DE102013111977A1 - Optoelectronic semiconductor chip and arrangement with at least one such optoelectronic semiconductor chip - Google Patents
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Abstract
In mindestens einer Ausführungsform beinhaltet die Anordnung (2) einen Halbleiterchip (1) sowie zumindest eine Montageplattform (3). Elektrische Anschlussflächen (31) an einer Plattformanschlussseite (30) sind elektrisch und mechanisch mit den elektrischen Kontakten (15) an einer Trägerhauptseite (12) eines Trägers (11) des Halbleiterchips (1) verbunden. Der Halbleiterchip (1) ist derart an der Montageplattform (3) angeordnet, so dass sich eine Halbleiterschichtenfolge (13) des Halbleiterchips (1) in einem Fenster (32) der Montageplattform (3) befindet. Der Träger (11) des Halbleiterchips (1) überragt das Fenster (32) seitlich, in Draufsicht auf eine Strahlungshauptseite (18) gesehen. Eine Dicke (T) der Montageplattform (3) ist größer als eine Dicke (H) der Halbleiterschichtenfolge (13).In at least one embodiment, the arrangement (2) includes a semiconductor chip (1) and at least one mounting platform (3). Electrical connection surfaces (31) on a platform connection side (30) are electrically and mechanically connected to the electrical contacts (15) on a carrier main side (12) of a carrier (11) of the semiconductor chip (1). The semiconductor chip (1) is arranged on the mounting platform (3) such that a semiconductor layer sequence (13) of the semiconductor chip (1) is located in a window (32) of the mounting platform (3). The carrier (11) of the semiconductor chip (1) projects beyond the window (32) laterally, viewed in plan view on a main radiation side (18). A thickness (T) of the mounting platform (3) is greater than a thickness (H) of the semiconductor layer sequence (13).
Description
Es wird ein optoelektronischer Halbleiterchip angegeben. Darüber hinaus wird eine Anordnung mit zumindest einem solchen optoelektronischen Halbleiterchip angegeben.An optoelectronic semiconductor chip is specified. In addition, an arrangement with at least one such optoelectronic semiconductor chip is specified.
Eine zu lösende Aufgabe besteht darin, einen optoelektronischen Halbleiterchip anzugeben, der effizient an ein optisches Element ankoppelbar ist.An object to be solved is to specify an optoelectronic semiconductor chip which can be coupled to an optical element efficiently.
Diese Aufgabe wird unter anderem durch einen optoelektronischen Halbleiterchip und durch eine Anordnung mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.This object is achieved inter alia by an optoelectronic semiconductor chip and by an arrangement having the features of the independent patent claims. Preferred developments are the subject of the dependent claims.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst der optoelektronische Halbleiterchip einen Träger mit einer Trägerhauptseite. Der Träger kann einstückig und aus einem einzigen Material geformt sein oder auch ein Composit-Träger aus mehreren Materialien, insbesondere aus mehreren Schichten, sein. Beispielsweise handelt es sich bei dem Träger um einen Siliziumträger oder um einen Germaniumträger. Insbesondere ist der Träger aus einem elektrisch nicht leitfähigen Material geformt. Es ist möglich, dass in oder an dem Träger Funktionselemente wie Dioden zum Schutz vor Schäden durch elektrostatische Entladungen enthalten sind.In accordance with at least one embodiment, the optoelectronic semiconductor chip comprises a carrier with a carrier main side. The carrier may be formed in one piece and from a single material or else a composite carrier made of a plurality of materials, in particular of a plurality of layers. For example, the carrier is a silicon carrier or a germanium carrier. In particular, the carrier is formed of an electrically non-conductive material. It is possible that in or on the support functional elements such as diodes to protect against damage caused by electrostatic discharges are included.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist der Halbleiterchip eine oder mehrere Halbleiterschichtenfolgen auf. Die mindestens eine Halbleiterschichtenfolge umfasst zumindest eine aktive Schicht. Die mindestens eine aktive Schicht ist zur Erzeugung von elektromagnetischer Strahlung, insbesondere von sichtbarem Licht, eingerichtet. Beispielsweise wird in der aktiven Schicht im Betrieb des Halbleiterchips blaues Licht erzeugt.In accordance with at least one embodiment, the semiconductor chip has one or more semiconductor layer sequences. The at least one semiconductor layer sequence comprises at least one active layer. The at least one active layer is designed to generate electromagnetic radiation, in particular visible light. For example, blue light is generated in the active layer during operation of the semiconductor chip.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist die Halbleiterschichtenfolge eine Dicke von höchstens 20 µm oder 12 µm oder 8 µm oder 6 µm oder 5 µm auf. Mit anderen Worten handelt es sich dann bei der Halbleiterschichtenfolge um eine Dünnfilmschichtenfolge.In accordance with at least one embodiment, the semiconductor layer sequence has a thickness of at most 20 μm or 12 μm or 8 μm or 6 μm or 5 μm. In other words, the semiconductor layer sequence is then a thin-film layer sequence.
