DE102013212247A1

DE102013212247A1 - Optoelektronisches Bauelement und Verfahren zu seiner Herstellung

Info

Publication number: DE102013212247A1
Application number: DE102013212247.0A
Authority: DE
Inventors: Jürgen Moosburger; Ion Stoll; Thomas Schwarz; Markus Richter; Georg Dirscherl
Original assignee: Osram Opto Semiconductors GmbH
Current assignee: Ams Osram International GmbH
Priority date: 2013-06-26
Filing date: 2013-06-26
Publication date: 2014-12-31
Anticipated expiration: 2033-06-27
Also published as: DE102013212247B4; CN105556687B; WO2014207037A1; US20160155891A1; CN105556687A

Abstract

Ein optoelektronisches Bauelement umfasst einen optoelektronischen Halbleiterchip, der derart in einen Formkörper eingebettet ist, dass eine Oberseite des optoelektronischen Halbleiterchips zumindest teilweise nicht durch den Formkörper bedeckt ist. Auf einer Oberseite des Formkörpers ist eine erste Metallisierung angeordnet. Die erste Metallisierung ist elektrisch gegen den optoelektronischen Halbleiterchip isoliert. Auf der ersten Metallisierung ist ein erstes Material angeordnet.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein optoelektronisches Bauelement gemäß Patentanspruch 1 sowie ein Verfahren zum Herstellen eines optoelektronischen Bauelements gemäß Patentanspruch 6.
Aus der DE 10 2009 036 621 A1 ist ein Verfahren zum Herstellen eines optoelektronischen Bauelements 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 Bauelemente 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 optoelektronisches Bauelement bereitzustellen. Diese Aufgabe wird durch ein optoelektronisches Bauelement mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Eine weitere 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 6 gelöst. In den abhängigen Ansprüchen sind verschiedene Weiterbildungen angegeben.
Ein optoelektronisches Bauelement umfasst einen optoelektronischen Halbleiterchip, der derart in einen Formkörper eingebettet ist, dass eine Oberseite des optoelektronischen Halbleiterchips zumindest teilweise nicht durch den Formkörper bedeckt ist. Dabei ist auf einer Oberseite des Formkörpers eine erste Metallisierung angeordnet. Die erste Metallisierung ist elektrisch gegen den optoelektronischen Halbleiterchip isoliert. Auf der ersten Metallisierung ist ein erstes Material angeordnet. Das erste Material kann beispielsweise durch elektrophoretische Abscheidung auf der ersten Metallisierung angeordnet sein. Da die erste Metallisierung elektrisch gegen den optoelektronischen Halbleiterchip isoliert ist, wird das erste Material dabei nicht auf der Oberseite des optoelektronischen Halbleiterchips abgeschieden. Vorteilhafterweise können der Formkörper, die erste Metallisierung und das auf der ersten Metallisierung angeordnete erste Material des optoelektronischen Bauelements jeweils eine geringe Dicke aufweisen. Dadurch weist das optoelektronische Bauelement vorteilhafterweise insgesamt nur eine sehr geringe Bauhöhe auf. Die Gesamtdicke des optoelektronischen Bauelements kann dabei nur geringfügig größer als die Dicke des optoelektronischen Halbleiterchips sein. Auch in lateraler Richtung kann das optoelektronische Bauelement vorteilhafterweise sehr kompakte Abmessungen aufweisen. Ein weiterer Vorteil des optoelektronischen Bauelements besteht darin, dass das auf der ersten Metallisierung angeordnete Material hochdicht ausgebildet sein kann.
In einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauelements weist das erste Material TiO₂, Al₂O₃, ZrO₂, SiO₂ oder HfO₂ auf. Dadurch kann das erste Material vorteilhafterweise eine hohe optische Reflektivität aufweisen. Hierdurch kann das auf der ersten Metallisierung an der Oberseite des Formkörpers angeordnete erste Material als optischer Reflektor des optoelektronischen Bauelements dienen. Durch den optoelektronischen Halbleiterchip des optoelektronischen Bauelements emittierte elektromagnetische Strahlung, die in der Umgebung des optoelektronischen Bauelements zum Formkörper des optoelektronischen Bauelements zurückgestreut wird, kann dann durch den durch das erste Material gebildeten Reflektor reflektiert werden, wodurch eine Absorption der elektromagnetischen Strahlung an der Oberseite des Formkörpers des optoelektronischen Bauelements verhindert wird. Hierdurch kann sich der nutzbare Anteil der durch den optoelektronischen Halbleiterchip des optoelektronischen Bauelements emittierten elektromagnetischen Strahlung vorteilhafterweise erhöhen. Da das auf der ersten Metallisierung auf der Oberseite des Formkörpers angeordnete erste Material eine hochdichte Schicht bilden kann, kann auf eine hohe Reflektivität der ersten Metallisierung verzichtet werden. Dies ermöglicht es, die erste Metallisierung aus einem kostengünstigen und korrosionsstabilen Material auszubilden, beispielsweise aus Aluminium.
Alternativ weist das erste Material des optoelektronischen Bauelements ein farbiges Pigment auf. Dadurch kann das erste Material einen gewünschten Farbeindruck des optoelektronischen Bauelements erzeugen. Das erste Material kann hierzu beispielsweise einen anorganischen Farbstoff oder ein Oxid oder ein Sulfid eines Übergangsmetalls aufweisen.
In einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauelements ist über der Oberseite des optoelektronischen Halbleiterchips ein Element angeordnet, das einen Leuchtstoff aufweist, der dazu ausgebildet ist, eine Wellenlänge einer elektromagnetischen Strahlung zu konvertieren. Vorteilhafterweise kann das Element dadurch eine Wellenlänge einer durch den optoelektronischen Halbleiterchip emittierten elektromagnetischen Strahlung konvertieren. Hierzu kann das Element elektromagnetische Strahlung mit einer ersten Wellenlänge absorbieren und dafür elektromagnetische Strahlung mit einer zweiten, typischerweise größeren, Wellenlänge emittieren. Der Leuchtstoff kann dabei beispielsweise ein organischer oder ein anorganischer Leuchtstoff sein. Der Leuchtstoff kann auch Quantenpunkte umfassen.
In einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauelements ist in den Formkörper ein elektrisch leitender Durchkontakt eingebettet. Vorteilhafterweise kann der in den Formkörper eingebettete Durchkontakt dazu dienen, einen an der Oberseite des optoelektronischen Halbleiterchips angeordneten elektrischen Kontakt elektrisch leitend mit einem an einer Rückseite des optoelektronischen Bauelements angeordneten elektrischen Kontakt zu verbinden. Dies ermöglicht es vorteilhafterweise, den optoelektronischen Halbleiterchip des optoelektronischen Bauelements elektrisch an der Rückseite des optoelektronischen Bauelements zu kontaktieren. Beispielsweise kann das optoelektronische Bauelement als SMD-Bauelement ausgebildet sein, das für eine Oberflächenmontage vorgesehen ist.
In einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauelements ist in den Formkörper eine Schutzdiode eingebettet. Vorteilhafterweise kann die Schutzdiode einem Schutz des optoelektronischen Halbleiterchips des optoelektronischen Bauelements vor einer Beschädigung durch eine elektrostatische Entladung dienen.
