DE102012217609A1

DE102012217609A1 - Optoelektronisches Halbleiterbauteil

Info

Publication number: DE102012217609A1
Application number: DE201210217609
Authority: DE
Inventors: Matthias Sabathil; Thomas Schwarz; Stefan Illek
Original assignee: Osram Opto Semiconductors GmbH
Current assignee: Ams Osram International GmbH
Priority date: 2012-09-27
Filing date: 2012-09-27
Publication date: 2014-03-27

Abstract

Ein optoelektronisches Halbleiterbauteil umfasst ein Trägersubstrat mit einer Oberseite und einer Unterseite, das in einen Formkörper mit einer Oberseite und einer Unterseite eingebettet ist. Dabei ist ein optoelektronischer Halbleiterchip über der Oberseite des Trägersubstrats angeordnet.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein optoelektronisches Halbleiterbauteil gemäß Patentanspruch 1 sowie ein Verfahren zum Herstellen eines optoelektronischen Halbleiterbauteils gemäß Patentanspruch 15.
Bei optoelektronischen Halbleiterbauteilen, beispielsweise bei Leuchtdioden, ist es bekannt, einen optoelektronischen Halbleiterchip, beispielsweise einen LED-Chip, auf einem Trägersubstrat anzuordnen. Das Trägersubstrat kann dabei beispielsweise ein Silizium- oder Keramiksubstrat, ein Leiterbahnstreifen (Leadframe) oder ein so genanntes Metal-Core-Board sein. Das Substrat dient als Träger für den optoelektronischen Halbleiterchip, zur elektrischen Kontaktierung des optoelektronischen Halbleiterchips, zur Verdrahtung des optoelektronischen Halbleiterchips mit weiteren Bauelementen, beispielsweise Schutzdioden, zur Wärmespreizung und -abfuhr und in einigen Fällen auch als Träger für eine optische Linse. Die elektrischen Anschlüsse könnten in der Regel sehr kompakt ausgeführt werden. Für die Funktion einer Wärmespreizung und -abfuhr ist allerdings eine gewisse Mindestgröße des Substrats erforderlich. Auch eine optische Linse muss zur Minimierung interner Reflexionen (Etendue-Erhaltung) eine Mindestgröße aufweisen, wodurch auch eine Mindestgröße des Trägersubstrats vorgegeben wird. Herkömmliche Trägersubstrate sind allerdings kostenintensiv. Bedingt durch die erforderliche Mindestgröße der Trägersubstrate tragen diese einen signifikanten Anteil der gesamten Herstellungskosten herkömmlicher optoelektronischer Halbleiterbauteile bei.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein 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 Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Halbleiterbauteils anzugeben. Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 15 gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Ein optoelektronisches Halbleiterbauteil umfasst ein Trägersubstrat mit einer Oberseite und einer Unterseite, das in einen Formkörper mit einer Oberseite und einer Unterseite eingebettet ist. Dabei ist ein optoelektronischer Halbleiterchip über der Oberseite des Trägersubstrats angeordnet. Vorteilhafterweise bildet der Formkörper mit dem eingebetteten Trägersubstrat bei diesem optoelektronischen Halbleiterbauteil einen Chipträger für den optoelektronischen Halbleiterchip. Der Formkörper kann dabei vorteilhafterweise aus kostengünstiger erhältlichem Material gefertigt sein als das Trägersubstrat. Durch die Einbettung in den Formkörper kann das Trägersubstrat auf eine minimal erforderliche Größe verkleinert werden. Dadurch ist das optoelektronische Halbleiterbauteil vorteilhafterweise kostengünstig erhältlich.
In einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterbauteils schließt die Oberseite des Trägersubstrats bündig mit der Oberseite des Formkörpers ab. Dabei schließt außerdem die Unterseite des Trägersubstrats bündig mit der Unterseite des Formkörpers ab. Vorteilhafterweise kann das Trägersubstrat dann durch den optoelektronischen Halbleiterchip produzierte Abwärme von seiner Oberseite an seine Unterseite leiten und dort abführen.
In einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterbauteils weist der Formkörper Kunststoff auf. Vorteilhafterweise kann der Formkörper dann kostengünstig durch einen Moldprozess hergestellt werden.
In einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterbauteils ist ein Durchkontakt in den Formkörper eingebettet, der eine elektrisch leitende Verbindung zwischen der Oberseite und der Unterseite des Formkörpers bildet. Vorteilhafterweise kann das optoelektronische Halbleiterbauteil dann elektrisch an der Unterseite des Formkörpers kontaktiert werden. Dies ermöglicht es, das optoelektronische Halbleiterbauteil als SMD-Bauteil auszubilden.
In einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterbauteils ist das Trägersubstrat elektrisch isolierend. Dabei weist das Trägersubstrat einen Durchkontakt auf, der eine elektrisch leitende Verbindung zwischen der Oberseite und der Unterseite des Trägersubstrats bildet. Vorteilhafterweise kann das optoelektronische Halbleiterbauteil dann an der Unterseite des Trägersubstrats elektrisch kontaktiert werden. Auch dies ermöglicht es, das optoelektronische Halbleiterbauteil als SMD-Bauteil auszubilden.
In einer anderen Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterbauteils ist das Trägersubstrat elektrisch leitend. Dabei besteht eine elektrisch leitende Verbindung zwischen dem Trägersubstrat und dem optoelektronischen Halbleiterchip. Vorteilhafterweise kann das optoelektronische Halbleiterbauteil auch in dieser Ausführungsform an der Unterseite des Trägersubstrats elektrisch kontaktiert werden. Dadurch kann das optoelektronische Halbleiterbauteil auch in dieser Ausführungsform als SMD-Bauteil ausgebildet sein.
In einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterbauteils ist eine elektrisch isolierende Schicht auf der Unterseite des Formkörpers und/oder der Unterseite des Trägersubstrats angeordnet. Vorteilhafterweise kann die elektrisch isolierende Schicht eine thermische Spreizung in dem optoelektronischen Halbleiterbauteil weiter verbessern. Außerdem kann die elektrisch isolierende Schicht ein elektrisch leitend ausgebildetes Trägersubstrat gegen die Umgebung des optoelektronischen Halbleiterbauteils elektrisch isolieren.
In einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterbauteils ist die elektrisch isolierende Schicht zumindest abschnittsweise durch eine Metallisierung bedeckt. Vorteilhafterweise gestattet es die Metallisierung, das optoelektronische Halbleiterbauteil mit hoher thermischer Leitfähigkeit thermisch anzukoppeln, wodurch eine Abfuhr einer hohen Abwärmeleistung ermöglicht wird.
In einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterbauteils ist an der Unterseite des Formkörpers und/oder der Unterseite des Trägersubstrats eine elektrisch leitende Kontaktfläche angeordnet. Dabei besteht eine elektrisch leitende Verbindung zwischen der Kontaktfläche und dem optoelektronischen Halbleiterchip. Vorteilhafterweise kann der optoelektronische Halbleiterchip des optoelektronischen Halbleiterbauteils dann an der Unterseite des optoelektronischen Halbleiterbauteils elektrisch kontaktiert werden. Dies ermöglicht es, das optoelektronische Halbleiterbauteil mittels Wiederaufschmelzlöten (Reflow-Löten) in einem SMD-Prozess elektrisch zu kontaktieren.
In einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterbauteils ist an der Oberseite des Formkörpers eine optische Linse angeordnet. Vorteilhafterweise kann die optische Linse eine Auskopplung einer durch den optoelektronischen Halbleiterchip erfolgten elektromagnetischen Strahlung aus dem optoelektronischen Halbleiterbauteil verbessern.
In einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterbauteils ist der optoelektronische Halbleiterchip in die optische Linse eingebettet. Vorteilhafterweise wird der optoelektronische Halbleiterchip dann durch die optische Linse mechanisch geschützt. Außerdem ist durch die Einbettung des optoelektronischen Halbleiterchips in die optische Linse eine optimale Einkopplung der durch den optoelektronischen Halbleiterchip erzeugten elektromagnetischen Strahlung in die optische Linse gewährleistet. Vorteilhafterweise kann die optische Linse einfach und kostengünstig durch einen Moldprozess hergestellt werden.
In einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterbauteils ist ein zweiter optoelektronischer Halbleiterchip über der Oberseite des Trägersubstrats angeordnet. Vorteilhafterweise können die beiden optoelektronischen Halbleiterchips dabei einen sehr geringen Abstand voneinander aufweisen. Dadurch weist das optoelektronische Halbleiterbauteil eine hohe Leistung bei geringer Baugröße auf.
In einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterbauteils ist ein zweites Trägersubstrat in den Formkörper eingebettet. Dabei ist ein dritter optoelektronischer Halbleiterchip über der Oberseite des zweiten Trägersubstrats angeordnet. Vorteilhafterweise können die beiden Trägersubstrate des optoelektronischen Halbleiterbauteils dann auf unterschiedlichen elektrischen Potenzialen gehalten werden. Das optoelektronische Halbleiterbauteil kann eine hohe Leistung bei geringer Baugröße aufweisen.
In einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterbauteils ist auf der Oberseite des Formkörpers eine reflektierende Schicht angeordnet. Die reflektierende Schicht kann vorteilhafterweise durch das optoelektronische Halbleiterbauteil emittierte elektromagnetische Strahlung, die in der Umgebung des optoelektronischen Halbleiterbauteils zurück zum optoelektronischen Halbleiterbauteil reflektiert wurde, erneut reflektieren und damit nutzbar machen. Hierdurch verbessert sich vorteilhafterweise die effektiv nutzbare Strahlungsleistung des optoelektronischen Halbleiterbauteils.
Ein Verfahren zum Herstellen eines optoelektronischen Halbleiterbauteils umfasst Schritte zum Einbetten eines Trägersubstrats mit einer Oberseite und einer Unterseite in einen Formkörper mit einer Oberseite und einer Unterseite, und zum Anordnen eines optoelektronischen Halbleiterchips über der Oberseite des Trägersubstrats. Vorteilhafterweise ermöglicht es das Einbetten des Trägersubstrats in den Formkörper, das Trägersubstrat mit sehr geringen Abmessungen auszubilden. Dadurch ist das Verfahren vorteilhafterweise kostengünstig durchführbar.
In einer Ausführungsform des Verfahrens erfolgt das Einbetten des Trägersubstrats in den Formkörper durch einen Moldprozess. Vorteilhafterweise ist der Formkörper dadurch einfach und kostengünstig erhältlich.
In einer Ausführungsform des Verfahrens wird eine Mehrzahl von Trägersubstraten in den Formkörper eingebettet. Dabei wird der Formkörper in einem weiteren Verfahrensschritt zerteilt. Vorteilhafterweise ermöglicht das Verfahren dadurch eine parallele Herstellung einer Mehrzahl optoelektronischer Halbleiterbauteile, wodurch sich die Herstellungskosten pro einzelnem optoelektronischen Halbleiterbauteil deutlich 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 einen Chipträger eines optoelektronischen Halbleiterbauteils gemäß einer ersten Ausführungsform;
2 einen Schnitt durch einen Chipträger eines optoelektronischen Halbleiterbauteils gemäß einer zweiten Ausführungsform;
3 eine Aufsicht auf den Chipträger des optoelektronischen Halbleiterbauteils gemäß der zweiten Ausführungsform;
4 einen Schnitt durch das optoelektronische Halbleiterbauteil gemäß der zweiten Ausführungsform in einem weiteren Bearbeitungsstand;
5 einen Schnitt durch einen Chipträger eines optoelektronischen Halbleiterbauteils gemäß einer dritten Ausführungsform; und
6 einen Schnitt durch einen Chipträger eines optoelektronischen Halbleiterbauteils gemäß einer vierten Ausführungsform.
1 zeigt in stark schematisierter Darstellung einen Schnitt durch einen Chipträger 100 eines optoelektronischen Halbleiterbauteils 10 gemäß einer ersten Ausführungsform. 1 zeigt das optoelektronische Halbleiterbauteil 10 in einem unfertigen Bearbeitungsstand. Daher sind in 1 nicht alle Komponenten des optoelektronischen Halbleiterbauteils 10 gezeigt. Das optoelektronische Halbleiterbauteil 10 kann beispielsweise eine Leuchtdiode bzw. ein LED-Package sein.
Der Chipträger 100 des optoelektronischen Halbleiterbauteils 10 dient als Träger für ein oder mehrere optoelektronische Halbleiterchips. Bei den optoelektronischen Halbleiterchips kann es sich beispielsweise um LED-Chips handeln. Der Chipträger 100 dient ferner zur elektrischen Kontaktierung der optoelektronischen Halbleiterchips, zur elektrischen Anbindung der optoelektronischen Halbleiterchips an weitere Bauelemente des optoelektronischen Halbleiterbauteils 10, zur Abfuhr von durch die optoelektronischen Halbleiterchips erzeugter Abwärme und unter Umständen auch als Träger für eine optische Linse des optoelektronischen Halbleiterbauteils 10.
Der Chipträger 100 umfasst ein Trägersubstrat 120 mit einer Oberseite 121 und einer der Oberseite 121 gegenüberliegenden Unterseite 122. Das Trägersubstrat 120 weist ein elektrisch isolierendes Material auf. Beispielsweise kann das Trägersubstrat 120 ein Material auf Silizium- oder Keramik-Basis aufweisen.
Das Trägersubstrat 120 ist in einen Formkörper 110 eingebettet. Der Formkörper 110 weist eine Oberseite 111 und eine der Oberseite 111 gegenüberliegende Unterseite 112 auf. Der Formkörper 110 weist ein elektrisch isolierendes Material auf. Bevorzugt weist der Formkörper 110 einen Kunststoff auf. Beispielsweise kann der Formkörper 110 ein Epoxidharz aufweisen. Der Formkörper 110 kann beispielhaft auch Thermoplaste (PPA, Polyester) oder Duroplaste (Epoxide, Silikone, Acrylate) aufweisen. Diese können gefüllt (beispielsweise mit TiO2 oder SiO2) oder ungefüllt sein. Der Formkörper 110 ist bevorzugt durch einen Moldprozess hergestellt. Die Herstellung des Formkörpers 110 und die Einbettung des Trägersubstrats 120 in den Formkörper 110 erfolgen bevorzugt gleichzeitig. Beispielsweise kann der Formkörper 110 durch folienunterstützes Spritzpressen (Foil Assisted Transfer Molding) hergestellt werden. Beispielhafte alternative Möglichkeiten sind Spritzgießen (Injection molding) für Thermoplaste und Duroplaste, Heißpressen (Compression molding) für Duroplaste und Sieb- oder Schablonendruck für Duroplaste. Der Formkörper 110 und das Trägersubstrat 120 bilden zusammen eine mechanisch stabile Einheit.
