-
Die vorliegende Anmeldung betrifft ein Gehäuse und ein Verfahren zur Herstellung eines Gehäuses für ein optoelektronisches Bauelement sowie ein optoelektronisches Bauelement mit einem solchen Gehäuse.
-
Zur Herstellung von optoelektronischen Bauelementen auf der Basis von strahlungsemittierenden Halbleiterchips finden insbesondere für Bauelemente mit einer vergleichsweise hohen Ausgangsleistung oftmals Gehäuse auf Keramikbasis Anwendung, da sich diese durch eine hohe Alterungsstabilität und gute Wärmeableitungseigenschaften auszeichnen. Die Herstellung dieser Gehäuse ist jedoch vergleichsweise aufwändig und kostenintensiv. Die Herstellung von kostengünstigeren Kunststoffgehäusen ist oftmals dadurch erschwert, dass viele Kunststoffe eine nicht ausreichende Alterungsstabilität, etwa aufgrund von Degradation bedingt durch im Halbleiterchip erzeugte ultraviolette Strahlung. Weiterhin weisen Kunststoffe oftmals eine vergleichsweise schlechte Haftung an Leiterrahmen auf.
-
Eine Aufgabe ist es, ein Gehäuse anzugeben, das eine hohe mechanische Stabilität, eine hohe Strahlungsstabilität und eine hohe Alterungsstabilität aufweist und gleichzeitig einfach und kostengünstig herstellbar ist. Weiterhin soll ein Verfahren angegeben werden, mit dem ein Gehäuse einfach und zuverlässig hergestellt werden kann.
-
Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche.
-
In einer Ausführungsform weist ein Gehäuse für ein vorzugsweise oberflächenmontierbares optoelektronisches Bauelement eine zur Montage des Gehäuses vorgesehene Montagefläche, einen ersten Anschlussleiter, einen zweiten Anschlussleiter und einen Gehäusekörper auf. Der Gehäusekörper weist einen Verbindungsbereich auf, der den ersten Anschlussleiter und den zweiten Anschlussleiter mechanisch miteinander verbindet. Der Gehäusekörper weist einen Oberflächenbereich auf, der den Verbindungsbereich auf der der Montagefläche abgewandten Seite zumindest bereichsweise bedeckt. Der Verbindungsbereich und der Oberflächenbereich sind bezüglich des Materials voneinander verschieden.
-
Der Gehäusekörper weist also zwei Teilbereiche auf, die im Hinblick auf unterschiedliche, insbesondere voneinander verschiedene, Eigenschaften hin optimierbar sind.
-
Vorzugsweise basieren der Verbindungsbereich und der Oberflächenbereich jeweils auf einem Polymer-Material. Im Unterschied zu keramischem Material sind Polymer-Materialien einfach und kostengünstig zu verarbeiten.
-
Der Verbindungsbereich weist vorzugsweise ein hochtemperaturbeständiges Polymer-Material auf. Beispielsweise eignet sich ein Epoxid oder ein Thermoplast, etwa PPA, LCP (Liquid Crystal Polymer) oder PEEK.
-
Unter hochtemperaturbeständig wird in diesem Zusammenhang insbesondere verstanden, dass das Material mindestens Temperaturen von 250°C, bevorzugt von mindestens 400°C standhält, ohne eine wesentliche Degradation oder Deformation zu zeigen. Die Gefahr einer Schädigung des Gehäuses bei dessen Montage, beispielsweise mittels Lötens, wird so vermindert.
-
Das Material für den Verbindungsbereich ist vorzugsweise so gewählt, dass es eine gute Haftung zu den Anschlussleitern aufweist und die Anschlussleiter mechanisch stabil miteinander verbindet. Das Material für den Verbindungsbereich kann weitgehend unabhängig von seinen optischen Eigenschaften ausgewählt werden. Insbesondere kann das Material auch für Strahlung im sichtbaren Spektralbereich absorbierend, beispielsweise schwarz, ausgebildet sein.
-
Der Oberflächenbereich ist vorzugsweise so ausgebildet, dass er eine hohe Strahlungsstabilität, insbesondere eine höhere Strahlungsstabilität als der Verbindungsbereich, aufweist, insbesondere gegenüber Strahlung im ultravioletten Strahlungsbereich.
