DE102011115150A1

DE102011115150A1 - Verfahren zur Herstellung mindestens eines strahlungsemittierenden und/oder -empfangenden Halbleiterbauteils und Halbleiterbauteil

Info

Publication number: DE102011115150A1
Application number: DE102011115150A
Authority: DE
Inventors: Magnus Ahlstedt; Johann Ramchen
Original assignee: Osram Opto Semiconductors GmbH
Current assignee: Ams Osram International GmbH
Priority date: 2011-09-27
Filing date: 2011-09-27
Publication date: 2013-03-28
Also published as: US9343596B2; WO2013045371A1; US20140231856A1; DE112012004016A5

Abstract

Es wird ein Verfahren zur Herstellung mindestens eines strahlungsemittierenden und/oder -empfangenden Halbleiterbauteils (100) angegeben. Bei einem Verfahrensschritt wird ein Trägerkörper (1) mit einer Montagefläche (101) bereitgestellt. Bei einen weiteren Verfahrensschritt wird ein Barriererahmen (6) auf der Montagefläche (101) ausgebildet, derart dass der Barriererahmen (6) einen Montagebereich (110) der Montagefläche (101) lateral umschließt. Bei einem weiteren Verfahrensschritt wird ein strahlungsemittierender und/oder -empfangender Halbleiterchip (4) innerhalb des Montagebereichs (110) auf der Montagefläche (101) montiert. Der Halbleiterchip (4) wird mit einem flüssigen Linsenmaterial vergossen, wobei das Linsenmaterial (7) innerhalb des Montagebereichs (110) auf die Montagefläche (101) aufgebracht wird. Das Linsenmaterial (7) wird gehärtet. Dabei sind die Montagefläche (101), der Barriererahmen (6) und das Linsenmaterial (7) derart aneinander angepasst, dass die Montagefläche (101) innerhalb des Montagebereichs (110) von dem Linsenmaterial (7) benetzbar und der Barriererahmen (6) von dem Linsenmaterial (7) nicht benetzbar ist, so dass sich das Linsenmaterial (7) beim Aufbringen auf die Montagefläche (101) zu einem zumindest stellenweise von dem Barriererahmen (6) begrenzten Tropfen mit konvexer Außenfläche formt und den Barriererahmen (6) frei lässt. Weiterhin wird ein Halbleiterbauteil (100) angegeben.

Description

Die vorliegende Offenbarung betrifft ein Verfahren zum Herstellen mindestens eines strahlungsemittierenden und/oder -empfangenden Halbleiterbauteils und ein strahlungsemittierendes und/oder -empfangendes Halbleiterbauteil.
Beispielsweise aus der Druckschrift US 2007/0131957 A1 ist ein strahlungsemittierendes Halbleiterbauteil bekannt, welches ein spritzgegossenes Plastikformteil auf einem Trägersubstrat aufweist, mittels welchem ein Halbleiterchip zumindest teilweise umformt ist.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung, ein besonders kosteneffizientes Verfahren zur Herstellung eines strahlungsemittierenden und/oder -empfangenden Halbleiterbauteils und ein besonders kostengünstig herstellbares Halbleiterbauteil anzugeben.
Diese Aufgaben werden durch ein Verfahren zur Herstellung mindestens eines strahlungsemittierenden und/oder -empfangenden Halbleiterbauteils und durch ein strahlungsemittierendes und/oder -empfangendes Halbleiterbauteil mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche gelöst.
Weiterbildungen und Ausgestaltungen des Verfahrens beziehungsweise des Bauteils sind in den jeweils abhängigen Ansprüchen angegeben. Der Offenbarungsgehalt der Patentansprüche wird hiermit durch Rückbezug explizit in die Beschreibung mit aufgenommen.
Es wird ein Verfahren zur Herstellung mindestens eines strahlungsemittierenden und/oder -empfangenden Halbleiterbauteils (im Folgenden kurz „Halbleiterbauteil”) angegeben.
Das Verfahren umfasst die folgenden Schritte:

– Bereitstellen eines Trägerkörpers mit einer Montagefläche;
– Ausbilden eines Barriererahmens auf der Montagefläche, derart dass der Barriererahmen einen Montagebereich der Montagefläche lateral umschließt;
– Montieren eines strahlungsemittierenden und/oder -empfangenden Halbleiterchips auf dem Montagebereich;
– Vergießen des Halbleiterchips mit einem flüssigen Linsenmaterial, wobei das Linsenmaterial auf den Montagebereich der Montagefläche aufgebracht wird; und
– Härten des Linsenmaterials.

Dabei sind die Montagefläche, der Barriererahmen und das Linsenmaterial insbesondere derart aneinander angepasst, dass die Montagefläche innerhalb des Montagebereichs von dem Linsenmaterial zumindest stellenweise benetzbar und der Barriererahmen von dem Linsenmaterial nicht benetzbar ist, so dass sich das Linsenmaterial beim Aufbringen auf die Montagefläche zu einem zumindest stellenweise – insbesondere lateral vollständig – von dem Barriererahmen begrenzten Tropfen mit konvexer Außenfläche formt und den Barriererahmen freilässt.
