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Die
vorliegende Anmeldung betrifft einen elektrischen Anschlussleiter,
der für
ein Halbleiterbauelement geeignet ist, sowie ein Verfahren zur Herstellung
eines elektrischen Anschlussleiters. Weiterhin wird ein Halbleiterbauelement
mit einem elektrischen Anschlussleiter angegeben.
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Für die Herstellung
von Halbleiterbauelementen werden häufig so genannte Leadframes
verwendet. Ein anderes Wort für
Leadframe ist beispielsweise Leiterrahmen. Ein Leadframe weist elektrische
Anschlussleiter für
ein elektronisches Bauelement wie beispielsweise ein Halbleiterbauelement auf.
Die elektrischen Anschlussleiter sind beispielsweise mittels eines
Rahmens des Leadframes in diesem verbunden und gehalten. Ein Leadframe
besteht häufig
zumindest im Wesentlichen aus gestanztem Kupferblech. Allgemein
könnte
man ein Leadframe als Metallplatte bezeichnen, in der mittels Aussparungen
elektrische Anschlussleiter ausgebildet sind.
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Bei
der Herstellung von bekannten Halbleiterbauelementen wird häufig mindestens
ein Halbleiterchip mechanisch und elektrisch mit den vorgesehenen
elektrischen Anschlussleitern verbunden. Nachfolgend werden der
Chip und ein Teil von jedem der Anschlussleiter mit einer Kapselmasse
umkapselt. Die elektrischen Anschlussleiter ragen zum Beispiel seitlich
an einander entgegengesetzten Seiten aus der Kapselmasse heraus.
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Es
ist eine Aufgabe, einen elektrischen Anschlussleiter für ein Halbleiterbauelement
anzugeben, der vielseitiger einsetzbar ist als herkömmliche elektrische
Anschlussleiter. Zudem soll ein besonders vorteilhaftes Halbleiterbauelement
mit dem elektrischen Anschlussleiter sowie ein Verfahren zur Herstellung
des elektrischen Anschlussleiters angegeben werden.
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Es
wird ein elektrischer Anschlussleiter für ein Halbleiterbauelement,
insbesondere für
ein optoelektronisches Halbleiterbauelement, angegeben. Dieser weist
eine erste Leiterschicht und eine zweite Leiterschicht auf, die über einander
zugewandten Hauptflächen
miteinander verbunden sind. Die erste Leiterschicht, die zweite
Leiterschicht oder sowohl die erste als auch die zweite Leiterschicht
weist mindestens einen gedünnten
Bereich auf, in dem ihre Schichtdicke geringer als ihre maximale
Schichtdicke ist.
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Sowohl
der elektrische Anschlussleiter als auch jede der Leiterschichten
für sich
sind insbesondere selbsttragende oder freitragende Elemente, das heißt sie sind
insbesondere in einem Zustand, in dem sie frei von weiterem Material
sind, formstabil und können
unter Beibehaltung ihrer Form als solche bewegt und transportiert
werden. Elektrisch leitfähige Beschichtungen
wie beispielsweise dünne
Metallbeschichtungen oder dünne
Schichten transparenter, elektrisch leitfähiger Oxide, die auf Materialflächen aufgebracht
sind, fallen nicht unter den Ausdruck ”erste Leiterschicht” oder ”zweite
Leiterschicht”.
Das gilt insbesondere, wenn die Beschichtung in einer Form, in der
sie nicht auf einem anderen Material aufgebracht, sondern frei von
weiterem Material ist, für eine übliche Verarbeitung
aufgrund mangelnder Formstabilität
nicht geeignet wäre.
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Gemäß einer
zweckmäßigen Ausführungsform
weisen sowohl die erste Leiterschicht als auch die zweite Leiterschicht
eine maximale Dicke von mindestens 50 μm, bevorzugt von mindestens
80 μm oder
mindestens 90 μm
auf. Das heißt,
die Leiterschicht muss an mindestens einer Stelle eine Dicke aufweisen,
die mindestens so groß wie
eine der angegebenen Dicken ist, wobei die Dicke senkrecht zu einer
Haupterstreckungsebene der Leiterschicht gemessen wird.
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Gemäß mindestens
einer Ausführungsform ist
die erste Leiterschicht, die zweite Leiterschicht oder sowohl die
erste als auch die zweite Leiterschicht eine Metallplatte oder weist
eine Metallplatte auf.
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Die
Leiterschichten weisen jeweils eine flache Form mit einander gegenüber liegenden
Hauptflächen
auf, die durch Seitenflächen
miteinander verbunden sind. Die Seitenflächen sind jeweils kleiner als
die Hauptflächen.
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Durch
die Maßnahme,
den elektrischen Anschlussleiter zumindest mit zwei Teilen in Form
einer ersten und einer zweiten Leiterschicht auszubilden und mindestens
eine der Leiterschichten mit einem gedünnten Bereich zu versehen,
kann der elektrische Anschlussleiter mit mehreren zusätzlichen
Eigenschaften ausgebildet werden, die über herkömmliche Eigenschaften, wie
der elektrischen Leitfähigkeit
und gegebenenfalls der Eignung als Träger für einen Halbleiterchip, hinausgehen.
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Der
Ausdruck ”gedünnter Bereich” impliziert kein
bestimmtes Herstellungsverfahren für die Ausbildung derartiger
Bereiche. Es kann zwar zweckmäßig sein,
ausgehend von einer Leiterschicht mit konstanter Dicke gedünnte Bereiche
z. B. durch Abtragen von Material, beispielsweise mittels Ätzen, oder durch
Einprägen
herzustellen. Dies ist jedoch nicht zwingend erforderlich. Beispielsweise
kann die Leiterschicht von vornherein mit dünneren und dickeren Bereichen
ausgebildet sein. ”Gedünnter Bereich” ist allgemein
dadurch definiert, dass in ihm die Schichtdicke der Leiterschicht
geringer ist als ihre maximale Schichtdicke, unabhängig von
einem Herstellungsverfahren. Zweckmäßigerweise weist der gedünnte Bereich
eine Dicke auf, die um mindestens 10%, um mindestens 25% oder um
mindestens 35% geringer ist als die maximale Dicke der Leiterschicht.
