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Die Erfindung betrifft ein lichtemittierendes Bauteil gemäß Patentanspruch 1.
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Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, LEDs, beispielsweise in einer SMD-Bauform auf einer Leiterplatte anzuordnen.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein verbessertes lichtemittierendes Bauteil bereitzustellen.
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Die Aufgabe der Erfindung wird durch das Bauteil gemäß Patentanspruch 1 und durch das Verfahren gemäß Patentanspruch 16 gelöst.
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Es wird ein lichtemittierendes Bauteil mit einem Träger mit wenigstens zwei Leiterbahnen vorgeschlagen, wobei ein lichtemittierender Halbleiterchip zwischen den Leiterbahnen angeordnet ist, wobei der Halbleiterchip, wenigstens ein Teil des Trägers und wenigstens ein Teil der Leiterbahnen mit einer lichtdurchlässigen Schutzschicht bedeckt sind. Der lichtemittierende Halbleiterchip ist ausgebildet, um Licht im sichtbaren Bereich und/oder im nicht sichtbaren Bereich zu erzeugen. Die Schutzschicht ist wenigstens für das Licht des Halbleiterchips im Wesentlichen durchlässig. Aufgrund dieser Anordnung kann ein kompakter Aufbau erreicht werden, da der Halbleiterchip mit den Trägern der Leiterbahnen in die Schutzschicht eingegossen sind. Somit ist gegenüber dem Stand der Technik weniger Bauraum erforderlich. Insbesondere bei der Ausbildung des Halbleiterchips ohne Gehäuse ist weniger Bauraum erforderlich. Weiterhin kann die Ausbildung der Schutzschicht an den Träger, die Leiterbahn und den Halbleiterchip individuell angepasst werden.
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In einer Ausführungsform ist der Halbleiterchip auf dem Träger zwischen den Leiterbahnen angeordnet. Dadurch wird eine niedrigbauende Ausführung des Bauteils ermöglicht. Zudem kann eine einfache und sichere Montage des Halbleiterchips auf dem Träger ermöglicht werden.
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In einer Ausführungsform ist der Halbleiterchip mit den elektrischen Anschlüssen auf den Leiterbahnen angeordnet. Für diese Ausführungsform ist eine einfache elektrische Kontaktierung zwischen dem Halter der Chip und den Leiterbahnen gegeben. Der Halbleiterchip weist bei dieser Ausführungsform die elektrischen Anschlüsse an einer Seite auf.
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In einer Ausführung ist wenigstens ein Halbleiterchip, insbesondere mehrere Halbleiterchips von einer Begrenzungsschicht umgeben, und wobei ein Innenraum, der von der Begrenzungsschicht umgeben ist, von der Schutzschicht bedeckt ist. Mithilfe der Begrenzungsschicht wird eine präzise Fläche für die Schutzschicht festgelegt. Dadurch kann so wenig Schutzschicht wie nötig aufgebracht werden.
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In einer Ausführung sind wenigstens Abschnitte der ersten und der zweiten Leiterbahn innerhalb des Innenraumes der Begrenzungsschicht angeordnet und von der Schutzschicht bedeckt. Dadurch können auch Abschnitte der Leiterbahn geschützt werden.
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In einer weiteren Ausführungsform weisen die Leiterbahnen jeweils an gegenüber liegenden Außenseiten eine Begrenzungsschicht auf. Der Bereich zwischen den Begrenzungsschichten ist mit der Schutzschicht ausgefüllt, die den Halbleiterchip bedeckt. Somit können verschiedene Materialien für die Ausbildung der Begrenzungsschichten und die Ausbildung der Schutzschicht verwendet werden. Weiterhin kann mit Hilfe der Begrenzungsschichten eine Art Reservoir für das Aufbringen der Schutzschicht gebildet werden. Somit ist die Aufbringung der Schutzschicht einfacher möglich. Zudem kann die Schutzschicht flüssig dicker aufgebracht werden, ohne seitlich abzufließen.
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In einer weiteren Ausführungsform ist zwischen dem Träger und den Leiterbahnen eine Isolationsschicht ausgebildet. Dadurch können elektrisch leitende Materialien für den Träger verwendet werden. Somit ist eine optimierte Materialwahl für den Träger möglich. In einer Ausführungsform sind wenigstens ein Teilbereich einer Oberfläche des Trägers und/oder ein Teilbereich eine Oberfläche der Leiterbahnen und/oder ein Teilbereich einer Oberfläche der Isolationsschicht mit einer lichtreflektierenden Schicht, insbesondere mit einer Spiegelschicht ausgebildet ist. Die reflektierende Schicht kann beispielsweise durch ein entsprechendes Material auf dem Träger, der Leiterbahn und/oder der Isolationsschicht aufgebracht werden. Zudem kann die reflektierende Schicht durch eine entsprechende Bearbeitung des Trägers, der Leiterbahnen oder der Isolationsschicht hergestellt werden. Beispielsweise kann bei der Ausbildung des Trägers in Form eines Metalls die Oberfläche des Trägers poliert werden und somit eine lichtreflektierende Oberfläche des Trägers erzeugt werden. In einer weiteren Ausbildungsform ist die reflektierende Schicht als separate Schicht auf wenigstens einem Teilbereich der Oberfläche des Trägers, der Leiterbahnen und/oder der Isolationsschicht aufgebracht.
