DE102013202902A1

DE102013202902A1 - Optoelektronisches Bauelement

Info

Publication number: DE102013202902A1
Application number: DE102013202902.0A
Authority: DE
Inventors: Thomas Schwarz; Hans-Jürgen Lugauer; Jürgen Moosburger; Stefan Illek; Tansen Varghese; Matthias Sabathil
Original assignee: Osram Opto Semiconductors GmbH
Current assignee: Ams Osram International GmbH
Priority date: 2013-02-22
Filing date: 2013-02-22
Publication date: 2014-08-28
Anticipated expiration: 2033-02-23
Also published as: US20150380602A1; US10074769B2; WO2014128003A1; DE102013202902B4; CN105122480B; CN105122480A

Abstract

Ein Verfahren zum Herstellen eines optoelektronischen Bauelements umfasst Schritte zum Bereitstellen eines Trägers mit einer Trägeroberfläche, wobei ein erster lateraler Abschnitt der Trägeroberfläche gegenüber einem zweiten lateralen Abschnitt der Trägeroberfläche erhaben ist, zum Anordnen eines optoelektronischen Halbleiterchips mit einer ersten Oberfläche und einer zweiten Oberfläche auf der Trägeroberfläche, wobei die erste Oberfläche der Trägeroberfläche zugewandt wird, und zum Ausbilden eines Formkörpers mit einer der Trägeroberfläche zugewandten Oberseite und einer der Oberseite gegenüberliegenden Unterseite, wobei der Halbleiterchip zumindest teilweise in den Formkörper eingebettet wird.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines optoelektronischen Bauelements gemäß Patentanspruch 1 sowie optoelektronische Bauelemente gemäß Patentansprüchen 18 und 19.
Es ist bekannt, elektronische Bauelemente mit Gehäusen auszustatten, die mehrere unterschiedliche Funktionen erfüllen. Bekannte Gehäuse können beispielsweise eine elektrische Verbindung zu einem von dem elektronischen Bauelement umfassten Halbleiterchip und eine Schnittstelle zu einem Schaltungsträger bereitstellen. Bekannte Gehäuse können auch zum Wärmemanagement und als Schutz vor Beschädigungen durch elektrostatische Entladungen dienen. Bei optoelektronischen Bauelementen wie Leuchtdioden, Sensoren oder photovoltaischen Konzentratoren können Gehäuse auch weitere Funktionen wie eine Ein- und Auskopplung von Licht, eine Beeinflussung einer räumlichen Lichtverteilung oder eine Konversion einer Lichtwellenlänge erfüllen.
Aus der DE 10 2009 036 621 A1 ist ein Verfahren zum Herstellen eines optoelektronischen Halbleiterbauelements bekannt, bei dem optoelektronische Halbleiterchips an einer Oberseite eines Trägers angeordnet werden. Die optoelektronischen Halbleiterchips werden mit einem Formkörper umformt, der alle Seitenflächen der optoelektronischen Halbleiterchips bedeckt. Ober- und Unterseiten der optoelektronischen Halbleiterchips bleiben bevorzugt frei. Nach dem Entfernen des Trägers können die optoelektronischen Halbleiterchips vereinzelt werden. An den Ober- und/oder Unterseiten jedes Halbleiterchips können Kontaktstellen vorgesehen sein. Der Formkörper kann beispielsweise aus einem auf Epoxid basierenden Moldmaterial bestehen.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren zum Herstellen eines optoelektronischen Bauelements anzugeben. Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein optoelektronisches Bauelement bereitzustellen. Diese Aufgabe wird durch optoelektronische Bauelemente mit den Merkmalen der Ansprüche 18 und 19 gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Bei einem Verfahren zum Herstellen eines optoelektronischen Bauelements werden Schritte ausgeführt zum Bereitstellen eines Trägers mit einer Trägeroberfläche, wobei ein erster lateraler Abschnitt der Trägeroberfläche gegenüber einem zweiten lateralen Abschnitt der Trägeroberfläche erhaben ist, zum Anordnen eines optoelektronischen Halbleiterchips mit einer ersten Oberfläche und einer zweiten Oberfläche auf der Trägeroberfläche, wobei die erste Oberfläche der Trägeroberfläche zugewandt wird, und zum Ausbilden eines Formkörpers mit einer der Trägeroberfläche zugewandten Oberseite und einer der Oberseite gegenüberliegenden Unterseite, wobei der Halbleiterchip zumindest teilweise in den Formkörper eingebettet wird.
Der Höhenunterschied zwischen dem ersten lateralen Abschnitt der Trägeroberfläche und dem zweiten lateralen Abschnitt der Trägeroberfläche kann beispielsweise zwischen einigen Mikrometern und einigen Millimetern liegen.
Vorteilhafterweise ermöglicht es dieses Verfahren, den Formkörper mit einer komplexeren Geometrie als der einer flachen Scheibe herzustellen. Die Anordnung des optoelektronischen Halbleiterchips auf der den ersten lateralen Abschnitt und den zweiten lateralen Abschnitt aufweisenden Trägeroberfläche bewirkt vorteilhafterweise eine präzise Ausrichtung des in den Formkörper eingebetteten Halbleiterchips bezüglich der von der Trägeroberfläche auf den Formkörper übertragenden Strukturen. Dadurch kann der Formkörper beispielsweise mit Durchbrüchen zum Anlegen elektrisch leitender Durchkontakte oder mit integrierten Reflektoren, integrierten Haltern für optische Elemente oder integrierten Kavitäten zur Aufnahme von lichtkonvertierendem Material versehen werden. Außerdem ist es möglich, den Formkörper mit Strukturen zur mechanischen Verstärkung des Formkörpers zu versehen, wodurch das Verfahren einfacher und mit geringerem Beschädigungsrisiko ausführbar ist.
In einer Ausführungsform des Verfahrens wird eine Haftschicht auf zumindest einem Teil der Trägeroberfläche angeordnet. Dann wird der Halbleiterchip auf der Haftschicht angeordnet. Vorteilhafterweise kann der Halbleiterchip einfach und kostengünstig mit einem für eine Massenproduktion automatisierbaren Pick&Place–Verfahren auf der Haftschicht angeordnet werden. Die Haftschicht verhindert vorteilhafterweise ein versehentliches Verrutschen des Halbleiterchips während der weiteren Bearbeitung.
In einer Ausführungsform des Verfahrens wird ein weiterer Schritt durchgeführt zum Ablösen des Formkörpers von dem Träger. Vorteilhafterweise kann der Träger anschließend wiederverwertet werden, wodurch das Verfahren kostengünstig durchführbar ist. Das Ablösen des Formkörpers kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass die Haftfähigkeit der Haftschicht durch ein thermisches Verfahren, eine Bestrahlung mit beispielsweise UV-Licht, eine nasschemische Behandlung oder eine Laserbehandlung reduziert wird. Das Ablösen des Formkörpers kann auch durch Ausüben von Scher- oder Zugkräften erfolgen.
In einer Ausführungsform des Verfahrens wird nach dem Ausbilden des Formkörpers ein Teil des Formkörpers entfernt. Dadurch kann vorteilhafterweise eine Oberfläche des Halbleiterchips freigelegt werden.
In einer Ausführungsform des Verfahrens wird ein Abschnitt der Oberseite des Formkörpers bündig mit der ersten Oberfläche des Halbleiterchips ausgebildet. Vorteilhafterweise kann die erste Oberfläche des Halbleiterchips dann an der Oberseite des Formkörpers elektrisch kontaktiert werden. Außerdem kann elektromagnetische Strahlung, beispielsweise sichtbares Licht, aus dem Halbleiterchip durch die erste Oberfläche des Halbleiterchips abgestrahlt werden.
In einer Ausführungsform des Verfahrens wird die Unterseite des Formkörpers bündig mit der zweiten Oberfläche des Halbleiterchips ausgebildet. Vorteilhafterweise ist die zweite Oberfläche des Halbleiterchips dann an der Unterseite des Formkörpers zugänglich, was eine elektrische Kontaktierung des Halbleiterchips erlaubt.