Ein Verfahren zum Herstellen eines optoelektronischen Bauelements umfasst Schritte zum Bereitstellen eines optoelektronischen Halbleiterchips, der derart in einen Formkörper eingebettet ist, dass eine Oberseite des optoelektronischen Halbleiterchips zumindest teilweise nicht durch den Formkörper bedeckt ist, zum Anlegen einer ersten Metallisierung auf einer Oberseite des Formkörpers, und zum Abscheiden eines ersten Materials auf der ersten Metallisierung mittels elektrophoretischer Deposition. Vorteilhafterweise kann das auf der ersten Metallisierung des durch dieses Verfahren erhältlichen optoelektronischen Bauelements angeordnete erste Material als optischer Reflektor dienen, durch den eine Reflektivität des optoelektronischen Bauelements erhöht wird. Der optische Reflektor kann durch den optoelektronischen Halbleiterchip des durch das Verfahren erhältlichen optoelektronischen Bauelements emittierte elektromagnetische Strahlung, die in der Umgebung des optoelektronischen Bauelements zu dem optoelektronischen Bauelement zurückgestreut wird, erneut reflektieren und dadurch den nutzbaren Anteil der durch den optoelektronischen Halbleiterchip emittierten elektromagnetischen Strahlung erhöhen. Vorteilhafterweise erlaubt das Verfahren eine Abscheidung einer hochdichten Schicht des ersten Materials auf der ersten Metallisierung.
Dadurch kann die erste Metallisierung aus einem kostengünstigen und korrosionsbeständigen Material ausgebildet werden, dessen Reflektivität nur von untergeordneter Bedeutung ist. Ein besonderer Vorteil des Verfahrens besteht darin, dass es die Herstellung eines optoelektronischen Bauelements mit geringer Gesamtdicke ermöglicht. Der Formkörper kann mit einer Dicke ausgebildet werden, die im Wesentlichen der Dicke des optoelektronischen Halbleiterchips entspricht. Die erste Metallisierung und das erste Material können ebenfalls mit sehr geringen Dicken angelegt werden. Auch in lateraler Richtung kann das durch das Verfahren erhältliche optoelektronische Bauelement mit sehr kompakten Abmessungen hergestellt werden.
In einer Ausführungsform des Verfahrens wird die erste Metallisierung so angelegt, dass die erste Metallisierung elektrisch gegen den optoelektronischen Halbleiterchip isoliert ist. Vorteilhafterweise wird das erste Material dadurch bei der Abscheidung des ersten Materials auf der ersten Metallisierung nicht auf der Oberseite des optoelektronischen Halbleiterchips abgeschieden. Dadurch bleibt die Oberseite des optoelektronischen Halbleiterchips strahlungsdurchlässig.
In einer Ausführungsform des Verfahrens wird das erste Material in Form von Partikeln abgeschieden, die eine mittlere Größe zwischen 200 nm und 10 µm aufweisen, bevorzugt eine Größe zwischen 400 nm und 800 nm. Vorteilhafterweise ermöglicht die Abscheidung des ersten Materials in Form von Partikeln dieser Größe die Erzeugung einer hochdichten Schicht des ersten Materials.
In einer Ausführungsform des Verfahrens wird der in den Formkörper eingebettete optoelektronische Halbleiterchip so bereitgestellt, dass eine Unterseite des optoelektronischen Halbleiterchips zumindest teilweise nicht durch den Formkörper bedeckt ist. Vorteilhafterweise weist der Formkörper dadurch eine sehr geringe Dicke auf, die im Wesentlichen der Dicke des optoelektronischen Halbleiterchips entspricht. Dadurch, dass die Unterseite des optoelektronischen Halbleiterchips zumindest teilweise nicht durch den Formkörper bedeckt ist, kann der optoelektronische Halbleiterchip des durch das Verfahren erhältlichen optoelektronischen Bauelements an seiner Unterseite elektrisch kontaktiert werden. Dadurch kann das durch das Verfahren erhältliche optoelektronische Bauelement besonders einfach und kompakt ausgebildet sein.
In einer Ausführungsform des Verfahrens umfasst das Bereitstellen des in den Formkörper eingebetteten optoelektronischen Halbleiterchips ein Einbetten des optoelektronischen Halbleiterchips in den Formkörper mittels eines Moldprozesses. Das Einbetten des optoelektronischen Halbleiterchips in den Formkörper kann dabei beispielsweise durch ein Formpressen (compression molding) oder durch ein Spritzpressen (transfer molding), insbesondere durch ein folienunterstütztes Spritzpressen (film assisted transfer molding), erfolgen. Vorteilhafterweise ist das Verfahren dadurch einfach und kostengünstig durchführbar und eignet sich für eine Massenproduktion.
In einer Ausführungsform des Verfahrens umfasst dieses einen weiteren Schritt zum Anlegen einer zweiten Metallisierung auf der Oberseite des Formkörpers, die elektrisch gegen die erste Metallisierung isoliert ist. Vorteilhafterweise kann die zweite Metallisierung zur elektrischen Kontaktierung des optoelektronischen Halbleiterchips des durch das Verfahren erhältlichen optoelektronischen Bauelements dienen. Da die zweite Metallisierung gegen die erste Metallisierung elektrisch isoliert ist, wird beim elektrophoretischen Abscheiden des ersten Materials das erste Material nicht auf der zweiten Metallisierung abgeschieden.
In einer Ausführungsform des Verfahrens umfasst dieses einen weiteren Schritt zum Abscheiden eines zweiten Materials mittels elektrophoretischer Deposition. Das zweite Material kann dabei insbesondere über der zweiten Metallisierung abgeschieden werden. Da die zweite Metallisierung elektrisch gegen die erste Metallisierung isoliert ist, wird das zweite Material während der elektrophoretischen Deposition des zweiten Materials dann nicht über der ersten Metallisierung abgeschieden.
In einer Ausführungsform des Verfahrens weist das zweite Material einen Leuchtstoff auf, der dazu ausgebildet ist, eine Wellenlänge einer elektromagnetischen Strahlung zu konvertieren. Vorteilhafterweise kann das zweite Material zur Konvertierung einer durch den optoelektronischen Halbleiterchip des durch das Verfahren erhältlichen optoelektronischen Bauelements emittierten elektromagnetischen Strahlung dienen. Hierzu kann das zweite Material über der Oberseite des optoelektronischen Halbleiterchips abgeschieden werden. Die Abscheidung des zweiten Materials mittels elektrophoretischer Deposition erlaubt dabei vorteilhafterweise die Herstellung einer hochdichten, dünnen und thermisch gut angebundenen Schicht des zweiten Materials.
In einer Ausführungsform des Verfahrens wird das zweite Material in Form von Partikeln abgeschieden, die eine mittlere Größe zwischen 500 nm und 30 µm aufweisen, bevorzugt eine Größe zwischen 8 µm und 15 µm. Vorteilhafterweise erlaubt die Abscheidung des zweiten Materials in Form von Partikeln dieser Größe eine Herstellung einer dünnen und hochdichten Schicht des zweiten Materials.
In einer Ausführungsform des Verfahrens umfasst dieses einen weiteren Schritt zum Entfernen zumindest eines Teils der zweiten Metallisierung. Vorteilhafterweise können dadurch eventuell auf der Oberseite des optoelektronischen Halbleiterchips abgeschiedene Teile der zweiten Metallisierung entfernt werden. Hierdurch erhöht sich die Strahlungsdurchlässigkeit der auf der Oberseite des optoelektronischen Halbleiterchips abgeschiedenen Schichten vorteilhafterweise.