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Das vorgeschlagene Bauteil ermöglicht eine flexible Anordnung und elektrische Verschaltung von mehreren Halbleiterchips. In einer Ausführungsform sind wenigstens zwei Halbleiterchips zwischen den Leiterbahnen angeordnet, wobei die zwei Halbleiterchips elektrisch leitend in Serie oder parallel geschaltet sind. Somit wird eine hohe Flexibilität bei der Bereitstellung einer gewünschten Lichtleistung und/oder Lichtmischung mit Hilfe verschiedener Halbleiterchips auf Basis eines Trägers mit wenigstens zwei Leiterbahnen ermöglicht.
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In einer weiteren Ausführungsform sind die Leiterbahnen jeweils wenigstens in zwei Teilabschnitte unterteilt. Die zwei Teilabschnitte können verwendet werden, um eine serielle und/oder parallele Anordnungen von mehreren Halbleiterchips zu ermöglichen. Dabei kann beispielsweise jeweils ein Halbleiterchip zwischen zwei Teilabschnitten verschiedener Leiterbahnen angeordnet sein. Somit kann eine Serienschaltung von Halbleiterchips mit Hilfe der Teilabschnitte der Leiterbahnen erreicht werden. Weiterhin kann auch eine gewünschte Parallelschaltung von beliebiger Anzahl von Halbleiterchips zwischen zwei Teilabschnitten der Leiterbahnen bereitgestellt werden. Mit Hilfe der Leiterbahnen können die parallel geschalteten Halbleiterchips mit weiteren parallel geschalteten Halbleiterchips in Serie geschaltet werden.
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Die Unterteilung der Leiterbahnen in Teilabschnitte erlaubt es, eine Grundstruktur an Leiterbahnen bereitzustellen, die individuell mit der gewünschten Anordnung von Halbleiterchips bestückt werden kann.
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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. Es zeigen
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1 einen schematischen Querschnitt durch eine erste Ausführungsform des Bauteils, wobei der Halbleiterchip zwischen den Leiterbahnen auf dem Träger angeordnet ist,
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2 einen schematischen Querschnitt durch eine weitere Ausführungsform eines Bauteils, wobei der Halbleiterchip auf den Leiterbahnen angeordnet ist,
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3 eine schematische Draufsicht auf das Bauteil der 1,
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4 eine schematische Draufsicht auf das Bauteil der 3 nach dem Aufbringen der Schutzschicht,
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5 eine schematische Draufsicht für eine weitere Ausführungsform des Bauteils, wobei die Leiterbahnen in Teilabschnitte unterteilt sind,
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6 eine schematische Darstellung einer Seitenansicht des Bauteils der 5,
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7 eine schematische Draufsicht auf eine weitere Ausführungsform des Bauteils, wobei zwischen zwei Teilabschnitten der zwei Leiterbahnen zwei Halbleiterchips parallel geschaltet sind,
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8 eine schematische Darstellung einer Draufsicht auf eine weitere Ausführungsform des Bauteils, wobei zwischen zwei Teilabschnitten der zwei Leiterbahnen zwei Halbleiterchips seriell geschaltet sind,
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9 eine schematische Draufsicht auf eine weitere Ausführungsform des Bauteils, wobei mehrere Paare von Leiterbahnen mit Halbleiterchips angeordnet sind,
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10 eine schematische Draufsicht auf eine weitere Ausführungsform des Bauteils, wobei mehrere Paare von Leiterbahnen mit Teilabschnitten und mit Halbleiterchips angeordnet sind,
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11 eine schematische Draufsicht auf eine weitere Ausführungsform eines Bauteils, wobei mehrere Paare von Leiterbahnen mit Teilabschnitten und mit seriell geschalteten Halbleiterchips angeordnet sind,
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12 eine schematische Draufsicht auf eine weitere Ausführungsform des Bauteils, wobei mehrere Paare von Leiterbahnen mit Teilabschnitten und mit seriell und parallel geschalteten Halbleiterchips angeordnet sind,
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13 eine schematische Draufsicht auf eine weitere Ausführungsform des Bauteils, wobei mehrere Paare von Leiterbahnen mit Teilabschnitten und mit seriell und parallel geschalteten Halbleiterchips angeordnet sind,
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14 einen schematischen Teilausschnitt des Trägers mit einer Reflexionsschicht und einer dielektrischen Schicht,
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15 einen schematischen Teilausschnitt des Trägers mit einer elektrisch leitenden Schicht,
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16 die Anordnung der 15 mit Reflexionsschichten,
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17 die Anordnung der 16 mit einem ein Halbleiterchip, und
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18 eine Anordnung der 3 mit einer Reflexionsschicht,
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19 die Anordnung der 18 mit einer Begrenzungsschicht und einer Schutzschicht von oben und im Querschnitt,
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20 eine weitere Ausführungsform der Anordnung der 18 mit mehreren getrennten Schutzschichten von oben und im Querschnitt, und
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21 eine weitere Ausführungsform der Anordnung der 18 mit mehreren getrennten Schutzschichten von oben und im Querschnitt.
