DE102016112293A1

DE102016112293A1 - Verfahren zum herstellen eines optoelektronischen bauelements und optoelektronisches bauelement

Info

Publication number: DE102016112293A1
Application number: DE102016112293.9A
Authority: DE
Inventors: Tobias Gebuhr; Markus Pindl
Original assignee: Osram Opto Semiconductors GmbH
Current assignee: Ams Osram International GmbH
Priority date: 2016-07-05
Filing date: 2016-07-05
Publication date: 2018-01-11
Also published as: CN109417109A; WO2018007454A1; CN109417109B; US20190214536A1

Abstract

Ein Verfahren zum Herstellen eines optoelektronischen Bauelements umfasst Schritte zum Bereitstellen eines Trägers, zum Anordnen eines strukturierten Reflektors über einer Oberseite des Trägers, zum Anordnen eines optoelektronischen Halbleiterchips mit einer Oberseite und einer der Oberseite gegenüberliegenden Unterseite in einer Öffnung des Reflektors, wobei die Unterseite des optoelektronischen Halbleiterchips der Oberseite des Trägers zugewandt wird, zum Anordnen eines Einbettungsmaterials über der Oberseite des Trägers, wobei der optoelektronische Halbleiterchip zumindest teilweise in das Einbettungsmaterial eingebettet wird, wodurch ein den optoelektronischen Halbleiterchip, den Reflektor und das Einbettungsmaterial umfassender Verbundkörper gebildet wird, und zum Ablösen des Verbundkörpers von dem Träger.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines optoelektronischen Bauelements sowie ein optoelektronisches Bauelement.
Es sind optoelektronische Bauelemente, beispielsweise Leuchtdioden-Bauelemente, bekannt, bei denen ein optoelektronischer Halbleiterchip in ein Einbettungsmaterial eingebettet ist, das ein Gehäuse mit äußerst kompakten Abmessungen bildet. Es ist bekannt, optisch reflektierendes Einbettungsmaterial zu verwenden, um von den optoelektronischen Halbleiterchips in seitliche Richtungen emittiertes Licht in Vorwärtsrichtung abzulenken.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren zum Herstellen eines optoelektronischen Bauelements anzugeben. Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein optoelektronisches Bauelement bereitzustellen. Diese Aufgaben werden durch ein Verfahren und eine Vorrichtung mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. In den abhängigen Ansprüchen sind verschiedene Weiterbildungen angegeben.
Ein Verfahren zum Herstellen eines optoelektronischen Bauelements umfasst Schritte zum Bereitstellen eines Trägers, zum Anordnen eines strukturierten Reflektors über einer Oberseite des Trägers, zum Anordnen eines optoelektronischen Halbleiterchips mit einer Oberseite und einer der Oberseite gegenüberliegenden Unterseite in einer Öffnung des Reflektors, wobei die Unterseite des optoelektronischen Halbleiterchips der Oberseite des Trägers zugewandt wird, zum Anordnen eines Einbettungsmaterials über der Oberseite des Trägers, wobei der optoelektronische Halbleiterchip zumindest teilweise in das Einbettungsmaterial eingebettet wird, wodurch ein den optoelektronischen Halbleiterchip, den Reflektor und das Einbettungsmaterial umfassender Verbundkörper gebildet wird, und zum Ablösen des Verbundkörpers von dem Träger.
Bei dem durch dieses Verfahren erhältlichen optoelektronischen Bauelement kann der Reflektor zur Reflexion von durch den optoelektronischen Halbleiterchip emittiertem Licht dienen und dadurch eine Ablenkung des Lichts in eine bevorzugte Abstrahlrichtung bewirken. Dadurch ist von dem durch das Verfahren erhältlichen optoelektronischen Bauelement emittiertes Licht zumindest teilweise gerichtet. Da von dem optoelektronischen Halbleiterchip in andere Raumrichtungen emittiertes Licht zumindest teilweise an dem Reflektor in die bevorzugte Abstrahlrichtung abgelenkt und somit genutzt wird, geht dieses Licht nicht verloren. Hierdurch kann das durch das Verfahren erhältliche optoelektronische Bauelement eine hohe Helligkeit und einen hohen Wirkungsgrad aufweisen.
Das durch das Verfahren erhältliche optoelektronische Bauelement kann vorteilhafterweise sehr kompakte äußere Abmessungen aufweisen. Dies wird insbesondere dadurch erreicht, dass das optoelektronische Bauelement außer dem optoelektronischen Halbleiterchip, dem Reflektor und dem Einbettungsmaterial keine weiteren tragenden Komponenten aufweisen muss.
In einer Ausführungsform des Verfahrens ist der Reflektor als flaches Blech oder als flache Folie ausgebildet, insbesondere als metallischer Leiterrahmen oder als Metallfolie. Vorteilhafterweise weist der Reflektor dadurch eine hohe optische Reflektivität auf. Außerdem ist der Reflektor einfach und kostengünstig erhältlich. Das Strukturieren des Reflektors kann beispielsweise durch Laserschneiden erfolgen.
