DE102014112706A1 - Elektronisches Bauelement und Herstellung eines elektronischen Bauelements - Google Patents

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Ion Stoll
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein elektronisches Bauelement, aufweisend einen Leiterrahmen, einen mit dem Leiterrahmen verbundenen Formkörper mit einer Ausnehmung und einen in der Ausnehmung des Formkörpers auf dem Leiterrahmen angeordneten Halbleiterchip. Der Leiterrahmen weist mehrere Strukturelemente zum Bewirken einer Verankerung zwischen dem Leiterrahmen und dem Formkörper auf. Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Verfahren zum Herstellen eines elektronischen Bauelements.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein elektronisches Bauelement. Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Verfahren zum Herstellen eines elektronischen Bauelements.
  • Ein elektronisches Bauelement kann einen metallischen Leiterrahmen, einen mit dem Leiterrahmen verbundenen Formkörper mit einer Ausnehmung und einen in der Ausnehmung des Formkörpers auf dem Leiterrahmen angeordneten Halbleiterchip aufweisen. Der Leiterrahmen kann zwei separate Leiterrahmenabschnitte und mehrere sich lateral von den Leiterrahmenabschnitten erstreckende Verbindungsstege aufweisen. Der Halbleiterchip kann auf einem der Leiterrahmenabschnitte angeordnet und elektrisch mit den beiden Leiterrahmenabschnitten verbunden sein.
  • Bei diesem Bauelement kann es sich um ein optoelektronisches Bauelement mit einem strahlungsemittierenden Halbleiterchip handeln, welches in Form eines QFN Packages (Quad Flat No Leads) verwirklicht ist. Hierbei dient der Formkörper als Gehäuse, und kann die Ausnehmung des Formkörpers mit einer Vergussmasse verfüllt sein.
  • Die Verbindungsstege können Folge einer verbundweisen Herstellung des elektronischen Bauelements sein. Zunächst sind die Leiterrahmenabschnitte des Bauelements über die Verbindungsstege mit Leiterrahmenabschnitten anderer Bauelemente verbunden. In einem Vereinzelungsschritt am Ende der Herstellung werden die Verbindungsstege durchtrennt.
  • Ein Nachteil ist eine schlechte Haftung zwischen dem Material des Formkörpers, beispielsweise mit einem Füllstoff hochgefülltes Epoxid oder Silikon, und dem metallischen Leiterrahmen. Eine stabile Verbindung wird daher mit Hilfe einer mechanischen Verankerung (Formschluss) zwischen dem Leiterrahmen und dem Formkörper hergestellt. Eine herkömmliche Vorgehensweise besteht darin, die Leiterrahmenabschnitte randseitig mit einer umlaufenden Stufenform auszubilden. Dies wird mit Hilfe eines halbgeätzten Bereichs verwirklicht. Dadurch entsteht in vertikaler und horizontaler Richtung ein mechanischer Formschluss zwischen dem Leiterrahmen und dem Formkörper.
  • Trotz dieser Ausgestaltung können weiterhin Probleme auftreten. Ursache hierfür sind unterschiedliche Wärmeausdehnungen des Formkörpers und des metallischen Leiterrahmens, wodurch es bei hohen Temperaturen (zum Beispiel Lötprozesse, Ausheizschritte, hohe Betriebsströme) zu großen mechanischen Belastungen kommen kann. Eine mögliche Folge ist eine Ausbildung von Spalten zwischen dem Leiterrahmen und dem Formkörper. Dies ermöglicht ein Eindringen von schädlichen Substanzen in das Innere des Bauelements. Auch kann in der Herstellung des Bauelements in die Ausnehmung eingebrachtes Vergussmaterial durch die Spalte kriechen, wodurch die als Anschlussflächen dienenden Leiterrahmenabschnitte an der Rückseite kontaminiert werden können (sogenanntes Seepage).
  • Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine verbesserte Lösung für ein elektronisches Bauelement anzugeben.
  • Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Patenansprüche gelöst. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
  • Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird ein elektronisches Bauelement vorgeschlagen. Das Bauelement weist einen Leiterrahmen, einen mit dem Leiterrahmen verbundenen Formkörper mit einer Ausnehmung und einen in der Ausnehmung des Formkörpers auf dem Leiterrahmen angeordneten Halbleiterchip auf. Der Leiterrahmen weist mehrere Strukturelemente zum Bewirken einer Verankerung zwischen dem Leiterrahmen und dem Formkörper auf.
  • Die Ausgestaltung des Leiterrahmens des elektronischen Bauelements mit mehreren Strukturelementen zur mechanischen Verankerung ermöglicht eine stabile mechanische Verbindung zwischen dem Leiterrahmen und dem Formkörper. Daher kann das elektronische Bauelement im Vergleich zu einem herkömmlichen Bauelement eine hohe bzw. höhere mechanische Stabilität besitzen, trotz gegebenenfalls auftretender unterschiedlicher Wärmeausdehnungen des Leiterrahmens und des Formkörpers und damit einhergehender mechanischer Spannungen. Die hohe mechanische Stabilität ist nicht nur bei dem fertigen Bauelement von Vorteil, sondern auch während einer Herstellung des Bauelements.
  • Aufgrund der durch die Verankerungsstrukturen erzielten hohen Stabilität kann eine Ausbildung von Spalten zwischen dem Leiterrahmen und dem Formkörper verhindert, und kann infolgedessen eine hohe bzw. verbesserte Dichtigkeit zur Verfügung gestellt werden. Dadurch ist es möglich, ein Eindringen von unerwünschten Substanzen in das Innere des Bauelements zu vermeiden.
  • Im Folgenden werden weitere mögliche Details und Ausführungsformen des elektronischen Bauelements näher beschrieben.
  • Der Leiterrahmen kann ein elektrisch leitfähiges bzw. metallisches Material aufweisen.
  • Der Formkörper kann ein isolierendes Material, zum Beispiel ein Kunststoffmaterial wie Epoxid oder Silikon, aufweisen. In dem isolierenden Material kann ferner ein partikelförmiger Füllstoff enthalten sein.
  • In einer weiteren Ausführungsform ist das elektronische Bauelement ein zur Strahlungs- bzw. Lichterzeugung ausgebildetes optoelektronisches Bauelement. Hierbei kann der Halbleiterchip ein strahlungsemittierender Halbleiterchip sein. Beispielsweise kann der Halbleiterchip ein Leuchtdiodenchip bzw. LED-Chip (Light Emitting Diode) sein.
  • In einer weiteren Ausführungsform weist der Leiterrahmen mehrere separate Leiterrahmenabschnitte und mehrere sich lateral von den Leiterrahmenabschnitten erstreckende Verbindungsstege auf. Des Weiteren weisen die Leiterrahmenabschnitte und/oder die Verbindungsstege die die Verankerung bewirkenden Strukturelemente auf.
  • Der Leiterrahmen kann zum Beispiel einen ersten Leiterrahmenabschnitt, einen zweiten Leiterrahmenabschnitt und mehrere sich lateral von dem ersten und dem zweiten Leiterrahmenabschnitt erstreckende Verbindungsstege aufweisen. Hierbei kann der Halbleiterchip in der Ausnehmung des Formkörpers auf dem ersten Leiterrahmenabschnitt angeordnet sein. Des Weiteren kann der Halbleiterchip elektrisch mit dem Leiterrahmen bzw. mit dem ersten und dem zweiten Leiterrahmenabschnitt verbunden sein, so dass der Halbleiterchip über den ersten und zweiten Leiterrahmenabschnitt elektrisch mit Energie versorgt werden kann. Zur Befestigung bzw. elektrischen Verbindung können Komponenten wie zum Beispiel ein Lotmittel, ein (elektrisch leitfähiger) Klebstoff, ein Bonddraht usw. zum Einsatz kommen. Der Halbleiterchip kann zum Beispiel einen Vorderseitenkontakt und einen Rückseitenkontakt aufweisen. Möglich ist es auch, dass der Halbleiterchip zum Beispiel zwei Vorderseitenkontakte aufweist.
  • Die Leiterrahmenabschnitte des Leiterrahmens können über die Ausnehmung des Formkörpers an einer Vorderseite bereichsweise freigestellt sein. An einer Rückseite können die Leiterrahmenabschnitte ebenfalls freigestellt bzw. bereichsweise freigestellt sein, und dadurch zum Löten geeignete rückseitige Anschlussflächen bilden. Auf diese Weise kann das elektronische Bauelement ein QFN-Bauelement (Quad Flat No Leads) sein, welches für eine Oberflächenmontage (SMT, Surface Mounting Technology) geeignet ist. Die Verbindungsstege können im Wesentlichen vollständig von dem Formkörper umgeben sein.
  • Die Verbindungsstege können aufgrund einer Herstellung des elektronischen Bauelements im Bauelementverbund ausgebildet sein. Während der Herstellung können die Leiterrahmenabschnitte des Bauelements über die Verbindungsstege mit Leiterrahmenabschnitten anderer parallel prozessierter Bauelemente verbunden sein. Am Ende der Herstellung kann ein Vereinzelungsschritt zum Separieren der Bauelemente durchgeführt werden, in welchem die Verbindungsstege durchtrennt werden. Die Verbindungsstege des Bauelements sind somit durchtrennte und nach der Vereinzelung verbleibende verkürzte Verbindungsstege.
