DE102019111816A1

DE102019111816A1 - Verfahren zur herstellung eines bauelements und bauelement

Info

Publication number: DE102019111816A1
Application number: DE102019111816.6A
Authority: DE
Inventors: Alexander F. Pfeuffer; Tobias Berthold; Lutz Höppel; Tobias Meyer; Korbinian Perzlmaier
Original assignee: Osram Opto Semiconductors GmbH
Current assignee: Ams Osram International GmbH
Priority date: 2019-05-07
Filing date: 2019-05-07
Publication date: 2020-11-12
Also published as: CN113826221A; DE112020002252A5; US20220238773A1; WO2020225304A1

Abstract

Es wird ein Verfahren zur Herstellung eines Bauelements (10) mit einem Träger (1) und zumindest einem Bauteil (2) angegeben, wobei das Bauteil mit dem Träger elektrisch leitend verbunden ist und mittels einer elektrisch isolierenden Verbindungsschicht (3) auf dem Träger mechanisch befestigt ist. Hierzu wird der Träger mit einer Anschlussschicht (1S) bereitgestellt, wobei die Verbindungsschicht auf dem Träger angeordnet ist. Die Verbindungsschicht weist zumindest eine Öffnung (3R) auf, in der eine Anschlussfläche (1F) der Anschlussschicht freiliegend ist, wobei die Verbindungsschicht in vertikaler Richtung über die freiliegende Anschlussfläche hinausragt. Das Bauteil mit einer Kontaktschicht (2S) wird auf dem Träger derart angebracht, dass in Draufsicht auf den Träger eine freiliegende Kontaktfläche (2F) der Kontaktschicht die Öffnung und die darin befindliche Anschlussfläche überdeckt, wobei die freiliegende Kontaktfläche durch einen vertikalen Abstand (D) von der freiliegenden Anschlussfläche beabstandet ist. Der vertikale Abstand wird durch Volumenänderung der Verbindungsschicht reduziert, wodurch die freiliegende Kontaktfläche und die freiliegende Anschlussfläche derart zusammengeführt werden, dass sie unmittelbar aneinander angrenzen und ein direkter elektrischer Kontakt zwischen der Kontaktschicht und der Anschlussschicht gebildet wird.Des Weiteren wird ein solches Bauelement angegeben.

Description

Es wird ein Verfahren zur Herstellung eines Bauelements angegeben. Des Weiteren wird ein Bauelement angegeben.
Die Ausbildung einer zuverlässigen elektrischen Verbindung neben einer stabilen mechanischen Verbindung in einer Fügeebene ist recht anspruchsvoll, wenn zum Beispiel eine Klebeschicht mit einer Schichtdicke kleiner als 5 µm, kleiner als 3 µm, kleiner als 1 µm oder kleiner als 0,2 µm verwendet werden soll, da der Klebeschicht einer so geringen Schichtdicke meist elektrisch leitende Füllstoffe fehlen. Sollte die Klebeschicht jedoch elektrisch leitende Füllstoffe aufweisen, weist die Klebeschicht oft viel größere Schichtdicken auf. Insbesondere bei Bauteilen mit einer lateralen Dimension von wenigen Mikrometern ist die Verwendung von dickeren Klebeschichten nicht besonders geeignet, da die Verwendung solcher Klebeschichten die Gefahr bezüglich der Verkippung der Bauteile in der Klebeschicht nicht ausschließt. Außerdem erhöht sich die Kurzschlussgefahr bei der Verwendung von elektrisch leitfähigen Klebeschichten.
Eine Aufgabe ist es, ein zuverlässiges und kosteneffizientes Verfahren zur Herstellung eines Bauelements anzugeben. Eine weitere Aufgabe besteht darin, ein Bauelement mit einer zuverlässigen elektrischen Verbindung und einer stabilen mechanischen Verbindung zwischen einem Träger und einem Bauteil des Bauelements anzugeben.
Diese Aufgaben werden durch das Verfahren zur Herstellung des Bauelements sowie durch das Bauelement gemäß den unabhängigen Ansprüchen gelöst. Weitere Ausgestaltungen und Weiterbildungen des Verfahrens oder des Bauelements sind Gegenstand der weiteren Ansprüche.
Es wird ein Verfahren zur Herstellung eines Bauelements mit einem Träger und zumindest einem Bauteil angegeben, wobei das Bauteil mit dem Träger elektrisch leitend verbunden ist und insbesondere mittels einer elektrisch isolierenden Verbindungsschicht auf dem Träger mechanisch befestigt ist. Insbesondere ist die Klebeschicht frei von einem elektrisch leitfähigen Material, etwa frei von elektrisch leitfähigen Füllstoffen. Die Klebeschicht ist zum Beispiel nicht zur Herstellung einer elektrischen Verbindung eingerichtet. Bevorzugt erfolgt die mechanische Verbindung räumlich getrennt von der elektrischen Verbindung. Es ist möglich, dass das Bauelement mehrere Bauteile aufweist, die auf dem gemeinsamen Träger mechanisch fixiert und mit diesem elektrisch angeschlossen sind.
Unter einem Träger ist allgemein eine Empfängerstruktur zu verstehen, die das Bauteil oder eine Mehrzahl von Bauteilen mechanisch trägt. Die Empfängerstruktur kann elektrische Schaltungen, Transistoren, elektrische Leiterbahnen oder andere elektrische Komponente aufweisen, die insbesondere zur elektrischen Kontaktierung und zur Steuerung des Bauteils oder der Bauteile eingerichtet sind. Der Träger ist zum Beispiel ein Empfängerträger, etwa ein Halbleitersubstrat, ein Si-Wafer gegebenenfalls mit Durchkontaktierungen, eine Leiterplatte mit elektrischen Leiterbahnen oder ein Receiver mit integrierten Schaltungen, Transistoren und/oder anderen Schaltelementen.
Zum Beispiel ist die Empfängerstruktur Teil eines elektronischen Geräts oder einer Lichtquelle. Die Bauteile können als Detektoren oder Lichtquellen in der Allgemeinbeleuchtung, Ambientbeleuchtung, Innen- oder Außenbeleuchtung von Fahrzeugen, oder in einem Scheinwerfer eines Kraftfahrzeugs Anwendung finden. Auch ist es denkbar, das Bauelement aus dem Träger und den Bauteilen in elektronischen Geräten, Handys, Touchpads, Laserdrucker, Kameras, Erkennungskameras, Gesichtserkennungskameras, Displays oder in anderen Systemen aus LEDs, Sensoren, Laserdioden und/oder Detektoren Anwendung finden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird der Träger mit einer Anschlussschicht bereitgestellt. Die Verbindungsschicht kann auf dem Träger, insbesondere auf einem Hauptkörper des Trägers, angeordnet sein. Die Verbindungsschicht kann eine Klebeschicht sein. Insbesondere weist die Verbindungsschicht zumindest eine Öffnung auf, in der eine Anschlussfläche der Anschlussschicht freiliegend ist. Die Öffnung kann eine beliebige Form aufweisen, zum Beispiel die Form eines Kreises, eines Vierecks oder die Form einer Ellipse. Zum Beispiel weist die Verbindungsschicht in der Umgebung der Öffnung die Form eines geschlossenen oder offenen Rahmens auf. Es ist möglich, dass die Verbindungsschicht mehrere Öffnungen aufweist, in denen jeweils eine Anschlussfläche der Anschlussschicht freiliegend ist. In vertikaler Richtung kann die Verbindungsschicht über die freiliegende Anschlussfläche oder über die Anschlussschicht hinausragen, etwa in Richtung weg von dem Hauptkörper des Trägers. Die Verbindungsschicht kann strukturiert ausgeführt sein. Zum Beispiel kann die Verbindungsschicht Teilbereiche aufweisen, die voneinander lateral beabstandet sind.
Die Anschlussschicht ist insbesondere Teil einer Verdrahtungsstruktur des Trägers. Die Anschlussschicht kann zusammenhängend ausgeführt sein oder eine Mehrzahl von räumlich separaten Teilschichten aufweisen. Die Anschlussschicht kann eine Anschlusssäule oder mehrere Anschlusssäulen aufweisen, wobei die freiliegende Anschlussfläche etwa durch eine freiliegende Oberfläche der zugehörigen Anschlusssäule gebildet ist. Die Anschlussfläche ist insbesondere eine Metalloberfläche.
Unter einer vertikalen Richtung wird allgemein eine Richtung verstanden, die senkrecht zu einer Haupterstreckungsfläche des Trägers, insbesondere des Hauptkörpers des Trägers, gerichtet ist. Unter einer lateralen Richtung wird dagegen eine Richtung verstanden, die insbesondere parallel zu der Haupterstreckungsfläche des Trägers verläuft. Die vertikale Richtung und die laterale Richtung sind quer, etwa orthogonal zueinander.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird das Bauteil mit einer Kontaktschicht derart auf dem Träger angebracht, dass in Draufsicht auf den Träger eine freiliegende Kontaktfläche der Kontaktschicht die Öffnung und die darin befindliche Anschlussfläche überdeckt. Die freiliegende Kontaktfläche der Kontaktschicht kann die Öffnung und die Anschlussfläche teilweise oder vollständig bedecken. Die freiliegende Kontaktfläche ist etwa eine Metalloberfläche und kann eine freiliegende Oberfläche einer Kontaktsäule der Kontaktschicht sein. Die Kontaktschicht ist insbesondere Teil einer Verdrahtungsstruktur, die zur elektrischen Kontaktierung des Bauteils oder des Bauelements eingerichtet ist.