-
In einer bevorzugten Ausgestaltung enthält das Material des Oberflächenbereichs ein Silikon. Silikon zeichnet sich durch eine hohe Strahlungsstabilität aus.
-
Weiterhin bevorzugt ist das Material des Oberflächenbereichs mit Partikeln gefüllt, die für elektromagnetische Strahlung, insbesondere im sichtbaren Spektralbereich, reflektierend sind. Beispielsweise eignen sich Titandioxid-Partikel.
-
Der Gehäusekörper erstreckt sich in vertikaler Richtung, also in einer senkrecht zur Montagefläche verlaufenden Richtung, vorzugsweise zwischen der Montagefläche und einer Oberseite. Die Oberseite ist bevorzugt zumindest bereichsweise durch den Oberflächenbereich gebildet.
-
Zumindest ein Bereich der Oberseite erstreckt sich bevorzugt in vertikaler Richtung über den ersten Anschlussleiter und/oder den zweiten Anschlussleiter hinaus. In diesem Bereich ist die Oberseite vorzugsweise vollständig durch den Oberflächenbereich gebildet.
-
Mittels des Oberflächenbereichs kann der von der Oberseite aus gesehen darunter liegende Verbindungsbereich vor auftreffender Strahlung geschützt werden, sodass für den Verbindungsbereich auch ein Material Anwendung finden kann, das bei alleiniger Verwendung für den Gehäusekörper eine zu starke Degradation aufgrund von Strahlung aufweisen würde.
-
Eine den Gehäusekörper in lateraler Richtung, also in einer entlang der Montagefläche verlaufenden Richtung, begrenzende Außenfläche ist vorzugsweise nur bereichsweise, insbesondere in einem an die Oberseite angrenzenden Bereich, mittels des Oberflächenbereichs gebildet.
-
In einer bevorzugten Ausgestaltung weist der Gehäusekörper auf der der Montagefläche abgewandten Seite eine zur Befestigung eines optoelektronischen Halbleiterchips vorgesehene Ausnehmung auf. In der Ausnehmung kann der Halbleiterchip befestigt und mit dem ersten Anschlussleiter und dem zweiten Anschlussleiter elektrisch leitend verbunden werden.
-
In einer bevorzugten Ausgestaltung bildet der Oberflächenbereich eine Seitenfläche der Ausnehmung. So ist gewährleistet, dass der Teil des Gehäusekörpers, der im Betrieb des Halbleiterchips der erzeugten Strahlung am stärksten ausgesetzt ist, eine hinreichend hohe Strahlungsstabilität aufweist.
-
In einer bevorzugten Ausgestaltung erstrecken sich der erste Anschlussleiter und/oder der zweite Anschlussleiter in einer zur Montagefläche senkrecht verlaufenden Richtung bereichsweise vollständig durch den Gehäusekörper hindurch. Zumindest ein Anschlussleiter, bevorzugt beide Anschlussleiter, sind so auf einfache Weise von der Montagefläche her elektrisch kontaktierbar.
-
Bei einem optoelektronischen Bauelement mit dem beschriebenen Gehäuse ist bevorzugt ein optoelektronischer Halbleiterchip in dem Gehäuse angeordnet und weiterhin bevorzugt elektrisch leitend mit dem ersten Anschlussleiter und dem zweiten Anschlussleiter verbunden. Weiterhin bevorzugt ist der Halbleiterchip in eine Verkapselung eingebettet, die vorzugsweise zumindest bereichsweise an den Oberflächenbereich angrenzt.
-
Die Verkapselung kann auch mehrschichtig ausgebildet sein. Beispielsweise kann eine an eine Seitenfläche des Halbleiterchips angrenzende Teilschicht für die im Halbleiterchip erzeugte Strahlung reflektierend ausgebildet sein. Eine den Halbleiterchip auf der vom Träger abgewandten Seite bedeckende Teilschicht der Verkapselung ist vorzugsweise für die erzeugte Strahlung transparent oder zumindest transluzent ausgebildet. Weiterhin kann in die Verkapselung oder zumindest in eine Teilschicht der Verkapselung ein Strahlungskonversionsmaterial und/oder ein Diffusormaterial eingebettet sein.