Beispielsweise kann ein gedünnter
Bereich eine Dicke aufweisen, die etwa 40% oder etwa 50% geringer
als die maximale Dicke der Leiterschicht ist.
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Gemäß mindestens
einer Ausführungsform des
elektrischen Anschlussleiters ist die erste Leiterschicht Teil eines
ersten Leadframes und die zweite Leiterschicht Teil eines zweiten
Leadframes. Die zwei Leadframes sind in einem einzigen, zusammengesetzten
Leadframe miteinander verbunden. Wie eingangs bereits erwähnt ist
ein Leadframe, das auch Leiterrahmen genannt werden kann, eine Metallplatte,
in der mehrere elektrische Anschlussleiter für ein Halbleiterbauelement
miteinander verbunden sind, wobei die elektrischen Anschlussleiter
in der Metallplatte durch entsprechende Aussparungen in der Platte
ausgebildet und geformt sind. Der Ausdruck ”Leadframe” ist dem Fachmann geläufig, insbesondere
auch einem Fachmann auf dem Gebiet der Optoelektronik.
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Der
Ausdruck ”Leiterschicht” impliziert
nicht zwingend eine einstückige
Schicht. Vielmehr kann die Leiterschicht auch mehrere voneinander
beabstandete, nebeneinander angeordnete Teilschichten aufweisen.
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Gemäß mindestens
einer Ausführungsform des
elektrischen Anschlussleiters weisen sowohl die erste als auch die
zweite Leiterschicht jeweils mindestens einen gedünnten Bereich
auf, in dem ihre Schichtdicke geringer als ihre maximale Schichtdicke ist.
Dadurch ist eine noch größere Flexibilität hinsichtlich
der Ausbildung zusätzlicher
Funktionen oder besonderer Formen und Strukturen in dem elektrischen Anschlussleiter
ermöglicht.
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Bei
einer Ausgestaltung dieser Ausführungsform überlappt
der gedünnte
Bereich der ersten Leiterschicht lateral mit dem gedünnten Bereich
der zweiten Leiterschicht. Lateral bedeutet im Zusammenhang mit
der vorliegenden Anmeldung eine Richtung, die parallel zu einer
Haupterstreckungsebene der entsprechenden Leiterschicht oder des
elektrischen Anschlussleiters verläuft.
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Gemäß mindestens
einer weiteren Ausführungsform
weist die erste Leiterschicht mindestens einen Durchbruch auf. Der
Durchbruch kann zum Beispiel ein Loch in der Leiterschicht oder
eine Aussparung sein, die sich durch die gesamte Dicke der Leiterschicht
erstreckt. Die Aussparung kann auf mindestens einer Seite offen
sein, das heißt
sie ist nicht notwendigerweise von allen Seiten lateral von Material
der Leiterschicht umgeben. In dem Fall, dass die erste Leiterschicht
mehrere voneinander beabstandete Teilschichten aufweist, ist die
Aussparung eine Lücke
zwischen den Teilschichten.
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Gemäß mindestens
einer Ausgestaltung dieser Ausführungsform
weist die erste Leiterschicht einen gedünnten Bereich auf, der an den
Durchbruch angrenzt.
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Gemäß einer
weiteren Ausgestaltung dieser Ausführungsform weist die zweite
Leiterschicht einen gedünnten
Bereich auf, der lateral mit dem Durchbruch der ersten Leiterschicht überlappt.
Der Durchbruch und der gedünnte
Bereich können
vollständig miteinander überlappen.
Sie können
jedoch auch nur teilweise miteinander überlappen, das heißt der Durchbruch
kann teilweise lateral versetzt zu dem gedünnten Bereich sein.
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Gemäß einer
weiteren Ausgestaltung ist eine Öffnungsfläche des
Durchbruchs in einer Draufsicht auf die erste Leiterschicht kleiner
als eine Fläche
des mit dem Durchbruch überlappenden
gedünnten
Bereichs der zweiten Leiterschicht in der Draufsicht. Draufsicht
bedeutet einen Blickwinkel senkrecht zu einer Haupterstreckungsebene
einer der Leiterschichten oder des elektrischen Anschlussleiters.
Alternativ ist in Draufsicht die Öffnungsfläche des Durchbruchs größer als
die Fläche
des mit dem Durchbruch überlappenden
gedünnten
Bereichs der zweiten Leiterschicht, jeweils in Draufsicht gesehen.
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Gemäß einer
weiteren Ausführungsform weist
die erste Leiterschicht einen Teil auf, der einen Teil der zweiten
Leiterschicht lateral überragt,
wobei ein Bereich zwischen dem Teil der ersten Leiterschicht und
dem lateral überragten
Teil der zweiten Leiterschicht frei von Material des elektrischen
Anschlussleiters ist. Zwischen den Teilen ist insbesondere eine
Lücke vorhanden.
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Bei
einer Ausgestaltung grenzt der Teil der ersten Leiterschicht an
den Durchbruch an.
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Gemäß mindestens
einer weiteren Ausgestaltung des elektrischen Anschlussleiters ist
an einem Rand ein Teil der ersten Leiterschicht vorhanden, der einen
Teil der zweiten Leiterschicht lateral überragt, wobei zwischen dem
Teil der ersten Leiterschicht und dem Teil der zweiten Leiterschicht
ein Bereich ist, der frei von Material des elektrischen Anschlussleiters
ist. Insbesondere ist zwischen den Teilen eine Lücke vorhanden.
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Mindestens
eine weitere Ausführungsform des
elektrischen Anschlussleiters sieht vor, dass die erste und die
zweite Leiterschicht mittels eines Verbindungsmittels miteinander
verbunden sind. Das Verbindungsmittel ist in einer Ausgestaltung
ein elektrisch und/oder thermisch gut leitendes Material. Das Verbindungsmittel
kann mit Vorteil ein Lot oder ein elektrisch leitfähiger Klebstoff
sein.