Bei dem Trägerkörper handelt es sich beispielsweise um ein planares Substrat. Der Trägerkörper weist zumindest an der Montagefläche beispielsweise zumindest ein Metall, ein Keramikmaterial, ein Polymermaterial oder einen Verbund aus mindestens zwei dieser Materialien auf.
Bei einer Ausgestaltung ist der Trägerkörper eine Leiterplatte. Beispielsweise hat er auf der Montagefläche und/oder auf einer der Montagefläche gegenüberliegenden Oberfläche Leiterbahnen. Bei einer Ausgestaltung hat die Leiterplatte Durchkontaktierungen (sogenannte „Vias”), welche sich zur Herstellung einer elektrisch leitenden Verbindung von der Montagefläche zu einer der Montagefläche gegenüberliegenden Außenfläche der Leiterplatte erstrecken.
Der Barriererahmen wird vorzugsweise derart ausgebildet, dass er den Montagebereich lateral begrenzt. Vorzugsweise umschließt er den Montagebereich lateral vollständig. Mit anderen Worten ist der Montagebereich insbesondere der von dem Barriererahmen lateral umschlossene Bereich der Montagefläche. Anders ausgedrückt fallen eine Außenkontur des Montagebereichs und eine Innenkontur des Barriererahmens in Draufsicht auf die Montagefläche zusammen. Das Linsenmaterial, der Barriererahmen und der Trägerkörper haben insbesondere eine gemeinsame Grenzlinie, die beispielsweise mit der Außenkontur des Montagebereichs zusammenfällt.
Beispielsweise ist mittels des Barriererahmens ein kreisförmiger, ovaler, rechteckiger oder quadratischer Montagebereich ausgebildet. Der Montagebereich ist in Draufsicht auf die Montagefläche des Trägerkörpers von dem Barriererahmen zweckmäßigerweise freigelassen.
Das Montieren des Halbleiterchips umfasst zweckmäßigerweise ein mechanisches Fixieren des Halbleiterchips auf der Montagefläche des Trägerkörpers. Bei einer Ausgestaltung wird zugleich mit der mechanischen Fixierung ein elektrischer Kontakt zwischen dem Halbleiterchip und dem Trägerkörper hergestellt. Beispielsweise enthält der Montagebereich zumindest eine erste elektrische Anschlussfläche, der Halbleiterchip wird in dem Montagebereich derart angeordnet, dass er zumindest stellenweise mit der ersten elektrischen Anschlussfläche überlappt und er wird mechanisch stabil und elektrisch leitend mit der ersten elektrischen Anschlussfläche verbunden. Bei der Montage in dem Montagebereich wird der Halbleiterchip vorzugsweise derart ausgerichtet, dass er lateral von dem Barriererahmen beabstandet ist.
Als „Linsenmaterial” wird im vorliegendem Zusammenhang ein Umhüllungsmaterial bezeichnet, das für die von dem Halbleiterchip emittierte beziehungsweise von dem Halbleiterchip zu empfangende elektromagnetische Strahlung zumindest teilweise durchlässig – d. h. transparent oder transluzent – ist. Beispielsweise ist das Linsenmaterial ein transparentes Kunststoffmaterial, insbesondere ein Silikonmaterial.
Zweckmäßigerweise ist das Linsenmaterial härtbar. Das heißt, es ist beispielsweise mittels Erwärmen und/oder mittels Bestrahlung mit Licht – insbesondere mit ultraviolettem Licht – von dem flüssigen Zustand in einen festen Zustand überführbar. Beispielsweise ist als Linsenmaterial ein reaktionshärtendes Silikonharz verwendet. Reaktionshärtende Silikonharze sind dem Fachmann grundsätzlich bekannt und werden daher an dieser Stelle nicht näher erläutert, im fertigen Halbleiterbauteil ist das Linsenmaterial im gehärteten Zustand enthalten.
Der Halbleiterchip kann beispielsweise ein Leuchtdiodenchip oder ein Laserdiodenchip sein, der insbesondere infrarotes, sichtbares und/oder ultraviolettes Licht emittiert. Auch eine zum Strahlungsempfang vorgesehene Fotodiode oder Solarzelle kann als Halbleiterchip verwendet sein. Insbesondere basiert der Halbleiterchip auf einem anorganischen Halbleitermaterial. Als Halbleiterchip ist aber auch ein organisches lichtemittierendes und/oder -empfangendes Element wie eine OLED („Organic Light Emitting Device”, organische Leuchtdiode) denkbar.