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1 zeigt in einem schematischen Querschnitt ein lichtemittierendes Bauteil 1 mit einem Träger 2, wobei auf dem Träger 2 eine Isolationsschicht 3 aufgebracht ist. In einem Zwischenbereich 4 des Trägers 3 ist keine Isolationsschicht 3 vorgesehen. Zudem sind eine erste und eine zweite Leiterbahn 5, 6 auf der Isolationsschicht 3 nebeneinander und an gegenüberliegenden Seiten des Zwischenbereiches 4 angeordnet. Im Zwischenbereich 4 ist auf dem Träger 2 ein lichtemittierender Halbleiterchip 7 angeordnet. Der Halbleiterchip 7 ist mit elektrischen Anschlüssen 8, 9 mit der ersten und mit der zweiten Leiterbahn 5, 6 elektrisch leitend verbunden. Zudem sind auf den Leiterbahnen 5, 6 eine erste und eine zweite Begrenzungsschicht 10, 11 angeordnet. Die erste und die zweite Begrenzungsschicht 10, 11 können auch umlaufend als einteilige Begrenzungsschicht ausgebildet sein. Abhängig von der gewählten Ausführung können die Begrenzungsschichten 10, 11 auch seitlich neben den Leiterbahnen 5, 6 außerhalb des Zwischenraumes 4 angeordnet sein. Der Zwischenbereich 4 zwischen der ersten und der zweiten Begrenzungsschicht 10, 11 ist mit einer Schutzschicht 12 bedeckt. Die Schutzschicht 12 bedeckt den Halbleiterchip 7 und den Zwischenbereich 4 des Trägers 2 und abhängig von der gewählten Ausführung wenigstens einen Teil der Leiterbahnen 5, 6.
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Abhängig von der gewählten Ausführungsform kann auf die erste und die zweite Begrenzungsschicht 10, 11 verzichtet werden und die Schutzschicht 12 bedeckt die erste und die zweite Leiterbahn 5, 6 wenigstens teilweise und den Halbleiterchip 7 und den Zwischenbereich 4 zwischen den Leiterbahnen 5, 6. Die Schutzschicht 12 kann aus einem Material bestehen, das für die elektromagnetische Strahlung, die vom Halbleiterchip 7 erzeugt wird, durchlässig ist. Als durchlässig wird eine Schutzschicht 12 verstanden, bei der weniger als 50 %, insbesondere weniger als 20 % der elektromagnetischen Strahlung des Halbleiterchips 7 absorbiert wird. Die Schutzschicht 12 kann beispielsweise aus Silikon oder einem lichtdurchlässigen Kunststoff bestehen. Zudem kann die Schutzschicht 12 Leuchtstoffe, insbesondere Phosphor aufweisen. Der Leuchtstoff ist ausgebildet, um wenigstens einen Teil der elektromagnetischen Strahlungen in der Wellenlänge zu verschieben. Somit kann eine gewünschte Farbmischung des abgestrahlten Lichtes eingestellt werden.
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Weiterhin sind die Leiterbahnen 5, 6 in äußeren Randbereichen und/oder in inneren Randbereichen, in denen keine Begrenzungsschicht 10, 11 angeordnet ist mit einer Reflexionsschicht 13, 14 versehen. Zudem kann abhängig von der gewählten Ausführung auch die gesamte Fläche der Leiterbahnen mit einer Reflexionsschicht 13, 14 versehen sein. Die Reflexionsschicht 13, 14 erstreckt sich ausgehend von der ersten bzw. der zweiten Leiterbahn 5, 6 bis in einen seitlichen Randbereich des Trägers 2 und deckt somit einen seitlichen Randbereich des Bauteils 1 ab. Die Reflexionsschichten 13, 14 können auch zusammenhängend als eine Reflexionsschicht ausgebildet sein. Abhängig von der gewählten Ausführungsform kann an die erste und die zweite Reflexionsschicht 13, 14 verzichtet werden.
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Abhängig von der gewählten Ausführungsform kann auf die Isolationsschichten 3 verzichtet werden. Die Isolationsschicht ist notwendig, falls der Träger 2 aus einem elektrisch leitenden Material gebildet ist. Der Träger 2 kann beispielsweise aus Metall gebildet sein. Insbesondere kann eine Oberfläche des Trägers 2 im Zwischenbereich 4 eine hohe Reflektivität für die elektromagnetische Strahlung des Halbleiterchips 7 aufweisen. Beispielsweise kann bei Ausbildung des Trägers 2 aus einem Metall die Oberfläche in der Weise bearbeitet, insbesondere poliert sein, dass die elektromagnetischen Strahlungen mit einer hohen Reflektivität reflektiert werden. Zudem kann abhängig von der gewählten Ausführungsform die Oberseite des Trägers 2 mit einer Spiegelschicht versehen sein. Ist der Träger 2 nicht aus einem elektrisch leitenden Material gebildet, so kann auf die Isolationsschicht 3 verzichtet werden und die Leiterbahnen 5, 6 können direkt auf dem Träger 2 angeordnet sein.
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Der Halbleiterchip 7 kann beispielsweise in Form eines Saphir-Chips ausgebildet sein, wobei die halbleitenden Schichten mit der aktiven Zone auf einem Träger aus Saphir angeordnet sind. Es können jedoch auch andere Arten von Halbleiterchips verwendet werden, die eine elektromagnetische Strahlung erzeugen. Da der Halbleiterchip 7 direkt auf dem Träger 2 zwischen den Leiterbahnen 5, 6 angeordnet ist, wird ein Bauteil 1 mit einer geringen Bauhöhe erhalten. Ein Vorteil bei 1 besteht darin, dass der Halbleiterchip 7 direkt auf dem Träger 2 angeordnet ist. Dadurch kann eine bessere Wärmekopplung zwischen dem Halbleiterchip 7 und dem Träger 2 erreicht werden. Somit kann die vom Halbleiterchip 7 erzeugte Wärme besser über den Träger 2 abgeführt werden. Dies ist insbesondere von Vorteil, wenn der Träger 2 aus einem guten thermisch leitenden Material wie z. B. Metall besteht. Die erste und die zweite Leiterbahn 5, 6 sind beispielsweise in Form einer planaren Leiterbahn aus einer Metallschicht hergestellt. Die erste und die zweite Leiterbahn 5, 6 sind vorgesehen, um mit verschiedenen elektrischen Potentialen verbunden zu werden, um eine für das Betreiben des Halbleiterchips 7 notwendige elektrische Spannung bereitstellen zu können.