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Gemäß mindestens
einer weiteren Ausführungsform
des elektrischen Anschlussleiters ist auf einem Teil der zweiten
Leiterschicht ein Chipmontagebereich vorgesehen. Die erste Leiterschicht
ist der zweiten Leiterschicht auf der Seite des Chipmontagebereiches
nachgeordnet. Der Chipmontagebereich ist insbesondere in einer Vertiefung
des elektrischen Anschlussleiters vorgesehen oder ausgebildet.
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Bei
mindestens einer weiteren Ausführungsform
des elektrischen Anschlussleiters ist mindestens eine Innenwand
vorhanden, deren Haupterstreckungsebene schräg zu einer Haupterstreckungsebene
des elektrischen Anschlussleiters verläuft und verglichen mit der
Haupterstreckungsebene des elektrischen Anschlussleiters zu dem
Chipmontagebereich hin gekippt ist. Eine derart ausgebildete Innenwand
kann bei einem optoelektronischen Bauelement als Reflektor für eine von
einem Halbleiterchip emittierte oder zu empfangende elektromagnetische Strahlung
dienen.
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Es
wird ein Halbleiterbauelement angegeben, der den elektrischen Anschlussleiter
in mindestens einer seiner Ausführungsformen
oder Ausgestaltungen aufweist. Der elektrische Anschlussleiter ist
auf einer ersten Seite mit einem Halbleiterchip und mit einer Kapselmasse
versehen, wobei die Kapselmasse den Halbleiterchip umschließt und an
den elektrischen Anschlussleiter angeformt ist.
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Das
Halbleiterbauelement ist gemäß einer Ausführungsform
ein optoelektronisches Halbleiterbauelement. Der Halbleiterchip
ist dabei insbesondere geeignet, eine elektromagnetische Strahlung
zu emittieren und/oder zu empfangen.
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Gemäß mindestens
einer weiteren Ausführungsform
des Halbleiterbauelements ist der elektrische Anschlussleiter auf
einer der ersten Seite gegenüberliegenden
zweiten Seite in einem lateral mit der Kapselmasse überlappenden
Bereich zumindest teilweise frei von der Kapselmasse und von etwaigem
sonstigen isolierenden Material. Das heißt, dass der elektrische Anschlussleiter
auf der zweiten Seite in solchen Bereichen zumindest teilweise frei
von der Kapselmasse ist, in denen auf der gegenüberliegenden ersten Seite Kapselmasse
vorhanden ist. Der freiliegende Teil des elektrischen Anschlussleiters auf
seiner zweiten Seite fungiert insbesondere als externer elektrischer
Anschluss des Halbleiterbauelements.
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Ausführungsformen,
bei denen der Anschlussleiter im Bereich der Kapselmasse vollständig von
dieser umschlossen ist und ein weiterer Teil des Anschlussleiters
aus der Kapselmasse herausragt und auf eine Rückseite der Kapselmasse gebogen ist,
fallen nicht unter die vorhergehend beschriebene Ausführungsform.
Grundsätzlich
kann das Halbleiterbauelement jedoch auch solche Merkmale aufweisen.
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Gemäß einer
weiteren Ausgestaltung des Halbleiterbauelements ist ein Bereich
des elektrischen Anschlussleiters auf der zweiten Seite, der lateral
mit dem Halbleiterchip überlappt,
frei von der Kapselmasse und auch frei von sonstigem elektrisch isolierendem
Material.
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Der
Halbleiterchip ist insbesondere ein Leuchtdiodenchip, wobei der
Ausdruck ”Leuchtdiodenchip” nicht
auf Chips beschränkt
ist, die sichtbares Licht emittieren, sondern generell für alle Halbleiterchips
verwendet wird, die elektromagnetische Strahlung emittieren. Der
Halbleiterchip weist insbesondere eine epitaktische Halbleiterschichtenfolge auf,
die eine aktive Schicht umfasst, in der die elektromagnetische Strahlung
erzeugt wird.
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Die
Kapselmasse ist gemäß einer
weiteren Ausführungsform
zu einem Großteil
oder vollständig strahlungsdurchlässig ausgebildet.
Sie weist in den strahlungsdurchlässigen Teilen einen Transmissionsgrad
von mindestens 50%, bevorzugt von mindestens 70% für eine elektromagnetische
Strahlung aus dem Wellenlängenspektrum
des Halbleiterchips auf.
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Gemäß mindestens
einer weiteren Ausführungsform
des Halbleiterbauelements weist dieses einen zweiten elektrischen
Anschlussleiter auf, der ebenfalls eine erste und eine zweite Leiterschicht aufweist,
die über
einander zugewandten Hauptflächen
miteinander verbunden sind. Auch der zweite elektrische Anschlussleiter
kann gemäß mindestens einer
der beschriebenen Ausführungsformen
des elektrischen Anschlussleiters ausgebildet sein.
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Gemäß mindestens
einer weiteren Ausführungsform
des Halbleiterbauelements überlappt
der elektrische Anschlussleiter vollständig oder zu mindestens 80%,
bevorzugt zu mindestens 90% lateral mit der Kapselmasse. Gemäß einer
weiteren Ausführungsform
gilt dieses zusätzlich
oder alternativ für den
zweiten elektrischen Anschlussleiter.
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Es
wird ein Verfahren zum Herstellen eines elektrischen Anschlussleiters
für ein
Halbleiterbauelement angegeben. Bei dem Verfahren werden eine erste
Leiterschicht und eine zweite Leiterschicht bereitgestellt. Die
Leiterschichten weisen jeweils voneinander abgewandte Hauptflächen auf.
Die erste und die zweite Leiterschicht werden über zwei ihrer Hauptflächen derart
miteinander verbunden, dass diese Hauptflächen einander zugewandt sind.