Bevorzugt schließt die Oberseite 121 des Trägersubstrats 120 bündig mit der Oberseite 111 des Formkörpers 110 ab. Außerdem schließt die Unterseite 122 des Trägersubstrats 120 bevorzugt bündig mit der Unterseite 112 des Formkörpers 110 ab. Die Oberseite 111 des Formkörpers 110 und die Oberseite 121 des Trägersubstrats 120 bilden dann gemeinsam eine Oberseite 101 des Chipträgers 100. Die Unterseite 112 des Formkörpers 110 und die Unterseite 122 des Trägersubstrats 120 bilden gemeinsam eine Unterseite 102 des Chipträgers 100. Der Formkörper 110 bedeckt die Oberseite 121 und die Unterseite 122 des Trägersubstrats 120 nicht. Alle übrigen Außenflächen (Seitenflächen) des Trägersubstrats 120 sind dagegen durch den Formkörper 110 bedeckt.
Das Trägersubstrat 120 des Chipträgers 100 weist elektrische Durchkontakte 130 auf, die elektrisch leitende Verbindungen zwischen der Oberseite 121 und der Unterseite 122 des Trägersubstrats 120 herstellen. Im dargestellten Beispiel weist das Trägersubstrat 120 einen ersten Durchkontakt 131 und einen zweiten Durchkontakt 132 auf. Es ist jedoch selbstverständlich möglich, das Trägersubstrat 120 mit einer anderen Zahl von Durchkontakten 130 zu versehen. Zwei Durchkontakte 130, 131, 132 eignen sich beispielsweise zur elektrischen Kontaktierung optoelektronischer Halbleiterchips mit zwei elektrischen Anschlüssen. Die Durchkontakte 130 können beispielsweise als zylindrische Durchbrüche im elektrisch isolierenden Trägersubstrat 120 ausgebildet sein, die mit einem elektrisch leitenden Material, beispielsweise einem Metall, gefüllt sind.
Auf der Oberseite 121 des Trägersubstrats 120 sind mehrere obere elektrische Kontaktflächen 140 angeordnet. Die oberen elektrischen Kontaktflächen bestehen aus einem elektrisch leitenden Material, beispielsweise aus einem Metall. Die oberen elektrischen Kontaktflächen 140 können beispielsweise mittels eines fotolithografischen Prozesses auf die Oberseite 121 des Trägersubstrats 120 aufgebracht worden sein. Im dargestellten Beispiel umfassen die oberen elektrischen Kontaktflächen 140 eine erste obere Kontaktfläche 141, eine zweite obere Kontaktfläche 142 und eine dritte obere Kontaktfläche 143. Es wäre jedoch selbstverständlich auch möglich, eine andere Zahl oberer elektrischer Kontaktflächen 140 auf der Oberseite 121 des Trägersubstrats 120 vorzusehen. Die erste obere Kontaktfläche 141 ist oberhalb des ersten Durchkontakts 131 angeordnet und elektrisch leitend mit dem ersten Durchkontakt 131 verbunden. Die dritte obere Kontaktfläche 143 ist oberhalb des zweiten Durchkontakts 132 angeordnet und elektrisch leitend mit dem zweiten Durchkontakt 132 verbunden.
An der Unterseite 122 des Trägersubstrats 120 sind untere elektrische Kontaktflächen 150 angeordnet. Die unteren elektrischen Kontaktflächen 150 bestehen aus einem elektrisch leitenden Material, beispielsweise aus einem Metall. Die unteren elektrischen Kontaktflächen 150 können beispielsweise mittels eines fotolithografischen Prozesses an der Unterseite 122 des Trägersubstrats 120 angeordnet worden sein. Im dargestellten Beispiel umfassen die unteren elektrischen Kontaktflächen 150 eine erste untere Kontaktfläche 151 und eine zweite untere Kontaktfläche 152. Die erste untere Kontaktfläche 151 ist elektrisch leitend mit dem ersten Durchkontakt 131 verbunden. Die zweite untere Kontaktfläche 152 ist elektrisch leitend mit dem zweiten Durchkontakt 132 verbunden. Die unteren elektrischen Kontaktflächen 150 des optoelektronischen Halbleiterbauteils 10 können beispielsweise dazu dienen, das optoelektronische Halbleiterbauteil 10 mittels eines Wiederaufschmelz-Lötverfahrens (Reflow-Lötverfahren) elektrisch zu kontaktieren. Das optoelektronische Halbleiterbauteil 10 ist dann ein für eine Oberflächenmontage geeignetes Bauteil (SMD-Bauteil).
In einer Ausführung des optoelektronischen Halbleiterbauteils 10 können auf den oberen elektrischen Kontaktflächen 141, 142, 143 jeweils ein optoelektronischer Halbleiterchip angeordnet werden. Über Bonddrähte können die optoelektronischen Halbleiterchips geeignet miteinander verschaltet, beispielsweise in einer Reihenschaltung angeordnet werden. Über die unteren elektrischen Kontaktflächen 150, 151, 152 und die Durchkontakte 130, 131, 132 können die optoelektronischen Halbleiterchips elektrisch kontaktiert werden. Durch die optoelektronischen Halbleiterchips produzierte Abwärme kann durch das Trägersubstrat 120 und die unteren elektrischen Kontaktflächen 150 abgeleitet werden.
Auf der Oberseite 111 des Formkörpers 110 ist eine reflektierende Schicht 160 angeordnet. Die reflektierende Schicht 160 weist bevorzugt ein hohes optisches Reflexionsvermögen in einem Wellenlängenbereich auf, der der durch die optoelektronischen Halbleiterchips emittierten elektromagnetischen Strahlung entspricht. Die reflektierende Schicht 160 kann beispielsweise Silber aufweisen. Wird durch die optoelektronischen Halbleiterchips des optoelektronischen Halbleiterbauteils 10 emittierte Strahlung in der Umgebung des optoelektronischen Halbleiterbauteils 10 zurück zur Oberseite 101 des Chipträgers 100 reflektiert, so wird diese Strahlung durch die reflektierende Schicht 160 erneut reflektiert und dadurch nutzbar gemacht. Ohne die reflektierende Schicht 160 würde zur Oberseite 101 des Chipträgers 100 des optoelektronischen Bauteils 10 zurückreflektierte Strahlung an der Oberseite 111 des Formkörpers 110 absorbiert werden. Die reflektierende Schicht 160 kann in einer vereinfachten Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterbauteils 10 jedoch auch entfallen.
2 zeigt in stark schematisierter Darstellung einen Schnitt durch einen Chipträger 200 eines optoelektronischen Halbleiterbauteils 20 gemäß einer zweiten Ausführungsform. 3 zeigt eine Aufsicht auf eine Oberseite 201 des Chipträgers 200 des optoelektronischen Halbleiterbauteils 20.