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2 zeigt in einer schematischen Darstellung eine weitere Ausführungsform eines zweiten Bauteils 1, das im Wesentlichen gemäß der Ausführungsform der 1 ausgebildet sein kann, wobei jedoch im Gegensatz zur Ausführungsform der 1 der Halbleiterchip 7 elektrische Anschlüsse 8, 9 auf der Unterseite aufweist. Der Halbleiterchip 7 ist in dieser Ausführungsform mit den elektrischen Anschlüssen 7, 8 auf der ersten bzw. der zweiten Leiterbahn 5, 6 angeordnet. Beispielsweise ist der Halbleiterchip 7 als Flip Chip ausgebildet. Somit weist der Halbleiterchip 7 in dieser Ausführungsform einen Abstand zur Oberseite des Trägers 2 auf. Der übrige Aufbau der Anordnung der 2 kann, wie in 1 erläutert, ausgebildet sein. Auch bei dieser Ausführungsform ist der Halbleiterchip 7 mit der Schutzschicht 12 bedeckt. Zudem sind die erste und die zweite Begrenzungsschicht 10, 11 vorgesehen, wobei jedoch in dieser Ausführungsform die erste und die zweite Begrenzungsschicht 10, 11 auf den Reflexionsschichten 13, 14 angeordnet sind. Die Reflexionsschichten 13, 14 sind auf der ersten bzw. der zweiten Leiterbahn 5, 6 angeordnet. Abhängig von der gewählten Ausführungsform, kann auch die erste und die zweite Begrenzungsschicht 10, 11 direkt auf den Leiterbahnen 5, 6 angeordnet sein und die Reflexionsschichten 13, 14 können äußere Randbereiche der Leiterbahnen 5, 6 abdecken. Bei dieser Ausführungsform ist die Isolationsschicht 3 beispielsweise durchgehend auch im Zwischenbereich 4 angeordnet und es ist kein von der Isolationsschicht 3 freier Bereich des Trägers 2 vorgesehen. Dies ist nicht erforderlich, da der Halbleiterchip 7 beabstandet vom Träger 2 ist. Die vollständige Bedeckung des Trägers 2 mit der Isolationsschicht 3 gemäß 2 ermöglicht ein einfacheres Verfahren zum Aufbringen der Isolationsschicht 3, da bei dieser Ausführungsform es nicht erforderlich ist, einen freien Zwischenbereich 4 auf dem Träger 2 auszubilden. Auch bei der Ausführungsform der 2 kann die Schutzschicht 12 aus den gleichen Materialen wie bei 1 bestehen.
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Die erste und die zweite Begrenzungsschicht 10, 11 kann sowohl in 1 als auch in 2 beispielsweise aus Silikon bestehen. Die Reflexionsschicht 13, 14 kann in 1 und in 2 beispielsweise aus Metall bestehen.
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Sowohl bei der Ausführungsform der 1 als auch bei der Ausführungsform der 2 kann das Herstellungsverfahren mit folgenden Schritten erfolgen:
Es wird ein Träger 2 bereitgestellt. Auf den Träger 2 wird optional eine Isolationsschicht 3 aufgebracht. Auf dieser Isolationsschicht 3 werden zwei Leiterbahnen 5, 6 aufgebracht. Wird auf die Isolationsschicht 3 verzichtet, so werden die Leiterbahnen 5, 6 direkt auf den Träger 2 aufgebracht. Anschließend wird der Halbleiterchip 7 bei der Ausführungsform der 1 zwischen den Leiterbahnen auf dem Träger angeordnet. Dann werden die elektrischen Anschlüsse 8, 9 mit den Leiterbahnen elektrisch leitend verbunden. Auch bei der Ausführungsform der 1 kann die Isolationsschicht 3 durchgehend über die gesamte Fläche des Trägers 2 ausgebildet sein und der Halbleiterchip 7 auf der Isolationsschicht 3 angeordnet sein.
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Bei der Ausführungsform der 2 wird der Halbleiterchip 7 mit den elektrischen Anschlüssen 8, 9 direkt auf die Leiterbahnen 5, 6 aufgelegt. Anschließend wird optional die erste und die zweite Begrenzungsschicht 10, 11 auf den Leiterbahnen 5, 6 aufgebracht. Dann wird die Schutzschicht 12 auf den Halbleiterchip 7 und angrenzende Bereiche aufgebracht. Bei vorsehen der Begrenzungsschicht 10, 11 bilden die begrenzungsschichten seitliche Stabilisierungswände. Optional können Freibereiche der Oberseite des Bauteils 1 und/oder Freibereiche der Leiterbahnen mit den Reflexionsschichten 13, 14 versehen werden.