In einer Ausführungsform des Verfahrens wird der Träger mit einer an seiner Oberseite angeordneten Klebefolie bereitgestellt, insbesondere mit einer durch thermische Behandlung oder durch elektromagnetische Bestrahlung lösbaren Klebefolie. In dieser Ausführungsform des Verfahrens wird der Reflektor auf der Klebefolie angeordnet. Vorteilhafterweise ermöglicht das Vorsehen der Klebefolie eine einfache und zuverlässige spätere Ablösung des Verbundkörpers von dem Träger. Dadurch werden die Gefahr einer Beschädigung des Verbundkörpers und die Gefahr einer Beschädigung des hergestellten optoelektronischen Bauelements reduziert. Zum Ablösen des Verbundkörpers kann die Klebrigkeit der Klebefolie beispielsweise durch eine thermische Behandlung oder durch elektromagnetische Bestrahlung, beispielsweise durch Bestrahlung mit UV-Licht, reduziert werden.
In einer Ausführungsform des Verfahrens sind an der Unterseite des optoelektronischen Halbleiterchips eine oder mehrere elektrische Kontaktflächen des optoelektronischen Halbleiterchips angeordnet. Diese elektrischen Kontaktflächen können zur elektrischen Kontaktierung des optoelektronischen Halbleiterchips dienen und können bei dem durch das Verfahren erhältlichen optoelektronischen Bauelement elektrische Anschlussflächen bilden.
In einer Ausführungsform des Verfahrens ist der optoelektronische Halbleiterchip als Flip-Chip ausgebildet. Beispielsweise kann der optoelektronische Halbleiterchip als Saphir-Flip-Chip ausgebildet sein.
In einer Ausführungsform des Verfahrens ist der optoelektronische Halbleiterchip als volumenemittierender Leuchtdiodenchip ausgebildet. Vorteilhafterweise wird bei dem durch das Verfahren erhältlichen optoelektronischen Bauelement Licht, das durch den volumenemittierenden Leuchtdiodenchip in Raumrichtungen abgestrahlt wird, die nicht der bevorzugten Abstrahlrichtung des optoelektronischen Bauelements entsprechen, zumindest teilweise an dem Reflektor des optoelektronischen Bauelements reflektiert und in die bevorzugte Abstrahlrichtung abgelenkt. Dadurch werden auch diese Anteile des durch den optoelektronischen Halbleiterchip emittierten Lichts zumindest teilweise genutzt.
In einer Ausführungsform des Verfahrens wird die Oberseite des optoelektronischen Halbleiterchips durch das Einbettungsmaterial bedeckt. Dies ermöglicht es vorteilhafterweise, das Anordnen des Einbettungsmaterials durch einen besonders einfachen und kostengünstig durchführbaren Prozessschritt vorzunehmen. Das Bedecken der Oberseite des optoelektronischen Halbleiterchips durch das Einbettungsmaterial wird dadurch ermöglicht, dass das Einbettungsmaterial optisch transparent ausgebildet sein kann. Dies wiederum wird dadurch ermöglicht, dass das Einbettungsmaterial nicht zur Reflexion von in unerwünschte Raumrichtungen emittiertem Licht dienen muss. Zur Reflexion solchen Lichts ist bei dem durch das Verfahren erhältlichen optoelektronischen Bauelement vielmehr der Reflektor vorgesehen.
In einer Ausführungsform des Verfahrens weist das Einbettungsmaterial ein Silikon auf. Vorteilhafterweise kann das Einbettungsmaterial dadurch kostengünstig erhältlich und leicht zu verarbeiten sein. Außerdem kann das Einbettungsmaterial eine hohe Beständigkeit aufweisen. Insbesondere kann ein ein Silikon aufweisendes Einbettungsmaterial eine gegenüber anderen Einbettungsmaterialien reduzierte Rissanfälligkeit aufweisen. Durch die Verwendung eines ein Silikon aufweisenden Einbettungsmaterials kann auch ein problemloses Ablösen des Verbundkörpers von dem Träger unterstützt werden.
In einer Ausführungsform des Verfahrens weist das Einbettungsmaterial eingebettete wellenlängenkonvertierende Partikel auf. Die in das Einbettungsmaterial eingebetteten wellenlängenkonvertierenden Partikel können dazu vorgesehen sein, von dem optoelektronischen Halbleiterchip emittiertes Licht zumindest teilweise in Licht mit anderer Wellenlänge zu konvertieren. Hierdurch kann bei dem durch das Verfahren erhältlichen optoelektronischen Bauelement beispielsweise aus durch den optoelektronischen Halbleiterchip emittiertem Licht mit einer Wellenlänge aus dem blauen oder ultravioletten Spektralbereich weißes Licht erzeugt werden, das durch das optoelektronische Bauelement abgestrahlt wird.
In einer Ausführungsform des Verfahrens erfolgt das Anordnen des Einbettungsmaterials durch einen Formprozess oder einen Gießprozess. Vorteilhafterweise ist das Anordnen des Einbettungsmaterials dadurch einfach und kostengünstig durchführbar.
In einer Ausführungsform des Verfahrens wird vor dem Anordnen des Einbettungsmaterials ein weiterer Schritt durchgeführt zum Anordnen einer ein wellenlängenkonvertierendes Material aufweisenden Folie über der Oberseite des optoelektronischen Halbleiterchips. Anschließend wird die Folie derart in das Einbettungsmaterial eingebettet, dass der Verbundkörper auch die Folie umfasst. Bei dem durch dieses Verfahren erhältlichen optoelektronischen Bauelement kann das wellenlängenkonvertierende Material der Folie dazu dienen, von dem optoelektronischen Halbleiterchip emittiertes Licht zumindest teilweise in Licht anderer Wellenlänge zu konvertieren. Dadurch muss bei dieser Ausführungsform des Verfahrens das Einbettungsmaterial keine eingebetteten wellenlängenkonvertierenden Partikel aufweisen.