Nach dem Anbringen des Bauteils auf dem Träger grenzt die Verbindungsschicht insbesondere unmittelbar an das Bauteil und unmittelbar an den Träger an. Im Bereich der Öffnung der Verbindungsschicht ist die freiliegende Kontaktfläche der Kontaktschicht insbesondere durch einen vertikalen Abstand von der freiliegenden Anschlussfläche der Anschlussschicht beabstandet. Mit anderen Worten grenzt die freiliegende Kontaktfläche nicht direkt an die freiliegende Anschlussfläche an, sondern ist durch einen Zwischenraum von der Anschlussfläche räumlich getrennt, wobei der Zwischenraum mit einem gasförmigen Medium, etwa mit Luft, gefüllt sein kann.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird der vertikale Abstand zwischen der Kontaktfläche und der Anschlussfläche reduziert. Die Reduzierung des vertikalen Abstandes kann durch Volumenänderung, etwa durch Volumenreduzierung der Verbindungsschicht erfolgen. Zum Beispiel wird das Volumen der Verbindungsschicht in einem Temperprozess, etwa in einem Ofen, geschrumpft. Durch die Temperaturerhöhung kann die Verbindungsschicht zum Beispiel von einem zähflüssigen, weichen oder pastösen Zustand in einen festen Zustand überführt werden. Durch diesen Prozess können die Anteile an Flüssigkeit, etwa an Verbindungsmitteln in der Verbindungsschicht reduziert werden, wodurch das Volumen und somit auch die vertikale Schichtdicke der Verbindungsschicht reduziert werden. Durch die Erhitzung kann außerdem eine Vernetzungsreaktion innerhalb der Verbindungsschicht eingeleitet werden, wodurch das Volumen der Verbindungsschicht reduziert wird. Die Reduzierung des vertikalen Abstands oder des Volumens der Verbindungsschicht kann alternativ oder ergänzend mechanisch unterstützt sein, etwa durch äußere Krafteinwirkung. Zum Beispiel kann die Verbindungsschicht durch äußere Krafteinwirkung, zusammengedrückt und so komprimiert werden.
Insbesondere wird der vertikale Abstand durch die Volumenänderung der Verbindungsschicht derart reduziert, dass die freiliegende Kontaktfläche und die freiliegende Anschlussfläche zusammengeführt werden, wodurch sie unmittelbar aneinander angrenzen und wodurch ein direkter elektrischer Kontakt zwischen der Kontaktschicht und der Anschlussschicht gebildet wird. Eine Überlappungsfläche zwischen der Anschlussfläche und der Kontaktfläche bildet zum Beispiel eine Grenzfläche zwischen dem jeweiligen Bauteil und dem Träger, die kleiner als 75 %, bevorzugt kleiner als 50 %, kleiner als 25 % oder kleiner als 10 % der Gesamtberührungsfläche zwischen dem Träger und dem jeweiligen Bauteil sein kann. Die Grenzfläche ist insbesondere frei von einem Material der Verbindungsschicht oder frei von Spuren eines Materials der Verbindungsschicht. Zum Beispiel kann die Grenzfläche eine reine Metall-Metall-Oberfläche, eine reine Metall-TCO-Oberfläche und/oder eine reine TCO-TCO-Oberfläche sein (TCO: transparent conductive oxid, strahlungsdurchlässiges elektrisch leitfähiges Oxid).
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens weist das Bauteil einen Halbleiterkörper mit einer optisch aktiven Zone auf, die zur Erzeugung oder zur Detektion elektromagnetischer Strahlung eingerichtet ist. Das Bauteil ist zum Beispiel eine Licht emittierende Diode. Der Halbleiterkörper kann eine erste Halbleiterschicht eines ersten Ladungsträgertyps und eine zweite Halbleiterschicht eines zweiten Ladungsträgertyps aufweisen. Die erste Halbleiterschicht und die zweite Halbleiterschicht können n-leitend beziehungsweise p-leitend ausgebildet sein, oder umgekehrt. Die aktive Zone ist insbesondere zwischen der ersten Halbleiterschicht und der zweiten Halbleiterschicht angeordnet. Zum Beispiel ist die aktive Zone eine pnÜbergangszone. Zum Beispiel ist das Bauteil ein Mikrobauteil, etwa eine µLED. Das Bauteil weist eine laterale Ausdehnung auf, die zum Beispiel zwischen einschließlich 1 µm und 1 mm ist, etwa zwischen einschließlich 10 µm und 1 mm, zwischen einschließlich 50 µm und 1 mm oder zwischen einschließlich 1 µm und 30 µm, zwischen einschließlich 10 µm und 100 µm oder zwischen einschließlich 30 µm 300 µm. Der Träger kann elektrische Schaltungen aufweisen, die zur elektrischen Kontaktierung oder zur Ansteuerung des Bauteils oder der Bauteile eingerichtet sind.
In mindestens einer Ausführungsform des Verfahrens zur Herstellung eines Bauelements mit einem Träger und zumindest einem Bauteil, das mit dem Träger elektrisch leitend verbunden und mittels einer elektrisch isolierenden Verbindungsschicht auf dem Träger mechanisch befestigt ist, wird ein Träger mit einer Anschlussschicht bereitgestellt. Die Verbindungsschicht ist auf dem Träger angeordnet und weist zumindest eine Öffnung auf, in der eine Anschlussfläche der Anschlussschicht freiliegend ist. Insbesondere ragt die Verbindungsschicht in vertikaler Richtung über die freiliegende Anschlussfläche hinaus. Das Bauteil mit einer Kontaktschicht wird auf dem Träger derart angebracht, dass in Draufsicht auf den Träger eine freiliegende Kontaktfläche der Kontaktschicht die Öffnung und die darin befindliche Anschlussfläche überdeckt, wobei die freiliegende Kontaktfläche durch einen vertikalen Abstand von der freiliegenden Anschlussfläche beabstandet ist. Anschließend wird der vertikale Abstand durch Volumenänderung der Verbindungsschicht reduziert, wodurch die freiliegende Kontaktfläche und die freiliegende Anschlussfläche derart zusammengeführt werden, dass sie unmittelbar aneinander angrenzen und ein direkter elektrischer Kontakt zwischen der Kontaktschicht und der Anschlussschicht gebildet wird.
Eine zuverlässige mechanische Verbindung zwischen dem Bauteil und dem Träger wird somit durch die elektrisch isolierende Verbindungsschicht gewährleistet. Die elektrische Verbindung zwischen dem Bauteil und dem Träger erfolgt durch das Aneinanderreihen der Kontaktfläche und der Anschlussfläche, also durch das Aneinanderreihen der elektrischen Kontaktstellen des Bauteils und des Trägers. Die elektrische Verbindung und die mechanische Verbindung zwischen dem Bauteil und dem Träger werden somit örtlich separiert. Durch die Volumenreduzierung der Verbindungsschicht werden die Kontaktfläche und die Anschlussfläche nicht nur zusammengeführt sondern auch gegeneinander gepresst, wodurch eine sichere elektrische Verbindung zwischen dem Träger und dem Bauteil gebildet ist. Es ist möglich, dass die Anschlussschicht und die Kontaktschicht ein Lot-System bilden. Die mechanische Haftung zwischen der Anschlussschicht und der Kontaktschicht kann jedoch geringer sein als die unmittelbar durch die Verbindungsschicht hervorgerufene Haftung zwischen dem Bauteil und dem Träger.
Durch die örtliche Separation der mechanischen Verbindung von der elektrischen Verbindung wird die Kurzschlussgefahr minimiert, insbesondere im Vergleich zu den Fällen, in denen leitfähige Materialien wie Lotpaste oder Verbindungsschicht mit elektrisch leitfähigen Füllstoffen verwendet werden. Da die Verbindungsschicht außerdem keine elektrisch leitfähigen Füllstoffe enthält, kann die Verbindungsschicht besonders dünn ausgestaltet sein. Auf teure Füllstoffe wie Gold, Silber, Aluminium oder andere Metalle kann verzichtet werden. Da die Verbindungsschicht außerdem zumindest eine Öffnung oder mehrere Öffnungen für den elektrischen Anschluss des Bauteils oder der Bauteile an den Träger aufweist, muss die Verbindungsschicht nicht etwa durch zufällige oder geplante Topographiestufen durchbrochen werden. Das Ausbilden der Öffnung oder der Öffnungen kann nämlich in einem getrennten Prozess vor dem Anbringen des Bauteils durchgeführt werden, sodass die Dimensionen der Öffnungen sowie die Abstände zwischen den Öffnungen je nach Anwendung von gewünschten Bauteilen zielgerichtet gestaltet werden können.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens grenzt die Verbindungsschicht nach dem Anbringen des Bauteils und vor dem Reduzieren des vertikalen Abstands unmittelbar an das Bauteil und unmittelbar an den Träger an. Insbesondere weist die Verbindungsschicht vor der Volumenänderung eine ursprüngliche vertikale Schichtdicke auf, die im Laufe des Verfahrens reduziert wird, wobei die Reduzierung des vertikalen Abstands durch Schrumpfung der vertikalen Schichtdicke der Verbindungsschicht oder durch Schrumpfung des Volumens der Verbindungsschicht erfolgen kann.