  • Bei der Vereinzelung kann neben den Verbindungsstegen auch Material des Formkörpers durchtrennt werden. Auf diese Weise kann der Formkörper des elektronischen Bauelements einen wesentlichen Teil einer lateralen Außen- bzw. Randfläche des Bauelements bilden. Die Verbindungsstege des Bauelements können an den Rand heranreichen und dadurch an dieser Stelle einen weiteren Teil der lateralen Randfläche bilden.
  • Der Formkörper kann als Gehäuse für den Halbleiterchip dienen. Des Weiteren ist gemäß einer weiteren Ausführungsform vorgesehen, dass die Ausnehmung des Formkörpers mit einer verkapselnden Vergussmasse verfüllt ist. Aufgrund der hohen mechanischen Stabilität und des Vermeidens einer Spaltbildung zwischen dem Leiterrahmen und dem Formkörper kann eine Rückseitenkontamination des Leiterrahmens bei einem Verfüllen der Ausnehmung mit Material der Vergussmasse verhindert werden.
  • Bei Verwendung eines strahlungsemittierenden Halbleiterchips kann die Vergussmasse ein strahlungsdurchlässiges Material aufweisen. Des Weiteren kann eine leuchtstoffgefüllte Vergussmasse eingesetzt werden, welche zusätzlich Leuchtstoffpartikel aufweist, so dass eine Strahlungskonversion hervorgerufen werden kann.
  • Hinsichtlich der zur mechanischen Verankerung eingesetzten Strukturelemente können die im Folgenden beschriebenen Ausgestaltungen in Betracht kommen.
  • In einer weiteren Ausführungsform weist der Leiterrahmen einen Leiterrahmenabschnitt mit Strukturelementen in Form von rückseitigen Vertiefungen auf, in welchen Material des Formkörpers zur Verankerung angeordnet ist. Durch derartige Strukturelemente lässt sich einer mechanischen Verspannung, hervorgerufen durch unterschiedliche Wärmeausdehnungskoeffizienten von Material des Formkörpers und des Leiterrahmens, zuverlässig entgegen wirken, und kann dem Bauelement somit eine hohe Stabilität verliehen werden.
  • Bei der oben beschriebenen Ausgestaltung des Leiterrahmens mit mehreren Leiterrahmenabschnitten können sämtliche Leiterrahmenabschnitte solche rückseitigen Vertiefungen aufweisen.
  • In einer weiteren Ausführungsform sind die rückseitigen Vertiefungen ausgehend von einem Randbereich des betreffenden Leiterrahmenabschnitts sich nach innen erstreckend ausgebildet. Hierbei können die Vertiefungen zumindest bereichsweise in Form von Rinnen bzw. Furchen verwirklicht sein. Des Weiteren ist es möglich, dass die Vertiefungen sich von entgegen gesetzten Randseiten des Leiterrahmens nach innen erstreckend ausgebildet sind.
  • In einer weiteren Ausführungsform weisen die rückseitigen Vertiefungen eine T-förmige Struktur oder eine verbreiterte, zum Beispiel kreisförmige Struktur, im Bereich eines Endes auf. Hierdurch kann die mechanische Verankerung zwischen dem Leiterrahmen und dem Formkörper weiter begünstigt werden.
  • In einer weiteren Ausführungsform weist der Leiterrahmen einen Leiterrahmenabschnitt mit Strukturelementen in Form von an einem Randbereich angeordneten Aussparungen auf, in welchen Material des Formkörpers zur Verankerung angeordnet ist. Die Aussparungen sind nebeneinander abwechselnd vorder- und rückseitig an dem Leiterrahmenabschnitt ausgebildet. Mit Hilfe solcher versetzt angeordneter Aussparungen kann an dem Randbereich eine Verzahnung und damit zuverlässige Verankerung zwischen dem Leiterrahmen und dem Formkörper, und damit eine hohe mechanische Stabilität, ermöglicht werden.
  • Bei der oben beschriebenen Ausgestaltung des Leiterrahmens mit mehreren Leiterrahmenabschnitten können sämtliche Leiterrahmenabschnitte solche vorder- und rückseitigen Aussparungen aufweisen.
  • Es kann in Betracht kommen, dass die abwechselnd vorder- und rückseitig ausgebildeten Aussparungen bezogen auf den Randbereich unmittelbar nebeneinander angeordnet sind. Hierdurch kann das Erzielen einer hohen mechanischen Stabilität weiter begünstigt werden.
  • Des Weiteren können derartige Aussparungen zum Beispiel an zwei entgegen gesetzten Randseiten, oder auch über den gesamten randseitigen Umfang verteilt an dem betreffenden Leiterrahmenabschnitt ausgebildet sein.
  • In einer weiteren Ausführungsform weist der Leiterrahmen Strukturelemente in Form von Aussparungen auf, welche sich wenigstens teilweise durch den Leiterrahmen erstrecken. Hierbei ist Material des Formkörpers zur Verankerung in den Aussparungen angeordnet. Derartige Aussparungen, welche eine hohe mechanische Stabilität des elektronischen Bauelements ermöglichen, können senkrecht durch den Leiterrahmen bzw. senkrecht zu einer durch den Leiterrahmen vorgegebenen Ebene verlaufen.
  • Die Aussparungen können von einer Vorderseite des Leiterrahmens ausgehen und sich in Richtung einer Rückseite desselben erstrecken. Hierbei kann der Leiterrahmen nur zum Teil von den Aussparungen durchdrungen sein. Alternativ ist es möglich, dass die Aussparungen den Leiterrahmen vollständig durchdringende Durchgangslöcher sind. Dies begünstigt eine mechanische Verankerung zwischen dem Leiterrahmen und dem Formkörper.
  • Bei der oben beschriebenen Ausgestaltung des Leiterrahmens mit mehreren Leiterrahmenabschnitten und sich lateral von den Leiterrahmenabschnitten erstreckenden Verbindungsstegen können die Leiterrahmenabschnitte und/oder die Verbindungsstege solche sich wenigstens teilweise durch den Leiterrahmen erstreckende Aussparungen aufweisen.
  • In einer weiteren Ausführungsform sind die sich wenigstens teilweise durch den Leiterrahmen erstreckenden Aussparungen in einem umlaufenden Randbereich eines Leiterrahmenabschnitts des Leiterrahmens ausgebildet. Hierdurch kann die mechanische Verankerung zwischen dem Leiterrahmen und dem Formkörper weiter begünstigt werden.
  • In einer weiteren Ausführungsform weist der Leiterrahmen einen Leiterrahmenabschnitt und mehrere sich lateral von dem Leiterrahmenabschnitt erstreckende Verbindungsstege auf. Die Verbindungsstege weisen jeweils wenigstens ein Strukturelement zur Verankerung in Form eines lateral auskragenden Teilabschnitts auf. Durch derart ausgebildete bzw. modifizierte Verbindungsstege lässt sich eine zuverlässige Verankerung zwischen dem Leiterrahmen und dem Formkörper erzielen.
  • Bei der oben beschriebenen Ausgestaltung des Leiterrahmens mit mehreren Leiterrahmenabschnitten und sich lateral von den Leiterrahmenabschnitten erstreckenden Verbindungsstegen können die an sämtlichen Leiterrahmenabschnitten angeordneten Verbindungsstege solche lateral auskragenden Teilabschnitte aufweisen.
  • In Bezug auf die auskragenden Teilabschnitte können die Verbindungsstege mehrere, zum Beispiel zwei, und beispielsweise an zwei entgegen gesetzten Randseiten der Verbindungsstege lateral auskragende Teilabschnitte aufweisen. Auf diese Weise können die Verbindungsstege zum Beispiel eine T- bzw. kreuzförmige Struktur besitzen. Des Weiteren können die auskragenden Teilabschnitte die Form von Widerhaken aufweisen.
  • Ferner ist es möglich, dass die auskragenden Teilabschnitte von Verbindungsstegen des betreffenden Leiterrahmenabschnitts ineinander übergehen, so dass benachbarte Verbindungsstege über die Teilabschnitte verbunden sind. Auf diese Weise kann das Erzielen einer hohen mechanischen Stabilität weiter begünstigt werden.
  • In einer weiteren Ausführungsform weist der Leiterrahmen einen Leiterrahmenabschnitt und sich lateral von dem Leiterrahmenabschnitt erstreckende Verbindungsstege auf. Die Verbindungsstege weisen jeweils wenigstens ein Strukturelement zur Verankerung in Form einer rückseitigen Erhebung auf. Durch derart modifizierte Verbindungsstege mit jeweils einer oder auch mehreren rückseitigen Erhebungen lässt sich eine zuverlässige Verankerung zwischen dem Leiterrahmen und dem Formkörper verwirklichen.
