DE102016124373A1

DE102016124373A1 - Strahlungsemittierende Vorrichtung, Pixelmodul, und Verfahren zur Herstellung einer strahlungsemittierenden Vorrichtung

Info

Publication number: DE102016124373A1
Application number: DE102016124373.6A
Authority: DE
Inventors: Thomas Schwarz
Original assignee: Osram Opto Semiconductors GmbH
Current assignee: Ams Osram International GmbH
Priority date: 2016-12-14
Filing date: 2016-12-14
Publication date: 2018-06-14
Also published as: WO2018108823A1

Abstract

Es wird eine strahlungsemittierende Vorrichtung mit mindestens einem strahlungsemittierenden Halbleiterchip (3) und einem Anschlussträger (1) mit einer ersten Hauptfläche (2), auf die der Halbleiterchip (3) aufgebracht ist, angegeben, wobei die erste Hauptfläche (2) metallische Elemente aufweist, die schwarz ausgebildet sind.Weiterhin werden ein Verfahren zur Herstellung einer derartigen Vorrichtung und ein Pixelmodul mit einer derartigen Vorrichtung angegeben.

Description

Es werden eine strahlungsemittierende Vorrichtung, ein Pixelmodul mit einer strahlungsemittierenden Vorrichtung und ein Verfahren zur Herstellung einer strahlungsemittierenden Vorrichtung angegeben.
Es soll eine strahlungsemittierende Vorrichtung angegeben werden, die zur Verwendung in einem Pixelmodul mit einem hohen Kontrast geeignet ist. Weiterhin soll ein Verfahren zur Herstellung einer derartigen strahlungsemittierenden Vorrichtung und ein Pixelmodul mit einer derartigen Vorrichtung angegeben werden.
Diese Aufgaben werden durch eine strahlungsemittierende Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1, durch ein Pixelmodul mit den Merkmalen des Patentanspruchs 12 und durch ein Verfahren mit den Schritten des Patentanspruches 13 gelöst.
Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen der strahlungsemittierenden Vorrichtung, des Pixelmoduls und des Verfahrens zur Herstellung der strahlungsemittierenden Vorrichtung sind in den jeweils abhängigen Ansprüchen angegeben.
Eine strahlungsemittierende Vorrichtung umfasst besonders bevorzugt mindestens einen strahlungsemittierenden Halbleiterchip und einen Anschlussträger mit einer ersten Hauptfläche. Der strahlungsemittierende Halbleiterchip ist bevorzugt auf die erste Hauptfläche des Anschlussträgers aufgebracht.
Die erste Hauptfläche des Anschlussträgers umfasst bevorzugt metallische Elemente, die schwarz ausgebildet sind. Beispielsweise sind die metallischen Elemente geschwärzt. Bei den metallischen Elementen kann es sich etwa um elektrische Anschlussstellen, Leiterbahnen oder auch um einen leitfähigen Kleber handeln, der mit Metallpartikeln wie Silberpartikeln gefüllt ist. Auch ein Lot, beispielsweise ein silberhaltiges Lot kann ein derartiges metallisches Element ausbilden. Außerdem ist es möglich, dass metallische Elemente auf der ersten Hauptfläche des Anschlussträgers vorhanden sind, die eine optische Justage beispielsweise bei der Montage der Halbleiterchips ermöglichen.
Ein Halbleiterchip weist in der Regel eine epitaktisch gewachsene Halbleiterschichtenfolge mit einer aktiven Zone auf, die zur Strahlungserzeugung geeignet ist. Die epitaktische Halbleiterschichtenfolge ist in der Regel epitaktisch auf einem Aufwachssubstrat gewachsen.
Beispielsweise kann die Halbleiterschichtenfolge auf einem Nitrid-Verbindungshalbleiter beruhen. Nitrid-Verbindungshalbleiter enthalten Stickstoff, wie die Materialien aus dem System In_xAl_yGa_1-x-yN mit 0 ≤ x ≤ 1, 0 ≤ y ≤ 1 und x+y ≤ 1. Eine Halbleiterschichtenfolge, die auf einem Nitrid-Verbindungshalbleiter beruht oder aus einem Nitrid-Verbindungshalbleiter besteht, ist in der Regel dazu geeignet elektromagnetische Strahlung aus dem ultravioletten bis blauen Spektralbereich zu erzeugen.
Bei dem Halbleiterchip kann es sich beispielsweise um einen Dünnfilm-Halbleiterchip handeln. Ein Dünnfilm-Halbleiterchip weist in der Regel kein Aufwachssubstrat auf oder das Aufwachssubstrat ist derart gedünnt, dass es alleine nicht dazu geeignet ist, die epitaktische Halbleiterschichtenfolge mechanisch zu stabilisieren. Zur mechanischen Stabilisation weist ein Dünnfilm-Halbleiterchip einen Träger auf, an dem die epitaktische Halbleiterschichtenfolge befestigt ist. Gemäß einer Ausführungsform des Dünnfilm-Halbleiterchips ist zwischen der Halbleiterschichtenfolge und dem Träger eine Spiegelschicht angeordnet, die elektromagnetische Strahlung, die in der aktiven Zone erzeugt wird, zu einer Strahlungsaustrittsfläche des Halbleiterchips lenkt. Als Material für den Träger ist beispielsweise Germanium, Silizium oder ein Metall geeignet.
Der Dünnfilm-Halbleiterchip weist in der Regel einen elektrischen Kontakt auf seiner Vorderseite auf, die ebenfalls die Strahlungsaustrittsfläche des Halbleiterchips umfasst, und einen weiteren elektrischen Kontakt auf einer Rückseite des Trägers, die von der Halbleiterschichtenfolge abgewandt ist. Es ist jedoch auch möglich, dass der Dünnfilm-Halbleiterchip zwei elektrische Kontakte auf seiner Vorderseite aufweist.
Bei dem Dünnfilm-Halbleiterchip handelt es sich in der Regel um einen Oberflächenstrahler mit einer im Wesentlichen Lambertschen Abstrahlcharakteristik. In der Regel sendet der Dünnfilm-Halbleiterchip die in der aktiven Zone erzeugte elektromagnetische Strahlung von einer Strahlungsaustrittsfläche aus, während Seitenflächen des Halbleiterchips in der Regel keine oder nur einen vernachlässigbaren Anteil an elektromagnetischer Strahlung aussenden.
Weiterhin ist es auch möglich, dass der Halbleiterchip das Aufwachssubstrat der epitaktische Halbleiterschichtenfolge umfasst. Besonders bevorzugt ist das Aufwachssubstrat hierbei transparent für die in der Halbleiterschichtenfolge erzeugte elektromagnetische Strahlung ausgebildet. Ein derartiger Halbleiterchip sendet die in der aktiven Zone erzeugte elektromagnetische Strahlung sowohl über die Strahlungsaustrittsfläche als auch über die Seitenflächen aus, die im Wesentlichen durch das Trägermaterial gebildet sind. Ein solcher Halbleiterchip wird auch als Volumenemitter bezeichnet.