Darunter, dass die Montagefläche von dem Linsenmaterial benetzbar ist, wird im vorliegenden Zusammenhang insbesondere verstanden, dass der Kontaktwinkel kleiner als 90° ist. Darunter dass der Barriererahmen von dem Linsenmaterial nicht benetzbar ist wird in vorliegendem Zusammenhang insbesondere verstanden, dass der Kontaktwinkel zwischen dem Linsenmaterial und einer Oberfläche des Barriererahmens größer als 90° ist.
Als Kontaktwinkel wird dabei insbesondere der Winkel bezeichnet, den ein Tropfen des Linsenmaterials auf der Montagefläche beziehungsweise auf einer Oberfläche des Barriererahmens zu dieser Oberfläche bildet. Der Kontaktwinkel wird manchmal auch als „Randwinkel” oder „Benetzungswinkel” bezeichnet.
Vorteilhafterweise kann das Linsenmaterial nach dem Aufbringen innerhalb des Montagebereichs bei dem vorliegenden Verfahren über den ganzen Montagebereich fließen, so dass das Linsenmaterial in Draufsicht auf die Montagefläche insbesondere den gesamten Montagebereich überdeckt. Insbesondere aufgrund der beteiligten Grenzflächenspannungen hält der Barriererahmen das Linsenmaterial an der Außenkontur des Montagebereichs vorzugsweise zurück. Zugleich bildet sich – insbesondere ebenfalls aufgrund der beteiligten Grenzflächenspannungen – ein Tropfen mit einer konvexen Außenfläche, so dass das Linsenmaterial vorteilhafterweise zur Strahlformung des von dem Halbleiterchip emittierten und/oder zu empfangenden Lichts dient.
Das Verfahren gemäß der vorliegenden Offenbarung kann vorteilhafterweise besonders schnell durchgeführt werden und benötigt nur vergleichsweise preiswerte Geräte, so dass eine besonderes kosteneffiziente Herstellung der Bauteile erzielt wird.
Der Barriererahmen kann bei dem Verfahren bzw. dem Bauteil mit Vorteil sehr niedrig ausgebildet sein. Insbesondere hat die von Barriererahmen und Trägerkörper gebildete Kavität ein derart kleines Volumen, dass es im Fall eines vom Linsenmaterial benetzbaren Materials dazu ungeeignet wäre, das innerhalb des Montagebereichs aufgebrachte Volumen des Linsenmaterials zurückzuhalten.
Der von dem Linsenmaterial gebildete Tropfen ist beispielsweise mindestens doppelt so hoch, vorzugsweise mindestens fünf Mal so hoch, und insbesondere mindestens 10 mal so hoch wie der Barriererahmen. Die Höhe ist dabei die Abmessung entlang der Flächennormalen auf die Montagefläche. Bei einer Ausgestaltung ist die Dicke des Barriererahmens derart gewählt, dass der auf der Montagefläche montierte Halbleiterchip den Barriererahmen, insbesondere in Richtung vom Trägerkörper weg, überragt.
Gemäß zumindest einer Ausgestaltung wird zur Ausbildung des Barriererahmens ein Fluorocarbon-Polymermaterial auf die Montagefläche des Trägerkörpers aufgetragen. Bei einer Weiterbildung wird das Fluorocarbon-Polymermaterial nachfolgend auf das Auftragen getrocknet.
Unter einem Polymermaterial wird insbesondere ein Material verstanden, das Polymere aufweist oder daraus besteht. Ein Fluorocarbon-Polymermaterial enthält insbesondere eine perfluorierte Kohlenwasserstoffverbindung. Anders ausgedrückt ist ein Fluorocarbon-Polymermaterial insbesondere ein Polymermaterial, das eine perfluorierte Kohlenwasserstoffverbindung enthält.
Vorzugsweise ist das Fluorocarbon-Polymermaterial hydrophob. Die perfluorierte Kohlenwasserstoffverbindung enthält vorzugsweise eine Verbindung, insbesondere ein Polymer, die den Bestandteil ...-(CF₂)_n-CF₃ mit n > 3 enthält, wobei „...” für weitere Bestandteile der Verbindung steht. Mit einem solchen Bestandteil kann beispielsweise das hydrophobe Verhalten erzielt sein.
Das Fluorocarbon-Polymermaterial kann ein Thermoplast oder ein Elastomer sein. Beispielsweise handelt es sich bei dem Fluorocarbon-Polymermaterial um Polytetrafluorethylen (PTFE), Polyvinylidenfluorid (PVDF) – insbesondere mit der Formel (-CH₂-CF₂-)_n mit einer natürlichen Zahl n –, um ein Perfluoralkoxy-Polymer (PFA) – das heißt insbesondere ein thermoplastisches Copolymerisat aus Tetrafluorethylen mit einem oder mehreren perfluorierten Vinylethern -, um Polychlortrifluorethylen (PCTFE) – insbesondere mit der Formel (CF₂-CFCl-)_n mit einer natürlichen Zahl n –, um ein Copolymer aus einem oder mehreren Methacrylaten und einem oder mehreren Perfluoralkylacrylaten, um ein perfluoriertes Silikon, oder um ein Perfluorethylenpropylen-Copolymer (FEB).
