DE102014117897A1 - Verfahren zur Herstellung von optoelektronischen Modulen und Anordnung mit einem solchen Modul - Google Patents
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- H01L2224/26—Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/28—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors prior to the connecting process
- H01L2224/29—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors prior to the connecting process of an individual layer connector
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- H01L2224/291—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof
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- H01L2224/26—Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/28—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors prior to the connecting process
- H01L2224/29—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors prior to the connecting process of an individual layer connector
- H01L2224/29001—Core members of the layer connector
- H01L2224/29099—Material
- H01L2224/291—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof
- H01L2224/29101—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of less than 400°C
- H01L2224/29111—Tin [Sn] as principal constituent
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- H01L2224/26—Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/28—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors prior to the connecting process
- H01L2224/29—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors prior to the connecting process of an individual layer connector
- H01L2224/29001—Core members of the layer connector
- H01L2224/29099—Material
- H01L2224/291—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof
- H01L2224/29138—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 950°C and less than 1550°C
- H01L2224/29147—Copper [Cu] as principal constituent
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- H01L2224/26—Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/31—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process
- H01L2224/32—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process of an individual layer connector
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- H01L2224/32151—Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
- H01L2224/32221—Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
- H01L2224/32225—Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation
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- H01L2224/26—Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/31—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process
- H01L2224/32—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process of an individual layer connector
- H01L2224/321—Disposition
- H01L2224/32151—Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
- H01L2224/32221—Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
- H01L2224/32245—Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being metallic
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- H01L2224/732—Location after the connecting process
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- H01L2224/732—Location after the connecting process
- H01L2224/73251—Location after the connecting process on different surfaces
- H01L2224/73253—Bump and layer connectors
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- H01L2224/73269—Layer and TAB connectors
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- H01L2224/80—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
- H01L2224/82—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected by forming build-up interconnects at chip-level, e.g. for high density interconnects [HDI]
- H01L2224/821—Forming a build-up interconnect
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- H01L2224/80—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
- H01L2224/83—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a layer connector
- H01L2224/838—Bonding techniques
- H01L2224/83801—Soldering or alloying
- H01L2224/83815—Reflow soldering
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- H01L2224/80—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
- H01L2224/83—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a layer connector
- H01L2224/838—Bonding techniques
- H01L2224/8384—Sintering
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- H01L2224/91—Methods for connecting semiconductor or solid state bodies including different methods provided for in two or more of groups H01L2224/80 - H01L2224/90
- H01L2224/92—Specific sequence of method steps
- H01L2224/922—Connecting different surfaces of the semiconductor or solid-state body with connectors of different types
- H01L2224/9222—Sequential connecting processes
- H01L2224/92242—Sequential connecting processes the first connecting process involving a layer connector
- H01L2224/92244—Sequential connecting processes the first connecting process involving a layer connector the second connecting process involving a build-up interconnect
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- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/93—Batch processes
- H01L2224/95—Batch processes at chip-level, i.e. with connecting carried out on a plurality of singulated devices, i.e. on diced chips
- H01L2224/96—Batch processes at chip-level, i.e. with connecting carried out on a plurality of singulated devices, i.e. on diced chips the devices being encapsulated in a common layer, e.g. neo-wafer or pseudo-wafer, said common layer being separable into individual assemblies after connecting
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- H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
- H01L24/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L24/02—Bonding areas ; Manufacturing methods related thereto
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- H01L24/10—Bump connectors ; Manufacturing methods related thereto
- H01L24/15—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process
- H01L24/16—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process of an individual bump connector
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- H01L24/80—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
- H01L24/82—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected by forming build-up interconnects at chip-level, e.g. for high density interconnects [HDI]
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- H01L2924/0001—Technical content checked by a classifier
- H01L2924/00014—Technical content checked by a classifier the subject-matter covered by the group, the symbol of which is combined with the symbol of this group, being disclosed without further technical details
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- H01L2933/005—Processes relating to semiconductor body packages relating to encapsulations
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Abstract
Das Verfahren ist zur Herstellung einer Mehrzahl von optoelektronischen Modulen (1) eingerichtet und umfasst die Schritte: A) Bereitstellen eines metallischen Trägerverbunds (20) mit einer Mehrzahl von Trägereinheiten (2), B) Aufbringen eines Logikchips (3) mit je wenigstens einem integrierten Schaltkreis auf die Trägereinheiten (2), C) Aufbringen von Emitterbereichen (4) zur Strahlungserzeugung, die einzeln elektrisch ansteuerbar sind, D) Abdecken der Emitterbereiche (4) und der Logikchips (3) mit einem Schutzmaterial (5), E) Umspritzen der Emitterbereiche (4) und der Logikchips (3), sodass ein Vergusskörper (6) entsteht, der die Trägereinheiten (2) und die Logikchips (3) und die Emitterbereiche (4) miteinander verbindet, F) Entfernen des Schutzmaterials (5) und Aufbringen von elektrischen Leiterbahnen (7) auf die Oberseiten der Logikchips (3) sowie auf eine Vergusskörperoberseite (60), und G) Zerteilen des Trägerverbunds (20) zu den Modulen
Description
- Es wird ein Verfahren zur Herstellung von optoelektronischen Modulen angegeben. Darüber hinaus wird eine Anordnung angegeben, die ein solches Modul umfasst.
- Eine zu lösende Aufgabe besteht darin, ein optoelektronisches Modul anzugeben, das eine hohe Flächendichte von einzeln adressierbaren Emitterbereichen aufweist.
- Diese Aufgabe wird unter anderem durch ein Verfahren und durch eine Anordnung mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
- Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist das Verfahren zur Herstellung einer Mehrzahl von optoelektronischen Modulen eingerichtet. Die Module sind insbesondere zur Emission von elektromagnetischer Strahlung, speziell von sichtbarem Licht, gestaltet. Zum Beispiel dient das Modul als Beleuchtungseinrichtung in der Allgemeinbeleuchtung oder im Fahrzeugbereich, etwa als adaptiver Frontscheinwerfer in einem Kfz.
- Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird ein metallischer Trägerverbund bereitgestellt. Metallisch bedeutet, dass der Trägerverbund eines oder mehrere Metalle oder eine oder mehrere Legierungen aufweist oder hieraus besteht. Zum Beispiel handelt es sich bei dem Trägerverbund um ein Metallblech, das metallische Beschichtungen an Hauptseiten aufweisen kann.
- Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist der Trägerverbund eine Mehrzahl von Trägereinheiten auf. Dabei ist es möglich, dass der Trägerverbund erst im Laufe des Verfahrens physikalisch zu den Trägereinheiten strukturiert wird. Mit anderen Worten kann der anfangs bereitgestellte Trägerverbund noch eine unstrukturierte, lediglich fiktiv in die Trägereinheiten unterteilte Komponente sein.
- Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird auf je eine der Trägereinheiten je einer oder mehrere Logikchips aufgebracht. Der Logikchip beinhaltet bevorzugt einen oder mehrere integrierte Schaltkreise. Bei dem Logikchip handelt es sich beispielsweise um einen Ansteuerchip, einen Adresschip und/oder um einen Speicherchip. Insbesondere wird der Logikchip auf die zugehörige Trägereinheit aufgeklebt oder aufgelötet.
- Gemäß zumindest einer Ausführungsform werden je mehrere Emitterbereiche auf die Trägereinheiten aufgebracht. Die Emitterbereiche basieren bevorzugt auf einem Halbleitermaterial wie AlInGaN oder AlInGaP oder AlInGaAs. Insbesondere handelt es sich bei den Emitterbereichen um Leuchtdiodenbereiche. Die Emitterbereiche sind zu einer Strahlungserzeugung eingerichtet, insbesondere zur Erzeugung von sichtbarem Licht wie farbigem Licht, etwa blaues Licht, oder mischfarbigem Licht wie weißes Licht. Es ist möglich, dass die Logikchips und die Emitterbereiche in einem einzigen Verfahrensschritt an den Trägereinheiten aufgebracht werden. Alternativ können die Logikchips vor den Emitterbereichen, oder auch umgekehrt, montiert werden.
- Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind die Emitterbereiche oder Gruppen von Emitterbereichen jeweils elektrisch einzeln ansteuerbar. Mit anderen Worten kann es sich bei den Emitterbereichen um Bildpunkte, auch als Pixel bezeichnet, handeln.
- Gemäß zumindest einer Ausführungsform werden die Emitterbereiche und/oder die Logikchips mit einem Schutzmaterial teilweise oder, bevorzugt, vollständig abgedeckt. Bei dem Schutzmaterial kann es sich um eine Folie handeln, die zusammenhängend über dem gesamten Trägerverbund aufgebracht wird. Alternativ können als Schutzmaterial Opferschichten wie Fotolacke dienen. Entsprechende Opferschichten können lokal und gezielt nur auf die Emitterbereiche und die Logikchips beschränkt sein. Das Schutzmaterial kann direkt auf die Emitterbereiche und/oder die Logikchips aufgebracht werden.
- Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird das mindestens eine Schutzmaterial lediglich an Oberseiten der Emitterbereiche und/oder der Logikchips aufgebracht, wobei diese Oberseiten den Trägerseiten abgewandt sind. Insbesondere bleiben Seitenflächen der Emitterbereiche und/oder der Logikchips sowie nicht von den Emitterbereichen und den Logikchips bedeckte Bereiche der Trägereinheiten frei von dem Schutzmaterial.
- Gemäß zumindest einer Ausführungsform erfolgt ein Umhüllen und/oder Umspritzen der Emitterbereiche und/oder der Logikchips. Durch dieses Umspritzen wird ein Vergusskörper erzeugt. Ein Material des Vergusskörpers ist beispielsweise ein thermoplastischer Kunststoff oder auch ein Epoxid oder ein Silikon.
- Gemäß zumindest einer Ausführungsform werden durch den Vergusskörper die Trägereinheiten, die Emitterbereiche und die Logikchips miteinander verbunden. Das heißt, durch den Vergusskörper sind die Trägereinheit, die Emitterbereiche und die Logikchips mechanisch fest miteinander gekoppelt, sodass sich diese Komponenten im bestimmungsgemäßen Gebrauch des fertig hergestellten Moduls nicht voneinander lösen. Bei dem Vergusskörper kann es sich um die oder um eine der Hauptkomponenten handeln, die das Modul mechanisch stützt und trägt.
- Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird das Schutzmaterial teilweise oder vollständig entfernt. Somit ist das Schutzmaterial bevorzugt in den fertig hergestellten Modulen nicht mehr vorhanden. Weiterhin bevorzugt werden beim Entfernen des Schutzmaterials die Oberseiten der Emitterbereiche und der Logikchips freigelegt, insbesondere vollständig freigelegt.
- Gemäß zumindest einer Ausführungsform werden elektrische Leiterbahnen auf den Oberseiten der Emitterbereiche und der Logikchips sowie auf einer den Trägereinheiten abgewandten Vergusskörperoberseite des Vergusskörpers gebildet. Diese Leiterbahnen werden beispielsweise über ein Aufdampfen oder ein Galvanisieren oder fotolithographisch erzeugt. Bei den Leiterbahnen handelt es sich bevorzugt um metallische Leiterbahnen. Über die Leiterbahnen ist insbesondere eine elektrische Verbindung zwischen dem Logikchip und elektrischen Kontaktstellen zu einer externen elektrischen Kontaktierung des Moduls hergestellt.
- Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird der Trägerverbund, insbesondere samt dem Vergusskörper, zu den einzelnen Modulen zerteilt. Das Zerteilen umfasst bevorzugt ein Sägen.
- In mindestens einer Ausführungsform ist das Verfahren zur Herstellung einer Mehrzahl von optoelektronischen Modulen eingerichtet und weist die folgenden Schritte auf, bevorzugt in der angegebenen Reihenfolge:
- A) Bereitstellen eines metallischen Trägerverbunds mit einer Mehrzahl von Trägereinheiten,
- B) Aufbringen je zumindest eines Logikchips mit je wenigstens einem integrierten Schaltkreis auf die Trägereinheiten,
- C) Aufbringen je mehrerer Emitterbereiche, die auf einem Halbleitermaterial basieren und zur Strahlungserzeugung eingerichtet sind und einzeln elektrisch ansteuerbar sind, auf die Trägereinheiten oder auf den auf den Trägereinheiten aufgebrachten Logikchips,
- D) Abdecken der Emitterbereiche und der Logikchips mit einem Schutzmaterial, sodass den Trägereinheiten abgewandte Oberseiten der Emitterbereiche und/oder der Logikchips teilweise oder vollständig von dem Schutzmaterial bedeckt werden,
- E) Umspritzen der Emitterbereiche und/oder der Logikchips, sodass ein Vergusskörper entsteht, der die Trägereinheiten, die Emitterbereiche und die Logikchips mechanisch miteinander verbindet,
- F) Entfernen des Schutzmaterials und Aufbringen von elektrischen Leiterbahnen auf eine den Trägereinheiten abgewandte Vergusskörperoberseite des Vergusskörpers sowie auf die Oberseiten zumindest der Logikchips und optional auch der Emitterbereiche, und
- G) Zerteilen des Trägerverbunds zu den Modulen.