Als Aufwachssubstrat für eine Halbleiterschichtenfolge, die auf einem Nitrid-Verbindungshalbleiter beruht, ist beispielsweise eines der folgenden Materialien geeignet: Saphir, Siliziumkarbid, Galliumnitrid. Besonders bevorzugt weist der Volumenemitter ein Aufwachssubstrat auf, das aus Saphir oder Siliziumkarbid gebildet ist oder eines dieser Materialien enthält. Diese Materialien sind in der Regel mit Vorteil transparent für sichtbares Licht und insbesondere für blaues Licht. Die Anordnung der elektrischen Kontakte ist abhängig davon, ob der Träger elektrisch leitend ist oder nicht. Ist der Träger elektrisch leitend ausgebildet, so weist der Volumenemitter in der Regel einen vorderseitigen elektrischen Kontakt und einen rückseitigen elektrischen Kontakt auf. Ist der Träger hingegen elektrisch isolierend ausgebildet, so weist der Volumenemitter in der Regel zwei vorderseitige elektrische Kontakte auf.
Weiterhin ist es auch möglich, dass es sich bei dem Halbleiterchip um einen so genannten Flip-Chip handelt. Ein Flip-Chip ist in der Regel dadurch gekennzeichnet, dass beide elektrischen Kontakte auf der Rückseite des Halbleiterchips angeordnet sind. Daher benötigt der Flip-Chip in der Regel keinen Bonddraht zur externen elektrischen Kontaktierung.
Gemäß einer Ausführungsform der strahlungsemittierenden Vorrichtung weist der strahlungsemittierende Halbleiterchip zumindest einen elektrischen Kontakt auf seiner Vorderseite auf. Besonders bevorzugt ist der oder sind die elektrischen Kontakte auf der Vorderseite des Halbleiterchips ebenfalls schwarz ausgebildet.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der strahlungsemittierenden Vorrichtung ist die gesamte erste Hauptfläche des Anschlussträgers schwarz ausgebildet. Hierzu sind beispielsweise sämtliche metallischen Elemente, die sich auf der ersten Hauptfläche des Anschlussträgers befinden, geschwärzt. Der Rest der ersten Hauptfläche des Anschlussträgers, der beispielsweise durch eine Kunststoffoberfläche wie eine Epoxidharzoberfläche gebildet sein kann, ist hierbei ebenfalls besonders bevorzugt schwarz. Weiterhin ist es auch möglich, dass auf der ersten Hauptfläche beispielsweise ein Lötstopplack aufgebracht ist, um diese schwarz auszubilden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der strahlungsemittierenden Vorrichtung, weist diese einen rot emittierenden Halbleiterchip, einen grün emittierenden Halbleiterchip und einen blau emittierenden Halbleiterchip auf. Besonders bevorzugt weist die Vorrichtung bei dieser Ausführungsform genau einen rot emittierenden Halbleiterchip, genau einen grün emittierenden Halbleiterchip und genau einen blau emittierenden Halbleiterchip auf. Weiterhin ist der Anschlussträger bei dieser Ausführungsform bevorzugt rechteckig ausgebildet. In drei Ecken des Anschlussträgers ist jeweils bevorzugt eine Durchkontaktierung für jeweils einen Halbleiterchip angeordnet, während die vierte Ecke des Anschlussträgers eine Durchkontaktierung für einen gemeinsamen Kontakt der drei Halbleiterchips aufweist. Besonders bevorzugt handelt es sich bei dieser Ausführungsform der strahlungsemittierenden Vorrichtung um ein optoelektronisches Bauelement wie eine Leuchtdiode.
Gemäß einer Ausführungsform der strahlungsemittierenden Vorrichtung ist die schwarze Oberfläche des metallischen Elements durch eine oxidierte Silberoberfläche, durch eine schwarznickelhaltige Oberfläche, durch eine schwarzchromhaltige Oberfläche oder durch eine gebeizte Kupferoberfläche gebildet.
Das metallische Element kann mehrlagig aufgebaut sein. Beispielsweise weist das metallische Element einen Kern auf, der, bevorzugt vollflächig von einer oder mehreren metallischen Schicht bedeckt ist. Bevorzugt weist der Kern des metallischen Elements Kupfer auf oder ist aus Kupfer gebildet. Der Kern kann beispielsweise galvanisch auf den Anschlussträger aufgebracht sein. Die metallischen Schichten auf dem Kern können beispielsweise Silber oder Nickel aufweisen oder aus Silber oder Nickel bestehen.
Beispielsweise weist das metallische Element einen Kupferkern auf, auf den eine Silberschicht aufgebracht ist. Die Silberschicht kann beispielsweise mit einem stromlosen galvanischen Prozess auf dem Kern abgeschieden werden.
Besonders bevorzugt ist zwischen dem Kupferkern und der Silberschicht eine Sperrschicht aufgebracht, die beispielsweise Nickel umfasst oder aus Nickel gebildet ist. Eine derartige Nickelschicht kann ebenfalls mit einem stromlosen galvanischen Prozess abgeschieden werden. Der Kupferkern weist beispielsweise eine Dicke zwischen einschließlich 18 Mikrometer und einschließlich 25 Mikrometer auf, während die Silberschicht beispielsweise eine Dicke zwischen 0,6 Mikrometer und 1,2 Mikrometer aufweist. Die Sperrschicht aus Nickel weist beispielsweise eine Dicke zwischen 3 Mikrometer und 10 Mikrometer auf.
Weiterhin ist es auch möglich, dass die äußerste Schicht des metallischen Elements durch eine metallische Schicht gebildet ist, die Chrom, Messing oder Nickel aufweist oder aus Chrom, Messing oder Nickel besteht.
Die Oberfläche einer Silberschicht, die die äußerste Schicht des metallischen Elements bildet, ist besonders bevorzugt oxidiert, damit sie schwarz erscheint. Bildet eine chromhaltige Schicht die äußerste Schicht eines metallischen Elements aus, so handelt es sich bevorzugt um eine schwarzchromhaltige Schicht oder um eine chromhaltige Schicht mit einer schwarzchromhaltigen Oberfläche, die ebenfalls schwarz für einen externen Betrachter erscheint. Weiterhin ist es möglich, dass die äußerste Schicht des metallischen Elements durch eine nickelhaltige Schicht gebildet ist, deren Oberfläche schwarznickelhaltig ist und so schwarz erscheint.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst die strahlungsemittierende Vorrichtung eine Vielzahl rot emittierender, grün emittierender und blau emittierender Halbleiterchips, die in Pixel angeordnet sind. Hierbei umfasst jedes Pixel bevorzugt einen grün emittierenden Halbleiterchip, einen rot emittierenden Halbleiterchip und einen blau emittierenden Halbleiterchip. Es ist auch möglich, dass jedes Pixel durch einen grün emittierenden Halbleiterchip, einen rot emittierenden Halbleiterchip und einen blau emittierenden Halbleiterchip gebildet ist. Besonders bevorzugt ist bei dieser Ausführungsform eine strahlungsdurchlässige Umhüllung mit einer Vielzahl von Segmenten vorgesehen, wobei jedes Segment ein Pixel umhüllt. Besonders bevorzugt umhüllt jedes Segment genau ein Pixel. Die Verwendung einer Umhüllung mit Segmenten vermindert in der Regel mit Vorteil eine Durchbiegung der strahlungsemittierenden Vorrichtung. Beim Einsatz in einem Pixelmodul führt eine Segmentierung der Umhüllung weiterhin mit Vorteil zu einem homogeneren Bildeindruck ohne Farbübergänge von Pixel zu Pixel.