In einer Ausführungsform des Verfahrens umfasst dieses einen weiteren Schritt zum Abscheiden einer Schutzschicht über dem ersten Material. Vorteilhafterweise kann die Schutzschicht zur Fixierung des zweiten Materials dienen. Falls kein zweites Material abgeschieden worden ist, so kann die Schutzschicht ihrerseits auch dazu dienen, eine Wellenlänge einer elektromagnetischen Strahlung zu konvertieren. Die Schutzschicht kann beispielsweise Silikon oder ein Material aus der Klasse der Parylene aufweisen.
In einer Ausführungsform des Verfahrens weist die Schutzschicht einen Leuchtstoff auf, der dazu ausgebildet ist, eine Wellenlänge einer elektromagnetischen Strahlung zu konvertieren. Der Leuchtstoff kann beispielsweise ein organischer Leuchtstoff oder ein anorganischer Leuchtstoff sein. Der Leuchtstoff kann auch Quantenpunkte umfassen. Vorteilhafterweise kann die Schutzschicht des durch das Verfahren erhältlichen optoelektronischen Bauelements dadurch zur Konvertierung einer Wellenlänge einer durch den optoelektronischen Halbleiterchip des optoelektronischen Bauelements emittierten elektromagnetischen Strahlung dienen.
In einer Ausführungsform des Verfahrens umfasst dieses einen weiteren Schritt zum Anordnen eines wellenlängenkonvertierenden Elements über der Oberseite des optoelektronischen Halbleiterchips. Das wellenlängenkonvertierende Element kann dabei einen Leuchtstoff aufweisen, der dazu ausgebildet ist, eine Wellenlänge einer elektromagnetischen Strahlung zu konvertieren. Der Leuchtstoff kann beispielsweise ein organischer oder ein anorganischer Leuchtstoff sein und auch Quantenpunkte umfassen. Vorteilhafterweise kann das über der Oberseite des optoelektronischen Halbleiterchips angeordnete wellenlängenkonvertierende Element des durch dieses Verfahren erhältlichen optoelektronischen Bauelements dazu dienen, eine Wellenlänge einer durch den optoelektronischen Halbleiterchip emittierten elektromagnetischen Strahlung zu konvertieren.
In einer Ausführungsform des Verfahrens wird der Formkörper mit einem zweiten eingebetteten optoelektronischen Halbleiterchip bereitgestellt. Dabei wird die erste Metallisierung so angelegt, dass ein zusammenhängender Abschnitt der ersten Metallisierung die Oberseite des ersten optoelektronischen Halbleiterchips und eine Oberseite des zweiten optoelektronischen Halbleiterchips umgrenzt. Vorteilhafterweise ermöglicht das Verfahren dadurch eine parallele Herstellung einer Mehrzahl optoelektronischer Bauelemente. Dabei kann durch die zusammenhängende erste Metallisierung das erste Material gleichzeitig in einem gemeinsamen elektrophoretischen Depositionsprozess auf allen optoelektronischen Bauelementen abgeschieden werden. Durch die parallele Herstellung einer Mehrzahl optoelektronischer Bauelemente in gemeinsamen Arbeitsgängen sinken vorteilhafterweise die Herstellungskosten pro einzelnem optoelektronischen Bauelement.
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 schematisierter Darstellung:
1 eine Aufsicht auf einen Formkörper eines ersten optoelektronischen Bauelements mit einem eingebetteten optoelektronischen Halbleiterchip;
2 eine geschnittene Seitenansicht des Formkörpers;
3 eine Aufsicht auf den Formkörper mit darauf angeordneten Metallisierungen;
4 eine geschnittene Seitenansicht des Formkörpers und der Metallisierungen;
5 eine Aufsicht auf den Formkörper mit über den Metallisierungen abgeschiedenen Materialien;
6 eine geschnittene Seitenansicht des Formkörpers mit den Metallisierungen und den darüber abgeschiedenen Materialien;
7 eine Aufsicht auf einen Bauelementeverbund;
8 eine Aufsicht auf einen Formkörper eines zweiten optoelektronischen Bauelements;
9 eine geschnittene Seitenansicht des zweiten optoelektronischen Bauelements;
10 eine Aufsicht auf einen Formkörper eines dritten optoelektronischen Bauelements;
11 eine geschnittene Seitenansicht des dritten optoelektronischen Bauelements; und
12 eine geschnittene Seitenansicht eines vierten optoelektronischen Bauelements.
1 zeigt eine schematische Aufsicht auf einen Formkörper 100 eines ersten optoelektronischen Bauelements 10 in einem unfertigen Bearbeitungsstand während der Herstellung des ersten optoelektronischen Bauelements 10. 2 zeigt eine geschnittene Seitenansicht des Formkörpers 100 des ersten optoelektronischen Bauelements 10 im selben Bearbeitungsstand.
Der Formkörper 100 weist ein elektrisch isolierendes Kunststoffmaterial auf, beispielsweise ein auf einem Epoxid oder auf Silikon basierendes Kunststoffmaterial. Das Material des Formkörpers 100 kann beispielsweise schwarz sein. Der Formkörper 100 ist bevorzugt durch einen Moldprozess hergestellt worden, beispielsweise durch Formpressen (compression molding) oder durch Spritzgießen (transfer molding), insbesondere durch folienunterstütztes Spritzgießen (film assistet transfer molding). Der Formkörper 100 weist eine Oberseite 101 und eine der Oberseite 101 gegenüberliegende Unterseite 102 auf. Die Oberseite 101 und die Unterseite 102 des Formkörpers 100 sind bevorzugt jeweils im Wesentlichen plan ausgebildet.
Ein optoelektronischer Halbleiterchip 200 ist in den Formkörper 100 eingebettet. Bevorzugt wurde der optoelektronische Halbleiterchip 200 bereits während der Herstellung des Formkörpers 100 in das Material des Formkörpers 100 eingebettet. Der optoelektronische Halbleiterchip 200 weist eine Oberseite 201 und eine der Oberseite 201 gegenüberliegende Unterseite 202 auf. Der optoelektronische Halbleiterchip 200 ist derart in den Formkörper 100 eingebettet, dass seine Oberseite 201 zumindest teilweise nicht durch das Material des Formkörpers 100 bedeckt ist. Bevorzugt liegt die Oberseite 201 des optoelektronischen Halbleiterchips 200 vollständig frei und schließt etwa bündig mit der Oberseite 101 des Formkörpers 100 ab. Auch die Unterseite 202 des optoelektronischen Halbleiterchips 200 ist bevorzugt zumindest teilweise nicht durch den Formkörper 100 bedeckt. Im in 1 und 2 dargestellten Beispiel des ersten optoelektronischen Bauelements 10 ist die Unterseite 202 des optoelektronischen Halbleiterchips 200 vollständig frei und schließt etwa bündig mit der Unterseite 102 des Formkörpers 100 ab.