In einer Ausführungsform des Verfahrens wird der optoelektronische Halbleiterchip derart in der Öffnung des Reflektors angeordnet, dass ein Abstand zwischen dem optoelektronischen Halbleiterchip und dem Reflektor auf allen Seiten des optoelektronischen Halbleiterchips gleich groß ist. Der auf allen Seiten des optoelektronischen Halbleiterchips gleiche Abstand zwischen dem optoelektronischen Halbleiterchip und dem Reflektor wird dabei im Rahmen der Positioniergenauigkeit des optoelektronischen Halbleiterchips eingehalten. Ein auf allen Seiten des optoelektronischen Halbleiterchips möglichst gleicher Abstand zwischen dem optoelektronischen Halbleiterchip und dem Reflektor kann vorteilhafterweise eine besonders homogene Lichtabstrahlung des durch das Verfahren erhältlichen optoelektronischen Bauelements unterstützen.
In einer Ausführungsform des Verfahrens ist der Reflektor als Gitter mit einer Mehrzahl von Öffnungen ausgebildet. Die Öffnungen können beispielsweise durch Laserschneiden angelegt werden.
In einer Ausführungsform des Verfahrens werden mehrere optoelektronische Halbleiterchips jeweils in Öffnungen des Reflektors angeordnet. Bei dieser Ausführungsform des Verfahrens umfasst der gebildete Verbundkörper alle optoelektronischen Halbleiterchips. Nach dem Ablösen des Verbundkörpers erfolgt ein weiterer Schritt zum Zerteilen des Verbundkörpers. Dadurch ermöglicht das Verfahren vorteilhafterweise eine gleichzeitige Herstellung mehrerer optoelektronischer Bauelemente in gemeinsamen Bearbeitungsschritten. Hierdurch reduzieren sich die Herstellungskosten pro optoelektronischem Bauelement und die zur Herstellung eines optoelektronischen Bauelements benötigte Arbeitszeit.
Ein optoelektronisches Bauelement umfasst einen Verbundkörper, der ein Einbettungsmaterial, einen Reflektor und einen optoelektronischen Halbleiterchip aufweist. Dabei ist der optoelektronische Halbleiterchip zumindest teilweise in das Einbettungsmaterial eingebettet. Der optoelektronische Halbleiterchip ist in einer Öffnung des Reflektors angeordnet. Dabei schließen eine Unterseite des optoelektronischen Halbleiterchips und eine Unterseite des Reflektors bündig ab und liegen an einer Unterseite des Verbundkörpers zumindest teilweise frei.
Der Reflektor dient bei diesem optoelektronischen Bauelement dazu, von dem optoelektronischen Halbleiterchip in Raumrichtungen, die nicht einer gewünschten Abstrahlrichtung des optoelektronischen Bauelements entsprechen, emittiertes Licht zumindest teilweise zu reflektieren und dadurch in die gewünschte Abstrahlrichtung des optoelektronischen Bauelements abzulenken. Dadurch wird das abgelenkte Licht nutzbar gemacht und geht nicht verloren. Hierdurch kann das optoelektronische Bauelement vorteilhafterweise eine große Helligkeit und einen hohen Wirkungsgrad aufweisen.
In einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauelements sind eine oder mehrere elektrische Kontaktflächen des optoelektronischen Halbleiterchips an der Unterseite des optoelektronischen Halbleiterchips angeordnet und liegen an der Unterseite des Verbundkörpers frei. Dadurch bilden die elektrischen Kontaktflächen des optoelektronischen Halbleiterchips elektrische Kontakte des optoelektronischen Bauelements und ermöglichen eine elektrische Kontaktierung des optoelektronischen Bauelements. Das optoelektronische Bauelement kann sich beispielsweise für eine Oberflächenmontage eignen, beispielsweise für eine Oberflächenmontage durch Wiederaufschmelzlöten (Reflow-Löten).
In einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauelements ist eine der Unterseite gegenüberliegende Oberseite des optoelektronischen Halbleiterchips durch das Einbettungsmaterial bedeckt. Vorteilhafterweise ermöglicht dies eine einfache und kostengünstige Herstellung des optoelektronischen Bauelements. Außerdem kann das die Oberseite des optoelektronischen Halbleiterchips bedeckende Einbettungsmaterial dadurch auch dazu dienen, von dem optoelektronischen Halbleiterchip emittiertes Licht zumindest teilweise in Licht einer anderen Wellenlänge zu konvertieren.
In einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauelements weist dieses außer dem Verbundkörper keine weiteren tragenden Komponenten auf. Vorteilhafterweise kann das optoelektronische Bauelement dadurch sehr kompakte äußere Abmessungen aufweisen.
In einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauelements ist ein Abstand zwischen dem optoelektronischen Halbleiterchip und dem Reflektor auf allen Seiten des optoelektronischen Halbleiterchips gleich groß. Der auf allen Seiten des optoelektronischen Halbleiterchips gleiche Abstand zwischen dem optoelektronischen Halbleiterchip und dem Reflektor wird dabei im Rahmen der Herstellungsgenauigkeit eingehalten. Vorteilhafterweise kann ein auf allen Seiten des optoelektronischen Halbleiterchips gleicher Abstand zwischen dem optoelektronischen Halbleiterchip und dem Reflektor des optoelektronischen Bauelements eine besonders homogene Lichtabstrahlung durch das optoelektronische Bauelement unterstützen.
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 geschnittene Seitenansicht eines Trägers;
2 eine geschnittene Seitenansicht des Trägers mit einem über seiner Oberseite angeordneten strukturierten Reflektor;
3 eine geschnittene Seitenansicht des Trägers mit in Öffnungen des strukturierten Reflektors angeordneten optoelektronischen Halbleiterchips;
4 eine Aufsicht auf die Oberseite des Trägers mit dem strukturierten Reflektor und den optoelektronischen Halbleiterchips;
5 eine geschnittene Seitenansicht des Trägers, des strukturierten Reflektors und der optoelektronischen Halbleiterchips mit auf Oberseiten der optoelektronischen Halbleiterchips angeordneten wellenlängenkonvertierenden Folien;
6 eine geschnittene Seitenansicht des Trägers mit einem über seiner Oberseite angeordneten Einbettungsmaterial, in das der strukturierte Reflektor und die optoelektronischen Halbleiterchips eingebettet sind;
7 eine geschnittene Seitenansicht eines aus dem Einbettungsmaterial, dem strukturierten Reflektor und den optoelektronischen Halbleiterchips gebildeten Verbundkörpers nach dem Ablösen von dem Träger;
8 eine geschnittene Seitenansicht von durch Zerteilen des Verbundkörpers gebildeten optoelektronischen Bauelementen; und
9 eine Aufsicht auf die optoelektronischen Bauelemente.
1 zeigt eine schematische geschnittene Seitenansicht eines Trägers 100. Der Träger 100 weist eine plane Oberseite 101 auf. Der Träger 100 kann beispielsweise als Metallplatte ausgebildet sein.
An der Oberseite 101 des Trägers 100 ist eine Klebefolie 110 angeordnet. Die Klebefolie 110 kann beispielsweise eine durch thermische Behandlung oder durch elektromagnetische Bestrahlung lösbare Klebefolie sein. In diesem Fall kann die Klebrigkeit der Klebefolie 110 auf einer oder auf beiden Seiten der Klebefolie 110 durch eine thermische Behandlung, beispielsweise durch Erwärmen, oder durch elektromagnetische Bestrahlung, beispielsweise durch Bestrahlung mit UV-Licht, reduziert werden.
2 zeigt eine schematische geschnittene Seitenansicht des Trägers 100 und der Klebefolie 110 in einem der Darstellung der 1 zeitlich nachfolgenden Bearbeitungsstand.
Auf der Klebefolie 110 über der Oberseite 101 des Trägers 100 ist ein strukturierter Reflektor 200 angeordnet worden. Der strukturierte Reflektor 200 ist als dünnes, flaches Blech oder als dünne, flache Folie ausgebildet. Der strukturierte Reflektor 200 weist eine Oberseite 201 und eine der Oberseite 201 gegenüberliegende Unterseite 202 auf. Die Unterseite 202 des strukturierten Reflektors 200 ist der Oberseite 101 des Trägers 100 zugewandt.
Der strukturierte Reflektor 200 kann beispielsweise ein Metall aufweisen. Der strukturierte Reflektor 200 kann beispielsweise als metallischer Leiterrahmen oder als Metallfolie ausgebildet sein.
Der strukturierte Reflektor 200 weist eine Mehrzahl von Öffnungen 210 auf, die sich durch den strukturierten Reflektor 200 erstrecken. Die Öffnungen 210 sind bevorzugt in einer regelmäßigen Anordnung angeordnet, beispielsweise in einer regelmäßigen Matrixanordnung. Dadurch ist der strukturierte Reflektor 200 als Gitter ausgebildet.
Die Öffnungen 210 können beispielsweise durch Laserschneiden in den strukturierten Reflektor 200 eingebracht worden sein. Dabei wurde das Material des strukturierten Reflektors 200 im Bereich der Öffnungen 210 mittels eines Laserstrahls herausgeschnitten. Das Strukturieren des Reflektors 200, also das Anlegen der Öffnungen 210, kann bereits vor dem Anordnen des strukturierten Reflektors 200 über der Oberseite 101 des Trägers 100 erfolgt sein.
Die Öffnungen 210 können jeweils einen rechteckigen, insbesondere einen quadratischen, Querschnitt aufweisen. Die Öffnungen 210 können aber beispielsweise auch kreisscheibenförmige oder andere Querschnitte aufweisen.
3 zeigt eine schematische geschnittene Seitenansicht des Trägers 100, der Klebefolie 110 und des strukturierten Reflektors 200 in einem der Darstellung der 2 zeitlich nachfolgenden Bearbeitungsstand.
In den Öffnungen 210 des strukturierten Reflektors 200 sind optoelektronische Halbleiterchips 300 angeordnet worden. Die optoelektronischen Halbleiterchips 300 sind dazu ausgebildet, elektromagnetische Strahlung, beispielsweise sichtbares Licht, zu emittieren. Die optoelektronischen Halbleiterchips 300 können beispielsweise als Leuchtdiodenchips ausgebildet sein. Beispielsweise können die optoelektronischen Halbleiterchips 300 als volumenemittierende Leuchtdiodenchips ausgebildet sein.