- Mit dem hier beschriebenen Verfahren können hochkompakte Module mit integrierten CMOS-ICs und mit einzeln adressierbaren Emitterbereichen, monochrom oder auch RGB, insbesondere für Leuchtdiodenpixel etwa für adaptive Frontscheinwerfer hergestellt werden. Die Logikchips dienen dabei einer Ansteuerung der Emitterbereiche und üben optional weitere Funktionen aus etwa als Datenbuseinheit, Stromtreiber oder Speicher.
- Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist der Trägerverbund mindestens in den Verfahrensschritten A) bis F) zusammenhängend, einstückig und frei von Durchbrüchen. Das heißt, in Draufsicht auf den Trägerverbund gesehen, ist dieser in den genannten Verfahrensschritten dann lückenlos. Dies schließt nicht aus, dass der Trägerverbund Bereiche mit einer reduzierten Dicke aufweisen kann, wobei auch in diesen Bereichen die Dicke jeweils größer als Null ist.
- Gemäß zumindest einer Ausführungsform dienen die Trägereinheiten in den fertig hergestellten Modulen als Wärmesenke. Mit anderen Worten sind die Trägereinheiten dann zu einer Entwärmung und/oder Wärmespreizung eingerichtet. Zu diesem Zweck ist ein Hauptmaterial der Trägereinheiten bevorzugt ein thermisch gut leitendes Metall oder eine Metalllegierung, bevorzugt mit Kupfer oder Aluminium.
- Gemäß zumindest einer Ausführungsform handelt es sich bei den fertig hergestellten Modulen um oberflächenmontierbare Bauteile, sogenannte SMT-Bauteile. Das heißt, die fertig hergestellten Module sind dann bevorzugt elektrisch und/oder mechanisch ausschließlich an einer einzigen Hauptseite kontaktierbar. Insbesondere sind elektrische Kontaktstellen zu einer externen elektrischen Kontaktierung des Moduls ausschließlich an der Vergusskörperoberseite erzeugt. Alternativ können elektrische Kontaktstellen zur externen elektrischen Kontaktierung, insbesondere ausschließlich, an einer Trägerunterseite vorhanden sein. Die Trägerunterseite ist dabei dem Vergusskörper abgewandt.
- Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist der Verfahrensschritt G) den Teilschritt des Strukturierens der Trägereinheiten von den Logikchips abgewandten Trägerunterseiten her durch eine Material abtragende Methode auf. Bei dieser Material abtragenden Methode handelt es sich bevorzugt um ein Ätzen oder um eine Laserbehandlung. Bei diesem Strukturieren von den Trägerunterseiten her ist es möglich, dass die Trägereinheiten stellenweise durchdrungen werden, sodass also in Draufsicht gesehen stellenweise ein Material der Trägereinheiten vollständig entfernt wird.
- Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst der Verfahrensschritt G) das Durchtrennen des Vergusskörpers. Dieser Verfahrensschritt erfolgt bevorzugt nach dem Strukturieren der Trägereinheiten. Weiterhin erfolgt das Durchtrennen des Vergusskörpers bevorzugt in Trennbereichen zwischen benachbarten Trägereinheiten. Dabei können die Trennbereiche frei oder im Wesentlichen von einem Material des Trägerverbunds und/oder der Trägereinheiten sein. Hierdurch ist etwa bei einem Sägeprozess eine hohe Sägegeschwindigkeit erzielbar, da kein oder kein signifikanter Metallanteil durchtrennt werden muss.
- Gemäß zumindest einer Ausführungsform werden im Verfahrensschritt G) die Trägereinheiten so strukturiert, dass in dem fertig hergestellten Modul die Emitterbereiche und die Logikchips je eineindeutig auf einer Trägerinsel angebracht sind. Das heißt, jedem Logikchip und jedem Emitterbereich ist dann genau eine Trägerinsel zugeordnet. Die Trägerinseln sind dabei aus einem Material der Trägereinheiten gebildet, wobei die Trägereinheiten je eine Mehrzahl der Trägerinseln aufweisen. Die Trägerinseln, die bevorzugt alle innerhalb einer gemeinsamen Ebene liegen, sind voneinander beabstandet, insbesondere in Draufsicht gesehen.
- Gemäß zumindest einer Ausführungsform haben die Trägereinheiten in dem fertig hergestellten Modul keine elektrische Funktion. Damit können die Trägereinheiten ausschließlich zu einer Wärmeabfuhr und/oder zu einer mechanischen Kontaktierung des Moduls eingerichtet sein.
- Gemäß zumindest einer Ausführungsform, wobei die Trägereinheiten in Trägerinseln unterteilt sind, haben alle Trägerinseln oder zumindest diejenigen Trägerinseln, auf denen sich die Emitterbereiche und die Logikchips befinden, keine elektrische Funktion. Über diese nicht elektrisch funktionalisierten Emitterbereiche kann eine Wärmesenke und eine mechanische Kontaktierbarkeit gewährleistet sein.
- Gemäß zumindest einer Ausführungsform haben die Trägerinseln und/oder die zusammenhängende, nicht in Inseln unterteilte Trägereinheit eine elektrische Funktion. Beispielsweise sind dann die Trägereinheit und/oder die Trägerinseln dazu eingerichtet, auf ein gemeinsames elektrisches Potential gelegt zu werden, etwa als gemeinsamer Erdkontakt, auch als Common Ground bezeichnet.
- Gemäß zumindest einer Ausführungsform erfolgt eine elektrische Ansteuerung der Emitterbereiche ausschließlich über den Logikchip des entsprechenden Moduls. Dies kann bedeuten, dass eine Bestromung der zugehörigen Emitterbereiche von dem Logikchip geregelt wird. Beispielsweise ist ein Anodenkontakt oder ein Kathodenkontakt der Emitterbereiche durch den Logikchip angesteuert.
- Gemäß zumindest einer Ausführungsform werden der Trägerverbund und/oder die Trägereinheiten vor dem Schritt E) von einer ersten Hauptseite her strukturiert, insbesondere geätzt. Bei diesem ersten Strukturieren werden der Trägerverbund und/oder die Trägereinheiten bevorzugt nur unvollständig durchdrungen, sodass der Trägerverbund als durchgehende, löcherfreie Schicht erhalten bleibt. Diese Strukturierung erfolgt bevorzugt von derjenigen Hauptseite her, auf der die Logikchips und die Emitterbereiche aufgebracht sind oder später aufgebracht werden.
- Gemäß zumindest einer Ausführungsform erfolgt eine Strukturierung des Trägerverbunds und/oder der Trägereinheiten von einer zweiten Hauptseite her, bei der es sich bevorzugt um die den Logikchips abgewandte Trägerunterseite handelt. In diesem zweiten Strukturierungsschritt können Löcher, Ausnehmungen und/oder Unterbrechungen in dem Trägerverbund und/oder in den Trägereinheiten geformt werden.
