungsemittierende Halbleiterbauelement 2 ist bevorzugt ein Halbleiterchip, besonders bevorzugt eine Licht emittierende Diode (LED).
  • Das strahlungsemittierende Halbleiterbauelement 2 weist eine aktive Schicht zur Erzeugung von elektromagnetischer Strahlung, eine erste Kontaktfläche 21 und eine zweite Kontaktfläche 22 auf. Die erste Kontaktfläche 21 ist auf der von dem Trägersubstrat 1 abgewandten Oberfläche des strahlungsemittierenden Halbleiterbauelements 2 angeordnet.
  • Die aktive Schicht des strahlungsemittierenden Halbleiterbauelements 2 weist einen pn-Übergang, eine Doppelheterostruktur, eine Einfachquantentopfstruktur (SQW) oder eine Mehrfachquantentopfstruktur (MQW) zur Strahlungserzeugung auf. Bevorzugt basiert das strahlungsemittierende Halbleiterbauelement 2 auf einem Nitrid-, einem Phosphid- oder einem Arsenidverbindungshalbleiter.
  • Das Modul weist eine Strahlungsaustrittsseite für die von dem strahlungsemittierenden Halbleiterbauelement 2 emittierte Strahlung auf. Die Strahlungsaustrittsseite des Moduls, insbesondere die Abstrahlrichtung, ist in den 1 und 2 jeweils durch einen Pfeil dargestellt.
  • Das elektrische Bauelement 3a und das zweite elektrische Bauelement 3b sind in dem Beispiel von 1 auf der dem strahlungsemittierenden Halbleiterbauelement 2 zugewandten Oberfläche des Trägersubstrats 1 angeordnet. Das elektrische Bauelement 3a und das zweite elektrische Bauelement 3b sind beispielsweise IC-Bauelemente oder passive Bauelemente. Beispielsweise ist das elektrische Bauelement 3a ein passives Bauelement, während das zweite elektrische Bauelement 3b ein IC-Bauelement ist. In diesem Fall sind die elektrischen Bauelemente 3a, 3b somit keine strahlungsemittierenden Bauelemente.
  • Das elektrische Bauelement 3a weist einen ersten Kontaktbereich 31 und einen zweiten Kontaktbereich 32 auf. Der erste Kontaktbereich 31 ist zumindest teilweise auf der von dem Trägersubstrat 1 abgewandten Oberfläche des elektrischen Bauelements 3a angeordnet. In diesem Fall sind der erste Kontaktbereich 31 und der zweite Kontaktbereich 32 des elektrischen Bauelements 3a seitlich angeordnet. Vorzugsweise erstrecken sich der erste Kontaktbereich 31 und der zweite Kontaktbereich 32 jeweils über die gesamte Seitenfläche des elektrischen Bauelements 3a. Der erste Kontaktbereich 31 und der zweite Kontaktbereich 32 führen somit von der dem Trägersubstrat 1 zugewandten Oberfläche des elektrischen Bauelements 3a über eine der Seitenflächen zu der dem Trägersubstrat 1 abgewandten Oberfläche des elektrischen Bauelements 3a.
  • Das zweite elektrische Bauelement 3b weist zur elektrischen Kontaktierung zwei seitlich aus dem zweiten elektrischen Bauelement 3b herausgeführte Kontaktstrukturen auf. Die Kontaktstrukturen des zweiten elektrischen Bauelements 3b führen von einer Seitenfläche des zweiten elektrischen Bauelements 3b beabstandet von dem zweiten elektrischen Bauelement 3b in Richtung Trägersubstrat 1. Bereichsweise stehen die Kontaktstrukturen des zweiten elektrischen Bauelements 3b in direktem Kontakt mit dem Trägersubstrat 1.
  • Das Trägersubstrat 1 weist zur elektrischen Kontaktierung des strahlungsemittierenden Halbleiterbauelements 2, des elektrischen Bauelements 3a und des zweiten elektrischen Bauelements 3b strukturierte Leiterbahnen auf.