  • Bei der oben beschriebenen Ausgestaltung des Leiterrahmens mit mehreren Leiterrahmenabschnitten und sich lateral von den Leiterrahmenabschnitten erstreckenden Verbindungsstegen können die an sämtlichen Leiterrahmenabschnitten angeordneten Verbindungsstege solche rückseitigen Erhebungen aufweisen.
  • In einer weiteren Ausführungsform weist der Leiterrahmen Strukturelemente zur Verankerung in Form von Einschnitten an einem Randbereich auf. Diese Ausgestaltung ermöglicht eine vergrößerte Oberfläche und damit eine zuverlässige Verankerung zwischen dem Leiterrahmen und dem Formkörper. Die Einschnitte können zum Beispiel spitz zulaufende bzw. dreieckförmige Einkerbungen sein, so dass im Bereich der Einschnitte eine zickzackförmige Kontur vorliegen kann.
  • Bei der oben beschriebenen Ausgestaltung des Leiterrahmens mit mehreren Leiterrahmenabschnitten und sich lateral von den Leiterrahmenabschnitten erstreckenden Verbindungsstegen können die Leiterrahmenabschnitte und/oder die Verbindungsstege derartige Einschnitte an einem Randbereich aufweisen.
  • Es ist möglich, dass das elektronische Bauelement mit mehreren der oben beschriebenen unterschiedlichen Ausführungsformen von verankernden Strukturelementen ausgebildet ist. Ein mögliches Beispiel ist eine Kombination der rückseitigen Vertiefungen mit den mit auskragenden Teilabschnitten verwirklichten Verbindungsstegen.
  • Es ist ferner möglich, dass der Leiterrahmen mehrere Leiterrahmenabschnitte aufweist, wobei die Leiterrahmenabschnitte jeweils am Rand eine umlaufende Stufenform mit einer entsprechenden umlaufenden Aussparung aufweisen. Auch an dieser Stelle kann eine Verankerung zwischen dem Leiterrahmen und dem Formkörper erfolgen. Eine solche Ausgestaltung lässt sich in gleicher Weise mit einer oder mit mehreren der oben beschriebenen Ausführungsformen, zum Beispiel den rückseitigen Vertiefungen, kombinieren.
  • Bei dem Bauelement kann es sich nicht nur um ein zur Strahlungserzeugung ausgebildetes optoelektronisches Bauelement handeln. Möglich ist auch zum Beispiel eine Ausgestaltung als strahlungsdetektierendes optoelektronisches Bauelement mit einem strahlungsempfangenden Halbleiterchip. Des Weiteren kann das Bauelement mit einem anderen Halbleiterchip, zum Beispiel einem Leistungshalbleiter, verwirklicht werden.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Herstellen eines elektronischen Bauelements vorgeschlagen. Das Bauelement weist den vorstehend beschriebenen Aufbau bzw. einen Aufbau entsprechend einer oder mehrerer der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen auf. Bei dem Verfahren wird ein Leiterrahmen bereitgestellt, wird ein mit dem Leiterrahmen verbundener Formkörper ausgebildet, welcher eine Ausnehmung aufweist, und wird ein Halbleiterchip in der Ausnehmung des Formkörpers auf dem Leiterrahmen angeordnet. Der bereitgestellte Leiterrahmen weist mehrere Strukturelemente zum Bewirken einer Verankerung zwischen dem Leiterrahmen und dem Formkörper auf. Auf diese Weise kann das elektronische Bauelement eine hohe mechanische Stabilität besitzen. Dies gilt sowohl während als auch nach der Fertigung des Bauelements.
  • Der bereitgestellte Leiterrahmen kann mehrere Leiterrahmenabschnitte, beispielsweise einen ersten und einen zweiten Leiterrahmenabschnitt, und mehrere sich lateral von den Leiterrahmenabschnitten erstreckende Verbindungsstege aufweisen. Hierbei können die verankernden Strukturelemente an den Leiterrahmenabschnitten und/oder an den Verbindungsstegen ausgebildet sein.
  • Das elektronische Bauelement kann gemeinsam im Verbund mit weiteren gleichartigen elektronischen Bauelementen hergestellt werden. Nach dem Fertigen des Bauelementverbunds kann dieser in separate elektronische Bauelemente vereinzelt werden.
  • Hierbei kann der bereitgestellte Leiterrahmen für jedes der zu fertigenden Bauelemente mehrere Leiterrahmenabschnitte bzw. ein Paar aus einem ersten und einem zweiten Leiterrahmenabschnitt aufweisen. Über Verbindungsstege können die Leiterrahmenabschnitte verschiedener zu fertigender Bauelemente miteinander verbunden sein. Des Weiteren kann der Leiterrahmen für jedes der zu fertigenden Bauelemente jeweils mehrere Strukturelemente zur Verankerung aufweisen.
  • Der Formkörper kann in Form eines zusammenhängenden Körpers mit mehreren Ausnehmungen für die verbundweise hergestellten Bauelemente ausgebildet werden. In den Ausnehmungen können Halbleiterchips auf dem Leiterrahmen angeordnet und mit dem Leiterrahmen elektrisch verbunden werden. Beispielsweise können Halbleiterchips jeweils auf einem ersten Leiterrahmenabschnitt angeordnet und elektrisch mit dem ersten und einem zugehörigen zweiten Leiterrahmenabschnitt verbunden werden. Vor der Vereinzelung können die Ausnehmungen mit einer Vergussmasse verfüllt werden. Das Vereinzeln kann durch Durchtrennen des Formkörpers und der Verbindungsstege erfolgen.
  • In einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens umfasst das Bereitstellen des Leiterrahmens ein Bereitstellen einer metallischen Ausgangsschicht, zum Beispiel einer Schicht bzw. Platte aus Kupfer, und ein Strukturieren der metallischen Ausgangschicht. Das Strukturieren umfasst ein Ätzen der metallischen Ausgangsschicht. Hierbei werden die die Verankerung bewirkenden Strukturelemente bei dem Ätzen der metallischen Ausgangsschicht ausgebildet. Auf diese Weise kann die Ausgestaltung des Leiterrahmens mit den Strukturelementen ohne bzw. lediglich mit geringen Zusatzkosten verbunden sein.
  • Diese Vorgehensweise kann für sämtliche der oben genannten Strukturelemente, also die rückseitigen Vertiefungen, die abwechselnd an einer Vorder- und einer Rückseite angeordneten Aussparungen, die sich wenigstens teilweise durch den Leiterrahmen erstreckenden Aussparungen, die auskragenden Teilabschnitte sowie rückseitigen Erhebungen der modifizierten Verbindungsstege, und die randseitigen Einschnitte zur Anwendung kommen.
  • Gegebenenfalls kann es in Betracht kommen, die die Verankerung bewirkenden Strukturelemente nicht durch Ätzen, sondern durch einen anderen Prozess auszubilden. Möglich sind zum Beispiel Laserschneiden, Stanzen, Wasserstrahlschneiden oder Sandstrahlen. Hierbei kann der Leiterrahmen ohne die Strukturelemente bereitgestellt, und können nachfolgend die Strukturelemente gefertigt werden. Dies kann zum Beispiel zum Ausbilden von sich wenigstens teilweise durch den Leiterrahmen erstreckenden Aussparungen vorgesehen werden.
  • Es wird darauf hingewiesen, dass oben in Bezug auf das elektronische Bauelement genannte Ausgestaltungen, Merkmale und Details in entsprechender Weise bei dem Verfahren, und umgekehrt bei dem Verfahren genannte Details bei dem elektronischen Bauelement zur Anwendung kommen können.
  • Die vorstehend erläuterten und/oder in den Unteransprüchen wiedergegebenen vorteilhaften Aus- und Weiterbildungen der Erfindung können – außer zum Beispiel in Fällen eindeutiger Abhängigkeiten oder unvereinbarer Alternativen – einzeln oder aber auch in beliebiger Kombination miteinander zur Anwendung kommen.
  • Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung, sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich in Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen, die im Zusammenhang mit den schematischen Zeichnungen näher erläutert werden. Es zeigen:
  • 1 bis 6 einen Verfahrensablauf zur Herstellung eines optoelektronischen Bauelements mit einem Leiterrahmen, einem mit dem Leiterrahmen verbundenen Formkörper und einem in einer Ausnehmung des Formkörpers auf dem Leiterrahmen angeordneten strahlungsemittierenden Halbleiterchip;
  • 7 und 8 Ausgestaltungen von optoelektronischen Bauelementen mit einem Leiterrahmen, welcher Leiterrahmenabschnitte mit Vertiefungen an einer Rückseite aufweist;
  • 9 ein optoelektronisches Bauelement mit einem Leiterrahmen, welcher sich durch den Leiterrahmen erstreckende Aussparungen aufweist;
  • 10 bis 12 Ausgestaltungen von optoelektronischen Bauelementen mit einem Leiterrahmen, welcher Verbindungsstege mit lateral auskragenden Teilabschnitten aufweist;
  • 13 bis 16 Ausgestaltungen von optoelektronischen Bauelementen mit einem Leiterrahmen, welcher Verbindungsstege mit rückseitigen Erhebungen aufweist;
  • 17 und 18 Ausgestaltungen von optoelektronischen Bauelementen mit einem Leiterrahmen, welcher randseitige Einschnitte aufweist; und
  • 19 und 20 ein optoelektronisches Bauelement mit einem Leiterrahmen, welcher am Rand abwechselnd an einer Vorderseite und an einer Rückseite angeordnete Aussparungen aufweist.