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Im Folgenden werden verschiedene Ausführungsformen des Bauteils und der Verwendung der Ausführungsformen des ersten Bauteils gemäß 1 erläutert. Diese Ausführungsformen können jedoch genauso für die Ausführungsform gemäß dem zweiten Bauteil gemäß 2 ausgebildet sein. Der Unterschied besteht im Wesentlichen darin, dass bei der Ausbildungsform der 2 die Halbleiterchips 7 mit den elektrischen Anschlüssen auf den Leiterbahnen aufliegen. Zudem kann optional die Isolationsschicht 3 auf der gesamten Oberfläche des Trägers 2 ausgebildet sein.
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3 zeigt in einer schematischen Draufsicht eine Ausführungsform eines Bauteils 1, bei dem zwischen zwei Leiterbahnen 5, 6 12 Halbleiterchips 7 parallel geschaltet sind. 3 zeigt die Anordnung vor dem Aufbringen der Schutzschicht 12 und insbesondere vor dem Aufbringen der ersten und der zweiten Begrenzungsschicht 10, 11 und vor dem optionalen Aufbringen der ersten und/oder der zweiten Reflexionsschicht 13, 14. Die Halbleiterchips 7 können, wie dargestellt, gemäß der Ausführungsform der 1 mit Hilfe von elektrischen Leitungen 15, 16 mit den Leiterbahnen 5, 6 elektrisch leitend verbunden sein. Zudem können die Halbleiterchips 7 auch gemäß der Ausführungsform der 2 mit den elektrischen Anschlüssen 8, 9 auf den Leiterbahnen 5, 6 aufliegen. In der dargestellten Anordnung sind 12 Halbeiterchips 7 parallel elektrisch leitend mit den Leiterbahnen 5, 6 verbunden. Abhängig von der gewählten Ausführung können mehr oder weniger Halbleiterchips 7 parallel geschaltet sein.
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4 zeigt einen Ausschnitt des Bauteils 1 der 3 nach dem Aufbringen der Reflexionsschichten 13, 14, der Begrenzungsschichten 10, 11 und der Schutzschicht 12 von oben. Abhängig von der gewählten Ausführung können alle Halbleiterchips von einer umlaufenden, ringförmigen Begrenzungsschicht 10, 11 umgeben sein und mit einer zusammenhängenden Schutzschicht bedeckt sein. Zudem können mehrere umlaufende, ringförmige Begrenzungsschichten 10, 11 vorgesehen sein, die jeweils eine Schutzschicht 12 begrenzen. Jede Schutzschicht 12 kann dabei wenigstens einen oder mehrere Halbleiterchips 7 bedecken (siehe auch 20 und 21).
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5 zeigt in einer schematischen Darstellung eine weitere Ausführungsform eines Bauteils 1 vor dem Aufbringen der Schutzschicht 12 und insbesondere vor dem Aufbringen der ersten und der zweiten Begrenzungsschicht 10, 11 und vor dem optionalen Aufbringen der ersten und/oder der zweiten Reflexionsschicht 13, 14. Das Bauteil 1 weist einen Träger 2 auf, auf dem eine Isolationsschicht 3 aufgebracht ist. In der Isolationsschicht 3 ist ein Zwischenbereich 4 ausgenommen. Zudem sind gegenüberliegend an dem Zwischenbereich 4 die erste und die zweite Leiterbahn 5, 6 angeordnet. Somit entspricht die Grundstruktur dem Aufbau der 3. Im Gegensatz zum Aufbau der 3 sind die erste und die zweite Leiterbahn 5, 6 in Teilabschnitte 17, 18 unterteilt, die voneinander elektrisch getrennt sind. Abhängig von der gewählten Ausführungsform können die Teilabschnitte 17, 18 bis auf Anschlusspads 19, 20 identisch ausgebildet sein. In der dargestellten Ausführungsform sind ein erster und ein zweiter Teilabschnitt 17, 18 der ersten Leiterbahn 5 über eine elektrische Leitung 21 miteinander elektrisch leitend verbunden. Die elektrische Leitung 21 kann als Bonddraht ausgebildet sein. Abhängig von der gewählten Ausführungsform können der erste und der zweite Teilabschnitt 17, 18 auch einteilig ausgebildet sein. Somit kann auf die Leitung 21 verzichtet werden.
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Bei der zweiten Leiterbahn 6 ist der weitere erste Teilabschnitt 22 elektrisch getrennt vom weiteren zweiten Teilabschnitt 23. Der weitere zweite Teilabschnitt 23 der zweiten Leiterbahn 6 ist über eine elektrische Leitung 21 mit dem weiteren dritten Teilabschnitt 24 der zweiten Leiterbahn 6 elektrisch leitend verbunden. Abhängig von der gewählten Ausführungsform können der weitere zweite Teilabschnitt 23 und der weitere dritte Teilabschnitt 24 einteilig ausgebildet sein. In entsprechender Weise sind jeweils zwei Teilabschnitte der ersten Leiterbahn 5 elektrisch leitend verbunden, dann folgt eine Unterbrechung und anschließend sind wieder zwei Teilabschnitte der ersten Leiterbahn 5 elektrisch leitend verbunden. In der gleichen Weise sind zwei weitere Teilabschnitte der zweiten Leiterbahn 6 elektrisch leitend verbunden, dann folgt eine Unterbrechung und anschließend sind wieder zwei weitere Teilabschnitte elektrisch leitend miteinander verbunden. Zudem können die zwei verbundenen Teilabschnitte auch einteilig ausgebildet sein.