Auch das optoelektronische Halbleiterbauteil 20 ist in einem unfertigen Bearbeitungsstand dargestellt, der nicht alle Komponenten des optoelektronischen Halbleiterbauteils 20 zeigt. Das optoelektronische Halbleiterbauteil 20 kann beispielsweise ebenfalls eine Leuchtdiode sein.
Der Chipträger 200 des optoelektronischen Halbleiterbauteils 20 umfasst ein Trägersubstrat 220. Das Trägersubstrat 220 ist bevorzugt elektrisch isolierend und kann beispielsweise ein Material auf Silizium- oder Keramik-Basis aufweisen. Das Trägersubstrat 220 kann auch als Metal-Core-Board mit metallischem Kern ausgebildet sein, der nach außen durch eine elektrisch isolierende Beschichtung elektrisch isoliert ist. Das Trägersubstrat 220 weist eine Oberseite 221 und eine Unterseite 222 auf.
Das Trägersubstrat 220 ist in einen Formkörper 210 mit einer Oberseite 211 und einer Unterseite 212 eingebettet. Der Formkörper 210 kann das gleiche Material wie der Formkörper 110 des Chipträgers 100 aufweisen und nach demselben Verfahren hergestellt worden sein. Bevorzugt schließen die Oberseiten 221, 211 und die Unterseiten 222, 212 von Trägersubstrat 220 und Formkörper 210 wieder bündig miteinander ab und bilden die Oberseite 201 und eine Unterseite 202 des Chipträgers 200.
Zusätzlich zu dem Trägersubstrat 220 sind in den Formkörper 210 des Chipträgers 200 des optoelektronischen Halbleiterbauteils 20 zwei Durchkontakte 230 eingebettet, von denen in der Schnittdarstellung der 2 nur ein Durchkontakt 230 sichtbar ist. Diese Zahl von zwei Durchkontakten 230 ist allerdings lediglich beispielhaft gewählt. Es könnten auch lediglich ein Durchkontakt 230 oder mehr als zwei Durchkontakte 230 vorhanden sein.
Jeder Durchkontakt 230 weist eine Oberseite 231 und eine Unterseite 232 auf. Die Oberseite 231 jedes Durchkontakts 230 schließt bündig mit der Oberseite 211 des Formkörpers 210 ab. Die Unterseite 232 jedes Durchkontakts 230 schließt bündig mit der Unterseite 212 des Formkörpers 210 ab. Die Durchkontakte 230 bestehen bevorzugt aus einem elektrisch leitenden Material, beispielsweise aus einem Leiterplattenmaterial. Es ist jedoch auch möglich, die Durchkontakte 230 aus einem elektrisch isolierenden Material auszubilden. Die Durchkontakt 230 werden bevorzugt gleichzeitig mit dem Trägersubstrat 220 in den Formkörper 210 eingebettet.
Auf der Oberseite 201 des Chipträgers 200 sind mehrere obere elektrische Kontaktflächen 240 angeordnet. Die oberen elektrischen Kontaktflächen 240 bestehen wiederum aus einem elektrisch leitenden Material, beispielsweise einem Metall, und können beispielsweise mittels eines fotolithografischen Prozesses auf der Oberseite 201 des Chipträgers 200 angeordnet werden. Neben fotolithografischen Prozessen sind beispielsweise auch Schablonendruck, Siebdruck und Drucktechniken mit Tintendruck (Jetting) denkbar. Es ist auch möglich, die oberen elektrischen Kontaktflächen 240 bereits vor dem Einbetten des Trägersubstrats 220 und der Durchkontakte 230 in den Formkörper 210 auf den Oberseiten 221, 231 von Trägersubstrat 220 und Durchkontakten 230 anzuordnen.
In 2 sind von den oberen elektrischen Kontaktflächen 240 eine erste obere Kontaktfläche 241, eine zweite obere Kontaktfläche 242, eine dritte obere Kontaktfläche 243, eine vierte obere Kontaktfläche 244 und eine fünfte obere Kontaktfläche 245 sichtbar. Die erste obere Kontaktfläche 241, die zweite obere Kontaktfläche 242 und die dritte obere Kontaktfläche 243 sind auf der Oberseite 221 des Trägersubstrats 220 angeordnet. Die vierte obere Kontaktfläche 244 und die fünfte obere Kontaktfläche 245 sind auf der Oberseite 231 von einem der Durchkontakte 230 angeordnet. Selbstverständlich ist es möglich, eine andere Zahl oberer elektrischer Kontaktflächen 240 an der Oberseite 201 des Chipträgers 200 vorzusehen. Auf der Oberseite 221 des Trägersubstrats 220 können, wie in Figur 3 angedeutet, mehr als drei obere elektrische Kontaktflächen 240 angeordnet sein. Auch auf dem weiteren Durchkontakt 230 können selbstverständlich noch weitere obere elektrische Kontaktflächen 240 angeordnet sein.
Auf der Oberseite 211 des Formkörpers 210 des Chipträgers 200 ist wiederum eine reflektierende Schicht 260 angeordnet, die bevorzugt ein hohes optisches Reflexionsvermögen aufweist. Wiederum kann die reflektierende Schicht 260 beispielsweise Silber aufweisen. Die reflektierende Schicht 260 kann in einer vereinfachten Ausführungsform entfallen.
4 zeigt einen Schnitt durch das optoelektronische Halbleiterbauteil 20 in einem der Darstellung der 2 nachfolgenden Bearbeitungsstand.
Auf den an der Oberseite 221 des Trägersubstrats 220 angeordneten oberen elektrischen Kontaktflächen 240 wurden optoelektronische Halbleiterchips 270 angeordnet. Die optoelektronischen Halbleiterchips 270 können beispielsweise LED-Chips sein. Ein erster optoelektronischer Halbleiterchip 271 wurde auf der ersten oberen Kontaktfläche 241 angeordnet. Ein zweiter optoelektronischer Halbleiterchip 272 wurde auf der zweiten oberen Kontaktfläche 242 angeordnet. Ein dritter optoelektronischer Halbleiterchip 273 wurde auf der dritten oberen Kontaktfläche 243 angeordnet. Jeder optoelektronische Halbleiterchip 270 weist eine erste Kontaktfläche 274 an seiner Oberseite und eine zweite Kontaktfläche 275 an seiner Unterseite auf. Die zweite Kontaktfläche 275 jedes optoelektronischen Halbleiterchips 270 ist in elektrisch leitendem Kontakt mit der jeweiligen oberen elektrischen Kontaktfläche 240.