In einer Ausführungsform des Verfahrens wird an der Unterseite des Formkörpers eine Metallisierung angeordnet. Vorteilhafterweise kann die Metallisierung dann zur elektrischen Kontaktierung des optoelektronischen Bauelements dienen. Die Metallisierung kann außerdem dazu dienen, in dem optoelektronischen Bauelement erzeugte Abwärme abzuführen.
In einer Ausführungsform des Verfahrens wird ein elektrisch leitendes Element auf der Trägeroberfläche angeordnet. Dann wird das elektrisch leitende Element zumindest teilweise in den Formkörper eingebettet. Vorteilhafterweise kann das elektrisch leitende Element bei dem so hergestellten optoelektronischen Bauelement eine elektrisch leitende Verbindung zwischen der Oberseite und der Unterseite des Formkörpers bereitstellen.
In einer Ausführungsform des Verfahrens wird eine elektrisch leitende Verbindung zwischen dem Halbleiterchip und dem elektrisch leitenden Element angelegt. Vorteilhafterweise stellt das elektrisch leitende Element dann einen elektrischen Kontakt zu dem Halbleiterchip her.
In einer Ausführungsform des Verfahrens wird eine Bondverbindung zwischen dem Halbleiterchip und dem elektrisch leitenden Element angelegt. Vorteilhafterweise kann die Bondverbindung kostengünstig automatisiert angelegt werden und weist eine hohe Zuverlässigkeit auf.
In einer Ausführungsform des Verfahrens wird der Halbleiterchip im ersten lateralen Abschnitt der Trägeroberfläche angeordnet. Vorteilhafterweise wird der Halbleiterchip dadurch in einen vertieften Bereich des Formkörpers eingebettet, wodurch die erste Oberfläche des Halbleiterchips von erhabenen Abschnitten des Formkörpers umgeben ist, die mechanische Funktionalitäten bereitstellen können.
In einer Ausführungsform des Verfahrens umschließt der zweite laterale Abschnitt der Trägeroberfläche den ersten lateralen Abschnitt ringförmig. Vorteilhafterweise wird dadurch ein erhabener lateraler Abschnitt der Oberseite des Formkörpers erzeugt, der einen vertieften lateralen Abschnitt der Oberseite des Formkörpers ringförmig umschließt. Die hierdurch oberhalb des vertieften lateralen Abschnitts der Oberseite des Formkörpers gebildete Kavität kann vorteilhafterweise verschiedene mechanische Funktionen bereitstellen.
In einer Ausführungsform des Verfahrens werden an der Oberseite des Formkörpers ein erhabener lateraler Abschnitt und ein vertiefter lateraler Abschnitt ausgebildet. Dabei wird in einem weiteren Schritt eine optische Linse über dem vertieften lateralen Abschnitt des Formkörpers angeordnet. Vorteilhafterweise kann die Anordnung der Linse über dem vertieften lateralen Abschnitt des Formkörpers auf einfache Weise automatisiert erfolgen, wobei die Linse durch den vertieften lateralen Abschnitt selbstjustierend präzise ausgerichtet wird.
In einer Ausführungsform des Verfahrens wird der Formkörper aus einem optisch weißen Material ausgebildet. Vorteilhafterweise kann ein erhabener lateraler Abschnitt an der Oberseite des Formkörpers dann als optischer Reflektor dienen und eine Strahlformung eines durch das optoelektronische Bauelement ausgesandten Lichts bewirken.
In einer Ausführungsform des Verfahrens wird die Oberseite des Formkörper zumindest abschnittsweise mit einem optisch reflektierenden Material beschichtet. Vorteilhafterweise kann ein erhabener lateraler Abschnitt an der Oberseite des Formkörpers auch in dieser Ausführungsform als optischer Reflektor dienen und eine Strahlformung eines durch das optoelektronische Bauelement ausgesandten Lichts bewirken.
In einer Ausführungsform des Verfahrens wird der Formkörper mit einer sich zwischen der Oberseite und der Unterseite erstreckenden Durchgangsöffnung ausgebildet. Dabei wird an einer Wandung der Durchgangsöffnung eine leitfähige Beschichtung angeordnet. Vorteilhafterweise wird dadurch eine Durchgangsöffnung angelegt, die eine elektrisch leitende Verbindung zwischen der Oberseite und der Unterseite des Formkörpers bereitstellt.
In einer Ausführungsform des Verfahrens wird eine Mehrzahl von Halbleiterchips auf der Trägeroberfläche angeordnet. Dabei wird der Formkörper in einem weiteren Schritt zerteilt. Vorteilhafterweise ermöglicht das Verfahren dadurch eine parallele Herstellung einer Mehrzahl optoelektronischer Bauelemente, wodurch sich die Herstellungskosten pro einzelnem optoelektronischen Bauelement drastisch reduzieren.
Ein optoelektronisches Bauelement weist einen optoelektronischen Halbleiterchip mit einer ersten Oberfläche auf. Der Halbleiterchip ist in einen Formkörper mit einer Oberseite eingebettet. Dabei schließt die erste Oberfläche des Halbleiterchips bündig mit einem ersten Abschnitt der Oberseite des Formkörpers ab. Außerdem weist die Oberseite des Formkörpers einen zweiten Abschnitt auf, der gegenüber dem ersten Abschnitt erhaben ist. Vorteilhafterweise kann der erhabene zweite Abschnitt der Oberseite des Formkörpers dieses optoelektronischen Bauelements mechanische Funktionalitäten bereitstellen. Beispielsweise kann die Oberseite des Formkörpers einen integrierten optischen Reflektor aufweisen, zur Halterung einer optischen Linse dienen, eine Kavität zur Aufnahme eines lichtkonvertierenden Materials bilden oder zur mechanischen Stabilisierung des Formkörpers beitragen.
Der Höhenunterschied zwischen dem zweiten Abschnitt der Oberseite des Formkörpers und dem ersten Abschnitt der Oberseite des Formkörpers kann beispielsweise zwischen einigen Mikrometern und einigen Millimetern liegen.
Ein weiteres optoelektronisches Bauelement weist einen optoelektronischen Halbleiterchip auf, der in einen Formkörper mit einer Oberseite und einer der Oberseite gegenüber liegenden Unterseite eingebettet ist. Dabei weist der Formkörper eine sich zwischen der Oberseite und der Unterseite erstreckende Durchgangsöffnung auf. Vorteilhafterweise kann die Durchgangsöffnung des Formkörpers dieses optoelektronischen Bauelements eine elektrisch leitende Verbindung zwischen der Oberseite und der Unterseite des Formkörpers bereitstellen.
In einer Ausführungsform der optoelektronischen Bauelemente ist der Formkörper einstückig ausgebildet. Dadurch ist der Formkörper vorteilhafterweise einfach und kostengünstig herstellbar.