Vor der Reduzierung des Volumens der Verbindungsschicht, insbesondere vor dem Schrumpfprozess, wird die Verbindungsschicht zur Erhöhung der Klebfähigkeit bevorzugt kurzzeitig aufgequollen. Das zusätzliche Aufquellen der Klebeschicht kann durch Lagerung des Trägers mit der darauf angeordneten Verbindungsschicht unter Lösemittelatmosphäre erfolgen. Dies erhöht die Klebrigkeit der Verbindungsschicht und trägt somit zur Erhöhung der mechanischen Festigkeit zwischen dem Träger und dem Bauteil bei. Da die Verbindungsschicht kurzzeitig aufgequollen wird, nimmt das Volumen der Verbindungsschicht ebenfalls kurzzeitig zu, wodurch das Volumen der Verbindungsschicht stärker geschrumpft wird und ein größerer vertikaler Abstand zwischen der Anschlussfläche und der Kontaktfläche überwunden werden kann. Insbesondere wird die Verbindungsschicht vor dem Aufsetzen des Bauteils auf dem Träger aufgequollen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens weist die Verbindungsschicht vor der Volumenänderung in einer Umgebung der Kontaktschicht eine vertikale Schichtdicke mit einer konstanten Höhe auf. Nach der Volumenänderung weist die Verbindungsschicht in derselben Umgebung der Kontaktschicht eine reduzierte vertikale Schichtdicke insbesondere mit lokal unterschiedlichen Höhen auf. Dabei kann die Schichtdicke der Verbindungsschicht in einem Überlappungsbereich der Verbindungsschicht mit dem Bauteil größer sein als in einem Bereich der Verbindungsschicht ohne Überlappung mit dem Bauteil. Alternativ oder zusätzlich kann die Schichtdicke in einem Überlappungsbereich der Verbindungsschicht mit der Kontaktschicht größer sein als in einem Bereich der Verbindungsschicht ohne Überlappung mit der Kontaktschicht.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens weist die Verbindungsschicht eine dem Bauteil zugewandte Oberfläche auf, die insbesondere aufgrund der lokal unterschiedlichen Höhen der Verbindungsschicht stufenartig ausgebildet ist. Zum Beispiel weist die Verbindungsschicht eine Teiloberfläche auf, die unmittelbar an das Bauteil angrenzt und eine maximale vertikale Erhebung der Verbindungsschicht darstellt. Entlang der vertikalen Richtung weg von dem Träger ragt die Verbindungsschicht somit nicht über das Bauteil hinaus. Insbesondere ist das Bauteil, etwa ein Hauptkörper des Bauteils, frei von einer lateralen Umschließung oder frei von einer lateralen Bedeckung durch die Verbindungsschicht.
Grenzt die Verbindungsschicht sowohl an die Kontaktschicht als auch an den Hauptkörper des Bauteils an oder ragt die Kontaktschicht in die Öffnung der Verbindungsschicht hinein, kann die Kontaktschicht von der Verbindungsschicht zumindest bereichsweise lateral umschlossen sein. Dabei ist es möglich, dass die Kontaktschicht eine Kontaktsäule oder mehrere Kontaktsäulen aufweist, die sich zumindest bereichsweise in der Öffnung der Verbindungsschicht befindet/befinden, wobei die Kontaktsäule oder die Kontaktsäulen in lateraler Richtung von der Verbindungsschicht räumlich beabstandet ist/sind.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens weist die Verbindungsschicht ein fotostrukturierbares Material auf oder ist aus diesem gebildet. Das fotostrukturierbare Material kann ein haftvermittelnder Fotolack sein. Anders ausgedrückt kann die Verbindungsschicht aus einem fotostrukturierbaren Haftvermittlermaterial gebildet sein. Die Verbindungsschicht kann in diesem Fall fotostrukturierbare Komponente aufweisen, die insbesondere auch im fertiggestellten Bauelement nachweisbar sind. Die Öffnung oder die Mehrzahl von Öffnungen kann durch Fotostrukturierung der Verbindungsschicht, das heißt durch Fotolithographie, gebildet werden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens ist die freiliegende Anschlussfläche durch eine freiliegende Oberfläche einer Anschlusssäule gebildet. Die Anschlusssäule ist insbesondere in der Öffnung der Verbindungsschicht angeordnet. Die Anschlusssäule kann vor der Volumenänderung der Verbindungsschicht von dieser lateral beabstandet sein und nach der Volumenänderung der Verbindungsschicht von dieser lateral beabstandet bleiben.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens ist die freiliegende Kontaktfläche durch eine freiliegende Oberfläche einer Kontaktsäule gebildet. Insbesondere ragt die Kontaktsäule in die Öffnung der Verbindungsschicht hinein. Die Kontaktsäule kann vor der Volumenänderung der Verbindungsschicht von dieser lateral beabstandet sein und nach der Volumenänderung der Verbindungsschicht von dieser lateral beabstandet bleiben.
Nach der Volumenänderung der Verbindungsschicht grenzen die Anschlusssäule und die zugehörige Kontaktsäule insbesondere unmittelbar aneinander an. Zum Beispiel bilden die Anschlusssäule und die Kontaktsäule einen Durchkontakt, der sich entlang der vertikalen Richtung durch die Verbindungsschicht hindurch erstreckt. Da die Kontaktsäule und die Anschlusssäule unterschiedliche Querschnitte aufweisen können, kann eine Oberfläche des Durchkontakts an einer Übergangszone zwischen der Kontaktsäule und der Anschlusssäule die Form einer Stufe aufweisen. In lateralen Richtungen kann der Durchkontakt von der Verbindungsschicht zum Beispiel durch einen Zwischenbereich beabstandet sein. Der Zwischenbereich kann mit einem gasförmigen Medium, etwa mit Luft gefüllt sein. Das Bauelement kann eine Mehrzahl von solchen Durchkontakten aufweisen, wobei das Bauteil oder die Bauteile über die Durchkontakte mit dem Träger elektrisch leitend verbunden ist/sind. Es ist jedoch möglich, dass solcher Durchkontakt ausschließlich durch die Anschlusssäule oder ausschließlich durch die Kontaktsäule gebildet ist.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens werden mehrere Bauteile gleichzeitig auf dem Träger angebracht. Insbesondere weist jedes Bauteil eine Kontaktschicht mit zumindest einer Kontaktfläche auf. Die Verbindungsschicht weist mehrere Öffnungen auf, in denen jeweils eine Anschlussfläche der Anschlussschicht frei zugänglich ist. Zum Beispiel werden die Bauteile in einem gemeinsamen Prozessschritt zur Reduzierung des Volumens der Verbindungsschicht mit dem Träger elektrisch verbunden.
In mindestens einer Ausführungsform eines Bauelements weist dieses einen Träger, zumindest ein Bauteil und eine elektrisch isolierende Verbindungsschicht auf. Das Bauteil ist mittels der elektrisch isolierenden Verbindungsschicht auf dem Träger mechanisch befestigt. Der Träger weist eine Anschlussschicht mit einer Anschlussfläche auf, wobei die Verbindungsschicht auf dem Träger angeordnet ist und zumindest eine Öffnung aufweist, in der sich die Anschlussfläche der Anschlussschicht befindet. Das Bauteil weist eine Kontaktschicht mit einer Kontaktfläche auf, wobei in Draufsicht auf den Träger die Kontaktfläche die Öffnung der Verbindungsschicht und die darin befindliche Anschlussfläche der Anschlussschicht bedeckt. Die Kontaktfläche und die Anschlussfläche grenzen unmittelbar aneinander an, wodurch ein direkter elektrischer Kontakt zwischen der Kontaktschicht und der Anschlussschicht gebildet ist und wodurch das Bauteil mit dem Träger elektrisch leitend verbunden ist.
Bei einem solchen Bauelement sind die elektrische Verbindung und die mechanische Verbindung zwischen dem Bauteil und dem Träger insbesondere örtlich getrennt. Mittels der elektrisch isolierenden Verbindungsschicht wird das Bauteil an dem Träger mechanisch fixiert. Die Verbindungsschicht, die zum Beispiel eine Klebeschicht ist, kann derart strukturiert sein, dass kein Material der Verbindungsschicht in der Öffnung oder in den Öffnungen der Verbindungsschicht verbleibt. Die verbleibenden Bereiche der Verbindungsschicht außerhalb der Öffnungen stehen insbesondere für die mechanische Fixierung zur Verfügung. Die Schichtdicke und die Zusammensetzung der Verbindungsschicht kann in diesem Fall derart gewählt werden, dass nach dem Austreiben der Lösemittel und gegebenenfalls nach einer Vernetzungsreaktion sich die leitfähigen Oberflächen der Anschlussschicht und der Kontaktschicht direkt berühren. Da die Verbindungsschicht insbesondere frei von elektrisch leitfähigen Füllstoffen ist, kann die Verbindungsschicht besonders dünn ausgestaltet sein. Die örtliche Separation der mechanischen Fixierung von der elektrischen Verbindung reduziert außerdem die Kurzschlussgefahr innerhalb des Bauelements.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Bauelements ist eine Grenzfläche zwischen der Kontaktschicht und der Anschlussschicht durch eine Überlappungsfläche zwischen der Kontaktfläche und der Anschlussfläche gebildet. Die Grenzfläche ist insbesondere frei von einem Material der Verbindungsschicht oder frei von Spuren eines Materials der Verbindungsschicht.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Bauelements erstreckt sich die Verbindungsschicht ausschließlich in einem vertikalen Bereich, welcher sich entlang der vertikalen Richtung in einer Höhe zwischen dem Träger und dem Bauteil befindet. Die Seitenflächen eines Hauptkörpers des Bauteils sind insbesondere frei von einer Bedeckung durch die Verbindungsschicht. Auch kann Hauptkörper des Bauteils frei von einer lateralen Umschließung durch die Verbindungsschicht sein. Mit anderen Worten erstreckt sich die Verbindungsschicht insbesondere nicht bis zu der vertikalen Höhe des Bauteils. Es ist möglich, dass die Verbindungsschicht keinen einzigen Teilbereich aufweist, der in Richtung weg von dem Träger über die Kontaktschicht des Bauteils hinausragt. Global gesehen befindet sich die Verbindungsschicht somit insbesondere ausschließlich auf einer vertikalen Höhe zwischen dem Träger und dem Bauteil, etwa zwischen dem Träger und dem Hauptkörper des Bauteils. Insbesondere sind Seitenflächen des Bauteils nicht oder höchstens teilweise an den Seitenflächen der Kontaktschicht von der Verbindungsschicht bedeckt oder lateral umschlossen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Bauelements weist die Verbindungsschicht in einem Überlappungsbereich mit dem Bauteil eine dem Träger abgewandte Oberfläche auf, die direkt an das Bauteil angrenzt und die höchste vertikale Erhebung der Verbindungsschicht von dem Träger markiert.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Bauelements weist die Verbindungsschicht in Draufsicht auf den Träger einen ersten Teilbereich und einen an den ersten Teilbereich direkt angrenzenden zweiten Teilbereich auf. Der erste Teilbereich weist eine dem Träger abgewandte erste Oberfläche auf, die insbesondere direkt an das Bauteil angrenzt und von dem Bauteil vollständig bedeckt ist. Der zweite Teilbereich weist eine dem Träger abgewandte zweite Oberfläche auf, die zum Beispiel nicht an das Bauteil angrenzt. Ein vertikaler Abstand zwischen der ersten Oberfläche und einem Hauptkörper des Trägers ist insbesondere größer als ein vertikaler Abstand zwischen der zweiten Oberfläche und dem Hauptkörper des Trägers.