-
Bei einem Verfahren zur Herstellung eines Gehäuses für ein optoelektronisches Bauelement werden gemäß einer Ausführungsform ein erster Anschlussleiter und ein zweiter Anschlussleiter bereitgestellt. Die Anschlussleiter werden bereichsweise mittels einer ersten Formmasse zur Ausbildung eines Verbindungsbereichs eines Gehäusekörpers umformt. Der Verbindungsbereich verbindet den ersten Anschlussleiter und den zweiten Anschlussleiter mechanisch miteinander. Zur Ausbildung eines Oberflächenbereichs des Gehäusekörpers wird der Verbindungsbereich mittels einer zweiten Formmasse bereichsweise umformt.
-
Die Ausbildung des Gehäusekörpers erfolgt also in zwei nacheinander durchgeführten Umformungsschritten. Die erste Formmasse und die zweite Formmasse sind zweckmäßigerweise bezüglich des Materials voneinander verschieden.
-
In einer bevorzugten Ausgestaltung werdender Verbindungsbereich und/oder der Oberflächenbereich mittels Gießens, Spritzgießens (injection molding) oder Spritzpressens (transfer molding) hergestellt.
-
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung wird zwischen dem Umformen mittels der ersten Formmasse und dem Umformen mittels der zweiten Formmasse ein Reinigungsschritt zum Entfernen von Material der ersten Formmasse durchgeführt. Alternativ kann der Reinigungsschritt auch nach dem Umformen mittels der zweiten Formmasse erfolgen.
-
Der Reinigungsschritt kann beispielsweise mittels eines Plasma-Verfahrens, elektrolytisch oder mechanisch, etwa durch einen Partikelstrahl mit oder ohne Flüssigkeit durchgeführt werden.
-
Alternativ oder ergänzend kann zur Entfernung von Material der zweiten Formmasse ein Reinigungsschritt nach dem Umformen des Verbindungsbereichs durchgeführt werden.
-
Bei dem Verfahren liegen die Anschlussleiter bevorzugt in einem Verbund vor, der für die insbesondere gleichzeitige Herstellung mehrerer Gehäuse vorgesehen ist. Nach dem Umformen mittels der ersten und der zweiten Formmasse können die Gehäuse aus dem Verbund vereinzelt werden. Die Außenfläche des Gehäusekörpers wird vorzugsweise beim Vereinzeln ausgebildet.
-
Das beschriebene Verfahren ist zur Herstellung eines weiter oben beschriebenen Gehäuses besonders geeignet. Im Zusammenhang mit dem Gehäuse angeführte Merkmale können daher auch für das Verfahren herangezogen werden und umgekehrt.
-
Weitere Merkmale, Ausgestaltungen und Zweckmäßigkeiten ergeben sich aus der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele in Verbindung mit den Figuren.
-
Es zeigen:
-
1 ein Ausführungsbeispiel für ein Gehäuse in schematischer Schnittansicht;
-
2A bis 2D ein Ausführungsbeispiel für ein Verfahren zur Herstellung eines Gehäuses anhand von schematisch in Schnittansicht dargestellten Zwischenschritten;
-
3 ein erstes Ausführungsbeispiel für ein optoelektronisches Bauelement in schematischer Schnittansicht; und
-
4 ein zweites Ausführungsbeispiel für ein optoelektronisches Bauelement in schematischer Schnittansicht.
-
Gleiche, gleichartige oder gleich wirkende Elemente sind in den Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen.
-
Die Figuren und die Größenverhältnisse der in den Figuren dargestellten Elemente untereinander sind nicht als maßstäblich zu betrachten. Vielmehr können einzelne Elemente zur besseren Darstellbarkeit und/oder zum besseren Verständnis übertrieben groß dargestellt sein.
-
In 1 ist ein Ausführungsbeispiel für ein Gehäuse in schematischer Schnittansicht gezeigt, wobei das Gehäuse 1 als ein oberflächenmontierbares Gehäuse ausgebildet ist, das für die Befestigung eines Halbleiterchips vorgesehen ist.
-
Das Gehäuse 1 weist einen Gehäusekörper 2 auf, der als ein Kunststoff-Formkörper auf Polymerbasis ausgebildet ist. Der Gehäusekörper 2 ist an einen ersten Anschlussleiter 31 und einen zweiten Anschlussleiter 32 angeformt. Der erste Anschlussleiter und der zweite Anschlussleiter bilden einen Leiterrahmen für das Gehäuse 1.
