DE102017107834A1 - Strahlungsemittierendes bauelement - Google Patents

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein strahlungsemittierendes Bauelement. Das strahlungsemittierende Bauelement weist einen Träger, einen auf einer Vorderseite des Trägers angeordneten strahlungsemittierenden Halbleiterchip und einen den Halbleiterchip umgebenden Konverter zur Strahlungskonversion auf. Der Halbleiterchip ist ein zur allseitigen Strahlungsemission ausgebildeter Volumenemitter. Der Halbleiterchip ist an einer dem Träger zugewandten Rückseite mit Hilfe von metallischen Kontaktelementen mit dem Träger elektrisch verbunden. Die Kontaktelemente dienen als Abstandshalter, so dass ein Zwischenraum zwischen der Rückseite des Halbleiterchips und der Vorderseite des Trägers vorliegt. Der Konverter umgibt den Halbleiterchip allseitig und ist in dem Zwischenraum zwischen dem Halbleiterchip und dem Träger angeordnet. Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Verfahren zum Herstellen eines strahlungsemittierenden Bauelements.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein strahlungsemittierendes Bauelement. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Herstellen eines strahlungsemittierenden Bauelements.
  • Ein herkömmliches strahlungsemittierendes Bauelement kann einen Träger, einen auf dem Träger angeordneten strahlungsemittierenden Halbleiterchip und einen auf dem Träger angeordneten und den Halbleiterchip umgebenden Konverter zur Strahlungskonversion aufweisen. Der Halbleiterchip kann ein Volumenemitter sein, welcher zur Emission einer primären blauen Lichtstrahlung ausgebildet ist. Mit Hilfe des Konverters kann die primäre Lichtstrahlung wenigstens teilweise konvertiert werden. Auf diese Weise kann eine weiße Lichtstrahlung erzeugt werden. Im Bereich der Rückseite kann innerhalb oder außerhalb des Halbleiterchips ein Spiegel vorgesehen sein. Mittels des Spiegels kann die primäre Lichtstrahlung in Richtung der Vorderseite des Halbleiterchips reflektiert werden.
  • Bei dem vorgenannten strahlungsemittierenden Bauelement kann es zu einer Strahlungsabsorption in dem Halbleiterchip kommen. Dies betrifft vor allem die in Richtung des Spiegels abgestrahlte, an diesem rückreflektierte und den Halbleiterchip durchlaufende primäre Lichtstrahlung. Denn von den Halbleiter- und Kontaktschichten des Halbleiterchips kann hauptsächlich die primäre Lichtstrahlung absorbiert werden. Eine Folge hiervon ist ein Verlust an Lichtausbeute.
  • Ein möglicher Ansatz zum Verringern der Verluste besteht darin, den Halbleiterchip möglichst klein zu gestalten, um eine Reabsorption der primären Lichtstrahlung in dem Halbleiterchip zu verkleinern. Hierdurch können die Ausbeuteverluste jedoch nur teilweise verringert werden. Auch ist dieser Ansatz mit einer Begrenzung der maximalen Chipgröße verbunden.
  • Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein verbessertes strahlungsemittierendes Bauelement und ein Verfahren zum Herstellen eines verbesserten strahlungsemittierenden Bauelements anzugeben.
  • Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
  • Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird ein strahlungsemittierendes Bauelement vorgeschlagen. Das Bauelement weist einen Träger, einen auf einer Vorderseite des Trägers angeordneten strahlungsemittierenden Halbleiterchip und einen den Halbleiterchip umgebenden Konverter zur Strahlungskonversion auf. Der Halbleiterchip ist ein zur allseitigen Strahlungsemission ausgebildeter Volumenemitter. Der Halbleiterchip ist an einer dem Träger zugewandten Rückseite mit Hilfe von metallischen Kontaktelementen mit dem Träger elektrisch verbunden. Die Kontaktelemente dienen als Abstandshalter, so dass ein Zwischenraum zwischen der Rückseite des Halbleiterchips und der Vorderseite des Trägers vorliegt. Hierbei umgibt der Konverter den Halbleiterchip allseitig und ist in dem Zwischenraum zwischen dem Halbleiterchip und dem Träger angeordnet.
  • Das strahlungsemittierende Bauelement weist einen auf einem Träger angeordneten volumenemittierenden Halbleiterchip auf, welcher zur allseitigen Strahlungsemission ausgebildet ist. Ein solcher Halbleiterchip kann eine Lichtstrahlung über alle Seiten des Halbleiterchips abstrahlen, einschließlich der Rückseite. Lediglich diejenigen Stellen der Rückseite, an welchen der Halbleiterchip mit Hilfe von metallischen Kontaktelementen mit dem Träger elektrisch verbunden ist, können verdeckt sein, so dass an diesen Stellen keine Strahlungsemission über die Rückseite erfolgen kann.
  • Die im Bereich der Rückseite des strahlungsemittierenden Halbleiterchips verwendeten metallischen Kontaktelemente werden zur elektrischen Verbindung zwischen dem Halbleiterchip und dem Träger genutzt, und dienen als Abstandshalter. Auf diese Weise ist seitlich und zwischen den Kontaktelementen ein Zwischenraum zwischen der Rückseite des Halbleiterchips und der gegenüberliegenden Vorderseite des Trägers gebildet.
  • Korrespondierend zu der Ausgestaltung des Halbleiterchips zur allseitigen Strahlungsemission weist das strahlungsemittierende Bauelement einen Konverter zur Strahlungskonversion auf, welcher den Halbleiterchip allseitig umgibt. Hierbei grenzt der Konverter an alle strahlungsemittierenden Seiten des Halbleiterchips an, einschließlich der Rückseite, und befindet sich auch in dem zwischen dem Halbleiterchip und dem Träger vorhandenen Zwischenraum. Auf diese Weise kann eine allseitige Strahlungskonversion bewirkt werden. Der Zwischenraum kann vollständig mit dem Konverter ausgefüllt sein.
  • Im Betrieb des strahlungsemittierenden Bauelements kann der Halbleiterchip eine primäre Lichtstrahlung allseitig abstrahlen. Die primäre Lichtstrahlung kann mit Hilfe des den Halbleiterchip allseitig umschließenden Konverters an allen Chipseiten wenigstens teilweise konvertiert, also wenigstens teilweise in eine oder mehrere Konversionsstrahlungen, auch als sekundäre Lichtstrahlung(en) bezeichnet, umgewandelt werden. Hiermit verbunden ist eine ortsnahe Extraktion der primären Lichtstrahlung an allen Chipseiten, so dass eine interne Absorption bzw. Reabsorption der primären Lichtstrahlung in dem Halbleiterchip unterdrückt werden kann. Eine Konversionsstrahlung kann im Gegensatz zu der primären Lichtstrahlung einer wesentlich geringeren Absorption in dem Halbleiterchip unterliegen. Ferner kann aufgrund des den Konverter enthaltenden Zwischenraums zwischen dem Halbleiterchip und dem Träger eine geringere Absorption von Lichtstrahlung an dem Träger bewirkt werden. Infolgedessen kann sich das strahlungsemittierende Bauelement durch eine effiziente Betriebsweise mit einer hohen Lichtausbeute auszeichnen.
  • Über die metallischen Kontaktelemente kann nicht nur eine elektrische Verbindung, sondern kann auch eine effiziente thermische Anbindung des strahlungsemittierenden Halbleiterchips an den Träger hergestellt sein, welcher als Wärmesenke dienen kann. Auf diese Weise ist eine effiziente Entwärmung des Halbleiterchips im Betrieb des strahlungsemittierenden Bauelements möglich. Diese Eigenschaft begünstigt eine effiziente Betriebsweise und führt zu einer hohen Lebensdauer des strahlungsemittierenden Bauelements.
  • Von Vorteil für die Lebensdauer des strahlungsemittierenden Bauelements ist des Weiteren, dass zur Verbindung zwischen dem strahlungsemittierenden Halbleiterchip und dem Träger die metallischen Kontaktelemente an der Rückseite des Halbleiterchips verwendet werden. Dies ist stabiler als die bei herkömmlichen Bauelementen übliche Verwendung von Bonddrähten. Durch das Weglassen von Bonddrähten können ferner an solchen Bonddrähten auftretende Absorptionsverluste vermieden werden.
  • Im Folgenden werden weitere mögliche Ausführungsformen und Details beschrieben, welche für das strahlungsemittierende Bauelement und dessen Bestandteile in Betracht kommen können.
  • Die von dem strahlungsemittierenden Halbleiterchip abgegebene primäre Lichtstrahlung kann zum Beispiel eine blaue Lichtstrahlung sein. Die primäre Lichtstrahlung kann mit Hilfe des Konverters in eine oder mehrere Konversionsstrahlungen, zum Beispiel aus dem gelben, grünen und/oder roten Spektralbereich, umgesetzt werden. Auf diese Weise kann zum Beispiel eine weiße Lichtstrahlung erzeugt werden.
  • Der strahlungsemittierende Halbleiterchip kann ein LED-Chip (Light Emitting Diode) sein. In einer weiteren Ausführungsform weist der Halbleiterchip ein strahlungsdurchlässiges Chipsubstrat aus zum Beispiel Saphir und eine auf dem Chipsubstrat angeordnete Halbleiterschichtenfolge mit einer aktiven Zone zur Strahlungserzeugung auf. Die Halbleiterschichtenfolge kann auf einer dem Träger zugewandten Rückseite des Chipsubstrats angeordnet sein.
  • In einer weiteren Ausführungsform weist der strahlungsemittierende Halbleiterchip eine quaderförmige Gestalt und somit sechs Chipseiten auf, d.h. neben der Rückseite eine der Rückseite entgegengesetzte Vorderseite und vier laterale Seitenflanken. Der Konverter kann an die sechs Seiten des Halbleiterchips angrenzen. Im Betrieb des strahlungsemittierenden Bauelements kann der Halbleiterchip die primäre Lichtstrahlung über alle sechs Seiten abstrahlen, und kann der Konverter die von den sechs Seiten abgegebene primäre Lichtstrahlung wenigstens teilweise konvertieren.
  • Wie oben angegeben wurde, ist der Halbleiterchip zur allseitigen Strahlungsemission ausgebildet, so dass eine Lichtabstrahlung auch über die dem Träger zugewandte Rückseite des Halbleiterchips erfolgen kann. Zu diesem Zweck ist gemäß einer weiteren Ausführungsform vorgesehen, dass der Halbleiterchip keinen zur Strahlungsreflexion eingesetzten Spiegel wie zum Beispiel eine metallische Spiegelschicht an dessen Rückseite aufweist. In diesem Zusammenhang ist es möglich, dass der verwendete Halbleiterchip ein kostengünstiger volumenemittierender Saphirchip, und nicht ein teurer volumenemittierender und mit Spiegel ausgestatteter Flip-Chip ist. Hierbei kann der Halbleiterchip lediglich nach Art eines Flip-Chips auf dem Träger montiert sein. Dadurch kann das strahlungsemittierende Bauelement kostengünstig hergestellt sein.
  • In einer weiteren Ausführungsform weist der den Halbleiterchip tragende Träger des strahlungsemittierenden Bauelements metallische Leiterstrukturen auf, mit welchen der Halbleiterchip elektrisch verbunden ist. Über die Leiterstrukturen kann der Halbleiterchip im Betrieb des strahlungsemittierenden Bauelements mit elektrischer Energie versorgt werden.
  • Die metallischen Leiterstrukturen des Trägers können an einer der Vorderseite entgegengesetzten Rückseite des Trägers frei zugänglich sein. An dieser Stelle können die Leiterstrukturen rückseitige Kontaktflächen bilden. In dieser Ausgestaltung eignet sich das strahlungsemittierende Bauelement für eine Oberflächenmontage (SMT, Surface Mounting Technology).
  • In einer weiteren Ausführungsform ist die Vorderseite des Trägers reflektiv bzw. hochreflektiv ausgestaltet. Hierdurch kann eine Absorption von Lichtstrahlung an dem Träger weiter unterdrückt, und kann eine effiziente Betriebsweise des strahlungsemittierenden Bauelements weiter begünstigt werden.
  • Der Träger kann zum Beispiel ein leiterrahmenbasierter Träger sein, welcher einen mit einem reflektiven Kunststoffmaterial zum Teil umschlossenen metallischen Leiterrahmen aufweist. Möglich ist auch die Verwendung eines mit metallischen Leiterstrukturen versehenen keramischen Trägers. In dieser Ausgestaltung kann der keramische Träger zusätzlich eine reflektive Kunststoffschicht an der Vorderseite aufweisen.
  • Darüber hinaus kann der Träger zum Beispiel eine als Reflektor dienende Kavität an der Vorderseite aufweisen, innerhalb derer der Halbleiterchip und der Konverter auf dem Träger angeordnet sind. Eine solche Bauform kann zum Beispiel bei einem leiterrahmenbasierten Träger verwirklicht sein.
  • Der strahlungsemittierende Halbleiterchip kann auf dem Träger aufgelötet sein, so dass der Halbleiterchip und der Träger über ein Lotmittel verbunden sind. Des Weiteren können die metallischen Kontaktelemente, mit deren Hilfe der Halbleiterchip mit dem Träger verbunden ist und welche als Abstandshalter dienen, Bestandteile des Trägers und/oder Bestandteile des Halbleiterchips sein. In diesem Zusammenhang können folgende Ausgestaltungen in Betracht kommen.
  • In einer weiteren Ausführungsform weist der Träger an der Vorderseite hervorstehende Kontaktabschnitte von metallischen Leiterstrukturen auf, durch welche die Kontaktelemente bzw. wenigstens ein Teil der Kontaktelemente gebildet ist. Der Halbleiterchip kann hierzu korrespondierende Kontaktflächen an der Rückseite aufweisen, welche mit hervorstehenden Kontaktabschnitten des Trägers elektrisch verbunden sind.