Die optoelektronischen Halbleiterchips 270 des optoelektronischen Halbleiterbauteils 20 sind durch Bondverbindungen 250 elektrisch in Reihe geschaltet. Eine erste Bondverbindung 251 verbindet die fünfte obere Kontaktfläche 245 auf der Oberseite 231 des Durchkontakts 230 elektrisch leitend mit der ersten Kontaktfläche 274 des ersten optoelektronischen Halbleiterchips 271. Eine zweite Bondverbindung 252 verbindet die erste obere Kontaktfläche 241 elektrisch leitend mit der ersten Kontaktfläche 274 des zweiten optoelektronischen Halbleiterchips 272. Eine dritte Bondverbindung 253 verbindet die zweite obere Kontaktfläche 242 elektrisch leitend mit der ersten Kontaktfläche 274 des dritten optoelektronischen Halbleiterchips 273. Die dritte obere Kontaktfläche 243 kann über eine nicht dargestellte weitere Bondverbindung mit einer ersten Kontaktfläche 274 eines weiteren optoelektronischen Halbleiterchips 270 auf einer weiteren oberen elektrischen Kontaktfläche 240 verbunden sein. Eine obere elektrische Kontaktfläche 240 mit einem darauf angeordneten letzten optoelektronischen Halbleiterchip 270 der Reihenschaltung kann über eine Bondverbindung mit einer oberen elektrischen Kontaktfläche 240 verbunden sein, die auf einer Oberseite 231 eines in 4 nicht dargestellten weiteren Durchkontakts angeordnet ist.
Die Reihenschaltung der optoelektronischen Halbleiterchips 270 des optoelektronischen Halbleiterbauteils 20 kann beispielsweise über die vierte obere Kontaktfläche 244 auf der Oberseite 231 des Durchkontakts 230 elektrisch kontaktiert werden. In diesem Fall ist die vierte obere Kontaktfläche 244 elektrisch leitend mit der fünften oberen Kontaktfläche 245 verbunden. Die elektrisch leitende Verbindung zwischen der vierten oberen Kontaktfläche 244 und der fünften oberen Kontaktfläche 245 kann beispielsweise durch den Durchkontakt 230 vermittelt werden, der in diesem Fall elektrisch leitend ausgebildet ist. Falls der Durchkontakt 230 elektrisch isolierend ausgebildet ist, so können die vierte obere Kontaktfläche 244 und die fünfte obere Kontaktfläche 245 über eine Bondverbindung oder eine auf der Oberseite 231 des Durchkontakts 230 angeordnete Metallisierung elektrisch leitend miteinander verbunden sein. Die Kontaktierung des zweiten Endes der Reihenschaltung optoelektronischer Halbleiterchips 270 am weiteren Durchkontakt des Chipträgers 200 des optoelektronischen Halbleiterbauteils 20 erfolgt entsprechend.
Über der Oberseite 201 des Chipträgers 200 des optoelektronischen Halbleiterbauteils 20 ist ferner eine optische Linse 280 angeordnet. Die optische Linse 280 weist ein Material auf, das optisch transparent für durch die optoelektronischen Halbleiterchips 270 emittierte elektromagnetische Strahlung ist. Die optische Linse 280 dient dazu, die Auskopplung der durch die optoelektronischen Halbleiterchips 270 erzeugten elektromagnetischen Strahlung aus dem optoelektronischen Halbleiterbauteil 20 zu verbessern. Die optische Linse 280 ist im dargestellten Beispiel als sphärische Linse ausgebildet und weist einen Radius auf, der deutlich größer als die Abmessungen eines einzelnen optoelektronischen Halbleiterchips 270 ist. Die optische Linse 280 deckt alle optoelektronischen Halbleiterchips 270, 271, 272, 273 des optoelektronischen Halbleiterbauteils 20 gleichzeitig ab.
Die optoelektronischen Halbleiterchips 270 des optoelektronischen Halbleiterbauteils 20 sind in die optische Linse 280 eingebettet. Die optische Linse 280 wird hierzu bevorzugt durch einen Moldprozess hergestellt. Durch die Einbettung der optoelektronischen Halbleiterchips 270 in die optische Linse 280 werden die optoelektronischen Halbleiterchips 270 und die Bondverbindungen 250 durch die optische Linse 280 geschützt. Außerdem ist durch die Einbettung der optoelektronischen Halbleiterchips 270 in die optische Linse 280 eine besonders gute Einkopplung von durch die optoelektronischen Halbleiterchips 270 emittierter elektromagnetischer Strahlung in die optische Linse 280 möglich.
Die optische Linse 280 kann in einer vereinfachten Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterbauteils 20 entfallen.
5 zeigt in stark schematisierter Darstellung einen Schnitt durch einen Chipträger 300 eines optoelektronischen Halbleiterbauteils 30 gemäß einer dritten Ausführungsform. Der Chipträger 300 weist Übereinstimmungen mit dem Chipträger 200 des optoelektronischen Halbleiterbauteils 20 auf. Einander entsprechende Komponenten sind daher beim Chipträger 300 mit denselben Bezugszeichen versehen wie beim Chipträger 200 und werden nachfolgend nicht erneut detailliert beschrieben.
Beim Chipträger 300 des optoelektronischen Halbleiterbauteils 30 ist der Durchkontakt 230 elektrisch leitend ausgebildet. Der Durchkontakt 230 stellt dadurch eine elektrisch leitende Verbindung zwischen seiner Oberseite 231 und seiner Unterseite 232 und damit auch zwischen der Oberseite 201 und der Unterseite 202 des Chipträgers 300 bereit. Auf der Oberseite 231 des Durchkontakts 230 ist beim Chipträger 300 lediglich eine obere elektrische Kontaktfläche 240 vorhanden, die vierte obere Kontaktfläche 244. Diese ist dazu vorgesehen, mittels einer Bondverbindung mit einem auf der ersten oberen Kontaktfläche 241 auf der Oberseite 221 des Trägersubstrats 220 angeordneten optoelektronischen Halbleiterchip verbunden zu werden.
An der Unterseite 202 des Chipträgers 300 des optoelektronischen Halbleiterbauteils 30 ist eine Rückseitenmetallisierung 290 angeordnet. Die Rückseitenmetallisierung 290 kann beispielsweise mittels einer kostengünstigen Leiterplatten-Technologie auf die Unterseite 202 des Chipträgers 300 aufgebracht worden sein. Beispielsweise kann die Rückseitenmetallisierung 290 durch Laminieren oder durch ein galvanisches Verfahren auf die Unterseite 202 des Chipträgers 300 aufgebracht worden sein. Die Rückseitenmetallisierung 290 umfasst einen ersten Rückseitenkontakt 291 und einen zweiten Rückseitenkontakt 292, die elektrisch voneinander isoliert sind. Der erste Rückseitenkontakt 291 ist elektrisch leitend mit der Unterseite 232 des Durchkontakts 230 und dadurch auch elektrisch leitend mit der vierten oberen Kontaktfläche 244 verbunden. Der zweite Rückseitenkontakt 292 deckt zumindest teilweise die Unterseite 222 des Trägersubstrats 220 des Chipträgers 300 ab. Der zweite Rückseitenkontakt 292 bildet damit einen thermischen Kontakt zum Trägersubstrat 220 und dadurch auch zu an der Oberseite 221 des Trägersubstrats 220 angeordneten optoelektronischen Halbleiterchips.
