DE102012109905A1 - Verfahren zur Herstellung einer Vielzahl von optoelektronischen Halbleiterbauteilen - Google Patents

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Abstract

Es wird ein Verfahren zur Herstellung einer Vielzahl von optoelektronischen Halbleiterbauteilen mit den folgenden Schritten angegeben:
– Bereitstellen eines Hilfsträgers (1),
– Aufbringen einer Vielzahl von Anordnungen (20) von elektrisch leitenden ersten Kontaktelementen (21) und zweiten Kontaktelementen (22) auf dem Hilfsträger (1),
– Aufbringen jeweils eines optoelektronischen Halbleiterchips (3) auf dem zweiten Kontaktelement (22) jeder Anordnung (20),
– elektrisch leitendes Verbinden der optoelektronischen Halbleiterchips (3) mit den ersten Kontaktelementen (21) der jeweiligen Anordnung (20),
– Umhüllen der ersten Kontaktelemente (21) und der zweiten Kontaktelemente (22) mit einem Umhüllungsmaterial (4), und
– Vereinzeln in eine Vielzahl von optoelektronischen Halbleiterbauteilen,
wobei
– das Umhüllungsmaterial (4) bündig mit der dem Hilfsträger (1) zugewandten Unterseite (21b) eines jeden ersten Kontaktelements (21) abschließt, und
– das Umhüllungsmaterial (4) bündig mit der dem Hilfsträger (1) zugewandten Unterseite (22b) eines jeden zweiten Kontaktelements (22) abschließt.

Description

  • Es wird ein Verfahren zur Herstellung einer Vielzahl von optoelektronischen Halbleiterbauteilen angegeben.
  • Die Druckschrift WO 2007/025515 A1 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung einer Vielzahl von optoelektronischen Halbleiterbauteilen.
  • Eine zu lösende Aufgabe besteht darin, ein Verfahren zur Herstellung einer Vielzahl von optoelektronischen Halbleiterbauteilen anzugeben, die besonders einfach an einem Zielort montiert werden können. Darüber hinaus ist es eine zu lösende Aufgabe, ein Verfahren anzugeben, mit dem eine Vielzahl von optoelektronischen Halbleiterbauteilen besonders einfach hergestellt werden kann.
  • Bei den mittels des Verfahrens hergestellten optoelektronischen Halbleiterbauteilen handelt es sich insbesondere um oberflächenmontierbare Bauteile. Die Bauteile sind dabei als so genannte QFN-Bauteile (Quad Flat No Leads Package) ausgeführt. Bei den Bauteilen befinden sich sämtliche elektrischen und/oder thermischen Anschlussstellen an einer Unterseite des Bauteils. Die Seitenflächen der Bauteile, die zum Beispiel quer zu Unterseite verlaufen und die Bauteile jeweils in laterale Richtungen begrenzen, sind frei vom Material der Anschlussstellen und beispielsweise ausschließlich mit elektrisch isolierendem Material gebildet.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform eines hier beschriebenen Verfahrens wird zunächst ein Hilfsträger bereitgestellt. Bei dem Hilfsträger kann es sich um eine Folie oder eine selbsttragende, starre Platte handeln. Der Hilfsträger kann beispielsweise mit einem Metall oder einem Kunststoff gebildet sein. Der Hilfsträger ist dazu vorgesehen, eine Vielzahl von optoelektronischen Halbleiterchips während der Herstellung der optoelektronischen Halbleiterbauteile zu tragen.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird auf dem Hilfsträger eine Vielzahl von Anordnungen von elektrisch leitenden ersten Kontaktelementen und zweiten Kontaktelementen aufgebracht. Beispielsweise werden Paare von ersten elektrisch leitenden und zweiten elektrisch leitenden Kontaktelementen aufgebracht. Die Kontaktelemente dienen jeweils an ihrer dem Hilfsträger zugewandten Unterseite dazu, Komponenten der optoelektronischen Halbleiterbauteile in fertig gestellten optoelektronischen Halbleiterbauteilen elektrisch zu kontaktieren. Die ersten und zweiten Kontaktelemente sind dabei jeweils mit einem elektrisch leitenden Material, zum Beispiel mit zumindest einem Metall, gebildet.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird jeweils ein optoelektronischer Halbleiterchip auf dem zweiten Kontaktelement jeder Anordnung der Vielzahl von Anordnungen von elektrisch leitenden ersten Kontaktelementen und zweiten Kontaktelementen aufgebracht. Das heißt, insbesondere die zweiten Kontaktelemente dienen, beispielsweise an ihrer dem Hilfsträger abgewandten Oberseite, dazu, zumindest einen, beispielsweise jeweils einen einzigen optoelektronischen Halbleiterchip aufzunehmen. Der optoelektronische Halbleiterchip kann an den zweiten Kontaktelementen beispielsweise jeweils durch Löten oder Kleben befestigt sein.