  • In einer weiteren Ausführungsform weist der strahlungsemittierende Halbleiterchip an der Rückseite hervorstehende Chipkontakte auf, durch welche die Kontaktelemente bzw. wenigstens ein Teil der Kontaktelemente gebildet ist. Der Träger kann hierzu korrespondierende Kontaktflächen an der Vorderseite aufweisen, welche mit hervorstehenden Chipkontakten des Halbleiterchips elektrisch verbunden sind.
  • Es ist des Weiteren möglich, dass die metallischen Kontaktelemente durch an der Vorderseite hervorstehende Kontaktabschnitte des Trägers und durch an der Rückseite hervorstehende Chipkontakte des Halbleiterchips gebildet sind. In dieser Ausgestaltung können die hervorstehenden Kontaktabschnitte des Trägers und die hervorstehenden Chipkontakte des Halbleiterchips elektrisch miteinander verbunden sein.
  • In Bezug auf die vorgenannten Ausführungsformen kann die elektrische Verbindung zwischen den Fügepartnern, wie zuvor angedeutet, unter Anwendung eines Lötprozesses verwirklicht sein, so dass die Verbindung jeweils über ein Lotmittel bzw. eine Schicht eines Lotmittels hergestellt ist. Eine solche Verbindung lässt sich reproduzierbar erzeugen und kann sich durch einen geringen Wärmewiderstand auszeichnen, was eine effiziente Entwärmung des Halbleiterchips begünstigt. Darüber hinaus kann die Lotschicht mit einer geringen Dicke, zum Beispiel mit einer Dicke in einem Bereich von 1µm bis 2µm, ausgebildet sein. Hierdurch kann eine Höhe des zwischen dem Halbleiterchip und dem Träger vorliegenden Zwischenraums mit einer hohen Genauigkeit festgelegt sein. Auch kann im Betrieb des strahlungsemittierenden Bauelements lediglich eine geringe Absorption von Lichtstrahlung an dem Lotmittel auftreten.
  • In einer weiteren Ausführungsform weisen die metallischen Kontaktelemente eine reflektive metallische Beschichtung auf. Hierbei kann es sich zum Beispiel um eine Silberbeschichtung handeln. In dieser Ausgestaltung kann im Betrieb des strahlungsemittierenden Bauelements eine Absorption von Lichtstrahlung an den Kontaktelementen unterdrückt werden.
  • Die metallischen Kontaktelemente können eine sockelförmige Gestalt besitzen und in Draufsicht gesehen zum Beispiel eine kreisförmige Kontur aufweisen. Möglich ist auch eine andere Kontur wie zum Beispiel eine rechteckige bzw. quadratische Kontur. Ferner können die Kontaktelemente in Draufsicht gesehen eine längliche Gestalt besitzen. Es möglich, dass der strahlungsemittierende Halbleiterchip mit Hilfe von zwei voneinander beabstandeten Kontaktelementen mit dem Träger verbunden ist. Alternativ kann eine größere Anzahl an Kontaktelementen, zum Beispiel drei Kontaktelemente, zur Verbindung des Halbleiterchips mit dem Träger vorgesehen sein. Derartige Ausgestaltungen können abhängig sein von einem zum Verbinden des Halbleiterchips mit dem Träger eingesetzten Lötprozess.
  • In einer weiteren Ausführungsform ist von der Rückseite des strahlungsemittierenden Halbleiterchips trotz der in diesem Bereich vorhandenen metallischen Kontaktelemente ein Anteil von wenigstens 80% unverdeckt und steht damit zur Strahlungsemission zur Verfügung. Möglich ist zum Beispiel ein freier Anteil der Rückseite des Halbleiterchips im Bereich von 90%. In dieser Ausgestaltung können die Kontaktelemente solche lateralen Abmessungen aufweisen, dass eine effiziente thermische Anbindung des Halbleiterchips an den Träger möglich ist, und der Halbleiterchip auch rückseitig einen großen Teil der primären Lichtstrahlung abgeben kann.
  • In einer weiteren Ausführungsform weist der mit Hilfe der metallischen Kontaktelemente bereitgestellte Zwischenraum zwischen dem strahlungsemittierenden Halbleiterchip und dem Träger eine Höhe von wenigstens 10µm auf. Auf diese Weise kann ein großer Teil der im Betrieb des strahlungsemittierenden Bauelements über die Rückseite des Halbleiterchips abgegebenen primären Lichtstrahlung mit Hilfe des in dem Zwischenraum angeordneten Konverters konvertiert werden, so dass dieser nicht mehr in dem Halbleiterchip absorbiert werden kann.
  • Der Zwischenraum zwischen dem Halbleiterchip und dem Träger kann auch eine Höhe von wenigstens 30µm oder 40µm aufweisen. In einer weiteren Ausführungsform weist der Zwischenraum zwischen dem Halbleiterchip und dem Träger eine Höhe von wenigstens 50µm auf. Hierdurch kann der Konverter in zuverlässiger Weise im Rahmen einer Herstellung des strahlungsemittierenden Bauelements in den Zwischenraum eingebracht werden.
  • In einer weiteren Ausführungsform weist der Konverter ein strahlungsdurchlässiges Grundmaterial und darin enthaltene Leuchtstoffpartikel auf. Das Grundmaterial, auch Matrixmaterial genannt, kann ein Kunststoffmaterial wie zum Beispiel ein Silikonmaterial sein. Diese Ausgestaltung begünstigt eine kostengünstige Herstellung des strahlungsemittierenden Bauelements. Es ist möglich, dass der Konverter eine Art von Leuchtstoffpartikeln oder Mischungen aus verschiedenen Arten von Leuchtstoffpartikeln aufweist. Ferner kann der Konverter derart ausgebildet sein, dass die primäre Lichtstrahlung des strahlungsemittierenden Halbleiterchips in unterschiedlichen Bereichen des Konverters unterschiedlich konvertiert wird.
  • In einer weiteren Ausführungsform weist der Konverter eine an den strahlungsemittierenden Halbleiterchip und an den Träger angrenzende sedimentierte Konversionsschicht auf. Diese Konversionsschicht, welche durch Sedimentieren von Leuchtstoffpartikeln erzeugt sein kann, kann eine hohe Konzentration an Leuchtstoffpartikeln aufweisen. Hierdurch ist eine effiziente Entwärmung von Leuchtstoffpartikeln und damit des Konverters im Betrieb des strahlungsemittierenden Bauelements möglich, was die Lebensdauer des Bauelements begünstigt.
  • In einer weiteren Ausführungsform weist der Konverter eine erste und eine zweite Konversionsschicht auf. Die erste Konversionsschicht ist in dem Zwischenraum zwischen dem Halbleiterchip und dem Träger angeordnet und grenzt an die Rückseite des Halbleiterchips an. Die zweite Konversionsschicht grenzt an eine der Rückseite entgegengesetzte Vorderseite und an laterale Seitenflanken des Halbleiterchips an. Die erste und zweite Konversionsschicht sind zum Erzeugen unterschiedlicher Konversionsstrahlungen ausgebildet.
  • Die erste und zweite Konversionsschicht können, entsprechend der oben beschriebenen Ausgestaltung, ein strahlungsdurchlässiges Grundmaterial und darin enthaltene Leuchtstoffpartikel aufweisen. Die erste und/oder zweite Konversionsschicht können eine Art von Leuchtstoffpartikeln oder Mischungen aus verschiedenen Arten von Leuchtstoffpartikeln aufweisen. Für das Erzeugen unterschiedlicher Konversionsstrahlungen können die beiden Konversionsschichten eine unterschiedliche Materialausprägung in Form unterschiedlicher Arten von Leuchtstoffpartikeln aufweisen. Hierbei können die beiden Konversionsschichten derart aufeinander abgestimmt sein, dass eine Reabsorption einer im Betrieb des strahlungsemittierenden Bauelements mit Hilfe der ersten Konversionsschicht erzeugten Konversionsstrahlung in der zweiten Konversionsschicht unterdrückt werden kann. Hierzu können die erste Konversionsschicht zum Erzeugen wenigstens einer ersten, zum Beispiel roten Konversionsstrahlung, und die zweite Konversionsschicht zum Erzeugen wenigstens einer kurzwelligeren zweiten Konversionsstrahlung, zum Beispiel einer gelben, grünen oder gelbgrünen Konversionsstrahlung, ausgebildet sein. Auf diese Weise kann eine effiziente Betriebsweise des strahlungsemittierenden Bauelements weiter begünstigt werden.
  • In Bezug auf die Ausgestaltung des Konverters mit einer ersten und zweiten Konversionsschicht können ferner folgende Merkmale vorliegen. Der Zwischenraum zwischen dem Halbleiterchip und dem Träger kann vollständig mit der ersten Konversionsschicht ausgefüllt sein. Die zweite Konversionsschicht, welche an die erste Konversionsschicht angrenzen kann, kann gegebenenfalls in Form der oben erläuterten sedimentierten Konversionsschicht verwirklicht sein.
  • Das strahlungsemittierende Bauelement kann ein Einzelchip-Bauelement mit einem einzelnen auf dem Träger angeordneten strahlungsemittierenden Halbleiterchip sein. Möglich ist auch eine Ausgestaltung in Form eines Multichip-Bauelements. In einer solchen Ausführungsform weist das Bauelement wenigstens einen weiteren auf der Vorderseite des Trägers angeordneten strahlungsemittierenden Halbleiterchip auf. Der weitere Halbleiterchip kann ebenfalls ein zur allseitigen Strahlungsemission ausgebildeter Volumenemitter sein und an einer dem Träger zugewandten Rückseite mit Hilfe von weiteren metallischen Kontaktelementen mit dem Träger elektrisch verbunden sein. Diese können als Abstandshalter dienen, wodurch ein Zwischenraum zwischen der Rückseite des weiteren Halbleiterchips und der Vorderseite des Trägers vorliegen kann. In entsprechender Weise kann der Konverter den weiteren Halbleiterchip allseitig umgeben und in dem Zwischenraum zwischen dem weiteren Halbleiterchip und dem Träger angeordnet sein.
  • Bei einer Ausgestaltung des strahlungsemittierenden Bauelements als Multichip-Bauelement können Merkmale, wie sie oben in Bezug auf einen Halbleiterchip erläutert wurden, in Bezug auf den wenigstens einen weiteren Halbleiterchip bzw. auf sämtliche Halbleiterchips des Multichip-Bauelements zur Anwendung kommen. Beispielsweise können eine oder mehrere der folgenden Ausgestaltungen und Details vorliegen.
  • Mit Hilfe des die Halbleiterchips allseitig umgebenden Konverters kann die von den Halbleiterchips allseitig emittierte primäre Lichtstrahlung ortsnahe extrahiert werden, so dass eine Reabsorption der primären Lichtstrahlung in den Halbleiterchips unterdrückt werden kann. Mit Hilfe der metallischen Kontaktelemente können die Halbleiterchips in effektiver Weise thermisch mit dem Träger verbunden sein. Die Kontaktelemente können in Form von an der Vorderseite hervorstehenden Kontaktabschnitten von metallischen Leiterstrukturen des Trägers und/oder in Form von an der Rückseite hervorstehenden Chipkontakten der Halbleiterchips verwirklicht sein. Von den Rückseiten der Halbleiterchips kann jeweils ein Anteil von wenigstens 80% zur Strahlungsemission zur Verfügung stehen. Die Zwischenräume zwischen den Halbleiterchips und dem Träger können jeweils eine Höhe von wenigstens 10µm, 30µm, 40µm oder wenigstens 50µm aufweisen. Der Konverter kann ein strahlungsdurchlässiges Grundmaterial und darin enthaltene Leuchtstoffpartikel aufweisen. Auch kann der Konverter eine an die Halbleiterchips und an den Träger angrenzende sedimentierte Konversionsschicht aufweisen. Der Konverter kann ferner erste Konversionsschichten und eine zweite Konversionsschicht aufweisen, welche zum Erzeugen unterschiedlicher Konversionsstrahlungen ausgebildet sind. Die ersten Konversionsschichten können in den Zwischenräumen zwischen den Halbleiterchips und dem Träger angeordnet sein und an die Rückseiten der Halbleiterchips angrenzen. Die zweite Konversionsschicht kann an die Vorderseiten und an laterale Seitenflanken der Halbleiterchips angrenzen. Sofern der Träger eine Kavität an der Vorderseite aufweist, können die Halbleiterchips und der Konverter innerhalb der Kavität auf dem Träger angeordnet sein.
  • In einer weiteren Ausführungsform sind der strahlungsemittierende Halbleiterchip und der wenigstens eine weitere strahlungsemittierende Halbleiterchip bzw. sämtliche Halbleiterchips des Multichip-Bauelements untereinander elektrisch verbunden. Möglich ist zum Beispiel eine Reihenschaltung oder eine Parallelschaltung der Halbleiterchips. Dies kann durch eine hierauf abgestimmte Ausgestaltung von metallischen Leiterstrukturen des Trägers verwirklicht sein.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Herstellen eines strahlungsemittierenden Bauelements vorgeschlagen. Das Verfahren umfasst ein Bereitstellen eines Trägers und ein Anordnen eines strahlungsemittierenden Halbleiterchips auf einer Vorderseite des Trägers. Der Halbleiterchip ist ein zur allseitigen Strahlungsemission ausgebildeter Volumenemitter. Bei dem Anordnen auf dem Träger wird der Halbleiterchip an einer dem Träger zugewandten Rückseite mit Hilfe von metallischen Kontaktelementen mit dem Träger elektrisch verbunden. Aufgrund der Kontaktelemente liegt ein Zwischenraum zwischen der Rückseite des Halbleiterchips und der Vorderseite des Trägers vor. Weiter vorgesehen ist ein Bereitstellen eines auf der Vorderseite des Trägers angeordneten und den Halbleiterchip umgebenden Konverters zur Strahlungskonversion. Der Konverter umgibt den Halbleiterchip allseitig und ist in dem Zwischenraum zwischen dem Halbleiterchip und dem Träger angeordnet.