Weiterhin ist es auch möglich, dass die Umhüllung unsegmentiert ist.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der strahlungsemittierenden Vorrichtung sind die Segmente zusammenhängend ausgebildet, wobei zwei direkt benachbarte Segmente durch jeweils einen Graben voneinander getrennt sind. Der Graben weist hierbei bevorzugt eine Dicke von mindestens 70% von der Dicke der Umhüllung auf.
Weiterhin ist es auch möglich, dass die Segmente vollständig voneinander getrennt sind. In diesem Fall ist die Umhüllung bevorzugt durch Segmente gebildet, die vollständig voneinander separiert sind und jeweils ein Pixel umhüllen.
Die Umhüllung kann beispielsweise aus einer transparenten Vergussmasse wie Epoxid oder Silikon gebildet sein. Gemäß einer Ausführungsform der strahlungsemittierenden Vorrichtung umfasst die Umhüllung Füllpartikel, die den thermischen Ausdehnungskoeffizienten der Umhüllung reduziert. Besonders bevorzugt umfasst die Umhüllung einen vergleichsweise hohen Anteil an Füllpartikeln, bevorzugt zwischen einschließlich 30 Gew% und einschließlich 70 Gew%. Eine derartige Umhüllung weist beispielsweise einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten zwischen einschließlich 35 ppm/K und einschließlich 52 ppm/K auf.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der strahlungsemittierenden Vorrichtung ist der Anschlussträger deutlich dünner ausgebildet als die Umhüllung. Auf diese Art und Weise lässt sich bevorzugt eine Durchbiegung des Anschlussträgers vermindern, da die Ausdehnung des Bauteils hierbei im Wesentlichen von der Umhüllung bestimmt wird.
Besonders bevorzugt weist die Dicke des Anschlussträgers zu der Dicke der Umhüllung einen Wert von höchstens 0,1 auf. Beispielsweise weist der Anschlussträger eine Dicke von maximal 10 Mikrometer auf und die Umhüllung eine Dicke von mindestens 100 Mikrometer.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der strahlungsemittierenden Vorrichtung ist der Anschlussträger gegenüber der Umhüllung sehr dick ausgebildet. Auch auf diese Art und Weise kann eine Durchbiegung der strahlungsemittierenden Vorrichtung zumindest vermindert werden. Gegenüber einer Vorrichtung mit einem sehr dünnen Anschlussträger kann die Vorrichtung mit einem sehr dicken Anschlussträger jedoch leichter hergestellt werden. Besonders bevorzugt weist die Dicke des Anschlussträgers zu der Dicke der Umhüllung einen Wert von mindestens 2,5 auf. Beispielsweise weist der Anschlussträger eine Dicke von mindestens 500 Mikrometer und die Umhüllung eine Dicke von höchstens 200 Mikrometer auf.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der strahlungsemittierenden Vorrichtung sind die Halbleiterchips mit Bonddrähten elektrisch kontaktiert. Die Bonddrähte können beispielsweise eines der folgenden Materialien aufweisen oder aus einem der folgenden Materialien bestehen: Gold, Silber, Aluminium, Kupfer.
Bevorzugt ist die Oberfläche der Bonddrähte geschwärzt. Die Oberfläche der geschwärzten Bonddrähte kann beispielsweise oxidiertes Silber, Schwarznickel, Schwarzchrom oder gebeiztes Kupfer aufweisen. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist der Kern des Bonddrahts aus Gold gebildet, der mit einer geschwärzten Silberschicht bedeckt ist. Diese Ausführungsform weist den Vorteil auf, dass der Bonddraht aufgrund seines Goldkerns einfach verarbeitet werden kann und gleichzeitig aufgrund seiner Silberschicht einfach und effizient schwärzbar ist.
Die hier beschriebenen strahlungsemittierenden Vorrichtungen sind, insbesondere wenn sie eine Vielzahl rot emittierender, grün emittierender und blau emittierender Halbleiterchips aufweisen, zur Verwendung in einem Pixelmodul geeignet. Ein Pixelmodul, in dem mehrere Pixel zu einem Bauteil zusammengefasst sind, kann aufgrund seiner Größe leichter prozessiert werden als einzelne Pixel.
Bei einem Verfahren zur Herstellung einer strahlungsemittierenden Vorrichtung wird zunächst ein Anschlussträger mit einer ersten Hauptfläche bereitgestellt. Auf der ersten Hauptfläche des Anschlussträgers sind metallische Elemente angeordnet. Dann wird in einem nächsten Schritt eine Vielzahl strahlungsemittierender Halbleiterchips auf der ersten Hauptfläche des Anschlussträgers angeordnet. Hierbei ist es auch möglich, dass die strahlungsemittierenden Halbleiterchips auf einem Teil der metallischen Elemente angeordnet werden, beispielsweise auf elektrischen Anschlussstellen. Nach dem Aufbringen der Halbleiterchips auf die erste Hauptfläche des Anschlussträgers werden die metallischen Elemente, die noch frei zugänglich sind, in einem weiteren Schritt geschwärzt.
Die Halbleiterchips können beispielsweise mit einem der folgenden Verfahren auf den Anschlussstellen oder dem Anschlussträger befestigt werden: Löten, beispielsweise mit einem silberhaltigen Lot, Kleben, bevorzugt mit einem leitfähigen Leitkleber wie einem Silberleitkleber, Thermokompression.
Besonders bevorzugt wird hierzu ein selektives Schwärzungsverfahren angewendet, das lediglich die metallischen Elemente schwärzt und den Rest der Vorrichtung unverändert lässt. Beispielsweise kann zur Schwärzung der metallischen Elemente eines der folgenden Verfahren verwendet werden: Behandlung mit einem Sauerstoffplasma, Schwarzverchromen, Schwarzvernickeln oder Behandlung mit einer Messing-Blaubeize. Beispielsweise kann eine Silberoberfläche durch die Behandlung mit einem Sauerstoffplasma geschwärzt werden. Auf Kupferoberflächen kann zur Schwärzung eine Schwarznickelschicht mittels einem galvanischen stromlosen Verfahren abgeschieden werden. Dieses Verfahren ist nasschemisch und selektiv für metallische Flächen. Weiterhin ist es insbesondere auf Kupferoberflächen auch möglich, eine Schwarzchromschicht zur Schwärzung abzuscheiden. Zudem kann eine kupferhaltige Oberfläche zur auch mit einer Messing-Blau-Beize geschwärzt werden.