Jeder optoelektronische Halbleiterchip 300 weist eine Oberseite 301 und eine der Oberseite 301 gegenüberliegende Unterseite 302 auf. Die optoelektronischen Halbleiterchips 300 sind dazu ausgebildet, im Betrieb an ihren Oberseiten 301 elektromagnetische Strahlung abzustrahlen. Zusätzlich können die optoelektronischen Halbleiterchips 300 dazu ausgebildet sein, auch an sich zwischen den Oberseiten 301 und den Unterseiten 302 erstreckenden Seitenflächen elektromagnetische Strahlung abzustrahlen. An den Seitenflächen abgestrahlte elektromagnetische Strahlung wird dabei in seitliche Richtung abgestrahlt.
Die optoelektronischen Halbleiterchips 300 weisen an ihren Unterseiten 302 jeweils elektrische Kontaktflächen 310 auf. Die optoelektronischen Halbleiterchips 300 können beispielsweise als Flip-Chips ausgebildet sein, insbesondere beispielsweise als Saphir-Flip-Chips. Die elektrischen Kontaktflächen 310 der optoelektronischen Halbleiterchips 300 ermöglichen es, die optoelektronischen Halbleiterchips 300 mit elektrischer Spannung und mit elektrischem Strom zu beaufschlagen.
In jeder Öffnung 210 des strukturierten Reflektors 200 ist jeweils ein optoelektronischer Halbleiterchip 300 angeordnet worden. Die optoelektronischen Halbleiterchips 300 sind in den Öffnungen 210 des strukturierten Reflektors 200 auf die Klebefolie 110 gesetzt worden. Dabei sind die optoelektronischen Halbleiterchips 300 so angeordnet worden, dass die Unterseiten 302 der optoelektronischen Halbleiterchips 300 der Oberseite 101 des Trägers 100 zugewandt sind. Das Anordnen der optoelektronischen Halbleiterchips 300 in den Öffnungen 210 des strukturierten Reflektors 200 kann beispielsweise durch ein Pick-and-Place-Verfahren erfolgt sein.
Die optoelektronischen Halbleiterchips 300 weisen in senkrecht zu ihren Oberseiten 301 orientierte Richtung jeweils eine von der Oberseite 301 bis zur Unterseite 302 bemessene Dicke auf, die größer ist, als eine in Richtung senkrecht zur Oberseite 201 des strukturierten Reflektors 200 von der Oberseite 201 bis zur Unterseite 202 bemessene Dicke des strukturierten Reflektors 200. Dadurch stehen die über der Oberseite 101 des Trägers 100 in den Öffnungen 210 des strukturierten Reflektors 200 angeordneten optoelektronischen Halbleiterchips 300 über die Oberseite 201 des strukturierten Reflektors 200 über.
4 zeigt in schematischer Darstellung eine Aufsicht auf die Oberseite 101 des Trägers mit der an der Oberseite 101 des Trägers 100 angeordneten Klebefolie 110, dem an der Klebefolie 110 angeordneten strukturierten Reflektor 200 und den in den Öffnungen 210 des strukturierten Reflektors 200 angeordneten Halbleiterchips 300. Sichtbar sind die Oberseite 201 des strukturierten Reflektors 200 und die Oberseiten 301 der optoelektronischen Halbleiterchips 300.
Es ist zweckmäßig, dass die Öffnungen 210 des strukturierten Reflektors 200 eine ähnliche Form aufweisen wie die Oberseiten 301 und Unterseiten 302 der optoelektronischen Halbleiterchips 300. Im dargestellten Beispiel weisen sowohl die Öffnungen 210 des strukturierten Reflektors 200 als auch die Oberseiten 301 und Unterseiten 302 der optoelektronischen Halbleiterchips 300 rechteckige Formen auf. Dabei sind die Öffnungen 210 des strukturierten Reflektors 200 etwas größer als die Oberseiten 301 und Unterseiten 302 der optoelektronischen Halbleiterchips 300. Dadurch stehen die in den Öffnungen 210 des strukturierten Reflektors 200 angeordneten optoelektronischen Halbleiterchips 300 nicht mit dem strukturierten Reflektor 200 in Kontakt. Vielmehr ergibt sich auf allen Seiten rund um die optoelektronischen Halbleiterchips 300 ein Abstand 320 zwischen den optoelektronischen Halbleiterchips 300 und den Rändern der Öffnungen 210 des strukturierten Reflektors 200. Es ist zweckmäßig, dass dieser Abstand 320 zwischen den optoelektronischen Halbleiterchips 300 und dem strukturierten Reflektor 200 auf allen Seiten der optoelektronischen Halbleiterchips 300 etwa gleich groß ist. Hierzu werden die optoelektronischen Halbleiterchips 300, im Rahmen der erreichbaren Herstellungsgenauigkeit, mittig in den Öffnungen 210 des strukturierten Reflektors 200 platziert.
5 zeigt eine schematische geschnittene Seitenansicht des Trägers 100 mit der Klebefolie 110, des strukturierten Reflektors 200 und der optoelektronischen Halbleiterchips 300 in einem der Darstellung der 3 zeitlich nachfolgenden Bearbeitungsstand.