Die Halbleiterschichtenfolge basiert bevorzugt auf einem III-V-Verbindungshalbleitermaterial. Bei dem Halbleitermaterial handelt es sich zum Beispiel um ein Nitrid-Verbindungshalbleitermaterial wie AlnIn1-n-mGamN oder um ein Phosphid-Verbindungshalbleitermaterial wie AlnIn1-n-mGamP oder auch um ein Arsenid-Verbindungshalbleitermaterial wie AlnIn1-n-mGamAs, wobei jeweils 0 ≤ n ≤ 1, 0 ≤ m ≤ 1 und n + m ≤ 1 ist. Dabei kann die Halbleiterschichtenfolge Dotierstoffe sowie zusätzliche Bestandteile aufweisen. Der Einfachheit halber sind jedoch nur die wesentlichen Bestandteile des Kristallgitters der Halbleiterschichtenfolge, also Al, As, Ga, In, N oder P, angegeben, auch wenn diese teilweise durch geringe Mengen weiterer Stoffe ersetzt und/oder ergänzt sein können. The semiconductor layer sequence is preferably based on a III-V compound semiconductor material. The semiconductor material is, for example, a nitride compound semiconductor material such as Al n In 1 nm Ga m N or a phosphide compound semiconductor material such as Al n In 1 nm Ga m P or an arsenide compound semiconductor material such as Al n In 1-nm Ga m As, where 0 ≦ n ≦ 1, 0 ≦ m ≦ 1 and n + m ≦ 1, respectively. In this case, the semiconductor layer sequence may have dopants and additional constituents. For the sake of simplicity, however, only the essential constituents of the crystal lattice of the semiconductor layer sequence, that is to say Al, As, Ga, In, N or P, are indicated, even if these may be partially replaced and / or supplemented by small amounts of further substances.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist der Halbleiterchip elektrische Kontakte zum Bestromen der Halbleiterschichtenfolge auf. Bei den elektrischen Kontakten handelt es sich beispielsweise um Bondpads, sodass der Halbleiterchip etwa mittels Bonddrähten und der elektrischen Kontakte elektrisch kontaktierbar ist.In accordance with at least one embodiment, the semiconductor chip has electrical contacts for energizing the semiconductor layer sequence. The electrical contacts are, for example, bonding pads, so that the semiconductor chip can be electrically contacted, for example, by means of bonding wires and the electrical contacts.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind die elektrischen Kontakte auf der Trägerhauptseite angebracht. In Draufsicht auf eine Strahlungshauptseite der Halbleiterschichtenfolge gesehen und/oder in Draufsicht auf die Halbleiterschichtenfolge selbst befinden sich die elektrischen Kontakte neben der Halbleiterschichtenfolge. Mit anderen Worten überragt, in Draufsicht gesehen, der Träger die Halbleiterschichtenfolge dann seitlich.In accordance with at least one embodiment, the electrical contacts are mounted on the carrier main side. Seen in plan view of a main radiation side of the semiconductor layer sequence and / or in a plan view of the semiconductor layer sequence itself, the electrical contacts are located next to the semiconductor layer sequence. In other words, as viewed in plan view, the carrier laterally projects beyond the semiconductor layer sequence.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die Strahlungshauptseite der Halbleiterschichtenfolge der Trägerhauptseite abgewandt. Mit anderen Worten weist die Halbleiterschichtenfolge eine Hauptemissionsrichtung auf, die senkrecht oder näherungsweise senkrecht zu der Trägerhauptseite orientiert sein kann und die bevorzugt von der Trägerhauptseite weg weist.In accordance with at least one embodiment, the main radiation side of the semiconductor layer sequence faces away from the main carrier side. In other words, the semiconductor layer sequence has a main emission direction, which may be oriented perpendicular or approximately perpendicular to the carrier main side and which preferably points away from the carrier main side.