Der erste Rückseitenkontakt 291 und der zweite Rückseitenkontakt 292 können durch Wiederaufschmelzlöten in einem Verfahren zur Oberflächenmontage kontaktiert werden. Das optoelektronische Halbleiterbauteil 30 ist damit ein SMD-Bauteil. Über den ersten Rückseitenkontakt 291 besteht dann eine erste elektrische Verbindung zu an der Oberseite 201 des Chipträgers 300 angeordneten optoelektronischen Halbleiterchips. Über einen nicht dargestellten weiteren Rückseitenkontakt, der elektrisch leitend mit einem weiteren Durchkontakt des Chipträgers 300 verbunden ist, besteht eine zweite elektrisch leitende Verbindung zu an der Oberseite 201 des Chipträgers 300 angeordneten optoelektronischen Halbleiterchips. Über das Trägersubstrat 220 und den zweiten Rückseitenkontakt 292 kann durch die optoelektronischen Halbleiterchips produzierte Abwärme abgeleitet werden.
6 zeigt in stark schematisierter Darstellung einen Schnitt durch einen Chipträger 400 eines optoelektronischen Halbleiterbauteils 40 gemäß einer vierten Ausführungsform. Auch das optoelektronische Halbleiterbauteil 40 ist in einem unfertigen Bearbeitungsstand dargestellt, weshalb nicht alle Komponenten des optoelektronischen Halbleiterbauteils 40 gezeigt sind.
Der Chipträger 400 weist einen Formkörper 410 mit einer Oberseite 411 und einer der Oberseite 411 gegenüberliegenden Unterseite 412 auf. Der Formkörper 410 kann aus demselben Material bestehen wie die Formkörper 110, 210 der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen und auch nach demselben Verfahren hergestellt werden.
In den Formkörper 410 sind ein erstes Trägersubstrat 420 und ein zweites Trägersubstrat 425 eingebettet. Das erste Trägersubstrat 420 und das zweite Trägersubstrat 425 sind lateral voneinander beabstandet. Das erste Trägersubstrat 420 und das zweite Trägersubstrat 425 weisen jeweils eine Oberseite 421 und eine Unterseite 422 auf. Bevorzugt schließen die Oberseiten 421 der Trägersubstrate 420, 425 bündig mit der Oberseite 411 des Formkörpers 410 ab und bilden gemeinsam eine Oberseite 401 des Chipträgers 400. Außerdem schließen die Unterseiten 422 der Trägersubstrate 420, 425 bevorzugt bündig mit der Unterseite 412 des Formkörpers 410 ab und bilden mit dieser gemeinsam eine Unterseite 402 des Chipträgers 400. Die Trägersubstrate 420, 425 weisen ein elektrisch leitendes Material auf. Beispielsweise können die Trägersubstrate 420, 425 Kupfer aufweisen oder als Leadframe ausgebildet sein. Durch die laterale Beabstandung und den zwischenliegenden Abschnitt des Formkörpers 410 sind das erste Trägersubstrat 420 und das zweite Trägersubstrat 425 voneinander elektrisch isoliert.
Zusätzlich zu den Trägersubstraten 420, 425 ist ein Durchkontakt 430 in den Formkörper 410 des Chipträgers 400 eingebettet. Der Durchkontakt 430 weist eine Oberseite 431 auf, die bevorzugt bündig mit der Oberseite 411 des Formkörpers 410 abschließt. Außerdem weist der Durchkontakt 430 eine Unterseite 432 auf, die bevorzugt bündig mit der Unterseite 412 des Formkörpers 410 abschließt. Der Durchkontakt 430 kann aus einem elektrisch leitenden oder aus einem elektrisch isolierenden Material bestehen. Beispielsweise kann der Durchkontakt 430 ein Leiterplattenmaterial wie FR4 aufweisen.
Auf der Oberseite 431 des Durchkontakts 430 ist eine obere elektrische Kontaktfläche 440 aus einem elektrisch leitenden Material angeordnet. Falls der Durchkontakt 430 selbst aus elektrisch leitendem Material besteht, so kann die obere elektrische Kontaktfläche 440 unter Umständen entfallen.
An der Oberseite 401 des Chipträgers 400 des optoelektronischen Halbleiterbauteils 40 sind mehrere optoelektronische Halbleiterchips 470 angeordnet. In 6 sind ein erster optoelektronischer Halbleiterchip 471, ein zweiter optoelektronischer Halbleiterchip 472, ein dritter optoelektronischer Halbleiterchip 473 und ein vierter optoelektronischer Halbleiterchip 474 erkennbar. Es ist jedoch auch möglich, eine andere Zahl optoelektronischer Halbleiterchips 470 vorzusehen. Der erste optoelektronische Halbleiterchip 471 und der zweite optoelektronische Halbleiterchip 472 sind an der Oberseite 421 des ersten Trägersubstrats 420 angeordnet. Der dritte optoelektronische Halbleiterchip 473 und der vierte optoelektronische Halbleiterchip 474 sind an der Oberseite 421 des zweiten Trägersubstrats 425 angeordnet.
Jeder der optoelektronischen Halbleiterchips 470 weist in der dargestellten Ausführungsform eine erste Kontaktfläche 475 und eine zweite Kontaktfläche 476 auf, die an einander gegenüberliegenden Außenflächen des optoelektronischen Halbleiterchips 470 angeordnet sind und zur elektrischen Kontaktierung des optoelektronischen Halbleiterchips 470 dienen. Die ersten Kontaktflächen 475 können beispielsweise p-seitige Kontakte sein. Die zweiten Kontaktflächen 476 sind dann n-seitige Kontakte.
Im dargestellten Beispiel handelt es sich beim ersten optoelektronischen Halbleiterchip 471 und beim dritten optoelektronischen Halbleiterchip 473 um optoelektronische Halbleiterchips 470, bei denen ein p-seitiger Kontakt nach oben orientiert ist. Der erste optoelektronische Halbleiterchip 471 und der dritte optoelektronische Halbleiterchip 473 sind jeweils so angeordnet, dass die zweite Kontaktfläche 476 dem jeweiligen Trägersubstrat 420, 425 zugewandt und elektrisch leitend mit diesem verbunden ist. Beim zweiten optoelektronischen Halbleiterchip 472 und beim vierten optoelektronischen Halbleiterchip 474 handelt es sich um optoelektronische Halbleiterchips 470, bei denen ein n-seitiger Kontakt nach oben orientiert ist. Der zweite optoelektronische Halbleiterchip 472 und der vierte optoelektronische Halbleiterchip 474 sind jeweils so angeordnet, dass die erste Kontaktfläche 475 dem jeweiligen Trägersubstrat 420, 425 zugewandt und elektrisch leitend mit diesem verbunden ist. Bei allen optoelektronischen Halbleiterchips 470, 471, 472, 473, 474 ist eine Abstrahlrichtung elektromagnetischer Strahlung nach oben, also vom Chipträger 400 fort, orientiert.
Das elektrisch leitende erste Trägersubstrat 420 verbindet die zweite Kontaktfläche 476 des ersten optoelektronischen Halbleiterchips 471 elektrisch leitend mit der ersten Kontaktfläche 475 des zweiten optoelektronischen Halbleiterchips 472. Das elektrisch leitende zweite Trägersubstrat 425 verbindet die zweite Kontaktfläche 476 des dritten optoelektronischen Halbleiterchips 473 elektrisch leitend mit der ersten Kontaktfläche 475 des vierten optoelektronischen Halbleiterchips 474.