Das Verbinden der ersten und der zweiten Leiterschicht erfolgt insbesondere
nach dem Bereitstellen der Leiterschichten. Weiterhin wird in der
ersten Leiterschicht, der zweiten Leiterschicht oder sowohl in der ersten
als auch der zweiten Leiterschicht mindestens ein gedünnter Bereich
ausgebildet, in dem die Schichtdicke der entsprechenden Leiterschicht
geringer als ihre maximale Schichtdicke ist.
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Das
Ausbilden des gedünnten
Bereichs kann vor oder nach dem Verbinden der ersten oder der zweiten
Leiterschicht miteinander erfolgen. Das Ausbilden des gedünnten Bereichs
kann insbesondere auch während
des Bereitstellens der entsprechenden Leiterschicht, beispielsweise
während
der Herstellung der Leiterschicht erfolgen. Die Leiterschicht kann
von vornherein mit einem gedünnten
Bereich ausgebildet werden. Der gedünnte Bereich kann jedoch insbesondere
auch durch Materialabtragung oder durch Materialverformung ausgebildet
werden.
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Weitere
Vorteile, bevorzugte Ausführungsformen
und Weiterbildungen des elektrischen Anschlussleiters, des Halbleiterbauelements
und des Verfahrens ergeben sich aus den im Folgenden in Verbindung
mit den Figuren erläuterten
Ausführungsbeispielen.
Es zeigen:
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1 eine
schematische Schnittansicht der ersten und der zweiten Leiterschicht
während
eines Verfahrensstadiums zur Herstellung des elektrischen Anschlussleiters
oder des Halbleiterbauelements gemäß eines ersten Ausführungsbeispiels;
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2 eine
schematische Schnittansicht des elektrischen Anschlussleiters gemäß des ersten
Ausführungsbeispiels
mit den in 1 dargestellten Leiterschichten;
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3 eine
schematische Schnittansicht des Halbleiterbauelements gemäß eines
ersten Ausführungsbeispiels;
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4 eine
schematische Schnittansicht des Halbleiterbauelements gemäß eines
zweiten Ausführungsbeispiels;
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5 eine
schematische Schnittansicht des Halbleiterbauelements gemäß eines
dritten Ausführungsbeispiels;
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6 eine
schematische Schnittansicht des Halbleiterbauelements gemäß eines
vierten Ausführungsbeispiels;
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7 eine
schematische Schnittansicht des Halbleiterbauelements gemäß eines
fünften
Ausführungsbeispiels;
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8 eine
schematische Schnittansicht des Halbleiterbauelements gemäß eines
sechsten Ausführungsbeispiels;
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9 eine
schematische Schnittansicht des Halbleiterbauelements gemäß eines
siebten Ausführungsbeispiels;
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10 eine
erste beispielhafte schematische Draufsicht auf das in 3, 5, 8 oder 9 dargestellte
Halbleiterbauelement;
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11 eine
zweite beispielhafte schematische Draufsicht auf das in 3, 5, 8 oder 9 dargestellte
Halbleiterbauelement; und
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12 ein
beispielhafter Ausschnitt des in 4 dargestellten
Bauelements in einer schematischen Schnittansicht.
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In
den Ausführungsbeispielen
und Figuren sind gleiche oder gleich wirkende Bestandteile jeweils
mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Die dargestellten Bestandteile
sowie die Größenverhältnisse
der Bestandteile untereinander sind nicht als maßstabsgerecht anzusehen. Vielmehr
sind einige Details der Figuren zum besseren Verständnis übertrieben
groß dargestellt.
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In 1 sind
eine erste Leiterschicht 11 und eine zweite Leiterschicht 12 schematisch
dargestellt. Sowohl die erste als auch die zweite Leiterschicht weisen
mehrere gedünnte
Bereiche auf, was nachfolgend im Zusammenhang mit 2 erläutert wird.
Die erste Leiterschicht 11 weist zudem mehrere Durchbrüche auf.
Die Durchbrüche
können
beispielsweise als Löcher
ausgebildet sein. Sie können
aber auch Aussparungen sein, die auf mindestens einer Seite offen
sind oder die die verschiedenen in 1 sichtbaren
Teile der ersten Leiterschicht 11 voneinander trennen.
Mit anderen Worten kann die erste Leiterschicht 11 auch
mehrere voneinander separate Teile aufweisen.
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Sowohl
die erste als auch die zweite elektrische Leiterschicht weist elektrisch
leitfähiges
Material auf. Die Leiterschichten können insbesondere auch vollständig aus
elektrisch leitfähigem
Material bestehen. Alternativ können
sie auch nur teilweise aus elektrisch leitfähigem Material bestehen. Bevorzugt
bestehen sie jedoch zu einem Großteil aus elektrisch leitfähigem Material,
beispielsweise zu mehr als 50%, mehr als 75% oder mehr als 80%.
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Die
Leiterschichten 11, 12 weisen metallisches Material
auf oder bestehen aus einem solchen. Beide Leiterschichten können beispielsweise
zu einem Großteil
aus Kupfer bestehen.
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Zusätzlich können die
Leiterschichten z. B. mit mindestens einem weiteren Metall, beispielsweise
Gold, Silber oder Zinn beschichtet sein.
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Die
maximale Dicke beider Leiterschichten 11, 12 oder
einer der Leiterschichten beträgt
beispielsweise 0,1 mm, 0,15 mm oder 0,2 mm. Insbesondere können auch
Leiterschichten mit unterschiedlichen maximalen Dicken verwendet
werden. Z. B. kann die erste Leiterschicht 11 eine maximale Dicke 13 von
etwa 0,15 mm aufweisen und die zweite Leiterschicht 12 eine
maximale Dicke 23 von 0,4 mm, oder umgekehrt.
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Zur
Herstellung des elektrischen Anschlussleiters 10 werden
die erste und die zweite elektrische Leiterschicht 11, 12 mittels
eines Verbindungsmaterials 3 miteinander verbunden, siehe 2.
Das Verbindungsmaterial 3 ist beispielsweise ein Lot oder
ein elektrisch leitfähiger
Klebstoff. Grundsätzlich
kann auch ein elektrisch isolierendes Verbindungsmaterial verwendet
werden.