-
Der Gehäusekörper 2 weist einen Verbindungsbereich 21 und einen an den Verbindungsbereich unmittelbar angrenzenden Oberflächenbereich 22 auf. Der Verbindungsbereich 21 grenzt unmittelbar an den ersten Anschlussleiter 31 und den zweiten Anschlussleiter 32 an und verbindet die Anschlussleiter mechanisch miteinander. Der Gehäusekörper, insbesondere der Verbindungsbereich und der Oberflächenbereich, sind zweckmäßigerweise elektrisch isolierend ausgebildet. Weiterhin bildet der Verbindungsbereich eine zur Montage des Gehäuses vorgesehene Montagefläche 11.
-
Der Oberflächenbereich 22 ist auf der der Montagefläche 11 abgewandten Seite des Verbindungsbereichs 21 ausgebildet und bildet eine Oberseite 12 des Gehäusekörpers 2. Die mechanische Stabilität ist vorzugsweise bereits durch den Verbindungsbereich gewährleistet, so das das Material für den Oberflächenbereich im Hinblick auf andere Gesichtspunkte, beispielsweise Strahlungsstabilität oder einfache Verarbeitbarkeit, gewählt werden kann.
-
Die Anschlussleiter 31, 32 weisen in der Seitenansicht jeweils eine Hinterschneidung 35 auf, die exemplarisch stufenförmig ausgebildet ist. Mittels der Hinterschneidung wird eine verbesserte Verzahnung der Anschlussleiter mit dem Gehäusekörper 2, insbesondere mit dem Verbindungsbereich 21, erzielt. Die mechanische Stabilität des Gehäuses wird dadurch erhöht.
-
In einer vertikalen Richtung, also in einer senkrecht zur Montagefläche 11 verlaufenden Richtung, erstreckt sich der Gehäusekörper 2 zwischen der Montagefläche und der Oberseite des Gehäusekörpers. Von der Oberseite 12 her ist in dem Gehäusekörper 2 eine Ausnehmung 25 ausgebildet. In der Ausnehmung sind die Anschlussleiter 31, 32 bereichsweise freigelegt.
-
Der Oberflächenbereich 22 des Gehäusekörpers 2 bildet eine Seitenfläche 250 der Ausnehmung 25. Der Gehäusekörper weist einen rahmenartigen Bereich 251 auf, der die Ausnehmung in lateraler Richtung umläuft. In dem rahmenartigen Bereich ist die Oberseite 12 des Gehäusekörpers 2 vollständig durch den Oberflächenbereich 22 gebildet.
-
In der Ausnehmung 25 ist eine Bodenfläche 252 des Gehäusekörpers 2 vorzugsweise ausschließlich durch den Verbindungsbereich 21 gebildet. Die Bodenfläche schließt bündig mit den Anschlussleitern 31, 32 ab.
-
Bei einer Montage eines optoelektronischen Halbleiterchips in dem Gehäuse 1 sind vor allem die Seitenflächen der Ausnehmung 250 und die Oberseite 12 des Gehäusekörpers 2 der Strahlung des Halbleiterchips ausgesetzt. Mittels des Oberflächenbereichs 22 ist der Verbindungsbereich 21 vor der Strahlung des Halbleiterchips geschützt.
-
Eine sich zwischen der Montagefläche 11 und der Oberseite 12 des Gehäusekörpers erstreckende Außenfläche 26 des Gehäusekörpers ist dagegen nur einer vergleichsweise geringen Strahlungsintensität ausgesetzt. Im Bereich der Außenfläche 26 kann der Verbindungsbereich 21 daher auch freiliegen. Eine solche Außenfläche, die bereichsweise durch den Verbindungsbereich und bereichsweise durch den Oberflächenbereich gebildet ist, kann bei der Herstellung auf einfache Weise beim Vereinzeln mittels Durchtrennens von Verbindungsbereich und Oberflächenbereich ausgebildet werden. Von dem dargestellten Ausführungsbeispiel abweichend kann der Oberflächenbereich 22 den Verbindungsbereich aber auch auf der der Außenfläche zugewandten Seite des Gehäusekörpers vollständig bedecken und die Außenfläche 26 bilden.