  • Insbesondere ist das strahlungsemittierende Halbleiterbauelement 2 auf einer Leiterbahn des Trägersubstrats 1 angeordnet. Insbesondere steht die zweite Kontaktfläche 22 des strahlungsemittierenden Halbleiterbauelements 2 in mechanischem und elektrischem Kontakt zu einer Leiterbahn des Trägersubstrats 1.
  • Ferner ist der zweite Kontaktbereich 32 des elektrischen Bauelements 3a auf einer Leiterbahn, insbesondere einer weiteren Leiterbahn, des Trägersubstrats 1 angeordnet. Der zweite Kontaktbereich 32 des elektrischen Bauelements 3a steht somit im elektrischen und mechanischen Kontakt mit einer weiteren Leiterbahn des Trägersubstrats 1.
  • Vorzugsweise sind die Leiterbahn, auf der das strahlungsemittierende Halbleiterbauelement 2 angeordnet ist, und die Leiterbahn, auf der das elektrische Bauelement 3a angeordnet ist, elektrisch voneinander isoliert.
  • Vorzugsweise ist eine Kontaktstruktur des zweiten elektrischen Bauelements 3b auf der Leiterbahn des Trägersubstrats 1 angeordnet, auf dem der zweite Kontaktbereich 32 des elektrischen Bauelements 3a angeordnet ist. Die Kontaktstruktur des zweiten elektrischen Bauelements 3b steht demnach im mechanischen und elektrischen Kontakt mit der Leiterbahn, mit der ebenso das elektrische Bauelement 3a elektrisch und mechanisch verbunden ist.
  • Das strahlungsemittierende Halbleiterbauelement 2, das elektrische Bauelement 3a und das zweite elektrische Bauelement 3b sind mit einer ersten elektrisch isolierenden Schicht 41 versehen. Die erste elektrisch isolierende Schicht 41 weist eine erste Aussparung im Bereich der ersten Kontaktfläche 21 des strahlungsemittierenden Halbleiterbauelements 2 und eine zweite Aussparung im ersten Kontaktbereich 31 des elektrischen Bauelements 3a auf. In diesem Fall sind das strahlungsemittierende Halbleiterbauelement 2, und das elektrische Bauelement 3a bis auf Bereiche der ersten und zweiten Aussparung 4a, 4b jeweils vollständig von der ersten elektrisch isolierenden Schicht 41 umgeben. Das zweite elektrische Bauelement 3b ist bevorzugt vollständig auf der von dem Trägersubstrat 1 abgewandten Seite von der ersten elektrisch isolierenden Schicht 41 umgeben.
    Die erste elektrisch isolierende Schicht 41 ist bevorzugt einstückig ausgebildet. Das bedeutet, dass das strahlungsemittierende Halbleiterbauelement 2, das elektrische Bauelement 3a und das zweite elektrische Bauelement 3b jeweils von derselben elektrisch isolierenden Schicht 41 eingekapselt sind, wobei die elektrisch isolierende Schicht 41 bis auf die Aussparungen 4a, 4b in den Kontaktbereichen des strahlungsemittierenden Halbleiterbauelements 2 und des elektrischen Bauelements 3a keine Unterbrechung aufweist.
  • Die erste elektrisch isolierende Schicht 41 ist bevorzugt eine Folie, ein Lack oder einer Polymerschicht. Die Einkapselung des strahlungsemittierenden Halbleiterbauelements 2, des elektrischen Bauelements 3a und des zweiten elektrischen Bauelements 3b erfolgt durch Aufbringen der bevorzugt einstückig ausgebildeten Folie auf den einzelnen Bauelementen des Moduls. Ein Vergießen, Molden oder eine Deckelmontage der einzelnen elektrischen Bauelemente des Moduls ist somit mit Vorteil nicht notwendig.