  • Anhand der folgenden schematischen Figuren werden mögliche Ausgestaltungen von optoelektronischen Bauelementen sowie dazugehöriger Fertigungsprozesse beschrieben. Die optoelektronischen Bauelemente weisen einen metallischen Leiterrahmen, einen mit dem Leiterrahmen verbundenen Formkörper und einen strahlungsemittierenden Halbleiterchip auf.
  • Zur Herstellung der Bauelemente können aus der Halbleitertechnik und aus der Fertigung optoelektronischer Bauelemente bekannte Prozesse durchgeführt werden. Auch können in diesen Gebieten übliche Materialien zum Einsatz kommen, so dass hierauf nur teilweise eingegangen wird. In gleicher Weise können zusätzlich zu beschriebenen Prozessen weitere Prozesse durchgeführt werden und können die Bauelemente zusätzlich zu gezeigten und beschriebenen Komponenten mit weiteren Komponenten gefertigt werden. Es wird ferner darauf hingewiesen, dass die Figuren lediglich schematischer Natur sind und nicht maßstabsgetreu sind. In diesem Sinne können in den Figuren gezeigte Komponenten und Strukturen zum besseren Verständnis übertrieben groß oder verkleinert dargestellt sein.
  • Die 1 bis 6 zeigen anhand von Aufsichtsdarstellungen und seitlichen Darstellungen einen möglichen Verfahrensablauf zur Herstellung eines optoelektronischen Bauelements 100. Das Bauelement 100 ist ein sogenanntes QFN-Bauelement. Bei dem Verfahren werden mehrere Bauelemente 100 in gemeinsamer Weise gefertigt, so dass ein zusammenhängender Bauelementverbund bereitgestellt wird. Der Bauelementverbund wird am Ende des Verfahrens in separate optoelektronische Bauelemente 100 vereinzelt.
  • Bei dem Verfahren wird ein metallischer Leiterrahmen 110 bereitgestellt, welcher in 1 ausschnittsweise in der Aufsicht und in 2 ausschnittsweise in einer seitlichen Schnittdarstellung gezeigt ist. Die Schnittebene von 2 bezieht sich auf die in 1 angedeutete Schnittlinie.
  • Der Leiterrahmen 110 weist für jedes der zu fertigenden optoelektronischen Bauelemente 100 einen ersten Leiterrahmenabschnitt 111 und einen zweiten Leiterrahmenabschnitt 112 auf. Des Weiteren weist der Leiterrahmen 110 die Leiterrahmenabschnitte 111, 112 verbindende Verbindungsstege 113 auf. Die Verbindungsstege 113 erstrecken sich jeweils lateral von den Leiterrahmenabschnitten 111, 112. An jedem der Leiterrahmenabschnitte 111, 112 sind mehrere Verbindungsstege 113 angeordnet.
  • Über die Verbindungsstege 113 sind jeweils die Leiterrahmenabschnitte 111, 112 verschiedener zu fertigender optoelektronischer Bauelemente 100 in direkter Weise verbunden. Beim Vereinzeln des Bauelementverbunds werden die Verbindungsstege 113 durchtrennt, so dass die Leiterrahmenabschnitte 111, 112 bei den vereinzelten Bauelementen 100 elektrisch voneinander isoliert bzw. nicht mehr über Material des Leiterrahmens 110 verbunden sind (vgl. 6).
  • Es wird darauf hingewiesen, dass 1 lediglich eine mögliche Ausgestaltung des Leiterrahmens 110 mit der über die Verbindungsstege 113 verwirklichten Verbindung der Leiterrahmenabschnitte 111, 112 veranschaulicht. Alternativ sind andere Ausgestaltungen mit einer anderen Anordnung bzw. Struktur von Verbindungsstegen 113 denkbar. Beispielsweise kann der Leiterrahmen 110 zusätzlich zu den in 1 horizontal und vertikal orientierten Verbindungsstegen 113 diagonal verlaufende Verbindungsstege aufweisen (nicht dargestellt).
  • In 2 ist angedeutet, dass die Leiterrahmenabschnitte 111, 112 seitlich am Rand mit einer umlaufenden Stufenform ausgebildet sind. Daher weisen die Leiterrahmenabschnitte 111, 112 an dieser Stelle jeweils eine rückseitige und randseitig umlaufende Aussparung 118 auf. Diese Struktur ermöglicht eine Verankerung eines später ausgebildeten Formkörpers 180 an dem Leiterrahmen 110. In diesem Zusammenhang sind in 2 ferner anhand von gestrichelten Linien randseitige Konturen der Leiterrahmenabschnitte 111, 112 angedeutet, welche seitlich versetzt zu den Verbindungsstegen 113 (d.h. senkrecht zur Zeichenebene von 2) vorliegen.
  • Das Bereitstellen des Leiterrahmens 110 umfasst ein Strukturieren einer metallischen Ausgangsschicht, zum Beispiel einer Schicht bzw. Platte aus Kupfer. Bei der in 2 gezeigten Bauform wird das Strukturieren durch Ätzen, d.h. durch ein Ätzen ausgehend von einer ersten Hauptseite 115 und durch ein Ätzen ausgehend von einer hierzu entgegen gesetzten zweiten Hauptseite 116 des Leiterrahmens 110 bzw. der zugrundeliegenden Ausgangschicht durchgeführt. Diese Seiten 115, 116 werden im Folgenden als Vorderseite 115 und Rückseite 116 bezeichnet.
  • Durch das beidseitige Halbätzen wird die Stufenform der Leiterrahmenabschnitte 111, 112 ausgebildet. Hierbei erfolgt das Ätzen in unterschiedlichen Ätzbereichen. Im Bereich der Verbindungsstege 113 erfolgt ein rückseitiges Ätzen, so dass die Verbindungsstege 113 vorderseitig vorliegen und eine kleinere Dicke als die Leiterrahmenabschnitte 111, 112 besitzen.
  • Nach dem Strukturieren kann der Leiterrahmen 110 aus Kupfer zum Beispiel durch Elektroplattieren mit einer nicht gezeigten metallischen Beschichtung versehen werden. Auf diese Weise ist der Leiterrahmen 110 für ein Löten und Drahtbonden geeignet.
  • Im Anschluss an das Bereitstellen des Leiterrahmens 110 wird für sämtliche der zu fertigenden optoelektronischen Bauelemente 100 ein mit dem Leiterrahmen 110 verbundener zusammenhängender Formkörper 180 ausgebildet, wie in 3 gezeigt ist. Hierzu wird ein Formprozess (Moldprozess) durchgeführt, in welchem der Leiterrahmen 110 mit einer den Formkörper 180 bildenden Form- bzw. Gehäusemasse umspritzt wird. Die Formmasse weist ein Kunststoffmaterial, zum Beispiel Epoxid oder Silikon auf, welches mit einem reflektiven Füllstoff hochgefüllt sein kann.
  • Der u.a. auf der Vorderseite 115 des Leiterrahmens 110 angeordnete Formkörper 180 weist für jedes optoelektronische Bauelement 100 eine eigene Ausnehmung 181 auf, über welche der Leiterrahmen 110 bzw. dazugehörige Leiterrahmenabschnitte 111, 112 vorderseitig bereichsweise freigestellt sind. In der Aufsicht sind die Ausnehmungen 181 bei der hier veranschaulichten Bauform mit einer rechteckigen Kontur ausgebildet (vgl. 6). Auch weisen die Ausnehmungen 181 schräg zu dem Leiterrahmen 110 verlaufende Seitenwände auf.
  • Der Formkörper 180 ist des Weiteren seitlich der Leiterrahmenabschnitte 111, 112 und zwischen den Leiterrahmenabschnitten 111, 112 vorhanden, so dass die Leiterrahmenabschnitte 111, 112 umfangsseitig bzw. im Bereich der randseitigen Stufenform von dem Formkörper 180 umgeben und die umlaufenden Aussparungen 118 mit dem Formkörper 180 verfüllt sind. Innerhalb jeder Ausnehmung 181 ist zwischen den hier befindlichen Leiterrahmenabschnitten 111, 112 jeweils ein Teilabschnitt 185 des Formkörpers 180 vorhanden, welcher eine geringere Dicke besitzt als ein die Ausnehmungen 181 umgebender Teil des Formkörpers 180 (vgl. 3). Die Teilabschnitte 185 können die gleiche Dicke aufweisen wie die Leiterrahmenabschnitte 111, 112. Die Verbindungsstege 113 sind vollständig von dem Formkörper 180 umschlossen. An der Rückseite 116 liegen die Leiterrahmenabschnitte 111, 112 jeweils frei. Auf diese Weise können die Leiterrahmenabschnitte 111, 112 rückseitige Anschluss- bzw. Lötflächen (Bondpads) bilden, so dass die verbundweise hergestellten optoelektronischen Bauelemente 100 für eine Oberflächenmontage geeignet sind.