Das Aufbringen des Linsenmaterials kann beispielsweise mittels eines Tintenstrahldruckverfahrens erfolgen. Alternativ kann das Linsenmaterial mittels Sprühen oder Auftropfen erfolgen.
Das Aushärten des Linsenmaterials erfolgt beispielsweise durch Erwärmung in einem Ofen und/oder durch Beaufschlagung mit UV-Strahlung, beispielsweise mit einem UV-Blitz.
Gemäß zumindest einer Ausgestaltung weist der Montagebereich eine erste elektrische Anschlussfläche und eine zweite elektrische Anschlussfläche auf. Die zweite elektrische Anschlussfläche ist elektrisch von der ersten elektrischen Anschlussfläche getrennt und seitlich neben der ersten elektrischen Anschlussfläche angeordnet. Bei einer Weiterbildung führt jeweils eine Durchkontaktierung von der ersten Anschlussfläche beziehungsweise der zweiten Anschlussfläche zu der der Montagefläche gegenüber liegenden Außenfläche des Trägerkörpers. Alternativ oder zusätzlich kann von mindestens einer der elektrischen Anschlussflächen eine elektrische Leiterbahnen auf der Montagefläche weggeführt sein. Gemäß zumindest einer Weiterbildung ist der Halbleiterchip zumindest auf der ersten elektrischen Anschlussfläche montiert.
Gemäß zumindest einer Ausgestaltung wird der Halbleiterchip derart auf der ersten elektrischen Anschlussfläche montiert, dass die zweite elektrische Anschlussfläche seitlich von dem Halbleiterkörper angeordnet ist. Beispielsweise überlappt der Halbleiterchip in Draufsicht auf die Montagefläche vollständig mit der ersten elektrischen Anschlussfläche.
In diesem Fall wird beispielsweise ein Bonddraht von dem Halbleiterkörper zu der zweiten elektrischen Anschlussfläche gezogen. So ist beispielsweise eine elektrisch leitende Verbindung zwischen einer von der Montagefläche abgewandten Oberseite des Halbleiterchips und der zweiten elektrischen Anschlussfläche hergestellt.
Gemäß zumindest einer Ausgestaltung wird das Linsenmaterial derart auf dem Montagebereich aufgebracht, dass es dem Bonddraht zumindest stellenweise umschließt und die beiden elektrischen Anschlussflächen überdeckt. Insbesondere wird der Bonddraht in den von dem Linsenmaterial gebildeten Tropfen eingebettet.
Auf diese Weise ist der Bonddraht im fertiggestellten Bauteil durch das Linsenmaterial gegen mechanische Beschädigungen geschützt. Bei dem vorliegenden Verfahren ist ein vergleichsweise dünnflüssiges Linsenmaterial verwendbar, wodurch mit Vorteil die Gefahr einer Beschädigung des Bonddrahts beim Aufbringen des Linsenmaterials besonders gering ist.
Gemäß zumindest einer Ausgestaltung des Verfahrens wird eine Mehrzahl von Halbleiterbauteilen hergestellt. Bei dieser Ausgestaltung wird ein Träger bereitgestellt, auf dem mehrere Barriererahmen ausgebildet werden. Der Träger ist zur Vereinzelung in mehrere Trägerkörper vorgesehen. Die Barriererahmen werden insbesondere derart ausgebildet, dass nach dem Vereinzeln jeder Trägerkörper mit einem Barriererahmen versehen ist.
Das Ausbilden der Barriererahmen erfolgt dabei insbesondere derart, dass sie zusammenhängen und ein Gitter bilden. In den Gitterzellen dieses Gitters ist jeweils ein Montagebereich angeordnet, in dem jeweils ein strahlungsemittierender und/oder -empfangender Halbleiterchip montiert und mit dem Linsenmaterial vergossen wird. Das Gitter ist beispielsweise ein rechteckiges Gitter.
Zweckmäßigerweise wird bei dieser Ausgestaltung der Träger und das von den Barriererahmen gebildete Gitter entlang von Gitterlinien des Gitters zur Vereinzelung der Halbleiterbauteile derart durchtrennt, dass Halbleiterbauteile entstehen, die jeweils einen Trägerkörper und einen Barriererahmen aufweisen.
Das Durchtrennen erfolgt beispielsweise mittels Sägen oder Lasertrennen. Das Sägen erfolgt dabei insbesondere an gedachten oder auf dem Trägerkörper markierten Grenzlinien, an welchen beispielsweise die einzelnen Barriererahmen der Halbleiterbauteile ineinander übergehen, und die vorliegend als „Gitterlinien” bezeichnet werden.