An den Oberseiten 301 der über der Oberseite 101 des Trägers 100 angeordneten optoelektronischen Halbleiterchips 300 sind wellenlängenkonvertierende Folien 410 angeordnet worden. Das Anordnen der wellenlängenkonvertierenden Folien 410 kann beispielsweise durch Auflaminieren der wellenlängenkonvertierenden Folien 410 auf die Oberseiten 301 der optoelektronischen Halbleiterchips 300 erfolgt sein.
Die wellenlängenkonvertierenden Folien 410 weisen jeweils ein wellenlängenkonvertierendes Material auf. Das wellenlängenkonvertierende Material der wellenlängenkonvertierenden Folien 410 ist dazu ausgebildet, von den optoelektronischen Halbleiterchips 300 emittierte elektromagnetische Strahlung zumindest teilweise in elektromagnetische Strahlung anderer Wellenlänge zu konvertieren. Beispielsweise kann das wellenlängenkonvertierende Material der wellenlängenkonvertierenden Folien 410 dazu vorgesehen sein, von den optoelektronischen Halbleiterchips 300 emittierte elektromagnetische Strahlung mit einer Wellenlänge aus dem blauen oder ultravioletten Spektralbereich in gelbes Licht zu konvertieren. Eine Mischung von unkonvertiertem Licht der optoelektronischen Halbleiterchips 300 und durch das wellenlängenkonvertierende Material der wellenlängenkonvertierenden Folien 410 konvertiertem Licht kann beispielsweise eine weiße Lichtfarbe aufweisen.
Im in 5 gezeigten Beispiel ist an jedem optoelektronischen Halbleiterchip 300 jeweils ein eigener Abschnitt einer wellenlängenkonvertierenden Folie 410 angeordnet worden. Es wäre auch möglich, eine durchgehende wellenlängenkonvertierende Folie 410 vorzusehen, die sich über die Oberseiten 301 aller optoelektronischen Halbleiterchips 300 erstreckt, und die in einem späteren Bearbeitungsschritt zerteilt wird.
Auf den Schritt des Anordnens der wellenlängenkonvertierenden Folien 410 kann wahlweise verzichtet werden. Bei der weiteren Beschreibung des Herstellungsverfahrens wird auf eine Darstellung der wellenlängenkonvertierenden Folien 410 verzichtet.
6 zeigt eine schematische geschnittene Seitenansicht des Trägers 100 mit der Klebefolie 110, des strukturierten Reflektors 200 und der optoelektronischen Halbleiterchips 300 in einem der Darstellung der 3 zeitlich nachfolgenden Bearbeitungsstand.
Über der Oberseite 101 des Trägers 100 ist ein Einbettungsmaterial 400 angeordnet worden. Dabei wurden die optoelektronischen Halbleiterchips 300 zumindest teilweise in das Einbettungsmaterial 400 eingebettet. Auch der strukturierte Reflektor 200 wurde zumindest teilweise in das Einbettungsmaterial 400 eingebettet. Hierdurch ist ein Verbundkörper 500 gebildet worden, der die optoelektronischen Halbleiterchips 300, den strukturierten Reflektor 200 und das Einbettungsmaterial 400 umfasst.
Wären in einem vorgegangenen Bearbeitungsschritt die wellenlängenkonvertierenden Folien 410 auf den Oberseiten 301 der optoelektronischen Halbleiterchips 300 angeordnet worden, so wären diese ebenfalls in das Einbettungsmaterial 400 eingebettet worden und wären nun ebenfalls Teil des Verbundkörpers 500.
Das Anordnen des Einbettungsmaterials 400 über der Oberseite 101 des Trägers 100 kann beispielsweise durch einen Formprozess (Molding) oder durch einen Gießprozess (Casting) erfolgt sein. Nach dem Anordnen des Einbettungsmaterials 400 kann ein weiterer Bearbeitungsschritt zum Aushärten (Curing) des Einbettungsmaterials 400 erfolgt sein.
Die Oberseiten 301 der optoelektronischen Halbleiterchips 300 sind durch das Einbettungsmaterial 400 bedeckt. Es wäre aber auch möglich, die Oberseiten 301 der optoelektronischen Halbleiterchips 300 nicht durch das Einbettungsmaterial 400 zu bedecken.
Der durch das Einbetten der optoelektronischen Halbleiterchips 300 und des strukturierten Reflektors 200 in das Einbettungsmaterial 400 gebildete Verbundkörper 500 weist eine Oberseite 501 und eine der Oberseite 501 gegenüberliegende Unterseite 502 auf. Die Oberseite 501 des Verbundkörpers 500 wird durch das Einbettungsmaterial 400 gebildet. Die Unterseite 502 des Verbundkörpers 500 ist der Oberseite 101 des Trägers 100 zugewandt und steht mit der Klebefolie 110 in Kontakt.