  • Auf einem Teilbereich der ersten elektrisch isolierenden Schicht 41 ist eine erste Leitstruktur 51 angeordnet. Die erste Leitstruktur 51 verbindet die erste Kontaktfläche 21 des strahlungsemittierenden Halbleiterbauelements 2 mit dem ersten Kontaktbereich 31 des elektrischen Bauelements 3a elektrisch leitend. Die erste elektrische Leitstruktur 51 führt vorzugsweise von der ersten Kontaktfläche 21 des strahlungsemittierenden Halbleiterbauelements durch die Aussparung 4a der ersten elektrisch isolierenden Schicht 41 über die ersten elektrisch isolierenden Schicht 41 und durch die zweite Aussparung 4b der ersten elektrisch isolierenden Schicht 41 zu dem ersten Kontaktbereich 31 des elektrischen Bauelements 3a. Die elektrische Kontaktierung des strahlungsemittierenden Halbleiterbauelements 2 und des elektrischen Bauelements 3a erfolgt also nicht durch im Abstand von dem Trägersubstrat 1 geführten Drähte, sondern durch die erste Leitstruktur 51, die in diesem Fall auf der ersten elektrisch isolierenden Schicht 41 geführt ist.
  • Durch diese Art der elektrischen Kontaktierung ergibt sich mit Vorteil eine besonders geringe Bauhöhe des Moduls. Ferner können durch diese Art der Kontaktierung die elektrischen Bauelemente des Moduls auf Platz sparende Art und Weise auf dem Trägersubstrat 1 angeordnet werden. Die Grundfläche des Moduls kann somit mit Vorteil verringert werden. Ein kompaktes Modul wird so mit Vorteil bereitgestellt.
  • Ferner ist eine nahe Anordnung der Leitstruktur 51 an die elektrischen Bauelemente des Moduls möglich. Daraus ergibt sich eine besonders geringe Bauhöhe des Moduls, wodurch sich eine nahe Anordnung von weiteren Komponenten, wie beispielsweise optischen Elementen, an die elektrischen Bauelemente mit Vorteil ermöglicht.
  • Das elektrische Bauelement 3a und das zweite elektrische Bauelement 3b sind miteinander über eine zweite Leitstruktur 52 elektrisch leitend verbunden. Insbesondere führt die Leitstruktur 52 von dem zweiten Kontaktbereich 32 des elektrischen Bauelements 3a über eine Leiterbahn des Trägersubstrats 1 zu einer Kontaktstruktur des zweiten elektrischen Bauelements 3b.
  • In diesem Fall ist somit die erste Leitstruktur 51 auf der ersten elektrisch isolierenden Schicht 41 geführt, und die zweite Leitstruktur 52 durch eine Leiterbahn des Trägersubstrats 1 gebildet.
  • So können mit Vorteil in einem Modul Bauelementketten gebildet sein, die untereinander in einer vorgesehenen Art und Weise elektrisch leitend miteinander verbunden sind. Durch die Art der Kontaktierung können ferner die einzelnen elektrischen Bauelemente auf Platz sparende Art und Weise auf dem Trägersubstrat 1 angeordnet sein. Dadurch ermöglicht sich ein kompaktes Modul, das mehrere elektrische Bauelemente aufweist, die über unterschiedliche Leitstrukturen miteinander elektrisch leitend verbunden sind.
  • Dadurch, dass die erste Leitstruktur 51 auf der ersten elektrisch isolierenden Schicht 41 geführt ist, und die zweite Leitstruktur 52 auf dem Trägersubstrat 1 geführt ist, ergeben sich verschiedene Ebenen des Moduls bezüglich der elektrischen Kontaktierung. Die erste und die zweite Leitstruktur 51, 52 sind vorzugsweise auf verschiedene Ebenen des Moduls geführt. Dadurch ermöglichen sich Verschaltungsebenen, die so mit Vorteil kreuzungsfreie Leitstrukturen aufweisen. Ein kompaktes Modul, bei dem auf Platz sparende Art und Weise elektrische Führungen auf verschiedenen Verschaltungsebenen geführt sind, können so mit Vorteil realisiert werden.
  • Die erste elektrisch isolierende Schicht 41 ist bevorzugt für die von der aktiven Schicht emittierte Strahlung zumindest teilweise strahlungsdurchlässig. Die von dem strahlungsemittierenden Halbleiterbauelement 2 emittierte Strahlung kann so durch die erste elektrisch isolierende Schicht 41 ausgekoppelt werden, ohne dabei wesentliche optische Verluste zu erleiden.