  • Anschließend werden weitere Prozesse durchgeführt, um den in 4 gezeigten Bauelementverbund auszubilden. Hierzu gehören ein Anordnen von strahlungsemittierenden Halbleiterchips 190 in den Ausnehmungen 181 des Formkörpers 180 auf dem Leiterrahmen 110 und ein elektrisches Verbinden derselben mit dem Leiterrahmen 110, und ein nachfolgendes Verfüllen der Ausnehmungen 181 mit einer Vergussmasse 195. In jeder Ausnehmung 181 wird jeweils ein Halbleiterchip 190 positioniert (vgl. 6).
  • Bei den Halbleiterchips 190 kann es sich um Leuchtdiodenchips handeln. In 4 ist eine Bauform der Halbleiterchips 190 mit einem Vorderseitenkontakt und einem Rückseitenkontakt angedeutet (nicht dargestellt). Hierbei wird ein Halbleiterchip 190 jeweils mit dem Rückseitenkontakt auf einem ersten Leiterrahmenabschnitt 111 befestigt und auf diese Weise elektrisch an den Leiterrahmenabschnitt 111 angeschlossen. Zu diesem Zweck kann zum Beispiel ein Lotmittel oder ein elektrisch leitfähiger Klebstoff eingesetzt werden (nicht dargestellt). Der Vorderseitenkontakt eines jeden Halbleiterchips 190 wird über einen Bonddraht 191 mit einem benachbarten zweiten Leiterrahmenabschnitt 112 verbunden.
  • Durch die Vergussmasse 195 werden die strahlungsemittierenden Halbleiterchips 190 verkapselt, so dass die Halbleiterchips 190 vor äußeren Einflüssen geschützt werden. Die Vergussmasse 195 weist ein strahlungsdurchlässiges Material, zum Beispiel ein Silikonmaterial, auf. Des Weiteren kann die Vergussmasse 195 eine leuchtstoffgefüllte Vergussmasse 195 sein, welche zusätzlich Leuchtstoffpartikel aufweist (nicht dargestellt). Auf diese Weise kann eine Konversion von Strahlung der Halbleiterchips 190 bewirkt werden.
  • Nachfolgend wird der Bauelementverbund, wie in 5 dargestellt ist, in separate optoelektronische Bauelemente 100 vereinzelt. Das Vereinzeln erfolgt entlang von Trennlinien 200. Die vereinzelten optoelektronischen Bauelemente 100 weisen in der Aufsicht, wie in 6 für ein Bauelement 100 gezeigt ist, eine rechteckige Kontur auf.
  • Für das Vereinzeln werden sowohl der Formkörper 180 als auch die Verbindungsstege 113 des Leiterrahmens 110 durchtrennt. Hierdurch weist jedes optoelektronische Bauelement 100 einen durchtrennten Leiterrahmen 110 mit zwei separaten Leiterrahmenabschnitten 111, 112, einen durchtrennten Formkörper 180 und einen in einer Ausnehmung 181 des Formkörpers 180 angeordneten und mit der Vergussmasse 195 verkapselten Halbleiterchip 190 auf. Des Weiteren weist jedes Bauelement 100 sich lateral von den Leiterrahmenabschnitten 111, 112 erstreckende, und nach der Vereinzelung übriggebliebene durchtrennte Verbindungsstege 113 auf.
  • Bei den optoelektronischen Bauelementen 100 bilden die vereinzelten Formkörper 180 jeweils einen wesentlichen Teil einer lateralen Außenseite bzw. Randfläche der Bauelemente 100. Hierbei reichen die vorderseitigen und sich lateral von den Leiterrahmenabschnitten 111, 112 erstreckenden Verbindungsstege 113 an den Rand heran und bilden dadurch an dieser Stelle einen weiteren Teil der lateralen Randfläche der Bauelemente 100.
  • Diese Ausgestaltung wird auch anhand des in 6 in der Aufsicht gezeigten optoelektronischen Bauelements 100 deutlich. In 6 sind die vorderseitig verdeckten Teile des Leiterrahmens 110 des Bauelements 100, d.h. Teilbereiche der Leiterrahmenabschnitte 111, 112 und die Verbindungsstege 113, anhand von die Kontur des Leiterrahmens 110 wiedergebenden gestrichelten Linien angedeutet.
  • Im Leuchtbetrieb der optoelektronischen Bauelemente 100 kann einem Halbleiterchip 190 über die dazugehörigen Leiterrahmenabschnitte 111, 112 elektrische Energie zur Strahlungserzeugung zugeführt werden. Bei einer leuchtstoffgefüllten Vergussmasse 195 kann die von dem Halbleiterchip 190 erzeugte Strahlung wenigstens teilweise konvertiert werden. Eine Strahlungsabgabe kann über die Vergussmasse 195 erfolgen.
  • Die randseitige Stufenform der Leiterrahmenabschnitte 111, 112 mit der umlaufenden Aussparung 118 (vgl. 2 bis 5) ermöglicht eine mechanische Verankerung zwischen dem Leiterrahmen 110 und dem Formkörper 180. Anhand der folgenden Figuren werden Weiterbildungen von optoelektronischen Bauelementen 100 beschrieben, welche mit weiteren Verankerungsstrukturen ausgebildet sind. Diese befinden sich an einer Außenseite des Leiterrahmens 110, innerhalb des Leiterrahmens 110 und/oder an den Verbindungsstegen 113.
  • Die im Folgenden beschriebenen optoelektronischen Bauelemente 100 werden entsprechend dem vorstehend beschriebenen Verfahren und mit denselben Bestandteilen (Leiterrahmen 110 mit Leiterrahmenabschnitten 111, 112 und Verbindungsstegen 113, Formkörper 180 mit Ausnehmung 181, Halbleiterchip 190, Bonddraht 191, Vergussmasse 195) hergestellt. Diese Bauelemente 100 weisen jeweils mehrere Strukturelemente zum Bewirken einer Verankerung auf. Die Herstellung der Bauelemente 100 wird erneut verbundweise durchgeführt, so dass die in den Figuren für jeweils ein Bauelement 100 gezeigten Strukturelemente bei sämtlichen der verbundweise gefertigten Bauelemente 100 ausgebildet werden.
  • Derartige Strukturelemente sind zusätzlich zu der umlaufenden Halbätzung bzw. Stufenform der Leiterrahmenabschnitte 111, 112 vorhanden, so dass bei den optoelektronischen Bauelementen 100 eine verstärkte Verankerung zwischen dem Leiterrahmen 110 und dem Formkörper 180 erzielt werden kann. Lediglich das in den 19, 20 gezeigte Bauelement 100 weicht hiervon ab, indem die Leiterrahmenabschnitte 111, 112 anstelle der umlaufenden Stufenform einen modifizierten Randbereich mit versetzten Aussparungen 163, 164 aufweisen. Diese Ausgestaltung ermöglicht ebenfalls eine verstärkte Verankerung.
  • Die im Folgenden erläuterten Bauformen zeichnen sich – trotz unterschiedlicher Wärmeausdehnungen des Leiterrahmens 110 und des Formkörpers 180 und damit einhergehender mechanischer Belastungen – durch eine hohe mechanische Stabilität aus. Dieser Vorteil liegt sowohl bei den fertig gestellten und vereinzelten optoelektronischen Bauelementen 100, als auch während der Herstellung vor.
  • Aufgrund der verbesserten Verankerung kann eine Ausbildung von Spalten zwischen dem Leiterrahmen 110 und dem Formkörper 180 bei Prozessen, bei welchen eine Temperatureinwirkung auftritt, verhindert werden. Hierunter fällt ein Lötprozess, zum Beispiel beim Anordnen von Halbleiterchips 190 auf dem Leiterrahmen 110 oder bei einer Oberflächenmontage. Ein weiteres Beispiel ist ein Ausheizschritt, welcher zum Beispiel zum Aushärten der Vergussmasse 195 durchgeführt wird. Eine Temperatureinwirkung kann auch eine Folge hoher elektrischer Betriebsströme sein.
  • Die im Folgenden erläuterten optoelektronischen Bauelemente 100 weisen infolgedessen eine hohe Dichtigkeit auf. Ein Eindringen von unerwünschten Substanzen in das Bauteilinnere kann daher vermieden werden. In gleicher Weise kann in der Herstellung eine Rückseitenkontamination der Leiterrahmenabschnitte 111, 112 mit Material der in die Ausnehmung 181 eingebrachten Vergussmasse 195 verhindert werden.
  • Es wird darauf hingewiesen, dass gleiche und gleich wirkende Komponenten und Strukturen sowie in der Herstellung durchgeführte Prozesse im Folgenden nicht erneut detailliert beschrieben werden. Stattdessen wird auf die vorstehende Beschreibung zu den 1 bis 6 Bezug genommen. Darüber hinaus ist es möglich, dass Merkmale und Details, welche in Bezug auf eine der folgenden Ausgestaltungen genannt werden, auch bei einer anderen Ausgestaltung zur Anwendung kommen können sowie dass mehrere Ausgestaltungen miteinander kombinierbar sind.