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Zwischen den gegenüberliegenden Teilabschnitten 17, 22, 18, 23 der zwei Leiterbahnen 5, 6 ist jeweils ein Halbleiterchip 7 angeordnet, wobei die Halbleiterchips 7 mit den gegenüberliegenden Teilabschnitten der Leiterbahnen 5, 6 elektrisch leitend verbunden sind. Analog können auch gemäß dem Beispiel der 2 die Halbleiterchips 7 auch auf gegenüber liegenden Teilabschnitten 17, 22, 18, 23 der zwei Leiterbahnen 5, 6 aufliegen.
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In dem vorliegenden Beispiel sind die Halbleiterchips 7 in der Weise angeordnet und die Teilabschnitte 17, 18, 22, 23, 24 der Leiterbahnen 5, 6 in der Weise elektrisch leitend miteinander verbunden, dass 17 Halbleiterchips 7 in Serie geschaltet sind. Die erste und die zweite Leiterbahn 5, 6 werden zum Betreiben des Bauteils 1 mit den Anschlusspads 19, 20 mit unterschiedlichen Spannungspotentialen verbunden.
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In den folgenden Figuren sind die gleichen grafischen Symbole für die in 5 beschriebenen technischen Merkmale verwendet. Für eine bessere Übersicht ist nicht jedes einzelne technische Merkmal mit einem Bezugszeichen versehen. Zudem ist in den folgenden Figuren jeweils das erste Anschlusspad 19 als Anodenanschluss und das zweite Anschlusspad 20 als Kathodenanschluss für die Spannungsversorgung ausgebildet.
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6 zeigt in einer schematischen Darstellung eine Seitenansicht des Bauteils 1 der 5 mit Blick auf die weiteren Teilabschnitte 22, 23, 24 der zweiten Leiterbahn 6. Anschließend werden, wie anhand von 4 erläutert, die Schutzschicht 12 und optional die erste und die zweite Begrenzungsschicht 10, 11 und optional die erste und die zweite Reflexionsschicht 13, 14 auf dem Träger 2 bzw. die Leiterbahnen 5, 6 aufgebracht.
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7 zeigt in einer schematischen Draufsicht eine weitere Ausführungsform eines Bauteils 1, bei der die Leiterbahnen 5, 6 in entsprechende Teilabschnitte 17, 18, 22, 23, 24 gemäß 5 unterteilt sind. Bei dieser Ausführungsform sind jeweils vier Teilabschnitte einer Leiterbahn elektrisch leitend miteinander verbunden, anschließend sind zwei nicht miteinander verbundene Leiterbahnabschnitte vorgesehen, dann folgen wieder vier elektrisch verbundene Teilabschnitte usw. Zudem sind jeweils zwei Halbleiterchips 7 mit den Leiterbahnen 5, 6 in der Weise parallel elektrisch leitend mit den Leiterbahnabschnitten verbunden, dass 7 Paare von je zwei parallel geschalteten Halbleiterchips erhalten werden. Abhängig von der gewählten Ausführung können auch mehr als zwei Halbleiterchips 7 jeweils parallel zwischen den Leiterbahnen 5, 6 bzw. den Teilabschnitten der Leiterbahnen geschaltet werden. Auch bei dieser Ausführungsform werden anschließend die Schutzschicht 12 und optional die erste und die zweite Reflexionsschicht 13, 14 aufgebracht, wie anhand von 4 erläutert.
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8 zeigt in einer schematischen Draufsicht eine weitere Ausführungsform eines Bauteils 1, bei der die Leiterbahnen 5, 6 in Teilabschnitte gemäß 5 unterteilt sind, und bei der jeweils vier Teilabschnitte einer Leiterbahn über elektrische Leitungen 21 in Serie geschaltet sind und anschließend wieder zwei nicht kontaktierte Teilabschnitte vorgesehen sind. Dann folgen wieder 3 überelektrische Leitungen 21 miteinander verbundene Teilabschnitte. Zudem sind bei dieser Ausführungsform jeweils zwei Halbleiterchips 7 zwischen den zwei Leiterbahnen 5, 6 in elektrischer Serie geschaltet. Somit wird eine Serienschaltung von 14 Halbleiterchips erhalten. Auch bei dieser Ausführungsform sind die Schutzschicht 14, die erste und die zweite Begrenzungsschicht 10, 11 und die erste und die zweite Reflexionsschicht 13, 14 nicht dargestellt. Abhängig von der gewählten Ausführungsform können auch mehr als zwei Halbleiterchips jeweils zwischen den Teilabschnitten der Leiterbahnen 5, 6 in Serie geschaltet werden.
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9 zeigt eine weitere Ausführungsform eines Bauteils, bei dem mehrere Anordnungen gemäß 3 mit jeweils zwei Leiterbahnen und dazwischen parallel geschalteten Halbleiterchips 7 angeordnet sind. Die Paare von Leiterbahnen sind jeweils über elektrische Leitungen 21 in Serie geschaltet. Bei der dargestellten Ausführungsform sind 5 Paare von Leiterbahnen 5, 6 mit jeweils 12 parallel geschalteten Halbleiterchips 7 in Serie geschaltet. Somit wird ein Bauteil mit fünf Leiterbahnpaaren erhalten, wobei jeweils 12 Halbleiterchips 7 parallel zwischen zwei Leiterbahnen geschaltet sind, und wobei die fünf Leiterbahnpaare in Serie geschaltet sind. Auch bei dieser Ausführungsform sind die Schutzschicht 14, die erste und die zweite Begrenzungsschicht 10, 11 und die erste und die zweite Reflexionsschicht 13, 14 nicht dargestellt.