Der optoelektronische Halbleiterchip 200 ist dazu ausgebildet, elektromagnetische Strahlung, beispielsweise sichtbares Licht, zu emittieren. Dabei bildet eine an der Oberseite 201 des optoelektronischen Halbleiterchips 200 ausgebildete Mesa 230 eine Strahlungsemissionsfläche des optoelektronischen Halbleiterchips 200. Der optoelektronische Halbleiterchip 200 kann beispielsweise ein Leuchtdiodenchip (LED-Chip) sein. Der optoelektronische Halbleiterchip 200 kann aber auch ein Laserchip oder ein anderer optoelektronischer Halbleiterchip sein.
Der optoelektronische Halbleiterchip 200 weist eine obere elektrische Kontaktfläche 210 auf, die in einem Eckbereich der Oberseite 201 des optoelektronischen Halbleiterchips 200 angeordnet ist. Außerdem weist der optoelektronische Halbleiterchip 200 eine untere elektrische Kontaktfläche 220 auf, die an der Unterseite 202 des optoelektronischen Halbleiterchips 200 angeordnet ist. Zwischen der oberen elektrischen Kontaktfläche 210 und der unteren elektrischen Kontaktfläche 220 kann eine elektrische Spannung an den optoelektronischen Halbleiterchip 200 angelegt werden, um eine Emission elektromagnetischer Strahlung durch den optoelektronischen Halbleiterchip 200 zu bewirken. Es ist auch möglich, beide elektrischen Kontaktflächen des optoelektronischen Halbleiterchips 200 an der Unterseite 202 oder an der Oberseite 201 des optoelektronischen Halbleiterchips 200 anzuordnen. Falls beide elektrischen Kontaktflächen an der Oberseite 201 des optoelektronischen Halbleiterchips 200 angeordnet sind, so kann die Unterseite 202 des optoelektronischen Halbleiterchips 200 wahlweise durch das Material des Formkörpers 100 bedeckt sein.
Zusätzlich zu dem optoelektronischen Halbleiterchip 200 ist ein Durchkontakt 300 in den Formkörper 100 des ersten optoelektronischen Bauelements 10 eingebettet. Der Durchkontakt 300 erstreckt sich zwischen der Oberseite 101 und der Unterseite 102 des Formkörpers 100 durch den Formkörper 100 und ist an Oberseite 101 und Unterseite 102 des Formkörpers 100 jeweils zugänglich. Der Durchkontakt 300 weist ein elektrisch leitendes Material auf, beispielsweise ein geeignet dotiertes Halbleitermaterial oder ein Metall. Der Durchkontakt 300 ist bevorzugt gemeinsam mit dem optoelektronischen Halbleiterchip 200 bereits während der Herstellung des Formkörpers 100 in das Material des Formkörpers 100 eingebettet worden. Der Durchkontakt 300 kann jedoch auch erst nach der Herstellung des Formkörpers 100 in den Formkörper 100 eingebracht worden sein.
Der Formkörper 100 des ersten optoelektronischen Bauelements 10 weist ferner einen eingebetteten Schutzchip 400 auf. Der Schutzchip 400 erstreckt sich zwischen der Oberseite 101 und der Unterseite 102 des Formkörpers 100 durch den Formkörper 100 und ist an Oberseite 101 und Unterseite 102 des Formkörpers 100 zugänglich. Der Schutzchip 400 ist zum Schutz des optoelektronischen Halbleiterchips 200 vor einer Beschädigung durch elektrostatische Entladungen vorgesehen. Der Schutzchip 400 kann beispielsweise als Schutzdiode ausgebildet sein. Der Schutzchip 400 ist bevorzugt gemeinsam mit dem optoelektronischen Halbleiterchip 200 bereits während der Herstellung des Formkörpers 100 in das Material des Formkörpers 100 eingebettet worden.
3 zeigt eine schematische Aufsicht auf die Oberseite 101 des Formkörpers 100 des optoelektronischen Bauelements 10 in einem der Darstellung der 1 zeitlich nachfolgenden Bearbeitungsstand. 4 zeigt eine schematische geschnittene Seitenansicht des Formkörpers 100 des ersten optoelektronischen Bauelements 10 im in 3 dargestellten Bearbeitungsstand.
Auf der Oberseite 101 des Formkörpers 100 sind eine erste Metallisierung 510 und eine zweite Metallisierung 520 angeordnet worden. Die erste Metallisierung 510 und die zweite Metallisierung 520 sind in unterschiedlichen lateralen Abschnitten der Oberseite 101 des Formkörpers 100 angeordnet, voneinander beabstandet und elektrisch gegeneinander isoliert. Die erste Metallisierung 510 und die zweite Metallisierung 520 können beispielsweise mit den Methoden der planaren Verbindungstechnologie auf der Oberseite 101 des Formkörpers 100 angeordnet worden sein.
Die erste Metallisierung 510 und die zweite Metallisierung 520 können unterschiedliche Materialien oder dasselbe Material aufweisen. Die erste Metallisierung 510 weist bevorzugt ein Material mit hoher optischer Reflektivität auf, beispielsweise Silber oder Aluminium. Die zweite Metallisierung 520 weist bevorzugt ein elektrisch gut leitendes Material auf. Die zweite Metallisierung 520 kann beispielsweise Kupfer oder Nickel aufweisen.
Vor dem Anordnen der ersten Metallisierung 510 und der zweiten Metallisierung 520 auf der Oberseite 101 des Formkörpers 100 ist eine Isolationsschicht 500 auf Teilen der Oberseite 101 des Formkörpers 100, der Oberseite 201 des optoelektronischen Halbleiterchips 200 und den an der Oberseite 101 des Formkörpers 100 freiliegenden Oberseiten des Durchkontakts 300 und des Schutzchips 400 angelegt worden. Die Isolationsschicht 500 bedeckt Teile der Außenkanten der Oberseite 201 des optoelektronischen Halbleiterchips 200 und der Oberseiten des Durchkontakts 300 und des Schutzchips 400. Dadurch werden die in diesen Bereichen über der Isolationsschicht 500 angeordneten Metallisierungen 510, 520 elektrisch von den Kanten des optoelektronischen Halbleiterchips 200, des Durchkontakts 300 und des Schutzchips 400 isoliert. Dadurch werden Kurzschlüsse zwischen der ersten Metallisierung 510 und der zweiten Metallisierung 520 und zwischen der oberen elektrischen Kontaktfläche 210 und der unteren elektrischen Kontaktfläche 220 des optoelektronischen Halbleiterchips 200 verhindert.
Die zweite Metallisierung 520 erstreckt sich von der Oberseite des Durchkontakts 300 über die Oberseite des Schutzchips 400 zur oberen elektrischen Kontaktfläche 210 des optoelektronischen Halbleiterchips 200 und bildet dadurch eine elektrisch leitende Verbindung zwischen dem Durchkontakt 300, dem Schutzchip 400 und der oberen elektrischen Kontaktfläche 210 des optoelektronischen Halbleiterchips 200.
Die Mesa 230 an der Oberseite 201 des optoelektronischen Halbleiterchips 200 ist elektrisch leitend ausgebildet und dadurch ebenfalls elektrisch leitend mit der zweiten Metallisierung 520 verbunden. Wäre die Mesa 230 des optoelektronischen Halbleiterchips 200 selbst nicht elektrisch leitend ist, so könnte sich die zweite Metallisierung 520 auch über die Mesa 230 an der Oberseite 201 des optoelektronischen Halbleiterchips 200 erstrecken.