In mindestens einer Ausführungsform umfasst der optoelektronische Halbleiterchip einen Träger mit einer Trägerhauptseite sowie eine Halbleiterschichtenfolge mit mindestens einer aktiven Schicht zur Erzeugung von sichtbarem Licht. Eine Dicke der Halbleiterschichtenfolge beträgt höchstens 12 µm. Elektrische Kontakte zum Bestromen der Halbleiterschichtenfolge sind auf der Trägerhauptseite angebracht und befinden sich, in Draufsicht gesehen, neben der Halbleiterschichtenfolge, so dass der Träger die Halbleiterschichtenfolge seitlich überragt. Eine Strahlungshauptseite der Halbleiterschichtenfolge ist der Trägerhauptseite abgewandt.In at least one embodiment, the optoelectronic semiconductor chip comprises a carrier having a carrier main side and a semiconductor layer sequence having at least one active layer for generating visible light. A thickness of the semiconductor layer sequence is at most 12 μm. Electrical contacts for energizing the semiconductor layer sequence are mounted on the main carrier side and, viewed in plan view, are located next to the semiconductor layer sequence, so that the carrier projects laterally beyond the semiconductor layer sequence. A main radiation side of the semiconductor layer sequence faces away from the main carrier side.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist der Halbleiterchip eine Dicke von höchstens 100 µm oder 75 µm oder 50 µm auf. Mit anderen Worten ist der Halbleiterchip vergleichsweise dünn. Zur Gesamtdicke des Halbleiterchips trägt insbesondere der Träger bei, gefolgt von der Halbleiterschichtenfolge und von elektrischen und/oder mechanischen Verbindungsmitteln zwischen dem Träger und der Halbleiterschichtenfolge.In accordance with at least one embodiment, the semiconductor chip has a thickness of at most 100 μm or 75 μm or 50 μm. In other words, the semiconductor chip is comparatively thin. The carrier contributes in particular to the overall thickness of the semiconductor chip, followed by the semiconductor layer sequence and by electrical and / or mechanical connection means between the carrier and the semiconductor layer sequence.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist der Halbleiterchip einen elektrischen Anschluss zum Bestromen der Halbleiterschichtenfolge auf, der sich in Richtung weg von dem Träger durch die aktive Schicht hindurch in eine dem Träger abgewandte Seite der Halbleiterschichtenfolge erstreckt. Der elektrische Anschluss ist beispielsweise durch eine Vielzahl von Durchkontaktierungen gebildet, die jeweils die aktive Schicht durchdringen und beispielsweise in eine p-dotierte Seite der Halbleiterschichtenfolge reichen, ausgehend von dem Träger. Der elektrische Anschluss reicht zum Beispiel von einer metallischen Stromaufweitungsschicht durch eine p-dotierte Seite der Halbleiterschichtenfolge und durch die aktive Schicht bis in eine n-dotierte Seite der Halbleiterschichtenfolge.In accordance with at least one embodiment, the semiconductor chip has an electrical connection for energizing the semiconductor layer sequence, which extends in the direction away from the carrier through the active layer into a side facing away from the carrier of the semiconductor layer sequence. The electrical connection is formed, for example, by a multiplicity of plated-through holes, which respectively penetrate the active layer and extend, for example, into a p-doped side of the semiconductor layer sequence, starting from the carrier. The electrical connection extends, for example, from a metallic current spreading layer through a p-doped side of the semiconductor layer sequence and through the active layer into an n-doped side of the semiconductor layer sequence.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform verläuft der elektrische Anschluss, der die aktive Schicht durchdringt, nicht hin bis zur Strahlungshauptseite. Mit anderen Worten berührt dann der elektrische Anschluss die Strahlungshauptseite nicht und der elektrische Anschluss ist von der Strahlungshauptseite beabstandet.According to at least one embodiment, the electrical connection which penetrates the active layer does not extend to the main radiation side. In other words, then the electrical connection does not touch the main radiation side and the electrical connection is spaced from the main radiation side.
