DE102012212968A1

DE102012212968A1 - Optoelektronisches halbleiterbauteil mit elektrisch isolierendem element

Info

Publication number: DE102012212968A1
Application number: DE102012212968.5A
Authority: DE
Inventors: Stefan Illek; Matthias Sabathil; Thomas Schwarz
Original assignee: Osram Opto Semiconductors GmbH
Current assignee: Ams Osram International GmbH
Priority date: 2012-07-24
Filing date: 2012-07-24
Publication date: 2014-01-30
Also published as: WO2014016165A1; US9691682B2; US20150235919A1

Abstract

Ein optoelektronisches Halbleiterbauteil umfasst einen optoelektronischen Dünnfilmchip und ein thermisch leitendes und elektrisch isolierendes Element. Dabei sind der Dünnfilmchip und das Element gemeinsam in einen Formkörper eingebettet.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein optoelektronisches Halbleiterbauteil gemäß Patentanspruch 1 sowie ein Verfahren zum Herstellen eines optoelektronischen Halbleiterbauteils gemäß Patentanspruch 12.
Aus der DE 10 2009 036 621 A1 ist ein Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Halbleiterbauteils bekannt, bei dem optoelektronische Halbleiterchips an einer Oberseite eines Trägers angeordnet werden. Die optoelektronischen Halbleiterchips werden mit einem Formkörper umformt, der alle Seitenflächen der optoelektronischen Halbleiterchips bedeckt. Ober- und Unterseiten der optoelektronischen Halbleiterchips bleiben bevorzugt frei. Nach dem Entfernen des Trägers können die optoelektronischen Halbleiterchips vereinzelt werden. An den Ober- und/oder Unterseiten jedes Halbleiterchips können Kontaktstellen vorgesehen sein. Der Formkörper kann beispielsweise aus einem auf einem Epoxid basierenden Moldmaterial bestehen.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein verbessertes optoelektronisches Halbleiterbauteil bereitzustellen. Diese Aufgabe wird durch ein optoelektronisches Halbleiterbauteil mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein verbessertes Verfahren zum Herstellen eines optoelektronischen Halbleiterbauteils anzugeben. Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 12 gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Ein optoelektronisches Halbleiterbauteil umfasst einen optoelektronischen Dünnfilmchip und ein thermisch leitendes und elektrisch isolierendes Element. Dabei sind der Dünnfilmchip und das Element gemeinsam in einen Formkörper eingebettet. Vorteilhafterweise bewirkt das thermisch leitende und elektrisch isolierende Element bei diesem optoelektronischen Halbleiterbauteil eine elektrische Isolierung zur Montageseite des optoelektronischen Halbleiterbauteils. Dies ermöglicht es vorteilhafterweise, den optoelektronischen Dünnfilmchip mit einem elektrisch leitenden Träger auszubilden. Vorteilhafterweise kann für den Träger des optoelektronischen Dünnfilmchips dann ein Material mit wohlangepasstem thermischem Ausdehnungskoeffizienten gewählt werden, wodurch sich eine reduzierte Bruchanfälligkeit ergibt.
In einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterbauteils sind eine Oberseite des Dünnfilmchips und eine Unterseite des Elements nicht durch den Formkörper bedeckt. Vorteilhafterweise kann die Oberseite des Dünnfilmchips dann eine Strahlungsaustrittsfläche des optoelektronischen Halbleiterbauteils bilden. Die Unterseite des Elements kann vorteilhafterweise zur Abfuhr der durch das optoelektronische Halbleiterbauteil produzierten Wärme dienen.
In einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterbauteils ist an der Unterseite des Elements eine lötfähige thermische Kontaktfläche angeordnet. Vorteilhafterweise kann eine thermische Anbindung des optoelektronischen Halbleiterbauteils dann beispielsweise durch Wiederaufschmelzlöten (Reflow-Löten) erfolgen.
In einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterbauteils weist der Formkörper eine erste eingebettete Leiterstruktur und eine zweite eingebettete Leiterstruktur auf. Vorteilhafterweise können die eingebetteten Leiterstrukturen dann zur elektrischen Durchführung dienen.
In einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterbauteils sind an einer Unterseite des Halbleiterbauteils zwei lötfähige elektrische Kontaktflächen angeordnet und elektrisch leitend mit den eingebetteten Leiterstrukturen verbunden. Vorteilhafterweise bildet das optoelektronische Halbleiterbauteil dann ein SMD-Bauteil, das beispielsweise mittels Wiederaufschmelzlöten kontaktiert werden kann.
In einer Weiterbildung des optoelektronischen Halbleiterbauteils weist der Dünnfilmchip zwei auf seiner Oberseite angeordnete elektrische Bondpads auf, wobei jedes Bondpad über je einen Bonddraht mit einer der Leiterstrukturen verbunden ist. Vorteilhafterweise können die an der Oberseite des optoelektronischen Halbleiterbauteils angeordneten elektrischen Kontakte des Dünnfilmchips dann an der Unterseite des Halbleiterbauteils kontaktiert werden.
In einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterbauteils ist das Element als keramisches Plättchen ausgebildet. Vorteilhafterweise weist ein als keramisches Plättchen ausgebildetes Element eine hohe thermische Leitfähigkeit und gute elektrische Isolationseigenschaften auf und ist dabei kostengünstig erhältlich.
In einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterbauteils weist das Element eine elektrische Durchführung auf. Vorteilhafterweise kann der optoelektronische Dünnfilmchip bei diesem optoelektronischen Halbleiterbauteil einen elektrischen Kontakt an seiner dem Element zugewandten Unterseite aufweisen. Dies ermöglicht es vorteilhafterweise, das optoelektronische Halbleiterbauteil mit einem herkömmlichen optoelektronischem Dünnfilmchip auszubilden.
In einer Weiterbildung des optoelektronischen Halbleiterbauteils weist der Dünnfilmchip einen auf seiner Unterseite angeordneten elektrischen Kontakt auf, wobei auf einer Oberseite des Elements eine elektrisch leitende Schicht angeordnet ist, die elektrisch leitend mit dem Kontakt verbunden ist. Dabei ist die elektrisch leitende Schicht elektrisch leitend mit einer der Leiterstrukturen verbunden. Vorteilhafterweise kann der Dünnfilmchip auch bei diesem optoelektronischen Halbleiterbauteil als herkömmlicher Dünnfilmchip mit einem auf der Unterseite des Dünnfilmchips angeordneten elektrischen Kontakt ausgebildet sein. Dadurch ist das optoelektronische Halbleiterbauteil kostengünstig herstellbar.
In einer Weiterbildung des optoelektronischen Halbleiterbauteils ist die elektrisch leitende Schicht über einen in den Formkörper eingebetteten Bonddraht mit einer der Leiterstrukturen verbunden. Vorteilhafterweise ist es kostengünstig, die elektrische Verbindung als Bondverbindung auszuführen.
In einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterbauteils liegen der Dünnfilmchip und das Element thermisch leitend aneinander an. Vorteilhafterweise ist dann eine gute thermische Leitung zwischen dem Dünnfilmchip und dem Element gewährleistet.