- Gemäß zumindest einer Ausführungsform erfolgen die Strukturierungsschritte durch ein Ätzen. Alternativ ist auch ein Sägen oder eine Laserstrukturierung möglich.
- Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind die Emitterbereiche ausschließlich auf einer der zugehörigen Trägereinheit abgewandten Oberseite des korrespondierenden Logikchips aufgebracht. Das heißt, in Draufsicht gesehen stehen dann die Emitterbereiche nicht über den Logikchip über. In dieser Anordnung ist es möglich, dass die Emitterbereiche nicht in unmittelbarem Kontakt zu dem Vergusskörper stehen.
- Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind die Oberseiten der Logikchips mit einer elektrischen Kontaktstruktur versehen. Insbesondere weist die elektrische Kontaktstruktur eine Vielzahl elektrischer Kontakte auf. Dabei ist es möglich, dass pro Emitterbereich an der Oberseite je einer oder zwei oder mehr als zwei elektrische Kontakte vorhanden sind. Die entsprechenden elektrischen Kontakte werden von den zugehörigen Emitterbereichen, in Draufsicht gesehen, bevorzugt vollständig überdeckt. Zwischen den Emitterbereichen und den elektrischen Kontakten kann hinsichtlich der elektrischen Funktion eine eineindeutige Zuordnung gegeben sein.
- Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind Leuchtdiodenchips vorhanden. Die Leuchtdiodenchips umfassen alle oder zumindest mehrere der Emitterbereiche. Die Leuchtdiodenchips stellen dabei bevorzugt eine mechanisch handhabbare Einheit dar. Beispielsweise sind die Leuchtdiodenchips als Ganzes in einem Pick-and-place-Prozess handhabbar. Die Leuchtdiodenchips sind dabei bevorzugt elektrisch und optisch in die einzelnen Emitterbereiche unterteilt.
- Gemäß zumindest einer Ausführungsform schließt die Vergusskörperoberseite bündig mit den Oberseiten der Logikchips und/oder der Emitterbereiche ab, in Richtung weg von den Trägereinheiten. Alternativ ist es möglich, dass die Emitterbereiche und/oder die Logikchips die Vergusskörperoberseite überragen, in Richtung weg von den Trägereinheiten.
- Gemäß zumindest einer Ausführungsform weisen die Emitterbereiche eine mittlere laterale Ausdehnung, in Richtung parallel zur Vergusskörperoberseite, von mindestens 2 µm oder 5 µm oder 10 µm auf. Alternativ oder zusätzlich liegt diese mittlere laterale Ausdehnung bei höchstens 250 µm oder 50 µm oder 20 µm.
- Gemäß zumindest einer Ausführungsform weisen die fertig hergestellten Module jeweils mindestens 16 oder 64 oder 256 einzeln ansteuerbare Emitterbereiche auf. Alternativ oder zusätzlich liegt die Zahl der Emitterbereiche pro Modul bei höchstens 106 oder 104 oder 103. Bevorzugt sind in Draufsicht mindestens 2 × 2 oder 4 × 4 Emitterbereiche vorhanden.
- Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind die Emitterbereiche zur Erzeugung von blauem Licht gestaltet. Es ist möglich, dass den Emitterbereichen ein Leuchtstoff zur teilweisen oder vollständigen Umwandlung des blauen Lichts nachgeordnet ist, sodass insbesondere weißes Licht erzeugt wird. Dabei können alle Emitterbereiche im Rahmen der Herstellungstoleranzen gleich gestaltet sein und zur Emission von Strahlung im selben Spektralbereich eingerichtet sein. Alternativ ist es möglich, dass unterschiedlich farbig emittierende Emitterbereiche vorhanden sind, insbesondere Emitterbereiche, die rotes Licht emittieren, solche, die blaues Licht emittieren, und solche, die grünes Licht emittieren. Emittieren alle Emitterbereiche Licht derselben Farbe, zum Beispiel blaues Licht oder ultraviolettes Licht, so können den Emitterbereichen unterschiedliche Leuchtstoffe insbesondere zur Erzeugung von blauem, grünem und/oder rotem Licht zugeordnet sein. Mit verschiedenfarbig emittierenden Emitterbereichen lässt sich ein RGB-Modul erzeugen.
- Darüber hinaus wird eine Anordnung angegeben. Die Anordnung umfasst eines oder mehrere der optoelektronischen Module, die mit einem Verfahren gemäß einer oder mehrerer der oben genannten Ausführungsformen hergestellt sind. Merkmale für die Anordnung sind daher auch für das optoelektronische Modul sowie für das Verfahren offenbart und umgekehrt.
- In mindestens einer Ausführungsform umfasst die Anordnung eines oder mehrere der optoelektronischen Module. Weiterhin weist die Anordnung eine oder mehrere Leiterplatten auf. Bei den Leiterplatten handelt es sich zum Beispiel um Metallkernplatinen oder gedruckte Leiterplatten, kurz PCB. Es ist möglich, dass es sich bei der Leiterplatte um eine flexible Leiterplatte handelt. An der Leiterplatte können weitere, nicht zu dem Modul gehörige Logikchips angebracht sein oder über die Leiterplatte mit dem Modul verbunden sein.
- Die mindestens eine Leiterplatte ist elektrisch mittelbar oder unmittelbar mit elektrischen Kontaktstellen des Moduls verbunden. Dabei ist die Leiterplatte bevorzugt nur mit genau einer Hauptseite des optoelektronischen Moduls kontaktiert. Elektrisch unmittelbare Verbindung kann bedeuten, dass sich zwischen der Leiterplatte und der elektrischen Kontaktstelle des Moduls dann nur ein elektrisches Verbindungsmittel wie ein Lot oder ein elektrisch leitfähiger Kleber befindet.
- Gemäß zumindest einer Ausführungsform der Anordnung weist die Leiterplatte einen Durchbruch auf. Mit anderen Worten ist die Leiterplatte mit einem Loch versehen, sodass das Loch in Draufsicht gesehen ringsum von einem Material der Leiterplatte umgeben ist. Der Durchbruch weist in Draufsicht gesehen bevorzugt kleinere Abmessungen auf als das zugehörige Modul. Das Modul ist dazu eingerichtet, durch den Durchbruch hindurch Strahlung zu emittieren.
- Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die Leiterplatte ausschließlich an einer der Trägereinheit abgewandten Oberseite des Moduls angebracht. Alternativ hierzu ist es möglich, dass zusätzlich zu dieser an der Oberseite angebrachten Leiterplatte eine zusätzliche Wärmesenke an der gegenüberliegenden Hauptseite befestigt ist.
- Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind die Leiterplatte und das Modul in Draufsicht gesehen nebeneinander auf einer Wärmesenke angeordnet.
- Nachfolgend werden ein hier beschriebenes Verfahren und eine hier beschriebene Anordnung unter Bezugnahme auf die Zeichnung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Gleiche Bezugszeichen geben dabei gleiche Elemente in den einzelnen Figuren an. Es sind dabei jedoch keine maßstäblichen Bezüge dargestellt, vielmehr können einzelne Elemente zum besseren Verständnis übertrieben groß dargestellt sein.
- Es zeigen:
-
1 und5 schematische Darstellungen von hier beschriebenen Verfahren zur Herstellung von hier beschriebenen optoelektronischen Modulen, -
3 ,4 und6 schematische Darstellungen von hier beschriebenen optoelektronischen Modulen, die mit hier beschriebenen Verfahren hergestellt sind, und -
2 ,7 und8 schematische Darstellungen von hier beschriebenen Anordnungen mit optoelektronischen Modulen, die mit hier beschriebenen Verfahren hergestellt sind. - In
1 ist in schematischen Schnittdarstellungen ein Verfahren zur Herstellung von optoelektronischen Modulen1 gezeigt. Gemäß1A wird ein Trägerverbund mit Trägereinheiten2 bereitgestellt. Zur Vereinfachung der Darstellung ist in1 nur eine einzige Trägereinheit2 des Trägerverbunds gezeichnet. Die Trägereinheit2 ist für ein einziges Modul1 vorgesehen. - Die Trägereinheit
2 sowie der nicht näher dargestellte Trägerverbund sind aus einem Metallblech gebildet. Die Trägereinheit2 und somit der Trägerverbund weisen ein Kernmaterial25 auf, das ein Metall ist. Beispielsweise handelt es sich bei dem Kernmaterial25 um Kupfer oder Aluminium. Das Kernmaterial25 ist beidseitig mit einer Beschichtung26 versehen, etwa aus NiAu. Die Beschichtung26 kann aus mehreren Teilschichten, die bevorzugt allesamt metallische Schichten sind, zusammengesetzt sein. - Auf die Trägereinheit
2 wird ein Logikchip3 , beispielsweise ein CMOS-IC, aufgebracht, insbesondere mittels Löten oder Kleben. Ferner werden mehrere Leuchtdiodenchips40 angebracht. Jeder der Leuchtdiodenchips40 ist zu einer Strahlungserzeugung, etwa von blauem Licht, vorgesehen. Die Leuchtdiodenchips40 emittieren Strahlung beispielsweise über eine gesamte oder nahezu über eine gesamte der Trägereinheit2 abgewandte Oberseite. Damit stellen die Leuchtdiodenchips40 jeweils auch einen Emitterbereich4 dar. Zur Vereinfachung der Darstellung weist das Modul1 , wie in1 illustriert, nur zwei der Leuchtdiodenchips40 auf. Bevorzugt sind wesentlich mehr als zwei Leuchtdiodenchips40 und Emitterbereiche4 vorhanden. Es ist möglich, dass die Leuchtdiodenchips40 in Draufsicht gesehen um die Logikchips3 herum angeordnet sind. - Abweichend von der Darstellung ist es möglich, dass das Modul
1 mehrere verschiedene Logikchips3 umfasst. Auch können weitere, nicht Strahlung emittierende Halbleiterchips, etwa Schutzdioden gegen Schäden vor elektrostatischen Entladungen, nicht gezeichnet, vorhanden sein. - Die Beschichtung
26 wird beispielsweise fotolithografisch strukturiert und nachfolgend werden, etwa mittels Ätzen, Vertiefungen28 in die Trägereinheit2 geformt. Die Vertiefungen28 werden in diesem Verfahrensstadium lediglich von einer Hauptseite her ausgebildet, sodass das Kernmaterial25 an der gegenüberliegenden Hauptseite nicht oder im Wesentlichen nicht abgetragen wird. - In
1B ist gezeigt, dass über den Leuchtdiodenchips40 sowie dem Logikchip3 ein temporäres Schutzmaterial5 aufgebracht wird. Bei dem Schutzmaterial5 handelt es sich beispielsweise um eine durchgehende Folie. Anschließend wird ein Vergusskörper6 erzeugt. Aufgrund des Schutzmaterials5 bleiben Oberseiten des Logikchips3 sowie der Leuchtdiodenchips40 , die der Trägereinheit2 abgewandt sind, frei von einem Material des Vergusskörpers6 . Diese Art des Erzeugens des Vergusskörpers6 wird auch als folienunterstütztes Spritzgießen, englisch film-assisted molding, bezeichnet. Durch den Vergusskörper6 , der eine der Trägereinheit2 abgewandte Vergusskörperoberseite60 aufweist, sind die Trägereinheit2 , die Leuchtdiodenchips40 und der Logikchip3 unmittelbar und fest miteinander mechanisch verbunden. - Der Vergusskörper
6 füllt dabei die Vertiefungen28 vollständig aus und greift in die Vertiefungen28 hinein. Anders als in1B gezeichnet, kann anstelle einer Folie für das Schutzmaterial5 auch eine Opferschicht verwendet werden. Eine solche Opferschicht ist beispielsweise aus einem Fotolack gebildet, der gezielt auf die Oberseiten der Leuchtdiodenchips40 sowie des Logikchips3 aufgebracht wird. - Gemäß
1C ist die Schutzschicht5 wieder vollständig entfernt, sodass die Oberseiten der Leuchtdiodenchips40 sowie des Logikchips3 freiliegen. Hierdurch liegen auch elektrische Kontaktstrukturen34 an der Oberseite des Logikchips3 frei. Entsprechende Kontaktstrukturen, nicht gezeichnet, sind an den Oberseiten der Leuchtdiodenchips40 vorhanden. - Nachfolgend werden elektrische Leiterbahnen
7 an der Vergusskörperoberseite60 , an den Oberseiten der Leuchtdiodenchips40 sowie des Logikchips3 erzeugt. Über diese Leiterbahnen7 wird eine elektrische Verschaltung zwischen den Leuchtdiodenchips40 und dem Logikchip3 erreicht. Somit sind die Leuchtdiodenchips40 einzeln und elektrisch unabhängig voneinander mittels des Logikchips3 ansteuerbar und betreibbar. - Weiterhin wird eine elektrische Durchkontaktierung