Darüber hinaus wird eine Anordnung angegeben. Die Anordnung umfasst zumindest einen Halbleiterchip, wie in Verbindung mit einer oder mehrerer der oben genannten Ausführungsformen angegeben. Merkmale des Halbleiterchips sind daher auch für die Anordnung offenbart und umgekehrt.In addition, an arrangement is specified. The arrangement comprises at least one semiconductor chip as indicated in connection with one or more of the above-mentioned embodiments. Features of the semiconductor chip are therefore also disclosed for the arrangement and vice versa.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist die Anordnung mindestens eine Montageplattform auf. An einer Plattformunterseite der Montageplattform befinden sich bevorzugt elektrische Anschlussflächen zur elektrischen und/oder mechanischen Kontaktierung des zumindest einen Halbleiterchips. Ferner befinden sich an der Plattformunterseite bevorzugt elektrische Leiterbahnen.In accordance with at least one embodiment, the arrangement has at least one mounting platform. On a platform underside of the mounting platform are preferably electrical connection surfaces for electrical and / or mechanical contacting of the at least one semiconductor chip. Furthermore, electrical conductor tracks are preferably located on the underside of the platform.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform beinhaltet die Montageplattform mindestens ein Fenster. Das Fenster durchdringt die Montageplattform, in Richtung senkrecht zu der Plattformunterseite, vollständig oder nur teilweise.In accordance with at least one embodiment, the mounting platform includes at least one window. The window penetrates the mounting platform, in the direction perpendicular to the platform underside, completely or only partially.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die Halbleiterschichtenfolge des mindestens einen Halbleiterchips vollständig oder nur teilweise in dem mindestens einen Fenster angebracht. Sind mehrere Halbleiterchips in der Anordnung vorhanden, so können mehrere der Halbleiterchips in einem Fenster angebracht sein. Bevorzugt jedoch besteht eine 1:1-Zuordnung der Halbleiterchips und der Fenster. Mit anderen Worten kann jedem der Fenster genau einer der Halbleiterchips zugeordnet sein und umgekehrt.In accordance with at least one embodiment, the semiconductor layer sequence of the at least one semiconductor chip is completely or only partially mounted in the at least one window. If a plurality of semiconductor chips are present in the arrangement, several of the semiconductor chips can be mounted in a window. Preferably, however, there is a 1: 1 assignment of the semiconductor chips and the windows. In other words, each of the windows can be associated with exactly one of the semiconductor chips and vice versa.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind die elektrischen Anschlussflächen an der Plattformanschlussseite elektrisch und mechanisch mit den elektrischen Kontakten an der Trägerhauptseite verbunden. Beispielsweise sind die Anschlussflächen und die elektrischen Kontakte mittels Löten, Reibschweißen oder elektrisch leitfähigem Kleben miteinander verbunden.In accordance with at least one embodiment, the electrical connection surfaces on the platform connection side are electrically and mechanically connected to the electrical contacts on the carrier main side. For example, the connection surfaces and the electrical contacts are connected to one another by means of soldering, friction welding or electrically conductive bonding.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist eine Dicke der Montageplattform größer als eine Dicke der Halbleiterschichtenfolge und/oder größer als die Gesamtdicke des Halbleiterchips. Beispielsweise weist die Montageplattform eine Dicke von höchstens 200 µm oder 100 µm oder 75 µm oder 50 µm auf. Die Montageplattform ist beispielsweise als dünner Rahmen, als Blatt oder als Folie gestaltet.In accordance with at least one embodiment, a thickness of the mounting platform is greater than a thickness of the semiconductor layer sequence and / or greater than the total thickness of the semiconductor chip. For example, the mounting platform has a thickness of at most 200 μm or 100 μm or 75 μm or 50 μm. The mounting platform is designed, for example, as a thin frame, as a sheet or as a foil.
In mindestens einer Ausführungsform beinhaltet die Anordnung einen oder mehrere Halbleiterchips sowie zumindest eine Montageplattform. Elektrische Anschlussflächen an der Plattformanschlussseite sind elektrisch und mechanisch mit den elektrischen Kontakten an der Trägerhauptseite des zumindest einen Halbleiterchips verbunden. Der mindestens eine Halbleiterchip ist derart an der Montageplattform angeordnet, so dass sich die Halbleiterschichtenfolge des Halbleiterchips in einem Fenster der Montageplattform befindet. Der Träger des mindestens einen Halbleiterchips überragt das Fenster seitlich, in Draufsicht auf die Strahlungshauptseite gesehen. Eine Dicke der Montageplattform ist größer als eine Dicke der Halbleiterschichtenfolge.In at least one embodiment, the arrangement includes one or more semiconductor chips and at least one mounting platform. Electrical pads on the platform connection side are electrically and mechanically connected to the electrical contacts on the carrier main side of the at least one semiconductor chip. The at least one semiconductor chip is arranged on the mounting platform such that the semiconductor layer sequence of the semiconductor chip is located in a window of the mounting platform. The carrier of the at least one semiconductor chip projects beyond the window laterally, as seen in plan view on the main radiation side. A thickness of the mounting platform is greater than a thickness of the semiconductor layer sequence.
Bei einer Vielzahl von Anwendungen von optoelektronischen Halbleiterchips wie LED-Chips ist es erforderlich, eine Abstrahlfläche des Halbleiterchips an ein weiteres optisches funktionales Element anzubinden. Um eine hohe Qualität der optischen Funktion, beispielsweise einer Strahlformung oder einer Strahlverteilung zu erreichen, ist eine Anbindung des Halbleiterchips an das optisch funktionale Element möglichst präzise durchzuführen.In a large number of applications of optoelectronic semiconductor chips, such as LED chips, it is necessary to connect a radiation surface of the semiconductor chip to a further optical functional element. In order to achieve a high quality of the optical function, for example a beam shaping or a beam distribution, a connection of the semiconductor chip to the optically functional element is to be carried out as precisely as possible.