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 eine geschnittene Ansicht eines Trägers;
2 eine Ansicht des Trägers mit darauf angeordneter Haftschicht;
3 eine Ansicht des Trägers mit auf der Haftschicht angeordneten optoelektronischen Halbleiterchips;
4 eine weitere Ansicht des Trägers mit den darauf angeordneten Halbleiterchips aus einer anderen Blickrichtung;
5 eine geschnittene Ansicht des Trägers mit einem darauf ausgebildeten Formkörper;
6 den Formkörper nach einem Ablösen von dem Träger;
7 eine geschnittene Ansicht des Formkörpers nach weiterer Bearbeitung;
8 eine geschnittene Ansicht eines aus dem Formkörper gebildeten optoelektronischen Bauelements gemäß einer ersten Ausführungsform;
9 eine an einer anderen Schnittebene geschnittene Darstellung des optoelektronischen Bauelements der ersten Ausführungsform;
10 eine Aufsicht auf das optoelektronische Bauelement der ersten Ausführungsform;
11 eine geschnittene Ansicht eines optoelektronischen Bauelements gemäß einer zweiten Ausführungsform;
12 eine geschnittene Ansicht eines optoelektronischen Bauelements gemäß einer dritten Ausführungsform;
13 eine geschnittene Ansicht eines Trägers mit einer strukturierten Haftschicht;
14 eine Ansicht des Trägers mit auf der strukturierten Haftschicht angeordneten Halbleiterchips;
15 eine geschnittene Ansicht eines mehrere optoelektronische Bauelemente gemäß einer vierten Ausführungsform aufweisenden Formkörpers;
16 eine Schnittansicht eines Trägers gemäß einer weiteren Ausführungsform;
17 eine Schnittansicht eines Teils eines Formkörpers einer weiteren Ausführungsform in einem ersten Bearbeitungsstand;
18 eine Schnittansicht des Formkörpers in einem weiteren Bearbeitungsstand;
19 eine Schnittansicht eines aus dem Formkörper erzeugten optoelektronischen Bauelements gemäß einer fünften Ausführungsform.
1 zeigt in schematisierter Schnittdarstellung einen Träger 100. Der Träger 100 kann beispielsweise in Form eines Wafers als dünne Scheibe ausgebildet sein. Der Träger 100 kann beispielsweise Silizium aufweisen. Der Träger 100 kann jedoch auch ein Metall oder ein anderes Material aufweisen.
Der Träger 100 weist eine Trägeroberfläche 110 auf. Die Trägeroberfläche 110 ist lateral strukturiert und weist erste laterale Abschnitte 111 und zweite laterale Abschnitte 112 auf. Die ersten lateralen Abschnitte 111 sind in Richtung senkrecht zur Trägeroberfläche 110 gegenüber den zweiten lateralen Abschnitten 112 erhaben. Der Höhenunterschied zwischen den erhabenen ersten lateralen Abschnitten 111 und den vertieften zweiten lateralen Abschnitten 112 der Trägeroberfläche 110 kann in Richtung senkrecht zur Trägeroberfläche 110 beispielsweise zwischen einigen Mikrometern und einigen Millimetern liegen.
Im dargestellten Beispiel weist die strukturierte Trägeroberfläche 110 des Trägers 100 in den ersten lateralen Abschnitten 111 inselförmige Erhebungen auf, die jeweils von vertieften zweiten lateralen Abschnitten 112 umgeben sind. In der Ebene der Trägeroberfläche 110 können die inselförmigen ersten lateralen Abschnitte 111 beispielsweise kreisscheibenförmig ausgebildet sein. Die einzelnen ersten lateralen Abschnitte 111 können in lateraler Richtung der Trägeroberfläche 110 beispielsweise an den Knotenpunkten eines hexagonalen Gitters angeordnet sein. Die Trägeroberfläche 110 des Trägers 100 könnte jedoch auch auf andere Weise in erhabene erste laterale Abschnitte 111 und vertiefte zweite laterale Abschnitte 112 unterteilt sein.
2 zeigt den Träger 100 in schematischer Schnittdarstellung in einem der Darstellung der 1 zeitlich nachfolgenden Verfahrensstand. Auf der Trägeroberfläche 110 des Trägers 100 ist eine Haftschicht 120 aufgebracht worden. Die Haftschicht 120 erstreckt sich sowohl über die ersten lateralen Abschnitte 111 der Trägeroberfläche 110 als auch über die zweiten lateralen Abschnitte 112 der Trägeroberfläche 110.
Die Haftschicht 120 kann beispielsweise als Folie mit einer thermisch lösbaren Haftschicht auf einer Seite und einer gewöhnlichen Klebeschicht auf der anderen Seite ausgebildet sein. Die thermisch lösbare Haftschicht ist dann bevorzugt der Trägeroberfläche 110 des Trägers 100 zugewandt. Die Haftschicht 120 kann auch in Form eines thermisch lösbaren, durch Bestrahlung mit Licht, beispielsweise mit UV-Licht, lösbaren, durch nasschemische Behandlung lösbaren oder durch eine Laserbehandlung lösbaren Klebers vorliegen. Der Kleber der Haftschicht 120 kann auch durch Ausüben einer Scher- oder einer Zugkraft lösbar sein.
Die Haftschicht 120 kann durch Rollen oder mittels eines Vakuums oder eines Gasdrucks auf die Trägeroberfläche 110 des Trägers 100 laminiert worden sein. Die Haftschicht 120 kann auch auf die Trägeroberfläche 110 des Trägers 100 aufgesprüht oder durch Aufschleudern (Spin Coating) aufgebracht worden sein. Die Haftschicht 120 kann auch durch chemische oder physikalische Gasphasenabscheidung auf der Trägeroberfläche 110 angeordnet worden sein. Auch ein Aufbringen der Haftschicht 120 durch Drucken, Stempeln, Dispensieren, Jetten oder ein anderes Verfahren ist möglich.
3 zeigt den Träger 100 mit der auf der Trägeroberfläche 110 angeordneten Haftschicht 120 in einem weiteren späteren Verfahrensstand. Auf den ersten lateralen Abschnitten 111 der Trägeroberfläche 110 sind optoelektronische Halbleiterchips 200 angeordnet worden. In jedem ersten lateralen Abschnitt 111 der Trägeroberfläche 110 ist im dargestellten Beispiel ein optoelektronischer Halbleiterchip 200 angeordnet.
Die optoelektronischen Halbleiterchips 200 weisen jeweils eine erste Oberfläche 210 und eine der ersten Oberfläche 210 gegenüberliegende zweite Oberfläche 220 auf. Die erste Oberfläche 210 jedes optoelektronischen Halbleiterchips 200 ist der Trägeroberfläche 110 des Trägers 100 zugewandt und steht somit in Kontakt mit der Haftschicht 120.
Die optoelektronischen Halbleiterchips 200 können beispielsweise Leuchtdiodenchips, Laserchips oder Photovoltaikchips sein. Falls es sich bei den optoelektronischen Halbleiterchips 200 um Leuchtdiodenchips (LED-Chips) handelt, so kann die erste Oberfläche 210 jedes optoelektronischen Halbleiterchips 200 eine lichtemittierende Oberfläche sein.
Die optoelektronischen Halbleiterchips 200 können beispielsweise mittels eines Pick&Place-Verfahrens automatisiert auf der Trägeroberfläche 110 des Trägers 100 angeordnet worden sein. Dabei können die Umrisse der ersten lateralen Abschnitte 111 der Trägeroberfläche 100 mittels einer Bilderkennung detektiert worden sein, um die optoelektronischen Halbleiterchips 200 beispielsweise mittig in den ersten lateralen Abschnitten 111 anzuordnen. Anstelle einer mittigen Anordnung können die optoelektronischen Halbleiterchips 200 jedoch auch an einer beliebigen anderen Position in den ersten lateralen Abschnitten 111 auf der Trägeroberfläche 110 platziert worden sein.
4 zeigt eine weitere Schnittdarstellung des Trägers 100 mit den auf der Trägeroberfläche 110 angeordneten optoelektronischen Halbleiterchips 200. Die Schnittebene verläuft in der Darstellung der 4 senkrecht zur Schnittebene der Darstellung der 3.
In den ersten lateralen Abschnitten 111 der Trägeroberfläche 110 sind neben den optoelektronischen Halbleiterchips 200 elektrisch leitende Stifte 250 auf der Trägeroberfläche 110 angeordnet. In jedem ersten lateralen Abschnitt 111 ist neben einem optoelektronischen Halbleiterchip 200 ein elektrisch leitender Stift 250 angeordnet. Es könnten jedoch beispielsweise auch zwei elektrisch leitende Stifte 250 neben einem optoelektronischen Halbleiterchip 200 in jedem ersten lateralen Abschnitt 111 angeordnet sein.