  • 7 zeigt eine rückseitige Darstellung eines optoelektronischen Bauelements 100. An der Rückseite des Bauelements 100 liegen die als rückseitige Anschlussflächen dienenden zwei Leiterrahmenabschnitte 111, 112 des Leiterrahmens 110 frei. Daher sind an der Rückseite des Bauelements 100 lediglich die hier freigestellten Leiterrahmenabschnitte 111, 112 und der Formkörper 180 zu sehen, wie es auch in 7 veranschaulicht ist.
  • Die Leiterrahmenabschnitte 111, 112 des optoelektronischen Bauelements 100 von 7 weisen Strukturelemente in Form von Vertiefungen 120 an der Rückseite 116 des Leiterrahmens 110 auf. In den Vertiefungen 120 ist der Formkörper 180 zur Verankerung angeordnet. Die Vertiefungen 120 besitzen eine T-förmige Struktur. Hierdurch lässt sich eine zuverlässige Verankerung zwischen dem Leiterrahmen 110 und dem Formkörper 180 erzielen.
  • Die Vertiefungen 120 sind jeweils ausgehend von einem Randbereich der Leiterrahmenabschnitte 111, 112 lateral nach innen erstreckend ausgebildet. In der in 7 gezeigten Ausgestaltung erstrecken sich die Vertiefungen 120 ausgehend von zwei entgegen gesetzten Randseiten der Leiterrahmenabschnitte 111, 112 nach innen.
  • Die Vertiefungen 120 lassen sich durch rückseitiges Ätzen erzeugen. Hierbei können die Vertiefungen 120 im Rahmen des oben beschriebenen Strukturierens des Leiterrahmens 110 aus der Ausgangsschicht zusammen mit der übrigen Struktur des Leiterrahmens 110 ausgebildet werden. Auf diese Weise können die halbgeätzten Vertiefungen 120 mit derselben Tiefe bzw. Ätztiefe ausgebildet werden wie die Aussparungen 118 der umlaufenden Stufenform (vgl. 2), und können die Aussparungen 118 somit in die Vertiefungen 120 übergehen. In dem nach dem Bereitstellen des Leiterrahmens 110 durchgeführten Formprozess werden die Vertiefungen 120 mit Material des Formkörpers 180 verfüllt.
  • 8 zeigt eine rückseitige Darstellung eines weiteren und zu 7 vergleichbar ausgebildeten optoelektronischen Bauelements 100. Auch hierbei weisen die Leiterrahmenabschnitte 111, 112 Vertiefungen 121 an der Rückseite 116 des Leiterrahmens 110 auf, in welchen Material des Formkörpers 180 angeordnet ist. Die Vertiefungen 121, welche sich erneut ausgehend von entgegen gesetzten Randseiten der Leiterrahmenabschnitte 111, 112 nach innen erstrecken, weisen ausgehend vom Rand einen geradlinigen Teilbereich und am Ende einen verbreiterten kreisförmigen Teilbereich auf. Auch auf diese Weise wird eine zuverlässige Verankerung ermöglicht. Für weitere Details wie zum Beispiel eine Fertigung im Rahmen der Leiterrahmenstrukturierung durch rückseitiges Ätzen wird auf die Beschreibung zu 7 Bezug genommen.
  • Für optoelektronische Bauelemente 100 mit rückseitigen Vertiefungen können abweichend von den 7, 8 alternative Ausgestaltungen in Betracht kommen. Beispielsweise sind andere Anzahlen an Vertiefungen sowie eine andere Positionierung von Vertiefungen an den Leiterrahmenabschnitten 111, 112, zum Beispiel an sämtlichen Randseiten, möglich. Auch können rückseitige Vertiefungen mit anderen geometrischen Formen verwirklicht werden. Denkbar sind zum Beispiel geradlinige oder auch gekrümmte Rinnen bzw. Furchen sowie Vertiefungen mit anders geformten verbreiteten Bereichen an einem Ende.
  • 9 zeigt eine Aufsichtsdarstellung eines weiteren optoelektronischen Bauelements 100. Hierbei ist der Leiterrahmen 110 mit den Leiterrahmenabschnitten 111, 112 und den durchtrennten Verbindungsstegen 113 bzw. die Vorderseite 115 des Leiterrahmens 110 gezeigt. Ergänzend ist anhand von gestrichelten Linien der Formkörper 180 mit der Ausnehmung 181 angedeutet. Weitere Komponenten des Bauelements 100 wie der in der Ausnehmung 181 auf dem Leiterrahmenabschnitt 111 angeordnete Halbleiterchip 190 (vgl. 6) sind hingegen aus Gründen der Übersichtlichkeit weggelassen. Diese vereinfachte Darstellung ist auch für weiter unten beschriebene Bauelemente 100 gewählt.
  • Der Leiterrahmen 110 des optoelektronischen Bauelements 100 von 9 weist Strukturelemente in Form von sich durch den Leiterrahmen 110 erstreckenden Aussparungen 150 auf, in welchen der Formkörper 180 zur Verankerung angeordnet ist. Die Aussparungen 150 verlaufen senkrecht zu dem Leiterrahmen 110 bzw. zu einer durch den Leiterrahmen 110 vorgegebenen Ebene. Die Aussparungen 150 können in Form von den Leiterrahmen 110 vollständig durchdringenden Durchgangslöchern ausgebildet sein. Möglich ist es auch, dass die Aussparungen 150 von der Vorderseite 115 des Leiterrahmens 110 ausgehen und den Leiterrahmen 110 nur zum Teil durchdringen.
  • Bei dem optoelektronischen Bauelement 100 von 9 weisen beide Leiterrahmenabschnitte 111, 112 und die Verbindungsstege 113 solche Aussparungen 150 auf. In Bezug auf die Leiterrahmenabschnitte 111, 112 sind die Aussparungen 150 ferner jeweils in einem umlaufenden Randbereich der Leiterrahmenabschnitte 111, 112, in welchem die Leiterrahmenabschnitte 111, 112 von dem Formkörper 180 vorderseitig verdeckt sind, vorhanden. Diese Ausgestaltung begünstigt die Verankerung zwischen dem Leiterrahmen 110 und dem Formkörper 180.
  • Die Aussparungen 150 können durch Ätzen erzeugt werden. Dies kann im Rahmen des oben erläuterten Strukturierens des Leiterrahmens 110 aus der Ausgangsschicht erfolgen. Hierbei können die Aussparungen 150 durch beidseitiges oder vorderseitiges Ätzen gefertigt werden, so dass durchgeätzte Löcher 150 bzw. halbgeätzte Aussparungen 150 vorliegen können. Alternativ können die Aussparungen 150 in einem nach der Leiterrahmenätzung durchgeführten Prozess ausgebildet werden. Möglich sind zum Beispiel Prägen, Laserschneiden, Stanzen, Wasserstrahlschneiden oder Sandstrahlen. In dem nachfolgend durchgeführten Formprozess werden die Aussparungen 150 mit Material des Formkörpers 180 verfüllt.
  • Abweichend von 9 lassen sich alternative optoelektronische Bauelemente 100 verwirklichen, welche anstelle der in 9 gezeigten kreisförmigen Aussparungen 150 Aussparungen mit einer anderen Kontur, zum Beispiel einer Rechteckform, aufweisen. Auch ist es möglich, Aussparungen lediglich an den Leiterrahmenabschnitten 111, 112 und nicht an den Verbindungsstegen 113 oder umgekehrt Aussparungen lediglich an den Verbindungsstegen 113 vorzusehen.
  • 10 zeigt eine Aufsichtsdarstellung eines weiteren optoelektronischen Bauelements 100. Der Leiterrahmen 110 dieses Bauelements 100 weist modifizierte Verbindungsstege 113 auf, welche jeweils zusätzlich an zwei entgegen gesetzten Randseiten lateral auskragende Teilabschnitte 130 aufweisen. Derartige Strukturelemente ermöglichen eine verbesserte Verankerung der Verbindungsstege 113 in bzw. an dem Formkörper 180.
  • Die in 10 veranschaulichten Verbindungsstege 113 mit den beidseitig auskragenden Teilabschnitten 130 können im Rahmen der Leiterrahmenstrukturierung gebildet werden. Abweichend von der in 10 gezeigten T- bzw. kreuzförmigen Struktur können auch andere Ausgestaltungen von Verbindungsstegen 113 mit solchen auskragenden Teilabschnitten verwirklicht werden.
  • In dieser Hinsicht zeigt 11 eine Aufsichtsdarstellung eines weiteren optoelektronischen Bauelements 100. Hierbei weist der Leiterrahmen 110 Verbindungsstege 113 mit beidseitig lateral auskragenden Teilabschnitten 131 in Form von Widerhaken auf.
  • 12 zeigt eine Aufsichtsdarstellung eines weiteren optoelektronischen Bauelements 100, bei dem der Leiterrahmen 110 ebenfalls Verbindungsstege 113 mit lateral auskragenden Teilabschnitten 132 aufweist. Hierbei gehen die Teilabschnitte 132 von Verbindungsstegen 113, welche an dem Leiterrahmenabschnitt 111 und an dem Leiterrahmenabschnitt 112 angeordnet sind, ineinander über, so dass benachbarte Verbindungsstege 113 bei den einzelnen Leiterrahmenabschnitten 111, 112 über die Teilabschnitte 132 miteinander verbunden sind. Diese Ausgestaltung begünstigt die Verankerung zwischen dem Leiterrahmen 110 und dem Formkörper 180.