Beim Vereinzeln entlang der Gitterlinien braucht bei dem vorliegenden Verfahren mit Vorteil nicht das Linsenmaterial durchtrennt zu werden. Auf diese Weise kann die Vereinzelung besonders schnell erfolgen und ist besonders kostengünstig.
Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen des Verfahrens und des Bauteils ergeben sich aus den im Folgenden in Verbindung mit den Figuren dargestellten Ausführungsbeispielen.
Es zeigen:
1, ein erstes Stadium eines Verfahrens zum Herstellen einer Mehrzahl von strahlungsemittierenden Halbleiterbauteilen gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel in einer schematischen Draufsicht,
2, ein zweites Stadium des Verfahrens gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel in einer schematischen Draufsicht,
3, ein drittes Stadium des Verfahrens gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel in einer schematischen Draufsicht,
4, ein viertes Stadium des Verfahrens gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel in einer schematischen Schnittdarstellung,
5, ein Stadium eines Verfahrens zur Herstellung einer Mehrzahl von strahlungsemittierenden Bauteilen gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel in einem der 2 des ersten Ausführungsbeispiels entsprechenden Stadium in einer schematischen Draufsicht.
In den Figuren und Ausführungsbeispielen sind gleiche bzw. ähnliche oder gleichwirkende Elemente mit denselben Bezugszeichen versehen. Die Figuren und die Größenverhältnisse der in den Figuren dargestellten Elemente sind nicht als maßstäblich zu betrachten. Vielmehr können einzelne Elemente zur besseren Darstellbarkeit oder zur Verbesserung der Verständlichkeit übertrieben groß dargestellt sein.
Die 1 bis 4 zeigen ein Verfahren zum Herstellen einer Mehrzahl von strahlungsemittierenden Halbleiterbauteilen gemäß einem ersten exemplarischen Ausführungsbeispiel.
Bei dem Verfahren wird ein Träger 1 bereitgestellt, der dazu vorgesehen ist, zu mehreren Trägerkörpern 10 vereinzelt zu werden. Vorliegend stellen die Trägerkörper 10 Leiterplatten dar. Jeder der auf dem Träger 1 vorgesehenen Trägerkörper 10 weist einen Montagebereich 110 auf. Jeder der Montagebereiche 110 enthält eine erste elektrische Anschlussfläche 2 und eine zweite elektrische Anschlussfläche 3.
In 1A ist eine schematische Draufsicht auf einen Ausschnitt des Trägers 1 dargestellt, der sechs Trägerkörper 10 umfasst. Die Trägerkörper 10 sind vorliegend in Reihen und Spalten angeordnet. Die Bezugszeichen sind zur Vereinfachung der Darstellung nur in einer der beiden dargestellten Reihen von Trägerkörpern 10 eingetragen.
Bei dem in 1 dargestellten ersten Stadium des Verfahrens ist auf jeder der ersten elektrischen Anschlussflächen 2 ein strahlungsemittierender und/oder -empfangender Halbleiterchip 4, insbesondere ein Leuchtdiodenchip oder ein Laserdiodenchip, montiert. Zur Montage wird eine mechanisch stabile und insbesondere elektrisch leitfähige Verbindung zwischen dem Halbleiterchip 4 – insbesondere einer der Montagefläche 101 zugewandten Unterseite des Halbleiterchips 4 – und der jeweiligen ersten elektrischen Anschlussfläche 2 hergestellt.
Eine weitere elektrisch leitfähige Verbindung wird zwischen dem jeweiligen Halbleiterchip 4 – insbesondere seiner von der Montagefläche 101 abgewandten Oberseite – und der jeweiligen zweiten elektrischen Anschlussfläche 3 hergestellt, vorliegend mittels eines Bonddrahtes 5.
Bei einer nicht in den Figuren dargestellten Alternative ist beispielsweise ein Halbleiterchip 4 verwendet, der beide elektrischen Anschlüsse an seiner Unterseite aufweist und so auf der ersten und zweiten elektrischen Anschlussfläche 2, 3 montiert wird, dass einer der elektrischen Anschlüsse in Draufsicht auf die Montagefläche 101 mit der ersten elektrischen Anschlussfläche 2 und der zweite elektrische Anschluss mit der zweiten elektrischen Anschlussfläche 3 überlappt.
2 zeigt ein nachfolgendes Stadium des Verfahrens gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel. Bei diesem Stadium des Verfahrens sind auf der Montagefläche 101 Barriererahmen 6 ausgebildet. Jeder Trägerkörper 10 enthält einen Barriererahmen 6, welcher den Montagebereich 110 lateral vollständig umschließt und in Draufsicht auf die Montagefläche 101 freilässt.
Die Barriererahmen 6 bestehen beispielsweise aus einem der im allgemeinen Teil genannten Fluorocarbon-Polymer-Materialien, zum Beispiel PTFE. Sie werden insbesondere mittels eines Tintenstrahl-Druckverfahrens auf den Träger 1 aufgebracht und nachfolgend getrocknet.