  • Bei einem für das optoelektronische Halbleiterbauteil verwendeten optoelektronischen Halbleiterchip kann es sich beispielsweise um einen Leuchtdiodenchip oder einen Fotodiodenchip handeln. Ferner ist es möglich, dass bei der Herstellung der Vielzahl von optoelektronischen Halbleiterbauteilen sowohl Leuchtdiodenchips als auch Fotodiodenchips auf den zweiten Kontaktelementen angeordnet werden.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens erfolgt in einem nächsten Verfahrensschritt ein elektrisch leitendes Verbinden der optoelektronischen Halbleiterchips mit den ersten Kontaktelementen der Anordnung. Handelt es sich bei den Anordnungen beispielsweise um Paare von ersten und zweiten Kontaktelementen, so kann eine elektrisch leitende Verbindung zwischen dem optoelektronischen Halbleiterchip und dem ersten Kontaktelement mittels eines Kontaktdrahtes erfolgen. Die ersten Kontaktelemente sind dann dazu geeignet, mit einem Kontaktdraht elektrisch leitend verbunden zu werden.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des hier beschriebenen Verfahrens erfolgt in einem weiteren Verfahrensschritt ein Umhüllen der ersten Kontaktelemente und der zweiten Kontaktelemente mit einem Umhüllungsmaterial. Es ist ferner möglich, dass das Umhüllungsmaterial nicht nur die ersten und zweiten Kontaktelemente, sondern beispielsweise auch die optoelektronischen Halbleiterchips zumindest teilweise umhüllt. Umhüllte Komponenten der Vielzahl von optoelektronischen Halbleiterbauteilen stehen mit dem Umhüllungsmaterial insbesondere in direktem Kontakt und grenzen unmittelbar an dieses an.
  • Das Umhüllen kann beispielsweise durch Spritzgießen oder Spritzpressen erfolgen. Bei dem Umhüllungsmaterial kann es sich beispielsweise um ein Silikon, ein Epoxidharz, um ein Hybridmaterial aus Silikon und Epoxidharz oder um ein anderes Kunststoffmaterial handeln. Ferner ist es möglich, dass das Umhüllungsmaterial eines oder mehrere dieser Materialien enthält, wobei weitere Füllstoffe, wie beispielsweise reflektierende Partikel, zusätzlich im Umhüllungsmaterial vorhanden sein können.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens erfolgt ein Vereinzeln in eine Vielzahl von optoelektronischen Halbleiterbauteilen. Dabei erfolgt das Vereinzeln derart, dass jedes optoelektronische Halbleiterbauteil zumindest einen der optoelektronischen Halbleiterchips enthält. Beispielsweise enthält jedes optoelektronische Halbleiterbauteil genau einen optoelektronischen Halbleiterchip und genau eine Anordnung von elektrisch leitenden ersten und zweiten Kontaktelementen. Das Vereinzeln kann beispielsweise durch Sägen, Schleifen oder Lasertrennen erfolgen. Beim Vereinzeln wird auch das Umhüllungsmaterial zumindest stellenweise durchtrennt.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens schließt das Umhüllungsmaterial bündig mit der dem Hilfsträger zugewandten Unterseite eines jeden ersten Kontaktelements und eines jeden zweiten Kontaktelements ab. Das heißt, bei den fertig gestellten Halbleiterbauteilen liegen die Unterseiten der Kontaktelemente jeweils frei, wobei die Kontaktelemente bündig mit dem Umhüllungsmaterial abschließen, so dass es insbesondere möglich ist, dass die Kontaktelemente nicht in einer Vertiefung im Umhüllungsmaterial angeordnet sind und dass die Kontaktelemente das Umhüllungsmaterial nicht überragen.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens umfasst das Verfahren die folgenden Herstellungsschritte:
    • – Bereitstellen eines Hilfsträgers,
    • – Aufbringen einer Vielzahl von Anordnungen von elektrisch leitenden ersten Kontaktelementen und zweiten Kontaktelementen auf den Hilfsträger,
    • – Aufbringen jeweils eines optoelektronischen Halbleiterchips auf dem zweiten Kontaktelement jeder Anordnung,
    • – elektrisch leitendes Verbinden der optoelektronischen Halbleiterchips mit den ersten Kontaktelementen der jeweiligen Anordnung,
    • – Umhüllen der ersten Kontaktelemente und der zweiten Kontaktelemente mit einem Umhüllungsmaterial, und
    • – Vereinzeln in eine Vielzahl von optoelektronischen Halbleiterbauteilen, wobei
    • – das Umhüllungsmaterial bündig mit der dem Hilfsträger zugewandten Unterseite eines jeden ersten Kontaktelements abschließt, und
    • – das Umhüllungsmaterial bündig mit der dem Hilfsträger zugewandten Unterseite eines jeden zweiten Kontaktelements abschließt.
  • Die Herstellungsschritte können dabei in der hier angegebenen Reihenfolge durchgeführt werden. Es ist jedoch auch möglich, dass von der angegebenen Reihenfolge abgewichen wird.
  • Aufgrund der Tatsache, dass das Umhüllungsmaterial mit den ersten und zweiten Kontaktelementen bündig abschließt, sind die optoelektronischen Halbleiterbauteile mit dem Verfahren besonders einfach herstellbar. Das Verfahren kann daher besonders kostengünstig durchgeführt werden.
  • Ferner treten aufgrund des Herstellungsverfahrens an den Seitenflächen der mit dem Verfahren hergestellten optoelektronischen Halbleiterbauteile keine Metallflächen auf, was die Montage der optoelektronischen Halbleiterbauteile erleichtert.
  • Da die ersten und zweiten Kontaktelemente eines jeden der mit dem Verfahren hergestellten optoelektronischen Halbleiterbauteile an der Unterseite bündig mit dem Umhüllungsmaterial abschließen, liegen sie an der Unterseite des optoelektronischen Halbleiterbauteils über ihre gesamte elektrische Anschlussfläche frei. Dies ermöglicht optoelektronische Halbleiterbauteile, bei denen der thermische Widerstand zwischen dem im Betrieb Wärme erzeugenden optoelektronischen Halbleiterchip und der Montagefläche, an der die optoelektronischen Halbleiterbauteile befestigt werden, aufgrund der Kontaktelemente besonders gering ist. Dadurch ergeben sich optoelektronische Halbleiterbauteile mit erhöhter Effizienz und damit höherer Ausfallsicherheit.