Ein Verfahren zum Herstellen eines optoelektronischen Halbleiterbauteils umfasst Schritte zum Bereitstellen eines optoelektronischen Dünnfilmchips mit einer Oberseite und einer Unterseite, zum thermischen Ankoppeln der Unterseite an ein thermisch leitendes und elektrisch isolierendes Element, und zum Einbetten des Dünnfilmchips und des Elements in einen gemeinsamen Formkörper. Vorteilhafterweise kann bei diesem Verfahren ein optoelektronischer Dünnfilmchip mit einem elektrisch leitenden Träger verwendet werden. Ein weiterer Vorteil des Verfahrens besteht darin, dass das thermische Ankoppeln der Unterseite des Dünnfilmchips an das Element auf einfache Weise erfolgen kann, da die Ankopplung keine hohe mechanische Stabilität aufweisen muss. Vorteilhafterweise werden der Dünnfilmchip und das Element durch den Formkörper relativ zueinander fixiert. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass bei der Platzierung des Dünnfilmchips und des Elements zueinander keine hohen Anforderungen an eine Platziergenauigkeit gestellt werden müssen, was einen kostengünstigen Prozess ermöglicht.
In einer Ausführungsform des Verfahrens wird eine Mehrzahl optoelektronischer Dünnfilmchips, die jeweils thermisch an ein thermisch leitendes und elektrisch isolierendes Element angekoppelt sind, gleichzeitig in einen gemeinsamen Formkörper eingebettet. Vorteilhafterweise ermöglicht das Verfahren dann eine parallele Herstellung einer Vielzahl optoelektronischer Halbleiterbauteile, wodurch die Kosten zur Herstellung eines optoelektronischen Halbleiterbauteils reduziert werden.
In einer Ausführungsform des Verfahrens wird zusätzlich eine erste Leiterstruktur in den Formkörper eingebettet. Dabei wird nach dem Einbetten ein Schritt zum Herstellen einer Bondverbindung zwischen einem auf der Oberseite des Dünnfilmchips angeordneten Bondpad und der ersten Leiterstruktur durchgeführt. Vorteilhafterweise ermöglicht die Leiterstruktur dann eine Durchführung einer elektrischen Verbindung von dem auf der Oberseite des Dünnfilmchips angeordneten Bondpad zu einer Unterseite des optoelektronischen Halbleiterbauteils.
In einer Ausführungsform des Verfahrens wird nach dem Einbetten ein weiterer Schritt ausgeführt zum Aufbringen einer Metallisierung auf einer Unterseite des Formkörpers. Vorteilhafterweise kann das nach diesem Verfahren hergestellte optoelektronische Halbleiterbauteil dann als SMD-Bauteil mittels Wiederaufschmelzlöten elektrisch kontaktiert werden. Vorteilhafterweise kann das Aufbringen der Metallisierung ohne fotolithographische Strukturierungsverfahren erfolgen, was eine kostengünstige Durchführung des Verfahrens ermöglicht.
In einer Ausführungsform des Verfahrens umfasst das Element eine Mehrzahl von Partikeln mit einem durchschnittlichen Durchmesser von weniger als 100 µm, die mittels elektrophoretischer Abscheidung an der Unterseite des Dünnfilmchips angeordnet werden. Vorteilhafterweise ermöglicht dieses Verfahren eine kostengünstige Herstellung eines optoelektronischen Halbleiterbauteils.
In einer Ausführungsform dieses Verfahrens wird das Element an der Unterseite des Dünnfilmchips angeordnet, bevor der Dünnfilmchip von einer Mehrzahl gleichartiger weiterer Dünnfilmchips getrennt wird. Vorteilhafterweise erfolgt die Anordnung des Elements an der Unterseite des Dünnfilmchips dann noch im Waferverbund der Dünnfilmchips, wodurch gleichzeitig thermisch leitende und elektrisch isolierende Elemente an einer Vielzahl von Dünnfilmchips angeordnet werden. Hierdurch reduzieren sich vorteilhafterweise die Herstellungskosten.
In einer Ausführungsform des Verfahrens wird auf einer der Unterseite des Dünnfilmchips zugewandten Oberseite des Elements eine elektrisch leitende Schicht angeordnet. Dabei wird zusätzlich eine zweite Leiterstruktur in den Formkörper eingebettet. Außerdem wird vor dem Einbetten ein Schritt zum Herstellen einer Bondverbindung zwischen der elektrisch leitenden Schicht und der zweiten Leiterstruktur durchgeführt. Vorteilhafterweise ermöglicht das Verfahren dann eine Verwendung eines Dünnfilmchips mit einem auf seiner Unterseite angeordneten Kontakt, was die Verwendung eines herkömmlichen Dünnfilmchips ermöglicht. Dadurch lässt sich das Verfahren kostengünstig durchführen.
In einer Ausführungsform des Verfahrens wird der Dünnfilmchip in einen ersten Formkörper eingebettet. Das Element wird dabei in einen zweiten Formkörper eingebettet. Anschließend werden der erste Formkörper und der zweite Formkörper zu dem gemeinsamen Formkörper verbunden. Vorteilhafterweise kann eine Kontaktierung der Dünnfilmchips bei diesem Verfahren für eine Vielzahl von herzustellenden Halbleiterbauteilen gleichzeitig erfolgen, wodurch sich die Herstellungskosten pro optoelektronischem Halbleiterbauteil reduzieren.
Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele, die im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert werden. Dabei zeigen in jeweils stark schematisierter Darstellung:
1 einen Schnitt durch ein optoelektronisches Halbleiterbauteil gemäß einer ersten Ausführungsform;
2 einen Schnitt durch ein optoelektronisches Halbleiterbauteil gemäß einer zweiten Ausführungsform;
3 einen Schnitt durch ein optoelektronisches Halbleiterbauteil gemäß einer dritten Ausführungsform;
4 einen Schnitt durch ein optoelektronisches Halbleiterbauteil gemäß einer vierten Ausführungsform;
5 einen Schnitt durch einen ersten Teil eines optoelektronischen Halbleiterbauteils gemäß einer fünften Ausführungsform;
6 einen Schnitt durch einen zweiten Teil des optoelektronischen Halbleiterbauteils gemäß der fünften Ausführungsform; und
7 einen Schnitt durch das vollständige optoelektronische Halbleiterbauteil gemäß der fünften Ausführungsform.
1 zeigt in schematisierter Darstellung einen Schnitt durch ein optoelektronisches Halbleiterbauteil 10 gemäß einer ersten Ausführungsform. Das optoelektronische Halbleiterbauteil 10 kann beispielsweise ein LED-Package sein. Das optoelektronische Halbleiterbauteil 10 kann insbesondere ein SMD-fähiges Halbleiterbauteil sein.
Das optoelektronische Halbleiterbauteil 10 umfasst einen Dünnfilmchip 100. Der Dünnfilmchip 100 ist bevorzugt ein optoelektronischer Dünnfilmchip. Der Dünnfilmchip 100 kann beispielsweise ein LED-Chip sein.
Der Dünnfilmchip 100 umfasst ein Substrat 110 und eine auf dem Substrat 110 angeordnete EPI-Schicht 120. Das Substrat 110 kann ein elektrisch isolierendes oder ein elektrisch leitendes Substrat sein. Das Substrat 110 kann beispielsweise Silizium oder Germanium aufweisen. Die EPI-Schicht 120 ist eine epitaktisch gewachsene Schicht. Bevorzugt wurde die EPI-Schicht 120 auf einem in 1 nicht dargestellten Träger epitaktisch aufgewachsen und erst anschließend auf dem Substrat 110 angeordnet. Bevorzugt ist der thermische Ausdehnungskoeffizient des Substrats 110 an den thermischen Ausdehnungskoeffizienten der EPI-Schicht 120 angepasst. Dadurch, dass das Substrat 110 sowohl elektrisch leitend als auch elektrisch isolierend ausgebildet sein darf, kann das Material des Substrats 110 aus einer großen Palette möglicher Materialen gewählt werden. Dies ermöglicht eine gute thermische Anpassung zwischen dem Substrat 110 und der EPI-Schicht 120.