  • Das mit Hilfe des Verfahrens hergestellte strahlungsemittierende Bauelement kann den oben beschriebenen Aufbau bzw. einen Aufbau gemäß einer oder mehrerer der oben beschriebenen Ausführungsformen aufweisen. Daher können oben beschriebene Merkmale und Details in entsprechender Weise für das Herstellungsverfahren zur Anwendung kommen. In gleicher Weise können im Folgenden genannte Merkmale und Details ebenso Anwendung für das strahlungsemittierende Bauelement finden.
  • In einer Ausführungsform weist der bereitgestellte Träger an der Vorderseite hervorstehende Kontaktabschnitte von metallischen Leiterstrukturen auf, durch welche wenigstens ein Teil der Kontaktelemente gebildet ist. Der strahlungsemittierende Halbleiterchip kann hierzu korrespondierende Kontaktflächen an der Rückseite aufweisen, welche bei dem Anordnen des Halbleiterchips auf dem Träger mit hervorstehenden Kontaktabschnitten des Trägers elektrisch verbunden werden.
  • In einer weiteren Ausführungsform weist der Halbleiterchip an der Rückseite hervorstehende Chipkontakte auf, durch welche wenigstens ein Teil der Kontaktelemente gebildet ist. Der Träger kann hierzu korrespondierende Kontaktflächen an der Vorderseite aufweisen, welche bei dem Anordnen des Halbleiterchips auf dem Träger mit hervorstehenden Chipkontakten des Halbleiterchips elektrisch verbunden werden.
  • Es ist ferner möglich, dass die Kontaktelemente durch an der Vorderseite hervorstehende Kontaktabschnitte des Trägers und durch an der Rückseite hervorstehende Chipkontakte des Halbleiterchips gebildet sind. Hierbei können die Kontaktabschnitte und Chipkontakte bei dem Anordnen des Halbleiterchips auf dem Träger elektrisch miteinander verbunden werden.
  • Das Anordnen des strahlungsemittierenden Halbleiterchips auf dem Träger kann mit Hilfe eines Lötprozesses durchgeführt werden. Hierbei können die jeweiligen Fügepartner der zuvor beschriebenen Ausführungsformen mit Hilfe eines Lotmittels miteinander verbunden werden. Das Löten bietet die Möglichkeit, eine elektrische Verbindung mit einer hohen Reproduzierbarkeit zu verwirklichen. Auch kann eine solche Verbindung einen geringen Wärmewiderstand aufweisen. Darüber hinaus kann das Löten derart durchgeführt werden, dass jeweils eine dünne Lotschicht zwischen den Fügepartnern ausgebildet wird. Möglich ist zum Beispiel eine Schichtdicke in einem Bereich von 1µm bis 2µm. Auf diese Weise kann eine Höhe des Zwischenraums zwischen dem Halbleiterchip und dem Träger mit einer hohen Genauigkeit festgelegt werden. Auch kann lediglich eine geringe Absorption von Lichtstrahlung an dem Lotmittel im Betrieb des strahlungsemittierenden Bauelements auftreten.
  • Im Hinblick auf das Durchführen eines Lötprozesses können der strahlungsemittierende Halbleiterchip oder der Träger mit einem Lotmittel versehen werden, und kann der Halbleiterchip unter Verwendung eines geheizten Bondkopfs (Bondhead) auf dem Träger platziert werden, um den Halbleiterchip auf den Träger aufzulöten. Alternativ können der Halbleiterchip oder der Träger mit einem eutektischen Lotmittel und einem Klebemittel versehen werden, und kann der Halbleiterchip auf dem Träger angeordnet werden. Nachfolgend kann ein Ofenprozess durchgeführt werden, um den Halbleiterchip auf den Träger aufzulöten und das Klebemittel zu verdampfen.
  • In der ersten der beiden vorgenannten Verfahrensvarianten kann das Verbinden des Halbleiterchips mit dem Träger unter Verwendung von zwei Kontaktelementen durchgeführt werden. In der zweiten Variante kann eine größere Anzahl an Kontaktelementen, zum Beispiel drei Kontaktelemente, zur Anwendung kommen, um den Halbleiterchip für den Ofenprozess mechanisch stabil auf dem Träger zu platzieren und ein Selbstausrichten des Halbleiterchips auf dem Träger in dem Ofenprozess zu begünstigen. Die zweite Variante kann auch mit Hilfe von zwei Kontaktelementen durchgeführt werden, welche im Hinblick auf das stabile Platzieren und das Selbstausrichten des Halbleiterchips eine hierauf abgestimmte Gestalt, in Draufsicht gesehen zum Beispiel eine längliche Gestalt, besitzen können.
  • In einer weiteren Ausführungsform umfasst das Bereitstellen des Konverters ein Aufbringen eines strahlungsdurchlässigen Grundmaterials mit darin enthaltenen Leuchtstoffpartikeln auf dem Träger nach dem Anordnen des Halbleiterchips auf dem Träger. Diese Ausgestaltung ermöglicht eine kostengünstige Herstellung des strahlungsemittierenden Bauelements.
  • Das Aufbringen des Leuchtstoffpartikel enthaltenden Grundmaterials auf dem Träger kann auf unterschiedliche Art und Weise durchgeführt werden. Möglich ist zum Beispiel ein Durchführen eines Formprozesses (Moldprozess) mit Hilfe eines Formwerkzeugs. Ein weiterer möglicher Prozess ist ein Dosieren mit Hilfe eines Dispensers (Dispensing).
  • Bei dem Aufbringen des Leuchtstoffpartikel enthaltenden Grundmaterials auf dem Träger kann dieses ferner in den Zwischenraum zwischen dem Halbleiterchip und dem Träger eingebracht werden. Damit dieser Vorgang mit einer hohen Zuverlässigkeit verwirklicht werden kann, kann für den Zwischenraum eine Höhe von wenigstens 50µm vorgesehen sein.
  • In einer weiteren Ausführungsform erfolgt des Weiteren ein Sedimentieren von Leuchtstoffpartikeln, so dass eine an den strahlungsemittierenden Halbleiterchip und an den Träger angrenzende sedimentierte Konversionsschicht ausgebildet wird. Diese Ausgestaltung, mit deren Hilfe eine effektive Kühlung von Leuchtstoffpartikeln und damit des Konverters im Betrieb des strahlungsemittierenden Bauelements erzielt werden kann, kann zum Beispiel verwirklicht werden, indem das Leuchtstoffpartikel enthaltende Grundmaterial zuvor mit Hilfe eines Dispensers auf dem Träger aufgebracht wird.
  • In einer weiteren Ausführungsform weist der Konverter eine erste und eine zweite Konversionsschicht auf, welche zum Erzeugen unterschiedliche Konversionsstrahlungen ausgebildet sind. In dieser Ausführungsform umfasst das Bereitstellen des Konverters ein Bereitstellen des strahlungsemittierenden Halbleiterchips mit der ersten Konversionsschicht auf der Rückseite des Halbleiterchips vor dem Anordnen des Halbleiterchips auf dem Träger. Das Anordnen des Halbleiterchips auf dem Träger führt dazu, dass die erste Konversionsschicht in dem Zwischenraum zwischen dem Halbleiterchip und dem Träger enthalten ist. Das Bereitstellen des Konverters umfasst des Weiteren ein Ausbilden der zweiten Konversionsschicht auf dem Träger nach dem Anordnen des Halbleiterchips auf dem Träger. Dies erfolgt derart, dass die zweite Konversionsschicht an eine der Rückseite entgegengesetzte Vorderseite und an laterale Seitenflanken des Halbleiterchips angrenzt.
  • Die erste und zweite Konversionsschicht können derart aufeinander abgestimmt sein, dass im Betrieb des strahlungsemittierenden Bauelements eine Reabsorption einer mit Hilfe der ersten Konversionsschicht erzeugten Konversionsstrahlung in der zweiten Konversionsschicht unterdrückt werden kann. Ferner kann die vorgenannte Ausführungsform in zuverlässiger Weise dadurch verwirklicht werden, dass der strahlungsemittierende Halbleiterchip an der Rückseite hervorstehende Chipkontakte aufweist. Hierbei kann der Halbleiterchip derart mit der ersten Konversionsschicht bereitgestellt werden, dass sich die erste Konversionsschicht seitlich und zwischen den Chipkontakten auf der Rückseite des Halbleiterchips befindet und bündig mit den Chipkontakten abschließt.
  • Der bereitgestellte Träger kann gegebenenfalls eine Kavität an der Vorderseite aufweisen. Hierbei können das Anordnen des strahlungsemittierenden Halbleiterchips und das Bereitstellen des Konverters innerhalb der Kavität des Trägers erfolgen.
  • In einer weiteren Ausführungsform wird wenigstens ein weiterer strahlungsemittierender Halbleiterchip auf der Vorderseite des Trägers angeordnet. Hierdurch kann mit Hilfe des Verfahrens ein Multichip-Bauelement hergestellt werden. Der weitere Halbleiterchip kann ebenfalls ein zur allseitigen Strahlungsemission ausgebildeter Volumenemitter sein. Auch kann der weitere Halbleiterchip an einer dem Träger zugewandten Rückseite mit Hilfe von weiteren metallischen Kontaktelementen mit dem Träger elektrisch verbunden werden. Aufgrund der Kontaktelemente kann ein Zwischenraum zwischen der Rückseite des weiteren Halbleiterchips und der Vorderseite des Trägers vorliegen. Das Bereitstellen des Konverters kann derart erfolgen, dass der Konverter den weiteren Halbleiterchip allseitig umgibt und in dem Zwischenraum zwischen dem weiteren Halbleiterchip und dem Träger angeordnet ist. Auch weitere Merkmale und Details, wie sie oben in Bezug auf einen strahlungsemittierenden Halbleiterchip erläutert wurden, können in entsprechender Weise für den wenigstens einen weiteren strahlungsemittierenden Halbleiterchip bzw. für sämtliche Halbleiterchips des Multichip-Bauelements zur Anwendung kommen.
  • Es ist des Weiteren möglich, mit Hilfe des Verfahrens eine Mehrzahl an strahlungsemittierenden Bauelementen (Einzelchip- oder Multichip-Bauelemente) in gemeinsamer Weise im Verbund zu fertigen. Hierbei kann ein zusammenhängender Träger bzw. Trägerverbund für mehrere Bauelemente bereitgestellt werden, und können mehrere volumenemittierende Halbleiterchips auf dem Träger angeordnet und mit Hilfe von metallischen Kontaktelementen mit dem Träger elektrisch verbunden werden, wobei aufgrund der Kontaktelemente jeweils ein Zwischenraum zwischen den Halbleiterchips und dem Träger vorliegen kann. Der Konverter kann derart auf dem Träger bereitgestellt werden, dass der Konverter die Halbleiterchips allseitig umgibt und jeweils in den Zwischenräumen zwischen den Halbleiterchips und dem Träger angeordnet ist. Für den Fall einer Herstellung von Bauelementen mit einem Träger mit einer Kavität kann der zusammenhängende Träger mehrere solche Kavitäten aufweisen, und kann innerhalb jeder Kavität wenigstens ein Halbleiterchip angeordnet und ein Konverter bereitgestellt werden. Am Ende des Verfahrens kann der Bauelementverbund in separate strahlungsemittierende Bauelemente vereinzelt werden.
  • Die vorstehend erläuterten und/oder in den Unteransprüchen wiedergegebenen vorteilhaften Aus- und Weiterbildungen der Erfindung können - außer zum Beispiel in Fällen eindeutiger Abhängigkeiten oder unvereinbarer Alternativen - einzeln oder in beliebiger Kombination miteinander zur Anwendung kommen.
  • 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 näher erläutert werden. Es zeigen:
    • 1 bis 3 einen Verfahrensablauf zur Herstellung eines strahlungsemittierenden Bauelements anhand von seitlichen Schnittdarstellungen, wobei ein volumenemittierender Halbleiterchip auf einem leiterrahmenbasierten Träger mit hervorstehenden Kontaktabschnitten angeordnet wird und nachfolgend ein den Halbleiterchip allseitig umgebender Konverter auf dem Träger ausgebildet wird;
    • 4 bis 6 einen weiteren Verfahrensablauf zur Herstellung eines strahlungsemittierenden Bauelements anhand von zeitlichen Schnittdarstellungen, wobei ein volumenemittierender Halbleiterchip mit hervorstehenden Chipkontakten auf einem leiterrahmenbasierten Träger angeordnet wird und nachfolgend ein den Halbleiterchip allseitig umgebender Konverter auf dem Träger ausgebildet wird;
    • 7 bis 9 einen weiteren Verfahrensablauf zur Herstellung eines strahlungsemittierenden Bauelements anhand von seitlichen Schnittdarstellungen, wobei ein volumenemittierender Halbleiterchip, welcher hervorstehende Chipkontakte aufweist und welcher mit einer ersten Konversionsschicht versehen ist, auf einem leiterrahmenbasierten Träger angeordnet wird, und wobei nachfolgend eine den Halbleiterchip umgebende zweite Konversionsschicht auf dem Träger ausgebildet wird;
    • 10 eine vergrößerte Darstellung eines Konverters umfassend ein Grundmaterial und Leuchtstoffpartikel;
    • 11 eine vergrößerte seitliche Schnittdarstellung eines Kontaktabschnitts oder eines Chipkontakts mit einer reflektiven Beschichtung;
    • 12 eine seitliche Schnittdarstellung eines weiteren strahlungsemittierenden Bauelements, welches eine durch Sedimentieren ausgebildete Konversionsschicht aufweist;
    • 13 eine seitliche Schnittdarstellung eines weiteren strahlungsemittierenden Bauelements, welches einen leiterrahmenbasierten Träger mit einer Kavität aufweist;
    • 14 eine seitliche Schnittdarstellung eines weiteren strahlungsemittierenden Bauelements mit einem leiterrahmenbasierten Träger mit einer Kavität, welches eine durch Sedimentieren ausgebildete Konversionsschicht aufweist;
    • 15 bis 17 einen weiteren Verfahrensablauf zur Herstellung eines strahlungsemittierenden Bauelements anhand von seitlichen Schnittdarstellungen, wobei ein volumenemittierender Halbleiterchip mit hervorstehenden Chipkontakten auf einem keramischen Träger angeordnet wird und nachfolgend ein den Halbleiterchip allseitig umgebender Konverter auf dem Träger ausgebildet wird;
    • 18 bis 20 Aufsichtsdarstellungen von Halbleiterchips und Trägern zum Verwirklichen von Einzelchip-Bauelementen mit unterschiedlichen Anordnungen und Formen von Kontaktelementen der Halbleiterchips und Träger; und
    • 21 und 22 weitere Aufsichtsdarstellungen von Halbleiterchips und Trägern zum Verwirklichen von Multichip-Bauelementen, wobei die Träger zum Ermöglichen einer elektrischen Verbindung der Halbleiterchips ausgebildet sind.