  • Aufgrund der Tatsache, dass die einzelnen Kontaktelemente von einem Umhüllungsmaterial umhüllt sind, das insbesondere elektrisch isolierend ausgebildet ist, ist die Kurzschlussgefahr zwischen einzelnen Kontaktelementen reduziert. Dadurch ergibt sich ebenfalls eine höhere Ausfallssicherheit der mit dem Verfahren hergestellten optoelektronischen Halbleiterbauteile.
  • Zwischen den Anordnungen von Kontaktelementen gibt es vor dem Vereinzeln keine elektrisch leitende Verbindung. Somit kann vor dem Vereinzeln ein Funktionstest für jeden optoelektronischen Halbleiterchip unabhängig von den übrigen optoelektronischen Halbleiterchips durchgeführt werden.
  • Ferner lassen sich durch ein hier beschriebenes Verfahren besonders kleine optoelektronische Halbleiterbauteile herstellen, die in ihrer äußeren Abmessung hauptsächlich von der Größe der verwendeten optoelektronischen Halbleiterchips bestimmt sind.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens sind sämtliche Seitenflächen der vereinzelten optoelektronischen Halbleiterbauteile frei von den elektrisch leitenden ersten Kontaktelementen und den zweiten Kontaktelementen. Das heißt, die Kontaktelemente sind an einer Unterseite der fertig gestellten optoelektronischen Halbleiterbauteile vom Umhüllungsmaterial vollständig umschlossen. An den Seitenflächen der vereinzelten optoelektronischen Halbleiterbauteile liegt beispielsweise das Umhüllungsmaterial frei. Material der ersten und zweiten Kontaktelemente ist an den Seitenflächen nicht freigelegt. Die Seitenflächen der vereinzelten optoelektronischen Halbleiterbauteile weisen dabei Vereinzelungsspuren, wie beispielsweise Sägerillen, an den Seitenflächen auf.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens bedeckt das Umhüllungsmaterial Seitenflächen eines jeden optoelektronischen Halbleiterchips zumindest stellenweise.
  • Das heißt, neben den ersten und zweiten Kontaktelementen sind auch die optoelektronischen Halbleiterchips zumindest zum Teil vom Umhüllungsmaterial umgeben. Dabei ist es möglich, dass das Umhüllungsmaterial die optoelektronischen Halbleiterchips vollständig umgibt. Ferner ist es möglich, dass das Umhüllungsmaterial die optoelektronischen Halbleiterchips an ihrer den zweiten Kontaktelementen abgewandten Oberseite nicht überragt. Die optoelektronischen Halbleiterchips können dann an ihrer Oberseite jeweils bündig mit dem Umhüllungsmaterial abschließen oder das Umhüllungsmaterial überragen.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens ist der Hilfsträger mit einem Metall gebildet und die ersten Kontaktelemente und die zweiten Kontaktelemente sind auf dem Hilfsträger aufgewachsen. Beispielsweise kann es sich bei dem Hilfsträger um einen massiven Metallträger handeln, der mit Materialien wie Kupfer oder Nickel gebildet sein kann. Beispielsweise über eine Fototechnik kann an einer Oberseite des Hilfsträgers, auf der nachfolgend die Kontaktelemente angeordnet werden, eine Maske definiert werden. In den Öffnungen der Maske können die ersten und zweiten Kontaktelemente beispielsweise durch galvanisches oder stromloses Abscheiden erzeugt werden. Auf diese Weise ist es möglich, kostengünstige Kontaktelemente in definierter Form an definierter Stelle in besonders einfacher Weise zu erzeugen.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform weisen die ersten Kontaktelemente und die zweiten Kontaktelemente jeweils Hinterschneidungen auf. Das heißt, die Kontaktelemente weisen beispielsweise einen dünneren Bereich auf, der den Hilfsträger direkt nachfolgt und einen Bereich mit größerer lateraler Ausdehnung, der an der dem Hilfsträger abgewandten Seite der Kontaktelemente angeordnet ist. Die lateralen Richtungen sind dabei diejenigen Richtungen, die zu einer Haupterstreckungsebene des Hilfsträgers parallel laufen. Die ersten und zweiten Kontaktelemente haben damit beispielsweise im Querschnitt die Form eines T´s oder die Form eines Pilzes.
  • Die Hinterschneidungen der Kontaktelemente können dabei zu einer besseren Verankerung der Kontaktelemente im Umhüllungsmaterial dienen.
  • Die Kontaktelemente mit Hinterschneidungen können beim Aufwachsen der Kontaktelemente durch geeignete Steuerung der Prozessparameter, beispielsweise eines galvanischen Abscheidens, erzeugt werden. Ferner ist es möglich, dass die Hinterschneidungen durch Ätzen erzeugt werden. Bei den Kontaktelementen kann es sich dann insbesondere um halb geätzte Leiterrahmen (englisch Leadframes) handeln. In diesem Fall ist es insbesondere möglich, dass als Hilfsträger kein metallischer Träger verwendet wird, sondern ein kostengünstigerer Träger, beispielsweise aus einem Kunststoffmaterial, Verwendung finden kann.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens ist das Umhüllungsmaterial reflektierend ausgebildet und zumindest die den zweiten Kontaktelementen abgewandte Oberseite eines jeden optoelektronischen Halbleiterchips ist frei vom Umhüllungsmaterial. Das Umhüllungsmaterial kann dabei insbesondere für die in den optoelektronischen Halbleiterchips im Betrieb erzeugte oder zu detektierende elektromagnetische Strahlung reflektierend ausgebildet sein. Beispielsweise handelt es sich bei den optoelektronischen Halbleiterchips um Halbleiterchips, die im Betrieb elektromagnetische Strahlung, insbesondere Licht, erzeugen. Die reflektierend ausgebildete Umhüllung mit dem reflektierend ausgebildeten Umhüllungsmaterial weist dann eine Reflektivität von wenigstens 80 %, insbesondere von wenigstens 90 % für die auf sie treffende elektromagnetische Strahlung des optoelektronischen Halbleiterchips auf.