  • Für optoelektronische Bauelemente 100 mit Verbindungsstegen 113 mit auskragenden Teilabschnitten können abweichend von den 10 bis 12 alternative Ausgestaltungen in Betracht kommen. Beispielsweise können Teilabschnitte mit anderen geometrischen Formen verwirklicht werden. Auch können andere bzw. größere Anzahlen an auskragenden Teilabschnitten pro Verbindungssteg 113 vorgesehen sein.
  • 13 zeigt eine rückseitige Darstellung eines weiteren optoelektronischen Bauelements 100. Hierbei ist der an der Rückseite teilweise verdeckte Leiterrahmen 110 aus Gründen der Übersichtlichkeit vollständig gezeigt. Der Formkörper 180 ist anhand von gestrichelten Linien angedeutet.
  • Der Leiterrahmen 110 des optoelektronischen Bauelements 100 von 13 weist ebenfalls modifizierte Verbindungsstege 113 auf. Die Verbindungsstege 113 weisen an einer Rückseite jeweils eine noppenförmige Erhebung 140 auf. Diese Ausgestaltung ist zur besseren Verdeutlichung zusätzlich in der seitlichen Darstellung des Leiterrahmenabschnitts 111 von 14 veranschaulicht. Durch derartige Strukturelemente wird ebenfalls eine verbesserte Verankerung der Verbindungsstege 113 in bzw. an dem Formkörper 180 ermöglicht.
  • Die 15, 16 zeigen eine rückseitige und eine seitliche Darstellung einer weiteren möglichen Ausgestaltung eines zu den 13, 14 vergleichbar aufgebauten optoelektronischen Bauelements 100. Hierbei sind die Verbindungsstege 113 mit mehreren rückseitigen Erhebungen 141 ausgebildet.
  • Die in den 13 bis 16 dargestellten Verbindungsstege 113 mit den erhabenen Noppen 140, 141 können im Rahmen der Leiterrahmenstrukturierung gebildet werden. Abgesehen von den hier gezeigten Ausgestaltungen können auch andere Ausgestaltungen verwirklicht werden, bei denen die Erhebungen zum Beispiel abweichend von der kreisförmigen Kontur eine andere, zum Beispiel rechteckige Kontur, aufweisen. Bei einer Ausgestaltung mit mehreren Erhebungen pro Verbindungssteg 113 können abweichend von 15 andere Anzahlen und/oder Anordnungen von Erhebungen ausgebildet werden.
  • 17 zeigt eine Aufsichtsdarstellung eines weiteren optoelektronischen Bauelements 100. Bei diesem Bauelement 100 weisen die Verbindungsstege 113 dreieckförmige Einschnitte 155 an entgegen gesetzten Randseiten auf. Im Bereich der Einschnitte 155 liegt daher eine zickzackförmige Außenlinie vor. Diese Ausgestaltung ermöglicht eine vergrößerte Oberfläche der Verbindungsstege 113 und dadurch eine verbesserte Verankerung mit dem die Verbindungsstege 113 umgebenden Formkörper 180.
  • In 17 sind die Einkerbungen 155 zur besseren Verdeutlichung relativ groß dargestellt. Um eine Beeinträchtigung der Stabilität zu vermeiden, können die Einkerbungen 155 mit einer kleineren Größe ausgebildet werden.
  • In Bezug auf die Verwendung von Einschnitten 155 sind weitere Ausgestaltungen denkbar. In diesem Zusammenhang zeigt 18 eine Aufsichtsdarstellung eines weiteren optoelektronischen Bauelements 100, bei dem die Leiterrahmenabschnitte 111, 112 Einschnitte 155 und damit eine zickzackförmige Kontur in einem umlaufenden Randbereich aufweisen. Auch auf diese Weise lässt sich eine Oberflächenvergrößerung und dadurch eine zuverlässige Verankerung zwischen dem Leiterrahmen 110 und dem Formkörper 180 erzielen.
  • Die in den 17, 18 gezeigten Einschnitte 155 können im Rahmen der Leiterrahmenstrukturierung ausgebildet werden. Es ist möglich, die Ausgestaltungen der 17, 18 zu kombinieren, so dass sowohl die Verbindungsstege 113 als auch die Leiterrahmenabschnitte 111, 112 Einschnitte 155 aufweisen. Darüber hinaus ist es denkbar, Einschnitte 155 mit von der gezeigten Dreieckform abweichenden anderen Formen auszubilden.
  • 19 zeigt eine Aufsichtsdarstellung eines weiteren optoelektronischen Bauelements 100. Hierbei ist erneut lediglich der Leiterrahmen 110 mit den Leiterrahmenabschnitten 111, 112 und den Verbindungsstegen 113 sowie vereinfacht anhand von gestrichelten Linien der Formkörper 180 mit dessen Ausnehmung 181 gezeigt. Bei dem Leiterrahmen 110 dieses Bauelements 100 weisen die Leiterrahmenabschnitte 111, 112 am Rand bzw. an entgegen gesetzten Randseiten nebeneinander abwechselnd vorder- und rückseitig ausgebildete Aussparungen 163, 164 auf, in welchen der Formkörper 180 angeordnet ist. In 19 sind die vorderseitigen Aussparungen mit dem Bezugszeichen 163, und die rückseitigen Aussparungen mit dem Bezugszeichen 164 gekennzeichnet. Die Ausgestaltung des Leiterrahmens 110 mit solchen versetzt angeordneten Nuten 163, 164 anstelle der oben erläuterten randseitigen Stufenform mit der umlaufenden rückseitigen Aussparung 118 (vgl. 2 bis 5) ermöglicht eine Verzahnung und damit eine zuverlässige Verankerung zwischen dem Leiterrahmen 110 und dem Formkörper 180.
  • Zur Verdeutlichung dieser Struktur ist in 20 eine seitliche Schnittdarstellung eines Ausschnitts des Leiterrahmenabschnitts 111 gezeigt. Die Schnittebene von 20 bezieht sich auf die in 19 angedeutete Schnittlinie. Die versetzten vorder- und rückseitigen Aussparungen 163, 164 sind, bezogen auf den Randbereich, unmittelbar nebeneinander angeordnet. Dies begünstigt das Erzielen einer hohen mechanischen Stabilität. Unterhalb der Verbindungsstege 113 liegen entsprechende rückseitige Aussparungen 164 vor.
  • Die randseitigen und wechselweise vorder- und rückseitig vorhandenen Aussparungen 163, 164 können im Rahmen des Strukturierens des Leiterrahmens 110 zusammen mit der übrigen Struktur des Leiterrahmens 110, also durch vorderseitiges und rückseitiges Ätzen, ausgebildet werden. Zur Verdeutlichung dieser Vorgehensweise sind in 19 anhand von unterschiedlichen Schraffierungen entsprechende Ätzbereiche 161, 162 angedeutet, in welchen lediglich ein vorderseitiges Ätzen (Ätzbereiche 161) oder lediglich ein rückseitiges Ätzen (Ätzbereiche 162) erfolgt. Wie oben erläutert wurde, findet im Bereich der Verbindungsstege 113 ein rückseitiges Ätzen statt, so dass in 19 an den Verbindungsstegen 113 auch die Ätzbereiche 162 dargestellt sind. In dem nach dem Bereitstellen des Leiterrahmens 110 durchgeführten Formprozess wird Material des Formkörpers 180 in die Aussparungen 163, 164 eingebracht.
  • In Bezug auf eine Ausgestaltung des Leiterrahmens 110 mit versetzen halbgeätzten vorder- und rückseitigen Aussparungen 163, 164 sind weitere Ausgestaltungen denkbar. Beispielsweise können die Aussparungen abweichend von 19 nicht nur an zwei entgegen gesetzten Randseiten, sondern zum Beispiel auch über den gesamten randseitigen Umfang der Leiterrahmenabschnitte 111, 112 verteilt ausgebildet werden. Des Weiteren können die Leiterrahmenabschnitte 111, 112 mit einer anderen bzw. größeren Anzahl an solchen Aussparungen gefertigt werden.
  • Die anhand der Figuren erläuterten Ausführungsformen stellen bevorzugte bzw. beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung dar. Neben den beschriebenen und abgebildeten Ausführungsformen sind weitere Ausführungsformen vorstellbar, welche weitere Abwandlungen und/oder Kombinationen von Merkmalen umfassen können. Es ist zum Beispiel möglich, anstelle der oben angegebenen Materialien andere Materialien zu verwenden.
  • In Bezug auf Kombinationen können optoelektronische Bauelemente 100 verwirklicht werden, welche mehrere der verschiedenen Ausgestaltungen von verankernden Strukturelementen aufweisen. Beispielsweise können bei einem Bauelement 100 modifizierte Verbindungsstege 113 entsprechend einer der 10 bis 12 und rückseitige Vertiefungen 120 bzw. 121 (vgl. 7, 8) oder versetzt angeordnete Aussparungen 163, 164 (vgl. 19, 20) vorgesehen sein.