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10 zeigt in einer schematischen Darstellung eine Anordnung einer Serienschaltung von fünf Leiterbahnpaaren gemäß 5. Die Leiterbahnen sind in Teilabschnitte unterteilt.
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Bei dieser Ausführungsform sind die Enden der benachbarten Leiterbahnen jeweils über eine elektrische Leitung 21 miteinander verbunden. Auf diese Weise werden fünf Paare von Leiterbahnen 5, 6 erhalten, die parallel geschaltet sind, wobei jeweils zwischen zwei Leiterbahnen 5, 6 16 Halbleiterchips 7 in Serie geschaltet sind.
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11 zeigt eine weitere Ausführungsform eines Bauteils 1, da eine Anordnung von Leiterbahnpaaren gemäß 5 aufweist, wobei die fünf Leiterbahnpaare in Serie geschaltet sind. Zudem sind jeweils zwischen zwei Leiterbahnen eines Leiterbahnpaares 17 Halbleiterchips 7 in Serie geschaltet. Somit wird ein Bauteil mit einer Anordnung mit 85 in Serie geschalteten Halbleiterchips erhalten.
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12 zeigt eine weitere Ausführungsform von fünf Leiterbahnpaaren 5, 6, die in der Weise miteinander elektrisch verschaltet sind, dass eine Serie von sechs parallel geschalteten Reihen von jeweils 11 Halbleiterchips 7 erhalten werden.
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13 zeigt eine weitere Ausführungsform von mehreren Paaren von Leiterbahnen 5, 6, die in der Weise miteinander verschaltet sind, dass sechs Reihen von jeweils 10 in Serie geschaltet in Halbleiterchips 7 erhalten werden.
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Die dargestellten Ausführungsbeispiele zeigen, dass mit Hilfe der in Teilabschnitte 17, 18, 22, 23, 24 strukturierten Leiterbahnen 5, 6 unterschiedlichste Anordnungen von seriell und/oder parallel geschalteten Halbleiterchips 7 erhalten werden können.
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Das vorgeschlagene Bauteil ermöglicht die Verwendung eines generischen Trägers 2 mit Leiterbahnen mit Teilabschnitten für verschiedene Anwendungen. Dabei ist eine Vielzahl von unterschiedlichen Anordnungen von Halbleiterchips 7 und Verschaltungen möglich, ohne dass der Träger mit den Leiterbahnen verändert werden muss. Bei der Herstellung können im Wesentlichen LED Herstellungsprozesse verwendet werden. Somit kann auf die Verwendung von gehäusten Halbleiterchips 7 verzichtet werden. Dadurch wird der Herstellungsprozess insgesamt vereinfacht.
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Der Träger kann beispielsweise aus einem Dielektrikum bestehen. Zudem kann die Isolationsschicht 3 aus einem Dielektrikum bestehen. Die Leiterbahnen 5, 6 können beispielsweise Kupfer und Gold oder Kupfer und Silber aufweisen. Weiterhin kann die Begrenzungsschicht 10, 11 aus einem Dielektrikum, einem Silikon oder einem Kunststoff gebildet werden.
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Das beschriebene Bauteil kann auf alle Arten von Multichip Anordnungen übertragen werden, wobei z. B. lineare CoBs, runde CoBs und/oder Signaltafeln und/oder Signalleuchten aufgebaut werden können.
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14 zeigt einen Teilausschnitt eines Trägers 2, bei der die Isolationsschicht 3 in Teilschichten 31, 32 auf die Oberseite des Trägers 2 aufgebracht ist. Die Oberseite des Trägers 2 ist in dem dargestellten Ausführungsbeispiel reflektiv ausgebildet oder weist eine reflektierende Schicht auf. Die Isolationsschicht 3 ist in Form von Teilschichten 31, 32 ausgebildet, wobei die Teilschichten 31, 32 in einem Kontaktbereich 33 beabstandet sind.
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15 zeigt die Anordnung der 14, wobei auf den Teilschichten 31, 32 der Isolationsschicht 3 Leiterbahnen 5, 6 aufgebracht sind. Die Leiterbahnen 5, 6 weisen Anschlussflächen 34, 35 auf, die in einem Anschlussbereich 33 beabstandet angeordnet sind. Auf die Anschlussbereiche 34, 35 wird ein Halbleiterchip mit den elektrischen Anschlüssen 8, 9 gemäß 2 aufgesetzt.
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16 zeigt die Anordnung der 15, wobei auf den Teilschichten 31, 32 erste und zweite Reflexionsschichten 13, 14 aufgebracht sind.
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17 zeigt die Anordnung gemäß 16, wobei ein Halbleiterchip 7 mit den elektrischen Anschlüssen gemäß 2 auf den Kontaktflächen 34, 35 angeordnet ist.
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18 zeigt in einer schematischen Darstellung von oben die Anordnung der 3, wobei auf die Isolationsschicht 3 die Reflexionsschicht 13 als einteilige Schicht aufgebracht sind. Dabei bedeckt die Reflexionsschicht 13 die Isolationsschicht außerhalb des Zwischenbereiches 4 und beabstandet zu der ersten und der zweiten Leiterbahn 5, 6. Mit Hilfe der Reflexionsschicht 13 wird eine erhöhte Reflektivität der Oberfläche des Trägers 2 bzw. der Isolationsschicht 3 erhalten.