  • Dazu kann das Umhüllungsmaterial ein Matrixmaterial wie beispielsweise Silikon und/oder Epoxidharz umfassen, das mit Partikeln eines Füllstoffes gefüllt ist.
  • Der Füllstoff kann zum Beispiel zumindest aus einem der Materialien TiO2, BaSO4, ZnO, AlxOy, ZrO2 bestehen oder eines der genannten Materialien enthalten.
  • Dabei ist es insbesondere möglich, dass das Umhüllungsmaterial derart reflektierend ausgebildet ist, dass es dem Betrachter weiß erscheint. Das Umhüllungsmaterial weist dann insbesondere keine Transparenz mehr auf, sondern reflektiert auftreffendes Umgebungslicht gleichmäßig, so dass ein weißer Farbeindruck entsteht.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird vor dem Umhüllen mit Umhüllungsmaterial eine Vielzahl von Trennrahmen auf dem Hilfsträger befestigt. Die Trennrahmen sind beispielsweise mit einem Kunststoffmaterial gebildet.
  • Dabei umschließen die Trennrahmen in lateraler Richtung zumindest eine Anordnung von elektrisch leitenden ersten Kontaktelementen und zweiten Kontaktelementen. Die Trennrahmen werden dabei derart angeordnet, dass sie zwischen einzelnen optoelektronischen Halbleiterbauteilen, wie sie nach dem Vereinzeln entstehen sollen, angeordnet sind. Auf diese Weise ist es möglich, dass die Seitenflächen der vereinzelten optoelektronischen Halbleiterbauteile stellenweise von Teilen der Trennrahmen gebildet sind. Für die Trennrahmen können beispielsweise Kunststoffmaterialien Verwendung finden, die gegenüber den genannten Umhüllungsmaterialien besonders hart oder kratzfest sind. Ein Vereinzeln erfolgt dann durch die Trennrahmen, so dass die Seitenflächen der vereinzelten optoelektronischen Halbleiterbauteile stellenweise von Teilen der Trennrahmen gebildet sind. Auf diese Weise ist es möglich, optoelektronische Halbleiterbauteile anzufertigen, die mechanisch besonders stabil sind.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird nach dem Umhüllen mit dem Umhüllungsmaterial ein Konvertermaterial an der dem Hilfsträger abgewandten Oberseite der optoelektronischen Halbleiterchips und/oder an der dem Hilfsträger abgewandten Oberseite des Umhüllungsmaterials aufgebracht. Das Konvertermaterial umfasst beispielsweise wenigstens einen Leuchtstoff, der vom Halbleiterchip im Betrieb emittierte elektromagnetische Strahlung absorbiert und elektromagnetische Strahlung insbesondere aus einem größeren Wellenlängenbereich als die vom Halbleiterchip emittierte Strahlung reemittiert. Das mit dem Verfahren hergestellte optoelektronische Halbleiterbauteil kann dann beispielsweise dazu geeignet sein, im Betrieb Mischstrahlung, beispielsweise weißes Mischlicht, zu erzeugen. Das Konvertermaterial kann ein Matrixmaterial umfassen, bei dem es sich beispielsweise um das gleiche Matrixmaterial handelt, welches auch einen Teil des Umhüllungsmaterials bildet. In das Matrixmaterial können Partikel eines Leuchtstoffes eingebracht sein. Ferner ist es möglich, dass das Konvertermaterial aus einem Leuchtstoff besteht, dabei kann das Konvertermaterial beispielsweise aus einem keramischen Leuchtstoff bestehen.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens bedeckt das Umhüllungsmaterial und/oder das Konvertermaterial die Trennrahmen an ihrer dem Hilfsträger abgewandten Oberseite. Das heißt, an der Oberseite der mit dem Verfahren hergestellten optoelektronischen Halbleiterbauteile sind die Trennrahmen vom Umhüllungsmaterial oder vom Konvertermaterial bedeckt. Auf diese Weise sind die Trennrahmen besonders gut im Umhüllungsmaterial und/oder Konvertermaterial verankert und lösen sich nicht aus den mittels des Verfahrens hergestellten optoelektronischen Halbleiterbauteilen.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens werden in das Konvertermaterial stellenweise Ausnehmungen eingebracht, die sich von einer dem Umhüllungsmaterial abgewandten Oberseite des Konvertermaterials bis zum Umhüllungsmaterial oder in das Umhüllungsmaterial hinein erstrecken und die Ausnehmungen werden mit Umhüllungsmaterial gefüllt. Dabei handelt es sich bei dem Umhüllungsmaterial beispielsweise um ein reflektierendes Umhüllungsmaterial, wie es weiter oben beschrieben ist. Bei den Ausnehmungen kann es sich um Gräben handeln, die in lateralen Richtungen vom Konvertermaterial begrenzt sind. Ferner ist es möglich, dass die Ausnehmungen in Bereichen gebildet werden, in denen ein Vereinzeln in eine Vielzahl von optoelektronischen Halbleiterbauteilen erfolgt. Nach dem Vereinzeln, das dann durch das Umhüllungsmaterial in den Ausnehmungen erfolgt, sind die Seitenflächen der derart hergestellten optoelektronischen Halbleiterbauteile zumindest stellenweise durch das Umhüllungsmaterial gebildet, welches in die Ausnehmungen gefüllt wurde. Dieses Umhüllungsmaterial ist in den lateralen Richtungen dann nicht vollständig von Konvertermaterial umgeben, sondern beispielsweise nur an seiner dem zumindest einen Halbleiterchip des Halbleiterbauteils zugewandten Seite des Umhüllungsmaterials in der Ausnehmung.