  • Anhand der folgenden schematischen Figuren werden mögliche Ausgestaltungen von strahlungsemittierenden Bauelementen 100 und von dazugehörigen Herstellungsverfahren beschrieben. Die Bauelemente 100 weisen (wenigstens) einen volumenemittierenden Halbleiterchip 140, einen Träger 110, 118 und einen Konverter 160 zur Strahlungskonversion auf. Der Halbleiterchip 140 und der Konverter 160 sind auf dem Träger 110, 118 angeordnet. Der Halbleiterchip 140 ist zur allseitigen Strahlungsemission ausgebildet und allseitig von dem Konverter 160 umgeben. Mit Hilfe von metallischen Kontaktelementen 125, 155 ist der Halbleiterchip 140 mit dem Träger 110, 118 elektrisch und thermisch verbunden. Die Kontaktelemente 125, 155 können Bestandteile des Trägers 110, 118 und/oder des Halbleiterchips 140 sein. Die Kontaktelemente 125, 155 dienen gleichzeitig als Abstandshalter, so dass ein Zwischenraum 210 zwischen dem Halbleiterchip 140 und dem Träger 110, 118 vorliegt, in welchem der Konverter 160 angeordnet ist.
  • Im Rahmen der Herstellung können aus der Halbleitertechnik und aus der Fertigung von optoelektronischen Bauelementen bekannte Prozesse durchgeführt werden und können in diesen Gebieten übliche Materialien zum Einsatz kommen, so dass hierauf nur teilweise eingegangen wird. In gleicher Weise können zusätzlich zu gezeigten und beschriebenen Prozessen weitere Prozesse durchgeführt werden, und können die strahlungsemittierenden Bauelemente 100 zusätzlich zu gezeigten und beschriebenen Komponenten und Strukturen weitere Komponenten und Strukturen aufweisen. Es wird ferner darauf hingewiesen, dass die Figuren lediglich schematischer Natur sind und nicht maßstabsgetreu sind. In diesem Sinne können in den Figuren gezeigte Komponenten und Strukturen zum besseren Verständnis übertrieben groß oder verkleinert dargestellt sein.
  • Es wird ergänzend auf die Möglichkeit hingewiesen, die im Folgenden erläuterten Verfahren zur parallelen Herstellung mehrerer Bauelemente 100 heranzuziehen. Hierbei kann ein zusammenhängender Bauelementverbund gefertigt und nachfolgend in separate Bauelemente 100 vereinzelt werden. In diesem Sinne kann ein Teil der Figuren einen Ausschnitt des Fertigungsverbunds im Bereich von einem der hergestellten Bauelemente 100 veranschaulichen, und können hier gezeigte Gegebenheiten sich vielfach wiederholend in dem Verbund vorliegen. Auch kann die folgende Beschreibung auf sämtliche der gemeinsam im Verbund gefertigten Bauelemente 100 zutreffen.
  • Die 1 bis 3 zeigen anhand von seitlichen Schnittdarstellungen ein Verfahren zum Herstellen eines strahlungsemittierenden Bauelements 100. Hierbei kann es sich um ein oberflächenmontierbares Einzelchip-Bauelement 100 handeln. Bei dem Verfahren werden, wie in 1 dargestellt ist, ein strahlungsemittierender Halbleiterchip 140 und ein leiterrahmenbasierter Träger 110 bereitgestellt. Der Träger 110 weist einen metallischen Leiterrahmen mit Leiterstrukturen 120 und ein den Leiterrahmen teilweise umschließendes weißes reflektives Kunststoffmaterial 130 auf. In Bezug auf das herzustellende Bauelement 100 kann der Leiterrahmen zwei metallische Leiterstrukturen 120 aufweisen.
  • Der metallische Leiterrahmen und damit die Leiterstrukturen 120 des Trägers 110 können zum Beispiel aus Kupfer ausgebildet sein und zusätzlich eine metallische Beschichtung aufweisen, wie weiter unten noch näher erläutert wird. Das reflektive Kunststoffmaterial 130 kann zum Beispiel ein Epoxidmaterial sein, in welchem reflektive Partikel wie zum Beispiel TiO2-Partikel enthalten sein können (nicht dargestellt).
  • Wie in 1 gezeigt ist, besitzt der Träger 110 eine im Wesentlichen ebene Gestalt mit einer weitgehend flachen Vorderseite 111 und mit einer der Vorderseite 111 entgegengesetzten flachen Rückseite 112. Die Vorderseite 111 des Trägers 110, welche zur Montage des Halbleiterchips 140 vorgesehen ist, ist im Wesentlichen durch das reflektive Kunststoffmaterial 130 gebildet. Auf diese Weise kann die Vorderseite 111 hochreflektiv sein. An der Vorderseite 111 weist der Träger 110 Kontaktelemente in Form von zwei deutlich hervorstehende Kontaktabschnitten 125 auf. Die Kontaktabschnitte 125 sind Bestandteile der Leiterstrukturen 120 und ragen aus dem Kunststoffmaterial 130 heraus. An der Rückseite 112 des Trägers 110, welche durch das Kunststoffmaterial 130 und die Leiterstrukturen 120 gebildet ist, weisen die Leiterstrukturen 120 rückseitige Leiterabschnitte auf. Die rückseitigen Leiterabschnitte, welche mit Hilfe von sich durch den Träger 110 erstreckenden Durchkontaktierungsabschnitten mit den hervorstehenden Kontaktabschnitten 125 in Verbindung stehen, bilden rückseitige und frei zugängliche Kontaktflächen 122 des Trägers 110.
  • Der strahlungsemittierende Halbleiterchip 140 weist, wie in 1 dargestellt ist, eine Vorderseite 141, eine der Vorderseite 141 entgegengesetzte Rückseite 142 und sich von der Vorderseite 141 zur Rückseite 142 erstreckende laterale Seitenflanken 145 auf. Der Halbleiterchip 140 kann eine quaderförmige Gestalt mit insgesamt sechs Seiten, und damit mit vier Seitenflanken 145 aufweisen. An der Rückseite 142 weist der Halbleiterchip 140 zwei metallische Chipkontakte 150 auf. Die Chipkontakte 150, welche zum Beispiel aus Gold oder Aluminium ausgebildet sein können, dienen als Kathode und Anode, und bilden metallische Kontaktflächen des Halbleiterchips 140. Über die Chipkontakte 150 kann der Halbleiterchip 140 kontaktiert und mit elektrischer Energie versorgt werden. Entgegen der Darstellung in 1 und den folgenden Figuren können die Chipkontakte 150 im Vergleich zu den hervorstehenden Kontaktabschnitten 125 des Trägers 110 eine wesentlich geringere vertikale Ausdehnung besitzen, und daher im Wesentlichen als flächige Kontaktelemente vorliegen.
  • Der Halbleiterchip 140 ist ein zur allseitigen Strahlungsemission ausgebildeter Volumenemitter. Im Betrieb kann der Halbleiterchip 140 eine primäre Lichtstrahlung von allen Seiten, d.h. von der Vorderseite 141, den Seitenflanken 145 und der Rückseite 142 emittieren (nicht dargestellt). Die primäre Lichtstrahlung kann eine blaue Lichtstrahlung sein.
  • Der Halbleiterchip 140 kann ein Leuchtdiodenchip (LED, Light Emitting Diode) sein, und nicht dargestellte Bestandteile wie ein strahlungsdurchlässiges Chipsubstrat aus zum Beispiel Saphir und eine rückseitig auf dem Chipsubstrat angeordnete Halbleiterschichtenfolge mit einer aktiven Zone zur Strahlungserzeugung aufweisen. Das Chipsubstrat kann die Vorderseite 141 und die Seitenflanken 145 bzw. einen wesentlichen Teil der Seitenflanken 145 des Halbleiterchips 140 bilden. Die Chipkontakte 150 können auf der rückseitigen Halbleiterschichtenfolge angeordnet sein.
  • Im Hinblick auf das Ermöglichen der allseitigen Strahlungsemission ist der Halbleiterchip 140 ohne einen zur gezielten Strahlungsreflexion vorgesehenen Spiegel an dessen Rückseite 142 ausgebildet. Insofern kann es sich bei dem Halbleiterchip 140 um einen kostengünstig hergestellten volumenemittierenden Saphirchip und nicht um einen teuren volumenemittierenden und mit Spiegel versehenen Flip-Chip handeln.
  • Nach dem Bereitstellen des strahlungsemittierenden Halbleiterchips 140 und des Trägers 110 wird der Halbleiterchip 140, wie in 2 gezeigt ist, auf der Vorderseite 111 des Trägers 110 angeordnet und mit den Leiterstrukturen 120 des Trägers 110 elektrisch verbunden. Bei diesem Vorgang ist der Halbleiterchip 140 mit dessen Rückseite 142 dem Träger 110 zugewandt. Die elektrische Verbindung wird an der Rückseite 142 des Halbleiterchips 140 mit Hilfe der Chipkontakte 150 und der hervorstehenden Kontaktabschnitte 125 des Trägers 110 hergestellt. Zu diesem Zweck wird ein Lötprozess unter Verwendung eines nicht dargestellten Lotmittels durchgeführt, über welches die Chipkontakte 150 mit jeweils einem der Kontaktabschnitte 125 elektrisch verbunden werden.
  • Anhand von 2 wird deutlich, dass die hervorstehenden Kontaktabschnitte 125 des Trägers 110 als Abstandshalter dienen. Auf diese Weise liegt nach der Montage des Halbleiterchips 140 auf dem Träger 110 seitlich und zwischen den Kontaktabschnitten 125 ein Zwischenraum 210 zwischen der Rückseite 142 des Halbleiterchips 140 und der Vorderseite 111 des Trägers 110 vor. Die Kontaktabschnitte 125 des Trägers 110 können eine gegenüber dem Kunststoffmaterial 130 hervorstehende (vertikale) Dicke bzw. Höhe von zum Beispiel wenigstens 50µm aufweisen, so dass auch der Zwischenraum 210 eine Höhe von wenigstens 50µm besitzen kann.
  • Zur Herstellung des strahlungsemittierenden Bauelements 100 wird nach der Chipmontage ferner, wie in 3 gezeigt ist, ein den Halbleiterchip 140 umschließender Konverter 160 zur Strahlungskonversion auf der Vorderseite 111 des Trägers 110 bereitgestellt. Dies erfolgt derart, dass der Konverter 160 den Halbleiterchip 140 allseitig umgibt, also an alle Chipseiten 141, 142, 145 angrenzt, und auch den Zwischenraum 210 zwischen dem Halbleiterchip 140 und dem Träger 110 vollständig ausfüllt. Der Konverter 160 ist dazu vorgesehen, die im Betrieb von dem Halbleiterchip 140 abgegebene primäre Lichtstrahlung wenigstens teilweise zu konvertieren, also wenigstens teilweise in eine oder mehrere Konversionsstrahlungen umzuwandeln. Im Hinblick auf die oben genannte blaue primäre Lichtstrahlung kann der Konverter 160 zum Beispiel zum Erzeugen von einer oder mehreren Konversionsstrahlungen aus dem gelben, grünen und/oder roten Spektralbereich ausgebildet sein. Auf diese Weise kann das strahlungsemittierende Bauelement 100 zum Beispiel eine weiße Lichtstrahlung abgeben.
  • Der Konverter 160 kann ein strahlungsdurchlässiges Grundmaterial und darin eingebettete und die Strahlungskonversion bewirkende Leuchtstoffpartikel aufweisen, wie weiter unten noch näher erläutert wird. Für das Ausbilden des Konverters 160 kann das die Leuchtstoffpartikel enthaltende Grundmaterial durch Durchführen eines Formprozesses (Moldprozess) unter Verwendung eines Formwerkzeugs auf dem Träger 110 aufgebracht werden und anschließend aushärten (nicht dargestellt). Die Leuchtstoffpartikel können zum Beispiel eine Korngröße in einem Bereich von 10µm bis 20µm aufweisen. Die oben genannte Höhe für den Zwischenraum 210 von wenigstens 50µm macht es bei einer solchen Korngröße möglich, das Leuchtstoffpartikel enthaltende Grundmaterial zuverlässig in den Zwischenraum 210 zwischen dem Halbleiterchip 140 und dem Träger 110 einzubringen.