Das Einbettungsmaterial 400 ist zumindest teilweise transparent für durch die optoelektronischen Halbleiterchips 300 emittierte elektromagnetische Strahlung. Das Einbettungsmaterial 400 kann beispielsweise ein Silikon aufweisen. Zusätzlich kann das Einbettungsmaterial 400 eingebettete wellenlängenkonvertierende Partikel aufweisen. Die in das Einbettungsmaterial 400 eingebetteten wellenlängenkonvertierenden Partikel können dazu ausgebildet sein, von den optoelektronischen Halbleiterchips 300 emittierte elektromagnetische Strahlung zumindest teilweise in elektromagnetische Strahlung einer anderen Wellenlänge zu konvertieren. Beispielsweise können die wellenlängenkonvertierenden Partikel dazu ausgebildet sein, von den optoelektronischen Halbleiterchips 300 emittierte elektromagnetische Strahlung mit einer Wellenlänge aus dem blauen oder ultravioletten Spektralbereich in gelbes Licht zu konvertieren. Eine Mischung von unkonvertiertem und konvertiertem Licht kann beispielsweise eine weiße Lichtfarbe aufweisen. Falls in einem vorhergehenden Bearbeitungsschritt die wellenlängenkonvertierenden Folien 410 an den Oberseiten 301 der optoelektronischen Halbleiterchips 300 angeordnet worden sind, so kann auf in dem Einbettungsmaterial 400 vorgesehene wellenlängenkonvertierende Partikel verzichtet werden. Außerdem können die wellenlängenkonvertierenden Partikel entfallen, wenn keine Wellenlängenkonvertierung erforderlich ist.
7 zeigt eine schematische geschnittene Seitenansicht des die optoelektronischen Halbleiterchips 300, den strukturierten Reflektor 200 und das Einbettungsmaterial 400 umfassenden Verbundkörpers 500 in einem der Darstellung der 6 zeitlich nachfolgenden Bearbeitungsstand.
Der Verbundkörper 500 ist von dem Träger 100 abgelöst worden. Auch die Klebefolie 110 ist von dem Verbundkörper 500 entfernt worden. Zum Entfernen des Trägers 100 und der Klebefolie 110 von der Unterseite 502 des Verbundkörpers 500 kann eine Klebrigkeit der Klebefolie 110 auf einer oder auf beiden Seiten der Klebefolie 110 reduziert worden sein, beispielsweise durch eine thermische Behandlung der Klebefolie 110 oder durch eine Bestrahlung der Klebefolie 110 mit elektromagnetischer Strahlung.
Nach dem Ablösen des Verbundkörpers 500 von dem Träger 100 liegt die Unterseite 502 des Verbundkörpers 500 frei. An der Unterseite 502 des Verbundkörpers 500 schließen die Unterseiten 302 der optoelektronischen Halbleiterchips 300 und die Unterseite 202 des strukturierten Reflektors 200 bündig miteinander ab. Die Unterseiten 302 der optoelektronischen Halbleiterchips 300 und die Unterseite 202 des strukturierten Reflektors 200 sind nicht durch das Einbettungsmaterial 400 bedeckt und liegen somit an der Unterseite 502 des Verbundkörpers 500 frei. Dadurch liegen auch die an den Unterseiten 302 der optoelektronischen Halbleiterchips 300 angeordneten elektrischen Kontaktflächen 310 an der Unterseite 502 des Verbundkörpers 500 frei.
8 zeigt eine schematische geschnittene Seitenansicht des Verbundkörpers 500 in einem der Darstellung der 7 zeitlich nachfolgenden Bearbeitungsstand.
Der Verbundkörper 500 ist in eine Mehrzahl von Teilen zerteilt worden, die jeweils einen optoelektronischen Halbleiterchip 300 umfassen. Jeder dieser Teile des Verbundkörpers 500 bildet ein optoelektronisches Bauelement 10. 9 zeigt in schematischer Darstellung eine Aufsicht auf die Oberseite 501 des zerteilten Verbundkörpers 500.
Das Zerteilen des Verbundkörpers 500 kann beispielsweise durch einen Sägeprozess erfolgt sein. Die Sägeschnitte erstrecken sich dabei zwischen den optoelektronischen Halbleiterchips 300 durch das Einbettungsmaterial 400 und durch den strukturierten Reflektor 200.
Die durch das Zerteilen des Verbundkörpers 500 gebildeten optoelektronischen Bauelemente 10 weisen jeweils außer dem jeweiligen Teil des Verbundkörpers 500 keine weiteren tragenden Komponenten oder andere Gehäuseteile auf.
Die an den Unterseiten 302 der optoelektronischen Halbleiterchips 300 freiliegenden elektrischen Kontaktflächen 310 der optoelektronischen Halbleiterchips 300 bilden elektrische Kontakte zur elektrischen Kontaktierung der optoelektronischen Bauelemente 10. Die optoelektronischen Bauelemente 10 können beispielsweise als SMD-Bauelemente für eine Oberflächenmontage vorgesehen sein, beispielsweise für eine Oberflächenmontage durch Wiederaufschmelzlöten (Reflow-Löten).