    Besonders bevorzugt enthält die erste elektrisch isolierende Schicht 41 mindestens ein Konversionselement. Dadurch kann ein Modul bereitgestellt werden, das Mischstrahlung emittiert, die sowohl Primärstrahlung des strahlungsemittierenden Halbleiterbauelements 2 und Sekundärstrahlung des Konversionselements aufweist. Durch eine gezielte Wahl des Konversionselements kann so eine Änderung des Farborts der von dem strahlungsemittierenden Halbleiterbauelement 2 emittierten Strahlung erfolgen, wodurch mit Vorteil ein gewünschter Farbort der von dem Modul emittierten Strahlung erzielt werden kann.
  • Ferner kann die erste elektrisch isolierende Schicht 41 mehr als ein Konversionselement enthalten. Dadurch kann beispielsweise ein Modul bereitgestellt werden, das Strahlung im weißen Farbortbereich emittiert.
  • Durch die Integration des Konversionselements oder der Konversionselemente in die erste elektrisch isolierende Schicht 41 kann mit Vorteil eine nahe Konversion der von dem strahlungsemittierenden Halbleiterbauelement 2 emittierten Strahlung an dem strahlungsemittierenden Halbleiterbauelement 2 erfolgen. Ein kompaktes Modul ermöglicht sich mit Vorteil.
  • Bei dem in der 1 dargestellten Beispiel des Moduls übernimmt die erste elektrisch isolierende Schicht 41 somit die Funktionen einer Lichtkonversionsschicht, einer Trägerschicht für die Leitstruktur und einer Einkapselungsschicht des strahlungsemittierenden Halbleiterbauelements 2 und der elektrischen Bauelemente 3a, 3b.
  • Auf der ersten elektrisch isolierenden Schicht 41 ist vorzugsweise eine zweite elektrisch isolierende Schicht 42 angeordnet. Die erste Leitstruktur 51 ist in diesem Fall somit zwischen erster elektrisch isolierender Schicht 41 und zweiter elektrisch isolierender Schicht 42 angeordnet.
  • Dadurch, dass die erste Leitstruktur 51 zwischen erster und zweiter elektrisch isolierender Schicht 41, 42 angeordnet ist, ergibt sich mit Vorteil ein Schutz der ersten Leitstruktur 51 vor Umwelteinflüssen, wie beispielsweise mechanischen Einflüssen. Die zweite elektrisch isolierende Schicht 42 übernimmt in diesem Fall somit die Funktion einer Schutzschicht und einer Einkapselungsschicht für die erste Leitstruktur 51.
  • Bevorzugt ist die zweite elektrisch isolierende Schicht 42 für die von dem strahlungsemittierenden Halbleiterbauelement 2 emittierte Strahlung zumindest teilweise strahlungsdurchlässig. Ferner kann die zweite elektrisch isolierende Schicht 42 ein oder mehrere Konversionselemente aufweisen, die zumindest einen Teil der von dem strahlungsemittierenden Halbleiterbauelement 2 emittierten Strahlung in Strahlung eines anderen Wellenlängenbereichs umwandelt oder bereits von dem Konversionselement in der ersten elektrisch isolierenden Schicht 41 konvergierte Sekundärstrahlung in eine weitere Sekundärstrahlung eines weiteren Wellenlängenbereichs umwandelt.
  • Das in 2 dargestellte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich unter anderem von dem in 1 dargestellten Beispiel dadurch, dass auf beiden Seiten des Trägersubstrats 1, insbesondere auf der Ober- und Unterseite, elektrische Bauelemente angeordnet sind.
    In dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel sind eine Mehrzahl von strahlungsemittierenden Halbleiterbauelementen 2a, 2b, 3a auf einer Oberfläche des Trägersubstrats 1 und eine Mehrzahl von elektrischen Bauelementen 3b, 3c, 3d auf der den strahlungsemittierenden Halbleiterbauelementen 2a, 2b, 3a gegenüberliegenden Oberfläche des Trägersubstrats angeordnet.