  • Verankernde Strukturelemente können nicht nur durch Ätzen, sondern durch einen anderen Prozess ausgebildet werden. Möglich sind zum Beispiel Laserschneiden, Stanzen, Wasserstrahlschneiden oder Sandstrahlen. Hierbei kann der Leiterrahmen 110 zunächst ohne die Strukturelemente strukturiert bzw. geätzt werden, und können nachfolgend die Strukturelemente in einem zusätzlichen Schritt ausgebildet werden.
  • In einer weiteren möglichen Abwandlung kann das Strukturieren des Leiterrahmens 110 nicht durch Ätzen, sondern durch einen anderen Prozess erfolgen. Eine Ausgangsschicht kann zum Beispiel durch einen mechanischen Prozess, beispielsweise Stanzen, in den Leiterrahmen strukturiert werden. Auch hierbei können eine Verankerung bewirkende Strukturelemente während der Leiterrahmenstrukturierung oder auch danach in einem zusätzlichen Schritt gefertigt werden.
  • In einer weiteren möglichen Abwandlung können anstelle von Halbleiterchips 190 mit einem Vorderseiten- und einem Rückseitenkontakt Halbleiterchips mit einem anderen Aufbau eingesetzt werden. Möglich ist zum Beispiel die Verwendung von Halbleiterchips mit zwei Vorderseitenkontakten. Ein solcher Halbleiterchip kann in einer Ausnehmung 181 des Formkörpers 180 auf einem ersten Leiterrahmenabschnitt 111 angeordnet und beispielsweise unter Verwendung eines Klebstoffs an dieser Stelle befestigt werden. Die Vorderseitenkontakte können über Bonddrähte mit dem Leiterrahmenabschnitt 111 und mit einem benachbarten zweiten Leiterrahmenabschnitt 112 verbunden werden.
  • Anstelle von Einzelchip-Bauelementen mit lediglich einem Halbleiterchip können Bauelemente mit mehreren Halbleiterchips verwirklicht werden. Die mehreren Halbleiterchips können jeweils in einer Ausnehmung 181 des Formkörpers 180 auf dem Leiterrahmen 110 angeordnet und untereinander elektrisch in Reihe und/oder parallel verbunden werden.
  • Darüber hinaus können anstelle von strahlungserzeugenden optoelektronischen Bauelementen auch zum Beispiel strahlungsempfangende Bauelemente mit strahlungsempfangenden Halbleiterchips verwirklicht werden. Hierbei können die obigen Ansätze in analoger Weise zur Anwendung kommen.
  • Obwohl die Erfindung im Detail durch bevorzugte Ausführungsbeispiele näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.
  • Bezugszeichenliste
    • 100
    Bauelement
    110
    Leiterrahmen
    111, 112
    Leiterrahmenabschnitt
    113
    Verbindungssteg
    115
    Vorderseite
    116
    Rückseite
    118
    Aussparung
    120, 121
    Vertiefung
    130, 131
    Teilabschnitt
    132
    Teilabschnitt
    140, 141
    Erhebung
    150
    Aussparung
    155
    Einschnitt
    161, 162
    Ätzbereich
    163, 164
    Aussparung
    180
    Formkörper
    181
    Ausnehmung
    185
    Teilabschnitt
    190
    Halbleiterchip
    191
    Bonddraht
    195
    Vergussmasse
    200
    Trennlinie

Claims (14)

  1. Elektronisches Bauelement (100), aufweisend: einen Leiterrahmen (110); einen mit dem Leiterrahmen (110) verbundenen Formkörper (180) mit einer Ausnehmung (181); und einen in der Ausnehmung (181) des Formkörpers (180) auf dem Leiterrahmen (110) angeordneten Halbleiterchip (190), wobei der Leiterrahmen (110) mehrere Strukturelemente (120, 121, 130, 131, 132, 140, 141, 150, 155, 163, 164) zum Bewirken einer Verankerung zwischen dem Leiterrahmen (110) und dem Formkörper (180) aufweist.
  2. Elektronisches Bauelement nach Anspruch 1, wobei der Leiterrahmen (110) mehrere separate Leiterrahmenabschnitte (111, 112) und mehrere sich lateral von den Leiterrahmenabschnitten (111, 112) erstreckende Verbindungsstege (113) aufweist, und wobei die Leiterrahmenabschnitte (111, 112) und/oder die Verbindungsstege (113) die die Verankerung bewirkenden Strukturelemente (120, 121, 130, 131, 132, 140, 141, 150, 155, 163, 164) aufweisen.
  3. Elektronisches Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Leiterrahmen (110) einen Leiterrahmenabschnitt (111, 112) mit Strukturelementen in Form von rückseitigen Vertiefungen (120, 121) aufweist, in welchen Material des Formkörpers (180) zur Verankerung angeordnet ist.
  4. Elektronisches Bauelement nach Anspruch 3, wobei die Vertiefungen (120, 121) ausgehend von einem Randbereich des Leiterrahmenabschnitts (111, 112) sich nach innen erstreckend ausgebildet sind.
  5. Elektronisches Bauelement nach einem der Ansprüche 3 oder 4, wobei die Vertiefungen (120, 121) eines der Folgenden aufweisen: eine T-förmige Struktur; oder eine verbreiterte, insbesondere kreisförmige Struktur, im Bereich eines Endes.
  6. Elektronisches Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Leiterrahmen (110) einen Leiterrahmenabschnitt (111, 112) mit Strukturelementen in Form von an einem Randbereich angeordneten Aussparungen (163, 164) aufweist, in welchen Material des Formkörpers (180) zur Verankerung angeordnet ist, wobei die Aussparungen (163, 164) abwechselnd vorder- und rückseitig an dem Leiterrahmenabschnitt (111, 112) ausgebildet sind.
  7. Elektronisches Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Leiterrahmen (110) Strukturelemente in Form von Aussparungen (150) aufweist, welche sich wenigstens teilweise durch den Leiterrahmen (110) erstrecken, wobei Material des Formkörpers (180) zur Verankerung in den Aussparungen (150) angeordnet ist.
  8. Elektronisches Bauelement nach Anspruch 7, wobei die Aussparungen (150) in einem umlaufenden Randbereich eines Leiterrahmenabschnitts (111, 112) des Leiterrahmens (110) ausgebildet sind.
  9. Elektronisches Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Leiterrahmen (110) einen Leiterrahmenabschnitt (111, 112) und mehrere sich lateral von dem Leiterrahmenabschnitt (111, 112) erstreckende Verbindungsstege (113) aufweist, und wobei die Verbindungsstege (113) jeweils wenigstens ein Strukturelement zur Verankerung in Form eines lateral auskragenden Teilabschnitts (130, 131, 132) aufweisen.
  10. Elektronisches Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Leiterrahmen (110) einen Leiterrahmenabschnitt (111, 112) und mehrere sich lateral von dem Leiterrahmenabschnitt (111, 112) erstreckende Verbindungsstege (113) aufweist, und wobei die Verbindungsstege (113) jeweils wenigstens ein Strukturelement zur Verankerung in Form einer rückseitigen Erhebung (140, 141) aufweisen.
  11. Elektronisches Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Leiterrahmen (110) Strukturelemente zur Verankerung in Form von Einschnitten (155) an einem Randbereich aufweist.
  12. Elektronisches Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Bauelement ein optoelektronisches Bauelement (100) ist, und wobei der Halbleiterchip ein strahlungsemittierender Halbleiterchip (190) ist.
  13. Verfahren zum Herstellen eines elektronischen Bauelements (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend: Bereitstellen eines Leiterrahmens (110); Ausbilden eines mit dem Leiterrahmen (110) verbundenen Formkörpers (180), welcher eine Ausnehmung (181) aufweist; und Anordnen eines Halbleiterchips (190) in der Ausnehmung (181) des Formkörpers (180) auf dem Leiterrahmen (110), wobei der bereitgestellte Leiterrahmen (110) mehrere Strukturelemente (120, 121, 130, 131, 132, 140, 141, 150, 155, 163, 164) zum Bewirken einer Verankerung zwischen dem Leiterrahmen (110) und dem Formkörper (180) aufweist.
  14. Verfahren nach Anspruch 13, wobei das Bereitstellen des Leiterrahmens (110) ein Bereitstellen einer metallischen Ausgangsschicht und ein Strukturieren der metallischen Ausgangsschicht umfasst, wobei das Strukturieren ein Ätzen der metallischen Ausgangschicht umfasst, und wobei die die Verankerung bewirkenden Strukturelemente (120, 121, 130, 131, 132, 140, 141, 150, 155, 163, 164) bei dem Ätzen der metallischen Ausgangsschicht ausgebildet werden.
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPS5895852A (ja) * 1981-12-02 1983-06-07 Matsushita Electronics Corp リ−ドフレ−ムおよびその製造方法
US20140117403A1 (en) * 2012-10-31 2014-05-01 Nichia Corporation Light emitting device package and light emitting device

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