Insbesondere findet bei der Behandlung mit einem Sauerstoffplasma in der Regel eine Oxidation der Oberfläche statt. Bei der Oxidation der Oberfläche mit einem Sauerstoffplasma wird die Oberfläche neben der Schwärzung in der Regel auch aufgeraut. Dies erhöht ebenfalls den Kontrast eines Pixelmoduls mit einer solchen Vorrichtung, da eine direkte Reflektion einfallenden Lichts verringert wird.
Beispielsweise wird eine silberhaltige Oberfläche durch die Beaufschlagung mit einem Sauerstoffplasma in pulveriges schwarzes Silberoxid umgewandelt.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens wird die geschwärzte Oberfläche mit einer Schutzschicht versehen. Beispielsweise wird eine geschwärzte Oberfläche, die Silberoxid aufweist oder aus Silberoxid besteht mit einer Schutzschicht versehen, um das Silberoxid zu fixieren.
Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens werden die strahlungsemittierenden Halbleiterchips mit Hilfe eines silbergefüllten Leitklebers oder eines silberhaltigen Lots auf der ersten Hauptfläche des Anschlussträgers befestigt.
Hierbei entstehen in der Regel Bereiche, in denen der silberhaltige Klebstoff oder das silberhaltige Lot teilweise frei zugänglich ist, beispielsweise in Form eines Klebstoffrands oder Lotrands, der den Halbeiterchip teilweise oder vollständig umgeben kann. Bevorzugt werden bei dem Schwärzen der metallischen Elemente auch die frei zugänglichen Bereiche des silberhaltigen Klebstoffs oder des silberhaltigen Lots geschwärzt. Wird zur Schwärzung der metallischen Elemente ein Sauerstoffplasma verwendet, so wird hierbei beispielsweise mit Vorteil ebenfalls der freiliegende Klebstoffrand oder Lotrand geschwärzt.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens sind die Halbleiterchips mit Bonddrähten elektrisch kontaktiert, die bei dem Schwärzen der metallischen Elemente ebenfalls geschwärzt werden. Bevorzugt weisen sämtliche metallischen Elemente und sämtliche Bonddrähte silberhaltige Oberflächen auf, die durch einen Oxidationsprozess alle geschwärzt werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens wird eine Vielzahl rot emittierender Halbleiterchips, grün emittierender Halbleiterchips und blau emittierender Halbleiterchips in Pixeln auf dem Anschlussträger angeordnet, wobei jedes Pixel einen grün emittierenden, einen rot emittierenden und einen blau emittierenden Halbleiterchip umfasst. Schließlich wird eine Umhüllung mit einer Vielzahl an Segmenten über den Halbleiterchips aufgebracht, wobei bevorzugt jedes Segment genau ein Pixel umhüllt. Besonders bevorzugt wird die Umhüllung zunächst vollflächig über den Halbleiterchips angeordnet, beispielsweise durch Vergießen oder Molden und die Segmente durch Erzeugung von Gräben erzeugt. Beispielsweise können die Gräben durch Sägen erzeugt werden. Weiterhin können die Gräben auch durch einen mechanischen lokalen Abtrag, durch einen chemischen lokalen Abtrag oder durch einen Laserprozess erzeugt werden.
Weiterhin ist es auch möglich, dass die Gräben mit Hilfe eines entsprechend strukturierten Werkzeugs direkt beim Aufbringen der Umhüllung in dieser erzeugt werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens wird eine Oberfläche der Umhüllung rau ausgebildet. Beispielsweise kann die Oberfläche der Umhüllung durch Verwendung eines entsprechenden Werkzeugs bei der Herstellung direkt rau ausgebildet werden. Weiterhin ist es auch möglich, dass die Oberfläche der Umhüllung nach der Herstellung der Umhüllung aufgeraut wird oder mit einer rauen Beschichtung versehen wird. Eine Umhüllung mit einer rauen Oberfläche ist insbesondere in einem Pixelmodul vorteilhaft, da die raue Oberfläche direkte Reflektion von Strahlung verhindert und so den Kontrast erhöht.
Eine Idee der vorliegenden Anmeldung ist es, die Fläche, die die Pixel des Pixelmoduls umgibt, zu schwärzen, um den Kontrast zu erhöhen. Weiterhin führt eine raue Oberfläche, wie sie beispielsweise bei einem Oxidationsprozess mit Vorteil erzeugt werden kann, dazu, dass eine direkte Reflektion von einfallendem Licht verringert wird. Auch dies erhöht den Kontrast des Pixelmoduls. Vorliegend werden insbesondere metallische Komponenten der Vorrichtung mit einem selektiven Prozess selektiv geschwärzt. Dies verursacht mit Vorteil einen geringen prozesstechnischen Aufwand und geringe Kosten. Die Anwendung eines selektiven Prozesses führt dazu, dass keine Fototechnik eingesetzt werden muss. Zudem ist ein derartiger Prozess mit Vorteil selbstjustierend.
Die strahlungsemittierende Vorrichtung, das Verfahren zur Herstellung der strahlungsemittierenden Vorrichtung und das Pixelmodul werden im Folgenden anhand von Ausführungbeispielen in Verbindungen mit den Figuren näher erläutert.
Anhand der schematischen Darstellungen der 1 bis 6 wird ein Verfahren gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel näher erläutert.
Anhand der schematischen Darstellungen der 7 bis 12 wird ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Verfahrens näher erläutert.
Anhand der schematischen Darstellungen der 13 bis 14 wird ein weiteres Ausführungsbeispiel einer strahlungsemittierenden Vorrichtung näher erläutert.
15 zeigt eine strahlungsemittierende Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel.
16 und 17 zeigen schematische Darstellungen einer strahlungsemittierenden Vorrichtung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel.
Anhand der 18 und 19 werden die experimentellen Ergebnisse der Schwärzung einer Oberfläche näher erläutert.
Anhand der 20 und 21 werden die experimentellen Ergebnisse eines weiteren Schwärzungsversuches näher erläutert.
Die 22 und 23 zeigen jeweils beispielhaft eine rasterelektronenmikroskopische Aufnahme einer geschwärzten Silberoberfläche.
Gleiche, gleichartige oder gleich wirkende Elemente sind in den Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen. Die Figuren und die Größenverhältnisse der in den Figuren dargestellten Elemente untereinander sind nicht als maßstäblich zu betrachten. Vielmehr können einzelne Elemente, insbesondere Schichtdicken zur besseren Darstellbarkeit und/oder zum besseren Verständnis übertrieben groß dargestellt sein.
Bei dem Verfahren gemäß dem Ausführungsbeispiel der 1 bis 6 wird zunächst ein Anschlussträger 1 bereitgestellt. Auf eine erste Hauptfläche 2 des Anschlussträgers 1 wird eine Vielzahl an strahlungsemittierenden Halbleiterchips 3 aufgebracht.