  • In diesem Fall ist das elektrische Bauelement 3a demnach als strahlungsemittierendes Bauelement ausgebildet.
  • Dadurch, dass sowohl auf der Oberseite als auch auf der Unterseite des Trägersubstrats 1 elektrische und strahlungsemittierende Bauelemente 2a, 2b, 3a, 3b, 3c, 3d angeordnet sind, ist eine besonders kompakte und Platz sparende Anordnung der Bauelemente in dem Modul möglich. Ein kompaktes Modul, das eine Mehrzahl von elektrischen Bauelementen 2a, 2b, 3a, 3b, 3c, 3d aufweist, kann mit Vorteil erzielt werden.
  • In dem Ausführungsbeispiel der 2 sind zwei der strahlungsemittierenden Halbleiterbauelemente 2b, 3a mittels einer ersten Leitstruktur 51a miteinander elektrisch leitend verbunden. Die Leitstruktur 51a ist wie in dem Beispiel der 1 auf der ersten elektrisch isolierenden Schicht 41 geführt. Ferner sind die strahlungsemittierenden Halbleiterbauelemente 2b, 3a mittels einer weiteren Leitstruktur 6, die mittels einer Durchkontaktierung durch das Trägersubstrat 1 führt, mit weiteren elektrischen Bauelementen 3b, 3d elektrisch leitend verbunden. In diesem Ausführungsbeispiel sind die weiteren elektrischen Bauelemente 3b, 3d als passive Bauelemente ausgebildet. Die elektrischen Bauelemente 3b, 3c, 3d, die auf der Unterseite des Trägersubstrats 1 angeordnet sind, sind wie die strahlungsemittierenden Halbleiterbauelemente 2a, 2b, 3a mittels einer dritten elektrisch isolierenden Schicht 43 eingekapselt.
  • Das elektrische Bauelement 3b und das elektrische Bauelement 3d sind mittels einer weiteren Leitstruktur 51c elektrisch leitend miteinander verbunden. Die weitere Leitstruktur 51c ist auf der dritten elektrisch isolierenden Schicht 43 geführt.
  • Wie in 2 dargestellt, sind die erste Leitstruktur 51a und die weitere Leitstruktur 51c, die sich auf gegenüberliegenden Seiten des Trägersubstrats 1 befinden, mittels einer Durchkontaktierung 6, die durch das Trägersubstrat 1, die erste elektrisch isolierende Schicht 41 und die dritte elektrisch isolierende Schicht 43 führt, elektrisch leitend miteinander verbunden. Somit sind die strahlungsemittierenden Halbleiterbauelemente 2b, 3a untereinander und mit den elektrischen Bauelementen 3b, 3d elektrisch leitend miteinander verbunden.
  • Das weitere strahlungsemittierende Halbleiterbauelement 2a ist mittels einer Leitstruktur 51b über eine weitere Durchkontaktierung 6, die durch das Trägersubstrat 1 führt, mit einem dritten elektrischen Bauelement 3c elektrisch leitend verbunden. Dabei ist die Leitstruktur 51b ebenso wie die erste Leitstruktur 51a auf der ersten elektrisch isolierenden Schicht 41 geführt. Die weitere Durchkontaktierung 6 führt durch das Trägersubstrat 1, die erste elektrisch isolierende Schicht 41 und die dritte elektrisch isolierende Schicht 43. Das elektrische Bauelement 3c, das beispielsweise ein IC-Bauelement ist, ist mittels einer weiteren Leitstruktur 51d, die auf der dritten elektrisch isolierenden Schicht 43 geführt ist, mit der Durchkontaktierung 6 elektrisch leitend verbunden.
  • Die dritte elektrisch isolierende Schicht weist jeweils Aussparungen in den Kontaktbereichen der elektrischen Bauelemente 3b, 3c, 3d auf. Da die auf der Unterseite angeordneten elektrischen Bauelemente 3b, 3c, 3d in diesem Ausführungsbeispiel jeweils nicht als strahlungsemittierendes Bauelement ausgeführt sind, weist die dritte elektrisch isolierende Schicht 43 nicht zwingend strahlungsdurchlässige Eigenschaften auf. Ferner enthält die dritte elektrisch isolierende Schicht 43 kein Konversionselement oder keine Konversionselemente.