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Zumindest
einige der gedünnten
Bereiche der ersten Leiterschicht 11 sowie einige der Durchbrüche 4 könnten grundsätzlich auch
erst erzeugt werden, nachdem die erste Leiterschicht 11 und
die zweite Leiterschicht 12 mittels des Verbindungsmittels 3 miteinander
verbunden worden sind.
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Wie
in 2 zu erkennen ist, lässt sich der elektrische Anschlussleiter 10 durch
die Verwendung von mindestens zwei Leiterschichten 11, 12 auf
technisch einfache Weise mit einer Vielzahl dreidimensionaler Strukturen
versehen, die auf andere Weise nicht oder nur mit signifikant höherem Aufwand
realisierbar wären.
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Bei
dem in 2 dargestellten elektrischen Anschlussleiter 10 weist
die erste Leiterschicht 11 an einem ersten Rand einen gedünnten Bereich 111 auf, der
einen gedünnten
Bereich 121 der zweiten Leiterschicht 12 lateral überragt.
Zwischen dem gedünnten Bereich 111 der
ersten Leiterschicht und dem gedünnten
Bereich 121 der zweiten Leiterschicht ist ein Bereich,
der frei von Material der elektrischen Anschlussschicht ist. Bei
der Darstellung in 2 ist der komplette Bereich
zwischen den gedünnten
Bereichen am Rand 111, 121 frei von Material des
Anschlussleiters. Ein Teil dieses Bereiches könnte jedoch auch Material des
Anschlussleiters aufweisen, beispielsweise könnte Verbindungsmaterial 3 in
den Bereich hineinragen.
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Eine
derartige Lücke
an einem Rand des elektrischen Anschlussleiters kann bei einem herzustellenden
Bauelement wie ein Verankerungselement für eine Kapselmasse wirken,
mittels dem das Risiko einer Delamination von Kapselmasse und elektrischem
Anschlussleiter deutlich verringert werden kann. Auch die anderen
Strukturen des in 2 dargestellten elektrischen
Anschlussleiters können als
ein Ankerelement für
eine Kapselmasse wirken, wenn die jeweiligen Lücken zwischen Teilen der ersten
Leiterschicht 11 und der zweiten Leiterschicht 12 zumindest
teilweise von einer Kapselmasse gefüllt werden.
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Die
in 2 dargestellten gedünnten Bereiche 112, 113 der
ersten Leiterschicht 11 grenzen an einen Durchbruch 4 an.
Zudem überragen
sie jeweils lateral einen Teil eines gedünnten Bereiches 122 der zweiten
Leiterschicht 12. Dazwischen ist jeweils eine Lücke. Zudem
ist damit auch eine Vertiefung in dem elektrischen Anschlussleiter 10 ausgebildet.
Die Querschnittsfläche
der Vertiefung vergrößert sich, gesehen
in einer Draufsicht, im Verlauf von einer Außenseite der ersten Leiterschicht 11 zur
zweiten Leiterschicht 12 hin.
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Derartige
Vertiefungen können
zum Beispiel als reines Ankerelement des elektrischen Anschlussleiters 10 verwendet
werden. Zudem kann der Boden einer derartigen Vertiefung jedoch
auch als Montagefläche
für einen
Halbleiterchip verwendet werden, der entsprechend in der Vertiefung
angeordnet ist.
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In
der Mitte des elektrischen Anschlussleiters 10 gemäß 2 ist
eine weitere Vertiefung ausgebildet. Gedünnte Bereiche 114, 115 der
ersten Leiterschicht grenzen bei dieser Vertiefung an einen Durchbruch 4 an
und überragen
einen gedünnten
Bereich 123 der zweiten Leiterschicht 12 lateral.
Zwischen den gedünnten
Bereichen 114, 115 der ersten Leiterschicht 11 und
dem gedünnten
Bereich 123 der zweiten Leiterschicht 12 ist eine
Lücke.
Im Unterschied zu der vorhergehend beschriebenen Vertiefung weist
diese Vertiefung einen anderen Verlauf der Größe der Querschnittsfläche auf.
Ausgehend von der Außenseite
der ersten Leiterschicht 11 verkleinert sich die Querschnittsfläche der
Vertiefung innerhalb des Durchbruchs zunächst, um im Bereich der zweiten
Leiterschicht 12 wieder größer zu werden.
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Die
an den Durchbruch 4 angrenzenden gedünnten Bereiche 114, 115 der
ersten Leiterschicht sind im Unterschied zu den gedünnten Bereichen 112, 113 in
einem Teil der Leiterschicht 11 ausgebildet, der zu der
zweiten Leiterschicht 12 hin gewandt ist und der eine Hauptfläche der
ersten Leiterschicht 11 bildet, über die die erste Leiterschicht 11 mit
der zweiten Leiterschicht 12 verbunden ist.
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Bei
dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel eines elektrischen
Anschlussleiters ist ein weiterer gedünnter Bereich 116 der
ersten Leiterschicht 11 vorhanden, der einen Teil der zweiten
Leiterschicht 12 lateral überragt. Dabei ist jedoch nur
ein Teil des Bereichs zwischen dem gedünnten Bereich 116 und
dem von diesem überragten
Teil der zweiten Leiterschicht 12 frei von Material des
elektrischen Anschlussleiters 10. Dies ist dadurch realisiert,
dass ein gedünnter
Bereich 124 der zweiten Leiterschicht 12 nur teilweise
mit dem gedünnten
Bereich 116 überlappt.
Der gedünnte
Bereich 124 der zweiten Leiterschicht 12 überlappt
auch nur teilweise lateral mit einem weiteren Durchbruch 4,
an den der gedünnte Bereich 116 angrenzt.