Der Anschlussträger 1 ist vorliegend mehrschichtig aufgebaut (1). Der Anschlussträger 1 weist vier elektrischen leitfähige metallische Anschlussschichten 4, 5, 6, 7 auf, Die vier Anschlussschichten 4, 5, 6, 7 sind strukturiert ausgebildet und stellen zusammen mit mehreren Durchkontaktierungen 8 die leitenden Verbindungen zwischen der ersten Hauptfläche 2 und einer zweiten Hauptfläche 9 des Anschlussträgers 1 her. Die zweite Hauptfläche 9 des Anschlussträgers 1 liegt der ersten Hauptfläche 2 des Anschlussträgers 1 gegenüber. Weiterhin sind die metallischen Anschlussschichten 4, 5, 6, 7 parallel zueinander sowie zu den Hauptflächen 2, 9 des Anschlussträgers 1 angeordnet.
Die erste metallische Anschlussschicht 4 weist zu der ersten Hauptfläche 2 des Anschlussträgers 1 und ist von außen frei zugänglich. Die erste metallische Anschlussschicht 4 umfasst elektrische Anschlussstellen für die Halbleiterchips 3 sowie elektrische Anschlussstellen für Bonddrähte 10. Die elektrischen Anschlussstellen für die Halbleiterchips 3 und die elektrischen Anschlussstellen für die Bonddrähte 10 bilden metallische Elemente auf der ersten Hauptfläche 4 des Anschlussträgers 1 aus.
Die zweite Anschlussschicht 5 und die dritte Anschlussschicht 6 sind im Inneren des Anschlussträgers 1 angeordnet und jeweils durch ein dielektrisches Material, beispielsweise ein Epoxidharz voneinander elektrisch isoliert. Die vierte Anschlussschicht 7 weist zur zweiten Hauptfläche 9 des Anschlussträgers 1 und bildet elektrische Kontaktstellen zur externen Kontaktierung aus. Die vierte Anschlussschicht 7 ist ebenfalls von außen frei zugänglich. Die vier Anschlussschichten 4, 5, 6, 7 sind durch Durchkontaktierungen 8 stellenweise elektrisch leitend miteinander verbunden.
Der Anschlussträger 1 ist vorliegend dick gegenüber einer später aufgebrachten Umhüllung 11 ausgebildet. Der Anschlussträger 1 ist weiterhin zur Verwendung in einem Pixelmodul vorgesehen, bei dem eine elektrische Ansteuerung der Pixel in Zeilen und Spalten erfolgen kann, wobei die Zeilen und Spalten aufeinander senkrecht stehen. Auf der ersten Anschlussschicht 4 erfolgt die elektrische Kontaktierung der Halbleiterchips 3 in Spalten und auf der zweiten Anschlussschicht 5 die elektrische Kontaktierung der Halbleiterchips 3 in Zeilen. Mit Hilfe der Bonddrähte 10 werden die elektrischen Kontakte von den vorderseitigen Kontakten der Halbleiterchips 3 zu den Anschlussstellen geführt, die mit Durchkontaktierungen 8 versehen sind. Die Durchkontaktierungen 8 führen die elektrische Kontaktierung weiter zu der zweiten Anschlussschicht 5. Die dritte Anschlussschicht 6 und/oder die vierte Anschlussschicht 7 können beispielsweise für eine Umverdrahtung genutzt werden.
Auch eine Steuerelektronik kann in den Anschlussträger 1 integriert sein oder auf der zweiten Hauptfläche 9 des Anschlussträgers 1 angeordnet sein.
Die erste Anschlussschicht 4 und die zweite Anschlussschicht 5 sind vorliegend durch dielektrisches Material voneinander elektrisch isoliert, das eine Dicke von höchstens 100 Mikrometer aufweist. Die Durchkontaktierung 8 in diesem dielektrischen Material ist bevorzugt mit einem Laser erzeugt. Die zweite Anschlussschicht 4 und die dritte Anschlussschicht 5 sind vorliegend durch ein dielektrisches Material voneinander elektrisch isoliert, das eine Dicke von mindestens 300 Mikrometer aufweist. Auf diesen Art und Weise wird der Anschlussträger 1 steif ausgebildet, so dass er eine geringe Durchbiegung aufweist. Die Durchkontaktierung 8 in dem dielektrischen Material, das die erste Anschlussschicht 4 und die zweite Anschlussschicht 5 voneinander elektrisch isoliert, ist bevorzugt gebohrt.
Die Halbleiterchips 3 werden beispielsweise durch Kleben mit einem silbergefüllten Leitkleber 13 auf den elektrischen Anschlussstellen befestigt. Zwischen den Halbleiterchips 3 sind Kleberfallen 14 angeordnet, die Kurzschlüsse vermeiden. Weiterhin werden die vorderseitigen elektrischen Kontakte der Halbleiterchips 3 mit einem Bonddraht 10 mit einer elektrischen Anschlussstelle auf der ersten Hauptfläche 2 des Anschlussträgers 1 elektrisch leitend verbunden. Die Bonddrähte 10 der jeweils außen liegenden Halbleiterchips 3 sind hierbei aus Gold gebildet, während die Bonddrähte 10 der innen liegenden Halbleiterchips 3 einen Goldkern aufweisen, der mit Silber beschichtet ist.
Die Vielzahl an Halbleiterchips 3 umfasst eine Vielzahl an rot emittierenden, grün emittierenden und blau emittierenden Halbleiterchips 3. Bei den grün emittierenden Halbleiterchips 3 und den blau emittierenden Halbleiterchips 3 handelt es sich vorliegend um Volumenemitter mit zwei vorderseitigen elektrischen Kontakten, während die rot emittierenden Halbleiterchips 3 als Dünnfilm-Halbleiterchips ausgebildet sind, die einen einzigen vorderseitigen elektrischen Kontakt aufweisen. Bei den Volumenemittern kann der vorderseitige zweite elektrische Kontakt ebenfalls mit ersten Anschlussschicht 4 elektrisch leitend verbunden sein, um eine Anbindung an die Schaltung der Spalten zu erzielen.
Die rot emittierenden, grün emittierenden und blau emittierenden Halbleiterchips 3 sind alternierend in parallel zu einander angeordneten Reihen auf dem Anschlussträger 1 angeordnet (2). Je ein rot emittierender, ein grün emittierender und ein blau emittierender Halbleiterchip 3 bilden gemeinsam ein Pixel 12 aus. Die Halbleiterchips 3 sind über ihren vorderseitigen Kontakt mit einer Anschlussstelle auf dem Anschlussträger 1 elektrisch leitend mit einem Bonddraht 10 verbunden. Hierbei teilen sich jeweils zwei benachbarte Halbleiterchips 3 gleicher Emissionsfarbe eine gemeinsame Anschlussstelle in der Nähe der Durchkontaktierung 8.
In einem nächsten Schritt, der schematisch in den 3 und 4 dargestellt ist, werden die freiliegenden Bereiche der metallischen Anschlussstellen, der Kleberhof des Leitklebers 13 und die mittleren Bonddrähte 10 mit der Silberschicht geschwärzt, beispielsweise durch einen Oxidationsprozess.
