DE102015104185A1

DE102015104185A1 - Optoelektronisches Bauelement und Verfahren zu seiner Herstellung

Info

Publication number: DE102015104185A1
Application number: DE102015104185.5A
Authority: DE
Inventors: Daniel Richter; Matthias Kiessling
Original assignee: Osram Opto Semiconductors GmbH
Current assignee: Ams Osram International GmbH
Priority date: 2015-03-20
Filing date: 2015-03-20
Publication date: 2016-09-22
Also published as: WO2016150841A1

Abstract

Ein optoelektronisches Bauelement umfasst einen oberen Gehäuseteil und einen unteren Gehäuseteil. Der obere Gehäuseteil ist über dem unteren Gehäuseteil angeordnet. Der obere Gehäuseteil weist einen optoelektronischen Halbleiterchip auf. Zwischen dem oberen Gehäuseteil und dem unteren Gehäuseteil ist eine mittlere Metallisierungsebene angeordnet. An einer von dem oberen Gehäuseteil abgewandten Unterseite des unteren Gehäuseteils ist eine untere Metallisierungsebene angeordnet. Der untere Gehäuseteil weist einen unteren Durchkontakt auf, der sich von der mittleren Metallisierungsebene durch den unteren Gehäuseteil zu der unteren Metallisierungsebene erstreckt.

Description

Die vorliegende Patentanmeldung betrifft ein optoelektronisches Bauelement gemäß Patentanspruch 1 sowie ein Verfahren zum Herstellen eines optoelektronischen Bauelements gemäß Patentanspruch 11.
Aus dem Stand der Technik sind optoelektronische Bauelemente mit unterschiedlichen Gehäusen bekannt. Die Gehäuse sind dabei für spezielle Anwendungszwecke optimiert. Geänderte Anforderungen erfordern in der Regel eine Neuentwicklung des Gehäuses eines optoelektronischen Bauelements.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein optoelektronisches Bauelement bereitzustellen. Diese Aufgabe wird durch ein optoelektronisches Bauelement mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren zum Herstellen eines optoelektronischen Bauelements anzugeben. Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 11 gelöst. In den abhängigen Ansprüchen sind verschiedene Weiterbildungen angegeben.
Ein optoelektronisches Bauelement umfasst einen oberen Gehäuseteil und einen unteren Gehäuseteil. Der obere Gehäuseteil ist über dem unteren Gehäuseteil angeordnet. Der obere Gehäuseteil weist einen optoelektronischen Halbleiterchip auf. Zwischen dem oberen Gehäuseteil und dem unteren Gehäuseteil ist eine mittlere Metallisierungsebene angeordnet. An einer von dem oberen Gehäuseteil abgewandten Unterseite des unteren Gehäuseteils ist eine untere Metallisierungsebene angeordnet. Der untere Gehäuseteil weist einen unteren Durchkontakt auf, der sich von der mittleren Metallisierungsebene durch den unteren Gehäuseteil zu der unteren Metallisierungsebene erstreckt.
Vorteilhafterweise kann der untere Gehäuseteil dieses optoelektronischen Bauelements zur Umverdrahtung dienen. Dadurch kann das optoelektronische Bauelement beispielsweise an seiner unteren Metallisierungsebene elektrische Kontaktflächen mit optimierter Geometrie aufweisen. Der untere Gehäuseteil des optoelektronischen Bauelements kann dabei eine nahezu beliebige Umverdrahtung ermöglichen.
In einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauelements besteht eine elektrisch leitende Verbindung zwischen dem optoelektronischen Halbleiterchip und der unteren Metallisierungsebene. Diese ermöglicht es, den optoelektronischen Halbleiterchip dieses optoelektronischen Bauelements über die untere Metallisierungsebene elektrisch zu kontaktieren. Dabei kann die untere Metallisierungsebene beispielsweise elektrische Kontaktflächen mit für einen speziellen Anwendungsfall optimierter Geometrie aufweisen.
In einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauelements weist der untere Gehäuseteil einen unteren Gehäusekörper auf. Dabei verläuft der untere Durchkontakt durch den unteren Gehäusekörper. Dadurch ist der untere Gehäuseteil des optoelektronischen Bauelements vorteilhafterweise mechanisch robust ausgebildet. Außerdem ermöglicht dies vorteilhafterweise eine einfache und kostengünstige Herstellung des unteren Gehäuseteils des optoelektronischen Bauelements.
In einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauelements weist der untere Gehäuseteil einen elektronischen Halbleiterchip auf, der in den unteren Gehäusekörper eingebettet ist. Der elektronische Halbleiterchip kann dabei beispielsweise einem ESD-Schutz oder als Treiber dienen, kann als Sensor ausgebildet sein, beispielsweise als Lichtsensor, als Farbsensor oder als Temperatursensor, oder kann Speicherplatz bereitstellen, in dem beispielsweise Informationen zu dem optoelektronischen Halbleiterchip abgelegt sein können. Durch die Einbettung des elektronischen Halbleiterchips in den unteren Gehäusekörper des unteren Gehäuseteils ist der elektronische Halbleiterchip vorteilhafterweise vor einer Beschädigung durch äußere Einwirkungen geschützt. Dadurch, dass der den optoelektronischen Halbleiterchip aufweisende obere Gehäuseteil bei diesem optoelektronischen Bauelement über dem den elektronischen Halbleiterchip aufweisenden unteren Gehäuseteil angeordnet ist, kann das optoelektronische Bauelement vorteilhafterweise sehr kompakte äußere Abmessungen, insbesondere sehr kompakte laterale Abmessungen, aufweisen.
In einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauelements weist der untere Gehäuseteil einen Leiterrahmenabschnitt auf, der in den unteren Gehäusekörper eingebettet ist. Dabei bildet der Leiterrahmenabschnitt zumindest einen Teil der unteren Metallisierungsebene. Vorteilhafterweise kann der untere Gehäuseteil dieses optoelektronischen Bauelements durch den in den unteren Gehäusekörper eingebetteten Leiterrahmenabschnitt eine große mechanische Stabilität aufweisen. Gleichzeitig ist der untere Gehäuseteil dieses optoelektronischen Bauelements vorteilhafterweise einfach und kostengünstig herstellbar.
In einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauelements ist der elektronische Halbleiterchip über einen Bonddraht mit dem Leiterrahmenabschnitt verbunden. Dabei ist der Bonddraht in den unteren Gehäusekörper eingebettet. Vorteilhafterweise ist der Bonddraht bei diesem optoelektronischen Bauelement durch seine Einbettung in den unteren Gehäusekörper des unteren Gehäuseteils vor einer Beschädigung durch äußere Einwirkungen geschützt.
In einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauelements weist der obere Gehäuseteil einen oberen Gehäusekörper auf. Dabei ist der optoelektronische Halbleiterchip zumindest teilweise in den oberen Gehäusekörper eingebettet. Vorteilhafterweise ist der optoelektronische Halbleiterchip bei diesem optoelektronischen Bauelement durch seine Einbettung in den oberen Gehäusekörper des oberen Gehäuseteils vor einer Beschädigung durch äußere Einwirkungen geschützt. Die Einbettung des optoelektronischen Halbleiterchips in den oberen Gehäusekörper des oberen Gehäuseteils ermöglicht es, den oberen Gehäuseteil, und damit auch das gesamte optoelektronische Bauelement, mit sehr kompakten äußeren Abmessungen auszubilden. Dabei kann der obere Gehäuseteil des optoelektronischen Bauelements vorteilhafterweise auf einfache und kostengünstige Weise hergestellt werden.
In einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauelements weist der obere Gehäuseteil einen oberen Durchkontakt auf, der sich von der mittleren Metallisierungsebene durch den oberen Gehäuseteil erstreckt. Der obere Durchkontakt kann dabei eine elektrisch leitende Verbindung zwischen der mittleren Metallisierungsebene und einer Oberseite des oberen Gehäuseteils bereitstellen. Dies kann es beispielsweise ermöglichen, eine an der Oberseite des oberen Gehäuseteils zugängliche elektrische Kontaktfläche des optoelektronischen Halbleiterchips elektrisch leitend mit der mittleren Metallisierungsebene des optoelektronischen Bauelements zu verbinden.
In einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauelements ist an einer von dem unteren Gehäuseteil abgewandten Oberseite des oberen Gehäuseteils eine obere Metallisierungsebene angeordnet. Die obere Metallisierungsebene kann beispielsweise zur elektrischen Kontaktierung einer an der Oberseite des oberen Gehäuseteils zugänglichen elektrischen Kontaktfläche des optoelektronischen Halbleiterchips dieses optoelektronischen Bauelements dienen.
In einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauelements weist dieses einen weiteren unteren Gehäuseteil auf. Dabei ist der untere Gehäuseteil über dem weiteren unteren Gehäuseteil angeordnet. An einer von dem unteren Gehäuseteil abgewandten Unterseite des weiteren unteren Gehäuseteils ist eine weitere untere Metallisierungsebene angeordnet. Der weitere untere Gehäuseteil weist einen weiteren unteren Durchkontakt auf, der sich von der unteren Metallisierungsebene durch den weiteren unteren Gehäuseteil zu der weiteren unteren Metallisierungsebene erstreckt. Vorteilhafterweise kann der weitere untere Gehäuseteil dieses optoelektronischen Bauelements als weitere Umverdrahtungsebene dienen. Der weitere untere Gehäuseteil kann auch weitere Komponenten des optoelektronischen Bauelements, beispielsweise weitere elektronische Halbleiterchips, beherbergen. Durch die Anordnung der Gehäuseteile des optoelektronischen Bauelements übereinander kann das optoelektronische Bauelement vorteilhafterweise sehr kompakte äußere Abmessungen aufweisen, insbesondere kompakte laterale Abmessungen.
Ein Verfahren zum Herstellen eines optoelektronischen Bauelements umfasst Schritte zum Ausbilden eines unteren Gehäuseteils mit einer an einer Oberseite angeordneten oberseitigen Metallisierungsebene, einer an einer Unterseite angeordneten unteren Metallisierungsebene und einem unteren Durchkontakt, der sich von der oberseitigen Metallisierungsebene durch den unteren Gehäuseteil zu der unteren Metallisierungsebene erstreckt, und zum Anordnen eines oberen Gehäuseteils, der einen optoelektronischen Halbleiterchip aufweist, über dem unteren Gehäuseteil.
Vorteilhafterweise kann der untere Gehäuseteil bei dem durch dieses Verfahren erhältlichen optoelektronischen Bauelement als Umverdrahtungsebene dienen.
In einer Ausführungsform des Verfahrens umfasst das Ausbilden des unteren Gehäuseteils Schritte zum Ausbilden eines unteren Gehäusekörpers, wobei der untere Durchkontakt in den unteren Gehäusekörper eingebettet wird, und zum Anordnen der oberseitigen Metallisierungsebene an einer Oberseite des unteren Gehäusekörpers. Vorteilhafterweise ermöglicht dies eine einfache und kostengünstige Herstellung des unteren Gehäuseteils des optoelektronischen Bauelements.
In einer Ausführungsform des Verfahrens umfasst das Ausbilden des unteren Gehäuseteils einen weiteren Schritt zum Anordnen der unteren Metallisierungsebene an einer Unterseite des unteren Gehäusekörpers. Die untere Metallisierungsebene kann bei dem durch das Verfahren erhältlichen optoelektronischen Bauelement dann beispielsweise zur elektrischen Kontaktierung des optoelektronischen Bauelements dienen.
In einer Ausführungsform des Verfahrens umfasst das Ausbilden des unteren Gehäuseteils weitere Schritte zum Anordnen des unteren Durchkontakts auf einem Leiterrahmenabschnitt und zum Einbetten des Leiterrahmenabschnitts in den unteren Gehäusekörper, wobei der Leiterrahmenabschnitt zumindest einen Teil der unteren Metallisierungsebene bildet. Vorteilhafterweise weist der untere Gehäuseteil des durch dieses Verfahren erhältlichen optoelektronischen Bauelements durch die Einbettung des Leiterrahmenabschnitts in den unteren Gehäusekörper des unteren Gehäuseteils eine hohe mechanische Stabilität auf. Dabei ist das Verfahren vorteilhafterweise einfach und kostengünstig durchführbar.
In einer Ausführungsform des Verfahrens umfasst das Ausbilden des unteren Gehäuseteils einen weiteren Schritt zum Einbetten eines elektronischen Halbleiterchips in den unteren Gehäusekörper. Durch das Einbetten des elektronischen Halbleiterchips in den unteren Gehäusekörper des unteren Gehäuseteils wird der elektronische Halbleiterchip vorteilhafterweise vor einer Beschädigung durch äußere Einwirkungen geschützt. Der elektronische Halbleiterchip kann bei dem durch das Verfahren erhältlichen optoelektronischen Bauelement beispielsweise zum ESD-Schutz, als Treiber, als Sensor oder als Datenspeicher dienen. Durch die Anordnung des elektronischen Halbleiterchips in dem unter dem oberen Gehäuseteil angeordneten unteren Gehäuseteil des durch das Verfahren erhältlichen optoelektronischen Bauelements kann das optoelektronische Bauelement vorteilhafterweise mit kompakten äußeren Abmessungen, insbesondere mit kompakten lateralen Abmessungen, ausgebildet werden.
In einer Ausführungsform des Verfahrens umfasst das Anordnen des oberen Gehäuseteils Schritte zum Anordnen des optoelektronischen Halbleiterchips auf der oberseitigen Metallisierungsebene und zum Ausbilden eines oberen Gehäusekörpers über dem unteren Gehäusekörper, wobei der optoelektronische Halbleiterchip zumindest teilweise in den oberen Gehäusekörper eingebettet wird. Vorteilhafterweise wird der optoelektronische Halbleiterchip durch die Einbettung in den oberen Gehäusekörper des oberen Gehäuseteils vor einer Beschädigung durch äußere Einwirkungen geschützt. Außerdem ermöglicht es die Einbettung des optoelektronischen Halbleiterchips in den oberen Gehäusekörper des oberen Gehäuseteils, den oberen Gehäuseteil des optoelektronischen Bauelements mit kompakten äußeren Abmessungen auszubilden.
In einer Ausführungsform des Verfahrens umfasst das Anordnen des oberen Gehäuseteils einen weiteren Schritt zum Anlegen einer oberen Metallisierungsebene an einer von dem unteren Gehäuseteil abgewandten Oberseite des oberen Gehäuseteils. Die obere Metallisierungsebene kann dabei beispielsweise zur elektrischen Kontaktierung des optoelektronischen Halbleiterchips des durch das Verfahren erhältlichen optoelektronischen Bauelements dienen.
In einer Ausführungsform des Verfahrens umfasst das Anordnen des oberen Gehäuseteils Schritte zum Ausbilden eines oberen Gehäusekörpers, wobei der optoelektronische Halbleiterchip in dem oberen Gehäusekörper angeordnet wird, wobei der obere Gehäusekörper mit einer an einer Unterseite des oberen Gehäusekörpers angeordneten unterseitigen Metallisierungsebene ausgebildet wird, und zum Anordnen der Unterseite des oberen Gehäusekörpers auf der Oberseite des unteren Gehäuseteils, wobei die unterseitige Metallisierungsebene des oberen Gehäusekörpers mit der oberseitigen Metallisierungsebene des unteren Gehäuseteils verbunden wird. Vorteilhafterweise ermöglicht das Verfahren dadurch die Verwendung eines herkömmlichen und/oder separat hergestellten optoelektronischen Bauelements als oberen Gehäuseteil des durch das Verfahren erhältlichen optoelektronischen Bauelements. Damit ermöglicht das Verfahren eine Erweiterung herkömmlicher und/oder separat hergestellter optoelektronischer Bauelemente um zusätzliche Funktionalitäten.
In einer Ausführungsform des Verfahrens erfolgt das Ausbilden des unteren Gehäusekörpers und/oder das Ausbilden des oberen Gehäusekörpers durch folienunterstütztes Spritzpressen oder durch Formpressen. Vorteilhafterweise ermöglicht das Verfahren dadurch eine einfache und kostengünstige Herstellung des unteren Gehäusekörpers und/oder des oberen Gehäusekörpers.
In einer Ausführungsform des Verfahrens umfasst dieses einen weiteren Schritt zum Ausbilden eines weiteren unteren Gehäuseteils mit einer an einer Oberseite angeordneten weiteren oberseitigen Metallisierungsebene, einer an einer Unterseite angeordneten weiteren unteren Metallisierungsebene und einem weiteren unteren Durchkontakt, der sich von der weiteren oberseitigen Metallisierungsebene durch den weiteren unteren Gehäuseteil zu der weiteren unteren Metallisierungsebene erstreckt, wobei der untere Gehäuseteil über der Oberseite des weiteren unteren Gehäuseteils angeordnet wird. Vorteilhafterweise lässt sich das Verfahren dadurch zur Herstellung von optoelektronischen Bauelementen mit einer Mehrzahl übereinander angeordneter Gehäuseteile nutzen. Die verschiedenen Gehäuseteile des durch das Verfahren erhältlichen optoelektronischen Bauelements können dabei jeweils unterschiedliche Funktionalitäten beisteuern. Dadurch ist das Verfahren vorteilhafterweise flexibel und modular einsetzbar.
Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele, die im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert werden. Dabei zeigen in jeweils schematisierter Darstellung
1 eine perspektivische und teilweise transparente Ansicht eines unteren Gehäuseteils eines ersten optoelektronischen Bauelements;
2 eine geschnittene Seitenansicht des unteren Gehäuseteils;
3 eine perspektivische Ansicht des unteren Gehäuseteils mit oberseitigen und unterseitigen Metallisierungsebenen;
4 eine perspektivische Ansicht des unteren Gehäuseteils mit auf der oberseitigen Metallisierungsebene angeordneten optoelektronischen Halbleiterchips und Durchkontakten;
5 eine perspektivische Ansicht des unteren Gehäuseteils und eines über seiner Oberseite ausgebildeten oberen Gehäuseteils;
6 eine perspektivische Ansicht des ersten optoelektronischen Bauelements;
7 eine geschnittene Seitenansicht des ersten optoelektronischen Bauelements;
8 eine geschnittene Seitenansicht eines zweiten optoelektronischen Bauelements;
9 eine perspektivische Darstellung von Leiterrahmenabschnitten mit einem darauf angeordneten elektronischen Halbleiterchip;
10 eine perspektivische und teilweise transparente Ansicht eines unteren Gehäuseteils eines dritten optoelektronischen Bauelements;
11 eine perspektivische Ansicht des unteren Gehäuseteils mit auf einer oberseitigen Metallisierungsebene angeordneten optoelektronischen Halbleiterchips;
12 eine perspektivische Ansicht des dritten optoelektronischen Bauelements;
13 eine geschnittene Seitenansicht des dritten optoelektronischen Bauelements; und
14 eine perspektivische Ansicht eines oberen Gehäuseteils und eines unteren Gehäuseteils eines vierten optoelektronischen Bauelements.
1 zeigt eine schematische, perspektivische und teilweise transparente Darstellung eines unteren Gehäuseteils 100, der zur Herstellung eines ersten optoelektronischen Bauelements vorgesehen ist. 2 zeigt eine schematische geschnittene Seitenansicht des unteren Gehäuseteils 100.
Der untere Gehäuseteil 100 umfasst einen unteren Gehäusekörper 110. Der untere Gehäusekörper 110 weist eine Oberseite 111 und eine der Oberseite 111 gegenüberliegende Unterseite 112 auf. Die Oberseite 111 und die Unterseite 112 sind parallel zueinander orientiert. Im in 1 und 2 gezeigten Beispiel weist der untere Gehäusekörper 110 eine quaderförmige Gestalt auf. Es ist allerdings möglich, den unteren Gehäusekörper 110 mit zylindrischer oder anderer Form auszubilden.
Der untere Gehäusekörper 110 weist ein elektrisch isolierendes Material auf, beispielsweise ein Kunststoffmaterial. Der untere Gehäusekörper 110 kann beispielsweise ein Epoxidharz oder ein anderes Formmaterial (Moldmaterial) aufweisen.
Der untere Gehäusekörper 110 kann beispielsweise durch ein Formverfahren (Moldverfahren) hergestellt sein, insbesondere beispielsweise durch Formpressen (compression molding) oder durch Spritzpressen (transfer molding), insbesondere beispielsweise durch folienunterstütztes Spritzpressen (film-assisted transfer molding).
Der untere Gehäuseteil 110 umfasst einen elektronischen Halbleiterchip 120. Der elektronische Halbleiterchip 120 kann beispielsweise ein Treiberchip, ein Sensorchip, insbesondere beispielsweise ein Temperatursensorchip, ein Helligkeitssensorchip oder ein Farbsensorchip, ein Speicherchip, insbesondere beispielsweise ein Nur-Lese-Speicherchip oder ein wiederbeschreibbarer Speicherchip, oder ein ESD-Schutzchip sein. Der elektronische Halbleiterchip 120 kann auch ein beliebiger anderer elektronischer Halbleiterchip sein.
Der elektronische Halbleiterchip 120 ist zumindest teilweise in den unteren Gehäusekörper 110 des unteren Gehäuseteils 100 eingebettet. Bevorzugt ist der elektronische Halbleiterchip 120 bereits während der Herstellung des unteren Gehäusekörpers 110 in den unteren Gehäusekörper 110 eingebettet worden, indem der elektronische Halbleiterchip 120 mit dem Material des unteren Gehäusekörpers 110 umformt wurde.
Der elektronische Halbleiterchip 120 weist eine Oberseite 121 und eine der Oberseite 121 gegenüberliegende Unterseite 122 auf. An der Oberseite 121 des elektronischen Halbleiterchips 120 sind elektrische Kontaktflächen 123 des elektronischen Halbleiterchips 120 angeordnet, über die der elektronische Halbleiterchip 120 elektrisch kontaktiert werden kann. Die Oberseite 121 des elektronischen Halbleiterchips 120 ist nicht durch das Material des unteren Gehäusekörpers 110 bedeckt, sondern schließt bündig mit der Oberseite 111 des unteren Gehäusekörpers 110 ab. Die Unterseite 122 des elektronischen Halbleiterchips 120 ist im in 1 und 2 gezeigten Beispiel durch das Material des unteren Gehäusekörpers 110 bedeckt. Es ist allerdings möglich, den unteren Gehäusekörper 110 so auszubilden, dass die Unterseite 122 des elektronischen Halbleiterchips 120 bündig mit der Unterseite 112 des unteren Gehäusekörpers 110 abschließt und nicht durch das Material des unteren Gehäusekörpers 110 bedeckt ist. In diesem Fall können auch an der Unterseite 122 des elektronischen Halbleiterchips 120 elektrische Kontaktflächen des elektronischen Halbleiterchips 120 angeordnet sein.
Der elektronische Halbleiterchip 120 des unteren Gehäuseteils 100 kann entfallen. Ebenfalls möglich ist, den unteren Gehäuseteil 100 mit mehr als einem in den unteren Gehäusekörper 110 eingebetteten elektronischen Halbleiterchip 120 auszubilden.
Der untere Gehäuseteil 100 weist einen oder mehrere untere Durchkontakte 130 auf. Im in 1 und 2 gezeigten Beispiel weist der untere Gehäuseteil 100 drei untere Durchkontakte 130 auf. Diese Anzahl ist jedoch lediglich beispielhaft gewählt. Es ist möglich, den unteren Gehäuseteil 100 mit lediglich einem, mit zwei oder mit mehr als drei unteren Durchkontakten 130 auszubilden.
Die unteren Durchkontakte 130 erstrecken sich jeweils zwischen der Oberseite 111 und der Unterseite 112 des unteren Gehäusekörpers 110 durch den unteren Gehäusekörper 110. Die unteren Durchkontakte 130 weisen ein elektrisch leitendes Material auf und stellen damit elektrisch leitende Verbindungen zwischen der Oberseite 111 und der Unterseite 112 des unteren Gehäusekörpers 110 bereit. Die einzelnen unteren Durchkontakte 130 sind dabei durch das Material des unteren Gehäusekörpers 110 elektrisch gegeneinander isoliert.
Die unteren Durchkontakte 130 können bereits während der Herstellung des unteren Gehäusekörpers 110 in den unteren Gehäusekörper 110 eingebettet worden sein, indem die unteren Durchkontakte 130 durch das Material des unteren Gehäusekörpers 110 umformt wurden. In diesem Fall können die unteren Durchkontakte 130 beispielsweise durch Stücke elektrisch leitenden Siliziums gebildet sein. Die unteren Durchkontakte 130 können aber auch erst nach der Herstellung des unteren Gehäusekörpers 110 angelegt worden sein, indem zunächst sich von der Oberseite 111 zur Unterseite 112 des unteren Gehäusekörpers 110 erstreckende Öffnungen in dem unteren Gehäusekörper 110 angelegt und diese anschließend mit einem elektrisch leitenden Material, beispielsweise einem Metall, befüllt wurden.
Die Oberseite 111 des unteren Gehäusekörpers 110, die Oberseite 121 des elektronischen Halbleiterchips 120 und die an der Oberseite 111 des unteren Gehäusekörpers 110 freiliegenden Abschnitte der unteren Durchkontakte 130 bilden gemeinsam eine Oberseite 101 des unteren Gehäuseteils 100. Die Unterseite 112 des unteren Gehäusekörpers 110, die an der Unterseite 112 des unteren Gehäusekörpers 110 freiliegenden Abschnitte der unteren Durchkontakte 130 und, falls die Unterseite 122 des elektronischen Halbleiterchips 120 nicht durch das Material des unteren Gehäusekörpers 110 bedeckt ist, die Unterseite 122 des elektronischen Halbleiterchips 120 bilden gemeinsam eine Unterseite 102 des unteren Gehäuseteils 100.
3 zeigt eine schematische perspektivische und teilweise transparente Darstellung des unteren Gehäuseteils 100 in einem der Darstellung der 1 zeitlich nachfolgenden Bearbeitungsstand.
An der Oberseite 101 des unteren Gehäuseteils 100 ist eine oberseitige Metallisierungsebene 140 angeordnet worden. Die oberseitige Metallisierungsebene 140 umfasst mehrere lateral nebeneinander angeordnete und voneinander beabstandete Abschnitte eines elektrisch leitenden Materials, beispielsweise eines Metalls. Die Abschnitte der oberseitigen Metallisierungsebene 140 bilden elektrische Kontaktflächen und/oder elektrische Leiterbahnen. Die Abschnitte der oberseitigen Metallisierungsebene 140 stellen elektrisch leitende Verbindungen zu und/oder zwischen den elektrischen Kontaktflächen 123 des elektronischen Halbleiterchips 120 und/oder den an der Oberseite 101 des unteren Gehäuseteils 100 zugänglichen Abschnitten der unteren Durchkontakte 130 her.
