DE102016123535A1 - Component with a radiation-emitting optoelectronic component - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Bauteil (1) mit einem strahlungsemittierenden optoelektronischen Bauelement (2), wobei das Bauelement (2) mit einer Unterseite auf einer Oberseite (30) eines ersten Trägers (3) angeordnet ist, wobei der erste Träger (3) transparent für die Strahlung des Bauelementes (2) ist, wobei der erste Träger (3) mit einer Unterseite (31) auf einer Oberseite (13) eines zweiten Trägers (4) angeordnet ist, wobei der zweite Träger (4) zweite elektrische Kontakte (10, 11) aufweist, wobei die zweiten elektrischen Kontakte (10, 11) über elektrische Leitungen (16, 17) mit elektrischen Kontakten (14, 15) des Bauelementes (2) verbunden sind.The invention relates to a component (1) having a radiation-emitting optoelectronic component (2), wherein the component (2) is arranged with a lower side on an upper side (30) of a first carrier (3), wherein the first carrier (3) is transparent to the radiation of the component (2) is arranged, wherein the first carrier (3) with a lower side (31) is arranged on an upper side (13) of a second carrier (4), wherein the second carrier (4) second electrical contacts (10, 11), wherein the second electrical contacts (10, 11) via electrical lines (16, 17) with electrical contacts (14, 15) of the component (2) are connected.
Description
Die Erfindung betrifft ein Bauteil mit einem strahlungsemittierenden optoelektronischen Bauelement gemäß Patentanspruch 1 und ein Verfahren zum Herstellen eines Bauteils gemäß Patentanspruch 17.The invention relates to a component with a radiation-emitting optoelectronic component according to patent claim 1 and a method for producing a component according to
Im Stand der Technik ist es bekannt, ein Bauteil mit einem Halbleiterchip und einem Saphirsubstrat auf einem versilberten QFN-Lead Frame anzuordnen. Der Halbleiterchip mit dem Saphirsubstrat sitzt direkt auf dem Lead Frame ohne Kavität auf. Der Halbleiterchip ist über Bonddrähte kontaktiert und mit einer Umhüllung aus Silikon mit Konvertermaterial umgeben.In the prior art, it is known to arrange a component with a semiconductor chip and a sapphire substrate on a silver-plated QFN lead frame. The semiconductor chip with the sapphire substrate sits directly on the lead frame without cavity. The semiconductor chip is contacted via bonding wires and surrounded by a cladding made of silicone with converter material.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein verbessertes Bauteil und ein verbessertes Verfahren zum Herstellen des Bauteils bereitzustellen.The object of the invention is to provide an improved component and an improved method for producing the component.
Die Aufgaben der Erfindung werden durch die unabhängigen Patentansprüche gelöst.The objects of the invention are solved by the independent claims.
In den abhängigen Ansprüchen sind weitere Ausführungsformen der Erfindung angegeben.In the dependent claims further embodiments of the invention are given.
Ein Vorteil des vorgeschlagenen Bauteils besteht darin, dass weniger Verlustflächen für die elektromagnetische Strahlung in der Nähe der Emissionsflächen vorgesehen sind. Dadurch wird eine höhere Lichtausbeute erreicht. Zudem kann das vorgeschlagene Bauteil einfach und kostengünstig hergestellt werden.An advantage of the proposed device is that fewer loss surfaces are provided for the electromagnetic radiation in the vicinity of the emission surfaces. As a result, a higher light output is achieved. In addition, the proposed component can be produced easily and inexpensively.
Es wird ein Bauteil mit einem strahlungsemittierenden optoelektronischen Bauelement vorgeschlagen, wobei das Bauteil mit einer Unterseite auf einer Oberseite eines ersten Trägers angeordnet ist. Der erste Träger ist transparent ausgebildet für die elektromagnetische Strahlung des Bauelementes. Der erste Träger ist mit einer Unterseite auf einer Oberseite eines zweiten Trägers angeordnet. Der zweite Träger weist zweite elektrische Kontakte auf, wobei die zweiten elektrischen Kontakte über elektrische Leitungen mit elektrischen Kontakten des Bauelementes verbunden sind. Eine Oberseite des Bauelementes und Seitenflächen des Bauelementes sind mit einer Schutzschicht versehen. Die Schutzschicht ist transparent für die Strahlung des Bauelementes.It is proposed a component with a radiation-emitting optoelectronic component, wherein the component is arranged with a lower side on an upper side of a first carrier. The first carrier is transparent to the electromagnetic radiation of the component. The first carrier is arranged with a lower side on an upper side of a second carrier. The second carrier has second electrical contacts, wherein the second electrical contacts are connected via electrical lines with electrical contacts of the component. An upper side of the component and side surfaces of the component are provided with a protective layer. The protective layer is transparent to the radiation of the component.