  • Im Folgenden wird das hier beschriebene Verfahren anhand von Ausführungsbeispielen und den zugehörigen Figuren näher erläutert.
  • Anhand der 1A bis 1I ist ein Ausführungsbeispiel eines hier beschriebenen Verfahrens anhand von schematischen Schnittdarstellungen näher erläutert.
  • Anhand der 2A bis 2C ist ein weiteres Ausführungsbeispiel eines hier beschriebenen Verfahrens anhand schematischer Schnittdarstellungen erläutert.
  • Anhand der 3A bis 3C ist ein weiteres Ausführungsbeispiel eines hier beschriebenen Verfahrens anhand schematischer Schnittdarstellungen näher erläutert.
  • Die 4A, 4B, 5, 6, 7A, 7B, 7C, 7D zeigen Beispiele optoelektronischer Halbleiterbauteile, die mit einem hier beschriebenen Verfahren hergestellt wurden.
  • Gleiche, gleichartige oder gleich wirkende Elemente sind in den Figuren mit den gleichen 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 für eine bessere Verständlichkeit übertrieben groß dargestellt sein.
  • In den 1A bis 1I sind anhand schematischer Schnittdarstellungen Verfahrensschritte eines hier beschriebenen Verfahrens zur Herstellung einer Vielzahl von optoelektronischen Halbleiterbauteilen erläutert.
  • Die 1A zeigt, wie ein Hilfsträger 1 bereitgestellt wird. Bei dem Hilfsträger 1 handelt es sich beispielsweise um einen massiven Metallträger, der zum Beispiel aus Kupfer oder Nickel besteht.
  • In einem nächsten Verfahrensschritt, 1B, werden mittels einer nicht dargestellten Maske Bereiche auf dem Metallträger definiert, in denen eine Vielzahl von Anordnungen von elektrisch leitenden ersten Kontaktelementen 21 und zweiten Kontaktelementen 22 auf dem Hilfsträger 1 aufgebracht werden. Zumindest die Kontaktelemente 21 sind dabei elektrisch leitend ausgebildet, vorzugsweise sind im vorliegenden Ausführungsbeispiel auch die zweiten Kontaktelemente 22 elektrisch leitend ausgebildet. Im in Verbindung mit der 1B beschriebenen Verfahrensschritt sind die Anordnungen 20 von ersten Kontaktelementen und zweiten Kontaktelementen als Paare dieser Kontaktelemente ausgebildet. Das Aufwachsen der Kontaktelemente erfolgt beispielsweise stromlos oder galvanisch.
  • In einem nächsten Verfahrensschritt, 1C, wird jeweils ein optoelektronischer Halbleiterchip 3 auf jedem zweiten Kontaktelement 22 einer jeden Anordnung 20 aufgebracht. Beispielsweise kann der optoelektronische Halbleiterchip 3 mit seiner der Oberseite 3a abgewandten Unterseite auf das zweite Kontaktelement 22 jeweils aufgelötet oder elektrisch leitend angeklebt werden.
  • Nachfolgend erfolgt ein elektrisch leitendes Verbinden der optoelektronischen Halbleiterchips 3 mit den ersten Kontaktelementen 21 der zugeordneten Anordnung 20. Jede Anordnung 20 umfasst dann einen optoelektronischen Halbleiterchip, der beispielsweise mit den ersten Kontaktelementen 21 und den zweiten Kontaktelementen 22 elektrisch leitend verbunden ist. Vorliegend erfolgt die elektrische Kontaktierung jeweils über einen Kontaktdraht 17, der eine elektrisch leitende Verbindung zwischen den ersten Kontaktelementen 21 und dem optoelektronischen Halbleiterchip 3 der jeweiligen Anordnung 20, vergleiche dazu die 1C.
  • In einem nächsten Verfahrensschritt, 1D, werden Trennrahmen 6 auf dem Hilfsträger 1 befestigt. Jeder Trennrahmen 6 umschließt dabei zumindest eine Anordnung von elektrisch leitenden ersten Kontaktelementen 21 und zweiten Kontaktelementen 22 zumindest stellenweise seitlich, das heißt in lateralen Richtungen. Beispielsweise ist es möglich, dass jede Anordnung 20 von genau einem Trennrahmen 6 in den lateralen Richtungen vollständig umschlossen wird. Dabei ist das Aufbringen der Trennrahmen, wie es in der 1D gezeigt ist, optional. Die Trennrahmen 6 können beispielsweise mit einem Kunststoffmaterial gebildet sein. Die Trennrahmen 6 sind beispielsweise strahlungsabsorbierend oder strahlungsreflektierend ausgebildet.
  • Im nachfolgenden Verfahrensschritt, siehe 1E, erfolgt ein Umhüllen der ersten Kontaktelemente 21 und der zweiten Kontaktelemente 22 sowie vorliegend auch der Halbleiterchips 3 und der Trennrahmen 6 mit einem Umhüllungsmaterial 4, das vorliegend als transparentes Umhüllungsmaterial ausgebildet ist.