An der Unterseite 102 des unteren Gehäuseteils 100 ist eine unterseitige Metallisierungsebene 150 angeordnet worden. Die unterseitige Metallisierungsebene 150 umfasst mehrere lateral nebeneinander angeordnete und voneinander beabstandete Abschnitte eines elektrisch leitenden Materials, beispielsweise eines Metalls. Auch die Abschnitte der unterseitigen Metallisierungsebene 150 bilden elektrische Kontaktflächen und/oder elektrische Leiterbahnen. Die Abschnitte der unterseitigen Metallisierungsebene 150 können elektrisch leitende Verbindungen zu und/oder zwischen an der Unterseite 102 des unteren Gehäuseteils 100 zugänglichen elektrischen Kontaktflächen des elektronischen Halbleiterchips 120 und/oder den an der Unterseite 102 des unteren Gehäuseteils 100 zugänglichen Abschnitten der unteren Durchkontakte 130 herstellen.
Die unteren Durchkontakte 130 des unteren Gehäuseteils 100 stellen damit elektrisch leitende Verbindungen zwischen der oberseitigen Metallisierungsebene 140 und der unterseitigen Metallisierungsebene 150 her. Es können eine oder mehrere elektrisch leitende Verbindungen zwischen den elektrischen Kontaktflächen 123 des elektronischen Halbleiterchips 120 und der unterseitigen Metallisierungsebene 150 bestehen.
4 zeigt eine schematische, perspektivische und teilweise transparente Ansicht des unteren Gehäuseteils 100 in einem der Darstellung der 3 zeitlich nachfolgenden Bearbeitungsstand.
Auf Abschnitten der oberseitigen Metallisierungsebene 140 sind drei optoelektronische Halbleiterchips 220 angeordnet worden. Diese Anzahl ist jedoch lediglich beispielhaft gewählt. Es könnten auch ein, zwei oder mehr als drei optoelektronische Halbleiterchips 220 auf Abschnitten der oberseitigen Metallisierungsebene 140 angeordnet werden.
Die optoelektronischen Halbleiterchips 220 können beispielsweise lichtemittierende Halbleiterchip, insbesondere beispielsweise Leuchtdiodenchips (LED-Chips), oder lichtabsorbierende Halbleiterchips, beispielsweise Photodiodenchips, sein. Die optoelektronischen Halbleiterchips 220 können alle gleich ausgebildet sein oder sich voneinander unterscheiden. Beispielsweise können die optoelektronischen Halbleiterchips 220 Leuchtdiodenchips sein, die zur Emission elektromagnetischer Strahlung unterschiedlicher Wellenlängen ausgebildet sind.
Jeder optoelektronische Halbleiterchip 220 weist eine Oberseite 221 und eine der Oberseite 221 gegenüberliegende Unterseite 222 auf. Die Oberseiten 221 der optoelektronischen Halbleiterchips 220 bilden Strahlungsdurchtrittsflächen, im Falle lichtemittierender optoelektronischer Halbleiterchips also Strahlungsemissionsflächen.
Jeder optoelektronische Halbleiterchip 220 weist an seiner Oberseite 221 eine obere elektrische Kontaktfläche 223 auf. Außerdem weist jeder optoelektronische Halbleiterchip 220 im dargestellten Beispiel an seiner Unterseite 222 eine untere elektrische Kontaktfläche auf. Die optoelektronischen Halbleiterchips 220 sind jeweils so auf einem Abschnitt der oberseitigen Metallisierungsebene 140 angeordnet und befestigt, dass die Unterseite 222 des optoelektronischen Halbleiterchips 220 der oberseitigen Metallisierungsebene 140 zugewandt ist und eine elektrisch leitende Verbindung zwischen der unteren elektrischen Kontaktfläche des optoelektronischen Halbleiterchips 220 und dem Abschnitt der oberseitigen Metallisierungsebene 140 besteht. Es wäre allerdings ebenfalls möglich, die optoelektronischen Halbleiterchips 220 mit mehreren an ihren Oberseiten 221 angeordneten elektrischen Kontaktflächen auszubilden. In diesem Fall kann die an der Unterseite 222 angeordnete untere elektrische Kontaktfläche entfallen. Auch mehrere an den Unterseiten 222 der optoelektronischen Halbleiterchips 220 angeordnete elektrische Kontaktflächen sind möglich. In diesem Fall wird jeder optoelektronische Halbleiterchip 220 so auf mehreren Abschnitten der oberseitigen Metallisierungsebene 140 angeordnet und befestigt, dass die einzelnen elektrischen Kontaktflächen getrennt voneinander kontaktiert sind.
Zusätzlich zu den optoelektronischen Halbleiterchips 220 ist ein oberer Durchkontakt 230 auf einem Abschnitt der oberseitigen Metallisierungsebene 140 angeordnet worden. Es ist möglich, mehr als einen oberen Durchkontakt 230 auf Abschnitten der oberseitigen Metallisierungsebene 140 anzuordnen. Der obere Durchkontakt 230 kann aber auch entfallen.
Der obere Durchkontakt 230 weist ein elektrisch leitendes Material auf, beispielsweise elektrisch leitendes Silizium. Der obere Durchkontakt 230 weist in senkrecht zur Oberseite 101 des unteren Gehäuseteils 100 bemessene Richtung eine Höhe auf, die im Wesentlichen der senkrecht zur Oberseite 101 des unteren Gehäuseteils 100 bemessenen Höhe der optoelektronischen Halbleiterchips 220 entspricht.
5 zeigt eine schematische, perspektivische und teilweise transparente Darstellung des unteren Gehäuseteils 100 in einem der Darstellung der 4 zeitlich nachfolgenden Bearbeitungsstand.
Über der Oberseite 101 des unteren Gehäuseteils 100 ist ein oberer Gehäusekörper 210 eines oberen Gehäuseteils 200 ausgebildet worden. Dabei sind die optoelektronischen Halbleiterchips 220 und der obere Durchkontakt 230 zumindest teilweise in den oberen Gehäusekörper 210 eingebettet worden.
Der obere Gehäusekörper 210 weist ein elektrisch isolierendes Material auf, beispielsweise ein Kunststoffmaterial, insbesondere beispielsweise ein Epoxidharz oder ein anderes Formmaterial. Der obere Gehäusekörper 210 des oberen Gehäuseteils 200 kann das gleiche Material aufweisen wie der untere Gehäusekörper 110 des unteren Gehäuseteils 100.
Der obere Gehäusekörper 210 kann beispielsweise durch ein Formverfahren (Moldverfahren) ausgebildet worden sein, insbesondere beispielsweise durch Formpressen (compression molding) oder durch Spritzpressen (transfer molding), insbesondere beispielsweise durch folienunterstütztes Spritzpressen (film-assisted transfer molding).
Der obere Gehäusekörper 210 weist eine Oberseite 211 und eine der Oberseite 211 gegenüberliegende Unterseite 212 auf. Die Unterseite 212 des oberen Gehäusekörpers 210 ist der Oberseite 101 des unteren Gehäuseteils 100 zugewandt und steht mit dieser in Kontakt. Die Oberseite 211 des oberen Gehäusekörpers 210 ist parallel zur Oberseite 101 des unteren Gehäuseteils 100 orientiert.
Die Oberseiten 221 der optoelektronischen Halbleiterchips 220 sind zumindest teilweise nicht durch das Material des oberen Gehäusekörpers 210 bedeckt, sondern schließen bündig mit der Oberseite 211 des oberen Gehäusekörpers 210 ab. Auch ein Abschnitt des oberen Durchkontakts 230 ist an der Oberseite 211 des oberen Gehäusekörpers 210 zugänglich. Gemeinsam bilden die Oberseite 211 des oberen Gehäusekörpers 210, die freiliegenden Oberseiten 221 der optoelektronischen Halbleiterchips 220 und der freiliegende Abschnitt des oberen Durchkontakts 230 eine Oberseite 201 des oberen Gehäuseteils 200. Die Unterseite 212 des oberen Gehäusekörpers 210 bildet gemeinsam mit den Unterseiten 222 der optoelektronischen Halbleiterchips 220 und einer Unterseite des oberen Durchkontakts 230 eine Unterseite 202 des oberen Gehäuseteils 200.
Alternativ zur Einbettung des oberen Durchkontakts 230 in das Material des oberen Gehäusekörpers 210 bereits während der Herstellung des oberen Gehäusekörpers 210 könnte der obere Durchkontakt 230 erst nach der Herstellung des oberen Gehäusekörpers 210 ausgebildet werden, indem eine sich zwischen der Oberseite 211 und der Unterseite 212 des oberen Gehäusekörpers 210 durch den oberen Gehäusekörper 210 erstreckende Öffnung angelegt und anschließend mit einem elektrisch leitenden Material befüllt wird.
6 zeigt eine schematische, perspektivische und teilweise transparente Darstellung des unteren Gehäuseteils 100 und des oberen Gehäuseteils 200 in einem der Darstellung der 5 zeitlich nachfolgenden Bearbeitungsstand. Durch die weitere Bearbeitung ist ein erstes optoelektronisches Bauelement 10 gebildet worden, das den unteren Gehäuseteil 100 und den oberen Gehäuseteil 200 umfasst. 7 zeigt eine schematische geschnittene Seitenansicht des ersten optoelektronischen Bauelements 10.