Die elektrisch leitenden Stifte 250 weisen ein elektrisch leitendes Material auf. Die elektrisch leitenden Stifte 250 können beispielsweise ein Metall oder ein dotiertes Halbleitermaterial aufweisen. Die optoelektronischen Halbleiterchips 200 und die elektrisch leitenden Stifte 250 sind voneinander beabstandet und dadurch elektrisch gegeneinander isoliert.
Die elektrisch leitenden Stifte 250 weisen in Richtung senkrecht zur Trägeroberfläche 110 etwa die selbe Dicke auf wie die optoelektronischen Halbleiterchips 200. Die übrige Geometrie der elektrisch leitenden Stifte 250 kann beliebig gewählt sein. Die elektrisch leitenden Stifte 250 können auch allgemein als elektrisch leitende Elemente bezeichnet werden.
5 zeigt eine weitere Schnittdarstellung des Trägers 100 in einem nachfolgenden Verfahrensstand. Der Schnitt verläuft dabei entlang derselben Ebene wie in der Darstellung der 3.
An der Trägeroberfläche 110 des Trägers 100 ist ein Formkörper 300 ausgebildet worden. Der Formkörper 300 ist bevorzugt durch einen Spritzgussprozess, einen Spritzpressprozess oder einen anderen Moldprozess hergestellt worden. Die Herstellung des Formkörpers 300 kann beispielsweise in einer Laminationsvorrichtung oder einer Vorrichtung für Kompressions-, Transfer- oder Injektionsmolding erfolgt sein. Der Formkörper 300 weist ein elektrisch isolierendes Moldmaterial auf. Beispielsweise kann der Formkörper 300 ein Epoxid-basiertes Material aufweisen.
Der Formkörper 300 weist eine Oberseite 310 und eine der Oberseite 310 gegenüberliegende Unterseite 320 auf. Die Oberseite 310 des Formkörpers 300 ist der Trägeroberfläche 310 des Trägers 100 zugewandt und steht somit in Kontakt mit der Haftschicht 120. Die Struktur der strukturierten Trägeroberfläche 110 ist als Negativ auf die Oberseite 310 des Formkörpers 300 übertragen worden. Dadurch ist auch die Oberseite 310 des Formkörpers 300 in lateraler Richtung strukturiert und weist erste laterale Abschnitte 311 und zweite laterale Abschnitte 312 auf. Die zweiten lateralen Abschnitte 312 der Oberseite 310 sind gegenüber den ersten lateralen Abschnitten 311 erhaben. Die ersten lateralen Abschnitte 311 der Oberseite 310 des Formkörpers 300 haben sich oberhalb der ersten lateralen Abschnitte 111 der Trägeroberfläche 110 des Trägers 100 gebildet. Die zweiten lateralen Abschnitte 312 der Oberseite 310 des Formkörpers 300 haben sich oberhalb der zweiten lateralen Abschnitte 112 der Trägeroberfläche 310 des Trägers 100 gebildet.
Die optoelektronischen Halbleiterchips 200 und die in 5 nicht sichtbaren elektrisch leitenden Stifte 250 sind zumindest teilweise in den Formkörper 300 eingebettet. Die erste Oberfläche 210 jedes optoelektronischen Halbleiterchips 200 schließt dabei bündig mit der Oberseite 310 in einem ersten lateralen Abschnitt 311 des Formkörpers 300 ab und ist dadurch an der Oberseite 310 des Formkörpers 300 zugänglich. Entsprechend sind auch die elektrisch leitenden Stifte 250 in den ersten lateralen Abschnitten 311 der Oberseite 310 des Formkörpers 300 zugänglich.
In einem nachfolgenden Bearbeitungsschritt kann der Formkörper 300 von der Trägeroberfläche 110 des Trägers 100 getrennt werden, wie dies schematisch in 6 dargestellt ist. Hierzu werden der Formkörper 300 und die Trägeroberfläche 110 des Trägers 100 von der Haftschicht 120 abgelöst. Bevorzugt wird die Haftschicht 120 zunächst von der Trägeroberfläche 110 des Trägers 100 gelöst und verbleibt am Formkörper 300. Anschließend wird die Haftschicht 120 vom Formkörper 300 gelöst. Das Ablösen der Trägeroberfläche 110 des Trägers 100 von der Haftschicht 120 kann beispielsweise unter Erwärmung der Haftschicht 120, unter Bestrahlung der Haftschicht 120 mit UV-Licht, Bestrahlung der Haftschicht 120 mit einem Laserstrahl, Behandlung der Haftschicht 120 mit einem nasschemischen Verfahren oder durch Ausüben einer Scherkraft oder einer Zugkraft erfolgen. Nachfolgend kann die Oberseite 310 des Formkörpers 300 gereinigt werden, um an der Oberseite 310 des Formkörpers 300 verbliebene Rückstände der Haftschicht 120 zu entfernen. Ein solcher Reinigungsschritt kann allerdings auch unnötig sein und dann entfallen.
7 zeigt den Formkörper 300 nach Durchführung weiterer Bearbeitungsschritte. Zunächst wurde die Unterseite 320 des Formkörpers 300 durch Abschleifen derart teilweise entfernt, dass an der entstandenen abgeschliffenen Unterseite 325 die zweiten Oberflächen 220 der optoelektronischen Halbleiterchips 200 zugänglich wurden. Die zweiten Oberflächen 220 der optoelektronischen Halbleiterchips 200 schließen bündig mit der abgeschliffenen Unterseite 325 des Formkörpers 300 ab. Entsprechend sind auch die elektrisch leitenden Stifte 250 an der abgeschliffenen Unterseite 325 des Formkörpers 300 zugänglich und schließen bündig mit der abgeschliffenen Unterseite 325 des Formkörpers 300 ab. Die elektrisch leitenden Stifte 250 vermitteln dadurch jeweils eine elektrisch leitende Verbindung zwischen der Oberseite 310 des Formkörpers 300 und der abgeschliffenen Unterseite 325 des Formkörpers 300.
Nach dem Abschleifen des Formkörpers 300 wurde eine Metallisierung 330 an der abgeschliffenen Unterseite 325 des Formkörpers 300 angeordnet und mittels lithographischer Verfahren strukturiert. Ein elektrisch leitender Abschnitt der Metallisierung 330 ist jeweils in elektrisch leitendem Kontakt mit einer elektrischen Kontaktfläche an der zweiten Oberfläche 220 jedes optoelektronischen Halbleiterchips 200.
Nach weiteren, nachfolgend noch erläuterten, Bearbeitungsschritten wird der Formkörper 300 entlang von Trennbereichen 301 zerteilt, die in 7 angedeutet sind. Das Zerteilen des Formkörpers 300 kann beispielsweise durch Sägen erfolgen. Die Trennbereiche 301 verlaufen senkrecht zur Oberseite 310 des Formkörpers 300 derart durch die zweiten lateralen Abschnitte 312 der Oberseite 310 des Formkörpers 300, dass jeder erste laterale Abschnitt 311 von allen übrigen ersten lateralen Abschnitten 311 der Oberseite 310 des Formkörpers 300 getrennt wird.
8 zeigt in schematischer Schnittdarstellung ein durch Zerteilen des Formkörpers 300 entstandenes optoelektronisches Bauelement 10 gemäß einer ersten Ausführungsform. Durch das Zerteilen des Formkörpers 300 war eine Mehrzahl solcher optoelektronischer Bauelemente 10 erhältlich.
Der vertiefte erste laterale Abschnitt 311 der Oberseite 310 des Formkörpers 300 bildet eine Kavität 340, die seitlich von Teilen erhabener zweiter lateraler Abschnitte 312 der Oberseite 310 des Formkörpers 300 begrenzt wird. Diese Begrenzungen bilden eine Wandung 341 der Kavität 340. Die Wandung 341 ist im dargestellten Beispiel als ebene Schräge ausgebildet, wodurch die Kavität 340 die Form eines Kegelstumpfes aufweist. Am durch den vertieften ersten lateralen Abschnitt 311 gebildeten Boden der Kavität 340 ist die erste Oberfläche 210 des optoelektronischen Halbleiterchips 200 zugänglich. Der optoelektronische Halbleiterchip 200 ist in der Ausführungsform des optoelektronischen Bauelements 10 bevorzugt ein LED-Chip, der elektromagnetische Strahlung, beispielsweise sichtbares Licht, durch die erste Oberfläche 210 emittiert.