Eine von dem Substrat 110 abgewandte Oberfläche der EPI-Schicht 120 bildet eine Oberseite 101 des Dünnfilmchips 100. Eine von der EPI-Schicht 120 abgewandte Oberfläche des Substrats 110 bildet eine Unterseite 102 des Dünnfilmchips 100. Die Oberseite 101 des Dünnfilmchips 100 ist bevorzugt eine Strahlungsaustrittsfläche des Dünnfilmchips 100.
Auf der Oberseite 101 des Dünnfilmchips 100 sind ein erstes Bondpad (Bondfläche für Drahtbonden) 121 und ein zweites Bondpad 122 angeordnet. Das erste Bondpad 121 und das zweite Bondpad 122 stellen elektrische Kontakte des Dünnfilmchips 100 dar. Somit sind beide elektrischen Kontakte des Dünnfilmchips 100 auf der Oberseite 101 des Dünnfilmchips 100 angeordnet.
Das optoelektronische Halbleiterbauteil 10 umfasst außerdem ein Isolator-Plättchen 200 mit einer Oberseite 201 und einer Unterseite 202. Das Isolator-Plättchen 200 besteht aus einem elektrisch isolierenden und thermisch gut leitenden Material. Bevorzugt weist das Isolator-Plättchen 200 ein keramisches Material auf. Beispielsweise kann das Isolatorplättchen 200 aus AlN, SiN oder aus einem Hybrid-Material bestehend aus einem Mold-Material und einem geeigneten Füll-Material bestehen.
Die Oberseite 201 des Isolator-Plättchens 200 ist der Unterseite 102 des Dünnfilmchips 100 zugewandt und steht mit dieser in Kontakt. Die Genauigkeit der relativen lateralen Platzierung von Dünnfilmchip 100 und Isolator-Plättchen 200 braucht dabei nicht besonders hoch zu sein. Zwischen der Oberseite 201 des Isolator-Plättchens 200 und der Unterseite 102 des Dünnfilmchips 100 besteht eine thermische Anbindung 210. Die thermische Anbindung 210 kann beispielsweise durch Kleben, durch Sintern oder durch Anpressen erzeugt sein. Durch die thermische Anbindung 210 ist eine gute thermische Leitung zwischen dem Dünnfilmchip 200 und dem Isolator-Plättchen 200 gewährleistet. Die thermische Anbindung 210 muss jedoch keine mechanisch besonders robuste Verbindung bereitstellen.
Der Dünnfilmchip 100 und das Isolator-Plättchen 200 sind in einen gemeinsamen Formkörper 500 eingebettet. Der Formkörper 500 ist elektrisch isolierend und besteht bevorzugt aus einem Mold-Material. Das Einbetten des Dünnfilmchips 100 und des Isolator-Plättchens 200 in den Formkörper 500 ist bevorzugt durch einen Mold-Prozess erfolgt, beispielsweise durch folienunterstütztes Transfermolden.
Der Formkörper 500 weist eine Oberseite 501 und eine Unterseite 502 auf. Bevorzugt ist die Oberseite 101 des Dünnfilmchips 100 nicht durch den Formkörper 500 bedeckt. Außerdem ist die Unterseite 202 des Isolator-Plättchens 200 bevorzugt auch nicht durch den Formkörper 500 bedeckt. Bevorzugt schließt die Oberseite 101 des Dünnfilmchips 100 etwa bündig mit der Oberseite 501 des Formkörpers 500 ab. Ebenfalls schließt die Unterseite 202 des Isolator-Plättchens 200 etwa bündig mit der Unterseite 502 des Formkörpers 500 ab.
Der Formkörper 500 fixiert das Isolator-Plättchen 200 relativ zum Dünnfilmchip 100. Aus diesem Grunde muss die thermische Anbindung 210 zwischen dem Isolator-Plättchen 200 und dem Dünnfilmchip 100 keine hohe mechanische Festigkeit aufweisen. Die mechanische Festigkeit der thermischen Anbindung 210 muss lediglich ausreichen, um das Isolator-Plättchen 200 während der Herstellung des Formkörpers 500 am Dünnfilmchip 100 zu halten.
Bevorzugt sind während des Einbettens des Dünnfilmchips 100 und des Isolator-Plättchens 200 in den Formkörper 500 gleichzeitig eine Vielzahl weiterer Dünnfilmchips 100 und Isolator-Plättchen 200 in denselben Formkörper 500 eingebettet worden. Der Formkörper 500 kann dann in einem späteren Verfahrensschritt in einzelne kleinere Formkörper zerlegt werden, die jeweils mindestens einen Dünnfilmchip 100 und mindestens ein Isolator-Plättchen 200 enthalten.
Das optoelektronische Hableiterbauteil 10 umfasst außerdem eine erste Leiterstruktur 300 und eine zweite Leiterstruktur 350. Die erste Leiterstruktur 300 und die zweite Leiterstruktur 350 weisen ein elektrisch leitendes Material auf, beispielsweise Leiterplattenstücke oder leitfähiges Silizium. Die erste Leiterstruktur 300 und die zweite Leiterstruktur 350 sind ebenfalls in den Formkörper 500 eingebettet und bilden jeweils eine elektrische Durchkontaktierung zwischen der Oberseite 501 und der Unterseite 502 des Formkörpers 500.
Das erste Bondpad 121 auf der Oberseite 101 des Dünnfilmchips 100 ist über einen ersten Bonddraht 310 elektrisch leitend mit der ersten Leiterstruktur 300 verbunden. Das zweite Bondpad 122 auf der Oberseite 101 des Dünnfilmchips 100 ist über einen zweiten Bonddraht 360 elektrisch leitend mit der zweiten Leiterstruktur 350 verbunden. Der erste Bonddraht 310 und der zweite Bonddraht 360 verlaufen oberhalb der Oberseite 501 des Formkörpers 500 außerhalb des Formkörpers 500. Bevorzugt wurden der erste Bonddraht und der zweite Bonddraht 360 nach dem Einbetten des Dünnfilmchips 100, des Isolator-Plättchens 200 und der Leiterstrukturen 300, 350 in den Formkörper 500 angebracht. Bevorzugt wurden der erste Bonddraht 310 und der zweite Bonddraht 360 in einem gemeinsamen Arbeitsgang mit weiteren Bonddrähten an weiteren in den Formkörper 500 eingebetteten Dünnfilmchips 100 angebracht, bevor die eingebetteten Dünnfilmchips 100 voneinander getrennt wurden.
Auf der Oberseite 501 des Formkörpers 500 ist eine Leuchtstoffschicht 600 angeordnet. Die Leuchtstoffschicht 600 kann beispielsweise aus Silikon mit eingebettetem Phosphor bestehen. Die Leuchtstoffschicht 600 kann dazu dienen, eine Wellenlänge von durch die Oberseite 101 des Dünnfilmchips 100 emittierter Strahlung zu konvertieren. Die Bonddrähte 301, 360 sind in die Leuchtstoffschicht 600 eingebettet. Bevorzugt ist die Leuchtstoffschicht 600 erst nach dem Anbringen der Bonddrähte 310, 360 auf die Oberseite 501 des Formkörpers 500 aufgebracht worden. Die Leuchtstoffschicht 600 kann in einer vereinfachten Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterbauteils 10 auch entfallen.