Zum Beispiel weist der erste Teilbereich eine größere Schichtdicke auf als der zweite Teilbereich. Es ist möglich, dass der erste Teilbereich eine geringere Materialdichte aufweist als der zweite Teilbereich. Der erste Teilbereich und der zweite Teilbereich können jedoch aus dem gleichen Material gebildet sein.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Bauelements weist die Verbindungsschicht eine Schichtdicke zwischen einschließlich 20 nm und 5 µm, zwischen einschließlich 20 nm und 2 µm, zum Beispiel zwischen einschließlich 100 nm und 3 µm, etwa zwischen einschließlich 20 nm und 1 µm auf. In diesem Sinne ist die Verbindungsschicht eine dünne Haftvermittlerschicht.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Bauelements ist das Bauteil über einen Durchkontakt mit dem Träger elektrisch leitend verbunden. Der Durchkontakt weist zumindest einen Teilbereich der Kontaktfläche und zumindest einen Teilbereich der Anschlussfläche auf, wobei der Durchkontakt sich entlang der vertikalen Richtung durch die Verbindungsschicht hindurch erstreckt. Diese Teilbereiche sind insbesondere innere oder äußere Oberflächen des Durchkontakts. Der Durchkontakt ist in lateraler Richtung insbesondere durch einen Zwischenbereich von der Verbindungsschicht beabstandet. Zum Beispiel ist der Zwischenbereich ein mit einem gasförmigen Medium gefüllter Hohlraum.
Das oben beschriebene Verfahren ist für die Herstellung eines hier beschriebenen Bauelements besonders geeignet. Die im Zusammenhang mit dem Bauelement beschriebenen Merkmale können daher auch für das Verfahren herangezogen werden und umgekehrt.
Weitere bevorzugte Ausführungsformen des Bauelements sowie des Verfahrens ergeben sich aus den im Folgenden in Verbindung mit den 1A bis 10C erläuterten Ausführungsbeispielen.
Es zeigen:

1A, 1B, 1C, 1D, 1E und 1F schematische Darstellungen einiger Verfahrensschritte eines Verfahrens zur Herstellung eines Bauelements,
2A, 2B, 2C und 2D schematische Darstellungen einiger weiterer Verfahrensschritte eines Verfahrens zur Herstellung eines Bauelements,
3A, 3B, 3C, 3D, 4A, 4B, 4C, 4D, 5A, 5B, 5C, 5D, 6A, 6B, 6C, 6D, 7A, 7B, 7C, 7D, 8A, 8B, 8C, 8D, 9A, 9B, 9C und 9D schematische Darstellungen verschiedener Verfahrensschritte weiterer Ausführungsbeispiele eines Verfahrens zur Herstellung eines Bauelements, und
10A, 10B und 10C schematische Darstellungen einiger Ausführungsbeispiele eines Bauelements.

Gleiche, gleichartige oder gleich wirkende Elemente sind in den Figuren mit gleichen Bezugszeichen versehen. Die Figuren sind jeweils schematische Darstellungen und daher nicht unbedingt maßstabsgetreu. Vielmehr können vergleichsweise kleine Elemente und insbesondere Schichtdicken zur Verdeutlichung übertrieben groß dargestellt werden.
In 1A wird ein Verfahrensschritt zur Herstellung eines Bauelements 10 schematisch dargestellt. Es wird ein Träger 1 bereitgestellt, der zum Beispiel einen Hauptkörper 1H aufweist. Auf dem Hauptkörper 1H ist eine Anschlussschicht 1S angeordnet. Die Anschlussschicht 1S kann eine strukturierte Schicht mit einer Mehrzahl von Anschlusssäulen 1C sein. Die Anschlusssäulen 1C weisen jeweils eine dem Hauptkörper 1H abgewandte Oberfläche 1F auf, wobei die Oberfläche 1F eine Anschlussfläche 1F bildet und wie in der 1A dargestellt frei zugänglich ist. Die in der 1A dargestellten freiliegenden Anschlussflächen 1F sind insbesondere Metallflächen, die sogenannte Anschlusspads des Trägers 1 bilden.
Abweichend von der 1A kann der Träger 1 je nach Funktionalität eine teilweise recht komplexe Folge von stromführenden und isolierenden Schichten aufweisen, die aufgrund der Übersichtlichkeit in der 1A und in den folgenden Figuren nicht gezeigt sind.
Gemäß 1B wird eine Verbindungsschicht 3 auf dem Träger 1 aufgebracht. Insbesondere werden die Anschlusssäulen 1C mit den freiliegenden Anschlussflächen 1F von einem Material der Verbindungsschicht 3, etwa von einem isolierenden Kleber überschichtet, zum Beispiel durch Aufschleudern oder durch ein sogenanntes Spin-On-Verfahren. In Draufsicht auf den Hauptkörper 1H bedeckt die Verbindungsschicht 3 zunächst die Anschlusssäulen 1C und die Anschlussflächen 1F vollständig. In lateralen Richtungen kann die Verbindungsschicht 3 zunächst unmittelbar an die Anschlusssäulen 1C und an die Anschlussflächen 1F angrenzen. Nach dem Aufbringen der Verbindungsschicht 3 auf dem Träger 1 weist diese eine vertikale Schichtdicke 3D auf.
Gemäß 1C werden mehrere Öffnungen 3R in der Verbindungsschicht 3 zur Freilegung der Anschlusssäulen 1C beziehungsweise der Anschlussflächen 1F erzeugt. Insbesondere werden die Anschlusssäulen 1C derart freigelegt, dass die Anschlusssäulen 1C jeweils durch einen Zwischenbereich Z von der Verbindungsschicht 3 lateral beabstandet sind. In der 1C ragt die Verbindungsschicht 3 in vertikale Richtung weg von dem Hauptkörper 1H über die Anschlussflächen 1F hinaus.
Bevorzugt enthält die Verbindungsschicht 3 fotoaktive, insbesondere fotostrukturierbare Komponenten, sodass die Verbindungsschicht 3 zur Erzeugung der Öffnung oder der Öffnungen 3R fotostrukturiert werden kann. Die Verbindungsschicht 3 kann einen Fotolack enthalten, dem Kleberstoffe beigemischt sind. Alternativ ist es möglich, dass zur Erzeugung der Öffnung oder der Öffnungen 3R Material der Verbindungsschicht 3 mechanisch oder chemisch abgetragen wird. Bei der Freilegung der Anschlussflächen 1F bleibt die vertikale Schichtdicke 3D der Verbindungsschicht 3 insbesondere unverändert.
Für die Bearbeitung der Verbindungsschicht 3 etwa in Form einer Klebeschicht sind unter Umständen moderate Ausbackschritte insbesondere zum teilweisen Austreiben von Lösemittelkomponenten wünschenswert. Es ist auch möglich, dass neben den Öffnungen 3R auch Bereiche der Verbindungsschicht 3, die nicht zur späteren Belegung durch Bauteile vorgesehen sind, freigestellt werden. Zum Beispiel wird ein umlaufender Rahmen aus der Verbindungsschicht 3 um die zugehörige Anschlussfläche 1F gebildet. Der umlaufender Rahmen ist bevorzugt durchgängig ausgeführt, kann allerdings auch unterbrochen ausgeführt sein.
Der Träger 1 weist eine Haupterstreckungsfläche oder eine Empfängeroberfläche auf, die zum Beispiel durch eine der Anschlussschicht 1S zugewandte insbesondere planare Oberfläche des Hauptkörpers 1H des Trägers 1 gebildet ist. Die Verbindungsschicht 3 kann eine freiliegende Klebefläche aufweisen, wobei die Klebefläche bevorzugt planparallel zu der Empfängeroberfläche des Trägers 1 verläuft. Insbesondere ist die Klebefläche durch freiliegende Oberflächen der Verbindungsschicht 3 gebildet. Die Klebefläche kann zusammenhängend ausgeführt sein oder mehrere getrennte Teilklebeflächen aufweisen. Die Klebefläche oder die gesamte Klebefläche ist bevorzugt eben ausgeführt. Insbesondere ist die dargebotene Klebefläche der Verbindungsschicht 3 relativ zu den Anschlussflächen 1F vertikal erhöht, insbesondere um einen vertikalen Abstand D erhöht. Wird ein Bauteil 1 auf der Klebefläche angeordnet und erstreckt sich das Bauteil 1 nicht in die Öffnung 3R der Verbindungsschicht 3 hinein, kann das Bauteil 1 zunächst durch den vertikalen Abstand D von der Anschlussfläche 1F räumlich beabstandet (1E) sein.