Die Kavität 340 des optoelektronischen Bauelements 10 kann mit einem Material gefüllt sein, dass eine Konversion einer Wellenlänge der durch den optoelektronischen Halbleiterchip 200 emittierten elektromagnetischen Strahlung bewirkt. Dieses Material wird bevorzugt bereits im in 7 gezeigten Verfahrensstand in die Kavität 340 eingebracht, bevor das optoelektronische Bauelement 10 durch Zerteilen des Formkörpers 300 von den weiteren optoelektronischen Bauelementen 10 getrennt wird. Dies erlaubt es, die Kavitäten 340 aller optoelektronischen Bauelemente 10 in einem gemeinsamen Arbeitsgang gleichzeitig zu befüllen.
Ein in der Kavität 340 angeordnetes Material kann beispielsweise ein optisch transparentes Silikon aufweisen, das mit wellenlängenkonvertierenden Partikeln gefüllt ist. Die in dem Material enthaltenen Partikel können in der Kavität 340 auch in Richtung der ersten Oberfläche 210 des optoelektronischen Halbleiterchips 200 sedimentiert sein. Dies ist insbesondere günstig, wenn das optoelektronische Bauelement 10 für eine hohe Leistung ausgelegt ist.
Falls keine Wellenlängenkonversion gewünscht ist, so kann die Kavität 340 auch lediglich mit einem optisch transparenten Material, beispielsweise mit Silikon, gefüllt sein, um den optoelektronischen Halbleiterchip und einen eventuell mit dem optoelektronischen Halbleiterchip 200 verbundenen Bonddraht (siehe unten) zu schützen. Das in der Kavität 340 angeordnete Material kann, anstatt mit wellenlängenkonvertierenden Partikeln, auch mit lediglich lichtstreuenden Partikeln gefüllt sein. Diese können einer Lichtmischung dienen.
9 zeigt einen zur Darstellung der 8 senkrechten Schnitt durch das optoelektronische Bauelement 10 gemäß der ersten Ausführungsform. 10 zeigt eine Aufsicht auf das optoelektronische Bauelement 10 der ersten Ausführungsform.
Sichtbar sind jeweils der optoelektronische Halbleiterchip 200 und der elektrisch leitende Stift 250, die sich beide im vertieften ersten lateralen Abschnitt 311 des Formkörpers 300 zwischen der Oberseite 310 und der abgeschliffenen Unterseite 325 des Formkörpers 300 erstrecken. Ein auf der ersten Oberfläche 210 des optoelektronischen Halbleiterchips 200 angeordneter elektrischer Kontakt ist mittels eines Bonddrahts 260 elektrisch leitend mit dem elektrisch leitenden Stift 250 verbunden. Der Bonddraht 260 ist bevorzugt bereits angelegt worden, bevor das optoelektronische Bauelement 10 durch Zerteilen des Formkörpers 300 von den weiteren optoelektronischen Bauelementen 10 getrennt wurde. Der sich in der Kavität 340 befindliche Bonddraht 260 ist durch ein gegebenenfalls in der Kavität 340 angeordnetes Material mechanisch geschützt. An Stelle des Bonddrahts 260 könnte auch eine andere Art der elektrischen Kontaktierung zwischen der ersten Oberfläche 210 des optoelektronischen Halbleiterchips 200 und dem elektrisch leitenden Stift 250 bestehen.
Die an der abgeschliffenen Unterseite 325 des Formkörpers 300 des optoelektronischen Bauelements 10 angeordnete Metallisierung 330 ist in zwei elektrisch voneinander isolierte Abschnitte unterteilt, deren einer elektrisch leitend mit dem elektrisch leitenden Stift 250 verbunden ist und deren anderer elektrisch leitend mit einem an der zweiten Oberfläche 220 des optoelektronischen Halbleiterchips angeordneten elektrischen Kontakt verbunden ist. Die beiden Abschnitte der Metallisierung 330 können zur elektrischen Kontaktierung des optoelektronischen Bauelements 10 dienen. Beispielsweise kann das optoelektronische Bauelement 10 durch Wiederaufschmelzlöten (Reflow-Löten) gemäß eines Verfahrens zur Oberflächenmontage (SMT-Verfahren) kontaktiert werden.
11 zeigt einen Schnitt durch ein optoelektronisches Bauelement 20 gemäß einer zweiten Ausführungsform. Das optoelektronische Bauelement 20 weist Übereinstimmungen mit dem optoelektronischen Bauelement 10 der ersten Ausführungsform auf und kann nach demselben Verfahren hergestellt werden.
Im Unterschied zum optoelektronischen Bauelement 10 weist die Kavität 340 des optoelektronischen Bauelements 20 anstatt der ebenen Wandung 341 eine gerundete Wandung 342 auf. Hierdurch hat die Kavität 340 des optoelektronischen Bauelements 20 keine kegelstumpfförmige sondern eine schüsselförmige Querschnittsform.
Die gerundete Wandung 342 der Kavität 340 des optoelektronischen Bauelements 20 weist eine hohe optische Reflektivität auf. Hierzu kann der Formkörper 300 des optoelektronischen Bauelements 20 aus einem optisch weißen Material ausgebildet sein. Alternativ oder zusätzlich kann die gerundete Wandung 342 der Kavität 340 auch mit einem optisch reflektierenden Material beschichtet sein. Beispielsweise kann die gerundete Wandung 342 der Kavität 340 mit einem Metall, beispielsweise Silber, beschichtet sein. Das Metall kann beispielsweise durch einen galvanischen Prozess aufgebracht werden.
Die optisch reflektierende gerundete Wandung 342 der Kavität 340 dient als Reflektor für durch die erste Oberfläche 210 des optoelektronischen Halbleiterchips 200 emittierte elektromagnetische Strahlung. Hierdurch kann eine Formung, beispielsweise eine Bündelung, von durch den optoelektronischen Halbleiterchip 200 emittierter Strahlung erreicht werden.
Der optoelektronische Halbleiterchip 200 und der durch die gerundete Wandung 342 der Kavität 340 gebildete optische Reflektor können mit hoher Genauigkeit relativ zueinander ausgerichtet sein. Die Genauigkeit der Ausrichtung wird im Wesentlichen durch die Genauigkeit der in 3 dargestellen Platzierung der optoelektronischen Halbleiterchips 200 auf dem Träger 100 bestimmt, die mit sehr hoher Präzision durchgeführt werden kann.
Die Kavität 340 des optoelektronischen Bauelements 20 kann optional zusätzlich, wie die Kavität 340 des optoelektronischen Bauelements 10 der 8 bis 10, gefüllt sein.
12 zeigt eine Schnittdarstellung eines optoelektronischen Bauelements 30 gemäß einer dritten Ausführungsform. Das optoelektronische Bauelement 30 kann nach demselben Verfahren hergestellt werden wie die optoelektronischen Bauelemente 10 und 20 der oben beschriebenen Ausführungsformen.
Das optoelektronische Bauelement 30 weist eine optische Linse 350 auf, die oberhalb der Oberseite 310 des Formkörpers 300 angeordnet ist. Die optische Linse 350 ist derart über dem vertieften ersten lateralen Abschnitt 311 der Oberseite 310 des Formkörpers 300 angeordnet, dass die optische Linse 350 durch die Vertiefung ausgerichtet bzw. justiert ist. Hierdurch ist auch eine sehr genaue Ausrichtung zwischen dem optoelektronischen Halbleiterchip 200 und der optischen Linse 350 erreicht. Bevorzugt wurde die optische Linse 350 bereits auf dem Formkörper 300 des optoelektronischen Bauelements 30 angeordnet, bevor das optoelektronische Bauelement 30 durch Zerteilen des Formkörpers 300 von weiteren optoelektronischen Bauelementen 30 getrennt wurde.