  • Auf der dritten elektrisch isolierenden Schicht 43 sind bevorzugt weitere elektrisch isolierende Schichten 44, 45 angeordnet, die ebenso wie die dritte elektrisch isolierende Schicht 43 nicht zwingend strahlungsdurchlässige oder konvertierende Eigenschaften aufweisen.
  • Das elektrische Bauelement 3b und das elektrische Bauelement 3c sind mittels einer weiteren Leitstruktur 51e miteinander elektrisch leitend verbunden. Die Leitstruktur 51e ist auf der weiteren elektrisch isolierenden Schicht 44 geführt. Demnach weist sowohl die dritte elektrisch isolierende Schicht 43 und die weitere elektrisch isolierende Schicht 44 in Bereichen der Kontaktierung der elektrischen Bauelemente 3b und 3c jeweils eine Aussparung auf, durch die die Leitstruktur 51e geführt ist.
  • Das Modul des Ausführungsbeispiels der 2 weist demnach eine Mehrzahl von strahlungsemittierenden und elektrischen Bauelementen 2a, 2b, 3a, 3b, 3c, 3d auf, die mittels Leitstrukturen 51a, 51b, 51c, 51d, 51e und Durchkontaktierungen 6 miteinander elektrisch leitend verbunden sind. Insbesondere sind die elektrischen Bauelemente 2a, 2b, 3a, 3b, 3c, 3d in einer Reihenschaltung elektrisch leitend verbunden.
  • Die Leitstrukturen 51a, 51b, 51c, 51d, 51e sind bevorzugt zumindest teilweise auf verschiedenen Verschaltungsebenen geführt. Beispielsweise sind die Leitstrukturen 51c und 51d auf der dritten elektrisch isolierenden Schicht 43 geführt, während die Leitstruktur 51e auf der weiteren elektrisch isolierenden Schicht 44 geführt ist. Insbesondere sind die Leitstrukturen 51a, 51b, 51c, 51d, 51e jeweils zwischen zwei elektrisch isolierenden Schichten 41, 42, 43, 44, 45 angeordnet.
  • Die unterschiedlichen Verschaltungsebenen ergeben sich aus dem mehrschichtigen Aufbau der elektrisch isolierenden Schichten 41 bis 45. So sind kreuzungsfreie Verschaltungsebenen möglich, wodurch sich kompakte Verschaltungen der einzelnen strahlungsemittierenden und elektrischen Bauelemente ergeben.
  • Bevorzugt sind auf den äußeren elektrisch isolierenden Schichten 42, 45 jeweils keine Leitstrukturen angeordnet. Dadurch werden die Elemente des Moduls durch die äußeren elektrisch isolierenden Schichten 42, 45 vor beispielsweise Umwelteinflüssen geschützt. Insbesondere sind so die Leitstrukturen, die jeweils zwischen zwei elektrisch isolierenden Schichten angeordnet sind, vor Umwelteinflüssen geschützt.
  • Die Leitstrukturen 51a bis 51e enthalten bevorzugt ein Metall oder eine Metalllegierung.
  • Die Anzahl der strahlungsemittierenden Halbleiterbauelemente und der elektrischen Bauelemente ist dabei nicht auf die in den Figuren dargestellte Anzahl beschränkt. Insbesondere kann die Anzahl der Bauelemente jeweils abhängig von dem vorgesehenen Verwendungszweck des Moduls variieren.