Weiter weist das optoelektronische Halbleiterbauteil 40 eine Mehrzahl an Bondverbindungen 450 zur elektrischen Kontaktierung der optoelektronischen Halbleiterchips 470 auf. Eine erste Bondverbindung 451 stellt eine elektrisch leitende Verbindung zwischen der oberen elektrischen Kontaktfläche 440 auf der Oberseite 431 des Durchkontakts 430 und der ersten Kontaktfläche 475 des ersten optoelektronischen Halbleiterchips 471 her. Eine zweite Bondverbindung 452 stellt eine elektrisch leitende Verbindung zwischen der zweiten Kontaktfläche 476 des zweiten optoelektronischen Halbleiterchips 472 und der ersten Kontaktfläche 475 des dritten optoelektronischen Halbleiterchips 473 her. Eine dritte Bondverbindung 453 stellt eine elektrisch leitende Verbindung zwischen der zweiten Kontaktfläche 476 des vierten optoelektronischen Halbleiterchips 474 und einer ersten Kontaktfläche 475 eines weiteren optoelektronischen Halbleiterchips 470 her.
Somit sind die optoelektronischen Halbleiterchips 470 des optoelektronischen Halbleiterbauteils 40 durch die Bondverbindungen 450 und die Trägersubstrate 420, 425 in Reihe geschaltet. Ein erstes Ende der Reihenschaltung ist elektrisch leitend mit der oberen elektrischen Kontaktfläche 440 verbunden. Ein zweites Ende der Reihenschaltung ist über eine weitere Bondverbindung elektrisch leitend mit einer weiteren elektrischen Kontaktfläche auf der Oberseite eines weiteren in den Formkörper 410 eingebetteten Durchkontakts verbunden, der in 6 nicht dargestellt ist. Somit kann die Reihenschaltung der optoelektronischen Halbleiterchips 470 des optoelektronischen Halbleiterbauteils 40 über die obere elektrische Kontaktfläche 440 und die weitere obere elektrische Kontaktfläche elektrisch kontaktiert werden. Diese Kontaktierung kann beispielsweise ebenfalls über Bondverbindungen erfolgen.
Auf der Oberseite 411 des Formkörpers 410 des Chipträgers 400 des optoelektronischen Halbleiterbauteils 40 ist wiederum eine reflektierende Schicht 460 angeordnet, die beispielsweise Silber aufweisen kann. Wiederum dient die reflektierende Schicht 460 dazu, elektromagnetische Strahlung zu reflektieren, die durch die optoelektronischen Halbleiterchips 470 ausgesandt und in der Umgebung des optoelektronischen Halbleiterbauteils 40 zurück in Richtung des Chipträgers 400 des optoelektronischen Halbleiterbauteils 40 reflektiert wurde. Dadurch wird verhindert, dass diese elektromagnetische Strahlung an der Oberseite 411 des Formkörpers 410 des Chipträgers 400 absorbiert wird. Die reflektierende Schicht 460 kann jedoch auch entfallen. Die reflektierende Schicht 460 kann auch durch einen anderen Reflektor (z. B. aus TiO2-Silikon) ersetzt werden.
An der Unterseite 402 des Chipträgers 400 des optoelektronischen Halbleiterbauteils 40 ist eine elektrisch isolierende Schicht 480 angeordnet. Die elektrisch isolierende Schicht 480 kann beispielsweise Keramik aufweisen und weist bevorzugt eine hohe thermische Leitfähigkeit auf. Die isolierende Schicht 480 isoliert die elektrisch leitenden Trägersubstrate 420, 425 nach außen. Außerdem leitet die isolierende Schicht 480 Wärme, die durch die Trägersubstrate 420, 425 von den optoelektronischen Halbleiterchips 470 abgeführt wird, an die Umgebung des Chipträgers 400 weiter und verteilt diese dabei in lateraler Richtung. Hierdurch erhöht sich die maximale Wärmeleistung, die durch den Chipträger 400 von den optoelektronischen Halbleiterchips 470 abgeführt werden kann.
Die isolierende Schicht 480 an der Unterseite 402 des Chipträgers 400 ist in der dargestellten Ausführungsform zusätzlich zumindest abschnittsweise durch eine metallische Schicht 490 bedeckt. Die metallische Schicht 490 eignet sich dazu, mittels eines Lötverfahrens mit einer Wärmesenke verbunden zu werden, um die von den Trägersubstraten 420, 425 und die isolierende Schicht 480 weitergeleitete Abwärme der optoelektronischen Halbleiterchips 470 wirksam aus dem Chipträger 400 auskoppeln zu können. Die metallische Schicht 490 kann jedoch auch entfallen.
Es ist für einen Fachmann offensichtlich, dass die vorstehend erläuterten Merkmale der optoelektronischen Halbleiterbauteile 10, 20, 30, 40 miteinander kombiniert werden können. So kann jedes der optoelektronischen Halbleiterbauteile 10, 20, 30, 40 mit einer optischen Linse versehen werden, wie sie anhand des optoelektronischen Halbleiterbauteils 20 erläutert wurde. Die Chipträger 100, 200, 300, 400 der optoelektronischen Halbleiterbauteile 10, 20, 30, 40 eignen sich jeweils zur Bestückung mit optoelektronischen Halbleiterchips diverser Bauarten. Neben der beschriebenen Bestückung mit optoelektronischen Halbleiterchips, bei denen zwei elektrische Kontakte an zwei einander gegenüberliegenden Oberflächen der optoelektronischen Halbleiterchips angeordnet sind, können auch optoelektronische Halbleiterchips verwendet werden, bei denen beide elektrische Kontakte auf derselben Oberfläche angeordnet sind.
Die Herstellung der optoelektronischen Halbleiterbauteile 10, 20, 30, 40 erfolgt bevorzugt für eine Mehrzahl jeweiliger optoelektronischer Halbleiterbauteile 10, 20, 30, 40 parallel. Dabei werden jeweils eine Mehrzahl von Trägersubstraten und gegebenenfalls eine entsprechende Mehrzahl von Durchkontakten in einen gemeinsamen großen Formkörper eingebettet, um einen so genannten Moldwafer zu erhalten. Die weitere Bearbeitung erfolgt für alle in den Moldwafer eingebetteten Trägersubstrate und Durchkontakte parallel und gleichzeitig. Erst danach wird der Moldwafer zerteilt, um die einzelnen Chipträger einer Vielzahl optoelektronischer Halbleiterbauteile zu erhalten. Die parallele Bearbeitung des Moldwafers kann beispielsweise das Aufbringen an der Oberseite der Chipträger angeordneter elektrischer Kontaktflächen, das Aufbringen einer Rückseitenmetallisierung, das Aufbringen einer reflektierenden Schicht, das Bestücken mit optoelektronischen Halbleiterchips, das Vorsehen von Bondverbindungen und das Anordnen optischer Linsen umfassen. Durch diese parallele Bearbeitung reduzieren sich die Herstellungskosten pro optoelektronischem Halbleiterbauteil erheblich.