Auf der Unterseite 502 des Formkörpers 500 des optoelektronischen Halbleiterbauteils 10 ist eine Metallisierung 400 angeordnet. Die Metallisierung 400 kann beispielsweise Kupfer, Aluminium oder Gold aufweisen. Die Metallisierung 400 kann beispielsweise durch galvanisches Abscheiden oder durch Laminieren auf der Unterseite 502 des Formkörpers 500 aufgebracht worden sein. Vorteilhafterweise war zum Aufbringen der Metallisierung 400 kein fotolithographisches Strukturierungsverfahren erforderlich. Die Metallisierung 400 ist bevorzugt aufgebracht worden, bevor der Formkörper 500 des optoelektronischen Halbleiterbauteils 10 von den Formkörpern 500 weiterer optoelektronischer Halbleiterbauteile 10 getrennt wurde. In einer vereinfachten Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterbauteils 10 kann die Metallisierung 400 allerdings auch entfallen.
Die Metallisierung 400 umfasst eine erste elektrische Kontaktfläche 410, eine zweite elektrische Kontaktfläche 420 und eine thermische Kontaktfläche 430. Die elektrischen Kontaktflächen 410, 420 und die thermische Kontaktfläche 430 sind voneinander elektrisch isoliert. Die erste elektrische Kontaktfläche 410 ist in dem Bereich an der Unterseite 502 des Formkörpers 500 angeordnet, in dem die erste Leiterstruktur 300 endet. Somit steht die erste elektrische Kontaktfläche 410 in elektrisch leitender Verbindung mit der ersten Leiterstruktur 300. Die zweite elektrische Kontaktfläche 420 ist entsprechend elektrisch leitend mit der zweiten Leiterstruktur 350 verbunden. Die thermische Kontaktfläche 430 ist thermisch leitend mit der Unterseite 202 des Isolator-Plättchens 200 verbunden.
Die erste elektrische Kontaktfläche 410, die zweite elektrische Kontaktfläche 420 und die thermische Kontaktfläche 430 der Metallisierung 400 stellen SMD-fähige Kontaktflächen dar, die sich für eine Anbindung mittels Wiederaufschmelzlöten eignen. Über die erste elektrische Kontaktfläche 410 und die zweite elektrische Kontaktfläche 420 kann der Dünnfilmchip 100 elektrisch kontaktiert werden. Elektrischer Strom kann dann über die Kontaktflächen 410, 420 die Leiterstrukturen 300, 350, die Bonddrähte 310, 360 und die Bondpads 121, 122 fließen. Über die thermische Kontaktfläche 430 kann von dem Dünnfilmchip 100 produzierte Abwärme abgeleitet werden. Die Wärme fließt dabei vom Dünnfilmchip 100 über das Isolator-Plättchen 200 zur thermischen Kontaktfläche 430.
2 zeigt in schematisierter Darstellung ein optoelektronisches Halbleiterbauteil 20 gemäß einer zweiten Ausführungsform. Das optoelektronische Halbleiterbauteil 20 weist große Ähnlichkeit zum optoelektronischen Halbleiterbauteil 10 der 1 auf. Gleiche und gleichwirkende Komponenten sind mit denselben Bezugszeichen versehen und werden nachfolgend nicht erneut detailliert beschrieben. Auch die zur Herstellung des optoelektronischen Halbleiterbauteils 20 notwendigen Schritte werden nur insoweit erläutert, als sie vom Verfahren zur Herstellung des optoelektronischen Halbleiterbauteils 10 abweichen.
Anstelle des Isolator-Plättchens 200 ist beim optoelektronischen Halbleiterbauteil 20 ein Isolator-Element 1200 vorgesehen. Das Isolator-Element 1200 weist eine Mehrzahl von Partikeln 1210 auf. Die Partikel 1210 weisen bevorzugt eine durchschnittliche Größe von weniger als 100 µm auf. Besonders bevorzugt bewegt sich die durchschnittliche Größe der Partikel 1210 im Bereich zwischen 10 µm und 50 µm. Die Partikel 1210 des Isolatorelements 1200 können beispielsweise aus einem keramischen Material bestehen. Die Partikel 1210 können beispielsweise aus demselben Material bestehen, wie das Isolator-Plättchen 200 des optoelektronischen Halbleiterbauteils 10 der 1.
Das aus den Partikeln 1210 gebildete Isolator-Element 1200 weist eine Oberseite 1201 und eine Unterseite 1202 auf. Die Oberseite 1201 des Isolator-Elements 1200 ist der Unterseite 102 des Dünnfilmchips 100 zugewandt und steht mit dieser in gutem thermischen Kontakt. Die Unterseite 1202 des Isolator-Elements 1200 ist nicht durch den Formkörper 500 bedeckt und schließt bevorzugt bündig mit der Unterseite 502 des Formkörpers 500 ab.
Die Partikel 1210 sind bevorzugt unmittelbar nach der Herstellung des Dünnfilmchips 100 auf die Unterseite 102 des Dünnfilmchips 100 aufgebracht worden. Bevorzugt befand sich der Dünnfilmchip 100 noch in einem Waferverbund mit einer Vielzahl gleichartiger Dünnfilmchips 100, als die Partikel 1210 auf die Unterseite 102 des Dünnfilmchips 100 aufgebracht wurden. Die Partikel 1210 können beispielsweise mittels elektrophoretischer Abscheidung auf der Unterseite 102 des Dünnfilmchips 100 abgeschieden worden sein. Anschließend wurden die auf der Unterseite 102 des Dünnfilmchips 100 abgeschiedenen Partikel 1210 mit einem konformen Beschichtungsverfahren (beispielsweise durch Atomic Layer Deposition ALD oder durch Parylene) fixiert und thermisch besser verbunden. Erst dann wurden die im Waferverbund befindlichen Dünnfilmchips 100 voneinander getrennt.
Durch das Einbetten des Dünnfilmchips 100 und des aus den Partikeln 1210 gebildeten Isolator-Elements 1200 in den Formkörper 500 wurden Zwischenräume zwischen den Partikeln 1210 des Isolator-Elements 1200 durch den Formkörper 500 verfüllt und die mechanische Stabilität des aus den Partikeln 1210 gebildeten Isolator-Elements 1200 erhöht. Anschließend kann die Unterseite 1202 des aus den Partikeln 1210 gebildeten Isolator-Elements 1200 noch so weit angeschliffen worden sein, dass an der Unterseite 1202 des Isolator-Elements 1200 eine ausreichend große thermische Kontaktfläche zum Isolator-Element 1200 besteht.
Beim in 2 gezeigten optoelektronischen Halbleiterbauteil 20 ist auf der Unterseite 502 des Formkörpers 500 keine Metallisierung 400 angeordnet. Eine solche Metallisierung 400 kann jedoch auch genau wie beim optoelektronischen Halbleiterbauteil 10 der 1 vorgesehen sein.
3 zeigt in schematischer Darstellung einen Schnitt durch ein optoelektronisches Halbleiterbauteil 30 gemäß einer dritten Ausführungsform. Das optoelektronische Halbleiterbauteil 30 ähnelt dem optoelektronischen Halbleiterbauteil 20 der 2. Gleiche und gleichwirkende Komponenten sind dabei mit denselben Bezugszeichen versehen und werden nachfolgend nicht erneut beschrieben. Auch die zur Herstellung des optoelektronischen Halbleiterbauteils 30 notwendigen Schritte werden nur insoweit erläutert, als sie vom Verfahren zur Herstellung des optoelektronischen Halbleiterbauteils 20 abweichen.