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Durch
derartige teilweise laterale Überlappungen
können
in dem elektrischen Anschlussleiter 10 effektiv kleinere
Strukturelemente, wie zum Beispiel wegragende Teile oder Öffnungen,
ausgebildet werden als jeweils in einer der Leiterschichten 11, 12. Wenn
zum Beispiel die gedünnten
Bereiche und die Durchbrüche
mittels Ätzen
in Leiterschichten aus Metall hergestellt werden, dann liegt eine
Mindestgröße einer
lateralen Ausdehnung der gedünnte
Bereiche und des Durchbruchs in der Größenordnung der maximalen Dicke
der unstrukturierten Leiterschicht.
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An
einem zweiten Rand der elektrischen Anschlussschicht 10 weist
die erste Leiterschicht 11 einen ungedünnten Teil 118 auf,
der einen Teil 125 der zweiten Leiterschicht 12 lateral überragt,
wobei zwischen diesen Teilen 118, 125 der Leiterschichten 11, 12 eine
Lücke besteht.
Auch diese kann als Verankerungselement für eine Kapselmasse dienen.
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In
den 3 bis 9 ist jeweils ein Ausführungsbeispiel
eines Halbleiterbauelements veranschaulicht. Das Halbleiterbauelement
ist beispielsweise ein optoelektronisches Bauelement, zum Beispiel
ein Leuchtdiodenbauelement. Es weist jeweils einen ersten elektrischen
Anschlussleiter 10 und einen zweiten elektrischen Anschlussleiter 20 auf.
Der erste elektrische Anschlussleiter 10 weist jeweils
einen Chipmontagebereich 5 auf, auf dem ein Halbleiterchip 50 mechanisch
und elektrisch leitend montiert ist.
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Der
Halbleiterchip 50 ist zum Beispiel ein Leuchtdiodenchip.
Dieser weist zum Beispiel eine epitaktische Halbleiterschichtenfolge
auf, die aktive Schicht umfasst. Die aktive Schicht kann insbesondere
aus mehreren Teilschichten zusammen gesetzt sein, die insbesondere
auch unterschiedliche Materialzusammensetzungen aufweisen können.
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Die
Halbleiterschichtenfolge weist beispielsweise III/V-Verbindungs-Halbleitermaterialien
auf. Ein III/V-Verbindungs-Halbleitermaterial
weist wenigstens ein Element aus der dritten Hauptgruppe, wie beispielsweise
B, Al, Ga, In, und ein Element aus der fünften Hauptgruppe, wie beispielsweise
N, P, As, auf. Insbesondere umfasst der Begriff ”III/V-Verbindungs-Halbleitermaterial” die Gruppe
der binären, ternären oder
quaternären
Verbindungen, die wenigstens ein Element aus der dritten Hauptgruppe und
wenigstens ein Element aus der fünften
Hauptgruppe enthalten, beispielsweise Nitrid- und Phosphid-Verbindungshalbleiter.
Eine solche binäre,
ternäre
oder quaternäre
Verbindung kann zudem zum Beispiel ein oder mehrere Dotierstoffe
sowie zusätzliche
Bestandteile aufweisen.
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Die
aktive Schicht 11 umfasst bevorzugt einen pn-Übergang,
eine Doppelheterostruktur, einen Einfach-Quantentopf (SQW, single
quantum well) oder, besonders bevorzugt, eine Mehrfach-Quantentopfstruktur
(MQW, multi quantum well) zur Strahlungserzeugung. Die Bezeichnung
Quantentopfstruktur entfaltet hierbei keine Bedeutung hinsichtlich der
Dimensionalität
der Quantisierung. Sie umfasst somit u. a. Quantentröge, Quantendrähte und
Quantenpunkte und jede Kombination dieser Strukturen. Beispiele
für MQW-Strukturen
sind dem Fachmann bekannt.
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Bei
den in den 3, 4, 5, 8 und 9 veranschaulichten
Ausführungsbeispielen ist
der Chipmontagebereich 5 jeweils auf einer Außenfläche der
zweiten Leiterschicht 12 des ersten elektrischen Anschlussleiters 10 ausgebildet.
Die erste Leiterschicht 11 folgt der zweiten Leiterschicht 12 auf
der Seite des Chipmontagebereichs 5 nach. Somit ist der
Halbleiterchip 50 jeweils zumindest teilweise lateral von
Material der ersten elektrischen Anschlussschicht 10 umgeben.
Mit anderen Worten ist er in einer Vertiefung der ersten elektrischen
Anschlussschicht 10 angeordnet.
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Auf
der Seite des Chipmontagebereiches 5 und des Halbleiterchips 50 sind
der erste elektrische Anschlussleiter 10 und der Halbleiterchip 50 mit
einer Kapselmasse 9 des Halbleiterbauelements versehen.
Die Kapselmasse 9 kapselt den Halbleiterchip 50 ein
und ist an den elektrischen Anschlussleiter 10 angeformt.
Auf einer den Chipmontagebereich 5 gegenüberliegenden
Seite des elektrischen Anschlussleiters 10 ist dieser frei
von der Kapselmasse sowie von sonstigem elektrisch isolierendem
Material. Dieser Bereich der Außenfläche des
ersten elektrischen Anschlussleiters 10 dient beispielsweise
als eine externe elektrische Kontaktfläche 81 des Halbleiterbauelements.
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Bei
den in den 3, 4 und 8 veranschaulichten
Ausführungsbeispielen
ist der Chipmontagebereich 5 auf einer Außenfläche eines
gedünnten
Bereiches 122 der zweiten Leiterschicht 12 ausgebildet.
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Wenn
der Chipmontagebereich 5 auf einer Außenfläche eines gedünnten Bereiches 122 der zweiten
Leiterschicht 12 ausgebildet ist, lässt sich der Abstand zwischen
dem Chipmontagebereich 5 und der externen elektrischen
Anschlussfläche 81 mit Vorteil
besonders klein realisieren. Dadurch lässt sich ein besonders geringer
thermischer Widerstand zwischen dem Halbleiterchip 50 und
der elektrischen Anschlussfläche 81 erreichen,
was sich positiv auf den Betrieb, die Leistung und die Beständigkeit
des Halbleiterbauelements auswirken kann.