Im dargestellten Beispiel ist die optische Linse 350 als sphärische Kugellinse ausgebildet. Die optische Linse 350 kann jedoch auch eine andere Form aufweisen. Bei dem optoelektronischen Halbleiterchip 200 kann es sich um einen LED-Chip handeln. In diesem Fall kann die optische Linse 350 als Kollimationslinse dienen. Bei dem optoelektronischen Halbleiterchip 200 kann es sich jedoch beispielsweise auch um einen Photovoltaik-Chip handeln. In diesem Fall kann die optische Linse 350 als Konzentratoroptik dienen.
Falls der optoelektronische Halbleiterchip 200 ein Photovoltaik-Chip ist, so kann der optoelektronische Halbleiterchip 200, wie dargestellt, über mehrere Bonddrähte 260 mit dem in den Formkörper eingebetteten elektrisch leitenden Stift verbunden sein, um den elektrischen Widerstand der durch die Bonddrähte 260 gebildeten elektrisch leitenden Verbindung zu senken.
13 zeigt eine Schnittdarstellung des Trägers 100 während der Durchführung eines Verfahrens gemäß einer Variante des anhand der 1 bis 7 erläuterten Herstellungsverfahrens. Der in 13 dargestellte Verfahrensstand entspricht dem Verfahrensstand der 2. Allerdings wurde auf der strukturierten Trägeroberfläche 110 des Trägers 100 anstelle der flächigen Haftschicht 120 eine strukturierte Haftschicht 125 angeordnet. Die strukturierte Haftschicht 125 ist dabei lediglich in jenen Teilen der erhabenen ersten lateralen Abschnitte 111 der Trägeroberfläche 110 des Trägers 100 angeordnet, in denen im nachfolgenden, in 14 gezeigten, Bearbeitungsschritt optoelektronische Halbleiterchips 200 platziert werden. Die strukturierte Haftschicht 125 kann ansonsten wie die Haftschicht 120 ausgebildet sein und nach demselben Verfahren auf der Trägeroberfläche 110 des Trägers 100 angeordnet werden.
Die strukturierte Haftschicht 125 bietet gegenüber der flächigen Haftschicht 120 den Vorteil, dass die Außenkanten der erhabenen ersten lateralen Abschnitte 111, also die Übergangsbereiche zwischen den ersten lateralen Abschnitten 111 und den zweiten lateralen Abschnitten 112, nicht durch die strukturierte Haftschicht 125 bedeckt sind. Somit können die Außenkanten der ersten lateralen Abschnitte 111 durch ein automatisches Bilderkennungssystem einfacher und mit höherer Genauigkeit detektiert werden, wodurch sich auch eine Platzierungsgenauigkeit der optoelektronischen Halbleiterchips 200 auf der Trägeroberfläche 110 erhöhen lässt. Ein weiterer Vorteil der strukturierten Haftschicht 125 besteht darin, dass der an der Trägeroberfläche 110 ausgebildete Formkörper 300 in jenen lateralen Abschnitten der Oberseite 310 des Formkörpers 300, die bei der Herstellung des Formkörpers 300 nicht in Kontakt mit der strukturierten Haftschicht 125 stehen, auch nicht von eventuell an der Oberseite 310 verbleibenden Rückständen der strukturierten Haftschicht 125 gereinigt werden muss. Ein weiterer Vorteil der strukturierten Haftschicht 125 besteht darin, dass eventuelle Unebenheiten der strukturierten Haftschicht 125, beispielsweise Unebenheiten durch eine ungleichmäßige Abscheidung der Haftschicht 125, nicht zu einer Höhenvariation der Oberseite 310 des Formkörpers 300 führen, da die Oberseite 310 des Formkörpers 300 mit der strukturierten Haftschicht 125 nicht in Kontakt kommt.
15 zeigt eine schematische Schnittdarstellung dreier optoelektronischer Bauelemente 40 gemäß einer vierten Ausführungsform. Die optoelektronischen Bauelemente 40 weisen Übereinstimmungen mit den optoelektronischen Bauelementen 10, 20, 30 der oben beschriebenen Ausführungsform auf. Übereinstimmende Komponenten sind daher mit denselben Bezugszeichen versehen und werden nachfolgend nicht erneut detailliert beschrieben. Die optoelektronischen Bauelemente 40 sind nach einem Verfahren herstellbar, dass im Wesentlichen dem anhand der 1 bis 7 erläuterten Verfahren entspricht. Abweichungen werden nachfolgend erläutert.
Anstelle des Formkörpers 300 weisen die optoelektronischen Bauelemente 40 jeweils einen Formkörper 1300 auf. In der Darstellung der 15 sind die Formkörper 1300 der drei optoelektronischen Bauelemente 40 noch miteinander verbunden. In einem nachfolgenden Bearbeitungsschritt können die optoelektronischen Bauelemente 40 durch Zerteilen an festgelegten Trennbereichen 1301 voneinander getrennt werden. Die Formkörper 1300 können dasselbe Material aufweisen wie der Formkörper 300.
Eine Oberseite 1310 der zusammenhängenen Formkörper 1300 weist vertiefte erste laterale Abschnitte 1311 und erhabene zweite laterale Abschnitte 1312 auf. Je ein vertiefter erster lateraler Abschnitt 1311 der Oberseite 1310 bildet eine Kavität 1340 eines optoelektronischen Bauelements 40.
Im dargestellten Beispiel weist jedes optoelektronische Bauelement 40 zwei optoelektronische Halbleiterchips 200 auf. Die beiden optoelektronischen Halbleiterchips 200 jedes optoelektronischen Bauelements 40 sind jeweils im ersten lateralen Abschnitt 1311 im Bodenbereich der Kavität 1340 angeordnet. Die ersten Oberflächen 210 der optoelektronischen Halbleiterchips 200 sind im ersten lateralen Abschnitt 1311 der Oberseite 1310 des Formkörpers 1300 an der Oberseite 1310 des Formkörpers 1300 zugänglich. Die zweiten Oberflächen 220 der optoelektronischen Halbleiterchips 200 sind jeweils an einer abgeschliffenen Unterseite 325 des Formkörpers 1300 zugänglich. Es wäre jedoch auch möglich, die optoelektronischen Bauelemente 40 mit nur jeweils einem optoelektronischen Halbleiterchip auszubilden. Selbstverständlich könnte jedes der optoelektronischen Bauelemente 40 auch mehr als zwei optoelektronische Halbleiterchips 200 aufweisen.
An der abgeschliffenen Rückseite 325 des Formkörpers 1300 ist wiederum eine Metallisierung 330 angeordnet, deren einzelne laterale Flächenabschnitte jeweils zur Kontaktierung von an den zweiten Oberflächen 220 der optoelektronischen Halbleiterchips 200 angeordneten elektrischen Kontaktflächen dienen.
In den ersten lateralen Abschnitten 1311 weist der Formkörper 1300 lediglich eine geringe Dicke auf, die der Dicke der optoelektronischen Halbleiterchips 200 zwischen der ersten Oberfläche 210 und der zweiten Oberfläche 220 entspricht. Ein Formkörper 1300 derart geringer Dicke würde, insbesondere vor dem Zerteilen der Formkörper 1300 der Mehrzahl optoelektronischer Bauelemente 40 an den Trennbereichen 1301, nur eine geringe mechanische Stabilität aufweisen, was während der Bearbeitung der optoelektronischen Bauelemente 40 mit einem Bruchrisiko verbunden ist. Um dieses Bruchrisiko zu reduzieren, bewirken die erhabenen zweiten lateralen Abschnitte 1312 des Formkörpers 1300 eine mechanische Stabilisierung des Formkörpers 1300. Bevorzugt bilden die erhabenen zweiten lateralen Abschnitte 1312 an der Oberseite 1310 des Formkörpers 1300 vor dem Trennen der optoelektronischen Bauelemente 40 voneinander ein Gitter, wodurch eine besonders wirksame mechanische Stabilisierung erreicht wird. Da die voneinander getrennten optoelektronischen Bauelemente 40 ein wesentlich geringeres Bruchrisiko aufweisen, können die erhabenen zweiten lateralen Abschnitte 1312 während des Trennens der optoelektronischen Bauelemente 40 voneinander sogar entfernt werden, um optoelektronische Bauelemente 40 mit besonders geringen Abmessungen zu erhalten. Bleiben die zweiten lateralen Abschnitte 1312 jedoch erhalten, so können die dadurch gebildeten Kavitäten 1340 der optoelektronischen Bauelemente 40, wie in den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen, als optischer Reflektor, zur Aufnahme eines Füllmaterials oder zur Befestigung einer optischen Linse dienen.