Mit der hier beschriebenen Anordnung und mit dem hier beschriebenen Halbleiterchip ist eine genaue Ankopplung an ein optisches Element möglich. Aufgrund der Oberflächenmontage des Halbleiterchips an der Montageplattform, so dass sich die Halbleiterschichtenfolge in einem Fenster der Montageplattform befindet, ist eine Präzision im Wesentlichen nur auf eine Dickentoleranz der Montageplattform beschränkt. Dickenschwankungen des Halbleiterchips, insbesondere des Trägers, sind im Wesentlichen eliminiert. Insbesondere sind eine Dicke der Halbleiterschichtenfolge und eine Position der Strahlungshauptseite, speziell in Richtung senkrecht zur Strahlungshauptseite, mit einer Genauigkeit von beispielsweise +/–0,1 µm realisierbar.With the arrangement described here and with the semiconductor chip described here, an exact coupling to an optical element is possible. Due to the surface mounting of the semiconductor chip to the mounting platform, so that the semiconductor layer sequence is located in a window of the mounting platform, a precision is essentially limited only to a thickness tolerance of the mounting platform. Thickness variations of the semiconductor chip, in particular of the carrier, are substantially eliminated. In particular, a thickness of the semiconductor layer sequence and a position of the main radiation side, especially in the direction perpendicular to the radiation main side, can be realized with an accuracy of, for example, +/- 0.1 μm.
Solche Anordnungen lassen sich etwa einsetzen für die Hinterleuchtung von Bildschirmen, in Scheinwerferanwendungen, in Projektionsanwendungen, zur Einkopplung in Lichtleitern und zur Befestigung an Lichtleitern, zur Anwendung in Geräten mit nur geringem Platz wie in Mobiltelefonen oder auch in Anwendungen mit vergleichsweise großflächigen Reflektoren. Insbesondere sind die Halbleiterchips durch die Oberflächenmontage, kurz SMT, effizient mit großen Designfreiheiten an die Montageplattform und damit an eine Optik ankoppelbar.Such arrangements can be used, for example, for the backlighting of screens, in headlight applications, in projection applications, for coupling in light guides and for attachment to light guides, for use in devices with only a small space as in mobile phones or in applications with comparatively large-area reflectors. In particular, the semiconductor chips are surface mount, short SMT, efficiently coupled with great design freedom to the mounting platform and thus to an optics.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform überragt die Montageplattform die Halbleiterschichtenfolge, in Richtung weg von dem Träger. Es ist dabei möglich, dass sich in Draufsicht auf die Strahlungshauptseite gesehen kein Material der Montageplattform über der Halbleiterschichtenfolge befindet.In accordance with at least one embodiment, the mounting platform projects beyond the semiconductor layer sequence, in the direction away from the carrier. It is possible that seen in plan view of the main radiation side no material of the mounting platform is located above the semiconductor layer sequence.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst die Anordnung eine zusätzliche optische Funktionseinheit, beispielsweise in Form einer Linse, eines Lichtleiters oder eines Reflektors. Alternativ oder zusätzlich kann die Montageplattform selbst als optische Funktionseinheit ausgebildet sein.In accordance with at least one embodiment, the arrangement comprises an additional optical functional unit, for example in the form of a lens, a light guide or a reflector. Alternatively or additionally, the mounting platform itself may be formed as an optical functional unit.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist in oder an dem Fenster wenigstens ein Lumineszenzkonversionselement angebracht. Das Lumineszenzkonversionselement ist dazu eingerichtet, eine von dem Halbleiterchip emittierte Strahlung vollständig oder teilweise zu absorbieren und in eine Strahlung in einem anderen, bevorzugt langwelligeren Wellenlängenbereich umzuwandeln. Beispielsweise beinhaltet das Lumineszenzkonversionselement ein Matrixmaterial und darin eingebettete Partikel zumindest eines Leuchtstoffs.In accordance with at least one embodiment, at least one luminescence conversion element is mounted in or on the window. The luminescence conversion element is configured to completely or partially absorb a radiation emitted by the semiconductor chip and to convert it into radiation in another, preferably longer wavelength range of wavelengths. By way of example, the luminescence conversion element contains a matrix material and embedded particles of at least one phosphor.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist das Lumineszenzkonversionselement formschlüssig an den Halbleiterchip und/oder an Seitenwände des Fensters angebracht. Es ist möglich, dass das Fenster vollständig von dem Halbleiterchip zusammen mit dem Lumineszenzkonversionselement ausgefüllt ist.In accordance with at least one embodiment, the luminescence conversion element is attached in a form-fitting manner to the semiconductor chip and / or to side walls of the window. It is possible that the window is completely filled by the semiconductor chip together with the luminescence conversion element.