Die erste Metallisierung 510 erstreckt sich bevorzugt im Wesentlichen über alle übrigen Abschnitte der Oberseite 101 des Formkörpers 100. Die erste Metallisierung 510 kann sich auch teilweise über den Durchkontakt 300 und den Schutzchip 400 erstrecken, ist dabei jedoch durch die Isolationsschicht 500 gegen den Durchkontakt 300 und den Schutzchip 400 isoliert.
An der Unterseite 102 des Formkörpers 100 ist eine Rückseitenmetallisierung 530 angeordnet worden. Die Rückseitenmetallisierung 530 bildet eine elektrisch leitende Verbindung zwischen der an der Unterseite 102 des Formkörpers 100 freiliegenden Unterseite des Schutzchips 400 und der unteren elektrischen Kontaktfläche 220 des optoelektronischen Halbleiterchips 200.
Somit ist der Schutzchip 400 dem optoelektronischen Halbleiterchip 200 mittels der Rückseitenmetallisierung 530 und der zweiten Metallisierung 520 elektrisch parallelgeschaltet. Die Parallelschaltung des optoelektronischen Halbleiterchips 200 und des Schutzchips 400 ist zwischen der an der Unterseite 102 des Formkörpers 100 zugänglichen Unterseite des Durchkontakts 300 und der unteren elektrischen Kontaktfläche 220 des optoelektronischen Halbleiterchips 200 zugänglich.
Zwischen der Unterseite des Schutzchips 400 und der unteren elektrischen Kontaktfläche 220 des optoelektronischen Halbleiterchips 200 kann eine elektrische Spannung an den optoelektronischen Halbleiterchip 200 angelegt werden, um eine Emission elektromagnetischer Strahlung durch den optoelektronischen Halbleiterchip 200 zu bewirken.
Die elektrisch leitend mit der unteren elektrischen Kontaktfläche 220 des optoelektronischen Halbleiterchips 200 verbundene Rückseitenmetallisierung 530 und eine an der Unterseite des Schutzchips 400 angeordnete Metallisierung können als Lötkontakte zur elektrischen Kontaktierung des ersten optoelektronischen Bauelements 10 dienen. Das erste optoelektronische Bauelement 10 kann dann beispielsweise als SMD-Bauelement dienen, das für eine Oberflächenmontage vorgesehen ist, beispielsweise für eine Oberflächenmontage mittels Wiederaufschmelzlöten (Reflow-Löten).
5 zeigt eine schematische Aufsicht auf die Oberseite 101 des Formkörpers 100 des ersten optoelektronischen Bauelements 10 mit den darauf angeordneten Metallisierungen 510, 520 in einem der Darstellung der 3 zeitlich nachfolgenden Bearbeitungsstand. 6 zeigt eine schematische geschnittene Seitenansicht des Formkörpers 100 des ersten optoelektronischen Bauelements 10 im selben Bearbeitungsstand. In den Darstellungen der 5 und 6 ist die Herstellung des ersten optoelektronischen Bauelements 10 im Wesentlichen abgeschlossen.
Über der ersten Metallisierung 510 an der Oberseite 101 des Formkörpers 100 ist eine Spiegelschicht 610 abgeschieden worden. Die Spiegelschicht 610 weist ein erstes Material 615 auf. Das erste Material 615 ist durch elektrophoretische Deposition über der ersten Metallisierung 510 angeordnet worden. Das erste Material 615 hat sich dabei nur im Bereich der ersten Metallisierung 510 angelagert.
Das erste Material 615 der Spiegelschicht 610 ist bevorzugt ein optisch gut reflektierendes Material. Beispielsweise kann das erste Material 615 der Spiegelschicht 610 TiO₂, Al₂O₃, ZrO₂, SiO₂ oder HfO₂ aufweisen. Die Spiegelschicht 610 bildet dadurch eine optisch reflektierende Schicht, die zur Reflexion elektromagnetischer Strahlung dienen kann. Beispielsweise kann die Spiegelschicht 610 elektromagnetische Strahlung, die durch den optoelektronischen Halbleiterchip 200 emittiert und in der Umgebung des ersten optoelektronischen Bauelements 10, beispielsweise an einem umgebenden Gehäuse, zurück zur Oberseite 101 des Formkörpers 100 reflektiert wurde, erneut reflektieren und dadurch nutzbar machen. Ohne die Spiegelschicht 610 würde die zur Oberseite 101 des Formkörpers 100 zurückgeworfene Strahlung an der Oberseite 101 des Formkörpers 100 absorbiert und wäre damit verloren.
Das erste Material 615 der Spiegelschicht 610 kann alternativ aber auch ein farbiges Pigment aufweisen. Beispielsweise kann das erste Material 615 in diesem Fall einen anorganischen Farbstoff oder ein Oxid oder ein Sulfid eines Übergangsmetalls aufweisen. In diesem Fall bildet das über der ersten Metallisierung 510 abgeschiedene erste Material 615 statt der Spiegelschicht 610 eine Farbschicht, die dazu dient, einen gewünschten Farbeindruck des ersten optoelektronischen Bauelements 10 zu erzeugen.
Bevorzugt wurde das erste Material 615 in Form von Partikeln elektrophoretisch an der ersten Metallisierung 510 abgeschieden. Die Partikel können dabei bevorzugt eine mittlere Größe zwischen 200 nm und 10 µm aufweisen, besonders bevorzugt eine Partikelgröße zwischen 400 nm und 800 nm. Die mittlere Größe der Partikel kann beispielsweise durch einen d50-Wert definiert sein. In diesem Fall ist der Durchmesser von 50 Gewichtsprozent aller Partikel kleiner oder gleich der mittleren Größe.
Zwischen den in 3 und 4 und den in 5 und 6 dargestellten Bearbeitungsständen des ersten optoelektronischen Bauelements 10 ist außerdem über der zweiten Metallisierung 520 eine Konverterschicht 620 abgeschieden worden. Die Konverterschicht 620 weist ein zweites Material 625 auf. Das zweite Material 625 der Konverterschicht 620 ist mittels elektrophoretischer Deposition an der zweiten Metallisierung 520 angeordnet worden. Das zweite Material 625 der Konverterschicht 620 hat sich dabei über der zweiten Metallisierung 520 und über der elektrisch leitend mit der zweiten Metallisierung 520 verbundenen Oberseite 201 des optoelektronischen Halbleiterchips 200 angelagert. In den übrigen Bereichen des ersten optoelektronischen Bauelements 10 hat sich das zweite Material 625 der Konverterschicht 620 nicht angelagert.
Falls sich die zweite Metallisierung 520 über die Oberseite 201 des optoelektronischen Halbleiterchips 200 erstreckt hat, so ist der an der Oberseite 201 des optoelektronischen Halbleiterchips 200 angeordnete Teil der zweiten Metallisierung 520 nach der elektrophoretischen Abscheidung des zweiten Materials 625 der Konverterschicht 620 wieder entfernt worden, ohne dabei die Konverterschicht 620 zu entfernen.