Claims (12)

  1. Optoelektronisches Modul, das ein Trägersubstrat (1), zumindest ein strahlungsemittierendes Halbleiterbauelement (2b) und mindestens ein elektrisches Bauelement (3a) aufweist, wobei - das Trägersubstrat (1) zur elektrischen Kontaktierung des strahlungsemittierenden Halbleiterbauelements (2b) und des elektrischen Bauelements (3a) strukturierte Leiterbahnen aufweist, - das strahlungsemittierende Halbleiterbauelement (2b) eine zur Erzeugung von elektromagnetischer Strahlung geeignete aktive Schicht, eine erste Kontaktfläche (21b) und eine zweite Kontaktfläche (22b) aufweist, wobei die erste Kontaktfläche (21b) auf der von dem Trägersubstrat (1) abgewandten Oberfläche des strahlungsemittierenden Halbleiterbauelements (2b) angeordnet ist, - das elektrische Bauelement (3a) einen ersten Kontaktbereich (31) und einen zweiten Kontaktbereich (32) aufweist, wobei der erste Kontaktbereich (31) zumindest teilweise auf der von dem Trägersubstrat (1) abgewandten Oberfläche des elektrischen Bauelements (3a) angeordnet ist, - das strahlungsemittierende Halbleiterbauelement (2b) und das elektrische Bauelement (3a) mit einer ersten elektrisch isolierenden Schicht (41) versehen sind, die eine erste Aussparung (4a) im Bereich der ersten Kontaktfläche (21b) des strahlungsemittierenden Halbleiterbauelements (2b) und eine zweite Aussparung (4b) im ersten Kontaktbereich (31) des elektrischen Bauelements (3) aufweist, - auf einem Teilbereich der ersten elektrisch isolierenden Schicht (41) eine erste Leitstruktur (51a) angeordnet ist, die die erste Kontaktfläche (21b) des strahlungsemittierenden Halbleiterbauelements (2b) mit dem ersten Kontaktbereich (31) des elektrischen Bauelements (3a) elektrisch leitend verbindet, - das strahlungsemittierende Halbleiterbauelement (2b) und das elektrische Bauelement (3a) auf einer Oberfläche des Trägersubstrats (1) und zumindest ein weiteres elektrisches Bauelement (3b, 3d) auf der dem strahlungsemittierenden Halbleiterbauelement (2b) und dem elektrischen Bauelement (3a) gegenüberliegenden Oberfläche des Trägersubstrats (1) angeordnet sind und - das strahlungsemittierende Halbleiterbauelement (2b) und/oder das elektrische Bauelement (3a) mit dem weiteren elektrischen Bauelement (3b, 3d) mittels einer weiteren Leitstruktur (6), die über eine Durchkontaktierung durch das Trägersubstrat (1) und die erste elektrisch isolierende Schicht (41) führt, elektrisch leitend verbunden ist.
  2. Modul gemäß Anspruch 1, wobei die erste elektrisch isolierende Schicht (41) mindestens ein Konversionselement enthält.
  3. Modul gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste elektrisch isolierende Schicht (41) das strahlungsemittierende Halbleiterbauelement (2b) und das elektrische Bauelement (3a) auf der von dem Trägersubstrat (1) abgewandten Seite bis auf Bereiche der ersten und zweiten Aussparung (4a, 4b) jeweils vollständig umgibt.
  4. Modul gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine zweite elektrisch isolierende Schicht (42) auf der ersten elektrisch isolierenden Schicht (41) angeordnet ist, so dass die erste Leitstruktur (51a) zwischen erster elektrisch isolierender Schicht (41) und zweiter elektrisch isolierender Schicht (42) angeordnet ist.
  5. Modul gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei mindestens ein zweites elektrisches Bauelement (3b) auf dem Trägersubstrat (1) angeordnet ist, das mit dem strahlungsemittierenden Halbleiterbauelement (2b) oder mit dem elektrischen Bauelement (3a) über eine zweite Leitstruktur (52) elektrisch leitend verbunden ist.
  6. Modul gemäß Anspruch 5, wobei die zweite Leitstruktur (52) über eine Leiterbahn des Trägersubstrats (1) gebildet ist.
  7. Modul gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Mehrzahl von strahlungsemittierenden Halbleiterbauelementen (2b, 3a) auf einer Oberfläche des Trägersubstrats (1) und eine Mehrzahl von weiteren elektrischen Bauelementen (3b, 3d) auf der den strahlungsemittierenden Halbleiterbauelementen (2b, 3a) gegenüberliegenden Oberfläche des Trägersubstrats (1) angeordnet sind.