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die Montageplatte als Lichtverteilerplatte ausgebildet. Die Plattformanschlussseite ist durch eine oder durch mehrere Stirnseiten der Lichtverteilerplatte gebildet. Stirnseiten sind dabei solche Seiten, die Hauptseiten der Lichtverteilerplatte miteinander verbinden.In accordance with at least one embodiment, the mounting plate is designed as a light distributor plate. The platform connection side is formed by one or more end faces of the light distribution plate. End faces are such sides, the main sides of the light distribution plate interconnect.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die Hauptemissionsrichtung des zumindest einen Halbleiterchips parallel zu Haupterstreckungsrichtungen der Lichtverteilerplatte ausgerichtet. Das heißt, eine Hauptlichtleitrichtung, in der die Strahlung geführt wird, kann dann der Hauptemissionsrichtung des zumindest einen Halbleiterchips entsprechen.In accordance with at least one embodiment, the main emission direction of the at least one semiconductor chip is aligned parallel to main extension directions of the light distribution plate. That is, a main optical direction in which the radiation is guided may then correspond to the main emission direction of the at least one semiconductor chip.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist zusätzlich zu der Montageplattform die optische Funktionseinheit insbesondere in Form einer Lichtverteilerplatte vorhanden. Die Montageplattform weist hierbei bevorzugt eine der Plattformanschlussseite gegenüberliegende und/oder abgewandte Plattformoberseite auf. Die Plattformoberseite ist bevorzugt stellenweise oder ganzflächig reflektierend gestaltet. Beispielsweise ist die Montageplattform aus einem reflektierenden Material geformt oder die Plattformoberseite ist zumindest stellenweise mit einer reflektierenden Beschichtung versehen.In accordance with at least one embodiment, in addition to the mounting platform, the optical functional unit is present in particular in the form of a light distribution plate. In this case, the mounting platform preferably has a platform upper side opposite and / or facing away from the platform connection side. The platform top is preferably designed in places or over the entire surface reflective. For example, the mounting platform is formed of a reflective material or the platform top is provided at least in places with a reflective coating.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind der eine oder sind die mehreren Halbleiterchips an Stirnseiten der Lichtverteilerplatte angebracht. Dabei erstreckt sich die Montageplattform bevorzugt auf zwei einander gegenüberliegende Hauptseiten der Lichtverteilerplatte. Hierdurch kann die Montageplattform an der Lichtverteilerplatte angeklemmt sein.In accordance with at least one embodiment, the one or more semiconductor chips are attached to end faces of the light distribution plate. In this case, the mounting platform preferably extends to two mutually opposite main sides of the light distribution plate. As a result, the mounting platform can be clamped to the light distribution plate.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die Montageplattform als optische Funktionseinheit in Form eines Reflektors ausgebildet. Die Montageplattform weist hierzu beispielsweise eine dreidimensionale Formgebung auf, die insbesondere durch ein Falten oder durch ein Knicken der Montageplattform erzeugt sein kann.In accordance with at least one embodiment, the mounting platform is designed as an optical functional unit in the form of a reflector. For this purpose, the mounting platform has, for example, a three-dimensional shape, which can be generated, in particular, by folding or by bending the mounting platform.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist der Reflektor kegelstumpfförmig oder pyramidenstumpfförmig gestaltet. Ein Querschnitt des Reflektors vergrößert sich hierbei bevorzugt in eine Richtung weg von dem zumindest einen Halbleiterchip. Der zumindest eine Halbleiterchip ist beispielsweise an einer Bodenfläche des Reflektors angebracht.According to at least one embodiment, the reflector is frusto-conical or truncated pyramid shaped. A cross section of the reflector in this case preferably increases in a direction away from the at least one semiconductor chip. The at least one semiconductor chip is attached, for example, to a bottom surface of the reflector.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die Montageplattform an mindestens einer oder an genau einer Hauptseite der Lichtverteilerplatte angebracht. Eine Hauptemissionsrichtung des mindestens einen Halbleiterchips ist dabei bevorzugt senkrecht zu Haupterstreckungsrichtungen der Lichtverteilerplatte orientiert.In accordance with at least one embodiment, the mounting platform is mounted on at least one or on exactly one main side of the light distribution plate. A main emission direction of the at least one semiconductor chip is preferably oriented perpendicular to main extension directions of the light distribution plate.