  • Das Umhüllungsmaterial 4 bedeckt beispielsweise die Seitenflächen 3c und die Oberseite 3a der optoelektronischen Halbleiterchips. Ferner bedeckt das Umhüllungsmaterial 4 die Trennrahmen 6 an ihrer dem Hilfsträger 1 abgewandten Oberseite.
  • Nach dem Aufbringen des Umhüllungsmaterials 4, das stellenweise auch an den Hilfsträger 1 grenzt, kann der Hilfsträger 1, wie in Verbindung mit der 1F gezeigt, entfernt werden. Dies kann beispielsweise durch Ätzen erfolgen. Es resultiert eine Anordnung optoelektronischer Halbleiterbauteile, bei denen das Umhüllungsmaterial 4 an der ursprünglich dem Hilfsträger 1 zugewandten Unterseite 21b eines jeden ersten Kontaktelements 21 bündig mit dem ersten Kontaktelement 21 abschließt. Ferner schließt das Umhüllungsmaterial 4 bündig mit der dem Hilfsträger 1 zugewandten Unterseite 22b eines jeden zweiten Kontaktelements 22 ab. Nach dem Entfernen des Hilfsträgers 1 liegen die Unterseiten 21b und 22b der ersten und zweiten Kontaktelemente jeweils an der Unterseite der optoelektronischen Halbleiterbauteile frei und sind in lateralen Richtungen vollständig vom Umhüllungsmaterial 4 umgeben.
  • Es resultiert eine Anordnung optoelektronischer Halbleiterbauteile, bei denen elektrische Anschlussstellen lediglich an der Unterseite angeordnet sind, wobei im Bereich der Anschlussstellen, also der Unterseiten 21b und 22b der elektrischen Kontaktelemente 21, 22 kein Vorsprung und keine Vertiefung ausgebildet ist.
  • In einem nächsten Verfahrensschritt, 1G, kann ein Träger 8, bei dem es sich beispielsweise um eine Klebefolie mit einer klebenden Seite an der zum Umhüllungsmaterial 4 gerichteten Oberseite, am Umhüllungsmaterial 4 an der dem Hilfsträger ursprünglich abgewandten Seite aufgebracht werden.
  • Durch beispielsweise Trennschleifen kann eine Vereinzelung im Bereich der Trennrahmen 6 erfolgen, siehe 1H.
  • Schließlich erfolg ein Zerteilen in einzelne optoelektronische Halbleiterbauteile 10, bei denen die Seitenflächen 10c zumindest stellenweise durch die Trennrahmen 6 gebildet sind. Jedes optoelektronische Halbleiterbauteil umfasst dabei zumindest einen optoelektronischen Halbleiterchip 3, 1I.
  • In Verbindung mit den schematischen Schnittdarstellungen der 2A bis 2C ist ein weiteres Ausführungsbeispiel eines hier beschriebenen Verfahrens näher erläutert. Im Unterschied zum in Verbindung mit den 1A bis 1I beschriebenen Verfahren weisen die ersten Kontaktelemente 21 und die zweiten Kontaktelemente 22 in diesem Ausführungsbeispiel Hinterschneidungen 23 auf. Beispielsweise sind die Kontaktelemente 21, 22 im Querschnitt T-förmig ausgebildet. Die Kontaktelemente 21, 22 können beispielsweise pilzförmig ausgebildet sein. Diese Ausgestaltung der Kontaktelemente 21, 22 erlaubt eine besonders gute Verankerung der Kontaktelemente im Umhüllungsmaterial 4.
  • Die Kontaktelemente 21, 22 können dabei, wie oben beschrieben, auf den Hilfsträger 1 aufgewachsen sein. Ferner ist es möglich, dass es sich bei den Kontaktelementen 21, 22 um Teile eines halb geätzten Leiterrahmens handelt, der auf dem Hilfsträger 1, der dann beispielsweise als Kunststofffolie ausgebildet sein kann, aufgeklebt ist. Verbindungsstreben des Leiterrahmens sind beispielsweise durch Sägen entfernt.
  • In einem nächsten Verfahrensschritt, 2B, wird ein reflektierendes Umhüllungsmaterial aufgebracht, derart dass die Seitenflächen 3c sowie die Kontaktelemente 21, 22 vom Umhüllungsmaterial 4 umhüllt sind. Die optoelektronischen Halbleiterchips 3 wurden dabei vorher beispielsweise auf die zweiten Kontaktelemente 22 einer jeden Anordnung 20 geklebt. Ferner ist eine Kontaktierung zu den ersten Kontaktelementen 21 einer jeden Anordnung 20 und dem zugeordneten Halbleiterchip 3 über einen Kontaktdraht 17 hergestellt. Das Umhüllungsmaterial 4 wird dabei durch Dispensen oder Spritzgießen aufgebracht.
  • Das Umhüllungsmaterial 4 kann an der dem Hilfsträger 1 abgewandten Oberseite 3a der optoelektronischen Halbleiterchips 3 bündig mit diesen abschließen.
  • In einem nächsten Verfahrensschritt wird das Konvertermaterial 5 auf die dem Hilfsträger 1 abgewandten Oberseiten des Umhüllungsmaterials 4 sowie der optoelektronischen Halbleiterchips 3 aufgebracht. Das Konvertermaterial umfasst beispielsweise wenigstens einen Leuchtstoff. Das Konvertermaterial 5 kann über Spritzgießen, Spritzpressen, Vergießen oder Sedimentation in einem Verguss aufgebracht werden.