Durch die Anordnung des ersten Trägers zwischen dem optoelektronischen Bauelement und dem zweiten Träger wird ein größerer Abstand zwischen dem zweiten Träger, der immer eine Verlustfläche für die elektromagnetische Strahlung des Bauelementes darstellt. Auch mit einer Spiegelschicht weist der zweite Träger nur eine begrenzte Reflektivität für die elektromagnetische Strahlung auf und stellt eine Verlustfläche dar. Durch die Anordnung des ersten Trägers werden Verluste bei der Abstrahlung elektromagnetischer Strahlung reduziert.The arrangement of the first carrier between the optoelectronic component and the second carrier, a larger distance between the second carrier, which always represents a loss surface for the electromagnetic radiation of the device. Even with a mirror layer, the second carrier has only a limited reflectivity for the electromagnetic radiation and represents a loss surface. Due to the arrangement of the first carrier, losses in the emission of electromagnetic radiation are reduced.
In einer anderen Ausführungsform weist die Unterseite des ersten Trägers eine kleinere Fläche als die Oberseite des zweiten Trägers auf. Dadurch ist nicht die gesamte Oberseite des zweiten Trägers mit dem ersten Träger abgedeckt, es wird jedoch trotzdem ein gewünschter Abstand zwischen dem Bauelement und dem zweiten Träger realisiert. Der erste Träger ist beispielsweise mittig auf dem zweiten Träger angeordnet.In another embodiment, the underside of the first carrier has a smaller area than the top of the second carrier. As a result, not the entire upper side of the second carrier is covered with the first carrier, but nevertheless a desired distance between the component and the second carrier is realized. The first carrier is arranged, for example, centrally on the second carrier.
In einer weiteren Ausführungsform weist der zweite Träger zwei Leiterrahmenabschnitte auf, die in ein Trägermaterial eingebettet sind. Dabei können die zwei Leiterrahmenabschnitte die zweiten elektrischen Kontakte bilden, wobei jeweils eine elektrische Leitung mit einer Oberseite eines Leiterrahmenabschnittes verbunden ist. Die zweiten Seiten der Leiterrahmenabschnitte, die z.B. auf der unteren Seite des zweiten Trägers angeordnet sind, können elektrische Anschlüsse des Bauteils darstellen.In a further embodiment, the second carrier has two leadframe sections, which are embedded in a carrier material. In this case, the two lead frame sections may form the second electrical contacts, wherein in each case one electrical line is connected to an upper side of a leadframe section. The second sides of the leadframe sections, e.g. are arranged on the lower side of the second carrier, can represent electrical connections of the component.
In einer Ausführungsform ist der erster Träger auf wenigstens einem, insbesondere auf beiden Leiterrahmenabschnitten angeordnet. Dadurch wird eine stabile Anordnung des ersten Trägers auf dem zweiten Träger erreicht.In one embodiment, the first carrier is arranged on at least one, in particular on both leadframe sections. This achieves a stable arrangement of the first carrier on the second carrier.
In einer weiteren Ausführungsform weist der erste Träger eine Oberseite auf, die wenigstens eine Größe der Unterseite des Bauelementes aufweist. Dadurch wird das Bauelement mit der gesamten Unterseite vom ersten Träger getragen. Dadurch wird eine stabile Anordnung und eine über die Fläche der Unterseite des Bauelementes gleiche Strahlungsführung für die elektromagnetische Strahlung erreicht.In a further embodiment, the first carrier has an upper side which has at least one size of the underside of the component. As a result, the component with the entire underside is supported by the first carrier. This achieves a stable arrangement and a radiation guidance for the electromagnetic radiation which is the same over the surface of the underside of the component.