  • Im Hinblick auf eine verbundweise Fertigung kann ein gemeinsamer leiterrahmenbasierter Träger 110 bzw. Trägerverbund bereitgestellt werden, welcher für jedes der Bauelemente 100 zwei Leiterstrukturen 120 aufweisen kann. Die Leiterstrukturen 120 der verschiedenen Bauelemente 100 können zunächst noch über metallische Verbindungsstrukturen des Leiterahmens miteinander verbunden sein. Nachfolgend können mehrere strahlungsemittierende Halbleiterchips 140 auf dem Träger 110 montiert werden, und kann anschließend ein sämtliche Halbleiterchips 140 allseitig umgebender und sämtliche Zwischenräume 210 zwischen den Halbleiterchips 140 und dem Träger 110 ausfüllender Konverter 160 auf dem Träger 110 ausgebildet werden. Anschließend kann der auf diese Art und Weise gefertigte Bauelementverbund in separate strahlungsemittierende Bauelemente 100 mit dem in 3 gezeigten Aufbau vereinzelt werden. Dies kann zum Beispiel durch Sägen erfolgen. Bei diesem Vorgang können der gemeinsame Träger 110 und Konverter 160 durchtrennt und dadurch auf die einzelnen Bauelemente 100 verteilt werden. Im Hinblick auf den Träger 110 können ferner die Verbindungsstrukturen des Leiterrahmens durchtrennt werden, so dass die Leiterstrukturen 120 bei den einzelnen Bauelementen 100 nicht mehr über metallisches Material des Leiterrahmens verbunden sind (jeweils nicht dargestellt).
  • Das mit Hilfe des Verfahrens hergestellte und in 3 gezeigte Bauelement 100 eignet sich für eine Oberflächenmontage (SMT, Surface Mounting Technology). Hierbei kann das Bauelement 100 mit Hilfe der rückseitigen Kontaktflächen 122 des Trägers 110 zum Beispiel durch Löten mit Kontaktflächen einer weiteren Vorrichtung, zum Beispiel einer Leiterplatte, elektrisch verbunden werden (nicht dargestellt).
  • Im Betrieb des strahlungsemittierenden Bauelements 100, in welchem der Halbleiterchip 140 über die Leiterstrukturen 120 des Trägers 110 elektrisch angesteuert werden kann, kann der Halbleiterchip 140 eine primäre Lichtstrahlung allseitig, also über alle Chipseiten 141, 142, 145 abstrahlen. Die primäre Lichtstrahlung kann mit Hilfe des den Halbleiterchip 140 allseitig umschließenden Konverters 160 an allen Chipseiten 141, 142, 145 wenigstens teilweise konvertiert und dadurch ortsnahe extrahiert werden. Auf diese Weise kann eine Reabsorption der primären Lichtstrahlung in dem Halbleiterchip 140 weitgehend unterdrückt werden. Im Gegensatz zu der primären Lichtstrahlung kann eine mit Hilfe des Konverters 160 erzeugte Konversionsstrahlung einer wesentlich geringeren Absorption in dem Halbleiterchip 140 unterliegen. Von Vorteil ist ferner, dass durch den Konverter 160 enthaltenden Zwischenraum 210 zwischen dem Halbleiterchip 140 und dem Träger 110 eine gering(er)e Absorption von Lichtstrahlung an dem Träger 110 erzielt werden kann. Infolgedessen kann das strahlungsemittierende Bauelement 100 mit einer hohen Lichtausbeute und Effizienz betrieben werden. Dies kann ferner durch die reflektive Vorderseite 111 des Trägers 110 begünstigt werden.
  • Mit Hilfe der Kontaktabschnitte 125 des Trägers 110 kann der strahlungsemittierende Halbleiterchip 140 darüber hinaus in effizienter Weise thermisch mit dem als Wärmesenke dienenden Träger 110 verbunden sein. Auf diese Weise kann eine effiziente Entwärmung des Halbleiterchips 140 im Betrieb des strahlungsemittierenden Bauelements 100 erzielt werden. Dies begünstigt eine effiziente Betriebsweise und macht eine hohe Lebensdauer des Bauelements 100 möglich.
  • Das strahlungsemittierende Bauelement 100 kann in diesem Zusammenhang ferner derart hergestellt werden, dass von der Rückseite 142 des strahlungsemittierenden Halbleiterchips 140 ein Anteil von wenigstens 80% zur rückseitigen Strahlungsemission zur Verfügung steht, trotz der in diesem Bereich vorhandenen und über die Chipkontakte 150 und Kontaktabschnitte 125 hergestellten Verbindung. Möglich ist zum Beispiel ein Anteil im Bereich von 90%. Hierbei können die Kontaktabschnitte 125 und Chipkontakte 150 solche lateralen Abmessungen aufweisen, dass eine effiziente thermische Anbindung des Halbleiterchips 140 an den Träger 110 ermöglich wird und der Halbleiterchip 140 auch rückseitig einen großen Teil der primären Lichtstrahlung abstrahlen kann.
  • Der bei der Chipmontage durchgeführte Lötprozess kann sich ebenfalls als günstig erweisen. Hierdurch kann eine elektrische und thermische Verbindung mit einer hohen Reproduzierbarkeit verwirklicht werden, welche sich ferner durch einen geringen Wärmewiderstand auszeichnen kann. Des Weiteren kann der Lötprozess derart durchgeführt werden, dass die Verbindung der Fügepartner, d.h. vorliegend der Chipkontakte 150 und Kontaktabschnitte 125, jeweils über eine dünne Lotschicht mit einer Schichtdicke in einem Bereich von zum Beispiel 1µm bis 2µm hergestellt wird. Hierdurch kann die Höhe des Zwischenraums 210 zwischen dem Halbleiterchip 140 und dem Träger 110 mit einer hohen Genauigkeit festgelegt werden. Auch kann es im Betrieb des strahlungsemittierenden Bauelements 100 lediglich zu einer geringen Absorption von Lichtstrahlung an dem Lotmittel kommen. Weitere möglich Details in Bezug auf das Löten werden weiter unten noch näher erläutert.
  • Im Folgenden werden weitere mögliche Ausgestaltungen, Varianten und Abwandlungen beschrieben, welche für ein Herstellungsverfahren und hiermit gefertigte strahlungsemittierende Bauelemente 100 in Betracht kommen können. Übereinstimmende Merkmale, Verfahrensschritte und Aspekte sowie gleiche und gleich wirkende Komponenten werden im Folgenden nicht erneut detailliert beschrieben. Für Details hierzu wird stattdessen auf die vorstehende Beschreibung Bezug genommen. Des Weiteren können Aspekte und Details, welche in Bezug auf eine Ausgestaltung genannt werden, auch in Bezug auf eine andere Ausgestaltung zur Anwendung kommen und können Merkmale von zwei oder mehreren Ausgestaltungen miteinander kombiniert werden.
  • Die 4 bis 6 zeigen anhand von seitlichen Schnittdarstellungen ein weiteres Verfahren zum Herstellen eines strahlungsemittierenden Bauelements 100. Auch dieses Bauelement 100 kann ein oberflächenmontierbares Einzelchip-Bauelement 100 sein. Bei dem Verfahren werden, wie in 4 dargestellt ist, ein volumenemittierender Halbleiterchip 140 und ein leiterrahmenbasierter Träger 110 bereitgestellt. Der Träger 110 weist einen Leiterrahmen mit zwei Leiterstrukturen 120 und ein reflektives Kunststoffmaterial 130 auf. Auch besitzt der Träger 110 eine ebene Gestalt mit einer flachen Vorderseite 111 und einer flachen Rückseite 112. Im Unterschied zu dem vorstehend erläuterten Verfahrensablauf stehen die Leiterstrukturen 120 nicht an der Vorderseite 111 hervor, sondern schließen bündig mit dem Kunststoffmaterial 130 ab. Die Leiterstrukturen 120 bilden an dieser Stelle vorderseitige und frei zugängliche Kontaktflächen 121. Auch in dieser Ausgestaltung ist die Vorderseite 111 im Wesentlichen durch das reflektive Kunststoffmaterial 130 gebildet, so dass die Vorderseite 111 hochreflektiv sein kann. Die vorderseitigen Kontaktflächen 121 sind mit Hilfe von sich durch den Träger 110 erstreckenden Durchkontaktierungsabschnitten mit rückseitigen und rückseitige Kontaktflächen 122 bildenden Leiterabschnitten der Leiterstrukturen 120 verbunden.
  • Ein weiterer Unterschied zu dem vorstehend beschriebenen Verfahrensablauf besteht darin, dass der in 4 gezeigte Halbleiterchip 140 Kontaktelemente in Form von zwei deutlich an der Rückseite 142 hervorstehenden metallischen Chipkontakten 155 aufweist. Abgesehen hiervon treffen die obigen Angaben in entsprechender Weise auf den Halbleiterchip 140 von 4 zu. So ist der Halbleiterchip 140 zur allseitigen Strahlungsemission ausgebildet. Der Halbleiterchip 140 kann ein Leuchtdiodenchip sein, und nicht dargestellte Bestandteile wie ein strahlungsdurchlässiges Chipsubstrat und eine rückseitig auf dem Chipsubstrat angeordnete Halbleiterschichtenfolge mit einer aktiven Zone zur Strahlungserzeugung aufweisen. Die rückseitigen Chipkontakte 155, welche als Kathode und Anode dienen, können auf der Halbleiterschichtenfolge angeordnet sein. Auch kann der Halbleiterchip 140 in Form eines kostengünstigen Saphirchips verwirklicht sein.
  • Die in 4 gezeigte Bauform des Halbleiterchips 140 kann verwirklicht werden, indem zunächst flächig vorliegende Chipkontakte mit Hilfe von einem oder mehreren Metallabscheidungsprozessen metallisch verstärkt bzw. verdickt werden. Möglich ist zum Beispiel ein Durchführen von wenigstens einem galvanischen Abscheidungsprozess (Electroplating) und/oder von wenigstens einem stromlosen chemischen Abscheidungsprozess (Electroless Plating). Das metallische Verdicken kann im Rahmen der Herstellung des Halbleiterchips 140 auf Waferlevel durchgeführt werden, also in einem Zustand, in welchem der Halbleiterchip 140 noch mit weiteren Halbleiterchips 140 in Form eines Wafers zusammenhängt. Nachfolgend kann der Wafer in separate Halbleiterchip 140 mit hervorstehenden Chipkontakten 155 vereinzelt werden (jeweils nicht dargestellt).
  • Nach dem Bereitstellen des strahlungsemittierenden Halbleiterchips 140 und des Trägers 110 wird der Halbleiterchip 140, wie in 5 gezeigt ist, auf der Vorderseite 111 des Trägers 110 angeordnet und mit den Leiterstrukturen 120 des Trägers 110 elektrisch verbunden. Die elektrische Verbindung wird an der Rückseite 142 des Halbleiterchips 140 mit Hilfe der Chipkontakte 155 und der vorderseitigen Kontaktflächen 121 des Trägers 110 hergestellt. Dieser Vorgang erfolgt durch Löten unter Verwendung eines nicht dargestellten Lotmittels, über welches die Chipkontakte 155 mit jeweils einer der Kontaktflächen 121 elektrisch verbunden werden. Die hervorstehenden Chipkontakte 155 des Halbleiterchips 140 dienen als Abstandshalter, so dass nach der Chipmontage seitlich und zwischen den Chipkontakten 155 ein Zwischenraum 210 zwischen der Rückseite 142 des Halbleiterchips 140 und der Vorderseite 111 des Trägers 110 vorliegt. Die Chipkontakte 155 des Halbleiterchips 140 können eine (vertikale) Dicke von zum Beispiel wenigstens 50µm aufweisen, so dass auch der Zwischenraum 210 eine Höhe von wenigstens 50µm aufweisen kann.
  • Zur Herstellung des strahlungsemittierenden Bauelements 100 wird nachfolgend, wie in 6 gezeigt ist, ein den Halbleiterchip 140 umschließender Konverter 160 zur Strahlungskonversion auf der Vorderseite 111 des Trägers 110 bereitgestellt, welcher den Halbleiterchip 140 allseitig umgibt und auch den Zwischenraum 210 zwischen dem Halbleiterchip 140 und dem Träger 110 ausfüllt. Zu diesem Zweck kann ein strahlungsdurchlässiges Grundmaterial mit darin enthaltenen Leuchtstoffpartikeln durch Durchführen eines Formprozesses auf dem Träger 110 aufgebracht werden (nicht dargestellt).
  • Das Verfahren der 4 bis 6 kann zur verbundweisen Fertigung von mehreren Bauelementen 100 zur Anwendung kommen, indem mehrere Halbleiterchips 140 auf einem gemeinsamen Träger 110 montiert werden, ein sämtliche Halbleiterchips 140 umgebender Konverter 160 auf dem Träger 110 ausgebildet wird, und der danach vorliegende Bauelementverbund in separate Bauelemente 100 vereinzelt wird (nicht dargestellt).
  • Das strahlungsemittierende Bauelement 100 von 6 ermöglicht in entsprechender Weise einen Betrieb mit hoher Lichtausbeute. Denn mit Hilfe des den Halbleiterchip 140 allseitig umgebenden Konverters 160 kann die im Betrieb von dem Halbleiterchip 140 allseitig abgegebene Primärstrahlung ortsnahe extrahiert werden. Auch kann aufgrund des mit dem Konverter 160 gefüllten Zwischenraums 210 eine gering(er)e Strahlungsabsorption an dem Träger 110 bewirkt werden. Mit Hilfe der hervorstehenden Chipkontakte 155 kann der Halbleiterchip 140 in effizienter Weise thermisch an den als Wärmesenke dienenden Träger 110 angebunden sein. Von der Rückseite 142 des Halbleiterchips 140 kann ein Anteil von wenigstens 80%, zum Beispiel 90%, zur rückseitigen Strahlungsemission zur Verfügung stehen, trotz der in diesem Bereich über die Chipkontakte 155 und Kontaktflächen 121 hergestellten Verbindung zwischen dem Halbleiterchip 140 und dem Träger 110.