Die den einzelnen Bauteilen 100 zugeordneten Barriererahmen 6 sind auf dem Träger 1 zusammenhängend ausgebildet und bilden ein rechteckiges Gitter. Jede Zelle dieses Gitters stellt nach der Fertigstellung ein Bauteil 100 dar und enthält genau einen Trägerkörper 10 mit genau einem Montagebereich 110 und genau einen Barriererahmen 6.
Die Gitterzellen sind in den 1 bis 4 durch gestrichelte- gedachte – Linien angedeutet. Die Gitterlinien können aber auch auf dem Träger 1 mit Markierungen gekennzeichnet sein, beispielsweise um das Vereinzeln des Trägers 1 zu einzelnen Bauteilen 100 zu erleichtern.
Bei dem in 3 dargestellten, nachfolgenden Verfahrensstadium ist ein transparentes oder mit Leuchtstoffpartikeln versehenes Linsenmaterial 7 auf den einzelnen Montagebereichen 110 aufgebracht. Das flüssige Linsenmaterial wird beispielsweise aus einer Düse auf dem jeweiligen Montagebereich getropft.
Das Material und die Oberflächenbeschaffenheit des Montagebereichs 110 – und insbesondere der elektrischen Anschlussflächen 2, 3 – und das Linsenmaterial 7 sind so aneinander angepasst, dass die Montagefläche 110 – und insbesondere die elektrischen Anschlussflächen 2, 3 – von dem Linsenmaterial benetzbar sind. Auf diese Weise verteilt sich das Linsenmaterial 7 während des Aufbringens und/oder nach dem Aufbringen auf der gesamten Montagefläche 110.
Zusätzlich sind das Material der Barriererahmen 6 und das Linsenmaterial derart aneinander angepasst, dass die Barriererahmen 6 von dem Linsenmaterial 7 nicht benetzbar sind. Auf diese Weise läuft das Linsenmaterial 7 nicht über den Montagebereich 110 hinaus. Die Barriererahmen 6 bleiben so in Draufsicht auf die Montagefläche 101 von dem Linsenmaterial 7 unbedeckt.
In den jeweiligen Montageflächen 110 formt sich aufgrund der Grenzflächenspannungen zwischen Montagebereich 110, Barriererahmen 6 und Linsenmaterial 10 das Linsenmaterial zu einem Tropfen mit einer konvexen Außenfläche. Die Grundfläche des Tropfens wird dabei von der Innenkontur des Barriererahmens 6 begrenzt. Der von dem Linsenmaterial 7 gebildete Tropfen hat demnach dieselbe Grundfläche wie der Montagebereich 110.
Bei dem in 3 dargestellten Verfahrensschritt ist die Verteilung des Linsenmaterials 7 über die gesamte Montagefläche 110 und die Bildung des Tropfens noch nicht vollständig abgeschlossen.
4 zeigt einen schematischen Querschnitt entlang der Ebene A-A (siehe 3) bei einem nachfolgenden Stadium des Verfahrens gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel.
Bei dem Stadium gemäß der 4 ist das Linsenmaterial 7 bereits bis zu den Rändern der Montagebereiche 110 geflossen, so dass das Linsenmaterial 7, die Montagefläche 101 des Trägerkörpers 10 und der Barriererahmen 6 eine gemeinsame, geschlossene Grenzlinie haben. Es hat sich insbesondere aufgrund der Grenzflächenspannungen ein Tropfen mit einer konvexen Außenfläche 701 gebildet.
Der von dem Linsenmaterial 7 gebildete Tropfen – die Linse des Bauteils 100 – ragt in Richtung von dem Trägerkörper 10 weg über den Barriererahmen 6 hinaus. Das Volumen das auf einem Montagebereich 110 aufgebrachten Linsenmaterials 7 ist beispielsweise mindestens doppelt so groß, insbesondere mindestens fünfmal so groß wie das Volumen des von dem Barriererahmen 6 zusammen mit dem Trägerkörper 10 eines Bauteils gebildeten Kavität. Insbesondere hat die Linse 7 in Richtung von dem Trägerkörper 10 weg, insbesondere in Richtung einer Flächennormalen auf die Montagefläche 101 eine Ausdehnung, die mindestens doppelt so groß, vorzugsweise fünfmal so groß, insbesondere zehnmal so groß ist wie die Ausdehnung des Barriererahmens 6 in dieser Richtung.
Das Linsenmaterial 7 überdeckt auf diese Weise den Halbleiterchip 4, den ersten Anschlussbereich 2 und den zweiten elektrischen Anschlussbereich 3 sowie den Bonddraht 5 und umschließt zumindest ein Teilstück des Bonddrahts 5.