16 zeigt eine Schnittansicht eines weiteren Trägers 2100. Der Träger 2100 weist eine strukturierte Trägeroberfläche 2110 auf. Die strukturierte Trägeroberfläche 2110 weist erhabene erste laterale Abschnitte 2111 und vertiefte zweite laterale Abschnitte 2112 auf. Insoweit entspricht der Träger 2100 dem Träger 100 der 1. Zusätzlich sind auf den erhabenen ersten lateralen Abschnitten 2111 der Trägeroberfläche 2110 des Trägers 2100 jedoch Pfosten 2120 angeordnet, die somit dritte laterale Abschnitte 2113 der Trägeroberfläche 2110 bilden und gegenüber den erhabenen ersten lateralen Abschnitten 2111 zusätzlich erhaben sind. Die Höhe der Pfosten 2120 gegenüber den ersten lateralen Abschnitten 2111 in Richtung senkrecht zur Trägeroberfläche 2110 entspricht der Dicke der optoelektronischen Halbleiterchips 200 zwischen der ersten Oberfläche 210 und der zweiten Oberfläche 220.
Analog zum anhand der 1 bis 7 erläuterten Verfahren kann auf der Trägeroberfläche 2110 des Trägers 2100 eine Haftschicht 120 oder eine strukturierte Haftschicht 125 angeordnet werden. Anschließend können optoelektronische Halbleiterchips 200 in den ersten lateralen Abschnitten 2111 auf der Trägeroberfläche 2110 des Trägers 2100 angeordnet werden. Auf elektrisch leitende Stifte 250 kann dabei verzichtet werden.
Schließlich wird über der Trägeroberfläche 2110 des Trägers 2100 ein Formkörpers 2300 ausgebildet, in den die optoelektronischen Halbleiterchips 200 eingebettet werden. 17 zeigt in Schnittdarstellung einen Teil des Formkörpers 2300. Der Formkörper 2300 kann aus demselben Material bestehen wie der Formkörper 300. Der Formkörper 2300 weist eine Oberseite 2310 auf, die während der Herstellung des Formkörpers 2300 der Trägeroberfläche 2110 des Trägers 2100 zugewandt war. Zusätzlich weist der Formkörper 2300 eine der Oberseite 2310 gegenüberliegende Unterseite 320 auf. Die Oberseite 2310 umfasst erste laterale Abschnitte 2311, die sich über den ersten lateralen Abschnitten 2111 der Trägeroberfläche 2110 gebildet haben, zweite laterale Abschnitte 2312, die sich oberhalb der zweiten lateralen Abschnitte 2112 der Trägeroberfläche 2110 gebildet haben, und dritte laterale Abschnitte 2313, die sich oberhalb der dritten lateralen Abschnitte 2113 der Trägeroberfläche 2110, also im Bereich der Pfosten 2120 des Trägers 2100, gebildet haben. Der erste laterale Abschnitt 2311 und der dritte laterale Abschnitt 2313 bilden gemeinsam eine Kavität 340, die seitlich von zweiten lateralen Abschnitten 2312 begrenzt wird. Im ersten lateralen Abschnitt 2311 der Oberseite 2310 des Formkörpers 2300 am Boden der Kavität ist die erste Oberfläche 210 des optoelektronischen Halbleiterchips 200 zugänglich. Der dritte laterale Abschnitt 2313 bildet eine Öffnung 2350, die sich vom Boden der Kavität tiefer in den Formkörper 2300 hinein erstreckt.
In einem nachfolgenden Bearbeitungsschritt wird die Unterseite 320 des Formkörpers 2300 durch Abschleifen teilweise entfernt, um eine abgeschliffene Unterseite 325 zu erhalten, an der die zweite Oberfläche 220 des optoelektronischen Halbleiterchips 200 zugänglich ist. Bevorzugt erfolgt das Abschleifen vor dem Zerteilen des Formkörpers 2300 an den Trennbereichen 301.
18 zeigt das Ergebnis des Bearbeitungsschritts in schematischer Schnittdarstellung. An der abgeschliffenen Unterseite 325 des Formkörpers 2300 ist die zweite Oberfläche 220 des optoelektronischen Halbleiterchips 200 zugänglich. Zusätzlich ist die Öffnung 2350 an der abgeschliffenen Unterseite 325 des Formkörpers 2300 geöffnet und bildet nun eine Durchgangsöffnung, die sich zwischen der abgeschliffenen Unterseite 325 des Formkörpers 2300 und der Oberseite 2310 des Formkörpers 2300 erstreckt.
In einem nachfolgenden Bearbeitungsschritt wird eine Metallisierung 2330 an der abgeschliffenen Unterseite 325 des Formkörpers 2300 angelegt. Das Anlegen der Metallisierung 2330 erfolgt bevorzugt noch vor dem Zerteilen des Formkörpers 2300. Durch ein anschließendes Zerteilen des Formkörpers 2300 entlang der Trennbereiche 301 ist eine Mehrzahl optoelektronischer Bauelemente 50 gemäß einer fünften Ausführungsform erhältlich. Ein optoelektronisches Bauelement 50 ist in 19 in schematischer Schnittdarstellung gezeigt.
Die Metallisierung 2330 umfasst eine auf der abgeschliffenen Unterseite 325 des Formkörpers 2300 angeordnete erste Kontaktfläche 2331 und eine an der abgeschliffenen Unterseite 325 angeordnete zweite Kontaktfläche 2332. Die erste Kontaktfläche 2331 und die zweite Kontaktfläche 2332 sind voneinander beabstandet und dadurch elektrisch gegeneinander isoliert. Die erste Kontaktfläche 2331 und die zweite Kontaktfläche 2332 können zur elektrischen Kontaktierung des optoelektronischen Bauelements 50 nach einem Verfahren zur Oberflächenmontage dienen.
Die erste Kontaktfläche 2331 steht in elektrisch leitender Verbindung mit einer an der zweiten Oberfläche 220 des optoelektronischen Halbleiterchips 200 angeordneten elektrischen Kontaktfläche. Die zweite Kontaktfläche 2332 steht in elektrisch leitender Verbindung mit einem Abschnitt der Metallisierung 2330, der sich entlang einer Wandung 2351 der Öffnung 2350 durch die Öffnung 2350 des Formkörpers 2300 bis zur Oberseite 2310 im ersten lateralen Abschnitt 2311 erstreckt und eine Durchkontaktierung 2333 bildet. Die Durchkontaktierung 2333 ist elektrisch leitend mit einer an der ersten Oberfläche 210 des optoelektronischen Halbleiterchips 200 angeordneten elektrischen Kontaktfläche verbunden. Somit steht die zweite Kontaktfläche 2332 über die sich durch die Öffnung 2350 erstreckende Durchkontaktierung 2333 in elektrisch leitender Verbindung mit der an der ersten Oberfläche 210 des optoelektronischen Halbleiterchips 200 angeordneten elektrischen Kontaktfläche.