  • Die 7 bis 9 zeigen anhand von seitlichen Schnittdarstellungen ein weiteres Verfahren zum Herstellen eines strahlungsemittierenden Bauelements 100. Dieses Verfahren basiert auf dem zuvor anhand der 4 bis 6 erläuterten Verfahren, und weicht von diesem dadurch ab, dass ein aus zwei unterschiedlichen Konversionsschichten 161, 162 aufgebauter Konverter 160 bereitgestellt wird. Bei dem Verfahren werden, wie in 7 gezeigt ist, ein volumenemittierender und zur allseitigen Strahlungsemission ausgebildeter Halbleiterchip 140 und ein leiterrahmenbasierter Träger 110 bereitgestellt. Der Träger 110 weist die oben beschriebene Gestalt mit einer flachen Vorderseite 111 auf, an welcher Kontaktflächen 121 von Leiterstrukturen 120 des Trägers 110 zugänglich sind. Der Halbleiterchip 140 weist den oben beschriebenen Aufbau mit an der Rückseite 142 hervorstehenden Chipkontakten 155 auf. Im Unterschied zu dem Verfahrensablauf der 4 bis 6 weist der Halbleiterchip 140 zusätzlich eine auf der Rückseite 142 angeordnete erste Konversionsschicht 161 auf. Die Konversionsschicht 161 befindet sich seitlich und zwischen den Chipkontakten 155 auf der Rückseite 142 des Halbleiterchips 140 und schließt bündig mit den Chipkontakten 155 ab.
  • Die erste Konversionsschicht 161 kann ein strahlungsdurchlässiges Grundmaterial und darin enthaltene Leuchtstoffpartikel aufweisen. Ferner kann die Konversionsschicht 161 im Rahmen der Herstellung des Halbleiterchips 140 auf Waferlevel auf diesem ausgebildet werden, also in einem Zustand, in welchem der Halbleiterchip 140 noch mit weiteren Halbleiterchips 140 in Form eines Wafers zusammenhängt. Hierbei kann das mit Leuchtstoffpartikeln versehene Grundmaterial zum Beispiel unter Verwendung einer Rakel oder mittels Sprühbeschichten auf dem Wafer aufgebracht und nach einem Aushärten planarisiert werden. Nachfolgend kann der Wafer in separate Halbleiterchips 140 vereinzelt werden, welche rückseitig jeweils eine Konversionsschicht 161 aufweisen (jeweils nicht dargestellt).
  • Nach dem Bereitstellen des Trägers 110 und des mit der Konversionsschicht 161 versehenen Halbleiterchips 140 wird der Halbleiterchip 140, wie in 8 gezeigt ist, auf der Vorderseite 111 des Trägers 110 montiert. Zu diesem Zweck wird ein Lötprozess durchgeführt, in welchem die Chipkontakte 155 unter Verwendung eines nicht dargestellten Lotmittels mit jeweils einer der Kontaktflächen 121 des Trägers 110 elektrisch verbunden werden. Die Chipkontakte 155 dienen als Abstandshalter, so dass ein Zwischenraum 210 zwischen der Rückseite 142 des Halbleiterchips 140 und der Vorderseite 111 des Trägers 110 bereitgestellt wird. Da der Halbleiterchip 140 rückseitig zusätzlich die Konversionsschicht 161 aufweist, wird durch die Chipmontage erzielt, dass in dem Zwischenraum 210 bereits die erste Konversionsschicht 161 enthalten ist. Bei dieser Verfahrensvariante wird der Zwischenraum 210 somit im Unterschied zu den vorstehend erläuterten Verfahrensabläufen nicht erst nach der Chipmontage mit Konversionsmaterial verfüllt. Daher kann für die Chipkontakte 155 und für den Zwischenraum 210 eine von den obigen Angaben kleinere Höhe vorgesehen sein, zum Beispiel von wenigstens 10µm.
  • Zur Herstellung des strahlungsemittierenden Bauelements 100 und zum Vervollständigen des Konverters 160 wird nachfolgend, wie in 9 gezeigt ist, eine den Halbleiterchip 140 umgebende zweite Konversionsschicht 162 auf der Vorderseite 111 des Trägers 110 ausgebildet. Die zweite Konversionsschicht 162 grenzt an die Vorderseite 141 und Seitenflanken 145 des Halbleiterchips 140 und an die erste Konversionsschicht 161 an. Die zweite Konversionsschicht 162 kann ebenfalls ein strahlungsdurchlässiges Grundmaterial und darin enthaltene Leuchtstoffpartikel aufweisen, und durch Durchführen eines Formprozesses auf dem Träger 110 ausgebildet werden (nicht dargestellt). Es ist vorgesehen, dass mit Hilfe der beiden Konversionsschichten 161, 162 unterschiedliche Konversionsstrahlungen erzeugt werden können. Hierzu können die Konversionsschichten 161, 162 mit unterschiedlichen Arten von Leuchtstoffpartikeln hergestellt werden.
  • Das Verfahren der 7 bis 9 kann zur verbundweisen Fertigung von mehreren Bauelementen 100 eingesetzt werden, indem mehrere mit einer ersten Konversionsschicht 161 versehene Halbleiterchips 140 auf einem gemeinsamen Träger 110 montiert werden, eine sämtliche Halbleiterchips 140 umgebende zweite Konversionsschicht 162 auf dem Träger 110 ausgebildet wird, und der danach vorliegende Bauelementverbund in separate Bauelemente 100 vereinzelt wird (nicht dargestellt).
  • Das strahlungsemittierende Bauelement 100 von 9 ermöglicht in entsprechender Weise einen Betrieb mit hoher Lichtausbeute, da die von dem Halbleiterchip 140 allseitig abgegebene Primärstrahlung mit Hilfe des den Halbleiterchip 140 allseitig umschließenden und aus den zwei Konversionsschichten 161, 162 aufgebauten Konverters 160 wenigstens teilweise konvertiert und dadurch ortsnahe extrahiert werden kann. Ferner kann aufgrund des die Konversionsschicht 161 enthaltenden Zwischenraums 210 eine gering(er)e Absorption von Lichtstrahlung an dem Träger 110 bewirkt werden. Auch kann der Halbleiterchip 140 in effizienter Weise thermisch an den Träger 110 angebunden sein. Die Ausgestaltung des Konverters 160 aus den zwei Konversionsschichten 161, 162 ermöglicht des Weiteren, Verluste in Form einer Absorption von Konversionsstrahlung zu verringern. Zu diesem Zweck können die beiden Konversionsschichten 161, 162 derart aufeinander abgestimmt sein, dass eine Reabsorption einer im Betrieb des strahlungsemittierenden Bauelements 100 mit Hilfe der ersten Konversionsschicht 161 erzeugten Konversionsstrahlung in der zweiten Konversionsschicht 162 unterdrückt werden kann. Dies lässt sich dadurch verwirklichen, dass die erste Konversionsschicht 161 zum Erzeugen einer ersten Konversionsstrahlung und die zweite Konversionsschicht 162 zum Erzeugen einer kurzwelligeren zweiten Konversionsstrahlung ausgebildet sind. Die erste Konversionsstrahlung kann zum Beispiel eine rote Lichtstrahlung sein. Die zweite Konversionsstrahlung kann zum Beispiel eine gelbe, grüne oder gelbgrüne Lichtstrahlung sein.
  • 10 zeigt eine vergrößerte Ausschnittsdarstellung eines Konverters 160, wie er bei den hier beschriebenen strahlungsemittierenden Bauelementen 100 vorhanden sein kann. Der Konverter 160 weist ein strahlungsdurchlässiges Grundmaterial 260 und darin eingebettete Leuchtstoffpartikel 261 zur Strahlungskonversion auf. Das Grundmaterial 260 kann zum Beispiel ein Silikonmaterial sein. Es kann eine Art von Leuchtstoffpartikeln 261 oder eine Mischung aus unterschiedlichen Arten von Leuchtstoffpartikeln 261 in dem Grundmaterial 260 enthalten sein. Auch bei einer Ausgestaltung des Konverters 160 mit unterschiedlichen Konversionsschichten, wie sie vorstehend beschrieben wurde, kann eine Mischung aus Leuchtstoffpartikeln für wenigstens eine Konversionsschicht vorgesehen sein.
  • 11 zeigt eine vergrößerte Ausschnittdarstellung einer möglichen Ausgestaltung, welche für Leiterstrukturen 120 bzw. hervorstehende Kontaktabschnitte 125 eines Trägers der hier beschriebenen strahlungsemittierenden Bauelemente 100 vorgesehen sein kann. Der in 11 gezeigte Kontaktabschnitt 125 weist außenseitig eine reflektive metallische Beschichtung 255 auf. Die Beschichtung 255 kann zum Beispiel aus Silber ausgebildet sein. Auch kann die Beschichtung 255 durch Durchführen eines galvanischen oder stromlosen chemischen Metallabscheidungsprozesses hergestellt sein. Mit Hilfe der Beschichtung 255 kann im Betrieb des dazugehörigen strahlungsemittierenden Bauelements 100 eine Absorption von Lichtstrahlung unterdrückt werden. Eine Ausgestaltung mit einer reflektiven Beschichtung 255 zur Unterdrückung von Absorptionsverlusten kann in entsprechender Weise für hervorstehende Chipkontakte 155 eines Halbleiterchips 140 in Betracht kommen.
  • 12 zeigt eine seitliche Schnittdarstellung eines weiteren strahlungsemittierenden Bauelements 100. Die Herstellung dieses Bauelements 100 erfolgt ähnlich zu dem anhand der 7 bis 9 erläuterten Verfahren. Zunächst wird ein volumenemittierender und zur allseitigen Strahlungsemission ausgebildeter Halbleiterchip 140, welcher an der Rückseite 142 hervorstehende Chipkontakte 155 aufweist und welcher mit einer ersten Konversionsschicht 161 versehen ist, auf einem Träger 110 montiert. Auf diese Weise kann ein Zustand entsprechend 8 vorliegen. Nachfolgend wird eine den Halbleiterchip 140 umgebende zweite Konversionsschicht 162 auf der Vorderseite 111 des Trägers 110 ausgebildet, so dass ein Zustand entsprechend 9 vorliegen kann. Die zweite Konversionsschicht 162 weist ein strahlungsdurchlässiges Grundmaterial und darin enthaltene Leuchtstoffpartikel auf.
  • Das Ausbilden der zweiten Konversionsschicht 162 auf dem Träger 110 erfolgt derart, dass die zweite Konversionsschicht 162 (noch) nicht ausgehärtet ist. Zu diesem Zweck kann das Leuchtstoffpartikel enthaltende Grundmaterial zum Beispiel durch Dosieren mit Hilfe eines Dispensers auf dem Träger 110 aufgebracht werden (Dispensing). Auf diese Weise kann ein Sedimentieren von Leuchtstoffpartikeln stattfinden, wodurch Leuchtstoffpartikel angrenzend an den Halbleiterchip 140 und an den Träger 110 konzentriert werden können. Erst danach kann das Aushärten erfolgen. In 12 ist diese Gegebenheit anhand einer an den Halbleiterchip 140 und an den Träger 110 angrenzenden und durch das Sedimentieren gebildeten zweiten Konversionsschicht 165, und anhand einer diese Schicht 165 bedeckenden weiteren Schicht 166 veranschaulicht. Die sedimentierte Konversionsschicht 165 weist eine hohe Konzentration an Leuchtstoffpartikeln auf. Hierbei können die Leuchtstoffpartikel, abweichend von der Darstellung in 10, dicht gepackt sein und sich zum Teil berühren. Die andere Schicht 166 kann im Unterschied hierzu keinen oder einen geringen (und dadurch vernachlässigbaren) Anteil an Leuchtstoffpartikeln aufweisen (jeweils nicht dargestellt).
  • Das in 12 gezeigte Bauelement 100 kann ebenfalls im Verbund mit weiteren Bauelementen 100 gefertigt werden, indem mehrere mit einer ersten Konversionsschicht 161 versehene Halbleiterchips 140 auf einem gemeinsamen Träger 110 montiert werden, eine sämtliche Halbleiterchips 140 umgebende zweite Konversionsschicht 162 auf dem Träger 110 ausgebildet wird, ein Sedimentieren von Leuchtstoffpartikeln zum Ausbilden einer sedimentierten zweiten Konversionsschicht 165 erfolgt, und der danach vorliegende Bauelementverbund in separate Bauelemente 100 vereinzelt wird (nicht dargestellt).
  • Das strahlungsemittierende Bauelement 100 von 12 ermöglicht in entsprechender Weise einen Betrieb mit hoher Lichtausbeute, da die von dem Halbleiterchip 140 allseitig abgegebene Primärstrahlung mit Hilfe des den Halbleiterchip 140 allseitig umschließenden und die zwei Konversionsschichten 161, 165 und die weitere Schicht 166 aufweisenden Konverters 160 wenigstens teilweise konvertiert und dadurch ortsnahe extrahiert werden kann. Des Weiteren können die Konversionsschichten 161, 165 derart ausgebildet sein, dass eine Reabsorption einer mit Hilfe der ersten Konversionsschicht 161 erzeugten Konversionsstrahlung in der zweiten Konversionsschicht 165 unterdrückt werden kann. Die sedimentierte und dadurch konzentrierte Ausgestaltung der zweiten Konversionsschicht 165 ermöglicht darüber hinaus eine effektive Wärmeleitung und dadurch Kühlung von Leuchtstoffpartikeln, was die Lebensdauer des Bauelements 100 begünstigt.
  • 13 zeigt eine seitliche Schnittdarstellung eines weiteren strahlungsemittierenden Bauelements 100. Dieses Bauelement 100 besitzt einen Aufbau vergleichbar zu dem Bauelement 100 von 6, allerdings mit dem Unterschied, dass der leiterrahmenbasierte Träger 110 eine durch das Kunststoffmaterial 130 gebildete vorderseitige Kavität 115 mit schrägen Seitenwänden aufweist. Die Kavität 115 dient als Reflektor des strahlungsemittierenden Bauelements 100. Innerhalb der Kavität 115 sind der strahlungsemittierende Halbleiterchip 140 und der Konverter 160 auf dem Träger 110 angeordnet.