In einer weiteren Ausführungsform weist der erste Träger geneigt angeordnete Seitenflächen auf. Die Seitenflächen können von der Unterseite des Trägers in Richtung auf die Oberseite des ersten Trägers nach innen geneigt angeordnet sein. In einer weiteren Ausführungsform sind die Seitenflächen des ersten Trägers geneigt von der Unterseite des ersten Trägers in Richtung auf die Oberseite des ersten Trägers nach außen angeordnet. Beide Ausführungsformen können zu einer Erhöhung der abgestrahlten Lichtleistung beitragen.In a further embodiment, the first carrier has inclined side surfaces. The side surfaces may be inclined inwardly from the underside of the carrier towards the top of the first carrier. In a further embodiment, the side surfaces of the first carrier are arranged inclined from the bottom of the first carrier in the direction of the top of the first carrier to the outside. Both embodiments can contribute to an increase in the radiated light output.
In einer weiteren Ausführungsform ist der erste Träger über eine Verbindungsschicht, insbesondere über eine Klebeschicht mit dem Bauelement und/oder mit dem zweiten Träger verbunden. Dadurch kann ein stabiler und einfacher Aufbau des Bauteils erreicht werden. Zudem kann die Klebeschicht aus einem für die elektromagnetische Strahlung des Bauelementes transparenten Material bestehen. Somit wird durch das Vorsehen der Klebeschicht die Abstrahlung der elektromagnetischen Strahlung nicht oder kaum beeinflusst.In a further embodiment, the first carrier is connected to the component and / or to the second carrier via a connecting layer, in particular via an adhesive layer. As a result, a stable and simple construction of the component can be achieved. In addition, the adhesive layer can consist of a material which is transparent to the electromagnetic radiation of the component. Thus, by providing the adhesive layer, the Radiation of electromagnetic radiation is not or hardly influenced.
In einer weiteren Ausführungsform weist der erste Träger eine Ausnehmung auf, wobei das Bauelement wenigstens teilweise in der Ausnehmung angeordnet ist. Dadurch kann ein einfacher Aufbau des Bauteils erreicht werden. Das Bauelement kann einfach in die Ausnehmung eingelegt werden.In a further embodiment, the first carrier has a recess, wherein the component is at least partially disposed in the recess. As a result, a simple construction of the component can be achieved. The component can be easily inserted into the recess.
In einer weiteren Ausführungsform ist die Ausnehmung durchgehend durch den ersten Träger ausgebildet. Bei dieser Ausführungsform kann das Bauteil seitlich über die Ausnehmung und über die Seitenflächen des ersten Trägers hinausragen. Mithilfe dieser Ausführungsform kann eine einfache und schnelle Montage des Bauelementes in dem ersten Träger erreicht werden. Zudem kann Material des ersten Trägers eingespart werden, ohne die Abstrahlung der elektromagnetischen Strahlung wesentlich gegenüber einem größeren ersten Träger zu beeinträchtigen.In a further embodiment, the recess is formed continuously through the first carrier. In this embodiment, the component can protrude laterally beyond the recess and over the side surfaces of the first carrier. By means of this embodiment, a simple and rapid assembly of the component in the first carrier can be achieved. In addition, material of the first carrier can be saved without significantly affecting the radiation of the electromagnetic radiation with respect to a larger first carrier.
In einer Ausführungsform weist das Bauelement eine Halbleiterschichtstruktur mit einer aktiven Zone zum Erzeugen elektromagnetischer Strahlung auf. Zudem weist das Bauelement ein Trägersubstrat auf, auf dem die Halbleiterschichtstruktur angeordnet ist. Das Trägersubstrat ist vorzugsweise transparent für die elektromagnetische Strahlung der Halbleiterschichtstruktur. Trägersubstrat kann beispielsweise aus Saphir bestehen.In one embodiment, the device has a semiconductor layer structure with an active zone for generating electromagnetic radiation. In addition, the component has a carrier substrate on which the semiconductor layer structure is arranged. The carrier substrate is preferably transparent to the electromagnetic radiation of the semiconductor layer structure. Carrier substrate may for example consist of sapphire.