  8. Modul gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das weitere elektrische Bauelement oder die Mehrzahl von weiteren elektrischen Bauelementen (3b, 3d) mit einer dritten elektrisch isolierenden Schicht (43) versehen sind, die eine Aussparung in jeweils einem Kontaktbereich (31a, 31b) des weiteren elektrischen Bauelements oder der weiteren elektrischen Bauelemente (3b, 3d) aufweist.
  9. Modul gemäß Anspruch 8, wobei weitere elektrisch isolierende Schichten (44, 45) auf der dritten elektrisch isolierenden Schicht (43) angeordnet sind.
  10. Modul gemäß Anspruch 9 unter Rückbezug auf Anspruch 7, wobei die weiteren elektrischen Bauelemente (3b, 3d) mittels weiterer Leitstrukturen (51c) zumindest teilweise miteinander elektrisch leitend verbunden sind, wobei die weiteren Leitstrukturen (51c) jeweils zwischen zwei elektrisch isolierenden Schichten (43, 44, 45) geführt sind.
  11. Modul gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche 7 bis 10, wobei auf den äußeren elektrisch isolierenden Schichten (42, 45) jeweils keine Leitstrukturen geführt sind.
  12. Verfahren zum Herstellen eines optoelektronischen Moduls mit den Verfahrensschritten: - Anordnen eines strahlungsemittierenden Halbleiterbauelements (2b) und eines elektrischen Bauelements (3a) auf einer Oberfläche eines Trägersubstrats (1), wobei das Trägersubstrat (1) zur elektrischen Kontaktierung des strahlungsemittierenden Halbleiterbauelements (2b) und des elektrischen Bauelements (3a) strukturierte Leiterbahnen aufweist, das strahlungsemittierende Halbleiterbauelement (2b) eine zur Erzeugung von elektromagnetischer Strahlung geeignete aktive Schicht, eine erste Kontaktfläche (21b) und eine zweite Kontaktfläche (22b) aufweist, wobei die erste Kontaktfläche (21b) auf der dem Trägerkörper (1) gegenüberliegenden Oberfläche des strahlungsemittierenden Halbleiterbauelements (2b) angeordnet ist, und das elektrische Bauelement (3a) einen ersten Kontaktbereich (31) und einen zweiten Kontaktbereich (32) aufweist, wobei der erste Kontaktbereich (31) zumindest teilweise auf der von dem Trägersubstrat (1) abgewandten Oberfläche des elektrischen Bauelements (3a) angeordnet ist, - Aufbringen einer elektrisch isolierenden Schicht (41) auf das strahlungsemittierende Halbleiterbauelement (2b) und das elektrische Bauelement (3a), wobei die elektrisch isolierende Schicht (41) eine erste Aussparung (4a) im Bereich der ersten Kontaktfläche (21b) des strahlungsemittierenden Halbleiterbauelements (2b) und eine zweite Aussparung (4b) im Kontaktbereich (31) des elektrischen Bauelements (3a) aufweist, - Aufbringen einer ersten Leitstruktur (51a) auf einen Teilbereich der elektrisch isolierenden Schicht (41), wobei die erste Leitstruktur (51a) die erste Kontaktfläche (21b) des strahlungsemittierenden Halbleiterbauelements (2b) mit dem ersten Kontaktbereich (31) des elektrischen Bauelements (3a) elektrisch leitend verbindet, - Anordnen zumindest eines weiteren elektrischen Bauelements (3b, 3d) auf einer dem strahlungsemittierenden Halbleiterbauelement (2b) und dem elektrischen Bauelement (3a) gegenüberliegenden Oberfläche des Trägersubstrats, wobei das strahlungsemittierende Halbleiterbauelement (2b) und/oder das elektrische Bauelement (3a) mit dem weiteren elektrischen Bauelement (3b, 3d) mittels einer weiteren Leitstruktur (6), die über eine Durchkontaktierung durch das Trägersubstrat (1) und die erste elektrisch isolierende Schicht (41) führt, elektrisch leitend verbunden werden.
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