-
Die Anschlussleiter 31, 32 erstrecken sich in vertikaler Richtung bereichsweise vollständig durch den Gehäusekörper 2, insbesondere den Verbindungsbereich 21, hindurch. Eine der Montagefläche 11 zugewandte erste externe Kontaktfläche 311 des ersten Anschlussleiters 31 und eine zweite externe Kontaktfläche 321 des zweiten Anschlussleiters 32 sind zur externen elektrischen Kontaktierung des Gehäusekörpers seitens der Montagefläche vorgesehen.
-
Auf der der Oberseite 12 des Gehäuses 1 zugewandten Seite bilden die Anschlussleiter 31, 32 eine für eine elektrisch leitende Verbindung mit dem Halbleiterchip vorgesehene erste Anschlussfläche 312 beziehungsweise eine zweite Anschlussfläche 322.
-
Der Oberflächenbereich 22 basiert vorzugsweise auf einem Silikon. Silikon zeichnet sich durch eine hohe Stabilität gegenüber elektromagnetischer Strahlung, insbesondere ultravioletter Strahlung, aus. Zur Erhöhung der Reflektivität des Oberflächenbereichs ist das Silikon vorzugsweise mit Partikeln gefüllt, die eine hohe Reflektivität für Strahlung im sichtbaren Spektralbereich und/oder ultravioletten Spektralbereich aufweisen. Beispielsweise eignen sich Titandioxid-Partikel.
-
Der Oberflächenbereich weist vorzugsweise eine Dicke von mindestens 30 μm auf. Je dicker der Oberflächenbereich ist, desto größere Partikel können in den Oberflächenbereich eingebettet werden. Bevorzugt beträgt eine Dicke des Oberflächenbereichs zwischen einschließlich 100 μm und einschließlich 300 μm.
-
Das Material für den Verbindungsbereich 21 muss dagegen nicht strahlungsstabil sein. Insbesondere kann ein Epoxid-Material Anwendung finden, das typischerweise für die Verkapselung von elektronischen Bauelementen verwendet wird. Ein solches typischerweise schwarzes Epoxid-Material zeichnet sich durch eine hohe mechanische Stabilität, eine gute Haftung an typischerweise für Leiterrahmen verwendeten Metallen und einen niedrigen thermischen Widerstand aus und ist aufgrund der breiten Verwendung für elektronische Bauelemente besonders kostengünstig verfügbar.
-
Weiterhin kann das Material für den Verbindungsbereich 21 auch ein Hybridmaterial mit einem Epoxid und einem Silikon enthalten, wobei der Epoxidanteil vorzugsweise zwischen einschließlich 20% und einschließlich 80%, besonders bevorzugt zwischen einschließlich 30% und einschließlich 70% beträgt.
-
Alternativ kann der Verbindungsbereich 21 auch ein anderes hochtemperaturbeständiges, insbesondere thermoplastisches Material enthalten, beispielsweise ein Hybridmaterial mit einem Epoxid und einem Silikon, PPA (Polyphtalamid), LCP (Liquid Crystal Polymer) oder PEEK (Polyetheretherketon).
-
Ein Ausführungsbeispiel für ein Verfahren zur Herstellung eines Gehäuses ist in den 2A bis 2D schematisch in Schnittansicht dargestellt. Zur vereinfachten Darstellung ist lediglich die Herstellung eines Gehäuses gezeigt. Vorzugsweise werden die Gehäuse jedoch in einem Verbund gefertigt, in dem die jeweils für ein Gehäuse vorgesehenen Bereiche nebeneinander, insbesondere streifenförmig oder matrixförmig angeordnet sind, wobei die einzelnen Gehäuse durch Vereinzeln des Verbunds hervorgehen.