An der Oberseite 201 des oberen Gehäuseteils 200 ist eine oberseitige Metallisierungsebene 240 angeordnet worden. Die oberseitige Metallisierungsebene 240 weist ein elektrisch leitendes Material auf, beispielsweise ein Metall. Die oberseitige Metallisierungsebene 240 bedeckt lediglich Abschnitte der Oberseite 201 des oberen Gehäuseteils 200. Die oberseitige Metallisierungsebene 240 kann auch mehrere lateral nebeneinander angeordnete und voneinander beabstandete Abschnitte umfassen. Die oberseitige Metallisierungsebene 240 stellt elektrisch leitende Verbindungen zu und/oder zwischen den oberen elektrischen Kontaktflächen 223 der optoelektronischen Halbleiterchips 200 und/oder dem an der Oberseite 201 des oberen Gehäuseteils 200 zugänglichen Abschnitt des oberen Durchkontakts 230 her.
Falls die optoelektronischen Halbleiterchips 220 an ihren Oberseiten 221 keine oberen elektrischen Kontaktflächen aufweisen, kann die oberseitige Metallisierungsebene 240 entfallen.
Die an der Oberseite 201 des oberen Gehäuseteils 200 angeordnete oberseitige Metallisierungsebene 240 bildet eine obere Metallisierungsebene 300 des ersten optoelektronischen Bauelements 10. Die an der Oberseite 101 des unteren Gehäuseteils 100 angeordnete oberseitige Metallisierungsebene 140 bildet eine mittlere Metallisierungsebene 310 des ersten optoelektronischen Bauelements 10 und ist zwischen der Oberseite 101 des unteren Gehäuseteils 100 und der Unterseite 202 des oberen Gehäuseteils 200 angeordnet. Die an der Unterseite 102 des unteren Gehäuseteils 100 angeordnete unterseitige Metallisierungsebene 150 bildet eine untere Metallisierungsebene 320 des ersten optoelektronischen Bauelements 10.
Die untere Metallisierungsebene 320 des ersten optoelektronischen Bauelements 10 kann zur elektrischen Kontaktierung des ersten optoelektronischen Bauelements 10 dienen. Das erste optoelektronische Bauelement 10 kann beispielsweise als SMT-Bauelement für eine Oberflächenmontage vorgesehen sein, beispielsweise für eine Oberflächenmontage durch Wiederaufschmelzlöten (Reflow-Löten).
Bei dem ersten optoelektronischen Bauelement 10 besteht über die obere Metallisierungsebene 300, den oberen Durchkontakt 230, die mittlere Metallisierungsebene 310 und den unteren Durchkontakt 130 eine elektrisch leitende Verbindung zwischen den optoelektronischen Halbleiterchips 220 und der unteren Metallisierungsebene 320.
8 zeigt eine schematische geschnittene Seitenansicht eines zweiten optoelektronischen Bauelements 20. Das zweite optoelektronische Bauelement 20 weist große Übereinstimmungen mit dem ersten optoelektronischen Bauelement 10 der 6 und 7 auf und kann durch ein Verfahren hergestellt werden, das große Übereinstimmungen mit dem anhand der 1 bis 7 erläuterten Verfahren zum Herstellen des ersten optoelektronischen Bauelements 10 aufweist. Komponenten des zweiten optoelektronischen Bauelements 20, die bei dem ersten optoelektronischen Bauelement 10 vorhandenen Komponenten entsprechen, sind in 8 mit denselben Bezugszeichen versehen wie in 1 bis 7. Nachfolgend werden lediglich die Unterschiede zwischen dem ersten optoelektronischen Bauelement 10 und dem zweiten optoelektronischen Bauelement 20 sowie die Unterschiede zwischen den zur Herstellung des ersten optoelektronischen Bauelements 10 und des zweiten optoelektronischen Bauelements 20 genutzten Verfahren erläutert.
Das zweite optoelektronische Bauelement 20 weist zusätzlich zu dem unteren Gehäuseteil 100 und dem oberen Gehäuseteil 200 einen weiteren unteren Gehäuseteil 400 auf. Der weitere untere Gehäuseteil 400 weist große Übereinstimmungen mit dem unteren Gehäuseteil 100 auf.
Der weitere untere Gehäuseteil 400 umfasst einen weiteren unteren Gehäusekörper 410 mit einer Oberseite 411 und einer der Oberseite 411 gegenüberliegenden Unterseite 412. Der weitere untere Gehäusekörper 410 kann ausgebildet sein wie der untere Gehäusekörper 110 des unteren Gehäuseteils 100.
In den weiteren unteren Gehäusekörper 410 des weiteren unteren Gehäuseteils 400 sind im in 8 gezeigten Beispiel ein weiterer elektronischer Halbleiterchip 420 mit einer Oberseite 421 und einer der Oberseite 421 gegenüberliegenden Unterseite 422 und ein weiterer unterer Durchkontakt 430 eingebettet. Der weitere elektronische Halbleiterchip 420 kann ausgebildet sein wie er elektronische Halbleiterchip 120 des unteren Gehäuseteils 100.
Bei dem weiteren unteren Gehäuseteil 400 des zweiten optoelektronischen Bauelements 20 sind sowohl die Oberseite 421 als auch die Unterseite 422 des weiteren elektronischen Halbleiterchips 420 nicht durch das Material des weiteren unteren Gehäusekörpers 410 bedeckt. Stattdessen schließen die Oberseite 421 und die Unterseite 422 des weiteren elektronischen Halbleiterchips 420 bündig mit der Oberseite 411 und der Unterseite 412 des weiteren unteren Gehäusekörpers 410 ab. Gemeinsam bilden die Oberseite 411 des weiteren unteren Gehäusekörpers 410, die Oberseite 421 des weiteren elektronischen Halbleiterchips 420 und ein an der Oberseite 411 des weiteren unteren Gehäusekörpers 410 freiliegender Abschnitt des weiteren unteren Durchkontakts 430 eine Oberseite 401 des weiteren unteren Gehäuseteils 400. Die Unterseite 412 des weiteren unteren Gehäusekörpers 410, die Unterseite 422 des weiteren elektronischen Halbleiterchips 420 und ein an der Unterseite 412 des weiteren unteren Gehäusekörpers 410 freiliegender Abschnitt des weiteren unteren Durchkontakts 430 bilden gemeinsam eine Unterseite 402 des weiteren unteren Gehäuseteils 400. Es wäre allerdings auch möglich, die Unterseite 422 des weiteren elektronischen Halbleiterchips 420 durch das Material des weiteren unteren Gehäusekörpers 410 zu bedecken. Bei einer Verwendung eines optoelektronischen Halbleiterchips, dessen sämtliche Kontakte an der Unterseite angeordnet sind, wäre es auch möglich, die Oberseite des optoelektronischen Halbleiterchips durch das Material des weiteren unteren Gehäusekörpers 410 zu bedecken.
Der weitere elektronische Halbleiterchip 420 des weiteren unteren Gehäuseteils 400 des zweiten optoelektronischen Bauelements 20 kann entfallen. Der weitere untere Gehäuseteil 400 kann allerdings auch mehr als einen weiteren elektronischen Halbleiterchip 420 aufweisen.
Zur Herstellung des zweiten optoelektronischen Bauelements 20 wird zunächst der weitere untere Gehäuseteil 400 mit dem weiteren unteren Gehäusekörper 410, dem in den weiteren unteren Gehäusekörper 410 eingebetteten weiteren elektronischen Halbleiterchip 420 und dem in den weiteren unteren Gehäusekörper 410 eingebetteten weiteren unteren Durchkontakt 430 hergestellt. Anschließend werden an der Oberseite 401 des weiteren unteren Gehäuseteils 400 eine oberseitige Metallisierungsebene 440 und an der Unterseite 402 des weiteren unteren Gehäuseteils 400 eine unterseitige Metallisierungsebene 450 angeordnet.
Dann werden der elektronische Halbleiterchip 120 und die unteren Durchkontakte 130 des unteren Gehäuseteils 100 auf Abschnitten der oberseitigen Metallisierungsebene 440 des weiteren unteren Gehäuseteils 400 angeordnet. Anschließend wird der untere Gehäusekörper 110 des unteren Gehäuseteils 100 über der Oberseite 401 des weiteren unteren Gehäuseteils 400 ausgebildet, wobei der elektronische Halbleiterchip 120 und die unteren Durchkontakte 130 des unteren Gehäuseteils 100 in den unteren Gehäusekörper 110 eingebettet werden. Dabei verbleibt zumindest die Unterseite 122 des elektronischen Halbleiterchips 120 des unteren Gehäuseteils 100 unbedeckt durch das Material des unteren Gehäusekörpers 110.
Nun wird an der Oberseite 101 des unteren Gehäuseteils 100 die oberseitige Metallisierungsebene 140 des unteren Gehäuseteils 100 angeordnet.
Die weitere Herstellung des zweiten optoelektronischen Bauelements 20 erfolgt wie bei den anhand der 4 bis 7 beschriebenen Schritten zur Herstellung des ersten optoelektronischen Bauelements 10.