Das zweite Material 625 der Konverterschicht 620 weist einen Leuchtstoff auf, der dazu ausgebildet ist, eine Wellenlänge einer elektromagnetischen Strahlung zu konvertieren. Hierzu kann der Leuchtstoff elektromagnetische Strahlung mit einer ersten Wellenlänge absorbieren und elektromagnetische Strahlung mit einer zweiten, typischerweise größeren, Wellenlänge emittieren. Der Leuchtstoff des zweiten Materials 620 der Konverterschicht 620 ist insbesondere dazu vorgesehen, eine Wellenlänge einer durch den optoelektronischen Halbleiterchip 200 des ersten optoelektronischen Bauelements 10 emittierten elektromagnetischen Strahlung zu konvertieren. Das zweite Material 625 der Konverterschicht 620 kann beispielsweise einen Stoff oder ein Stoffgemisch aus der folgenden Stoffgruppe aufweisen: Ce³⁺-dotierte Granate wie YAG:Ce und LuAG, beispielsweise (Y,Lu)₃(Al,Ga)₅O₁₂:Ce³⁺, Eu²⁺-dotierte Nitride, beispielsweise CaAlSiN₃:Eu²⁺, (Ba,Sr)₂Si₅N₈:Eu²⁺, Eu²⁺-dotierte Sulfide, SiONe, SiAlON, Orthosilicate, beispielsweise (Ba,Sr)₂SiO₄:Eu²⁺, Chlorosilicate, Chlorophosphate, BAM (Bariummagnesiumaluminat:Eu) und/oder SCAP, Halophosphat.
Bei der elektrophoretischen Deposition der Konverterschicht 620 wird das zweite Material 625 bevorzugt in Form von Partikeln abgeschieden, die eine mittlere Größe zwischen 500 nm und 30 µm aufweisen, besonders bevorzugt eine mittlere Größe zwischen 8 µm und 15 µm. Die mittlere Größe der Partikel kann beispielsweise durch einen d50-Wert definiert sein. In diesem Fall ist der Durchmesser von 50 Gewichtsprozent aller Partikel kleiner oder gleich der mittleren Größe.
Nach der elektrophoretischen Abscheidung der Spiegelschicht 610 und der elektrophoretischen Abscheidung der Konverterschicht 620 wurde eine Schutzschicht 630 über der Spiegelschicht 610 und der Konverterschicht 620 aufgebracht. Die Schutzschicht 630 dient der Fixierung des zweiten Materials 625 der Konverterschicht 620 und kann auch der Fixierung des ersten Materials 615 der Spiegelschicht 610 dienen. Darüber hinaus kann die Schutzschicht 630 auch einem Korrosionsschutz dienen.
Die Schutzschicht 630 weist bevorzugt ein optisch im Wesentlichen transparentes Material auf. Insbesondere ist die Schutzschicht 630 bevorzugt transparent für elektromagnetische Strahlung mit der durch den optoelektronischen Halbleiterchip 200 emittierten Wellenlänge und/oder mit der durch die Konverterschicht 620 erzeugten Wellenlänge. Die Schutzschicht 630 kann beispielsweise Silikon aufweisen. Bevorzugt weist die Schutzschicht 630 jedoch ein Material aus der Klasse der Parylene auf, insbesondere des Parylens vom Typ F. In diesem Fall weist das Material der Schutzschicht 630 vorteilhafterweise eine gute Spaltgängigkeit auf, wodurch eine besonders wirksame Fixierung des zweiten Materials 625 der Konverterschicht 620 erreicht werden kann.
7 zeigt eine schematische Aufsicht auf einen Bauelementeverbund 700. Der Bauelementeverbund 700 umfasst eine Mehrzahl erster optoelektronischer Bauelemente 10, an denen die anhand der 1 bis 6 erläuterten Herstellungsschritte gleichzeitig parallel durchgeführt werden. Dies ermöglicht eine parallele Produktion mehrerer erster optoelektronischer Bauelemente 10 in gemeinsamen Arbeitsgängen, wodurch die Herstellungskosten pro einzelnem ersten optoelektronischen Bauelement 10 sinken.
Im Bauelementeverbund 700 sind die Formkörper 100 der einzelnen ersten optoelektronischen Bauelemente 10 derart miteinander verbunden, dass diese einen gemeinsamen großen Formkörper 100 bilden, in den eine Mehrzahl optoelektronischer Halbleiterchips 200 und eine entsprechende Mehrzahl von Durchkontakten 300 und Schutzchips 400 eingebettet ist. Die zweiten Metallisierungen 520 der ersten optoelektronischen Bauelemente 10 des Bauelementeverbunds 700 sind über Verbindungsabschnitte 515 derart miteinander verbunden, dass die ersten Metallisierungen 510 der ersten optoelektronischen Bauelemente 10 zusammenhängen und elektrisch leitend miteinander verbunden sind. Somit umgrenzt ein zusammenhängender Abschnitt der ersten Metallisierungen 510 der ersten optoelektronischen Bauelemente 10 des Bauelementeverbunds 700 die Oberseiten 201 aller optoelektronischen Halbleiterchips 200 des Bauelementeverbunds 700.
Die elektrophoretische Abscheidung der Spiegelschicht 610 über der ersten Metallisierung 510 und die elektrophoretische Abscheidung der Konverterschicht 620 über der zweiten Metallisierung 520, sowie das Anlegen der Schutzschicht 630 erfolgt für alle ersten optoelektronischen Bauelemente 10 des Bauelementeverbunds 700 gemeinsam. Erst anschließend werden die Formkörper 100 der ersten optoelektronischen Bauelemente 10 des Bauelementeverbunds 700 voneinander getrennt, um die ersten optoelektronischen Bauelemente 10 zu vereinzeln.
8 zeigt eine schematische Aufsicht auf ein zweites optoelektronisches Bauelement 20. 9 zeigt eine schematische geschnittene Seitenansicht des zweiten optoelektronischen Bauelements 20. Das zweite optoelektronische Bauelement 20 weist Übereinstimmungen mit dem ersten optoelektronischen Bauelement 10 auf. Komponenten des zweiten optoelektronischen Bauelements 20, die beim ersten optoelektronischen Bauelement 10 vorhandenen Komponenten entsprechen, sind in 8 und 9 mit denselben Bezugszeichen versehen wie in 1 bis 7 und werden nachfolgend nicht erneut detailliert beschrieben. Im Folgenden werden lediglich die Unterschiede zwischen dem zweiten optoelektronischen Bauelement 20 und dem ersten optoelektronischen Bauelement 10 erläutert.
Bei der Herstellung des zweiten optoelektronischen Bauelements 20 ist die Abscheidung des zweiten Materials 625 der Konverterschicht 620 entfallen. Auch die Schutzschicht 630 wurde beim zweiten optoelektronischen Bauelement 20 nicht angelegt. Stattdessen wurde bei der Herstellung des zweiten optoelektronischen Bauelements 20 der 8 und 9 nach der elektrophoretischen Deposition des ersten Materials 615 der Spiegelschicht 610 ein Verguss 640 über der Oberseite 101 des Formkörpers 100 angeordnet. Der Verguss 640 bedeckt die Spiegelschicht 610, die Oberseite 201 des optoelektronischen Halbleiterchips 200, die zweite Metallisierung 520 und die übrigen Abschnitte der Oberseite 101 des Formkörpers 100.
Der Verguss 640 weist bevorzugt ein optisch transparentes Material auf, insbesondere ein Material, das für durch den optoelektronischen Halbleiterchip 200 emittierte elektromagnetische Strahlung transparent ist. Der Verguss 640 kann beispielsweise Silikon aufweisen.