  • Zur Herstellung des strahlungsemittierenden Bauelements 100 von 13 wird der Halbleiterchip 140 innerhalb der Kavität 115 auf dem Träger 110 montiert, und wird nachfolgend ein den Halbleiterchip 140 allseitig umgebender und die Kavität 115 ausfüllender Konverter 160 auf dem Träger 110 ausgebildet. Zu diesem Zweck kann ein strahlungsdurchlässiges Grundmaterial mit darin enthaltenen Leuchtstoffpartikeln mit Hilfe eines Dispensers auf dem Träger 110 aufgebracht und nachfolgend ausgehärtet werden. Das Bauelement 100 kann ebenfalls im Verbund mit weiteren Bauelementen 100 gefertigt werden, indem ein gemeinsamer leiterrahmenbasierter Träger 110 mit mehreren Kavitäten 115 bereitgestellt wird, Halbleiterchips 140 in den Kavitäten 115 auf dem Träger 110 angeordnet werden, die Kavitäten 115 mit einem Konverter 160 versehen werden, und der danach vorliegende Bauelementverbund in separate Bauelemente 100 vereinzelt wird (jeweils nicht dargestellt).
  • Das Bauelement 100 von 13 kann derart abgewandelt werden, dass wenigstens ein Merkmal von einem oder mehreren der zuvor erläuterten Bauelemente 100 zur Anwendung kommt. Beispielsweise kann für den Träger 110 eine Ausgestaltung mit an der Vorderseite 111 hervorstehenden Kontaktabschnitten 125, und kann für den Halbleiterchip 140 eine Ausgestaltung mit Kontaktflächen bzw. flächigen Chipkontakten 150 vorgesehen werden. Eine weitere Abwandlung besteht darin, den Konverter 160 mit einer an die Rückseite 142 des Halbleiterchips 140 angrenzenden ersten Konversionsschicht 161 und mit einer den Halbleiterchip 140 umschließenden zweiten Konversionsschicht 162 zu verwirklichen (jeweils nicht dargestellt).
  • Eine weitere mögliche Abwandlung stellt das in 14 gezeigte strahlungsemittierende Bauelement 100 dar, dessen Herstellung ähnlich zu dem Bauelement 100 von 13 erfolgt. Hierbei findet nach der Chipmontage und dem Aufbringen des Leuchtstoffpartikel enthaltenden Grundmaterials auf dem Träger 110 in dessen Kavität 115 ein Sedimentieren von Leuchtstoffpartikeln statt, so dass Leuchtstoffpartikel angrenzend an den Halbleiterchip 140 und an den Träger 110 konzentriert werden können. Erst danach kann das Aushärten erfolgen. In 14 ist diese Gegebenheit anhand einer sedimentierten Konversionsschicht 165 und anhand einer diese Schicht 165 bedeckenden weiteren Schicht 166 veranschaulicht. Die Konversionsschicht 165 des Konverters 160 weist eine hohe Konzentration an Leuchtstoffpartikeln auf. Demgegenüber kann die andere Schicht 166 keinen oder lediglich einen geringen Anteil an Leuchtstoffpartikeln aufweisen (jeweils nicht dargestellt).
  • Ein strahlungsemittierendes Bauelement 100 kann nicht nur mit einem leiterrahmenbasierter Träger 110, sondern alternativ mit einem anderen Träger verwirklicht werden. Zur beispielhaften Veranschaulichung zeigen die 15 bis 17 anhand von seitlichen Schnittdarstellungen ein weiteres Verfahren zum Herstellen eines strahlungsemittierenden Bauelements 100. Auch dieses Bauelement 100 kann ein oberflächenmontierbares Einzelchip-Bauelement 100 sein. Bei dem Verfahren werden, wie in 15 dargestellt ist, ein volumenemittierender und zur allseitigen Strahlungsemission ausgebildeter Halbleiterchip 140 und ein Träger 118 bereitgestellt. Der Halbleiterchip 140 weist den oben erläuterten Aufbau mit den an der Rückseite 142 hervorstehenden Chipkontakten 155 auf.
  • Der in 15 gezeigte Träger 118 ist ein keramischer Träger 118, welcher metallische Leiterstrukturen 120 und ein die Leiterstrukturen 120 teilweise umschließendes bzw. an diese angrenzendes keramisches Material 135 aufweist. Im Hinblick auf das herzustellende Bauelement 100 kann der Träger 118 zwei Leiterstrukturen 120 aufweisen. Die Leiterstrukturen 120 können zum Beispiel aus Kupfer ausgebildet sein und zusätzlich eine metallische Beschichtung aufweisen. Ein weiterer Bestandteil des Trägers 118 ist eine vorderseitige weiße reflektive Schicht 137. Die Schicht 137 kann zum Beispiel eine aufgedruckte Schicht eines Lötstopplacks sein. Alternativ kann die Schicht 137 eine in einem Formprozess ausgebildete weiße Silikonschicht sein (jeweils nicht dargestellt).
  • Der Träger 118 besitzt eine flache Vorderseite 111 und eine im Wesentlichen flache Rückseite 112. Die Vorderseite 111 ist im Wesentlichen durch die reflektive Schicht 137 gebildet und kann daher hochreflektiv sein. Die Leiterstrukturen 120 weisen vorderseitige Leiterabschnitte auf, welche bündig mit der reflektiven Schicht 137 abschließen und an dieser Stelle vorderseitige und frei zugängliche Kontaktflächen 121 bilden.
  • Die Leiterstrukturen 120 weisen ferner rückseitige Leiterabschnitte auf, welche rückseitige Kontaktflächen 122 bilden. Die vorderseitigen und rückseitigen Leiterabschnitte sind mit Hilfe von sich durch den Träger 118 erstreckenden Durchkontaktierungsabschnitten miteinander verbunden.
  • Nach dem Bereitstellen des Halbleiterchips 140 und des keramischen Trägers 118 wird der Halbleiterchip 140, wie in 16 gezeigt ist, auf der Vorderseite 111 des Trägers 118 montiert. Zu diesem Zweck wird ein Lötprozess durchgeführt, in welchem die Chipkontakte 155 unter Verwendung eines nicht dargestellten Lotmittels mit jeweils einer der Kontaktflächen 121 des Trägers 118 elektrisch verbunden werden. Aufgrund der als Abstandshalter dienenden Chipkontakte 155 wird ein Zwischenraum 210 zwischen der Rückseite 142 des Halbleiterchips 140 und der Vorderseite 111 des Trägers 118 bereitgestellt.
  • Zur Herstellung des strahlungsemittierenden Bauelements 100 wird nachfolgend, wie in 17 gezeigt ist, ein den Halbleiterchip 140 umschließender Konverter 160 zur Strahlungskonversion auf der Vorderseite 111 des Trägers 118 bereitgestellt, welcher den Halbleiterchip 140 allseitig umgibt und auch den Zwischenraum 210 zwischen dem Halbleiterchip 140 und dem Träger 118 ausfüllt. Zu diesem Zweck kann ein strahlungsdurchlässiges Grundmaterial mit darin enthaltenen Leuchtstoffpartikeln mittels eines Formprozesses auf dem Träger 118 aufgebracht werden. Das Bauelement 100 kann ebenfalls im Verbund mit weiteren Bauelementen 100 gefertigt werden, indem mehrere Halbleiterchips 140 auf einem gemeinsamen keramischen Träger 118 angeordnet werden, ein sämtliche Halbleiterchips 140 umgebender Konverter 160 auf dem Träger 118 ausgebildet wird, und der danach vorliegende Bauelementverbund in separate Bauelemente 100 vereinzelt wird (jeweils nicht dargestellt). In entsprechender Weise kann sich das Bauelement 100 durch eine effiziente Betriebsweise mit hoher Lichtausbeute und eine effiziente thermische Anbindung des Halbleiterchips 140 an den als Wärmesenke dienenden Träger 118 auszeichnen.
  • Das strahlungsemittierende Bauelement 100 von 17 kann derart abgewandelt werden, dass wenigstens ein Merkmal von einem oder mehreren der zuvor erläuterten Bauelemente 100 zur Anwendung kommt. Beispielsweise kann der Konverter 160 mit einer an die Rückseite 142 des Halbleiterchips 140 angrenzenden ersten Konversionsschicht 161 und mit einer den Halbleiterchip 140 umschließenden zweiten Konversionsschicht 162 verwirklicht werden. Möglich ist auch eine Ausgestaltung des Konverters 160 mit einer an den Halbleiterchip 140 und an den Träger 118 angrenzenden und durch Sedimentieren von Leuchtstoffpartikeln gebildeten Konversionsschicht 165. Eine weitere mögliche Abwandlung besteht darin, für den Träger 118 eine Ausgestaltung mit an der Vorderseite 111 hervorstehenden Kontaktabschnitten 125, und für den Halbleiterchip 140 eine Ausgestaltung mit flächigen Chipkontakten 150 vorzusehen (jeweils nicht dargestellt).
  • Bei den oben beschriebenen Verfahren erfolgt die Chipmontage durch Durchführen eines Lötprozesses. Zu diesem Zweck können die in den jeweiligen Verfahren verwendeten Kontaktelemente 121, 125, 150, 155 des Trägers 110, 118 oder des Halbleiterchips 140 mit einem Lotmittel versehen werden, und kann der Halbleiterchip 140 mit Hilfe eines geheizten Bondkopfs (Bondhead) auf dem Träger 110, 118 angeordnet und dadurch auf diesen aufgelötet werden. Eine alternative Vorgehensweise besteht darin, die Kontaktelemente 121, 125, 150, 155 des Trägers 110, 118 oder des Halbleiterchips 140 mit einem eutektischen Lotmittel und mit einem Klebemittel zu versehen, anschließend den Halbleiterchip 140 auf dem Träger 110, 118 anzuordnen, und nachfolgend einen Ofenprozess durchzuführen, um den Halbleiterchip 140 auf den Träger 110, 118 aufzulöten und das Klebemittel zu verdampfen (jeweils nicht dargestellt). Abhängig von dem durchgeführten Lötprozess können unterschiedliche Ausgestaltungen in Bezug auf die Kontaktelemente 121, 125, 150, 155 vorgesehen sein. Zur beispielhaften Veranschaulichung werden anhand der folgenden Figuren mögliche Ausgestaltungen näher erläutert, welche in Bezug auf die obigen Verfahren zur Abwendung kommen können.
  • Die 18 bis 20 zeigen Aufsichtsdarstellungen von Halbleiterchips 140 und Trägern 110, 118 zum Verwirklichen von Einzelchip-Bauelementen, einschließlich einer Darstellung möglicher Ausgestaltungen von deren Kontaktelementen 121, 125, 150, 155. In Bezug auf die Halbleiterchips 140 ist jeweils deren Rückseite 142, und in Bezug auf die Träger 110, 118 ist jeweils deren Vorderseite 111 abgebildet. Für die Träger 110, 118 sind zusätzlich die Konturen der rückseitigen Leiterabschnitte und damit der rückseitigen Kontaktflächen 122 gestrichelt angedeutet, welche über Durchkontaktierungsabschnitte mit den sich darüber befindenden Kontaktelementen 121, 125 verbunden sind.
  • Bei der in 18 gezeigten Ausgestaltung weisen der Träger 110, 118 und der Halbleiterchip 140 jeweils zwei Kontaktelemente 121, 125, 150, 155 mit kreisförmigen Konturen auf. Diese Ausgestaltung kann bei dem erstgenannten Lötprozess zur Anwendung kommen, in welchem der Halbleiterchip 140 mit Hilfe eines Bondkopfs auf dem Träger 110, 118 platziert wird. Bei der Ausgestaltung von 19 weisen der Träger 110, 118 und der Halbleiterchip 140 jeweils drei Kontaktelemente 121, 125, 150, 155 mit kreisförmigen Konturen auf. Bei der in 20 gezeigten Ausgestaltung kommen erneut jeweils zwei Kontaktelemente 121, 125, 150, 155 zum Einsatz, welche eine rechteckförmige längliche Gestalt besitzen. Die Ausgestaltungen der 19, 20 können in Bezug auf den zweitgenannten eutektischen Lötprozess vorgesehen sein, um den Halbleiterchip 140 mechanisch stabil auf dem Träger 110, 118 platzieren und ein Selbstausrichten des Halbleiterchips 140 auf dem Träger 110, 118 in dem Ofenprozess bewirken zu können.
  • Mit Hilfe der vorstehend beschriebenen Verfahren können nicht nur Einzelchip-Bauelemente, sondern alternativ auch Multichip-Bauelemente mit mehreren auf der Vorderseite 111 eines Trägers 110, 118 angeordneten strahlungsemittierenden Halbleiterchips 140 hergestellt werden. In diesem Zusammenhang können die in den seitlichen Schnittdarstellungen gezeigten Bauelemente 100 mit wenigstens einem weiteren Halbleiterchip 140 gefertigt werden. Ein solcher weiterer Halbleiterchip 140 kann versetzt zur Zeichenebene der vorhergehend erläuterten Figuren vorgesehen sein. Es sind ferner Ausgestaltungen möglich, in welchen die Halbleiterchips 140 eines Multichip-Bauelements untereinander elektrisch verbunden sind. Dies kann durch eine hierauf abgestimmte Ausgestaltung von Leiterstrukturen 120 eines Trägers 110, 118 verwirklicht werden. Zur beispielhaften Veranschaulichung werden anhand der folgenden 21 und 22 mögliche Ausgestaltungen für ein Multichip-Bauelement 100 mit zwei Halbleiterchips 140 näher erläutert. Diese Bauelemente 100 können in entsprechender Weise mit Hilfe der oben erläuterten Verfahren verwirklicht werden, indem pro Bauelement 100 zwei Halbleiterchip 140 auf einem Träger 110, 118 angeordnet und ein beide Halbleiterchips 140 umschließender Konverter 160 bereitgestellt wird.
  • 21 zeigt eine Aufsichtsdarstellung eines zum Tragen von zwei Halbleiterchips 140 vorgesehenen Trägers 110, 118 und von einem der Halbleiterchips 140, einschließlich einer Darstellung von deren Kontaktelementen 121, 125, 150, 155. Für den Träger 110, 118 sind zusätzlich die Konturen der rückseitigen Leiterabschnitte und damit Kontaktflächen 122 gestrichelt angedeutet, welche über Durchkontaktierungsabschnitte mit den sich darüber befindenden Kontaktelementen 121, 125 verbunden sind. Ferner sind die Montagepositionen der Halbleiterchips 140 auf dem Träger 110, 118 schraffiert angedeutet. In dieser Ausgestaltung können die Halbleiterchips 140 mit Hilfe des Trägers 110, 118 parallel geschaltet sein.