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Ein
besonders geringer thermischer Widerstand kann in der Regel jedoch
immer dann realisiert werden, wenn der Chipmontagebereich 5 auf
einer Außenfläche der
zweiten Leiterschicht (d. h. der ”unteren”, von der Hauptabstrahlrichtung
abgewandten Leiterschicht) ausgebildet ist, unabhängig davon,
ob der Chipmontagebereich in einem ungedünnten oder einem gedünnten Bereich
ausgebildet ist. Wenn z. B. die erste Leiterschicht im Wesentlichen
aus Kupfer besteht, spielt die Dicke der Leiterschicht für den thermischen
Widerstand nur eine geringe Rolle. Wenn der Chipmontagebereich 5 dagegen
auf einer Außenfläche der
ersten Leiterschicht (d. h. der ”oberen”, der zweiten Leiterschicht
in Hauptabstrahlrichtung nachgeordneten Leiterschicht) ausgebildet
ist, kann es je nach Ausgestaltung zwischen der zweiten und der
ersten Schicht zu einem Wärmestau
kommen. Dies könnte
sich negativ auf den thermischen Widerstand auswirken. Dennoch ist
es grundsätzlich auch
gut möglich,
den Chipmontagebereich 5 auf einer Außenfläche der zweiten Leiterschicht
auszubilden, siehe 6 und 7.
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Bei
den in den 5 und 9 veranschaulichten
Ausführungsbeispielen
des Halbleiterbauelements ist der Chipmontagebereich 5 jeweils
auf einer Außenfläche eines
Teils der zweiten Leiterschicht 12 ausgebildet, dessen
Dicke einer maximalen Dicke 23 der zweiten Leiterschicht
entspricht.
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Bei
dem in 5 dargestellten Ausführungsbeispiel weist die zweite
Leiterschicht 12 an den Rändern jeweils gedünnte Bereiche 121, 122 auf.
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Das
Halbleiterbauelement gemäß 9 weist
dagegen zum Beispiel eine zweite Leiterschicht 12 des ersten
elektrischen Anschlussleiters 10 auf, die keine gedünnten Bereiche
aufweist. In diesem Fall kann die zweite Leiterschicht 12 zum
Beispiel aus einer Metallplatte mit im Wesentlichen konstanter Dicke
gebildet sein.
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Bei
den in den 3, 5, 8 und 9 veranschaulichten
Ausführungsbeispielen
ist jeweils die Vertiefung, in der der Halbleiterchip 50 angeordnet
ist, als ein Verankerungselement ausgebildet, bei denen zwischen
Teilen der ersten Leiterschicht 11 und von diesen lateral überragten
Teilen der zweiten Leiterschicht 12 Lücken vorhanden sind, die von
der Kapselmasse 9 ausgefüllt sind.
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Im
Unterschied dazu weist das in 4 veranschaulichte
beispielhafte Halbleiterbauelement eine Vertiefung mit Rändern auf,
die als Reflektoren fungieren können.
Bei dem Ausführungsbeispiel
gemäß 4 ist
der Chipmontagebereich 5 von mindestens zwei Innenwänden der
Vertiefung umgeben, deren Haupterstreckungsebene 51 schräg zu einer Haupterstreckungsebene
des elektrischen Anschlussleiters 10 verläuft und
verglichen mit der Haupterstreckungsebene des elektrischen Anschlussleiters 10 zu
dem Chipmontagebereich 5 hin gekippt ist.
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In 4 sind
die Innenwände
derart dargestellt, dass sie aus mehreren rechteckigen Stufen gebildet
sind. In Realität
handelt es sich jedoch in aller Regel nicht um rechteckige Stufen,
sondern um teilweise gewölbte
und abgerundete Flächen.
Konkave Wölbungen
entstehen beispielsweise, wenn man den Durchbruch 4, die
gedünnten
Bereiche 112, 113 der ersten Leiterschicht und
den gedünnten
Bereich 122 der zweiten Leiterschicht 121 in einer
Metallplatte von im Wesentlichen konstanter Dicke mittels Ätzen ausbildet.
Eine schematische beispielhafte Darstellung derartiger konkaver
Wölbungen
der Stufen einer Innenwand ist in dem in 12 gezeigten
Ausschnitt gegeben.
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Die
Innenwände
können
auch auf andere Weise ausgebildet werden. Zudem können zusätzliche
Maßnahmen
getroffen werden, um die Innenwände
zu glätten.
In 12 ist mittels gestrichelter Linien beispielhaft
veranschaulicht, wie der Verlauf oder die Form einer geglätteten Innenwand
aussehen könnte.
Ein Glätten
oder Entfernen der Kanten kann z. B. mittels Elektropolieren oder ähnlichen
Verfahren erfolgen. Die Innenwände
werden weitgehend so geformt, dass an Ihnen elektromagnetische Strahlung
des Halbleiterchips 50 in eine Abstrahlrichtung des Halbleiterbauelements
abgelenkt werden kann.
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Wenn
Innenwände
des Anschlussleiters 10 als Reflektor ausgebildet sind,
wie in den 4 und 12 beispielhaft
veranschaulicht, dann ist es vorteilhaft, wenn der Boden der Vertiefung,
auf dem der Chipmontagebereich 50 ausgebildet ist, möglichst tief
ist, damit die ”Reflektoren” möglichst
hoch über den
Chip 5 reichen. Beispielsweise ist der gedünnnte Bereich 122 der
zweiten Leiterschicht 12 um mindestens 60%, um mindestens
70% oder um mindestens 80% dünner
als die maximale Dicke der zweiten Leiterschicht. Zusätzlich oder
alternativ weist der gesamte Anschlussleiter 10 z. B. eine
Gesamtdicke von mindestens 4 mm, von mindesten 5 mm oder mindestens
6 mm auf.
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Bei
den in den 6 und 7 dargestellten Ausführungsbeispielen
ist der Chipmontagebereich 5 jeweils auf einer Außenfläche der
ersten Leiterschicht 11 ausgebildet. Die zweite Leiterschicht 12 ist auf
einer dem Chipmontagebereich 5 abgewandten Seite der ersten
Leiterschicht 11 angeordnet.