Der Verguss 640 kann außerdem einen eingebetteten Leuchtstoff aufweisen, der dazu vorgesehen ist, durch den optoelektronischen Halbleiterchip 200 des zweiten optoelektronischen Bauelements 20 emittierte elektromagnetische Strahlung in elektromagnetische Strahlung einer anderen Wellenlänge zu konvertieren. Der Leuchtstoff kann dabei ausgebildet sein wie der Leuchtstoff des zweiten Materials 625 der Konverterschicht 620 des ersten optoelektronischen Bauelements 10.
Anstelle des Vergusses 640 könnte bei dem zweiten optoelektronischen Bauelement 20 über der Oberseite 101 des Formkörpers 100 auch eine Schicht angeordnet sein, die mittels Spray-Coating aufgebracht wurde. Auch diese Schicht kann einen Leuchtstoff aufweisen, der dazu vorgesehen ist, durch den optoelektronischen Halbleiterchip 200 elektromagnetische Strahlung in elektromagnetische Strahlung einer anderen Wellenlänge zu konvertieren.
10 zeigt eine schematische Aufsicht auf ein drittes optoelektronisches Bauelement 30. 11 zeigt eine schematische geschnittene Seitenansicht des dritten optoelektronischen Bauelements 30. Das dritte optoelektronische Bauelement 30 weist Übereinstimmungen mit dem ersten optoelektronischen Bauelement 10 auf. Komponenten des dritten optoelektronischen Bauelements 30, die beim ersten optoelektronischen Bauelement 10 vorhandenen Komponenten entsprechen, sind in 10 und 11 mit denselben Bezugszeichen versehen wie in 1 bis 7 und werden nachfolgend nicht erneut detailliert beschrieben. Im Folgenden werden lediglich die Unterschiede zwischen dem dritten optoelektronischen Bauelement 30 und dem ersten optoelektronischen Bauelement 10 erläutert.
Bei der Herstellung des dritten optoelektronischen Bauelements 30 wurde auf die elektrophoretische Abscheidung des die Konverterschicht 620 bildenden zweiten Materials 625 über der zweiten Metallisierung 520 verzichtet. Auch die Schutzschicht 630 wurde nicht vorgesehen. Stattdessen wurde bei der Herstellung des dritten optoelektronischen Bauelements 30 nach der elektrophoretischen Abscheidung des ersten Materials 615 der Spiegelschicht 610 ein Konverterelement 650 über der Oberseite 201 des optoelektronischen Halbleiterchips 200 angeordnet. Anschließend wurde das Konverterelement 650 in einen Verguss 640 eingebettet, der über der Oberseite 101 des Formkörpers 100 ausgebildet wurde. Der Verguss 640 bedeckt die Spiegelschicht 610, einen Teil der zweiten Metallisierung 520 und die übrigen Abschnitte der Oberseite 101 des Formkörpers 100, sowie die Seitenflächen des Konverterelements 650. Eine von der Oberseite 201 des optoelektronischen Halbleiterchips 200 abgewandte Oberseite des Konverterelements 650 ist nicht durch den Verguss 640 bedeckt und schließt bevorzugt etwa bündig mit dem Verguss 640 ab.
Das Konverterelement 650 kann beispielsweise Silikon oder ein keramisches Material aufweisen. Das Konverterelement 650 weist einen eingebetteten Leuchtstoff auf, der dazu vorgesehen ist, durch den optoelektronischen Halbleiterchip 200 emittierte elektromagnetische Strahlung in elektromagnetische Strahlung einer anderen Wellenlänge zu konvertieren. Der Leuchtstoff des Konverterelements 650 kann dem Leuchtstoff der Konverterschicht 620 des ersten optoelektronischen Bauelements 10 entsprechen.
Der Verguss 640 weist bevorzugt ein optisch transparentes Material auf. Beispielsweise kann der Verguss 640 Silikon aufweisen.
12 zeigt eine schematische geschnittene Seitenansicht eines vierten optoelektronischen Bauelements 40. Das vierte optoelektronische Bauelement 40 weist Übereinstimmungen mit dem ersten optoelektronischen Bauelement 10 auf. Komponenten des vierten optoelektronischen Bauelements 40, die beim ersten optoelektronischen Bauelement 10 vorhandenen Komponenten entsprechen, sind in 12 mit denselben Bezugszeichen versehen wie in 1 bis 7 und werden nachfolgend nicht erneut detailliert erläutert. Im Folgenden werden lediglich die Unterschiede zwischen dem vierten optoelektronischen Bauelement 40 und dem ersten optoelektronischen Bauelement 10 beschrieben.
Beim vierten optoelektronischen Bauelement 40 ist ein Konverterelement 660 über der Oberseite 201 des optoelektronischen Halbleiterchips 200 angeordnet. Das Konverterelement 660 wurde bereits vor dem Einbetten des optoelektronischen Halbleiterchips 200 in den Formkörper 100 an der Oberseite 201 des optoelektronischen Halbleiterchips 200 angeordnet. Anschließend wurden der optoelektronische Halbleiterchip 200 und das an der Oberseite 201 des optoelektronischen Halbleiterchips 200 angeordnete Konverterelement 660 gemeinsam in den Formkörper eingebettet. Eine von dem optoelektronischen Halbleiterchip 200 abgewandte Oberseite des Konverterelements 660 schließt bündig mit der Oberseite 101 des Formkörpers 100 ab. Die Unterseite 202 des optoelektronischen Halbleiterchips 200 schließt bündig mit der Unterseite 102 des Formkörpers 100 ab.
Das Konverterelement 660 bedeckt bevorzugt nicht die an der Oberseite 201 des optoelektronischen Halbleiterchips 200 angeordnete obere elektrische Kontaktfläche 210. Während des Einbettens des optoelektronischen Halbleiterchips 200 und des Konverterelements 660 in den Formkörper 100 kann die obere elektrische Kontaktfläche 210 des optoelektronischen Halbleiterchips 200 dadurch durch das Material des Formkörpers 100 bedeckt worden sein. In diesem Fall wurde die obere elektrische Kontaktfläche 210 des optoelektronischen Halbleiterchips 200 nach dem Einbetten des optoelektronischen Halbleiterchips 200 und des Konverterelements 660 in den Formkörper 100 durch teilweises Entfernen des Materials des Formkörpers 100, beispielsweise mittels eines Lasers, freigelegt. Dabei wurde eine Öffnung 665 in dem Formkörper 100 angelegt.
Die in einem nachfolgenden Bearbeitungsschritt angelegte zweite Metallisierung 520 erstreckt sich durch die im Formkörper 100 angelegte Öffnung 665 zur oberen elektrischen Kontaktfläche 210 des optoelektronischen Halbleiterchips 200 und bildet damit eine elektrisch leitende Verbindung zwischen der oberen elektrischen Kontaktfläche 210 des optoelektronischen Halbleiterchips 200, dem Schutzchip 400 und dem Durchkontakt 300.