Anstelle des Isolator-Elements 1200 weist das optoelektronische Halbleiterbauteil 30 eine Isolatorschicht 2200 auf. Die Isolatorschicht 2200 weist ein elektrisch isolierendes und thermisch leitfähiges Dielektrikum auf. Beispielsweise kann es sich bei dem Dielektrikum der Isolatorschicht 1200 um Keramikpartikel in einer organischen Matrix handeln. Ein Beispiel eines geeigneten kommerziell erhältlichen Produkts ist Bergquist HPL. In diesem Fall weist die Isolatorschicht 2200 beispielsweise eine spezifische Wärmeleitfähigkeit von 3 W/mK auf. Um eine Durchbruchspannung der Isolatorschicht 2200 von mehr als 1200 V zu gewährleisten, sollte die Isolatorschicht 2200 in diesem Fall eine Dicke von mindestens 38 µm aufweisen.
Die Isolatorschicht 2200 weist eine Oberseite 2201 und eine Unterseite 2202 auf. Die Oberseite 2201 ist der Unterseite 102 des Dünnfilmchips 100 zugewandt und steht mit dieser in gutem thermischen Kontakt. Die Unterseite 2202 ist bevorzugt nicht durch den Formkörper 500 bedeckt, sondern schließt bündig mit der Unterseite 502 des Formkörpers 500 ab.
Die Isolatorschicht 1200 kann in flüssigem oder in festem Zustand auf die Unterseite 102 des Dünnfilmchips 100 aufgebracht worden sein. Bevorzugt wurde die Isolatorschicht 1200 auf die Unterseite 102 des Dünnfilmchips 100 aufgebracht, während sich der Dünnfilmchip 100 noch im Waferverbund mit einer Vielzahl weiterer Dünnfilmchips 100 befand. Die Isolatorschicht 2200 kann beispielsweise durch ganzflächiges Gießen und anschließendes Laserstrukturieren oder mittels Sieb- oder Schablonendruck auf die Unterseite 102 des Dünnfilmchips 100 aufgebracht worden sein.
Auch das optoelektronische Halbleiterbauteil 30 könnte an der Unterseite 502 des Formkörpers 500 eine Metallisierung 400 aufweisen.
4 zeigt in schematischer Darstellung einen Schnitt durch ein optoelektronisches Hableiterbauteil 40 gemäß einer vierten Ausführungsform. Das optoelektronische Halbleiterbauteil 40 weist Ähnlichkeiten zum optoelektronischen Halbleiterbauteil 10 der 1 auf. Gleiche oder gleichwirkende Komponenten sind mit denselben Bezugszeichen versehen und werden nachfolgend nicht erneut beschrieben. Auch die zur Herstellung des optoelektronischen Halbleiterbauteils 40 notwendigen Schritte werden nur insoweit erläutert, als sie vom Verfahren zur Herstellung des optoelektronischen Halbleiterbauteils 10 abweichen.
Das optoelektronische Halbleiterbauteil 40 weist anstelle des Dünnfilmchips 100 einen Dünnfilmchip 1100 auf. Dieser Dünnfilmchip 1100 umfasst ebenfalls ein Substrat 1110 und eine auf einer Oberfläche des Substrats 1110 angeordnete EPI-Schicht 1120. Das Substrat 1110 kann wiederum aus einem leitenden oder einem elektrisch isolierenden Material bestehen. Bevorzugt ist das Substrat 1110 thermisch an die EPI-Schicht 1120 angepasst. Die EPI-Schicht 1120 ist eine epitaktisch gewachsene Schicht, die bevorzugt erst nach ihrer Herstellung auf dem Substrat 1110 angeordnet worden ist. Eine vom Substrat 1110 abgewandte Oberfläche der EPI-Schicht 1120 bildet eine Oberseite 1101 des Dünnfilmchips 1100. Eine von der EPI-Schicht 1120 abgewandte Oberfläche des Substrats 1110 bildet eine Unterseite 1102 des Dünnfilmchips 1100. Der Dünnfilmchip 1100 kann beispielsweise ein LED-Chip sein. In diesem Fall ist die Oberseite 1101 des Dünnfilmchips 1100 bevorzugt eine Strahlungsaustrittsfläche des Dünnfilmchips 1100.
Im Unterschied zum Dünnfilmchip 100 der 1 weist der Dünnfilmchip 1100 des optoelektronischen Halbleiterbauteils 40 auf seiner Oberseite 1101 lediglich ein Bondpad 1121 auf. Ein weiterer elektrischer Kontakt 1111 des Dünnfilmchips 1100 ist an der Unterseite 1102 des Dünnfilmchips 1100 angeordnet.
Anstelle des Isolator-Plättchens 200 ist beim optoelektronischen Halbleiterbauteil 40 ein Isolator-Plättchen 3200 vorgesehen. Das Isolator-Plättchen 3200 weist ein elektrisch isolierendes und thermisch leitendes Material auf, beispielsweise dasselbe Material wie das Isolator-Plättchen 200 der 1. Das Isolator-Plättchen 3200 weist eine Oberseite 3201 und eine Unterseite 3202 auf. Die Oberseite 3201 des Isolator-Plättchens 3200 ist dem Dünnfilmchip 1100 zugewandt und steht in gutem thermischen Kontakt mit der Unterseite 1102 des Dünnfilmchips 1100. Die Unterseite 3202 des Isolator-Plättchens 3200 schließt bündig mit der Unterseite 502 des Formkörpers 500 ab.
Das Isolator-Plättchen 3200 weist eine größere laterale Ausdehnung auf als der Dünnfilmchip 1100. Dadurch steht die Oberseite 3201 des Isolator-Plättchens 3200 über die Unterseite 1102 des Dünnfilmchips 1100 über. Auf der Oberseite 3201 des Isolator-Plättchens 3200 ist eine elektrisch leitende Schicht 3210 angeordnet, die in elektrisch leitender Verbindung mit dem elektrischen Kontakt 1111 an der Unterseite 1102 des Dünnfilmchips 1100 steht. Die elektrisch leitende Schicht 3210 ist dabei als bondbare Schicht ausgebildet. Beispielsweise kann es sich bei der elektrisch leitenden Schicht 3210 um eine metallische Schicht handeln.
Anstelle der ersten Leiterstruktur 300 ist beim optoelektronischen Halbleiterbauteil 40 eine verkürzte Leiterstruktur 1300 vorgesehen. Die verkürzte Leiterstruktur 1300 weist ein elektrisch leitendes Material auf, beispielsweise dasselbe Material wie die erste Leiterstruktur 300. Die verkürzte Leiterstruktur 1300 erstreckt sich nicht über die gesamte Höhe des Formkörpers 500. Die verkürzte Leiterstruktur 1300 reicht von der Unterseite 502 des Formkörpers 500 bis in einen zwischen der Oberseite 501 und der Unterseite 502 des Formkörpers 500 angeordneten Abschnitt des Formkörpers 500. Die Länge der verkürzten Leiterstruktur 1300 entspricht bevorzugt etwa der Dicke des Isolator-Plättchens 3200 zwischen dessen Oberseite 3201 und dessen Unterseite 3202.