72 durch den Vergusskörper6 hin zu der Trägereinheit2 erzeugt. Die Trägerinseln22b , auf denen die Leuchtdiodenchips40 sowie der Logikchip3 angebracht sind, weisen keine elektrische Funktion auf und sind lediglich zu einer mechanischen Befestigung des Moduls1 und zu einer Wärmeableitung eingerichtet. Alternativ hierzu können die Trägerinseln22b als gemeinsamer Erdkontakt, auch als Common Ground bezeichnet, oder als anderer elektrischer Kontakt insbesondere auf demselben elektrischen Potential eingerichtet sein. - Die Trägerinsel
22a , an der sich die Durchkontaktierung72 befindet, ist zu einer elektrischen Kontaktierung des Moduls1 eingerichtet. Hierbei ist der Schnittdarstellung in1D lediglich eine solche Trägerinsel22a mit einer Durchkontaktierung72 gezeigt. Bevorzugt sind mehrere solcher Trägerinseln22a vorhanden. - In
1D ist gezeigt, dass von einer Trägerunterseite her, die den Leuchtdiodenchips40 sowie dem Logikchip3 abgewandt ist, ein weiterer Ätzschritt erfolgt. In Bereichen der Trägerunterseite, die nicht von der Beschichtung26 bedeckt sind, wird das Kernmaterial25 entfernt, sodass stellenweise an der Unterseite der Vergusskörper6 freigelegt wird. Hierdurch entstehen mehrere Trägerinseln22a ,22b , die voneinander beabstandet sind und die nicht unmittelbar elektrisch miteinander verbunden sind. - In
2 ist in einer Schnittdarstellung eine Anordnung10 gezeigt. Die Anordnung10 umfasst ein optoelektronisches Modul1 , etwa wie in Verbindung mit1 erläutert. Das Modul1 ist auf einer Leiterplatte9 aufgebracht. Die Leiterplatte9 beinhaltet einen Metallkern91 , der an einer dem Modul1 zugewandten Seite stellenweise freigelegt sein kann. Zu einer elektrischen, mechanischen und thermischen Kontaktierung des Moduls1 an der Leiterplatte9 sind Leiterbahnen7 an der Leiterplatte9 vorhanden. Zwischen dem Metallkern91 und den Leiterbahnen7 kann sich optional eine elektrische Isolationsschicht92 befinden. Ein Verbindungsmittel zwischen der Leiterplatte9 und dem Modul1 , beispielsweise ein Lot, ist in2 nicht gezeichnet. Über die Leiterbahnen7 können entweder nur Inseln der Trägereinheit mit Durchkontaktierungen oder auch zusätzlich Inseln mit den Leuchtdiodenchips und/oder mit dem Logikchip angesteuert werden. Die Inseln mit den Leuchtdiodenchips und/oder mit dem Logikchip können dabei über diese Leiterbahnen7 auf ein gemeinsames Erdpotential gelegt sein. - Der Logikchip
3 sowie die Emitterbereiche4 sind ohne Bonddrähte kontaktierbar. Das Modul1 kann also frei von Bonddrähten sein, sodass eine besonders kompakte, flache und kostengünstige Herstellung ermöglicht ist. - In der Draufsicht gemäß
3A sowie in der Schnittdarstellung gemäß3B ist ein weiteres Ausführungsbeispiel des optoelektronischen Moduls1 illustriert. Bei diesem Modul1 dient die Trägereinheit2 , die zu mehreren der Trägerinseln22 strukturiert ist, lediglich zu einer mechanischen Befestigung und zu einer Entwärmung des Moduls1 . An der Oberseite des Logikchips3 , die der Trägereinheit2 abgewandt ist, sind elektrische Kontaktstellen8 zu einer externen elektrischen Kontaktierung des Moduls1 angebracht. Alternativ dazu können sich die Kontaktstellen8 auch in Draufsicht gesehen seitlich neben dem Logikchip3 befinden und mit dem Logikchip3 über Leiterbahnen an der Trägeroberseite60 verbunden sein. - Im Übrigen entspricht das Ausführungsbeispiel gemäß
3 dem Modul1 , wie in Verbindung mit1 gezeichnet. Somit ist gemäß der3A ,3B keine Trägerinsel vorhanden, die mittels einer Durchkontaktierung mit dem Logikchip3 verbunden ist. - In
4 , siehe die Draufsicht in4A und die Schnittdarstellung in4B , ist ein weiteres Ausführungsbeispiel des Moduls1 illustriert. Die Trägereinheit2 ist einstückig ausgebildet und nicht zu Trägerinseln strukturiert. Hauptseiten der Trägereinheit2 sind eben geformt und parallel zueinander ausgerichtet. Optional vorhandene Beschichtungen der Trägereinheit2 sind zur Vereinfachung nicht gezeichnet. - Über ein Verbindungsmittel
23 , beispielsweise eine gesinterte oder gelötete Zwischenverbindung, ist der Logikchip3 an der Trägereinheit2 befestigt. Diese Befestigung erfolgt beispielsweise über ein CuSn-Lot und/oder über Diffusionslöten. Bei der Trägereinheit2 handelt es sich etwa um ein Substrat mit oder aus Cu, MoCu und/oder WCu. - An der Oberseite des Logikchips
3 ist eine Vielzahl von elektrischen Kontaktstrukturen34 vorhanden. Auf diese Kontaktstrukturen34 sind mehrere Leuchtdiodenchips40 aufgebracht. Die Leuchtdiodenchips40 sind dabei in eine Vielzahl von elektrisch einzeln ansteuerbaren Emitterbereichen4 unterteilt, wobei die Leuchtdiodenchips40 bevorzugt als eine einzige Einheit mechanisch handhabbar sind. - In
4A sind die Emitterbereiche4 durch Gitternetzlinien symbolisiert. Die Emitterbereiche4 sind deckungsgleich zu den zugehörigen Kontaktstrukturen34 angeordnet, in Draufsicht gesehen. Insbesondere sind jedem der Emitterbereiche4 ein oder zwei der Kontaktstrukturen34 zugeordnet. Ist den Emitterbereichen4 jeweils nur eine Kontaktstruktur34 zugeordnet, so können die Leuchtdiodenchips40 über eine gemeinsame Kathode verfügen. - Bei dieser Anordnung sind die Leuchtdiodenchips