Die oberseitige Metallisierungsebene 240 des oberen Gehäuseteils 200 des zweiten optoelektronischen Bauelements 20 bildet die obere Metallisierungsebene 300 des zweiten optoelektronischen Bauelements 20. Die oberseitige Metallisierungsebene 140 des unteren Gehäuseteils 100 des zweiten optoelektronischen Bauelements 20 bildet die mittlere Metallisierungsebene 310 des zweiten optoelektronischen Bauelements 20. Die oberseitige Metallisierungsebene 440 des weiteren unteren Gehäuseteils 400 des zweiten optoelektronischen Bauelements 20 bildet die untere Metallisierungsebene 320 des zweiten optoelektronischen Bauelements 20. Die unterseitige Metallisierungsebene 450 des weiteren unteren Gehäuseteils 400 des zweiten optoelektronischen Bauelements 20 bildet eine weitere untere Metallisierungsebene 330 des zweiten optoelektronischen Bauelements 20.
Es besteht bei dem zweiten optoelektronischen Bauelement 20 eine elektrisch leitende Verbindung zwischen den optoelektronischen Halbleiterchips 220 und der weiteren unteren Metallisierungsebene 330.
Bei dem zweiten optoelektronischen Bauelement 20 dient die weitere untere Metallisierungsebene 330 zur elektrischen Kontaktierung des zweiten optoelektronischen Bauelements 20, beispielsweise bei einer Oberflächenmontage des zweiten optoelektronischen Bauelements 20 mittels Wiederaufschmelzlöten (Reflow-Löten).
Der elektronische Halbleiterchip 120 des unteren Gehäuseteils 100 des zweiten optoelektronischen Bauelements 20 kann entfallen. Selbstverständlich kann der untere Gehäuseteil 100 des zweiten optoelektronischen Bauelements 20 auch mehr als einen elektronischen Halbleiterchip 120 aufweisen. Der elektronische Halbleiterchip 120 des unteren Gehäuseteils 100 und der weitere elektronische Halbleiterchip 420 des weiteren unteren Gehäuseteils 400 können unterschiedlich ausgebildet sein.
Das anhand des zweiten optoelektronischen Bauelements 20 beschriebene Herstellungsverfahren lässt sich zur Herstellung elektronischer Bauelemente erweitern, die mehr als drei Gehäuseteile umfassen. Der unterste Gehäuseteil wird dabei hergestellt wie der weitere untere Gehäuseteil 400 des zweiten optoelektronischen Bauelements 20. Alle weiteren Gehäuseteile, bis auf den obersten Gehäuseteil, werden hergestellt wie der untere Gehäuseteil 100 des zweiten optoelektronischen Bauelements 20. Der oberste Gehäuseteil wird hergestellt wie der obere Gehäuseteil 200 des zweiten optoelektronischen Bauelements 20.
Anhand der 9 bis 13 wird nachfolgend ein Verfahren zum Herstellen eines dritten optoelektronischen Bauelements 30 beschrieben. Das dritte optoelektronische Bauelement 30 und das Verfahren zu seiner Herstellung weisen große Übereinstimmungen mit dem ersten optoelektronischen Bauelement 10 und dem anhand der 1 bis 7 beschriebenen Verfahren zu dessen Herstellung auf. Komponenten des dritten optoelektronischen Bauelements 30, die bei dem ersten optoelektronischen Bauelement 10 vorhandenen Komponenten entsprechen, sind in 9 bis 13 mit denselben Bezugszeichen versehen wie in 1 bis 7. Nachfolgend werden lediglich die Unterschiede zwischen dem dritten optoelektronischen Bauelement 30 und dem ersten optoelektronischen Bauelement 10 sowie die Unterschiede zwischen den zur Herstellung des dritten optoelektronischen Bauelements 30 und des ersten optoelektronischen Bauelements 10 dienenden Verfahren beschrieben.
9 zeigt eine schematische perspektivische Darstellung mehrerer Leiterrahmenabschnitte 160 eines Leiterrahmens. Die einzelnen Leiterrahmenabschnitte 160 sind lateral nebeneinander angeordnet, durch Gräben körperlich voneinander getrennt und dadurch elektrisch gegeneinander isoliert. Die Leiterrahmenabschnitte 160 weisen ein elektrisch leitendes Material auf, beispielsweise ein Metall. Jeder Leiterrahmenabschnitt 160 weist eine Oberseite 161 und eine der Oberseite 161 gegenüberliegende Unterseite 162 auf.
Der elektronische Halbleiterchip 120 und, im in 9 gezeigten Beispiel, vier untere Durchkontakte 130 sind auf den Oberseiten 161 mehrerer Leiterrahmenabschnitte 160 angeordnet. Die elektrischen Kontaktflächen 123 des elektronischen Halbleiterchips 120 sind durch Bonddrähte 170 elektrisch leitend mit Leiterrahmenabschnitten 160 verbunden.
10 zeigt eine schematische perspektivische und teilweise transparente Darstellung des Leiterrahmenabschnitts 160 in einem der Darstellung der 9 zeitlich nachfolgenden Bearbeitungsstand.
In einem der Darstellung der 9 zeitlich nachfolgenden Bearbeitungsschritt ist der untere Gehäusekörper 110 des unteren Gehäuseteils 100 ausgebildet worden. Dabei sind die Leiterrahmenabschnitte 160, der elektronische Halbleiterchip 120, die Bonddrähte 170 und die unteren Durchkontakte 130 in den unteren Gehäusekörper 110 eingebettet worden. Der untere Gehäusekörper 110 ist so ausgebildet worden, dass die Unterseiten 162 der Leiterrahmenabschnitte 160 nicht durch das Material des unteren Gehäusekörpers 110 bedeckt sind, sondern an der Unterseite 102 des unteren Gehäuseteils 100 freiliegen. An der Oberseite 101 des unteren Gehäuseteils 100 liegen Abschnitte der unteren Durchkontakte 130 frei.
11 zeigt eine schematische, perspektivische und teilweise transparente Darstellung des unteren Gehäuseteils 100 in einem der Darstellung der 10 zeitlich nachfolgenden Bearbeitungsstand.
An der Oberseite 101 des unteren Gehäuseteils 100 ist die oberseitige Metallisierungsebene 140 angeordnet worden. Anschließend sind die optoelektronischen Halbleiterchips 220 auf Abschnitten der oberseitigen Metallisierungsebene 140 des unteren Gehäuseteils 100 angeordnet worden. Außerdem wurden, im Beispiel der 11, zwei obere Durchkontakte 230 auf Abschnitten der oberseitigen Metallisierungsebene 140 des unteren Gehäuseteils 100 angeordnet.
12 zeigt eine schematische, perspektivische und teilweise transparente Darstellung des dritten optoelektronischen Bauelements 30, der durch weitere Bearbeitungsschritte aus dem in 11 gezeigten unteren Gehäuseteil 100 gebildet worden ist. 13 zeigt eine schematische geschnittene Seitenansicht des dritten optoelektronischen Bauelements 30.
Über der Oberseite 101 des unteren Gehäuseteils 100 und der oberseitigen Metallisierungsebene 140 ist der obere Gehäusekörper 210 des oberen Gehäuseteils 200 ausgebildet worden. Dabei sind die oberen Durchkontakte 230 und die optoelektronischen Halbleiterchips 220 in den oberen Gehäusekörper 210 eingebettet worden. Abschnitte der oberen Durchkontakte 230 und die Oberseiten 221 der optoelektronischen Halbleiterchips 220 sind nicht durch das Material des oberen Gehäusekörpers 200 bedeckt worden.
Anschließend wurde an der Oberseite 201 des oberen Gehäuseteils 200 die oberseitige Metallisierungsebene 240 angeordnet.
Die oberseitige Metallisierungsebene 240 an der Oberseite 201 des oberen Gehäuseteils 200 bildet bei dem dritten optoelektronischen Bauelement 30 die obere Metallisierungsebene 300. Die an der Oberseite 101 des unteren Gehäuseteils 100 angeordnete oberseitige Metallisierungsebene 140 bildet bei dem dritten optoelektronischen Bauelement 30 die mittlere Metallisierungsebene 310. Die Unterseiten 162 der Leiterrahmenabschnitte 160 bilden bei dem dritten optoelektronischen Bauelement 30 die untere Metallisierungsebene 320.
Die untere Metallisierungsebene 320 dient zur elektrischen Kontaktierung des dritten optoelektronischen Bauelements 30. Es besteht bei dem dritten optoelektronischen Bauelement 30 eine elektrisch leitende Verbindung zwischen der unteren Metallisierungsebene 320 und den optoelektronischen Halbleiterchips 220.
14 zeigt eine schematische, perspektivische und teilweise transparente Darstellung eines vierten optoelektronischen Bauelements 40. Das vierte optoelektronische Bauelement 40 ist in der Darstellung der 14 noch unvollendet. Das vierte optoelektronische Bauelement 40 weist große Übereinstimmungen mit dem dritten optoelektronischen Bauelement 30 der 12 und 13 auf. Komponenten des vierten optoelektronischen Bauelements 40, die bei dem dritten optoelektronischen Bauelement 30 vorhandenen Komponenten entsprechen, sind in 14 mit denselben Bezugszeichen versehen wie in 12 und 13. Nachfolgend werden lediglich die Unterschiede zwischen dem vierten optoelektronischen Bauelement 40 und dem dritten optoelektronischen Bauelement 30 sowie die Unterschiede bei den jeweiligen Herstellungsverfahren erläutert.