Die elektrisch leitende Schicht 3210 auf der Oberseite 3201 des Isolator-Plättchens 3200 ist über einen Bonddraht 1310 elektrisch leitend mit der verkürzten Leiterstruktur 1300 verbunden. Da die elektrisch leitende Schicht 3210 auch elektrisch leitend mit dem elektrischen Kontakt 1111 an der Unterseite 1102 des Dünnfilmchips 1100 verbunden ist, besteht somit eine elektrisch leitende Verbindung zwischen dem elektrisch leitenden Kontakt 1111 des Dünnfilmchips 1100 und dem Ende der verkürzten Leiterstruktur 1300 an der Unterseite 502 des Formkörpers 500.
Der Bonddraht 1310 ist in den Formkörper 500 eingebettet. Bevorzugt wurden das Isolator-Plättchen 3200 und die verkürzte Leiterstruktur 1300 zunächst auf einer Folie einer Vorrichtung zum folienunterstützten Transfermolding angeordnet. Der Dünnfilmchip 1100 und die zweite Leiterstruktur 350 können zu diesem Zeitpunkt bereits ebenfalls auf dem Isolator-Plättchen 3200 beziehungsweise der Folie angeordnet worden sein. Anschließend wurde der Bonddraht 1310 zwischen der elektrisch leitenden Schicht 3210 und der verkürzten Leiterstruktur 1300 angelegt. Erst danach wurden das Isolator-Plättchen 3200, der Dünnfilmchip 1100, die verkürzte Leiterstruktur 1300, die zweite Leiterstruktur 350 und der Bonddraht 1310 in den Formkörper 500 eingebettet. Anschließend wurde das auf der Oberseite 1101 des Dünnfilmchips 1100 befindliche Bondpad 1121 mittels des zweiten Bonddrahts 360 mit der zweiten Leiterstruktur 350 verbunden.
Auf der Unterseite 502 des Formkörpers 500 des optoelektronischen Halbleiterbauteils 40 ist im dargestellten Ausführungsbeispiel wieder eine Metallisierung 400 mit einer ersten Kontaktfläche 410, einer zweiten elektrischen Kontaktfläche 420 und einer thermischen Kontaktfläche 430 angeordnet. Die erste elektrische Kontaktfläche 410 stellt eine lötfähige Verbindung zur verkürzten Leiterstruktur 1300 her. Die zweite elektrische Kontaktfläche 420 stellt eine lötbare elektrische Anbindung zur zweiten Leiterstruktur 350 her. Die thermische Kontaktfläche 430 stellt eine lötbare thermische Anbindung an das Isolator-Plättchen 3200 bereit. Die Metallisierung 400 kann in einer vereinfachten Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterbauteils 40 entfallen.
In einer in 4 nicht explizit dargestellten Variante des optoelektronischen Halbleiterbauteils 40 weist das Isolator-Plättchen 3200 einen elektrischen Durchkontakt auf, der eine elektrisch leitende Verbindung zwischen der Oberseite 3201 und der Unterseite 3202 des ansonsten elektrisch isolierenden Isolator-Plättchens 3200 herstellt. In dieser Ausführungsvariante stellt der Durchkontakt im Isolator-Plättchen 3200 eine elektrisch leitende Verbindung zwischen dem elektrischen Kontakt 1111 an der Unterseite 1102 des Dünnfilmchips 1100 und der ersten elektrischen Kontaktfläche 410 her. Die verkürzte Leiterstruktur 1300 und der Bonddraht 1310 können in dieser Ausführungsvariante entfallen. Damit entfällt auch der vor dem Herstellen des Formkörpers 500 erforderliche Bond-Prozess zum Anbringen des Bonddrahts 1310.
5 zeigt in schematisierter Darstellung einen Schnitt durch einen ersten Teil eines optoelektronischen Halbleiterbauteils 50 gemäß einer fünften Ausführungsform. Das optoelektronische Halbleiterbauteil 50 weist Ähnlichkeiten zum optoelektronischen Halbleiterbauteil 40 der 4 auf. Gleiche und gleichwirkende Komponenten sind daher mit denselben Bezugszeichen versehen und werden nachfolgend nicht erneut detailliert beschrieben. Auch die zur Herstellung des optoelektronischen Halbleiterbauteils 50 notwendigen Schritte werden nur insoweit erläutert, als sie vom Verfahren zur Herstellung des optoelektronischen Halbleiterbauteils 40 abweichen.
Auch das optoelektronische Halbleiterbauteil 50 weist einen Dünnfilmchip 1100 mit nur einem Bondpad 1121 auf der Oberseite 1101 und einem elektrischen Kontakt 1111 auf der Unterseite 1102 des Dünnfilmchips 1100 auf. Der Dünnfilmchip 1100 ist in einem oberen Formkörper 1510 eingebettet. Der obere Formkörper 1510 weist eine Oberseite 1511 und eine Unterseite 1512 auf. Die Oberseite 1101 des Dünnfilmchips 1100 schließt etwa bündig mit der Oberseite 1511 des oberen Formkörpers 1510 ab. Die Unterseite 1102 des Dünnfilmchips 1100 schließt etwa bündig mit der Unterseite 1512 des oberen Formkörpers 1510 ab. Der Formkörper 1510 besteht aus demselben Material wie der Formkörper 500 der vorher beschriebenen Ausführungsformen und wurde bevorzugt ebenfalls durch folienunterstütztes Tranfermolding hergestellt.
Im oberen Formkörper 1510 des optoelektronischen Halbleiterbauteils 50 ist außerdem eine obere Leiterstruktur 2350 eingebettet. Die obere Leiterstruktur 1350 weist, wie die zweite Leiterstruktur 350, ein elektrisch leitendes Material auf. Die obere Leiterstruktur 2350 erstreckt sich zwischen der Oberseite 1511 und der Unterseite 1512 des oberen Formkörpers 1510.
6 zeigt in schematischer Darstellung einen Schnitt durch einen zweiten Teil des optoelektronischen Halbleiterbauteils 50. Das optoelektronische Halbleiterbauteil 50 weist anstelle des Isolator-Plättchens 3200 ein Isolator-Plättchen 4200 auf. Das Isolator-Plättchen 4200 weist eine Oberseite 4201 und eine Unterseite 4202 auf. Das Isolator-Plättchen 4200 weist ein elektrisch isolierendes und thermisch leitendes Material auf, beispielsweise ein Keramik-Material. Das Isolator-Plättchen 4200 kann aus demselben Material wie das Isolator-Plättchen 3200 bestehen.
Das Isolator-Plättchen 4200 ist in einen unteren Formkörper 1520 eingebettet. Der untere Formkörper 1520 weist eine Oberseite 1521 und eine Unterseite 1522 auf. Die Oberseite 4201 des Isolator-Plättchens 4200 schließt bündig an die Oberseite 1521 des unteren Formkörpers 1520 an. Die Unterseite 4202 des Isolator-Plättchens 4200 schließt bündig an die Unterseite 1522 des unteren Formkörpers 1520 an. Der untere Formkörper 1520 besteht aus demselben Material wie der obere Formkörper 1510 und ist bevorzugt ebenfalls durch folienunterstütztes Transfermolding hergestellt worden.