-
Wie in 2A dargestellt, wird ein Leiterrahmen mit einem ersten Anschlussleiter 31 und einem zweiten Anschlussleiter 32 bereitgestellt. Der Leiterrahmen kann beispielsweise aus einem ebenen Kupferblech gebildet sein, das zur verbesserten Lötbarkeit vollständig oder zumindest bereichsweise mit einer Beschichtung versehen sein kann (nicht explizit dargestellt). Beispielsweise kann die Beschichtung Silber, Nickel, Gold oder Palladium oder eine metallische Legierung mit zumindest einem der genannten Materialien, beispielsweise Nickel-Gold oder Nickel-Palladium-Gold enthalten. Weiterhin weisen die Anschlussleiter 31, 32 zur Verbesserung der mechanischen Verzahnung mit dem nachfolgend anzuformenden Gehäusekörper jeweils Hinterschneidungen 35 auf. Anschlussleiter mit solchen Hinterschneidungen können beispielsweise mittels Ätzens und/oder mechanisch, etwa Fließpressens, Stanzens und/oder Prägens hergestellt werden.
-
Wie in 2B dargestellt, werden der erste Anschlussleiter 31 und der zweite Anschlussleiter 32 mittels einer ersten Formmasse umformt und so mechanisch stabil miteinander verbunden. Für das Umformen eignet sich insbesondere ein Spritzpressverfahren oder ein Spritzgussverfahren. Die ausgehärtete Formmasse bildet einen Verbindungsbereich 21 eines Gehäusekörpers 2.
-
In einem nachfolgenden Schritt wird der Verbindungsbereich 21 mittels einer zweiten Formmasse bereichsweise umformt, sodass ein Oberflächenbereich 22 für den Gehäusekörper ausgebildet wird. Vorzugsweise wird der Verbindungsbereich nur auf einer Seite umformt, die einer für die Montage des fertig gestellten Gehäuses vorgesehene Montagefläche gegenüber liegt.
-
Das Ausgangsmaterial für die Formmassen kann jeweils in Flüssigform oder als Festkörper vorliegen.
-
Vor dem Umformen mittels der zweiten Formmasse kann zum Entfernen von Material der ersten Formmasse ein Reinigungsschritt durchgeführt werden, beispielsweise mittels eines Plasma-Verfahrens, eines elektrolytischen Verfahrens, insbesondere in Verbindung mit einer Hochdruckwasserstrahlreinigung, mittels eines Teilchenstrahls mit oder ohne zusätzliche Flüssigkeit oder mittels einer CO2-Reinigung. Auf den Anschlussleitern 31, 32 ungewolltes Material der Formmasse kann dadurch entfernt werden.
-
Ein solcher Reinigungsschritt kann auch nach dem Umformen mittels der zweiten Formmasse durchgeführt werden, um Material der zweiten Formmasse zu entfernen.
-
Eine Außenfläche 26 des Gehäuses 1 entsteht beim Vereinzeln des Verbunds in eine Vielzahl von Gehäusen nach dem Ausbilden des Gehäusekörpers mit dem Verbindungsbereich 21 und dem Oberflächenbereich 22. Das Vereinzeln kann beispielsweise mechanisch, etwa mittels Sägens oder Stanzens, erfolgen. Alternativ oder ergänzend kann auch ein chemisches Verfahren, beispielsweise nasschemisches oder trockenchemisches Ätzen, oder eine Bestrahlung mittels kohärenter Strahlung, etwa Laserstrahlung, Anwendung finden.
-
Zur Herstellung eines optoelektronischen Bauelements mit einem solchen Gehäuse erfolgt die Vereinzelung in die einzelnen Gehäuse vorzugsweise erst, nachdem die optoelektronischen Halbleiterchips der optoelektronischen Bauelemente bereits in den Gehäusen angeordnet und mit den Anschlussleitern 31, 32 elektrisch leitend verbunden, gegebenenfalls verkapselt und/oder mit einer Primäroptik, etwa einer Sammellinse, versehen sind.
-
Ein erstes Ausführungsbeispiel für ein optoelektronisches Bauelement mit einem im Zusammenhang mit den 1 und 2A bis 2D beschriebenen Gehäuse ist in 3 schematisch in Schnittansicht dargestellt. Das optoelektronische Bauelement 10 weist ein Gehäuse 1 auf, in dem ein Halbleiterchip 4 angeordnet ist. Der Halbleiterchip 4 weist einen epitaktisch hergestellten Halbleiterkörper 43 mit einer Halbleiterschichtenfolge auf. Die Halbleiterschichtenfolge umfasst einen zur Erzeugung von Strahlung vorgesehenen aktiven Bereich 40, der zwischen einer ersten Halbleiterschicht 41 und einer zweiten Halbleiterschicht 42 mit voneinander verschiedenem Leitungstyp angeordnet ist.