4 und somit die Emitterbereiche4 von dem Vergusskörper6 beabstandet. In Richtung weg von der Trägereinheit2 überragen die Kontaktstrukturen34 sowie die Leuchtdiodenchips4 den Vergusskörper6 . Eine Herstellung des Moduls1 , wie in4 gezeigt, erfolgt bevorzugt analog zu dem Verfahren, wie zu1 erläutert. - Über die Leiterbahnen
7 sind randständige elektrische Kontaktstellen8 mit dem Logikchip3 verbunden. Es besteht bevorzugt keine unmittelbare elektrische Verbindung zwischen den einzelnen Emitterbereichen4 und den Kontaktstellen8 , mit Ausnahme einer eventuell vorhandenen, gemeinsamen Elektrode wie einer gemeinsamen Kathode. - Die Trägereinheit
2 , wie in4 gezeigt, ist bevorzugt mechanisch starr. Hierdurch ist ein mechanisch stabiles Modul erreichbar. - In den Schnittdarstellungen der
5 ist ein Herstellungsverfahren für ein solches Modul1 , wie in4 illustriert, gezeigt. Der Verfahrensschritt gemäß5A erfolgt dabei analog zu1A . Der Vergusskörper6 sowie die Leiterbahnen7 werden also erzeugt, wie in Verbindung mit1 erläutert. Benachbarte Trägereinheiten2 des Trägerverbunds20 sind durch die Vertiefungen28 in den Trennbereichen S voneinander separiert. Bei einem Vereinzeln zu den Modulen1 wird dadurch, insbesondere bei einem Sägen, lediglich der Vergusskörper6 durchtrennt. Durch das Ätzen von der Unterseite her ist die metallische Komponente in den Trennbereichen S zuvor durch Ätzen bevorzugt vollständig entfernt. Durch die nur geringe Breite der Trennbereiche S ist eine hohe Flächenausnutzung des Trägerverbunds20 realisierbar. - Abweichend von
5B ist es möglich, zu einem Modul analog zu4B zu gelangen, bei dem Seitenflächen des Vergusskörpers6 und der Trägereinheit2 bündig miteinander abschließen. Dies ist durch ein gemeinsames Zerteilen, etwa mittels Sägen, des Trägerverbunds zusammen mit dem Vergusskörper möglich. Bei dem Bauteil, wie in5B gezeigt, steht dagegen in seitlicher Richtung der Vergusskörper6 über die Trägereinheit2 über. Die Vertiefungen28 können an den zerteilten Trägereinheiten2 erkennbar sein. - Bei der Ausführungsform des Moduls
1 , wie in6 dargestellt, steht die Trägereinheit2 seitlich über den Vergusskörper6 über, ebenso wie das Verbindungsmittel23 . Dies ist beispielsweise dadurch erreicht, dass der Vergusskörper6 in eine Vielzahl von einzelnen, in Draufsicht gesehen inselförmigen Bereichen um die jeweiligen Logikchips3 herum gespritzt wird, sodass dann kein Vergusskörpermaterial nachträglich entfernt werden muss. - Der Vergusskörper
6 wird jedoch bevorzugt einstückig über alle Trägereinheiten2 des Trägerverbunds20 hinweg erzeugt. Durch den mechanisch stabilisierenden Vergusskörper6 können dann die Trägereinheiten insgesamt noch als eine einzige Einheit handhabbar sein, selbst wenn der Trägerverbund bereits vereinzelt ist. Dies kann auch in allen anderen Ausführungsbeispielen des Verfahrens der Fall sein. - Bei der Anordnung
10 gemäß7 weist die Leiterplatte9 , bei der es sich beispielsweise um eine gedruckte Leiterplatte, kurz PCB, handelt, einen Durchbruch19 auf. Der Durchbruch19 reicht vollständig durch die Leiterplatte9 hindurch. Das Modul1 , beispielsweise ein Modul wie in Verbindung mit4 oder5 erläutert, ist derart an der Leiterplatte9 montiert, dass eine Strahlung R von den Emitterbereichen durch den Durchbruch90 hindurch emittiert werden kann. Ein Verbindungsmittel zwischen den Kontaktstellen8 an der Leiterplatte9 sowie an dem Modul1 ist nicht gezeigt. - Bei der Anordnung
10 , siehe die Draufsicht in8A und die Schnittdarstellung in8B , befindet sich die Leiterplatte9 teilweise seitlich neben dem Modul1 , in Draufsicht gesehen. Bei der Leiterplatte9 handelt es sich teilweise oder auch vollständig um eine flexible Leiterplatte. Insbesondere ist die Leiterplatte9 ein sogenanntes Starrflex-PCB, also eine Leiterplatte, die sowohl flexible als auch starre Bereiche aufweist. Das Modul1 sowie die Leiterplatte9 sind auf einem gemeinsamen Kühlkörper19 aufgebracht, der etwa aus Aluminium oder aus Kupfer geformt ist oder der eine Metallkernplatine ist. - Auf der Leiterplatte
9 sind optional weitere elektrische Bauteile95 , bevorzugt in SMD-Bauweise, angebracht. Über solche weiteren Bauteile95 ist etwa eine Ansteuerung und Adressierung des Moduls1 möglich. Die Leiterplatte9 steht ausschließlich in Verbindung mit einer dem Kühlkörper19 abgewandten Oberseite des Moduls1 . - Ein solcher Kühlkörper
19 kann auch in allen anderen Ausführungsbeispielen vorhanden sein, insbesondere auch bei der Anordnung10 , wie in7B gezeigt. Gemäß7B stünde dann der Kühlkörper19 nicht unbedingt in direkter Verbindung mit der Leiterplatte9 . - Bei den Leuchtdiodenchips
40 kann es sich, wie auch in allen anderen Ausführungsbeispielen, um sogenannte Dünnschicht-Leuchtdiodenchips handeln. Solche Leuchtdiodenchips sind frei von einem Aufwachssubstrat für eine Halbleiterschichtenfolge. - Die hier beschriebene Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr umfasst die Erfindung jedes neue Merkmal sowie jede Kombination von Merkmalen, was insbesondere jede Kombination von Merkmalen in den Patentansprüchen beinhaltet, auch wenn dieses Merkmal oder diese Kombination selbst nicht explizit in den Patentansprüchen oder Ausführungsbeispielen angegeben ist.