Das optoelektronische Halbleiterbauteil 50 weist außerdem eine erste untere Leiterstruktur 2300 auf, die in den unteren Formkörper 1520 eingebettet ist. Die erste untere Leiterstruktur 1200 weist aus ein elektrisch leitendes Material auf und erstreckt sich zwischen der Oberseite 1521 und der Unterseite 1522 des unteren Formkörpers 1520. Außerdem ist in den Formkörper 1520 des optoelektronischen Halbleiterbauteils 50 eine zweite untere Leiterstruktur 2355 eingebettet. Die zweite untere Leiterstruktur 2355 weist ebenfalls ein elektrisch leitendes Material auf und erstreckt sich zwischen der Oberseite 1521 und der Unterseite 1522 des unteren Formkörpers 1520.
Auf der Oberseite 1521 des unteren Formkörpers 1520 ist eine elektrisch leitende Umverdrahtungsstruktur 2310 angeordnet, die elektrisch leitend mit der ersten unteren Leiterstruktur 2300 verbunden ist und sich über zumindest einen Abschnitt der Oberseite 4201 des Isolator-Plättchens 4200 erstreckt. Außerdem ist auf der Oberseite 1521 des unteren Formkörpers 1520 eine Leitverbindung 2365 angeordnet, die elektrisch leitend mit der zweiten unteren Leiterstruktur 2355 verbunden ist. Die Umverdrahtungsstruktur 2310 und die Leitverbindung 2365 können beispielsweise Metall aufweisen und beispielsweise durch galvanisches Abscheiden oder Laminieren aufgebracht worden sein. Die Anforderungen an die Ausrichtungsgenauigkeit beim Anordnen der Umverdrahtungsstruktur 1310 und der Leitverbindung 2365 sind dabei gering.
An der Unterseite 1522 des unteren Formkörpers 1520 ist wiederum eine Metallisierung 400 angeordnet. Eine erste elektrische Kontaktfläche 410 der Metallisierung 400 stellt eine lötbare elektrisch leitende Verbindung zur ersten unteren Leiterstruktur 2300 her. Eine zweite elektrische Kontaktfläche 420 stellt eine lötbare elektrisch leitende Verbindung zur zweiten unteren Leiterstruktur 2355 her. Eine thermische Kontaktfläche 430 stellt eine lötbare und thermisch leitende Verbindung zur Unterseite 4202 des Isolator-Plättchens 4200 her. In einer vereinfachten Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterbauteils 50 kann die Metallisierung 400 entfallen.
7 zeigt in schematischer Darstellung einen Schnitt durch das fertige optoelektronische Halbleiterbauteil 50 nach dem Zusammenfügen des oberen Formkörpers 1510 und des unteren Formkörpers 1520. Die zusammengesetzten Formkörper 1510, 1520 bilden einen zusammengesetzten Formkörper 1500 des optoelektronischen Halbleiterbauteils 50. Die Oberseite 1511 des oberen Formkörpers 1510 bildet eine Oberseite 1501 des zusammengesetzten Formkörpers 1500. Die Unterseite 1522 des unteren Formkörpers 1520 bildet eine Unterseite 1502 des zusammengesetzten Formkörpers 1500.
Der obere Formkörper 1510 und der untere Formkörper 1520 sind derart miteinander verbunden worden, dass die Unterseite 1102 des Dünnfilmchips 1500 in gutem thermischen Kontakt mit der Oberseite 4201 des Isolator-Plättchens 4200 steht. Gleichzeitig steht die auf der Oberseite 4201 des Isolatorplättchens 4200 angeordnete Umverdrahtungsstruktur 2310 in elektrischem Kontakt mit dem elektrischen Kontakt 1111 an der Unterseite 1102 des Dünnfilmchips 1100, wodurch sich eine elektrische Verbindung zwischen der ersten elektrischen Kontaktfläche 410 über die erste untere Leiterstruktur 2300 und die Umverdrahtungsstruktur 1310 zum elektrischen Kontakt 1111 des Dünnfilmchips 1100 ergibt. Der obere Formkörper 1510 und der untere Formkörper 1520 sind außerdem so zusammengesetzt worden, dass die Leitverbindung 2365 eine elektrisch leitende Verbindung zwischen der zweiten unteren Leiterstruktur 2355 und der oberen Leiterstruktur 2350 herstellt.
Nach dem Zusammensetzen der Formkörper 1510, 1520 zum zusammengesetzten Formkörper 1500 wurde mittels eines Bonddrahts 2360 eine elektrisch leitende Verbindung zwischen dem an der Oberseite 1501 des zusammengesetzten Formkörpers 1500 befindlichen Ende der oberen Leiterstruktur 2350 und dem Bondpad 1121 an der Oberseite 1101 des Dünnfilmchips 1100 hergestellt. Somit besteht eine elektrische Verbindung zwischen der zweiten elektrischen Kontaktfläche 420 über die zweite untere Leiterstruktur 2355, die Leitverbindung 2365, die obere Leiterstruktur 2350 und den Bonddraht 2360 zum Bondpad 1121 des Dünnfilmchips 1100.
Anschließend wurde auf der Oberseite 1510 wiederum die Leuchtstoffschicht 600 angeordnet, in die der Bonddraht 2360 eingebettet ist. Wiederum kann die Leuchtstoffschicht 600 entfallen.
Bevorzugt wurde in den oberen Formkörper 1510 eine Vielzahl an Dünnfilmchips 1100 eingebettet. Außerdem wurde in den unteren Formkörper 1520 bevorzugt eine Vielzahl an Isolatorplättchen 4200 eingebettet. Anschließend wurden die beiden Formkörper 1510, 1520 bevorzugt derart zum zusammengesetzten Formkörper 1500 verbunden, dass eine Vielzahl optoelektronischer Halbleiterbauteile 50 entstanden ist. Erst anschließend wurden diese optoelektronischen Halbleiterbauteile 50 durch Zerschneiden des zusammengesetzten Formkörpers 1500 voneinander getrennt.
Die Erfindung wurde anhand der bevorzugten Ausführungsbeispiele näher erläutert und beschrieben. Dennoch ist die Erfindung nicht auf die offenbarten Beispiele eingeschränkt. Vielmehr können hieraus andere Variationen vom Fachmann abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.
Bezugszeichenliste

10: Optoelektronisches Halbleiterbauteil
20: Optoelektronisches Halbleiterbauteil
30: Optoelektronisches Halbleiterbauteil
40: Optoelektronisches Halbleiterbauteil
50: Optoelektronisches Halbleiterbauteil
100: Dünnfilmchip
101: Oberseite
102: Unterseite
110: Substrat
120: EPI-Schicht
121: erstes Bondpad
122: zweites Bondpad
200: Isolator-Plättchen
201: Oberseite
202: Unterseite
210: thermische Anbindung
300: erste Leiterstruktur
310: erster Bonddraht
350: zweite Leiterstruktur
360: zweiter Bonddraht
400: Metallisierung
410: erste elektrische Kontaktfläche
420: zweite elektrische Kontaktfläche
430: thermische Kontaktfläche
500: Formkörper
501: Oberseite
502: Unterseite
600: Leuchtstoffschicht
1100: Dünnfilmchip
1101: Oberseite
1102: Unterseite
1110: Substrat
1111: elektrischer Kontakt
1120: EPI-Schicht
1121: Bondpad
1200: Isolator-Element
1201: Oberseite
1202: Unterseite
1210: Partikel
1300: verkürzte Leiterstruktur
1310: Bonddraht
1500: zusammengesetzter Formkörper
1501: Oberseite
1502: Unterseite
1510: oberer Formkörper
1511: Oberseite
1512: Unterseite
1520: unterer Formkörper
1521: Oberseite
1522: Unterseite
2200: Isolatorschicht
2201: Oberseite
2202: Unterseite
2300: erste untere Leiterstruktur
2310: Umverdrahtungsstruktur
2350: obere Leiterstruktur
2355: zweite untere Leiterstruktur
2360: Bonddraht
2365: Leitverbindung
3200: Isolator-Plättchen
3201: Oberseite
3202: Unterseite
3210: elektrisch leitende Schicht
4200: Isolator-Plättchen
4201: Oberseite
4202: Unterseite

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102009036621 A1 [0002]

Claims

Optoelektronisches Halbleiterbauteil (10, 20, 30, 40, 50) mit einem optoelektronischen Dünnfilmchip (100, 1100) und einem thermisch leitenden und elektrisch isolierenden Element (200, 1200, 2200, 3200, 4200), wobei der Dünnfilmchip (100, 1100) und das Element (200, 1200, 2200, 3200, 4200) gemeinsam in einen Formkörper (500, 1500) eingebettet sind.