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19 zeigt die Anordnung der 18 nach dem Aufbringen der ersten Begrenzungsschicht 10, die in Form einer einzigen geschlossenen Bahn um die erste und die zweite Leiterbahn geführt sind. Die Begrenzungsschicht 10 quert die erste bzw. die zweite Leiterbahn 5, 6 kurz vor dem ersten bzw. dem zweiten Anschlusspad 19, 2. Somit sind die Anschlusspads frei zugänglich. Ein streifenförmiger Innenraum, der den Zwischenbereich 4 und die Leiterbahnen 5, 6 bis auf die Anschlusspads 19, 20 umfasst, und der von der Begrenzungsschicht 10 umgeben ist, ist mit der Schutzschicht 12 aufgefüllt.
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Diese Art der Abdeckung der Halbleiterchips 7 kann für jede der beschriebenen Ausführungsformen gewählt werden. Abhängig von der gewählten Ausführung können auch mehrere Leiterbahnen mit einer Schutzschicht und einer umgebenden Begrenzungsschicht 10 abgedeckt sein. Neben der Draufsicht ist ein schematischer Querschnitt A-A durch die Anordnung der 19 dargestellt.
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20 zeigt eine weitere Ausführungsform der Anordnung, die im Wesentlichen gemäß 18 ausgebildet ist, wobei jedoch mehrere Begrenzungsschichten 12 und Schutzschichten 10 jeweils für einen Halbleiterchip 7 vorgesehen sind. Bei dieser Ausführungsform ist jeder Halbleiterchip 7 von einer Begrenzungsschicht 10 umgeben. Ein Innenraum, der von einer Begrenzungsschicht 10 begrenzt ist, ist mit einer Schutzschicht 12 aufgefüllt. Die einzelnen Begrenzungsschichten und Schutzschichten sind seitlich voneinander beabstandet. Auf diese Weise kann Material für die Schutzschicht 12 eingespart werden. Bei der Anordnung der 20 weist die Begrenzungsschicht 10 eine abgerundete rechteckige Kontur auf. Entsprechend weist der Innenraum eine abgerundete Rechteckfläche auf. Bei dieser Ausführungsform sind die erste und die zweite Leiterbahn 5, 6 nur abschnittsweise abgedeckt. Diese Art der Abdeckung der Halbleiterchips 7 kann für jede der beschriebenen Ausführungsformen gewählt werden. Sind mehr als ein Halbleiterchip seriell und/oder parallel in Gruppen angeordnet, so kann für jede Gruppe von Halbleiterchips eine Schutzschicht 12 mit einer Begrenzungsschicht 10 vorgesehen sein. Neben der Draufsicht ist ein schematischer Querschnitt A-A durch die Anordnung dargestellt.
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21 zeigt eine schematische Draufsicht auf eine weitere Ausführungsform, die im Wesentlichen gemäß 20 ausgebildet ist, wobei jedoch die einzelnen Begrenzungsschichten 10 in Form eines Kreisringes ausgebildet sind. Somit bedecken die Schutzschichten 12 auch jeweils eine kreisförmige Fläche. Bei dieser Ausführungsform sind die erste und die zweite Leiterbahn 5, 6 nur abschnittsweise abgedeckt. Diese Art der Abdeckung der Halbleiterchips 7 kann für jede der beschriebenen Ausführungsformen gewählt werden. Sind mehr als ein Halbleiterchip seriell und/oder parallel in Gruppen angeordnet, so kann für jede Gruppe von Halbleiterchips eine Schutzschicht 12 mit einer Begrenzungsschicht 10 vorgesehen sein. Neben der Draufsicht ist ein schematischer Querschnitt A-A durch die Anordnung dargestellt.
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In allen Ausführungsformen kann der Träger 2 aus Aluminium bestehen. Die erste und die zweite Reflexionsschicht 13, 14 können z.B. aus Silber bestehen. Zudem können die erste und die zweite Reflexionsschicht aus dielektrischen Schichten bestehen. Die Reflexionsschichten können eine Reflexion von bis zu 95% oder mehr aufweisen. Die Reflexionsschichten 13, 14 können aus Silikon oder Lötstopplack bestehen und beispielsweise Streupartikel aus Titanoxid aufweisen. Obwohl die Erfindung im Detail durch das bevorzugte Ausführungsbeispiel näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Bauteil
- 2
- Träger
- 3
- Isolationsschicht
- 4
- Zwischenbereich
- 5
- Erste Leiterbahn
- 6
- Zweite Leiterbahn
- 7
- Halbleiterchip
- 8
- Erster Anschluss
- 9
- Zweiter Anschluss
- 10
- Erste Begrenzungsschicht
- 11
- Zweite Begrenzungsschicht
- 12
- Schutzschicht
- 13
- Reflexionsschicht
- 14
- Zweite Reflexionsschicht
- 15
- Elektrische Leitung
- 16
- Zweite elektrische Leitung
- 17
- Erster Teilabschnitt
- 18
- Zweiter Teilabschnitt
- 19
- Erstes Anschlusspad
- 20
- Zweites Anschlusspad
- 21
- Leitung
- 22
- Weiterer erster Teilabschnitt
- 23
- Weiterer zweiter Teilabschnitt
- 24
- Weiterer dritter Teilabschnitt
- 31
- Erste Teilschicht
- 32
- Zweite Teilschicht
- 33
- Kontaktbereich
- 34
- Erste Kontaktfläche
- 35
- Zweite Kontaktfläche