In einem nächsten Schritt, der schematisch in den 5 und 6 dargestellt ist, werden die Halbleiterchips 3 mit einer Umhüllung 11 versehen, die die Halbleiterchips 3 und die Bonddrähte 10 vollständig umhüllt. Die Umhüllung 11 ist in Segmente 15 unterteilt, wobei jedes Segment 15 ein einziges Pixel 12 vollständig umhüllt. Die Segmente 15 sind voneinander durch Gräben 16 getrennt. Die Gräben 16 können beispielsweise durch Sägen erzeugt werden. Weiterhin ist es auch möglich, dass die Gräben 16 bei dem Mold-Prozess erzeugt werden.
Die strahlungsemittierende Vorrichtung gemäß dem Ausführungsbeispiel der 7 bis 9 weist im Unterschied zu der strahlungsemittierenden Vorrichtung gemäß dem Ausführungsbeispiel der 1 bis 8 einen Anschlussträger 1 auf, der vergleichsweise dünn ausgebildet ist. Der Anschlussträger 1 weist einen Kern auf, der bevorzugt aus einem schwarzen, flexiblen Material, wie Polyimid, Polyarylat, Polyethersulfon, gebildet ist. Weiterhin weist der Anschlussträger 1 eine erste Anschlussschicht 4 und eine zweite Anschlussschicht 5 auf, wobei die erste Anschlussschicht 4 an einer ersten Hauptfläche 2 des Anschlussträgers 1 angeordnet ist und die zweite Anschlussschicht 5 an einer zweiten Hauptfläche 9 des Anschlussträgers 1, die der ersten Hauptfläche 2 gegenüber liegt. Die erste Anschlussschicht 4 und die zweite Anschlussschicht 5 sind metallisch und strukturiert ausgebildet. Die erste Anschlussschicht 4 und die zweite Anschlussschicht 5 sind mit Durchkontaktierungen 8 durch den Kern elektrisch leitend mit einander verbunden. Weiterhin ist vorliegend auf die zweite Hauptfläche 9 des Anschlussträgers 1 eine Lötschicht 17 aufgebracht.
Aus Gründen der Übersichtlichkeit zeigen die 7 bis 9 nur ein einziges Pixel 12, das aus einem roten, einem grünen und einem blauen Halbleiterchip 3 gebildet ist. Die strahlungsemittierende Vorrichtung weist jedoch mehrere solche Pixel 12 auf. 7 zeigt eine schematische Draufsicht auf das Pixel 12, während 8 eine schematische Schnittdarstellung entlang der Linie A-A' und die 9 eine schematische Schnittdarstellung entlang der Linie B-B' zeigt.
Die erste Anschlussschicht 4 weist parallel zueinander angeordnete Leiterbahnen auf, die als gemeinsame Anodenleitungen für die Halbleiterchips 3 dienen. Der rote Halbleiterchip 3 eines Pixels, der als Dünnfilmhalbleiterchip ausgebildet ist, ist über seinen rückseitigen elektrischen Kontakt durch einen Silberleitkleber mit der Anodenleitung elektrisch leitend verbunden, während jeweils ein vorderseitiger elektrischer Kontakt der volumenemittierenden grünen und blauen Halbleiterchips 3 jeweils mit einem Bonddraht 10 elektrisch leitend mit einer Ausbuchtung der Anodenleitung elektrisch leitend verbunden ist. Auch die grün emittierenden Halbleiterchips 3 und die blau emittierenden Halbleiterchips 3 sind mit einem Silberleitkleber auf der Anodenleitung befestigt, wobei kein elektrischer Kontakt hergestellt werden soll. Um die Gefahr von Kurzschlüssen zu minimieren sind zwischen den Halbleiterchips 3 Kleberfallen 14 angeordnet.
Weiterhin weist die erste Anschlussschicht 4 Kathodenleitungen auf, die ebenfalls parallel zueinander angeordnet sind und senkrecht auf den Anodenleitungen stehen. Die Kathodenleitungen sind Teil der zweiten Anschlussschicht 5. Die Halbleiterchips 3 sind mit jeweils einem vorderseitigen elektrischen Kontakt elektrisch leitend über einen Bonddraht 10 mit Durchkontaktierungen 8 zu den Kathodenleitungen verbunden. Eine externe Kontaktierung ist über die zweite Anschlussschicht 5 möglich.
Der Bonddraht 10 ist vorliegend mit einem so genannten reverse-BSOB Verfahren (englisch: reverse Ball Stitch On Ball) aufgebracht. Hierbei wird in einem ersten Schritt eine kugelförmige Aufschmelzung des Materials des Bonddrahts 10 auf den vorderseitigen elektrischen Kontakt des Halbleiterchips 3 aufgebracht. In einem nächsten Schritt wird wiederum eine kugelförmige Aufschmelzung auf der Kathodenleitung des Anschlussträgers 1 aufgebracht. Schließlich wird ein Bonddraht 10 ausgehend von der kugelförmigen Aufschmelzung auf dem vorderseitigen elektrischen Kontakt des Halbleiterchips 3 zu der kugelförmigen Aufschmelzung auf der Kathodenleitung des Anschlussträgers 1 geführt. Auf diese Art und Weise kann mit Vorteil eine Bonddrahtverbindung zum Anschlussträger 1 hergestellt werden, die nur eine geringe Höhe über der Vorderseite des Halbleiterchips 3 ausbildet.
Der Bonddraht 10 weist beispielsweise einen Durchmesser von ungefähr 20 Mikrometer auf. Beispielsweise weist die Höhe des Bonddrahts 10 über dem Halbleiterchip einen Wert zwischen einschließlich 80 Mikrometer und einschließlich 120 Mikrometer auf. Vorliegend weist der Bonddraht 10 eine Höhe von ungefähr 50 Mikrometer über dem Halbleiterchip 3 auf. Der Bonddraht 10 schließt weiterhin ausgehend vom Anschlussträger 1 mit dessen erster Hauptfläche 2 einen Winkel von ungefähr 90° ein. Eine reverse BSOB Bondverbindung kann vergleichsweise schnell und kostengünstig erzeugt werden.
Auch die Haftung einer reverse BSOB Bondverbindung ist in der Regel vergleichsweise gut.
Jedes Pixel 12 ist weiterhin von einer Umhüllung 11 umgeben, die beispielsweise aus einem klaren Epoxidharz gebildet ist. Die Umhüllung 11 weist Segmente 15 auf, die durch Gräben 16 voneinander getrennt sind. Beispielsweise weist die Umhüllung 11 eine Höhe von ungefähr 100 Mikrometer über dem Halbleiterchip 3 auf.
Aus Gründen der Übersichtlichkeit zeigen auch die 10 bis 12 nur ein einziges Pixel 12, das aus einem roten, einem grünen und einem blauen Halbleiterchip 3 gebildet ist. Die strahlungsemittierende Vorrichtung weist jedoch mehrere solche Pixel 12 auf. 10 zeigt eine schematische Draufsicht auf das Pixel 12, während 11 eine schematische Schnittdarstellung entlang der Linie A-A' und die 12 eine schematische Schnittdarstellung entlang der Linie B-B' zeigt.