In einer vereinfachten weiteren Ausführungsform kann der Formkörper 2300 des optoelektronischen Bauelements 50 lediglich die ersten lateralen Abschnitte 2311 und die dritten lateralen Abschnitte 2313 aufweisen. In dieser Ausführungsform ist an der Oberseite 2310 des Formkörpers 2300 somit keine Kavität 340 ausgebildet. Der zur Herstellung des Formkörpers 2300 gemäß dieser Ausführungsform verwendete Träger 2100 ist somit als ebene Scheibe ausgebildet, auf der Pfosten 2120 angeordnet sind.
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 Bauelement
20: optoelektronisches Bauelement
30: optoelektronisches Bauelement
40: optoelektronisches Bauelement
50: optoelektronisches Bauelement
100: Träger
110: Trägeroberfläche
111: erster lateraler Abschnitt (erhaben)
112: zweiter lateraler Abschnitt (vertieft)
120: Haftschicht
125: strukturierte Haftschicht
200: optoelektronischer Halbleiterchip
210: ersten Oberfläche
220: zweite Oberfläche
250: elektrisch leitender Stift
260: Bonddraht
300: Formkörper
301: Trennbereich
310: Oberseite
311: erster lateraler Abschnitt (vertieft)
312: zweiter lateraler Abschnitt (erhaben)
320: Unterseite
325: abgeschliffene Unterseite
330: Metallisierung
340: Kavität
341: Wandung
342: gerundete Wandung
350: optische Linse
1300: Formkörper
1301: Trennbereich
1310: Oberseite
1311: erster lateraler Abschnitt (vertieft)
1312: zweiter lateraler Abschnitt (erhaben)
1340: Kavität
2100: Träger
2110: Trägeroberfläche
2111: erster lateraler Abschnitt (erhaben)
2112: zweiter lateraler Abschnitt (vertieft)
2113: dritter lateraler Abschnitt (höher erhaben)
2120: Pfosten
2300: Formkörper
2310: Oberseite
2311: erster lateraler Abschnitt (vertieft)
2312: zweiter lateraler Abschnitt (erhaben)
2313: dritter lateraler Abschnitt (tiefer vertieft)
2330: Metallisierung
2331: erste Kontaktfläche
2332: zweite Kontaktfläche
2333: Durchkontaktierung
2350: Öffnung
2351: Wandung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102009036621 A1 [0003]

Claims

Verfahren zum Herstellen eines optoelektronischen Bauelements (10, 20, 30, 40, 50) mit den folgenden Schritten: – Bereitstellen eines Trägers (100, 2100) mit einer Trägeroberfläche (110, 2110), wobei ein erster lateraler Abschnitt (111, 2111, 2113) der Trägeroberfläche (110, 2110) gegenüber einem zweiten lateralen Abschnitt (112, 2112, 2111) der Trägeroberfläche (110, 2110) erhaben ist; – Anordnen eines optoelektronischen Halbleiterchips (200) mit einer ersten Oberfläche (210) und einer zweiten Oberfläche (220) auf der Trägeroberfläche (110, 2110), wobei die erste Oberfläche (210) der Trägeroberfläche (110, 2110) zugewandt wird; – Ausbilden eines Formkörpers (300, 1300, 2300) mit einer der Trägeroberfläche (110, 2110) zugewandten Oberseite (310, 1310, 2310) und einer der Oberseite (310, 1310, 2310) gegenüberliegenden Unterseite (320, 325), wobei der Halbleiterchip (200) zumindest teilweise in den Formkörper (300, 1300, 2300) eingebettet wird.
Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei eine Haftschicht (120, 125) auf zumindest einem Teil der Trägeroberfläche (110, 2110) angeordnet wird, wobei der Halbleiterchip (200) auf der Haftschicht (120, 125) angeordnet wird.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der folgende weitere Schritt durchgeführt wird: – Ablösen des Formkörpers (300, 1300, 2300) von dem Träger (100, 2100).
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei nach dem Ausbilden des Formkörpers (300, 1300, 2300) ein Teil des Formkörpers (300, 1300, 2300) entfernt wird.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein Abschnitt (311, 1311, 2311) der Oberseite (310, 1310, 2310) des Formkörpers (300, 1300, 2300) bündig mit der ersten Oberfläche (210) des Halbleiterchips (200) ausgebildet wird.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Unterseite (325) des Formkörpers (300, 1300, 2300) bündig mit der zweiten Oberfläche (220) des Halbleiterchips (200) ausgebildet wird.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei an der Unterseite (320, 325) des Formkörpers (300, 1300, 2300) eine Metallisierung (330, 2330) angeordnet wird.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein elektrisch leitendes Element (250) auf der Trägeroberfläche (110) angeordnet wird, wobei das elektrisch leitende Element (250) zumindest teilweise in den Formkörper (300, 1300) eingebettet wird.
Verfahren gemäß Anspruch 8, wobei eine elektrisch leitende Verbindung (260) zwischen dem Halbleiterchip (200) und dem elektrisch leitenden Element (250) angelegt wird.
Verfahren gemäß Anspruch 9, wobei eine Bondverbindung (260) zwischen dem Halbleiterchip (200) und dem elektrisch leitenden Element (250) angelegt wird.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Halbleiterchip (200) im ersten lateralen Abschnitt (111, 2111) der Trägeroberfläche (110, 2110) angeordnet wird.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der zweite laterale Abschnitt (112, 2112) der Trägeroberfläche (110, 2110) den ersten lateralen Abschnitt (111, 2111) ringförmig umschließt.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei an der Oberseite (310) des Formkörpers (300) ein erhabener lateraler Abschnitt (312) und ein vertiefter lateraler Abschnitt (311) ausgebildet werden, wobei in einem weiteren Schritt eine optische Linse (350) über dem vertieften lateralen Abschnitt (311) des Formkörpers (300) angeordnet wird.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Formkörper (300, 1300, 2300) aus einem optisch weißen Material ausgebildet wird.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Oberseite (310, 1310, 2310) des Formkörper (300, 1300, 2300) zumindest abschnittsweise mit einem optisch reflektierenden Material beschichtet wird.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Formkörper (2300) mit einer sich zwischen der Oberseite (2310) und der Unterseite (320, 325) erstreckenden Durchgangsöffnung (2350) ausgebildet wird, wobei an einer Wandung (2351) der Durchgangsöffnung (2350) eine leitfähige Beschichtung (2333) angeordnet wird.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Mehrzahl von Halbleiterchips (200) auf der Trägeroberfläche (110, 2110) angeordnet wird, wobei der Formkörper (300, 1300, 2300) in einem weiteren Schritt zerteilt wird.
Optoelektronisches Bauelement (10, 20, 30, 40, 50) mit einem optoelektronischen Halbleiterchip (200) mit einer ersten Oberfläche (210), wobei der Halbleiterchip (200) in einen Formkörper (300, 1300, 2300) mit einer Oberseite (310, 1310, 2310) eingebettet ist, wobei die erste Oberfläche (210) des Halbleiterchips (200) bündig mit einem ersten Abschnitt (311, 1311, 2311) der Oberseite (310, 1310, 2310) des Formkörpers (300, 1300, 2300) abschließt, wobei die Oberseite (310, 1310, 2310) des Formkörpers (300, 1300, 2300) einen zweiten Abschnitt aufweist (312, 1312, 2312), der gegenüber dem ersten Abschnitt (311, 1311, 2311) erhaben ist.
Optoelektronisches Bauelement (50) mit einem optoelektronischen Halbleiterchip (200), wobei der Halbleiterchip (200) in einen Formkörper (2300) mit einer Oberseite (2310) und einer der Oberseite (2310) gegenüberliegenden Unterseite (325) eingebettet ist, wobei der Formkörper (2300) eine sich zwischen der Oberseite (2310) und der Unterseite (325) erstreckende Durchgangsöffnung (2350) aufweist.
Optoelektronisches Bauelement (10, 20, 30, 40, 50) gemäß einem der Ansprüche 18 und 19, wobei der Formkörper (300, 1300, 2300) einstückig ausgebildet ist.