Die Erfindung wurde anhand der bevorzugten Ausführungsbeispiele näher illustriert 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
100: Chipträger
101: Oberseite
102: Unterseite
110: Formkörper
111: Oberseite
112: Unterseite
120: Trägersubstrat
121: Oberseite
122: Unterseite
130: Durchkontakt
131: erster Durchkontakt
132: zweiter Durchkontakt
140: obere elektrische Kontaktfläche
141: erste obere Kontaktfläche
142: zweite obere Kontaktfläche
143: dritte obere Kontaktfläche
150: untere elektrische Kontaktfläche
151: erste untere Kontaktfläche
152: zweite untere Kontaktfläche
160: reflektierende Schicht
200: Chipträger
201: Oberseite
202: Unterseite
210: Formkörper
211: Oberseite
212: Unterseite
220: Trägersubstrat
221: Oberseite
222: Unterseite
230: Durchkontakt
231: Oberseite
232: Unterseite
240: obere elektrische Kontaktfläche
241: erste obere Kontaktfläche
242: zweite obere Kontaktfläche
243: dritte obere Kontaktfläche
244: vierte obere Kontaktfläche
245: fünfte obere Kontaktfläche
250: Bondverbindung
251: erste Bondverbindung
252: zweite Bondverbindung
253: dritte Bondverbindung
260: reflektierende Schicht
270: optoelektronischer Halbleiterchip
271: erster optoelektronischer Halbleiterchip
272: zweiter optoelektronischer Halbleiterchip
273: dritter optoelektronischer Halbleiterchip
274: erste Kontaktfläche
275: zweite Kontaktfläche
280: optische Linse
290: Rückseitenmetallisierung
291: erster Rückseitenkontakt
292: zweiter Rückseitenkontakt
300: Chipträger
400: Chipträger
401: Oberseite
402: Unterseite
410: Formkörper
411: Oberseite
412: Unterseite
420: erstes Trägersubstrat (leitend)
421: Oberseite
422: Unterseite
425: zweites Trägersubstrat
430: Durchkontakt
431: Oberseite
432: Unterseite
440: obere elektrische Kontaktfläche
450: Bondverbindung
451: erste Bondverbindung
452: zweite Bondverbindung
453: dritte Bondverbindung
460: reflektierende Schicht
470: optoelektronischer Halbleiterchip
471: erster optoelektronischer Halbleiterchip
472: zweiter optoelektronischer Halbleiterchip
473: dritter optoelektronischer Halbleiterchip
474: vierter optoelektronischer Halbleiterchip
475: erste Kontaktfläche
476: zweite Kontaktfläche
480: isolierende Schicht
490: metallische Schicht

Claims

Optoelektronisches Halbleiterbauteil (10, 20, 30, 40) mit einem Trägersubstrat (120, 220, 420) mit einer Oberseite (121, 221, 421) und einer Unterseite (122, 222, 422), das in einen Formkörper (110, 210, 410) mit einer Oberseite (111, 211, 411) und einer Unterseite (112, 212, 412) eingebettet ist, und mit einem optoelektronischen Halbleiterchip (270, 470), der über der Oberseite (121, 221, 421) des Trägersubstrats (120, 220, 420) angeordnet ist.
Optoelektronisches Halbleiterbauteil (10, 20, 30, 40) gemäß Anspruch 1, wobei die Oberseite (121, 221, 421) des Trägersubstrats (120, 220, 420) bündig mit der Oberseite (111, 211, 411) des Formkörpers (110, 210, 410) abschließt, wobei die Unterseite (122, 222, 422) des Trägersubstrats (120, 220, 420) bündig mit der Unterseite (112, 212, 412) des Formkörpers (110, 210, 410) abschließt.
Optoelektronisches Halbleiterbauteil (10, 20, 30, 40) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Formkörper (110, 210, 410) Kunststoff aufweist.
Optoelektronisches Halbleiterbauteil (20, 30, 40) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein Durchkontakt (230, 430) in den Formkörper (210, 410) eingebettet ist, der eine elektrisch leitende Verbindung zwischen der Oberseite (211, 411) und der Unterseite (212, 412) des Formkörpers (210, 410) bildet.
Optoelektronisches Halbleiterbauteil (10) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Trägersubstrat (120) elektrisch isolierend ist, wobei das Trägersubstrat (120) einen Durchkontakt (130) aufweist, der eine elektrisch leitende Verbindung zwischen der Oberseite (121) und der Unterseite (122) des Trägersubstrats (120) bildet.
Optoelektronisches Halbleiterbauteil (40) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Trägersubstrat (420) elektrisch leitend ist, wobei eine elektrisch leitende Verbindung zwischen dem Trägersubstrat (420) und dem optoelektronischen Halbleiterchip (470) besteht.
Optoelektronisches Halbleiterbauteil (40) gemäß Anspruch 6, wobei eine elektrisch isolierende Schicht (480) auf der Unterseite (412) des Formkörpers (410) und/oder der Unterseite (422) des Trägersubstrats (420) angeordnet ist.
Optoelektronisches Halbleiterbauteil (40) gemäß Anspruch 7, wobei die elektrisch isolierende Schicht (480) zumindest abschnittsweise durch eine Metallisierung (490) bedeckt ist.
Optoelektronisches Halbleiterbauteil (10, 30) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei an der Unterseite (112, 212) des Formkörpers (110, 210) und/oder der Unterseite (122, 222) des Trägersubstrats (120, 220) eine elektrisch leitende Kontaktfläche (150, 290) angeordnet ist, wobei eine elektrisch leitende Verbindung zwischen der Kontaktfläche (150, 290) und dem optoelektronischen Halbleiterchip (270) besteht.
Optoelektronisches Halbleiterbauteil (20) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine optische Linse (280) an der Oberseite (211) des Formkörpers (210) angeordnet ist.
Optoelektronisches Halbleiterbauteil (20) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Halbleiterchip (270) in die Linse (280) eingebettet ist.
Optoelektronisches Halbleiterbauteil (20, 40) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein zweiter optoelektronischer Halbleiterchip (270, 470) über der Oberseite (221, 421) des Trägersubstrats (220, 420) angeordnet ist.
Optoelektronisches Halbleiterbauteil (40) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein zweites Trägersubstrat (425) in den Formkörper (410) eingebettet ist, wobei ein dritter optoelektronischer Halbleiterchip (470) über der Oberseite (421) des zweiten Trägersubstrats (425) angeordnet ist.
Optoelektronisches Halbleiterbauteil (10, 20, 30, 40) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine reflektierende Schicht auf der Oberseite (111, 211, 411) des Formkörpers (110, 210, 410) angeordnet ist.
Verfahren zum Herstellen eines optoelektronischen Halbleiterbauteils (10, 20, 30, 40), – Einbetten eines Trägersubstrats (120, 220, 420) mit einer Oberseite (121, 221, 421) und einer Unterseite (122, 222, 422) in einen Formkörper (110, 210, 410) mit einer Oberseite (111, 211, 411) und einer Unterseite (112, 212, 412); – Anordnen eines optoelektronischen Halbleiterchips (270, 470) über der Oberseite (121, 221, 421) des Trägersubstrats (120, 220, 420).
Verfahren gemäß Anspruch 15, wobei das Einbetten durch einen Moldprozess erfolgt.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 15 und 16, wobei eine Mehrzahl von Trägersubstraten (120, 220, 420) in den Formkörper (110, 210, 410) eingebettet wird, wobei der Formkörper (110, 210, 410) in einem weiteren Verfahrensschritt zerteilt wird.