Das vierte optoelektronische Bauelement 40 umfasst den unteren Gehäuseteil 100 und einen oberen Gehäuseteil 1200. Der untere Gehäuseteil 100 des vierten optoelektronischen Bauelement 40 ist ausgebildet wie der untere Gehäuseteil 100 des dritten optoelektronischen Bauelements 30 und kann durch das anhand der 9 bis 11 beschriebene Verfahren hergestellt werden, wobei die Herstellung des unteren Gehäuseteils 100 des vierten optoelektronischen Bauelements 40 nach dem Anlegen der oberseitigen Metallisierungsebene 140 an der Oberseite 101 des unteren Gehäuseteils 100 endet.
Der untere Gehäuseteil 100 des vierten optoelektronischen Bauelements 40 könnte alternativ auch wie der untere Gehäuseteil 100 des ersten optoelektronischen Bauelements 10 ausgebildet sein und durch das anhand der 1 bis 3 beschriebene Verfahren hergestellt werden. Ebenfalls möglich ist, dass das vierte optoelektronische Bauelement 40 anstelle des wie bei dem dritten optoelektronischen Bauelement 30 ausgebildeten unteren Gehäuseteils 100 einen unteren Gehäuseteil 100 und einen weiteren unteren Gehäuseteil 400 aufweist, die wie bei dem zweiten optoelektronischen Bauelement 20 ausgebildet sind und durch das anhand der 8 beschriebene Verfahren hergestellt werden können.
Der obere Gehäuseteil 1200 des vierten optoelektronischen Bauelements 40 weist einen oberen Gehäusekörper 1210 mit einer Oberseite 211 und einer der Oberseite 211 gegenüberliegenden Unterseite 212 auf. An der Oberseite 211 des oberen Gehäusekörpers 1210 ist eine Kavität 1280 ausgebildet, die sich in den oberen Gehäusekörper 1210 hinein erstreckt. Der obere Gehäusekörper 1210 weist eingebettete Leiterrahmenabschnitte 1260 auf, die sowohl in der Kavität 1280 als auch an der Unterseite 212 des oberen Gehäusekörpers 1210 zumindest teilweise freiliegen. Die Oberseite 211 des oberen Gehäusekörpers 1210 und die Kavität 1280 bilden eine Oberseite 201 des oberen Gehäuseteils 1200. Die Unterseite 212 des oberen Gehäusekörpers 1210 und die an der Unterseite 212 des oberen Gehäusekörpers 1210 freiliegenden Teile der Leiterrahmenabschnitte 1260 bilden eine Unterseite 202 des oberen Gehäuseteils 1200.
Der obere Gehäusekörper 1210 des oberen Gehäuseteils 1200 kann beispielsweise durch ein Formverfahren (Moldverfahren) hergestellt werden, insbesondere beispielsweise durch Formpressen oder durch Spritzpressen, insbesondere durch folienunterstütztes Spritzpressen.
In der Kavität 1280 des oberen Gehäuseteils 1200 sind drei optoelektronische Halbleiterchips 220 angeordnet. Es wäre aber auch möglich, lediglich einen optoelektronischen Halbleiterchip 220, zwei optoelektronische Halbleiterchips oder mehr als drei optoelektronische Halbleiterchips 220 vorzusehen. Die optoelektronischen Halbleiterchips 220 sind über Chipbondverbindungen und/oder über Bonddrähte 1270 elektrisch leitend mit den Leiterrahmenabschnitten 1260 verbunden.
Die an der Unterseite 202 des oberen Gehäuseteils 1200 freiliegenden Teile der Leiterrahmenabschnitte 1260 bilden eine unterseitige Metallisierungsebene 250 des oberen Gehäuseteils 1200. Es bestehen elektrisch leitende Verbindungen zwischen den optoelektronischen Halbleiterchips 220 und der unterseitigen Metallisierungsebene 250 des oberen Gehäuseteils 1200.
Der obere Gehäuseteil 1200 kann ein herkömmlich gefertigtes optoelektronisches Bauelement sein, beispielsweise ein QFN-Bauelement, ein Premold-Bauelement oder ein Bauelement mir Keramikgehäuse. Der obere Gehäuseteil 1200 kann neben den optoelektronischen Halbleiterchips 220 weitere Komponenten und Chips aufweisen, beispielsweise einen ESD-Schutzchip.
In einem der Darstellung der 14 zeitlich nachfolgenden Bearbeitungsschritt werden der obere Gehäuseteil 1200 und der untere Gehäuseteil 100 des vierten optoelektronischen Bauelements 40 derart miteinander verbunden, dass die unterseitige Metallisierungsebene 250 des oberen Gehäuseteils 1200 mit der oberseitigen Metallisierungsebene 140 an der Oberseite 101 des unteren Gehäuseteils 100 verbunden wird. Dann bilden bei dem vierten optoelektronischen Bauelement 40 die unterseitige Metallisierungsebene 250 an der Unterseite 202 des oberen Gehäuseteils 1200 und die oberseitige Metallisierungsebene 140 an der Oberseite 101 des unteren Gehäuseteils 100 die mittlere Metallisierungsebene 310. Die an der Unterseite 102 des unteren Gehäuseteils 100 freiliegenden Unterseiten 162 der Leiterrahmenabschnitte 160 des unteren Gehäuseteils 100 bilden die untere Metallisierungsebene 320 des vierten optoelektronischen Bauelements 40.
Es bestehen bei dem vierten optoelektronischen Bauelement 40 elektrisch leitende Verbindungen zwischen den optoelektronischen Halbleiterchips 220 und der unteren Metallisierungsebene 320.
Bei dem ersten optoelektronischen Bauelement 10, dem zweiten optoelektronischen Bauelement 20, dem dritten optoelektronischen Bauelement 30 und dem vierten optoelektronischen Bauelement 40 können, neben den gezeigten Gehäuseteilen, jeweils noch weitere Gehäuseteile vorhanden sein.
Bei der Herstellung der optoelektronischen Bauelemente 10, 20, 30, 40 können jeweils höher liegende Gehäuseteile an den Oberseiten tiefer liegender Gehäuseteile ausgebildet werden. Umgekehrt ist es auch möglich, tiefer liegende Gehäuseteile an den Unterseiten höher liegender Gehäuseteile auszubilden.
Außerdem können einzelne Gehäuseteile auch zunächst getrennt voneinander ausgebildet und erst anschließend miteinander verbunden werden. Die einzelnen Gehäuseteile können dabei jeweils mit einer oberseitigen Metallisierungsebene und einer unterseitigen Metallisierungsebene ausgebildet werden. Die oberseitigen und unterseitigen Metallisierungsebenen werden anschließend mit unterseitigen bzw. oberseitigen Metallisierungsebenen darüber- bzw. darunterliegender Gehäuseteile verbunden. Falls zwischen zwei Gehäuseteilen keine Umverdrahtung erforderlich ist, können zwischen diesen Gehäuseteilen liegende Metallisierungsebenen wahlweise entfallen.
Die Verbindung der Gehäuseteile kann beispielsweise durch Löten und/oder durch Kleben erfolgen.
Die separate Herstellung der einzelnen Gehäuseteile kann beispielsweise jeweils im zweidimensionalen Verbund (Panel) vieler gleichartiger Gehäuseteile erfolgen.
Die Erfindung wurde anhand der bevorzugten Ausführungsbeispiele näher illustriert und beschrieben. Dennoch ist die Erfindung nicht auf die offenbarten Beispiele eingeschränkt. Vielmehr können hieraus andere Variationen vom Fachmann abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.
Bezugszeichenliste

10: erstes optoelektronisches Bauelement
20: zweites optoelektronischen Bauelement
30: drittes optoelektronisches Bauelement
40: viertes optoelektronisches Bauelement
100: unterer Gehäuseteil
101: Oberseite
102: Unterseite
110: unterer Gehäusekörper
111: Oberseite
112: Unterseite
120: elektronischer Halbleiterchip
121: Oberseite
122: Unterseite
123: elektrische Kontaktfläche
130: unterer Durchkontakt
140: oberseitige Metallisierungsebene
150: unterseitige Metallisierungsebene
160: Leiterrahmenabschnitt
161: Oberseite
162: Unterseite
170: Bonddraht
200: oberer Gehäuseteil
201: Oberseite
202: Unterseite
210: oberer Gehäusekörper
211: Oberseite
212: Unterseite
220: optoelektronischer Halbleiterchip
221: Oberseite
222: Unterseite
223: obere elektrische Kontaktfläche
230: oberer Durchkontakt
240: oberseitige Metallisierungsebene
300: obere Metallisierungsebene
310: mittlere Metallisierungsebene
320: untere Metallisierungsebene
330: weitere untere Metallisierungsebene
400: weiterer unterer Gehäuseteil
401: Oberseite
402: Unterseite
410: weiterer unterer Gehäusekörper
411: Oberseite
412: Unterseite
420: weiterer elektronischer Halbleiterchip
421: Oberseite
422: Unterseite
430: weiterer unterer Durchkontakt
440: oberseitige Metallisierungsebene
450: unterseitige Metallisierungsebene
1200: oberer Gehäuseteil
1210: oberer Gehäusekörper
1260: Leiterrahmenabschnitt
1270: Bonddraht
1280: Kavität

Claims

Optoelektronisches Bauelement (10, 20, 30, 40) mit einem oberen Gehäuseteil (200, 1200) und einem unteren Gehäuseteil (100), wobei der obere Gehäuseteil (200, 1200) über dem unteren Gehäuseteil (100) angeordnet ist, wobei der obere Gehäuseteil (200, 1200) einen optoelektronischen Halbleiterchip (220) aufweist, wobei zwischen dem oberen Gehäuseteil (200, 1200) und dem unteren Gehäuseteil (100) eine mittleren Metallisierungsebene (310) angeordnet ist, wobei an einer von dem oberen Gehäuseteil (200, 1200) abgewandten Unterseite (102) des unteren Gehäuseteils (100) eine untere Metallisierungsebene (320) angeordnet ist, wobei der untere Gehäuseteil (100) einen unteren Durchkontakt (130) aufweist, der sich von der mittleren Metallisierungsebene (310) durch den unteren Gehäuseteil (100) zu der unteren Metallisierungsebene (320) erstreckt.