-
Der Halbleiterkörper 43 ist auf einem Träger 45 angeordnet, der den Halbleiterkörper 43 mechanisch stabilisiert. Ein Aufwachssubstrat für die Halbleiterschichtenfolge des Halbleiterkörpers ist für die mechanische Stabilisierung nicht mehr erforderlich und kann daher entfernt sein.
-
Die dem Träger 45 zugewandte erste Halbleiterschicht 41 ist mittels einer ersten Anschlussschicht 46 mit einer für die Kontaktierung des Halbleiterchips vorgesehenen ersten Kontaktfläche 461 elektrisch leitend verbunden. Die erste Kontaktfläche ist in einem Bereich der ersten Anschlussschicht 46 angeordnet, der durch Entfernen des Halbleiterkörpers 43 freigelegt ist.
-
In dem Halbleiterkörper 43 ist von der dem Träger 45 zugewandten Seite her zumindest eine Ausnehmung 44 ausgebildet, die sich durch den aktiven Bereich 40 in die vom Träger abgewandte zweite Halbleiterschicht 42 hinein erstreckt. Die zweite Halbleiterschicht 42 ist mittels einer zweiten Anschlussschicht 47 durch den Träger 45 hindurch elektrisch leitend mit einer zweiten Kontaktfläche 471 verbunden, die auf der dem Halbleiterkörper 43 abgewandten Seite des Trägers 45 angeordnet ist.
-
Der Halbleiterkörper 43 ist mittels einer Verbindungsschicht 50, beispielsweise einem Lot oder einer elektrisch leitenden Klebeschicht, mit dem Träger, beispielsweise einem Silizium- oder Germaniumträger, mechanisch stabil und elektrisch leitend verbunden.
-
Zwischen der ersten Anschlussschicht 46 und der zweiten Anschlussschicht 47 ist eine Isolationsschicht 48, beispielsweise eine Oxid-Schicht oder eine Nitrid-Schicht, ausgebildet, die die Anschlussschichten elektrisch voneinander isoliert. Die Isolationsschicht 48 bedeckt weiterhin die Seitenflächen der Ausnehmung 44 zur Vermeidung eines elektrischen Kurzschlusses des aktiven Bereichs 40.
-
Eine vom Träger 45 abgewandte Strahlungsaustrittsfläche des Halbleiterkörpers 43 ist frei von externen elektrischen Kontakten, sodass eine Abschirmung der im aktiven Bereich im Betrieb des Halbleiterchips erzeugten Strahlung vermieden werden kann. Zur Steigerung der Auskoppeleffizienz ist die vom Träger 45 abgewandte Strahlungsaustrittsfläche des Halbleiterchips 4 mit einer Strukturierung 49, etwa einer Aufrauung, versehen.
-
Die zweite Kontaktfläche 471 ist mit dem ersten Anschlussleiter 31 elektrisch leitend verbunden, beispielsweise mittels eines Lots oder einer elektrisch leitfähigen Klebeschicht. Die erste Kontaktfläche 461 ist über eine Verbindungsleitung, beispielsweise eine Drahtbondverbindung, elektrisch leitend mit dem zweiten Anschlussleiter 32 des Gehäuses 1 verbunden.
-
Der Halbleiterchip 4 ist in eine Verkapselung 7 eingebettet. Die Verkapselung 7 ist in diesem Ausführungsbeispiel mehrschichtig ausgebildet. Eine an die Seitenflächen des Halbleiterkörpers 4 angrenzende erste Schicht ist als eine Reflektorschicht 72 ausgebildet. Beispielsweise kann die Reflektorschicht als eine Silikonschicht ausgebildet sein, in die zur Steigerung der Reflektivität Partikel, beispielsweise Titandioxid-Partikel, eingebettet sind. Mittels der Reflektorschicht kann Strahlung, die ansonsten seitlich aus dem Halbleiterchip 4 austreten würde, direkt in diesen zurück reflektiert werden und nachfolgend aus der oberseitigen Strahlungsaustrittsfläche austreten.