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist dem Fenster in der Montageplattform insbesondere optisch unmittelbar eine Linse nachgeordnet. Optisch unmittelbar kann bedeuten, dass sich zwischen der Linse und dem Fenster kein strahlformendes oder wellenlängenumformendes Element befindet. Alternativ ist es möglich, dass zwischen dem Fenster und der Linse zum Beispiel ein Lumineszenzkonversionselement angebracht ist.According to at least one embodiment, the window in the mounting platform is arranged in particular optically directly downstream of a lens. Optically immediate can mean that there is no beam-forming or wavelength-converting element between the lens and the window. Alternatively, it is possible that between the window and the lens, for example, a luminescence conversion element is attached.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist ein Material der Linse formschlüssig an Seitenflächen des Fensters und/oder an dem Halbleiterchip angebracht. Beispielsweise füllt ein Material der Linse, zusammen mit dem Halbleiterchip, das Fenster vollständig aus. Es ist möglich, dass die Linse das Fenster, in Draufsicht gesehen, vollständig überdeckt. Entsprechendes kann für einen Verguss gelten, der sich in dem Fenster befindet.In accordance with at least one embodiment, a material of the lens is attached in a form-fitting manner to side surfaces of the window and / or to the semiconductor chip. For example, a material of the lens, along with the semiconductor chip, completely fills the window. It is possible that the lens completely covers the window, as seen in plan view. The same can apply to a potting, which is located in the window.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst die Anordnung eine oder mehrere Wärmesenken. Die zumindest eine Wärmesenke ist bevorzugt aus einem metallischen Material gebildet, kann aber auch aus einer Keramik oder aus einem Verbundwerkstoff geformt sein. In accordance with at least one embodiment, the arrangement comprises one or more heat sinks. The at least one heat sink is preferably formed from a metallic material, but may also be formed from a ceramic or from a composite material.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die Wärmesenke flächig gestaltet. Beispielsweise handelt es sich dann bei der Wärmesenke um eine durchgehende Folie oder um eine durchgehende Platte, die insbesondere keine Öffnungen aufweist, in denen die Halbleiterchips angeordnet sind.According to at least one embodiment, the heat sink is designed flat. For example, the heat sink is then a continuous foil or a continuous plate, which in particular has no openings in which the semiconductor chips are arranged.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die mindestens eine Wärmesenke an eine Trägerrückseite des Trägers des zumindest einen Halbleiterchips angebracht. Die Trägerrückseite liegt dabei der Trägerhauptseite gegenüber. Beispielsweise ist die Wärmesenke auf den Träger aufgeklebt oder angelötet. Die Wärmesenke kann sich über mehrere der Halbleiterchips zusammenhängend erstrecken.In accordance with at least one embodiment, the at least one heat sink is attached to a carrier rear side of the carrier of the at least one semiconductor chip. The back of the carrier lies opposite the carrier main side. For example, the heat sink is glued or soldered to the carrier. The heat sink may extend across a plurality of the semiconductor chips.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist die Wärmesenke, zusammen mit dem Halbleiterchip, eine Dicke von höchstens 200 µm oder 100 µm oder 60 µm auf. Insbesondere ist die Wärmesenke durch eine mechanisch flexible Metallfolie gebildet.In accordance with at least one embodiment, the heat sink, together with the semiconductor chip, has a thickness of at most 200 μm or 100 μm or 60 μm. In particular, the heat sink is formed by a mechanically flexible metal foil.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist die Wärmesenke zumindest eine Öffnung auf, in der der zumindest eine Träger des wenigstens einen Halbleiterchips angebracht ist. Die Öffnung kann die Wärmesenke vollständig durchdringen oder auch nur zu einem bestimmten Anteil. Der Halbleiterchip kann in die Öffnung eingeklemmt sein oder sich lose in der Öffnung befinden. Weiterhin ist es möglich, dass die Öffnung in der Wärmesenke mit einem wärmeleitfähigen Material, beispielsweise einer Wärmeleitpaste, ausgefüllt ist, um einen verbesserten thermischen Kontakt zwischen der Wärmesenke und dem Halbleiterchip zu gewährleisten.In accordance with at least one embodiment, the heat sink has at least one opening in which the at least one carrier of the at least one semiconductor chip is mounted. The opening can completely penetrate the heat sink or only to a certain extent. The semiconductor chip may be pinched in the opening or loosely in the opening. Furthermore, it is possible that the opening in the heat sink with a thermally conductive material, such as a thermal paste, is filled to ensure improved thermal contact between the heat sink and the semiconductor chip.