Optoelektronisches Halbleiterbauteil (10, 20, 30, 40, 50) gemäß Anspruch 1, wobei eine Oberseite (101, 1101) des Dünnfilmchips (100, 1100) und eine Unterseite (202, 1202, 2202, 3202, 4202) des Elements (200, 1200, 2200, 3200, 4200) nicht durch den Formkörper (500, 1500) bedeckt sind.
Optoelektronisches Halbleiterbauteil (10, 20, 30, 40, 50) gemäß Anspruch 2, wobei an der Unterseite (202, 1202, 2202, 3202, 4202) des Elements (200, 1200, 2200, 3200, 4200) eine lötfähige thermische Kontaktfläche (430) angeordnet ist.
Optoelektronisches Halbleiterbauteil (10, 20, 30, 40, 50) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Formkörper (500, 1500) eine erste eingebettete Leiterstruktur (300, 1300, 2300) und eine zweite eingebettete Leiterstruktur (350, 2350, 2355) aufweist.
Optoelektronisches Halbleiterbauteil (10, 20, 30, 40, 50) gemäß Anspruch 4, wobei an einer Unterseite des Halbleiterbauteils (10, 20, 30, 40, 50) zwei lötfähige elektrische Kontaktflächen (410, 420) angeordnet und elektrisch leitend mit den eingebetteten Leiterstrukturen (300, 350, 1300, 2300, 2350, 2355) verbunden sind.
Optoelektronisches Halbleiterbauteil (10, 20, 30) gemäß einem der Ansprüche 2 oder 3 und einem der Ansprüche 4 oder 5, wobei der Dünnfilmchip (100) zwei auf seiner Oberseite (101) angeordnete elektrische Bondpads (121, 122) aufweist, wobei jedes Bondpad (121, 122) über je einen Bonddraht (310, 360) mit einer der Leiterstrukturen (300, 350) verbunden ist.
Optoelektronisches Halbleiterbauteil (10, 40, 50) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Element (200, 3200, 4200) als keramisches Plättchen ausgebildet ist.
Optoelektronisches Halbleiterbauteil (40) gemäß Anspruch 7, wobei das Element (3200) eine elektrische Durchführung aufweist.
Optoelektronisches Halbleiterbauteil (40, 50) gemäß einem der Ansprüche 2 oder 3, einem der Ansprüche 4 oder 5 und Anspruch 7, wobei der Dünnfilmchip (1100) einen auf seiner Unterseite (1102) angeordneten elektrischen Kontakt (1111) aufweist, wobei auf einer Oberseite (3201, 4201) des Elements (3200, 4200) eine elektrisch leitende Schicht (3210, 2310) angeordnet ist, die elektrisch leitend mit dem Kontakt (1111) verbunden ist, wobei die elektrisch leitende Schicht (3210, 2310) elektrisch leitend mit einer der Leiterstrukturen (1300, 2300) verbunden ist.
Optoelektronisches Halbleiterbauteil (40) gemäß Anspruch 9, wobei die elektrisch leitende Schicht (3210) über einen in den Formkörper (500) eingebetteten Bonddraht (1310) mit einer der Leiterstrukturen (1300) verbunden ist.
Optoelektronisches Halbleiterbauteil (10, 20, 30, 40, 50) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Dünnfilmchip (100, 1100) und das Element (200, 1200, 2200, 3200, 4200) thermisch leitend aneinander anliegen.
Verfahren zum Herstellen eines optoelektronischen Halbleiterbauteils (10, 20, 30, 40, 50), das die folgenden Schritte umfasst: – Bereitstellen eines optoelektronischen Dünnfilmchips (100, 1100) mit einer Oberseite (101, 1101) und einer Unterseite (102, 1102); – thermisches Ankoppeln der Unterseite (102, 1102) an ein thermisch leitendes und elektrisch isolierendes Element (200, 1200, 2200, 3200, 4200); – Einbetten des Dünnfilmchips (100, 1100) und des Elements (200, 1200, 2200, 3200, 4200) in einen gemeinsamen Formkörper (500, 1500).
Verfahren gemäß Anspruch 12, wobei eine Mehrzahl optoelektronischer Dünnfilmchips (100, 1100), die jeweils thermisch an ein thermisch leitendes und elektrisch isolierendes Element (200, 1200, 2200, 3200, 4200) angekoppelt sind, gleichzeitig in einen gemeinsamen Formkörper (500, 1500) eingebettet werden.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 12 oder 13, wobei zusätzlich eine erste Leiterstruktur (350, 2350) in den Formkörper eingebettet wird, wobei nach dem Einbetten der folgende Schritt durchgeführt wird: – Herstellen einer Bondverbindung (360, 2360) zwischen einem auf der Oberseite (101, 1101) des Dünnfilmchips (100, 1100) angeordneten Bondpad (121, 1121) und der ersten Leiterstruktur (350, 2350).
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 12 bis 14, wobei nach dem Einbetten der folgende Schritt durchgeführt wird: – Aufbringen einer Metallisierung (400) auf einer Unterseite (502, 1502) des Formkörpers (500, 1500).
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 12 bis 15, wobei das Element (1200) eine Mehrzahl von Partikeln (1210) mit einem durchschnittlichen Durchmesser von weniger als 100 µm umfasst, die mittels elektrophoretischer Abscheidung an der Unterseite (102) des Dünnfilmchips (100) angeordnet werden.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 12 bis 16, wobei das Element (1200, 2200) an der Unterseite (102) des Dünnfilmchips (100) angeordnet wird, bevor der Dünnfilmchip (100) von einer Mehrzahl gleichartiger weiterer Dünnfilmchips (100) getrennt wird.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 12 bis 15, wobei auf einer der Unterseite (1102) des Dünnfilmchips (1100) zugewandten Oberseite (3201) des Elements (3200) eine elektrisch leitende Schicht (3210) angeordnet wird, wobei zusätzlich eine zweite Leiterstruktur (1300) in den Formkörper (500) eingebettet wird, wobei vor dem Einbetten der folgende weitere Schritt durchgeführt wird: – Herstellen einer Bondverbindung (1310) zwischen der elektrisch leitenden Schicht (3210) und der zweiten Leiterstruktur (1300).
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 12 bis 15, wobei der Dünnfilmchip (1100) in einen ersten Formkörper (1510) eingebettet wird, wobei das Element (4200) in einen zweiten Formkörper (1520) eingebettet wird, wobei der erste Formkörper (1510) und der zweite Formkörper (1520) zu dem gemeinsamen Formkörper (1500) verbunden werden.