Gemäß 1D wird ein Bauteil 2 oder ein Bauteilverbund 20 aus mehreren Bauteilen 2 auf der Verbindungsschicht 3 angeordnet. Zum Beispiel wird ein Bauteil 2 oder eine Mehrzahl von Bauteilen 2 mit Hilfe eines anhaftenden Stempels 20H auf die Verbindungsschicht 3 aufgebracht. Der Stempel 20H kann nachträglich entfernt werden, bevor oder nachdem das Bauteil 2 oder die Mehrzahl der Bauteile 2 mittels der Verbindungsschicht 3 auf dem Träger 1 dauerhaft fixiert ist. Es ist möglich, dass der Bauteilverbund 20 mehrere Bauteile 2 und ein gemeinsames Substrat 20H aufweist, wobei die Bauteile 2 auf dem Substrat 20H angeordnet oder gebildet sind. Das Substrat 20H kann ein Aufwachssubstrat sein, auf dem die Hauptkörper 2H der Bauteile 2 epitaktisch aufgewachsen sind.
Nach dem mechanischen Fixieren der Bauteile 2 auf dem Träger 1 kann das Substrat 20H am Bauteil 2 oder an den Bauteilen 2 verbleiben oder von den Bauteilen 2 entfernt werden.
Gemäß 1D weist jedes Bauteil 2 einen Hauptkörper 2H, der ein Halbleiterkörper sein kann, und eine Kontaktschicht 2S auf, wobei das Bauteil 2 derart auf der Verbindungsschicht 3 angeordnet ist, dass die Kontaktschicht 2S der Anschlussschicht 1S des Trägers 1 zugewandt ist. Die Kontaktschicht 2S des Bauteils 2 kann in Form einer einzigen Kontaktsäule 2C ausgeführt sein. Es ist auch möglich, dass die Kontaktschicht 2S zumindest zwei oder genau zwei Kontaktsäulen 2C aufweist, die zum Beispiel unterschiedlichen elektrischen Polaritäten des Bauteils 2 zugeordnet und zur elektrischen Kontaktierung des Bauteils 2 vorgesehen sind.
In Draufsicht auf den Träger 1 kann der Hauptkörper 2H die Kontaktschicht 2S vollständig bedecken. Die Kontaktschicht 2S oder die Kontaktsäule 2C weist insbesondere eine freiliegende und somit frei zugängliche Kontaktfläche 2F auf. Insbesondere befindet sich die Kontaktschicht 2S oder die Kontaktfläche 2F auf einer Rückseite des Bauteils 2, also auf einer dem Träger 1 zugewandten Seite des Bauteils 2.
Gemäß 1E wird das Bauteil 2 oder eine Mehrzahl von Bauteilen 2 auf die Klebefläche der Verbindungsschicht 3 gesetzt. Die Verbindungsschicht 3 befindet sich etwa ausschließlich zwischen dem Hauptkörper 1H des Trägers 1 und den Bauteilen 2 oder den Hauptkörpern 2H der Bauteile 2. Das Bauteil 2 weist Seitenflächen 4 auf, die sich insbesondere aus Seitenflächen 4H des Hauptkörpers 2H und aus Seitenflächen 4S der Kontaktschicht 2S zusammensetzen. Es ist möglich, dass die Seitenflächen 4H und/oder die Seitenflächen 4S vor und/oder nach der Volumenänderung der Verbindungsschicht 3 frei von einer Bedeckung oder frei von einer lateralen Umschließung durch die Verbindungsschicht 3 sind. Insbesondere weist die Verbindungsschicht 3 keinen einzigen Teilbereich auf, der sich entlang der vertikalen Richtung von dem Träger 1 über die Kontaktschicht 2 bis zu den Seitenflächen 4H des Hauptkörpers 2H oder darüber hinaus erstreckt. Die sich entlang der vertikalen Richtung erstreckenden Seitenflächen 4, 4S und 4H können somit frei von einer Bedeckung durch das Material der Verbindungsschicht 3 sein.
In 1E bedeckt das Bauteil 2 in Draufsicht auf den Träger 1 die Öffnung 3R der Verbindungsschicht 3 und die in der Öffnung 3R angeordnete Anschlusssäule 1C vollständig. Insbesondere werden die Bauteile 2 derart justiert auf der Verbindungsschicht 3 angeordnet, dass die Kontaktfläche 2F des jeweiligen Bauteils 2 in Draufsicht auf den Träger 1 mit einer Anschlussfläche 1F des Trägers 1 überlappt. Entlang der vertikalen Richtung ist die Kontaktfläche 2F durch einen vertikalen Abstand D von der Anschlussfläche 1F räumlich getrennt. Mit anderen Worten befindet sich ein Spalt zwischen den leitfähigen Strukturen an der Unterseite der Bauteile 2 und den leitfähigen Strukturen an der Oberseite des Trägers 1. Nach dem Anordnen der Bauteile 2 auf der Verbindungsschicht 3 sind die Bauteile 2 über die Verbindungsschicht 3 mit dem Träger 1 temporär mechanisch verbunden. Mit dem Träger 1 sind die Bauteile 2 jedoch noch nicht elektrisch leitend verbunden.
Im weiteren Verlauf des Verfahrens wird der Spalt geschlossen, indem der vertikale Abstand D gemäß 1F derart reduziert wird, dass sich die Kontaktfläche 2F und die Anschlussfläche 1F direkt berühren und einen elektrischen Kontakt bilden. Es wird dadurch ein Durchkontakt 12 gebildet, der sich durch die Verbindungsschicht 3 hindurch erstreckt und das Bauteil 2 mit dem Träger 1 elektrisch verbindet. Gemäß 1F ist der Durchkontakt 12 ausschließlich durch die Anschlusssäule 1C gebildet.
Insbesondere wird das Volumen oder die Schichtdicke 3D der Verbindungsschicht 3 geschrumpft. Der Schrumpf der Verbindungsschicht 3 wird beispielsweise durch einen thermischen oder thermomechanischen Prozess eingeleitet. Zweckmäßig wird die Schichtdicke 3D mindestens um den vertikalen Abstand D zwischen der Kontaktfläche 2F und der Anschlussfläche 1F reduziert oder geschrumpft.
Nach der Volumenänderung der Verbindungsschicht 3 weist diese zumindest einen ersten Teilbereich 31 auf, der in Draufsicht auf den Träger 1 von dem zugehörigen Bauteil 2, insbesondere von dem Hauptkörper 2H und/oder von der Kontaktschicht 2S des zugehörigen Bauteils 2 vollständig bedeckt ist. Der erste Teilbereich 31 ist insbesondere derjenige Bereich der Verbindungsschicht 3, der in Draufsicht gesehen sowohl unmittelbar an den Träger 1 als auch unmittelbar an das Bauteil 2 angrenzt. Der erste Teilbereich 31 weist eine Oberfläche 31F auf, die etwa eine Berührungsfläche zwischen dem ersten Teilbereich 31 und dem Bauteil 2 bildet. Die Oberfläche 31F markiert insbesondere die höchste vertikale Erhebung der Verbindungsschicht 3 in der Umgebung des zugehörigen Bauteils 2. In der 1F ist die Öffnung 3R in den lateralen Richtungen von einem solchen Teilbereich 31 umschlossen, insbesondere vollständig umschlossen.
Nach der Volumenänderung der Verbindungsschicht 3 weist diese zumindest einen zweiten Teilbereich 32 auf, der in Draufsicht auf den Träger 1 zumindest bereichsweise oder ganz frei von einer Bedeckung durch das Bauteil 2 oder durch alle Bauteile 2 oder zumindest frei von einer Bedeckung durch die Kontaktschicht/en 2S ist. In lateraler Richtung grenzt der zweite Teilbereich 32 insbesondere unmittelbar an den ersten Teilbereich 31 an. Der zweite Teilbereich 32 ist etwa derjenige Bereich der Verbindungsschicht 3, der entlang der vertikalen Richtung an kein Bauteil 2 unmittelbar angrenzt und somit keine gemeinsame Berührungsfläche mit irgendeinem Bauteil 2 aufweist.
In Draufsicht auf den Träger 1 befindet sich der zweite Teilbereich 32 zumindest bereichsweise seitlich des Bauteils 2 oder der Bauteile 2. Es ist jedoch möglich, dass der zweite Teilbereich 32 teilweise oder vollständig von dem Bauteil 2 bedeckt ist (2A). Der zweite Teilbereich 32 grenzt jedoch nicht unmittelbar an das Bauteil 2 an und kann durch einen vertikalen Abstand von dem Bauteil 2, insbesondere von dem Hauptkörper 2H des Bauteils 2 beabstandet sein. Insbesondere ist der erste Teilbereich 31 in den lateralen Richtungen von dem zweiten Teilbereich 32 teilweise oder vollständig umschlossen.
Der zweite Teilbereich 32 weist eine dem Träger 1 abgewandte Oberfläche 32F auf, die im Vergleich mit der Oberfläche 31F des ersten Teilbereichs 31 in Richtung des Trägers 1 etwas zurückgezogen ist. Mit anderen Worten ragt die Oberfläche 31F des ersten Teilbereichs 31 entlang der vertikalen Richtung über die Oberfläche 32F des zweiten Teilbereichs 32 hinaus. Die Oberflächen 31F und 32F bilden somit zwei vertikal versetzte Terrassen einer Stufe auf der Gesamtoberfläche der Verbindungsschicht 3, wobei die höhere Terrasse unmittelbar an das Bauteil 2 angrenzt und die niedrigere Terrasse von dem Bauteil 2 oder zumindest von dem Hauptkörper 2H des Bauteils 2 vertikal beanstandet ist.