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Bei
dem in 6 dargestellten Ausführungsbeispiel weist die erste
Leiterschicht 11 zum Beispiel keinen Durchbruch auf.
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Im
Unterschied dazu weist die erste Leiterschicht 11 des ersten
elektrischen Anschlussleiters 10 bei dem in 7 dargestellten
Ausführungsbeispiel
einen Durchbruch 4 auf, an den gedünnte Bereiche 112, 113 angrenzen,
sodass ein Verankerungselement ausgebildet ist. Die Vertiefung dieses
Verankerungselements ist jedoch zum Beispiel frei von einem Halbleiterchip 50.
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Die
Kapselmasse 9 weist beispielsweise Silikon auf oder besteht
zumindest zu einem Großteil aus
diesem. Ein Teil der Kapselmasse 9 ist zum Beispiel zu
einer Linse 91 geformt. Die Kapselmasse 9 umschließt zum Beispiel
den ersten elektrischen Anschlussleiter 10 und den zweiten
elektrischen Anschlussleiter 20 jeweils lateral vollständig und
bedeckt die Anschlussleiter 10, 20 von einer Seite
her vollständig.
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Die
Kapselmasse 9 kann zum Beispiel eine vom Halbleiterchip 50 abgewandte
Seite der elektrischen Anschlussleiter, entgegen der Veranschaulichungen
in den Figuren, zu einem Teil ebenfalls bedecken. Ein weiterer Teil
der elektrischen Anschlussleiter 10, 20 bleibt
jedoch auch in diesem Fall frei von der Kapselmasse 9 und
von sonstigem elektrisch isolierenden Material und bildet im Falle
des ersten Anschlussleiters 10 eine elektrische Anschlussfläche 81 und
im Falle des zweiten elektrischen Anschlussleiters 20 eine
elektrische Anschlussfläche 82.
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Der
zweite elektrische Anschlussleiter 20 weist zum Beispiel
analog zum ersten elektrischen Anschlussleiter ebenfalls mindestens
eine erste Leiterschicht 21 und eine zweite Leiterschicht 22 auf. Der
erste elektrische Anschlussleiter 10 und/oder der zweite
elektrische Anschlussleiter 20 können grundsätzlich noch weitere elektrische
Leiterschichten aufweisen, die in den Ausführungsbeispielen jedoch nicht
dargestellt sind.
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Der
Halbleiterchip 50 ist beispielsweise mittels eines Bonddrahtes 6 elektrisch
leitend mit einer internen elektrischen Anschlussfläche 7 des
zweiten elektrischen Anschlussleiters 20 verbunden. Auf
einer der internen elektrischen Anschlussfläche 7 gegenüberliegenden
Seite weist der zweite elektrische Anschlussleiter eine externe
elektrische Anschlussfläche 82 auf,
die frei von isolierendem Material ist. Statt eines Bonddrahtes 6 können grundsätzlich auch
andere elektrische Verbindungsmittel zum elektrisch leitenden Verbinden
des Halbleiterchips 50 mit dem zweiten elektrischen Anschlussleiter 20 verwendet
werden.
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Mindestens
einer der elektrischen Anschlussleiter 10, 20 kann
grundsätzlich
auch einstückig
oder einteilig ausgebildet sein.
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Die
zweiten elektrischen Anschlussleiter sind bei den Ausführungsbeispielen
gemäß der 3, 4, 5, 7, 8 und 9 beispielsweise
jeweils gleich ausgebildet. Sie weisen jeweils in der ersten Leiterschicht 21 einen
ersten gedünnten Bereich 211 auf,
der einen ersten gedünnten
Bereich 221 der zweiten Leiterschicht 22 lateral überragt. Zwischen
den ersten gedünnten
Bereichen 211, 221 ist eine Lücke vorhanden. Zudem weist
die erste Leiterschicht 21 einen zweiten gedünnten Bereich 212 auf,
der einen zweiten gedünnten
Bereich 222 der zweiten Leiterschicht 22 lateral überragt.
Auch zwischen diesen gedünnten
Bereichen 212, 222 ist eine Lücke vorhanden.
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Bei
dem in 6 dargestellten Ausführungsbeispiel weist die erste
Leiterschicht des zweiten elektrischen Anschlussleiters 20 gedünnte Bereiche 211, 212 auf,
die an einen Durchbruch 4 der ersten Leiterschicht 21 angrenzen.
Die zweite Leiterschicht 22 der zweiten elektrischen Anschlussschicht 20 weist
beispielsweise keine gedünnten
Bereiche auf. Die interne Kontaktfläche 7 ist durch eine
Außenfläche der
zweiten Leiterschicht 22 gebildet.
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In 10 ist
ein erstes Ausführungsbeispiel einer
Draufsicht auf das in 3, 4, 5, 8 oder 9 dargestellte
Halbleiterbauelement. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist der Halbleiterchip 50 lateral
vollständig
von der ersten Anschlussschicht 11 und gegebenenfalls von
Teilen der zweiten Anschlussschicht 12 umgeben. Mit anderen
Worten ist eine Vertiefung des elektrischen Anschlussleiters 10 vorhanden,
in dem der Halbleiterchip 50 angeordnet ist, die auf allen
Seiten Innenwände
aufweist.
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Im
Unterschied dazu ist bei der in 11 dargestellten
Draufsicht die Vertiefung, in der der Halbleiterchip 50 angeordnet
ist, ein an zwei gegenüberliegenden
Seiten offener Graben. Bei einem derartigen Ausführungsbeispiel könnten die
Schnittansichten gemäß 3, 4, 5, 8 und 9 alternativ
auch seitliche Draufsichten auf das Halbleiterbauelement sein, da
die Vertiefung an zwei Seiten seitlich offen ist.
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Die
Erfindung ist nicht durch die Beschreibung der Erfindung 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.