- Bezugszeichenliste
-
- 1
- optoelektronisches Modul
- 20
- Trägerverbund
- 2
- Trägereinheit
- 22
- Trägerinsel
- 23
- Verbindungsmittel
- 25
- Kernmaterial
- 26
- Beschichtung
- 28
- Vertiefung
- 3
- Logikchip
- 34
- elektrische Kontaktstruktur
- 4
- Emitterbereich
- 40
- Leuchtdiodenchip
- 5
- Schutzmaterial
- 6
- Vergusskörper
- 60
- Vergusskörperoberseite
- 7
- elektrische Leiterbahn
- 72
- elektrische Durchkontaktierung
- 8
- elektrische Kontaktstelle
- 9
- Leiterplatte
- 91
- Metallkern
- 92
- Isolationsschicht
- 94
- Durchbruch
- 95
- elektronisches Bauteil
- 19
- Kühlkörper
- 10
- Anordnung
- R
- Strahlung
- S
- Trennbereich
Claims (15)
- Verfahren, mit dem eine Mehrzahl von optoelektronischen Modulen (
1 ) hergestellt wird, mit den Schritten: A) Bereitstellen eines metallischen Trägerverbunds (20 ) mit einer Mehrzahl von Trägereinheiten (2 ), B) Aufbringen je zumindest eines Logikchips (3 ) mit je wenigstens einem integrierten Schaltkreis auf die Trägereinheiten (2 ), C) Aufbringen je mehrerer Emitterbereiche (4 ), die auf einem Halbleitermaterial basieren und zur Strahlungserzeugung eingerichtet sind und einzeln elektrisch ansteuerbar sind, auf die Trägereinheiten (2 ) oder auf die auf den Trägereinheiten (2 ) angebrachten Logikchips (3 ), D) Abdecken der Emitterbereiche (4 ) und der Logikchips (3 ) mit einem Schutzmaterial (5 ), sodass den Trägereinheiten (2 ) abgewandte Oberseiten der Emitterbereiche (4 ) und/oder der Logikchips (3 ) von dem Schutzmaterial (5 ) bedeckt werden, E) Umspritzen der Emitterbereiche (4 ) und der Logikchips (3 ), sodass ein Vergusskörper (6 ) entsteht, der zumindest die Trägereinheiten (2 ) und die Logikchips (3 ) miteinander verbindet, F) Entfernen des Schutzmaterials (5 ) und Aufbringen von elektrischen Leiterbahnen (7 ) zumindest auf die Oberseiten der Logikchips (3 ) sowie auf eine den Trägereinheiten (2 ) abgewandte Vergusskörperoberseite (60 ) des Vergusskörpers (6 ), und G) Zerteilen des Trägerverbunds (20 ) zu den Modulen. - Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, bei dem die Verfahrensschritte A) bis G) in der angegebenen Reihenfolge durchgeführt werden, wobei der Trägerverbund (
2 ) zumindest in den Schritten A) bis F) zusammenhängend, einstückig und frei von Durchbrüchen ist, und wobei die Trägereinheiten (2 ) in den fertig hergestellten Modulen (1 ) je als Wärmesenke dienen. - Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem elektrische Kontaktstellen (
8 ) zu einem externen elektrischen Anschließen des Moduls (1 ) ausschließlich an der Vergusskörperoberseite (60 ) erzeugt werden. - Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Verfahrensschritt G) die folgenden Teilschritte aufweist: G1) Strukturieren der Trägereinheiten (
2 ) von den Logikchips (3 ) abgewandten Trägerunterseiten her durch eine materialabtragende Methode, und G2) nachfolgend Durchtrennen des Vergusskörpers (6 ) in Trennbereichen (S) zwischen benachbarten Trägereinheiten (2 ). - Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, bei dem die Trennbereiche (S) frei von einem Material des Trägerverbunds (
20 ) und der Trägereinheiten (2 ) sind. - Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei im Verfahrensschritt G) die Trägereinheiten (
2 ) so strukturiert werden, dass in dem fertig hergestellten Modul (1 ) die Emitterbereiche (4 ) und die Logikchips (3 ) je eineindeutig auf einer Trägerinsel (22 ) angebracht sind, wobei die Trägereinheiten (2 ) je eine Mehrzahl der Trägerinseln (22 ) aufweisen und die Trägerinseln (22 ) voneinander beabstandet sind. - Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei in dem fertig hergestellten Modul (
1 ) die Trägereinheiten (2 ) insgesamt oder zumindest die Trägerinseln (22 ), auf denen sich die Emitterbereiche (4 ) und der Logikchip (3 ) befinden, keine elektrische Funktion haben, und wobei eine elektrische Ansteuerung der Emitterbereiche (4 ) ausschließlich über den Logikchip (3 ) des entsprechenden Moduls (1 ) erfolgt. - Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Trägerverbund (
20 ) und/oder die Trägereinheiten (2 ) vor dem Schritt E) von einer ersten Hauptseite her und nach dem Schritt F) von einer zweiten Hauptseite her geätzt werden, wobei durch die beiden Ätzschritte zusammengenommen die Trägereinheiten (2 ) strukturiert werden. - Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Emitterbereiche (
4 ) ausschließlich auf einer der zugehörigen Trägereinheit (2 ) abgewandten Oberseite des Logikchips (3 ) aufgebracht werden, wobei die Oberseite des Logikchips (3 ) mit einer elektrischen Kontaktstruktur (34 ) versehen ist, sodass deckungsgleich zu den Emitterbereichen (4 ) an der Oberseite je mindestens ein elektrischer Kontakt pro Emitterbereich (4 ) vorhanden ist. - Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, bei dem mehrere oder alle Emitterbereiche (
4 ) Teil eines Leuchtdiodenchips (40 ) sind, wobei der Leuchtdiodenchip (40 ) eine mechanische Einheit bildet und optisch sowie elektrisch in die Emitterbereiche (4 ) unterteilt ist. - Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem, in Richtung weg von den Trägereinheiten (
2 ), die Vergusskörperoberseite (60 ) bündig mit den Oberseiten der Logikchips (3 ) abschließend erzeugt wird, wobei die Emitterbereiche (4 ), in Richtung weg von den Trägereinheiten (2 ), die Vergusskörperoberseite (60 ) überragen. - Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Emitterbereiche (
4 ) je eine mittlere laterale Ausdehnung, in Richtung parallel zu der Vergusskörperoberseite (60 ), zwischen einschließlich 5 µm und 50 µm aufweisen, wobei zwischen einschließlich 64 und 104 der Emitterbereiche pro fertigem Modul (1 ) vorhanden sind, und wobei die Emitterbereiche (4 ) im Betrieb des Moduls (1 ) sichtbares Licht erzeugen, das zumindest blaues Licht umfasst. - Anordnung (
10 ) mit – mindestens einem optoelektronischen Modul (1 ), das mit einem Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche hergestellt ist, und – mindestens einer Leiterplatte (9 ), wobei die Leiterplatte (9 ) elektrisch unmittelbar mit elektrischen Kontaktstellen (8 ) des Moduls (1 ) verbunden ist. - Anordnung (
10 ) nach dem vorhergehenden Anspruch, bei der die Leiterplatte (9 ) an einer der Trägereinheit (2 ) abgewandten Oberseite des Moduls (1 ) angebracht ist, wobei die Leiterplatte (9 ) einen Durchbruch (94 ) aufweist, sodass die Emitterbereiche (4 ) im Betrieb durch den Durchbruch (94 ) hindurch Strahlung (R) emittieren. - Anordnung (
10 ) nach einem der Ansprüche 13 oder 14, wobei es sich bei der Leiterplatte (9 ) um eine flexible Leiterplatte handelt.
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