Bei dem Verfahrensstadium der 4 sind die einzelnen Bauteile bereits entlang der Gitterlinien des Gitters 8 mittels Durchtrennen des Trägerkörpers 10 und der zusammenhängenden Barriererahmen 6 zu einzelnen Bauteilen 100 vereinzelt. Da die Barriererahmen 6 nicht vom Linsenmaterial 7 bedeckt sind, braucht dieses beim Vereinzeln der Bauteile 100 vorteilhafterweise nicht durchtrennt werden. Auf diese Weise kann das Vereinzeln zu einzelnen Bauteilen besonders kostengünstig und schnell erfolgen. Die Dicke h_B des Barriererahmens 6 ist insbesondere auch kleiner als die Höhe h_C, um welche der Halbleiterchip 4 über die Montagefläche 101 des Trägerkörpers 10 hinausragt.
5 zeigt eine schematische Draufsicht auf ein Verfahren zur Herstellung einer Mehrzahl von strahlungsemittierenden und/oder -empfangenden Halbleiterbauteilen 100 gemäß einem zweiten exemplarischen Ausführungsbeispiel. Das in 5 dargestellte Verfahrensstadium entspricht dem Verfahrensstadium der 2 des Verfahrens gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel.
Das zweite Ausführungsbeispiel des Verfahrens unterscheidet sich dadurch von dem ersten Ausführungsbeispiel, dass die Barriererahmen 6 jeweils einen kreisrunden Montagebereich 110 – statt eines rechteckigen bzw. quadratischen Montagebereichs 110 wie beim ersten Ausführungsbeispiel – umschließen. Auf diese Weise werden Bauteile 100 erzielt, bei denen sich das Linsenmaterial 7 nicht zu einem Tropfen mit einer rechteckigen sondern mit einer runden Grundfläche formt.
Mit Vorteil ist bei dem vorliegenden Verfahren die Linsenform mittels der Formgebung des Barriererahmens in einfacher Weise einstellbar. Die Form der von dem Barriererahmen 6 freigelassenen Montagebereiche 110 ist beispielsweise mittels eines fotolithographischen Verfahrensschrittes bei der Herstellung der Barriererahmen 6 einfach einstellbar.
Die Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele auf diese beschränkt sondern umfasst jede Kombination von Elementen und Verfahrensschritten der verschiedenen Ausgestaltungen und Ausführungsbeispiele. Darüber hinaus umfasst die Erfindung jede Kombination der Patentansprüche und jede Kombination von in den Patentansprüchen offenbarten Merkmalen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 2007/0131957 A1 [0002]

Claims

Verfahren zur Herstellung mindestens eines strahlungsemittierenden und/oder -empfangenden Halbleiterbauteils (100) mit den Schritten: – Bereitstellen eines Trägerkörpers (10) mit einer Montagefläche (101); – Ausbilden eines Barriererahmens (6) auf der Montagefläche (101), derart dass der Barriererahmen (6) einen Montagebereich (110) der Montagefläche (101) lateral umschließt; – Montieren eines strahlungsemittierenden und/oder -empfangenden Halbleiterchips (4) innerhalb des Montagebereichs (110) auf der Montagefläche (101); – Vergießen des Halbleiterchips (4) mit einem flüssigen Linsenmaterial (7), wobei das Linsenmaterial (7) innerhalb des Montagebereichs (110) auf die Montagefläche (101) aufgebracht wird; und – Härten des Linsenmaterials (7); wobei die Montagefläche (101), der Barriererahmen (6) und das Linsenmaterial (7) derart aneinander angepasst sind, dass die Montagefläche (101) innerhalb des Montagebereichs (110) von dem Linsenmaterial (7) benetzbar und der Barriererahmen (6) von dem Linsenmaterial (7) nicht benetzbar ist, so dass sich das Linsenmaterial (7) beim Aufbringen auf die Montagefläche (101) zu einem zumindest stellenweise von dem Barriererahmen (6) begrenzten Tropfen mit konvexer Außenfläche (701) formt und den Barriererahmen (6) frei lässt.
Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei eine Dicke (h_B) des Barriererahmens (6) derart gewählt ist, dass der montierte Halbleiterchip (4) den Barriererahmen (6) überragt.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Ausbilden des Barriererahmens (6) die Schritte umfasst: – Auftragen eines Fluorocarbon-Polymermaterials auf die Montagefläche (101) des Trägerkörpers (10) und – nachfolgendes Trocknen des Fluorocarbon-Polymermaterials.
Verfahren gemäß Anspruch 2, wobei das Linsenmaterial (7) ein Silikonharz aufweist.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Trägerkörper (10) zumindest an der Montagefläche (101) ein Metall, eine Keramik, ein Polymermaterial oder einen Verbund aus mindestens zwei dieser Materialien aufweist und insbesondere eine Leiterplatte ist.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei – der Montagebereich (110) eine erste elektrische Anschlussfläche (2) und eine zweite elektrische Anschlussfläche (3) enthält; – die zweite elektrische Anschlussfläche (3) elektrisch von der ersten elektrischen Anschlussfläche (2) getrennt und seitlich neben der ersten elektrischen Anschlussfläche (2) angeordnet ist; und – der Halbleiterchip (4) zumindest auf der ersten elektrischen Anschlussfläche (2) montiert wird.