Der erste Teilbereich 31 weist eine erste Schichtdicke 31D und der zweite Teilbereich 32 eine zweite Schichtdicke 32D auf. Insbesondere ist die zweite Schichtdicke 32D kleiner als die erste Schichtdicke 31D. Sowohl die erste Schichtdicke 31D als auch die zweite Schichtdicke 32D sind kleiner als die ursprüngliche Schichtdicke 3D der Verbindungsschicht 3. Die Differenz zwischen der ursprünglichen Schichtdicke 3D und der ersten Schichtdicke 31D oder der zweiten Schichtdicke 32D ist etwa mindestens so groß oder größer als der ursprüngliche vertikale Abstand D zwischen der Anschlussfläche 1F und der Kontaktfläche 2F. Der ursprüngliche vertikale Abstand D ist zum Beispiel in der 1E schematisch dargestellt.
Gemäß 1E weist die Verbindungsschicht 3 vor der Volumenänderung eine global konstante Schichtdicke 3D auf. Nach der Volumenänderung weist die Verbindungsschicht 3 in verschiedenen Teilbereichen 31 und 32 unterschiedliche Schichtdicken 31D und 32D auf (1F). Diese Tatsache ist unter anderem darauf zurückzuführen, dass der erste Teilbereich 31 aufgrund der direkten Benetzung an dem Bauteil 2 nach der Berührung der Kontaktfläche 2F mit der Anschlussfläche 1F nicht mehr so stark geschrumpft wird wie der zweite Teilbereich 32, der nicht unmittelbar an das Bauteil 2 angrenzt und somit nicht direkt mit dem Bauteil 2 benetzt ist. Es ist daher möglich, dass der erste Teilbereich 31 eine geringere Materialdichte aufweist als der zweite Teilbereich 32, auch wenn der erste Teilbereich 31 und der zweite Teilbereich 32 dieselbe Materialzusammensetzung aufweisen.
Die unterschiedlichen Schichtdicken 31D und 32D, die unterschiedlichen Materialdichten in den Teilbereichen 31 und 32 sowie die vertikale Versetzung zwischen den Oberflächen 31F und 32F können daher als charakteristische Merkmale eines Verfahrens angesehen werden, bei dem eine elektrische Verbindung zwischen zwei Metalloberflächen, nämlich zwischen der Kontaktfläche 2F und der Anschlussfläche 1F, durch die Volumenänderung einer insbesondere elektrisch nichtleitenden Verbindungsschicht 3 gebildet ist.
Weitere charakteristische Merkmale eines solchen Verfahrens können den 1E und 1F entnommen werden, in denen schematisch gezeigt ist, dass der Durchkontakt 12 oder die Anschlusssäule 1C bereits vor und insbesondere auch nach der Volumenänderung der Verbindungsschicht 3 durch einen Zwischenbereich Z von der Verbindungsschicht 3 lateral beabstandet ist. Der Zwischenbereich Z ist insbesondere ein mit einem gasförmigen Medium, etwa mit Luft gefüllter Hohlraum. In den lateralen Richtungen kann der Durchkontakt 12 von dem Zwischenbereich Z vollständig umgeben sein.
Aufgrund der Übersichtlichkeit wird oft lediglich von der Befestigung und elektrischen Kontaktierung eines Bauteils 2 beschrieben. Wie in den 1D bis 1F schematisch dargestellt, können auch mehrere Bauteile 2 in demselben Prozess auf dem Träger 1 mechanisch fixiert und mit diesem elektrisch kontaktiert werden. Zu diesem Zweck kann die Verbindungsschicht 3 mehrere Öffnungen 3R aufweisen, wobei die Bauteile 2 jeweils auf einer der Öffnungen 3R angeordnet sind und mittels zumindest eines in der zugehörigen Öffnung 3R angeordneten Durchkontakts 12 mit dem Träger 1 elektrisch verbunden sind.
Gemäß 2A kann die Verbindungsschicht 3 optional in den zweiten Teilbereichen 32 seitlich der Bauteile 2 bereichsweise oder vollständig entfernt werden, zum Beispiel mittels eines Ätzprozesses, etwa unter Verwendung von O2-Plasma. Die Entfernung der Verbindungsschicht 3 unterhalb des Bauteils 2 beziehungsweise unterhalb der Bauteile 2 kann vernachlässigbar sein, sodass die zweiten Teilbereiche 32 zumindest in diesen Regionen nicht entfernt sind. Gemäß 2A ist die Verbindungsschicht 3 in eine Mehrzahl von separaten Teilschichten vereinzelt, wobei jede der Teilschichten einem der Bauteile 2 eineindeutig zugeordnet sein können. In Draufsicht auf den Träger 1 kann das Bauteil 2 die ihm zugeordnete Teilschicht der Verbindungsschicht 3 teilweise oder vollständig bedecken. Jede der Teilschichten der Verbindungsschicht 3 kann einen ersten Teilbereich 31 mit der Schichtdicke 31D und der Oberfläche 31F und einen zweiten Teilbereich 32 mit der Schichtdicke 32D und der Oberfläche 32F aufweisen.
Für die weitere Prozessierung des Bauelements 10 oder der Bauteile 2 können Verkapselungs-, Passivierungs- und/oder weitere Kontaktschichten erzeugt werden. Ist die Verbindungsschicht 3 in den zweiten Teilbereichen 32 zumindest teilweise entfernt, kann die Verkapselung oder Passivierung der einzelnen Bauteile 2 vereinfacht und zuverlässig durchgeführt werden. Zum Beispiel werden die Seitenflächen 4 der Bauteile 2, insbesondere die Seitenflächen 4H und/oder 4S, vollständig mit einer elektrisch isolierenden Schicht verkapselt beziehungsweise passiviert. Auch Auskoppelstrukturen oder weitere optische Komponenten zur Strahlformung können zum Beispiel auf den Hauptkörpern 2H erzeugt oder platziert werden.
Das in der 2B dargestellte Ausführungsbeispiel entspricht im Wesentlichen dem in der 2A dargestellten Ausführungsbeispiel eines Bauelements 10. Im Unterschied hierzu sind weitere Kontaktschichten auf den Hauptkörpern 2H explizit dargestellt. Die Kontaktschicht 2S auf der Rückseite des Bauteils 2 bildet zum Beispiel eine erste elektrische Kontaktstelle 61. Die weitere Kontaktschicht auf der Vorderseite des Bauteils 2 bildet insbesondere eine zweite elektrische Kontaktstelle 62 des Bauteils 2. Über die erste elektrische Kontaktstelle 61 und die zweite elektrische Kontaktstelle 62 kann das Bauteil 2 extern elektrisch kontaktiert werden. Abweichend von der 2B kann der Hauptkörper 1H des Trägers 1 Durchkontaktierungen aufweisen, die sich durch den Hauptkörper 1H hindurch erstrecken, sodass die Durchkontakte 12 über diese Durchkontaktierungen an einer Rückseite des Trägers 1 elektrisch kontaktierbar sind.
Das in der 2C dargestellte Ausführungsbeispiel eines Verfahrensschritts entspricht im Wesentlichen dem in der 1C dargestellten Ausführungsbeispiel. Im Unterschied hierzu werden Bereiche der Verbindungsschicht 3, die nicht zur späteren Belegung durch Bauteile 2 vorgesehen sind, freigestellt. Die Verbindungsschicht 3 kann somit bereits vor dem Anordnen der Bauteile 2 in eine Mehrzahl von separaten Teilschichten zertrennt sein. Jede der Teilschichten kann eine Öffnung 3R aufweisen und ist etwa zur Aufnahme eines der Bauteile 2 vorgesehen. Gemäß 2D werden die Bauteile 2 auf den Öffnungen 3R der Verbindungsschicht 3 angeordnet. Nach der Volumenreduzierung der Verbindungsschicht 3 kann ein Bauelement 10 hergestellt werden, das zum Beispiel in der 2A oder 2B dargestellt ist.
Die in den 3A, 3B, 3C und 3D dargestellten Ausführungsbeispiele entsprechen im Wesentlichen den in den 1D, 1E, 1F beziehungsweise 2A dargestellten Ausführungsbeispielen für verschiedene Verfahrensschritte zur Herstellung eines Bauelements 10. Im Unterschied hierzu ist die Kontaktschicht 2S des jeweiligen Bauteils 2 in Form einer Kontaktsäule 2C ausgeführt, wobei die Dimension der Kontaktsäule 2C derart gewählt ist, dass diese beim Setzen des Bauteils 2 auf die Verbindungsschicht 3 in die Öffnung 3R hineinragt. Die Kontaktschicht 2S grenzt somit nicht unmittelbar an die Verbindungsschicht 3 an sondern ist von dieser lateral beabstandet.
Gemäß 3B grenzt der Hauptkörper 2H des Bauteils 2 dagegen unmittelbar an die Verbindungsschicht 3 an. In lateralen Richtungen ist die Kontaktschicht 2S, insbesondere die Kontaktsäule 2C von der Verbindungsschicht 3 umschlossen. Es ist möglich, dass sich die Kontaktschicht 2S vollständig innerhalb der Öffnung 3R befindet. In der 3B ist dargestellt, dass die Kontaktfläche 2F kleiner ist als die Anschlussfläche 1F. Durch eine Erhöhung eines Anpressdrucks beim Schrumpf der Verbindungsschicht 3 kann eine innigere Verbindung zwischen den leitfähigen Strukturen des Bauteils 2 und des Trägers 1 erzeugt werden. Zudem sind geringere Topographiestufen auf der Anschlussfläche 1F oder auf der Kontaktfläche 2F zu überformen. Umgekehrt ist es möglich, dass die Kontaktfläche 2F größer ausgeführt ist als die Anschlussfläche 1F.