  • Dem Konvertermaterial 5 kann an der dem Hilfsträger 1 abgewandten Seiten ein optisches Element 9, beispielsweise eine Linse, nachgeordnet werden. Vor oder nach dem Aufbringen der Linse kann eine Vereinzelung in einzelne optoelektronische Halbleiterbauteile 10 erfolgen. Diese Vereinzelung erfolgt beispielsweise mit Hilfe eines CO2-Lasers, 2C.
  • Jedes der optoelektronischen Halbleiterbauteile kann optional ein ESD-Schutzelement, beispielsweise eine ESD-Diode, enthalten. Die ESD-Diode kann beispielsweise antiparallel zum optoelektronischen Halbleiterchip 3 geschaltet werden und dazu auf jeweils dem ersten Kontaktelement 21 einer jeden Anordnung 20 befestigt werden.
  • In Verbindung mit den 3A bis 3C ist ein weiteres Ausführungsbeispiel eines hier beschriebenen Verfahrens näher erläutert. Im Unterschied zum Verfahren der 2A bis 2C werden bei dieser Variante des Herstellungsverfahrens Ausnehmungen 7 in das Konvertermaterial 5 eingebracht, die sich bis in das Umhüllungsmaterial 4 erstrecken. Diese Ausnehmungen 7 werden vor dem Vereinzeln erzeugt. Die Ausnehmungen 7 werden anschließend mit dem Umhüllungsmaterial 4 gefüllt, so dass das Konvertermaterial 5 jedes einzelnen optoelektronischen Halbleiterbauteils 10 in lateralen Richtungen vom Umhüllungsmaterial 4 umgeben ist. Das Umhüllungsmaterial 4 kann dabei beispielsweise reflektierend ausgebildet sein und weiß erscheinen. Die Seitenflächen 10c eines jeden optoelektronischen Halbleiterbauteils 10 sind dann beispielsweise vollständig durch das Umhüllungsmaterial 4 gebildet.
  • Bei dem optoelektronischen Halbleiterchip kann es sich beispielsweise um einen Leuchtdiodenchip handeln, der frei von einem Aufwachssubstrat ist. Beispielsweise handelt es sich bei dem optoelektronischen Halbleiterchip dann um einen so genannten Dünnfilmchip, bei dem die epitaktisch gewachsenen Halbleiterschichten zunächst an ihrer dem Aufwachssubstrat abgewandten Seite an einem Träger befestigt werden, und nachfolgend das Aufwachssubstrat von den epitaktisch gewachsenen Halbleiterschichtenfolgen entfernt wird. Darüber hinaus ist es möglich, dass es sich bei dem optoelektronischen Halbleiterchip um eine substratlose Diode handelt, die lediglich aus elektrischen Kontaktelementen und der epitaktisch gewachsenen Halbleiterschichtenfolge bestehen.
  • In Verbindung mit der 4A ist anhand einer schematischen Schnittdarstellung ein optoelektronisches Halbleiterbauteil 10 beschrieben, das mit einem hier beschriebenen Verfahren hergestellt ist. Im Unterschied zum beispielsweise in Verbindung mit den 3A bis 3C beschriebenen Verfahren resultiert hier ein optoelektronisches Halbleiterbauteil, bei dem das Konvertermaterial 5 lediglich im Bereich des Halbleiterchips 3 angeordnet ist. Dies kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass über dem Halbleiterchip 3 beim Aufbringen des Umhüllungsmaterials 4 eine Aussparung vorgesehen wird, die nachfolgend mit dem Konvertermaterial 5 gefüllt wird.
  • Wie die 4B zeigt, kann auch ein solches optoelektronisches Halbleiterbauteil 10 ein optisches Element 9 wie eine Linse umfassen, die beispielsweise am Umhüllungsmaterial 4 und am Konvertermaterial 5 durch Kleben befestigt sein kann.
  • Die schematischen Draufsichten der 5 und 6 zeigen optoelektronische Halbleiterbauteile 10, wie sie in Verbindung mit den 4A und 4B beschrieben sind, wobei mehrere, im Ausführungsbeispiel 4, gleichartige optoelektronische Halbleiterchips 3 in einem Halbleiterbauteil 10 angeordnet sind.
  • In Verbindung mit den 7A, 7B, 7C, 7D, 7E sind anhand schematischer Schnittdarstellungen weitere optoelektronische Halbleiterbauteile beschrieben, die mit einem hier beschriebenen Verfahren hergestellt sind. In den Ausführungsbeispielen der 7 umfasst jedes Halbleiterbauteil 10 zwei erste Kontaktelemente 21 und ein einziges zweites Kontaktelement 22. Die ersten Kontaktelemente 21 dienen zur elektrischen Kontaktierung des optoelektronischen Halbleiterchips 3, der mit den Kontaktelementen 21 jeweils über einen Kontaktdraht 17 verbunden ist. Das zweite Kontaktelement 22 dient lediglich zur thermischen Anbindung des optoelektronischen Halbleiterchips 3, der beispielsweise auch elektrisch isolierend auf das zweite Kontaktelement 22 geklebt sein kann.
  • Bei den optoelektronischen Halbleiterchips 3 kann es sich um so genannte Saphir-Chips handeln, bei denen die epitaktisch gewachsenen Halbleiterschichten auf ein Saphir-Aufwachssubstrat aufgewachsen sind, das im optoelektronischen Halbleiterchip verbleibt. Ferner kann es sich um Dünnfilmchips handeln, die mit zwei Kontaktdrähten kontaktiert werden. Solche optoelektronischen Halbleiterchips sind beispielsweise in der Druckschrift WO 2011/157523 beschrieben, die hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird.