Optoelektronisches Bauelement (10, 20, 30, 40) gemäß Anspruch 1, wobei eine elektrisch leitende Verbindung zwischen dem optoelektronischen Halbleiterchip (220) und der unteren Metallisierungsebene (320) besteht.
Optoelektronisches Bauelement (10, 20, 30, 40) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der untere Gehäuseteil (100) einen unteren Gehäusekörper (110) aufweist, wobei der untere Durchkontakt (130) durch den unteren Gehäusekörper (110) verläuft.
Optoelektronisches Bauelement (10, 20, 30, 40) gemäß Anspruch 3, wobei der untere Gehäuseteil (100) einen elektronischen Halbleiterchip (120) aufweist, der in den unteren Gehäusekörper (110) eingebettet ist.
Optoelektronisches Bauelement (30, 40) gemäß einem der Ansprüche 3 und 4, wobei der untere Gehäuseteil (100) einen Leiterrahmenabschnitt (160) aufweist, der in den unteren Gehäusekörper (110) eingebettet ist, wobei der Leiterrahmenabschnitt (160) zumindest einen Teil der unteren Metallisierungsebene (320) bildet.
Optoelektronisches Bauelement (30, 40) gemäß Ansprüchen 4 und 5, wobei der elektronische Halbleiterchip (120) über einen Bonddraht (170) mit dem Leiterrahmenabschnitt (160) verbunden ist, wobei der Bonddraht (170) in den unteren Gehäusekörper (110) eingebettet ist.
Optoelektronisches Bauelement (10, 20, 30) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der obere Gehäuseteil (200) einen oberen Gehäusekörper (210) aufweist, wobei der optoelektronische Halbleiterchip (220) zumindest teilweise in den oberen Gehäusekörper (210) eingebettet ist.
Optoelektronisches Bauelement (10, 20, 30) gemäß Anspruch 7, wobei der obere Gehäuseteil (200) einen oberen Durchkontakt (230) aufweist, der sich von der mittleren Metallisierungsebene (310) durch den oberen Gehäuseteil (200) erstreckt.
Optoelektronisches Bauelement (10, 20, 30) gemäß einem der Ansprüche 7 und 8, wobei an einer von dem unteren Gehäuseteil (100) abgewandten Oberseite (201) des oberen Gehäuseteils (200) eine obere Metallisierungsebene (300) angeordnet ist.
Optoelektronisches Bauelement (20) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das optoelektronische Bauelement (20) einen weiteren unteren Gehäuseteil (400) aufweist, wobei der untere Gehäuseteil (100) über dem weiteren unteren Gehäuseteil (400) angeordnet ist, wobei an einer von dem unteren Gehäuseteil (100) abgewandten Unterseite (402) des weiteren unteren Gehäuseteils (400) eine weitere untere Metallisierungsebene (330) angeordnet ist, wobei der weitere untere Gehäuseteil (400) einen weiteren unteren Durchkontakt (430) aufweist, der sich von der unteren Metallisierungsebene (320) durch den weiteren unteren Gehäuseteil (400) zu der weiteren unteren Metallisierungsebene (330) erstreckt.
Verfahren zum Herstellen eines optoelektronischen Bauelements (10, 20, 30, 40) mit den folgenden Schritten: – Ausbilden eines unteren Gehäuseteils (100) mit einer an einer Oberseite (101) angeordneten oberseitigen Metallisierungsebene (140), einer an einer Unterseite (102) angeordneten unteren Metallisierungsebene (320) und einem unteren Durchkontakt (130), der sich von der oberseitigen Metallisierungsebene (140) durch den unteren Gehäuseteil (100) zu der unteren Metallisierungsebene (320) erstreckt; – Anordnen eines oberen Gehäuseteils (200, 1200), der einen optoelektronischen Halbleiterchip (220) aufweist, über dem unteren Gehäuseteil (100).
Verfahren gemäß Anspruch 11, wobei das Ausbilden des unteren Gehäuseteils (100) die folgenden Schritte umfasst: – Ausbilden eines unteren Gehäusekörpers (110), wobei der untere Durchkontakt (130) in den unteren Gehäusekörper (110) eingebettet wird; – Anordnen der oberseitigen Metallisierungsebene (140) an einer Oberseite (111) des unteren Gehäusekörpers (110).
Verfahren gemäß Anspruch 12, wobei das Ausbilden des unteren Gehäuseteils (100) den folgenden weiteren Schritt umfasst: – Anordnen der unteren Metallisierungsebene (320) an einer Unterseite (112) des unteren Gehäusekörpers (110).
Verfahren gemäß Anspruch 12, wobei das Ausbilden des unteren Gehäuseteils (100) den folgenden weiteren Schritt umfasst: – Anordnen des unteren Durchkontakts (130) auf einem Leiterrahmenabschnitt (160); – Einbetten des Leiterrahmenabschnitts (160) in den unteren Gehäusekörper (110), wobei der Leiterrahmenabschnitt (160) zumindest einen Teil der unteren Metallisierungsebene (320) bildet.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 12 bis 14, wobei das Ausbilden des unteren Gehäuseteils (100) den folgenden weiteren Schritt umfasst: – Einbetten eines elektronischen Halbleiterchips (120) in den unteren Gehäusekörper (110).
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 11 bis 15, wobei das Anordnen des oberen Gehäuseteils (200) die folgenden Schritte umfasst: – Anordnen des optoelektronischen Halbleiterchips (220) auf der oberseitigen Metallisierungsebene (140); – Ausbilden eines oberen Gehäusekörpers (210) über dem unteren Gehäuseteil (100), wobei der optoelektronische Halbleiterchip (220) zumindest teilweise in den oberen Gehäusekörper (210) eingebettet wird.
Verfahren gemäß Anspruch 16, wobei das Anordnen des oberen Gehäuseteils (200) den folgenden weiteren Schritt umfasst: – Anlegen einer oberen Metallisierungsebene (300) an einer von dem unteren Gehäuseteil (100) abgewandten Oberseite (211) des oberen Gehäusekörpers (210).
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 11 bis 15, wobei das Anordnen des oberen Gehäuseteils (1200) die folgenden Schritte umfasst: – Ausbilden eines oberen Gehäusekörpers (1210), wobei der optoelektronische Halbleiterchip (220) in dem oberen Gehäusekörper (1210) angeordnet wird, wobei der obere Gehäusekörper (1210) mit einer an einer Unterseite (212) des oberen Gehäusekörpers (1210) angeordneten unterseitigen Metallisierungsebene (250) ausgebildet wird; – Anordnen der Unterseite (212) des oberen Gehäusekörpers (1210) auf der Oberseite (101) des unteren Gehäuseteils (100), wobei die unterseitige Metallisierungsebene (250) des oberen Gehäusekörpers (1210) mit der oberseitigen Metallisierungsebene (140) des unteren Gehäuseteils (100) verbunden wird.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 12 bis 15 und/oder einem der Ansprüche 16 bis 18, wobei das Ausbilden des unteren Gehäusekörpers (110) und/oder das Ausbilden des oberen Gehäusekörpers (210, 1210) durch folienunterstütztes Spritzpressen oder durch Formpressen erfolgt.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 11 bis 19, wobei das Verfahren die folgenden weiteren Schritte umfasst: – Ausbilden eines weiteren unteren Gehäuseteils (400) mit einer an einer Oberseite (401) angeordneten weiteren oberseitigen Metallisierungsebene (440), einer an einer Unterseite (402) angeordneten weiteren unteren Metallisierungsebene (330) und einem weiteren unteren Durchkontakt (430), der sich von der weiteren oberseitigen Metallisierungsebene (440) durch den weiteren unteren Gehäuseteil (400) zu der weiteren unteren Metallisierungsebene (330) erstreckt, wobei der untere Gehäuseteil (100) über der Oberseite (401) des weiteren unteren Gehäuseteils (400) angeordnet wird.