Nach der Volumenreduzierung der Verbindungsschicht 3 ist ein Durchkontakt 12 aus der Kontaktsäule 2C und aus der Anschlusssäule 1C gebildet (3C). Aufgrund der unterschiedlichen Querschnitte der Kontaktsäule 2C und der Anschlusssäule 1C kann der Durchkontakt 12 in Form einer Säule mit abrupt verändernden Querschnitten gebildet sein. Mit anderen Worten weist der Durchkontakt 12 Seitenflächen auf, die bereichsweise die Form einer Stufe aufweisen, wobei sich ein Stufenübergang an einem Grenzbereich zwischen der Kontaktsäule 2C und der Anschlusssäule 1C befindet. Die Kontaktsäule 2C und die Anschlusssäule 1C können aus demselben Material oder aus unterschiedlichen Materialien gebildet sein. Dementsprechend kann der Durchkontakt 12 durchgehend aus demselben Material oder in verschiedenen Teilbereichen aus unterschiedliche Materialien gebildet sein.
Gemäß 3D kann das Bauteil 2 eine Teilschicht der Verbindungsschicht 3 teilweise oder vollständig bedecken. Bedeckt das Bauteil 2 die Teilschicht vollständig, ist die Teilschicht insbesondere ausschließlich durch den ersten Teilbereich 31 der Verbindungsschicht 3 gebildet. Bedeckt das Bauteil 2 die Teilschicht teilweise, kann die Teilschicht durch einen ersten Teilbereich 31 und einen zweiten Teilbereich 32 der Verbindungsschicht 3 gebildet sein, wobei der erste Teilschicht 31 in Draufsicht von dem Hauptkörper 2H des Bauteils 2 vollständig bedeckt ist und unmittelbar an diesen angrenzt. In Draufsicht befindet sich der zweite Teilbereich 32 ausschließlich seitlich des Hauptkörpers 2H, wobei der zweite Teilbereich 32 unmittelbar an den ersten Teilbereich 31 angrenzt und im Vergleich mit dem Teilbereich 31 eine verringerte Schichtdicke 32D aufweist.
Die in den 4A, 4B, 4C und 4D dargestellten Ausführungsbeispiele entsprechen im Wesentlichen den in den 1D, 1E, 1F beziehungsweise 2A dargestellten Ausführungsbeispielen für verschiedene Verfahrensschritte zur Herstellung eines Bauelements 10. Im Unterschied hierzu weist die Kontaktfläche 2F zusätzliche Topographiestufen auf, wobei die Topographiestufen durch Strukturierung der Kontaktfläche 2F oder durch Ausbilden einer Spitze (Englisch: spike) oder mehrerer Spitzen auf der Kontaktfläche 2F gebildet sein können. Die Topographiestufe oder die Topographiestufen erstreckt/erstrecken sich in die Öffnung 3R hinein.
Durch solche Topographiestufen oder Spitzen kann ein elektrischer Kontakt zwischen der Kontaktfläche 2F und der Anschlussfläche 1F zuverlässig hergestellt werden, wobei Topographiestufen beim Zusammenführen der Kontaktfläche 2F und der Anschlussfläche 1F verformt werden können. Hinsichtlich der Kraftkonzentration ist zwar eine kleine Stufe oder Spitze vorteilhaft, es könnte jedoch sein, dass die zusätzliche Topographiestufen durch mehrere punktuelle oder linienhafte Strukturen auf der Kontaktfläche 2F gebildet sein.
Die in den 5A, 5B, 5C und 5D dargestellten Ausführungsbeispiele entsprechen im Wesentlichen den in den 1D, 1E, 1F beziehungsweise 2A dargestellten Ausführungsbeispielen für verschiedene Verfahrensschritte zur Herstellung eines Bauelements 10. Im Unterschied hierzu sind die Bauteile 2 derart versetzt auf der Verbindungsschicht 3 angeordnet, dass die Bauteile 2 jeweils eine der Öffnungen 3R lediglich bereichsweise bedecken. Somit ist es möglich, dass die Anschlusssäule 1C in Draufsicht von der zugehörigen Kontaktsäule 2C lediglich teilweise bedeckt ist, oder umgekehrt. Die Kontaktbereiche der Bauteile 2 sind somit gezielt lateral verschoben.
Die in den 6A, 6B, 6C und 6D dargestellten Ausführungsbeispiele entsprechen im Wesentlichen den in den 1D, 1E, 1F beziehungsweise 2A dargestellten Ausführungsbeispielen für verschiedene Verfahrensschritte zur Herstellung eines Bauelements 10. Im Unterschied hierzu weist der Träger 1 eine Isolierungsschicht 15 auf, die in der vertikalen Richtung zwischen dem Hauptkörper 1H des Trägers 1 und der Verbindungsschicht 3 angeordnet ist. Insbesondere grenzt die Verbindungsschicht 3 unmittelbar an die Isolierungsschicht 15 an. Die Verbindungsschicht 3 und die Isolierungsschicht 15 weisen eine Mehrzahl von gemeinsamen Öffnungen 3R auf, in denen jeweils eine Anschlussfläche 1F zugänglich ist oder eine Anschlusssäule 1C der Anschlussschicht 1S angeordnet ist.
Nach der Volumenreduzierung der Verbindungsschicht 3 und eventuell nach der optionalen Entfernung einiger Teilbereiche 32 der Verbindungsschicht 3 kann die Isolierungsschicht 15 im Bauelement 10 verbleiben. Die Isolierungsschicht 15 kann eine Passivierung oder Verkapselung der Bauteile 2 oder des Bauelements 10 erleichtern, insbesondere wenn die Passivierung oder die Verkapselung in großen Teilen entlang des Bauteilumfangs und/oder auch in den Bereichen unter den Bauteilen 2 erfolgt. Insbesondere können dadurch alle Kanten der Bauteile 2 oder des Bauelements 10 von einer Passivierungsschicht oder von einer Verkapselungsschicht sicher überdeckt werden.
Die in den 7A, 7B, 7C und 7D dargestellten Ausführungsbeispiele entsprechen im Wesentlichen den in den 6A, 6B, 6C beziehungsweise 6D dargestellten Ausführungsbeispielen für verschiedene Verfahrensschritte zur Herstellung eines Bauelements 10. Im Unterschied hierzu wird lediglich das Befestigen eines einzigen Bauteils 2 mit zwei rückseitigen Kontaktstellen 61 und 62 schematisch dargestellt. Abweichend hiervon ist es möglich, dass mehrere solcher Bauteile 2 auf dem Träger 1 befestigt und elektrisch kontaktiert werden. Die Kontaktstellen 61 und 62 können zur elektrischen Kontaktierung des Bauteils 2 eingerichtet und unterschiedlichen elektrischen Polaritäten des Bauteils 2 zugeordnet sein. Auch ist es möglich, dass die Kontaktstellen 61 und/oder 62 zur Bildung eines Signalpfades oder mehrerer Signalpfade für integrierte Schaltungen vorgesehen sind.
In Draufsicht auf den Träger 1 bedeckt das Bauteil 2 zwei Öffnungen 3R, wobei in jeder Öffnung 3R eine Anschlussfläche 1F freigelegt ist. Wie in der 7A dargestellt, ist die Isolierungsschicht 15 zwischen dem Hauptkörper 1H des Trägers 1 und der Anschlussschicht 1S angeordnet. Die Anschlussfläche 1F oder die Anschlussschicht 1S kann Teilbereiche aufweisen, die in Draufsicht auf den Träger 1 von der Verbindungsschicht 3 bedeckt oder bereichsweise in dieser eingebettet sind.
Gemäß den 7C und 7D kann die Verbindungsschicht 3 einen zweiten Teilbereich 32 mit der Schichtdicke 32D aufweisen, der in Draufsicht auf den Träger 1 zwischen den Kontaktstellen 61 und 62 angeordnet ist und von dem Bauteil 2 vollständig bedeckt und von diesem vertikal beabstandet ist. Insbesondere grenzt die Verbindungsschicht 3 unmittelbar an das Bauteil 2 ausschließlich in den Regionen der Kontaktschicht 2S an. Zum Beispiel weist der Hauptkörper 2H des Bauteils 2 keine einzige Stelle auf, die unmittelbar an die Verbindungsschicht 3 angrenzt.
Gemäß 7D kann die Verbindungsschicht 3 zur teilweisen Freilegung der Anschlussschicht 1S entfernt werden. Über die freigelegten Regionen der Anschlussschicht 1S kann das zugehörige Bauteil 2 extern elektrisch kontaktiert werden.
Die in den 8A, 8B, 8C und 8D dargestellten Ausführungsbeispiele entsprechen im Wesentlichen den in den 7A, 7B, 7C beziehungsweise 7D dargestellten Ausführungsbeispielen für verschiedene Verfahrensschritte zur Herstellung eines Bauelements 10. Im Unterschied hierzu grenzt die Verbindungsschicht 3 sowohl unmittelbar an die Kontaktschicht 2S als auch an den Hauptkörper 2H des Bauteils 2 an. Zum Beispiel wird das Bauteil 2 bei der Volumenreduzierung der Verbindungsschicht 3 in die Verbindungsschicht 3 derart hineingepresst, dass der Hauptkörper 2H, der gemäß 8B noch von der Verbindungsschicht 3 räumlich beabstandet ist, nun gemäß 8C in Berührung mit der Verbindungsschicht 3 kommt und somit unmittelbar an diese angrenzt.