-
Auf der Reflektorschicht 72 ist eine zweite Teilschicht der Verkapselung ausgebildet, die als eine strahlungsdurchlässige Schicht 71 ausgeführt ist. Die strahlungsdurchlässige Schicht 71 bedeckt die Strahlungsaustrittsfläche des Halbleiterchips 4. In die durchlässige Schicht 71 können zur vollständigen oder zumindest teilweisen Konversion der im Halbleiterchip 4 erzeugten Strahlung Strahlungskonverter eingebettet sein. Die Strahlungskonverter können homogen oder im Wesentlichen homogen in der durchlässigen Schicht 71 verteilt sein. Alternativ kann das Strahlungskonversionsmaterial auch inhomogen in der durchlässigen Schicht ausgebildet sein, beispielsweise aufgrund von Sedimentation im Wesentlichen an der Grenzfläche zur Reflektorschicht 72 und/oder an der Grenzfläche zum Halbleiterchip 4.
-
Ein zweites Ausführungsbeispiel für ein optoelektronisches Bauelement ist in 4 schematisch in Schnittansicht dargestellt. Dieses zweite Ausführungsbeispiel entspricht dem im Wesentlichen dem im Zusammenhang mit 3 beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel. Im Unterschied hierzu ist die auf der dem Träger abgewandten Seite des aktiven Bereichs 40 angeordnete zweite Halbleiterschicht 42 mittels einer oberseitigen zweiten Kontaktfläche 471 elektrisch kontaktiert. Die dem Träger zugewandte erste Halbleiterschicht 41 ist durch den Träger hindurch mittels der ersten Kontaktfläche 461 elektrisch leitend kontaktiert.
-
Die erste Anschlussschicht 46, beispielsweise eine Silberschicht, dient als eine Spiegelschicht für die im aktiven Bereich 40 erzeugte Strahlung.
-
Weiterhin ist im Unterschied zum ersten Ausführungsbeispiel auf dem Halbleiterkörper 43 ein Strahlungskonversionselement 8 angeordnet. Das Strahlungskonversionselement 8 ist vorzugsweise als ein vorgefertigtes Plättchen ausgebildet, das mittels einer Haftschicht, beispielsweise einer Silikonschicht, an dem Halbleiterkörper 43 befestigt ist. Die Haftschicht ist zur verbesserten Darstellbarkeit nicht explizit gezeigt.
-
Das Strahlungskonversionselement 8 kann beispielsweise als ein keramisches Plättchen ausgebildet sein, bei dem die zur Strahlungskonversion vorgesehenen Partikel zu einer Keramik zusammengefügt sind.
-
Alternativ kann das Strahlungskonversionselement 8 durch ein Matrixmaterial, beispielsweise ein Epoxid oder ein Silikon, gebildet sein, in das die Strahlungskonverter eingebettet sind.
-
Weiterhin ist die durchlässige Schicht 71 im Unterschied zum ersten Ausführungsbeispiel so ausgebildet, dass sie ein optisches Element 73 bildet, beispielsweise eine strahlungsbündelnde Konvexlinse.
-
Selbstverständlich kann der im Zusammenhang mit 4 beschriebene Halbleiterchip auch bei dem in 3 dargestellten Ausführungsbeispiel Anwendung finden. Das Gehäuse eignet sich weiterhin auch für Halbleiterchips, bei denen das Aufwachssubstrat nicht oder nur teilweise entfernt ist. Das Gehäuse kann auch so ausgebildet sein, dass mehrere Halbleiterchips in einem Gehäuse befestigt werden können.
-
Weiterhin kann in den beschriebenen Ausführungsbeispielen auch auf die Reflektorschicht 72 verzichtet werden. In diesem Fall kann die seitlich aus dem Halbleiterchip 4 austretende Strahlung an der Seitenfläche 250 der Ausnehmung 25 in Richtung der Oberseite 12 umgelenkt werden.
-
Die Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr umfasst die Erfindung jedes neue Merkmal sowie jede Kombination von Merkmalen, was insbesondere jede Kombination von Merkmalen in den Patentansprüchen beinhaltet, auch wenn dieses Merkmal oder diese Kombination selbst nicht explizit in den Patentansprüchen oder den Ausführungsbeispielen angegeben ist.