  • 22 zeigt eine Aufsichtsdarstellung eines zum Tragen von zwei Halbleiterchips 140 vorgesehenen Trägers 118 und von einem der Halbleiterchips 140, wobei ebenfalls deren Kontaktelemente 121, 125, 150, 155 dargestellt sind. Für den Träger 118 sind zusätzlich die rückseitigen Kontaktflächen 122 und die Montagepositionen der Halbleiterchips 140 angedeutet. Bei dieser Ausgestaltung kommt ein keramischer Träger 118 zum Einsatz, da eine solche Trägerform eine hohe Gestaltungsfreiheit in Bezug auf eine vorderseitige Verdrahtung ermöglicht. Der Träger 118 ist vorliegend derart ausgestaltet, dass lediglich die in 21 rechts oben und links unten vorhandenen Kontaktelemente 121, 125 über Durchkontaktierungsabschnitte mit den sich darunter befindenden rückseitigen Leiterabschnitten und damit Kontaktflächen 122 elektrisch verbunden sind. Die anderen, links oben und rechts unten vorhandenen Kontaktelemente 121, 125 sind über einen metallischen Verbindungssteg 220 miteinander verbunden. Diese Kontaktelemente 121, 125 und der Verbindungsteg 220 befinden sich lediglich an der Vorderseite des Trägers 118 und haben keine elektrische Verbindung zu den rückseitigen Kontaktabschnitten. In dieser Ausgestaltung können die Halbleiterchips 140 mit Hilfe des Trägers 118 in Reihe geschaltet sein.
  • Neben den oben beschriebenen und abgebildeten Ausführungsformen sind weitere Ausführungsformen vorstellbar, welche weitere Abwandlungen und/oder Kombinationen von Merkmalen umfassen können. Es ist zum Beispiel möglich, anstelle der oben angegebenen Materialien andere Materialien zu verwenden. Ferner können Träger mit von den Figuren abweichenden Ausgestaltungen eingesetzt werden. Solche Träger können zum Beispiel anders gestaltete metallische Leiterstrukturen aufweisen.
  • Im Hinblick auf die in den 19 bis 22 gezeigten Ausgestaltungen besteht die Möglichkeit, andere Anzahlen und/oder Formen von Kontaktelementen 121, 125, 150, 155 vorzusehen. In diesem Zusammenhang ist es zum Beispiel möglich, die in den 21 und 22 gezeigten Ausgestaltungen entsprechend den 19 und 20 zu verwirklichen, so dass für die Verbindung pro Halbleiterchip 140 drei Kontaktelemente 121, 125, 150, 155 oder längliche Kontaktelemente 121, 125, 150, 155 zum Einsatz kommen. Auch können Multichip-Bauelemente mit Trägern verwirklicht werden, welche zum Tragen einer größeren Anzahl an elektrisch verbundenen Halbleiterchips 140 ausgebildet sind.
  • Im Hinblick auf die Verwendung eines Trägers mit hervorstehenden Kontaktabschnitten 125, wie sie anhand der 1 bis 3 erläutert wurde, ist die Möglichkeit gegeben, dass solche Kontaktabschnitte 125 aus dem gleichen Material ausgebildet sind wie die anderen Leiterabschnitte der zugehörigen Leiterstrukturen 120. Wie anhand von 11 erläutert wurde, können die Kontaktschnitte 125 mit einer zusätzlichen reflektiven metallischen Beschichtung 255 ausgebildet sein. Des Weiteren ist es möglich, hervorstehende Kontaktschnitte 125 eines Trägers dadurch herzustellen, dass zunächst bündig mit der übrigen Vorderseite des Trägers abschließende und dadurch nicht hervorstehende Leiterstrukturen 120 des Trägers (vgl. zum Beispiel den in 4 gezeigten Träger) an der Vorderseite metallisch verstärkt bzw. verdickt werden. Zu diesem Zweck können ein oder mehrere Metallabscheidungsprozesse, also wenigstens ein galvanischer Abscheidungsprozess und/oder wenigstens ein stromloser chemischer Abscheidungsprozess, durchgeführt werden.
  • Ferner ist die Möglichkeit gegeben, zur Herstellung eines strahlungsemittierenden Bauelements 100 einen Träger mit an der Vorderseite hervorstehenden Kontaktabschnitten 125 einzusetzen, und hierauf (wenigstens) einen strahlungsemittierenden Halbleiterchip 140 mit an der Rückseite hervorstehenden Chipkontakten 155 zu montieren bzw. aufzulöten.
  • Wie oben angegeben wurde, kann das Bereitstellen eines Konverters 160 nach einer Chipmontage ein Aufbringen eines Leuchtstoffpartikel enthaltenden Grundmaterials zum Beispiel mit Hilfe eines Formprozesses umfassen. Damit das Leuchtstoffpartikel enthaltende Grundmaterial zuverlässig in den Zwischenraum 210 zwischen dem jeweiligen Halbleiterchip und Träger eingebracht werden kann, kann für den Zwischenraum 210 ein Höhe wenigstens 50µm vorgesehen sein. Sofern Leuchtstoffpartikel zum Einsatz kommen, welche gegenüber der oben angegebenen Korngröße (10µm bis 20µm) eine kleinere Korngröße besitzen, zum Beispiel in einem Bereich von 5µm bis 10µm, kann auch eine kleinere Höhe in Bezug auf den Zwischenraum 210, zum Beispiel eine Höhe von wenigstens 30µm oder 40µm, zur Anwendung kommen.
  • Obwohl die Erfindung im Detail durch bevorzugte Ausführungsbeispiele näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.
  • Bezugszeichenliste
    • 100
    Bauelement
    110
    Träger
    111
    Vorderseite
    112
    Rückseite
    115
    Kavität
    118
    Träger
    120
    Leiterstruktur
    121
    Kontaktfläche
    122
    Kontaktfläche
    125
    Kontaktabschnitt
    130
    Kunststoffmaterial
    135
    keramisches Material
    137
    Schicht
    140
    Halbleiterchip
    141
    Vorderseite
    142
    Rückseite
    145
    Seitenflanke
    150
    Chipkontakt
    155
    Chipkontakt
    160
    Konverter
    161
    Konversionsschicht
    162
    Konversionsschicht
    165
    Konversionsschicht
    166
    Schicht
    210
    Zwischenraum
    220
    Verbindungssteg
    255
    Beschichtung
    260
    Grundmaterial
    261
    Leuchtstoffpartikel

Claims (17)

  1. Strahlungsemittierendes Bauelement (100), aufweisend: einen Träger (110, 118); einen auf einer Vorderseite (111) des Trägers (110, 118) angeordneten strahlungsemittierenden Halbleiterchip (140); und einen auf der Vorderseite (111) des Trägers (110, 118) angeordneten und den Halbleiterchip (140) umgebenden Konverter (160) zur Strahlungskonversion, wobei der Halbleiterchip (140) ein zur allseitigen Strahlungsemission ausgebildeter Volumenemitter ist, wobei der Halbleiterchip (140) an einer dem Träger (110, 118) zugewandten Rückseite (142) mit Hilfe von metallischen Kontaktelementen (125, 155) mit dem Träger (110, 118) elektrisch verbunden ist, wobei die Kontaktelemente (125, 155) als Abstandshalter dienen, so dass ein Zwischenraum (210) zwischen der Rückseite (142) des Halbleiterchips (140) und der Vorderseite (111) des Trägers (110, 118) vorliegt, und wobei der Konverter (160) den Halbleiterchip (140) allseitig umgibt und in dem Zwischenraum (210) zwischen dem Halbleiterchip (140) und dem Träger (110, 118) angeordnet ist.
  2. Strahlungsemittierendes Bauelement nach Anspruch 1, wobei der Träger (110, 118) an der Vorderseite (111) hervorstehende Kontaktabschnitte (125) von Leiterstrukturen (120) aufweist, durch welche wenigstens ein Teil der Kontaktelemente gebildet ist.
  3. Strahlungsemittierendes Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der strahlungsemittierende Halbleiterchip (140) an der Rückseite (142) hervorstehende Chipkontakte (155) aufweist, durch welche wenigstens ein Teil der Kontaktelemente gebildet ist.
  4. Strahlungsemittierendes Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Kontaktelemente (125, 155) eine reflektive metallische Beschichtung (255) aufweisen.
  5. Strahlungsemittierendes Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei von der Rückseite (142) des strahlungsemittierenden Halbleiterchips (140) ein Anteil von wenigstens 80% zur Strahlungsemission zur Verfügung steht.
  6. Strahlungsemittierendes Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Zwischenraum (210) eine Höhe von wenigstens 10µm oder eine Höhe von wenigstens 50µm aufweist.
  7. Strahlungsemittierendes Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Konverter (160) ein strahlungsdurchlässiges Grundmaterial (260) und darin enthaltene Leuchtstoffpartikel (261) aufweist.
  8. Strahlungsemittierendes Bauelement nach Anspruch 7, wobei der Konverter (160) eine an den strahlungsemittierenden Halbleiterchip (140) und an den Träger (110, 118) angrenzende sedimentierte Konversionsschicht (165) aufweist.
  9. Strahlungsemittierendes Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Konverter (160) eine erste Konversionsschicht (161) und eine zweite Konversionsschicht (162, 165) aufweist, wobei die erste Konversionsschicht (161) in dem Zwischenraum (210) angeordnet ist und an die Rückseite (142) des strahlungsemittierenden Halbleiterchips (140) angrenzt, wobei die zweite Konversionsschicht (162, 165) an eine der Rückseite (142) entgegengesetzte Vorderseite (141) und an Seitenflanken (145) des Halbleiterchips (140) angrenzt, und wobei die erste und zweite Konversionsschicht zum Erzeugen unterschiedlicher Konversionsstrahlungen ausgebildet sind.
  10. Strahlungsemittierendes Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, aufweisend wenigstens einen weiteren auf der Vorderseite (111) des Trägers (110, 118) angeordneten strahlungsemittierenden Halbleiterchip (140).
  11. Verfahren zum Herstellen eines strahlungsemittierenden Bauelements (100), umfassend: Bereitstellen eines Trägers (110, 118); Anordnen eines strahlungsemittierenden Halbleiterchips (140) auf einer Vorderseite (111) des Trägers (110, 118), wobei der Halbleiterchip (140) ein zur allseitigen Strahlungsemission ausgebildeter Volumenemitter ist, wobei der Halbleiterchip (140) an einer dem Träger (110, 118) zugewandten Rückseite (142) mit Hilfe von metallischen Kontaktelementen (125, 155) mit dem Träger (110, 118) elektrisch verbunden wird, und wobei aufgrund der Kontaktelemente (125, 155) ein Zwischenraum (210) zwischen der Rückseite (142) des Halbleiterchips (140) und der Vorderseite (111) des Trägers (110, 118) vorliegt; und Bereitstellen eines auf der Vorderseite (111) des Trägers (110, 118) angeordneten und den Halbleiterchip (140) umgebenden Konverters (160) zur Strahlungskonversion, wobei der Konverter (160) den Halbleiterchip (140) allseitig umgibt und in dem Zwischenraum (210) zwischen dem Halbleiterchip (140) und dem Träger (110, 118) angeordnet ist.
  12. Verfahren nach Anspruch 11, wobei der Träger (110, 118) an der Vorderseite (111) hervorstehende Kontaktabschnitte (125) von Leiterstrukturen (120) aufweist, durch welche wenigstens ein Teil der Kontaktelemente gebildet ist.
  13. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 oder 12, wobei der strahlungsemittierende Halbleiterchip (140) an der Rückseite (142) hervorstehende Chipkontakte (155) aufweist, durch welche wenigstens ein Teil der Kontaktelemente gebildet ist.
  14. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 13, wobei das Bereitstellen des Konverters (160) ein Aufbringen eines strahlungsdurchlässigen Grundmaterials (260) mit darin enthaltenen Leuchtstoffpartikeln (261) auf dem Träger (110, 118) nach dem Anordnen des strahlungsemittierenden Halbleiterchips (140) umfasst.
  15. Verfahren nach Anspruch 14, wobei weiter ein Sedimentieren von Leuchtstoffpartikeln erfolgt, so dass eine an den strahlungsemittierenden Halbleiterchip (140) und an den Träger (110, 118) angrenzende sedimentierte Konversionsschicht (165) ausgebildet wird.
  16. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 15, wobei der Konverter (160) eine erste und zweite Konversionsschicht (161, 162, 165) aufweist, welche zum Erzeugen unterschiedlicher Konversionsstrahlungen ausgebildet sind, und wobei das Bereitstellen des Konverters (160) Folgendes umfasst: Bereitstellen des strahlungsemittierenden Halbleiterchips (140) mit der ersten Konversionsschicht (161) auf der Rückseite (142) des Halbleiterchips (140) vor dem Anordnen des Halbleiterchips (140) auf dem Träger (110, 118), wobei die erste Konversionsschicht (161) durch das Anordnen des Halbleiterchips (140) auf dem Träger (110, 118) in dem Zwischenraum (210) zwischen dem Halbleiterchip (140) und dem Träger (110, 118) enthalten ist; und Ausbilden der zweiten Konversionsschicht (162, 165) nach dem Anordnen des Halbleiterchips (140) auf dem Träger (110, 118), wobei die zweite Konversionsschicht (162, 165) an eine der Rückseite (142) entgegengesetzte Vorderseite (141) und an Seitenflanken (145) des Halbleiterchips (140) angrenzt.
  17. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 16, wobei wenigstens ein weiterer strahlungsemittierender Halbleiterchip (140) auf der Vorderseite (111) des Trägers (110, 118) angeordnet wird.
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