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform handelt es sich bei der Montageplattform um eine Folie, insbesondere um eine Kunststofffolie, eine Glasfolie oder eine Metallfolie. Im Falle einer Metallfolie kann die Montageplattform zumindest eine zusätzliche Beschichtung aufweisen, auf der elektrische Anschlussflächen und/oder elektrische Leiterbahnen angebracht sind. Die Montageplattform ist beispielsweise mechanisch flexibel gestaltet. Auch die gesamte Anordnung kann mechanisch flexibel ausgebildet sein.In accordance with at least one embodiment, the mounting platform is a film, in particular a plastic film, a glass film or a metal foil. In the case of a metal foil, the mounting platform may have at least one additional coating on which electrical connection surfaces and / or electrical conductor tracks are mounted. The mounting platform, for example, designed mechanically flexible. The entire arrangement may be formed mechanically flexible.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist der mindestens eine Halbleiterchip mechanisch selbsttragend. Das bedeutet, der Halbleiterchip kann auch ohne die Anordnung verwendet werden. Der Halbleiterchip ist bevorzugt mechanisch starr.In accordance with at least one embodiment, the at least one semiconductor chip is mechanically self-supporting. That is, the semiconductor chip can be used without the arrangement. The semiconductor chip is preferably mechanically rigid.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist der Halbleiterchip undurchlässig für sichtbares Licht. Dies gilt insbesondere für den Träger des Halbleiterchips. Insbesondere befindet sich zwischen der Halbleiterschichtenfolge und dem Träger ein strahlungsundurchlässiger Spiegel. Der Spiegel ist beispielsweise durch eine Metallschicht gebildet oder auch durch einen Schichtenstapel aus mehreren Schichten.In accordance with at least one embodiment, the semiconductor chip is impermeable to visible light. This applies in particular to the carrier of the semiconductor chip. In particular, a radiation-impermeable mirror is located between the semiconductor layer sequence and the carrier. The mirror is formed for example by a metal layer or by a layer stack of several layers.
Nachfolgend werden eine hier beschriebene Anordnung und ein hier beschriebener optoelektronischer Halbleiterchip unter Bezugnahme auf die Zeichnung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Gleiche Bezugszeichen geben dabei gleiche Elemente in den einzelnen Figuren an. Es sind dabei jedoch keine maßstäblichen Bezüge dargestellt, vielmehr können einzelne Elemente zum besseren Verständnis übertrieben groß dargestellt sein.In the following, an arrangement described here and an optoelectronic semiconductor chip described here will be explained in more detail with reference to the drawing with reference to exemplary embodiments. The same reference numerals indicate the same elements in the individual figures. However, there are no scale relationships shown, but individual elements can be shown exaggerated for better understanding.
Es zeigen:Show it:
In
An der Trägerhauptseite
In Draufsicht auf die Trägerhauptseite
In den Schnittdarstellungen der
An einer dem Träger
Bei dem Halbleiterchip
Über den in
Bevorzugt ist an der Strahlungshauptseite
Anders als in
Entsprechende Halbleiterchips
Beim Ausführungsbeispiel, wie in der Schnittdarstellung in
Anders als dargestellt ist es möglich, dass das Fenster
In den Schnittdarstellungen in den
Die Montagevorrichtung
Optional ist, wie auch in allen anderen Ausführungsbeispielen, in dem Fenster zumindest ein Lumineszenzkonversionselement
Beim Ausführungsbeispiel gemäß der
In
In
Bevorzugt weist das Funktionselement
Bei der Anordnung
Ein Abstand benachbarter Halbleiterchips
In
Die Dicke der Halbleiterschichtenfolge
Optional, wie auch in allen anderen Ausführungsbeispielen, ist in
Wie auch in allen anderen Ausführungsbeispielen ist es möglich, dass Seitenwände des Fensters
In der Schnittdarstellung gemäß
Gemäß
Da die Halbleiterschichtenfolge
Die hier beschriebene Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr umfasst die Erfindung jedes neue Merkmal sowie jede Kombination von Merkmalen, was insbesondere jede Kombination von Merkmalen in den Patentansprüchen beinhaltet, auch wenn dieses Merkmal oder diese Kombination selbst nicht explizit in den Patentansprüchen oder Ausführungsbeispielen angegeben ist.The invention described here is not limited by the description based on the embodiments. Rather, the invention encompasses any novel feature as well as any combination of features, including in particular any combination of features in the claims, even if this feature or combination itself is not explicitly stated in the claims or exemplary embodiments.
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