Während der weiteren Bearbeitung des vierten optoelektronischen Bauelements 40 wurde die Spiegelschicht 610 durch elektrophoretische Abscheidung des ersten Materials 615 über der ersten Metallisierung 510 angelegt. Der zur Herstellung des ersten optoelektronischen Bauelements 10 durchgeführte Schritt zur Abscheidung des zweiten Materials 625 der Konverterschicht 620 ist bei der Herstellung des vierten optoelektronischen Bauelements 40 entfallen. Auch das Anlegen der Schutzschicht 630 ist bei der Herstellung des vierten optoelektronischen Bauelements 40 entfallen. Dafür wurde ein Verguss 640 aus optisch transparentem Material über der Oberseite 101 des Formkörpers 100 angeordnet. Der Verguss 640 bedeckt die Spiegelschicht 610, das Konverterelement 660, die zweite Metallisierung 520 und die übrigen Abschnitte der Oberseite 101 des Formkörpers 100. Der Verguss 640 kann wiederum beispielsweise Silikon aufweisen.
Die Erfindung wurde anhand der bevorzugten Ausführungsbeispiele näher erläutert und beschrieben. Dennoch ist die Erfindung nicht auf die offenbarten Beispiele eingeschränkt. Vielmehr können hieraus andere Variationen vom Fachmann abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.
Bezugszeichenliste

10: erstes optoelektronisches Bauelement
20: zweites optoelektronisches Bauelement
30: drittes optoelektronisches Bauelement
40: viertes optoelektronisches Bauelement
100: Formkörper
101: Oberseite
102: Unterseite
200: optoelektronischer Halbleiterchip
201: Oberseite
202: Unterseite
210: obere elektrische Kontaktfläche
220: untere elektrische Kontaktfläche
230: Mesa
300: Durchkontakt
400: Schutzchip
500: Isolationsschicht
510: erste Metallisierung
515: Verbindungsabschnitt
520: zweite Metallisierung
530: Rückseitenmetallisierung
610: Spiegelschicht
615: erstes Material
620: Konverterschicht
625: zweites Material
630: Schutzschicht
640: Verguss
650: Konverterelement
660: Konverterelement
665: Öffnung
700: Bauelementeverbund

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102009036621 A1 [0002]

Claims

Optoelektronisches Bauelement (10, 20, 30, 40) mit einem optoelektronischen Halbleiterchip (200), der derart in einen Formkörper (100) eingebettet ist, dass eine Oberseite (201) des optoelektronischen Halbleiterchips (200) zumindest teilweise nicht durch den Formkörper (100) bedeckt ist, wobei auf einer Oberseite (101) des Formkörpers (100) eine erste Metallisierung (510) angeordnet ist, wobei die erste Metallisierung (510) elektrisch gegen den optoelektronischen Halbleiterchip (200) isoliert ist, wobei auf der ersten Metallisierung (510) ein erstes Material (610, 615) angeordnet ist.
Optoelektronisches Bauelement (10, 20, 30, 40) gemäß Anspruch 1, wobei das erste Material (610, 615) TiO₂, Al₂O₃, ZrO₂, SiO₂, HfO₂ und/oder ein farbiges Pigment aufweist.
Optoelektronisches Bauelement (10, 20, 30, 40) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei über der Oberseite (201) des optoelektronischen Halbleiterchips (200) ein Element (620, 640, 650, 660) angeordnet ist, das einen Leuchtstoff aufweist, der dazu ausgebildet ist, eine Wellenlänge einer elektromagnetischen Strahlung zu konvertieren.
Optoelektronisches Bauelement (10, 20, 30, 40) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei in den Formkörper (100) ein elektrisch leitender Durchkontakt (300) eingebettet ist.
Optoelektronisches Bauelement (10, 20, 30, 40) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei in den Formkörper (100) eine Schutzdiode (400) eingebettet ist.
Verfahren zum Herstellen eines optoelektronischen Bauelements (10, 20, 30, 40) mit den folgenden Schritten: – Bereitstellen eines optoelektronischen Halbleiterchips (200), der derart in einen Formkörper (100) eingebettet ist, dass eine Oberseite (201) des optoelektronischen Halbleiterchips (200) zumindest teilweise nicht durch Formkörper (100) bedeckt ist; – Anlegen einer ersten Metallisierung (510) auf einer Oberseite (101) des Formkörpers (100); – Abscheiden eines ersten Materials (610, 615) auf der ersten Metallisierung (510) mittels elektrophoretischer Deposition.
Verfahren gemäß Anspruch 6, wobei die erste Metallisierung (510) so angelegt wird, dass die erste Metallisierung (510) elektrisch gegen den optoelektronischen Halbleiterchip (200) isoliert ist.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 6 und 7, wobei das erste Material (610, 615) in Form von Partikeln abgeschieden wird, die eine mittlere Größe zwischen 200 nm und 10 µm aufweisen, bevorzugt eine mittlere Größe zwischen 400 nm und 800 nm.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 6 bis 8, wobei der in den Formkörper (100) eingebettete optoelektronische Halbleiterchip (200) so bereitgestellt wird, dass eine Unterseite (202) des optoelektronischen Halbleiterchips (200) zumindest teilweise nicht durch Formkörper (100) bedeckt ist.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 6 bis 9, wobei das Bereitstellen des in den Formkörper (100) eingebetteten optoelektronischen Halbleiterchips (200) ein Einbetten des optoelektronischen Halbleiterchips (200) in den Formkörper (100) mittels eines Moldprozesses umfasst.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 6 bis 10, wobei das Verfahren den folgenden weiteren Schritt umfasst: – Anlegen einer zweiten Metallisierung (520) auf der Oberseite (101) des Formkörpers (100), die elektrisch gegen die erste Metallisierung (510) isoliert ist.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 6 bis 11, wobei das Verfahren den folgenden weiteren Schritt umfasst: – Abscheiden eines zweiten Materials (620, 625) mittels elektrophoretischer Deposition.
Verfahren gemäß Anspruch 12, wobei das zweite Material (620, 625) einen Leuchtstoff aufweist, der dazu ausgebildet ist, eine Wellenlänge einer elektromagnetischen Strahlung zu konvertieren.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 12 und 13, wobei das zweite Material (620, 625) in Form von Partikeln abgeschieden wird, die eine mittlere Größe zwischen 500 nm und 30 µm aufweisen, bevorzugt eine mittlere Größe zwischen 8 µm und 15 µm.
Verfahren gemäß Anspruch 11 und einem der Ansprüche 12 bis 14, wobei das Verfahren den folgenden weiteren Schritt umfasst: – Entfernen zumindest eines Teils der zweiten Metallisierung (520).
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 6 bis 15, wobei das Verfahren den folgenden weiteren Schritt umfasst: – Abscheiden einer Schutzschicht (630, 640) über dem ersten Material (610, 615).
Verfahren gemäß Anspruch 16, wobei die Schutzschicht (640) einen Leuchtstoff aufweist, der dazu ausgebildet ist, eine Wellenlänge einer elektromagnetischen Strahlung zu konvertieren.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 6 bis 16, wobei das Verfahren den folgenden weiteren Schritt umfasst: – Anordnen eines wellenlängenkonvertierenden Elements (650, 660) über der Oberseite (201) des optoelektronischen Halbleiterchips (200).
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 6 bis 18, wobei der Formkörper (100) mit einem zweiten eingebetteten optoelektronischen Halbleiterchip (200) bereitgestellt wird, wobei die erste Metallisierung (510) so angelegt wird, dass ein zusammenhängender Abschnitt der ersten Metallisierung (510) die Oberseite (201) des ersten optoelektronischen Halbleiterchips (200) und eine Oberseite (201) des zweiten optoelektronischen Halbleiterchips (200) umgrenzt.