Bei dem Verfahren gemäß dem Ausführungsbeispiel der 10 bis 14 werden wiederum zunächst Halbleiterchips 3 auf eine Anodenleitung eines bereit gestellten Anschlussträgers 1 aufgebracht. Der Anschlussträger 1 ist vergleichsweise dünn ausgebildet im Vergleich zu einer später aufgebrachten Umhüllung 11 der Halbleiterchips 3. Ein vorderseitiger elektrischer Kontakt jedes Halbleiterchips 3 wird vorliegend mit jeweils einem Bonddraht 10 mit zwei Anschlussstellen auf dem Anschlussträger 1 elektrisch leitend verbunden, die zu einer Kathodenleitung gehört. Die Kathodenleitung ist Teil einer ersten Anschlussschicht 4 auf der ersten Hauptfläche 2 des Anschlussträgers 1. Bei der Bonddrahtverbindungen handelt es sich vorliegend um Wedge-Wedge-Bonddrahtverbindungen. Die Wedge-Wedge-Bonddrahtverbindung zeichnet sich insbesondere dadurch aus, dass er einen vergleichsweise kleinen Winkel α mit einer Oberfläche des vorderseitigen elektrischen Kontakts des Halbleiterchips 3 einschließt. Der Winkel α liegt beispielsweise zwischen einschließlich 5° und einschließlich 20°. Im Unterschied zu der oben beschriebenen reverse BSOB Bondverbindung ist eine Wedge-Wedge-Bondverbindung vergleichsweise zeit- und kostenintensiv.
Mit Hilfe der Bonddrähte 10 werden Drahtbrücken zu den Kathodenleitungen ausgebildet. Auf diese Art und Weise kann die elektrische Kontaktierung der Halbleiterchips 3 entlang Spalten und Zeilen, die aufeinander senkrecht stehen, mit einer ersten elektrischen Anschlussschicht 4 auf der ersten Hauptfläche 2 des Anschlussträgers 1 und einer zweiten elektrischen Anschlussschicht 5 auf der zweiten Hauptfläche 9 des Anschlussträgers 1 realisiert werden. Die erste Anschlussschicht 4 umfasst hierbei die Anodenleitung und die Kathodenleitung auf der ersten Hauptfläche 2 des Anschlussträgers 1 und die zweite Anschlussschicht 5 die elektrischen Anschlussstellen auf der zweiten Hauptfläche 9 des Anschlussträgers 1.
Die Anodenleitung, die Kathodenleitung und der Silberleitkleber 13 zur Befestigung der Halbleiterchips 3 sind metallische Elemente auf der ersten Hauptfläche 2 des Anschlussträgers 1. Insbesondere weisen diese metallischen Elemente eine Silberoberfläche auf. Die metallischen Elemente auf der ersten Hauptfläche 2 des Anschlussträgers 1 werden geschwärzt, wie beispielsweise schematisch in den 14 und 13 dargestellt. Zur Schwärzung der metallischen Elemente werden diese beispielsweise mit einem Sauerstoffplasma beaufschlagt, so dass die silberhaltige Oberfläche zu Silberoxid oxidiert und dadurch geschwärzt wird.
15 zeigt eine schematische Schnittdarstellung einer strahlungsemittierenden Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel, deren Herstellung beispielsweise anhand der 10 bis 14 bereits beschrieben wurde. Die strahlungsemittierende Vorrichtung gemäß der 15 weist einen Anschlussträger 1 auf, der auf einer ersten Hauptfläche 2 mit metallischen Anschlussstellen und auf einer zweiten Hauptfläche p mit externen metallischen Anschlussstellen versehen ist. Die Anschlussstellen der ersten Hauptfläche und der zweiten Hauptfläche des Anschlussträgers sind mit Durchkontaktierungen miteinander elektrisch leitend verbunden. Die Anschlussstellen der ersten Hauptfläche 1 sind Teil der ersten Anschlussschicht 4 und die Anschlussstellen der zweiten Hauptfläche 9 sind Teil der zweiten Anschlussschicht 5.
Weiterhin umfasst die strahlungsemittierende Vorrichtung gemäß der 15 strahlungsemittierende Halbleiterchips 3, die beispielsweise mit einem silbergefüllten Leitkleber 13 auf die Anschlussstellen der ersten Hauptfläche 2 aufgebracht sind. Vorderseitig sind die Halbleiterchips 3 mit Wedge-Wedge-Bonddrahtverbindungen seitlich mit jeweils einer Anschlussstelle elektrisch leitend verbunden. Weiterhin sind die Anschlusselemente und die Bonddrähte 10 geschwärzt, beispielsweise mit Hilfe eines Oxidationsprozesses. Zudem weist die strahlungsemitttierende Vorrichtung eine segmentierte Umhüllung 11 auf.
Die strahlungsemittierende Vorrichtung gemäß dem Ausführungsbeispiel der 16 und 17 ist ein optoelektronisches Bauelement mit genau drei Halbleiterchips 3. 17 zeigt hierbei eine schematische Schnittdarstellung entlang der Linie A-A' der schematischen Draufsicht gemäß 16. Im Unterschied zu der strahlungsemittierenden Vorrichtung gemäß der 15 weist das optoelektronische Bauelement gemäß den 16 und 17 somit nicht mehrere Pixel 12 auf, sondern lediglich ein einziges Pixel 12 mit einem rot emittierenden Halbleiterchip 3, einem blau emittierenden Halbleiterchip 3 und einem grün emittierenden Halbleiterchip 3. Weiterhin weist der Anschlussträger 1 des optoelektronischen Bauelements der 16 und 17 eine rechteckige Form auf, wobei in drei Ecken des Anschlussträgers 1 jeweils eine Durchkontaktierung 8 für die elektrische Kontaktierung eines Halbleiterchips angeordnet ist. In der vierten Ecke des Anschlussträgers 1 ist weiterhin eine gemeinsame Kontaktstelle eingerichtet.
Die 18 zeigt eine Aufnahme eines volumenemittierenden Halbleiterchips 3 und eines Dünnfilmhalbleiterchips 3, die mit einem silbergefüllten Leitkleber 13 auf einem Anschlussträger 1 befestigt sind. Der Anschlussträger 1 ist galvanisch mit einer Nickel-Silberschicht versehen. Die elektrischen Kontakte der Halbleiterchips 3 sind mit einem Bonddraht 10 mit dem Anschlussträger 1 verbunden. Der Bonddraht ist hierbei aus Gold gebildet.
19 zeigt den Aufbau der 18 nach einer Behandlung mit einem Sauerstoffplasma. Die Oberfläche des Anschlussträgers 1 und auch ein Kleberhof 13 um die Halbleiterchips 3 sind hierbei geschwärzt.
Im Unterschied zu dem Aufbau der 18 und 19 ist bei dem Aufbau gemäß der 20 und 21 ein Silberdraht für die Bonddrähte 10 verwendet. Wie 21 zeigt, werden bei dem Schwärzungsprozess mit Hilfe eines Sauerstoffplasmas auch die Silberdrähte geschwärzt.