Verfahren gemäß Anspruch 6, wobei – der Halbleiterchip (4) derart auf der ersten elektrischen Anschlussfläche (2) montiert wird, dass die zweite elektrische Anschlussfläche (3) seitlich von dem Halbleiterkörper angeordnet ist; – ein Bonddraht (5) von dem Halbleiterchip (4) zu der zweiten elektrischen Anschlussfläche (3) gezogen wird; und – das Linsenmaterial (7) derart auf den Montagebereich aufgebracht wird, dass es den Bonddraht (5) zumindest stellenweise umschließt und die beiden elektrischen Anschlussflächen (2, 3) überdeckt.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche zur Herstellung einer Mehrzahl von strahlungsemittierenden und/oder -empfangenden Halbleiterbauteilen (100), wobei – ein Träger (1) bereitgestellt wird; – mehrere Barriererahmen (6) auf dem Träger (1) ausgebildet werden, so dass sie zusammenhängen und ein Gitter bilden, derart dass in jeder Gitterzelle jeweils ein Montagebereich (110) angeordnet ist – in jedem der Montagebereiche (110) ein strahlungsemittierender und/oder -empfangender Halbleiterchip (4) montiert wird und mit dem Linsenmaterial (7) vergossen wird, und – nachfolgend zur Vereinzelung der Halbleiterbauteile (100) der Träger (1) entlang von Gitterlinien des Gitters durchtrennt wird, so dass einzelne Trägerkörpern (10) ausgebildet werden.
Strahlungsemittierendes und/oder -empfangendes Halbleiterbauteil (100), aufweisend – einen Trägerkörper (10) mit einer Montagefläche (101); – einen Barriererahmen (6) auf der Montagefläche (101), der einen Montagebereich (110) der Montagefläche (101) lateral umschließt; – einen strahlungsemittierenden und/oder -empfangenden Halbleiterchip (4) innerhalb des Montagebereichs (110) auf der Montagefläche (101); – ein Linsenmaterial (7) auf der Montagefläche (101) innerhalb des Montagebereichs (110), das den Halbleiterchip (4) überdeckt und eine konvexe Außenfläche (701) hat; wobei der Barriererahmen (6) von dem Linsenmaterial (7) nicht benetzbar ist und von dem Linsenmaterial (7) unbedeckt ist.
Strahlungsemittierendes und/oder -empfangendes Halbleiterbauteil (100) gemäß Anspruch 9, wobei eine Dicke (h_B) des Barriererahmens (6) derart gewählt ist, dass der montierte Halbleiterchip (4) den Barriererahmen (6) überragt.
Strahlungsemittierendes und/oder -empfangendes Halbleiterbauteil (100) gemäß einem der Ansprüche 9 oder 10, wobei der Barriererahmen (6) ein Fluorocarbon-Polymermaterial und das Linsenmaterial (7) ein Silikonharz aufweist.
Strahlungsemittierendes und/oder -empfangendes Halbleiterbauteil (100) gemäß einem der Ansprüche 9 bis 11, wobei der Trägerkörper (10) zumindest an der Montagefläche (101) ein Metall, eine Keramik, ein Polymermaterial oder einen Verbund aus mindestens zwei dieser Materialien aufweist.
Strahlungsemittierendes und/oder -empfangendes Halbleiterbauteil (100) gemäß einem der Ansprüche 9 bis 12, wobei der Trägerkörper (10) eine Leiterplatte ist.
Strahlungsemittierendes und/oder -empfangendes Halbleiterbauteil (100) gemäß Anspruch 13, wobei – der Montagebereich eine erste elektrische Anschlussfläche (2) und eine zweite elektrische Anschlussfläche (3) enthält, – die zweite elektrische Anschlussfläche (3) elektrisch von der ersten elektrischen Anschlussfläche (2) getrennt und seitlich neben der ersten elektrischen Anschlussfläche angeordnet (2) ist, und – der Halbleiterchip (4) zumindest auf der ersten elektrischen Anschlussfläche (2) montiert ist.
Strahlungsemittierendes und/oder -empfangendes Halbleiterbauteil (100) gemäß Anspruch 14, wobei – der Halbleiterchip (4) derart auf der ersten elektrischen Anschlussfläche (2) montiert ist, dass die zweite elektrische Anschlussfläche (3) seitlich von dem Halbleiterkörper angeordnet ist, – ein Bonddraht (5) von dem Halbleiterkörper zu der zweiten elektrischen Anschlussfläche verläuft, und – das Linsenmaterial (7) derart auf den Montagebereich (110) aufgebracht ist, dass es den Bonddraht (5) zumindest stellenweise umschließt und die beiden elektrischen Anschlussflächen (2, 3) überdeckt.