  • Dabei ist es möglich, dass das Umhüllungsmaterial 4 auch die Seitenflächen 3c der optoelektronischen Halbleiterchips 3 bedeckt, wie dies beispielsweise in Verbindung mit den 4A, 4B, 3C oder 2C gezeigt ist. Alternativ ist es möglich, wie in den 7A bis 7D dargestellt, dass das Umhüllungsmaterial 4 lediglich im Bereich der Kontaktelemente 21, 22, vergleiche 7A, 7B oder zusätzlich an den Seitenflächen 10c im Bereich von Ausnehmungen 7 vorhanden ist. In diesen Fällen sind die optoelektronischen Halbleiterchips 3 auch an den Seitenflächen 3c vollständig vom Konvertermaterial 5 umgeben. Dies erweist sich als besonders vorteilhaft, wenn ein nennenswerter Anteil der von den optoelektronischen Halbleiterchips 3 erzeugten elektromagnetischen Strahlung die optoelektronischen Halbleiterchips 3 durch die Seitenflächen 3c verlässt. Dies ist beispielsweise für Saphir-Chips der Fall.
  • Die Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele auf diese beschränkt. Vielmehr umfasst die Erfindung jedes neue Merkmal sowie jede Kombination von Merkmalen, was insbesondere jede Kombination von Merkmalen in den Patentansprüchen beinhaltet, auch wenn dieses Merkmal oder diese Kombination selbst nicht explizit in den Patentansprüchen oder Ausführungsbeispielen angegeben ist.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • WO 2007/025515 A1 [0002]
    • WO 2011/157523 [0070]

Claims (11)

  1. Verfahren zur Herstellung einer Vielzahl von optoelektronischen Halbleiterbauteilen mit den folgenden Schritten: – Bereitstellen eines Hilfsträgers (1), – Aufbringen einer Vielzahl von Anordnungen (20) von elektrisch leitenden ersten Kontaktelementen (21) und von zweiten Kontaktelementen (22) auf dem Hilfsträger (1), – Aufbringen jeweils eines optoelektronischen Halbleiterchips (3) auf dem zweiten Kontaktelement (22) jeder Anordnung (20), – elektrisch leitendes Verbinden der optoelektronischen Halbleiterchips (3) mit den ersten Kontaktelementen (21) der jeweiligen Anordnung (20), – Umhüllen der ersten Kontaktelemente (21) und der zweiten Kontaktelemente (22) mit einem Umhüllungsmaterial (4), und – Vereinzeln in eine Vielzahl von optoelektronischen Halbleiterbauteilen, wobei – das Umhüllungsmaterial (4) bündig mit der dem Hilfsträger (1) zugewandten Unterseite (21b) eines jeden ersten Kontaktelements (21) abschließt, und – das Umhüllungsmaterial (4) bündig mit der dem Hilfsträger (1) zugewandten Unterseite (22b) eines jeden zweiten Kontaktelements (22) abschließt.
  2. Verfahren nach dem vorherigen Anspruch, wobei sämtliche Seitenflächen (10c) der vereinzelten optoelektronischen Halbleiterbauteile (10) frei von den elektrisch leitenden ersten Kontaktelementen (21) und zweiten Kontaktelementen (22) sind.
  3. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Umhüllungsmaterial (4) Seitenflächen (3c) eines jeden optoelektronischen Halbleiterchips (3) zumindest stellenweise bedeckt.
  4. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Hilfsträger mit einem Metall gebildet ist und die ersten Kontaktelemente (21) und zweiten Kontaktelemente (22) auf den Hilfsträger aufgewachsen sind.
  5. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die ersten Kontaktelemente (21) und zweiten Kontaktelemente (22) Hinterschneidungen (23) aufweisen.
  6. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Umhüllungsmaterial (4) reflektierend ausgebildet ist, und zumindest die den zweiten Kontaktelementen (22) abgewandte Oberseite (3a) eines jeden optoelektronischen Halbleiterchips (3) frei vom Umhüllungsmaterial (4) ist.
  7. Verfahren nach dem vorherigen Anspruch, wobei das Umhüllungsmaterial (4) weiß erscheint.
  8. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei vor dem Umhüllen mit dem Umhüllungsmaterial (4) eine Vielzahl von Trennrahmen (6) auf dem Hilfsträger (1) befestigt wird, wobei – jeder Trennrahmen (6) zumindest eine Anordnung (20) von elektrisch leitenden ersten Kontaktelementen (21) und zweiten Kontaktelementen (22) zumindest stellenweise seitlich umschließt, und – die Seitenflächen (10c) der vereinzelten optoelektronischen Halbleiterbauteile (10) stellenweise von Teilen der Trennrahmen (6) gebildet sind.
  9. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei nach dem Umhüllen mit dem Umhüllungsmaterial (4) ein Konvertermaterial (5) an der dem Hilfsträger (1) abgewandten Oberseite (3a) der optoelektronischen Halbleiterchips (3) und/oder an der dem Hilfsträger (1) abgewandten Oberseite (4a) des Umhüllungsmaterials (4) aufgebracht wird.
  10. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Umhüllungsmaterial (4) und/oder das Konvertermaterial (5) die Trennrahmen (6) an ihrer dem Hilfsträger (1) abgewandten Oberseite (6a) bedeckt.
  11. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei in das Konvertermaterial (5) stellenweise Ausnehmungen (7) eingebracht werden, die sich von einer dem Umhüllungsmaterial (4) abgewandten Oberseite (5a) des Konvertermaterials (5) bis zum Umhüllungsmaterial (4) oder in das Umhüllungsmaterial (4) hinein erstrecken und die Ausnehmungen (7) mit Umhüllungsmaterial (4) gefüllt werden.
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