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: optoelektronisches Bauelement
100: Träger
101: Oberseite
110: Klebefolie
200: strukturierter Reflektor
201: Oberseite
202: Unterseite
210: Öffnung
300: optoelektronischer Halbleiterchip
301: Oberseite
302: Unterseite
310: elektrische Kontaktfläche
320: Abstand
400: Einbettungsmaterial
410: wellenlängenkonvertierende Folie
500: Verbundkörper
501: Oberseite
502: Unterseite

Claims

Verfahren zum Herstellen eines optoelektronischen Bauelements (10) mit den folgenden Schritten: – Bereitstellen eines Trägers (100); – Anordnen eines strukturierten Reflektors (200) über einer Oberseite (101) des Trägers (100); – Anordnen eines optoelektronischen Halbleiterchips (300) mit einer Oberseite (301) und einer der Oberseite (301) gegenüberliegenden Unterseite (302) in einer Öffnung (210) des Reflektors (200), wobei die Unterseite (302) des optoelektronischen Halbleiterchips (300) der Oberseite (101) des Trägers (100) zugewandt wird; – Anordnen eines Einbettungsmaterials (400) über der Oberseite (101) des Trägers (100), wobei der optoelektronische Halbleiterchip (300) zumindest teilweise in das Einbettungsmaterial (400) eingebettet wird, wodurch ein den optoelektronischen Halbleiterchip (300), den Reflektor (200) und das Einbettungsmaterial (400) umfassender Verbundkörper (500) gebildet wird; – Ablösen des Verbundkörpers (500) von dem Träger (100).
Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei der Reflektor (200) als flaches Blech oder als flache Folie ausgebildet ist, insbesondere als metallischer Leiterrahmen oder als Metallfolie.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Träger (100) mit einer an seiner Oberseite (101) angeordneten Klebefolie (110) bereitgestellt wird, insbesondere mit einer durch thermische Behandlung oder durch elektromagnetische Bestrahlung lösbaren Klebefolie, wobei der Reflektor (200) auf der Klebefolie (110) angeordnet wird.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei an der Unterseite (302) des optoelektronischen Halbleiterchips (300) eine oder mehrere elektrische Kontaktflächen (310) des optoelektronischen Halbleiterchips (300) angeordnet sind.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der optoelektronische Halbleiterchip (300) als Flip-Chip ausgebildet ist.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der optoelektronische Halbleiterchip (300) als volumenemittierender Leuchtdiodenchip ausgebildet ist.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Oberseite (301) des optoelektronischen Halbleiterchips (300) durch das Einbettungsmaterial (400) bedeckt wird.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Einbettungsmaterial (400) ein Silikon aufweist.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Einbettungsmaterial (400) eingebettete wellenlängenkonvertierende Partikel aufweist.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Anordnen des Einbettungsmaterials (400) durch einen Formprozess oder einen Gießprozess erfolgt.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei vor dem Anordnen des Einbettungsmaterials (400) der folgenden weitere Schritt durchgeführt wird: – Anordnen einer ein wellenlängenkonvertierendes Material aufweisenden Folie (410) über der Oberseite (301) des optoelektronischen Halbleiterchips (300), wobei die Folie (410) derart in das Einbettungsmaterial (400) eingebettet wird, dass der Verbundkörper (500) auch die Folie (410) umfasst.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der optoelektronische Halbleiterchip (300) derart in der Öffnung (210) des Reflektors (200) angeordnet wird, dass ein Abstand (320) zwischen dem optoelektronischen Halbleiterchip (300) und dem Reflektor (200) auf allen Seiten des optoelektronischen Halbleiterchips (300) gleich groß ist.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Reflektor (200) als Gitter mit einer Mehrzahl von Öffnungen (210) ausgebildet ist.
Verfahren gemäß Anspruch 13, wobei mehrere optoelektronische Halbleiterchips (300) jeweils in Öffnungen (210) des Reflektors (200) angeordnet werden, wobei der gebildete Verbundkörper (500) alle optoelektronischen Halbleiterchips (300) umfasst, wobei nach dem Ablösen des Verbundkörpers (500) der folgende weitere Schritt durchgeführt wird: – Zerteilen des Verbundkörpers (500).
Optoelektronisches Bauelement (10) mit einem Verbundkörper, der ein Einbettungsmaterial (400), einen Reflektor (200) und einen optoelektronischen Halbleiterchip (300) umfasst, wobei der optoelektronische Halbleiterchip (300) zumindest teilweise in das Einbettungsmaterial (400) eingebettet ist, wobei der optoelektronische Halbleiterchip (300) in einer Öffnung (210) des Reflektors (200) angeordnet ist, wobei eine Unterseite (302) des optoelektronischen Halbleiterchips (300) und eine Unterseite (202) des Reflektors (200) bündig abschließen und an einer Unterseite (502) des Verbundkörpers (500) zumindest teilweise freiliegen.
Optoelektronisches Bauelement (10) gemäß Anspruch 15, wobei eine oder mehrere elektrische Kontaktflächen (310) des optoelektronischen Halbleiterchips (300) an der Unterseite (302) des optoelektronischen Halbleiterchips (300) angeordnet sind und an der Unterseite (502) des Verbundkörpers (500) freiliegen.
Optoelektronisches Bauelement (10) gemäß einem der Ansprüche 15 und 16, wobei eine der Unterseite (302) gegenüberliegende Oberseite (301) des optoelektronischen Halbleiterchips (300) durch das Einbettungsmaterial (400) bedeckt ist.
Optoelektronisches Bauelement (10) gemäß einem der Ansprüche 15 bis 17, wobei das optoelektronische Bauelement (10) außer dem Verbundkörper (500) keine weiteren tragenden Komponenten aufweist.
Optoelektronisches Bauelement (10) gemäß einem der Ansprüche 15 bis 18, wobei ein Abstand (320) zwischen dem optoelektronischen Halbleiterchip (300) und dem Reflektor (200) auf allen Seiten des optoelektronischen Halbleiterchips (300) gleich groß ist.