In einer Ausführungsform weist das Bauelement die Halbleiterschichtstruktur und das Trägersubstrat auf, wobei die Halbleiterschichtstruktur dem ersten Träger zugewandt ist. Die Halbleiterschichtstruktur kann direkt oder über eine Verbindungsschicht mit dem ersten Träger verbunden sein. Der erste Träger weist Durchkontaktierungen auf. Die Durchkontaktierungen sind mit elektrischen Kontakten des Bauelementes verbunden. Zudem sind die Durchkontaktierungen mit den elektrischen Kontakten des zweiten Trägers verbunden.In one embodiment, the component has the semiconductor layer structure and the carrier substrate, wherein the semiconductor layer structure faces the first carrier. The semiconductor layer structure may be connected to the first carrier directly or via a connection layer. The first carrier has vias. The vias are connected to electrical contacts of the device. In addition, the plated-through holes are connected to the electrical contacts of the second carrier.
In einer Ausführungsform weist der erste Träger angrenzend an das Bauelement und/oder angrenzend an den zweiten Träger wenigstens einen Bereich mit einem gegenüber dem Material des ersten Trägers kleineren Brechungsindex auf. Dadurch wird der Strahlungsübergang verbessert. Der Bereich mit dem kleineren Brechungsindex kann durch eine weitere Ausnehmung im ersten Träger realisiert sein. Die weitere Ausnehmung kann mit einem Stoff, insbesondere mit einem Gas gefüllt sein. Zudem können die weiteren Ausnehmungen mit Luft gefüllt sein oder Vakuum aufweisen. Es können jedoch auch andere Materialien in den weiteren Ausnehmungen enthalten sein, die einen gegenüber dem Material des ersten Trägers kleineren Brechungsindex aufweisen. Die weiteren Ausnehmungen können in Form einer rauen Oberfläche oder in Form von zufällig verteilten Strukturen ausgebildet sein. Die weiteren Ausnehmungen können Tiefen von einigen µm bis einigen 100 µm oder größer aufweisen.In one embodiment, the first carrier has, adjacent to the component and / or adjacent to the second carrier, at least one region with a smaller refractive index than the material of the first carrier. This improves the radiation transition. The area with the smaller refractive index can be realized by a further recess in the first carrier. The further recess may be filled with a substance, in particular with a gas. In addition, the further recesses may be filled with air or have a vacuum. However, other materials may also be contained in the further recesses, which have a smaller refractive index than the material of the first carrier. The further recesses may be in the form of a rough surface or in the form of randomly distributed structures. The further recesses may have depths of a few microns to several 100 microns or larger.
Durch die weiteren Ausnehmungen werden Strahlungsverluste beim Übergang der elektromagnetischen Strahlung zwischen dem Bauelement und dem ersten Träger und/oder zwischen dem ersten Träger und dem zweiten Träger reduziert. Dabei kann die gesamte Oberseite des ersten Trägers und/oder die gesamte Unterseite des ersten Trägers mit Bereichen mit kleineren Brechungsindizes versehen sein. Dabei kann nur eine große weitere Ausnehmung oder eine Vielzahl von kleineren weiteren Ausnehmungen an der Oberseite und/oder an der Unterseite des ersten Trägers vorgesehen sein. Je größer die Fläche der weiteren Ausnehmungen an der Oberseite und/oder an der Unterseite des ersten Trägers ist, umso geringer sind die Strahlungsverluste beim Übergang vom Bauelement in den ersten Träger und vom ersten Träger zum zweiten Träger.Radiation losses during the transition of the electromagnetic radiation between the component and the first carrier and / or between the first carrier and the second carrier are reduced by the further recesses. In this case, the entire upper side of the first carrier and / or the entire lower side of the first carrier may be provided with regions with smaller refractive indices. In this case, only a large additional recess or a plurality of smaller further recesses may be provided on the upper side and / or on the underside of the first carrier. The larger the area of the further recesses on the upper side and / or on the underside of the first carrier, the lower the radiation losses during the transition from the component into the first carrier and from the first carrier to the second carrier.
Die vorstehend erläuterten und/oder in den Unteransprüchen wiedergegebenen vorteilhaften Aus- und Weiterbildungen der Erfindung können einzeln oder auch in beliebiger Kombination miteinander zur Anwendung kommen.The above-described and / or reproduced in the dependent claims advantageous embodiments and refinements of the invention can be used individually or in any combination with each other.
Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich in Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen, die im Zusammenhang mit den schematischen Zeichnungen erläutert werden. Es zeigen:
-
1 einen schematischen Querschnitt durch eine erste Ausführungsform eines Bauteils, -
2 einen Querschnitt durch eine zweite Ausführungsform eines Bauteils, -
3 einen Querschnitt durch eine dritte Ausführungsform eines Bauteils, -
4 einen Querschnitt durch eine vierte Ausführungsform eines Bauteils, -
5 eine schematische Darstellung eines ersten Montageverfahrens, -
6 einen schematischen Querschnitt durch ein Bauteil, das gemäßdem Montageverfahren der 5 hergestellt wurde, -
7 eine schematische Darstellung eines zweiten Montageverfahrens, -
8 einen Querschnitt durch ein Bauteil, das gemäßdem Verfahren der 7 hergestellt wurde, -
9 eine weitere Ausführungsform eines Bauteils mit einem ersten Träger mit Durchkontaktierungen, und -
10 eine schematische Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels mit Ausnehmungen an Seitenflächen des ersten Trägers.
-
1 a schematic cross section through a first embodiment of a component, -
2 a cross section through a second embodiment of a component, -
3 a cross section through a third embodiment of a component, -
4 a cross section through a fourth embodiment of a component, -
5 a schematic representation of a first assembly method, -
6 a schematic cross section through a component, according to the assembly method of5 was produced, -
7 a schematic representation of a second assembly method, -
8th a cross section through a component, which according to the method of7 was produced, -
9 a further embodiment of a component with a first carrier with vias, and -
10 a schematic representation of another embodiment with recesses on side surfaces of the first carrier.
Das Bauelement
Zudem kann zwischen der Unterseite des ersten Trägers
Die Schutzschicht
Die Schutzschicht
Der zweite Träger
Das Bauelement
Der erste Träger
Der zweite Träger
Die erste und die zweite Verbindungsschicht
Der zweite Träger
Bei Verwendung von alternativen Materialien für die Ausbildung des ersten Trägers
Abhängig von der gewählten Montagereihenfolge kann zuerst das Bauelement
Abhängig von der gewählten Ausführungsform können die Ausnehmungen in den Bereichen der Oberseite und der Unterseite des ersten Trägers
Mit der beschriebenen Erfindung können begrenzte Dicken des Trägersubstrates
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Bauteilcomponent
- 22
- Bauelementmodule
- 33
- erster Trägerfirst carrier
- 44
- zweiter Trägersecond carrier
- 55
- Schutzschichtprotective layer
- 66
- HalbleiterschichtstrukturSemiconductor layer structure
- 77
- Trägersubstratcarrier substrate
- 88th
- erste Verbindungsschichtfirst connection layer
- 99
- zweite Verbindungsschichtsecond connection layer
- 1010
- erster Leiterrahmenabschnittfirst ladder frame section
- 1111
- zweiter Leiterrahmenabschnittsecond ladder frame section
- 1212
- Trägermaterialsupport material
- 1313
- Oberseitetop
- 1414
- erster elektrischer Kontaktfirst electrical contact
- 1515
- zweiter elektrischer Kontaktsecond electrical contact
- 1616
- erster Bonddrahtfirst bonding wire
- 1717
- zweiter Bonddrahtsecond bonding wire
- 1818
- Unterseite erster LeiterrahmenabschnittBottom first ladder frame section
- 1919
- Unterseite zweiter LeiterrahmenabschnittBottom second ladder frame section
- 2121
- erste Seitenflächefirst side surface
- 2222
- zweite Seitenflächesecond side surface
- 2323
- dritte Seitenflächethird side surface
- 2525
- Ausnehmungrecess
- 2626
- Glaswaferglass wafer
- 2727
- Flächearea
- 2828
- erste Durchkontaktierungfirst via
- 2929
- zweite Durchkontaktierungsecond via
- 3030
- Oberseite erster TrägerTop of first carrier
- 3131
- Unterseite erster TrägerBottom of first carrier
- 3232
- erster Bereichfirst area
- 3333
- zweiter Bereichsecond area
- 3434
- dritter Bereichthird area
- 3535
- Unterseite BauelementBottom component
- 3636
- Oberseite BauelementTop side component
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