22 und 23 zeigen exemplarisch rasterelektronenmikroskopische Aufnahmen der Nickel-Silberbeschichteten Oberfläche des Anschlussträgers 1 gemäß der der 18 bis 21. Mit Hilfe des Sauerstoffplasmas wird eine raue pulvrige Oberfläche erzeugt wird.
Die Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele auf diese beschränkt. Vielmehr umfasst die Erfindung jedes neue Merkmal sowie jede Kombination von Merkmalen, was insbesondere jede Kombination von Merkmalen in den Patentansprüchen beinhaltet, auch wenn dieses Merkmal oder diese Kombination selbst nicht explizit in den Patentansprüchen oder Ausführungsbeispielen angegeben ist.
Bezugszeichenliste

1: Anschlussträger
2: erste Hauptfläche des Anschlussträgers
3: Halbleiterchip
4: erste Anschlussschicht
5: zweite Anschlussschicht
6: dritte Anschlussschicht
7: vierte Anschlussschicht
8: Durchkontaktierung
9: zweite Hauptfläche des Anschlussträgers
10: Bonddraht
11: Umhüllung
12: Pixel
13: Leitkleber
14: Kleberfalle
15: Segment
16: Graben
17: Lötschicht

Claims

Strahlungsemittierende Vorrichtung mit: - mindestens einem strahlungsemittierenden Halbleiterchip (3), und - einem Anschlussträger (1) mit einer ersten Hauptfläche (2), auf die der Halbleiterchip (3) aufgebracht ist, wobei die erste Hauptfläche (2) metallische Elemente aufweist, die schwarz ausgebildet sind.
Strahlungsemittierende Vorrichtung nach dem vorherigen Anspruch, die einen rot emittierenden, einen grün emittierenden und einen blau emittierenden Halbleiterchip (3) und einen Anschlussträger (1) mit einer rechteckigen Form aufweist, wobei drei Ecken des Anschlussträgers (1) jeweils eine Durchkontaktierung (8) für jeweils einen Halbleiterchip (3) aufweist und die vierte Ecke des Anschlussträgers (1) eine Durchkontaktierung (8) für einen gemeinsamen Kontakt der drei Halbleiterchips (3).
Strahlungsemittierende Vorrichtung nach einem der obigen Ansprüche, bei der die schwarze Oberfläche des metallischen Elements durch eine oxidierte Silberoberfläche, durch eine schwarznickelhaltige Oberfläche, durch eine schwarzchromhaltige Oberfläche oder durch eine gebeizte Kupferoberfläche gebildet ist.
Strahlungsemittierende Vorrichtung nach einem der obigen Ansprüche, mit: - einer Vielzahl rot emittierender, grün emittierender und blau emittierender Halbleiterchips (3), die in Pixeln (12) angeordnet sind, wobei jedes Pixel (12) einen grün emittierenden, einen rot emittierenden und einen blau emittierenden Halbleiterchip (3) umfasst, und - einer strahlungsdurchlässigen Umhüllung (11).
Strahlungsemittierende Vorrichtung nach dem vorherigen Anspruch, bei dem die Umhüllung (11) eine Vielzahl an Segmenten (15) aufweist, wobei jedes Segment (15) ein Pixel (12) umhüllt.
Strahlungsemittierende Vorrichtung nach dem vorherigen Anspruch, bei der die Segmente (15) zusammenhängend ausgebildet sind und zwei direkt benachbarte Segmente (15) durch jeweils einen Graben (16) voneinander getrennt sind.
Strahlungsemittierende Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 4 bis 5, bei der die Umhüllung (11) Füllstoffe umfasst, die den thermischen Ausdehnungskoeffizienten der Umhüllung (11) reduziert.
Strahlungsemittierende Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, bei der die Dicke des Anschlussträgers (1) zu der Dicke der Umhüllung (11) höchstens 0,1 beträgt.
Strahlungsemittierende Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, bei der die Dicke des Anschlussträgers (1) zu der Dicke der Umhüllung (11) mindestens 2,5 beträgt.
Strahlungsemittierende Vorrichtung nach einem der obigen Ansprüche, bei der die Halbleiterchips (3) mit geschwärzten Bonddrähten (10) elektrisch kontaktiert sind.
Strahlungsemittierende Vorrichtung nach dem vorherigen Anspruch, bei dem die Oberfläche der Bonddrähte (10) oxidiertes Silber, Schwarznickel, Schwarzchrom oder gebeiztes Kupfer aufweisen.
Strahlungsemittierende Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 11, bei der ein Kern des Bonddrahts (10) aus Gold gebildet ist, der mit einer geschwärzten Silberschicht bedeckt ist.
Pixelmodul für eine Videowand mit mindestens einer Vorrichtung gemäß einem der obigen Ansprüche.
Verfahren zur Herstellung einer strahlungsemittierenden Vorrichtung mit den folgenden Schritten: A) Bereitstellen eines Anschlussträgers (10) mit einer ersten Hauptfläche, auf der metallische Elemente angeordnet sind, B) Aufbringen einer Vielzahl strahlungsemittierender Halbleiterchips (3) auf die erste Hauptfläche (2) des Anschlussträgers (1), und C) Schwärzen der metallischen Elemente.
Verfahren nach dem vorherigen Anspruch, bei dem die Schwärzung der metallischen Elemente mit einem der folgenden Verfahren durchgeführt wird: Behandlung mit einem Sauerstoffplasma, Schwarz-Verchromen oder Behandlung mit einer Messing-Blaubeize.
Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 15, bei dem die Halbleiterchips (3) mit Bonddrähten (10) elektrisch kontaktiert werden, und - die Bonddrähte (10) bei dem Schwärzen der metallischen Elemente ebenfalls geschwärzt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 16, bei dem - eine Vielzahl rot emittierender, grün emittierender und blau emittierender Halbleiterchips (3) in Pixeln (12) auf dem Anschlussträger (1) angeordnet werden, wobei jedes Pixel (12) einen grün emittierenden, einen rot emittierenden und einen blau emittierenden Halbleiterchip (3) umfasst, und - eine Umhüllung (11) über den Halbleiterchips (3) aufgebracht wird, und - Gräben (16) in der Umhüllung (11) gebildet werden, so dass Segmente (15) in der Umhüllung (11) entstehen, wobei jedes Segment (15) ein Pixel (12) umhüllt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 17, bei dem sämtliche metallischen Element auf der ersten Hauptfläche (2) des Anschlussträgers (1) und sämtliche Bonddrähte (10) silberhaltige Oberflächen aufweisen, die durch einen Oxidationsprozess geschwärzt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 18, bei dem - die Halbleiterchips (3) mit einem silberhaltigen Klebstoff oder einem silberhaltigen Lot auf der ersten Hauptfläche (2) des Anschlussträgers (1) befestigt werden, wobei auf der ersten Hauptfläche des Anschlussträgers (1) der silberhaltige Klebstoff oder das silberhaltigen Lot teilweise frei zugänglich ist, und - bei dem Schwärzen der metallischen Elemente auch die frei zugänglichen Bereiche des silberhaltigen Klebstoffs oder des silberhaltigen Lots geschwärzt werden.