Die in den 9A, 9B, 9C und 9D dargestellten Ausführungsbeispiele entsprechen im Wesentlichen den in den 3A, 3B, 3C beziehungsweise 3D dargestellten Ausführungsbeispielen für verschiedene Verfahrensschritte zur Herstellung eines Bauelements 10. Im Unterschied hierzu ist die Anschlussschicht 1S unstrukturiert und zusammenhängend ausgebildet. Die Anschlussschicht 1S kann teilweise in dem Hauptkörper 1H des Trägers 1 eingebettet sein. Entlang der vertikalen Richtung kann eine vordere Oberfläche der Anschlussschicht 1S mit einer vorderen Oberfläche des Hauptkörpers 1H des Trägers 1 bündig abschließen.
Das in der 10A dargestellte Ausführungsbeispiel eines Bauelements 10 entspricht im Wesentlichen dem in der 1F dargestellten Bauelement 10. Im Unterschied hierzu ist in der 10A dargestellt, dass der Hauptkörper 2H des Bauteils 2 eine erste Halbleiterschicht 21, eine zweite Halbleiterschicht 22 und eine dazwischenliegende aktive Zone 23 aufweist. Der Hauptkörper 2H des Bauteils 2 kann ein Halbleiterkörper sein, der insbesondere zur Erzeugung oder zur Detektion elektromagnetischer Strahlung eingerichtet ist. Zum Beispiel ist das Bauteil 2 eine lichtemittierende Diode.
Als weiterer Unterschied zur 1F weist die Anschlussschicht 1S eine Mehrzahl von separaten Teilschichten auf, die teilweise in dem Hauptkörper 1H des Trägers 1 eingebettet sind, wobei in jeder der Öffnungen 3R eine Anschlusssäule 1C über die zugehörige Teilschicht hinausragt.
Das in der 10B dargestellte Ausführungsbeispiel eines Bauelements 10 entspricht dem in der 3C dargestellten Bauelement 10, das eine Mehrzahl von Bauteilen 2 enthält, die jeweils einen Hauptkörper 2H mit der aktive Zone 23 und den Halbleiterschichten 21 und 22 aufweisen.
Das in der 10C dargestellte Ausführungsbeispiel eines Bauelements 10 entspricht dem in der 9C dargestellten Bauelement 10, das eine Mehrzahl von Bauteilen 2 enthält, die jeweils einen Hauptkörper 2H mit der aktive Zone 23 und den Halbleiterschichten 21 und 22 aufweisen.
Die Erfindung ist nicht durch die Beschreibung der Erfindung anhand der Ausführungsbeispiele auf diese beschränkt. Die Erfindung umfasst vielmehr jedes neue Merkmal sowie jede Kombination von Merkmalen, was insbesondere jede Kombination von Merkmalen in den Ansprüchen beinhaltet, auch wenn dieses Merkmal oder diese Kombination selbst nicht explizit in den Ansprüchen oder Ausführungsbeispielen angegeben ist.
Bezugszeichenliste

10: Bauelement
1: Träger
1H: Hauptkörper des Trägers
1S: Anschlussschicht
1C: Anschlusssäule
1F: Anschlussfläche
12: Durchkontakt
15: Isolierungsschicht des Trägers
2: Bauteil
2H: Hauptkörper/ Halbleiterkörper des Bauteils
21: erste Halbleiterschicht
22: zweite Halbleiterschicht
23: aktive Zone des Halbleiterkörpers
2S: Kontaktschicht
2C: Kontaktsäule
2F: Kontaktfläche
20: Bauteilverbund
20H: Substrat des Bauteilverbunds/ Stempel
3: Verbindungsschicht
31: erster Teilbereich der Verbindungsschicht
31F: Oberfläche des ersten Teilbereichs
32: zweiter Teilbereich der Verbindungsschicht
32F: Oberfläche des zweiten Teilbereichs
3D: vertikale Schichtdicke der Verbindungsschicht
3R: Öffnung
4: Seitenfläche des Bauteils
4H: Seitenfläche des Hauptkörpers des Bauteils
4S: Seitenfläche der Kontaktschicht
61: erste Kontaktstelle
62: zweite Kontaktstelle
D: vertikaler Abstand zwischen der Anschlussfläche und der Kontaktfläche
Z: Zwischenbereich zwischen Verbindungsschicht und der Kontaktsäule oder der Anschlusssäule

Claims

Verfahren zur Herstellung eines Bauelements (10) mit einem Träger (1) und zumindest einem Bauteil (2), das mit dem Träger elektrisch leitend verbunden ist und mittels einer elektrisch isolierenden Verbindungsschicht (3) auf dem Träger mechanisch befestigt ist, mit folgenden Schritten: A) Bereitstellen des Trägers mit einer Anschlussschicht (1S), wobei die Verbindungsschicht auf dem Träger angeordnet ist und zumindest eine Öffnung (3R) aufweist, in der eine Anschlussfläche (1F) der Anschlussschicht freiliegend ist, und wobei die Verbindungsschicht in vertikaler Richtung über die freiliegende Anschlussfläche hinausragt; B) Anbringen des Bauteils mit einer Kontaktschicht (2S) auf dem Träger derart, dass in Draufsicht auf den Träger eine freiliegende Kontaktfläche (2F) der Kontaktschicht die Öffnung und die darin befindliche Anschlussfläche überdeckt, wobei die freiliegende Kontaktfläche durch einen vertikalen Abstand (D) von der freiliegenden Anschlussfläche beabstandet ist; und C) Reduzieren des vertikalen Abstands durch Volumenänderung der Verbindungsschicht, wodurch die freiliegende Kontaktfläche und die freiliegende Anschlussfläche derart zusammengeführt werden, dass sie unmittelbar aneinander angrenzen und ein direkter elektrischer Kontakt zwischen der Kontaktschicht und der Anschlussschicht gebildet wird.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Verbindungsschicht (3) nach dem Anbringen des Bauteils (1) und vor dem Reduzieren des vertikalen Abstands (D) unmittelbar an das Bauteil und unmittelbar an den Träger (1) angrenzt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem vor der Volumenänderung die Verbindungsschicht (3) eine vertikale Schichtdicke (3D) aufweist und die Reduzierung des vertikalen Abstands (D) durch Schrumpfung der vertikalen Schichtdicke der Verbindungsschicht oder durch Schrumpfung des Volumens der Verbindungsschicht erfolgt.
Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, bei dem die Verbindungsschicht (3) vor dem Schrumpfprozess zur Erhöhung der Klebfähigkeit kurzzeitig aufgequollen wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem - vor der Volumenänderung die Verbindungsschicht (3) in einer Umgebung der Kontaktschicht (2S) eine vertikale Schichtdicke (3D) mit konstanter Höhe aufweist, und - nach der Volumenänderung die Verbindungsschicht (3) in derselben Umgebung der Kontaktschicht eine reduzierte vertikale Schichtdicke (3D) mit lokal unterschiedlichen Höhen aufweist, wobei - die Schichtdicke in einem Überlappungsbereich der Verbindungsschicht mit dem Bauteil größer ist als in einem Bereich der Verbindungsschicht ohne Überlappung mit dem Bauteil, oder - die Schichtdicke in einem Überlappungsbereich der Verbindungsschicht mit der Kontaktschicht größer ist als in einem Bereich der Verbindungsschicht ohne Überlappung mit der Kontaktschicht.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Verbindungsschicht (3) ein fotostrukturierbares Material aufweist und die Öffnung (3R) durch Fotostrukturierung der Verbindungsschicht gebildet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die freiliegende Anschlussfläche (1F) durch eine freiliegende Oberfläche einer Anschlusssäule (1C) gebildet ist, wobei - die Anschlusssäule in der Öffnung (3R) der Verbindungsschicht (3) angeordnet ist, und - die Anschlusssäule vor der Volumenänderung der Verbindungsschicht von dieser lateral beabstandet ist und nach der Volumenänderung der Verbindungsschicht von dieser lateral beabstandet bleibt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die freiliegende Kontaktfläche (2F) durch eine freiliegende Oberfläche einer Kontaktsäule (2C) gebildet ist, wobei - die Kontaktsäule in die Öffnung (3R) der Verbindungsschicht (3) hineinragt, und - die Kontaktsäule vor der Volumenänderung der Verbindungsschicht von dieser lateral beabstandet ist und nach der Volumenänderung der Verbindungsschicht von dieser lateral beabstandet bleibt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem mehrere Bauteile (10) gleichzeitig auf dem Träger (1) angebracht werden, wobei - jedes Bauteil eine Kontaktschicht (2S) mit zumindest einer Kontaktfläche (2F) aufweist, - die Verbindungsschicht (3) mehrere Öffnungen (3R) aufweist, in denen jeweils eine Anschlussfläche (1F) der Anschlussschicht (1S) frei zugänglich ist, und - die Bauteile in einem gemeinsamen Prozessschritt zur Reduzierung des Volumens der Verbindungsschicht mit dem Träger elektrisch verbunden werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Reduzieren des vertikalen Abstands (D) durch äußere Krafteinwirkung mechanisch unterstützt wird.
Bauelement (10) mit einem Träger (1), zumindest einem Bauteil (2) und einer elektrisch isolierenden Verbindungsschicht (3), bei dem - das Bauteil mittels der elektrisch isolierenden Verbindungsschicht auf dem Träger mechanisch befestigt ist, - der Träger eine Anschlussschicht (1S) mit einer Anschlussfläche (1F) aufweist, wobei die Verbindungsschicht auf dem Träger angeordnet ist und zumindest eine Öffnung (3R) aufweist, in der sich die Anschlussfläche der Anschlussschicht befindet, - das Bauteil eine Kontaktschicht (2S) mit einer Kontaktfläche (2F) aufweist, wobei in Draufsicht auf den Träger die Kontaktfläche die Öffnung der Verbindungsschicht und die darin befindliche Anschlussfläche der Anschlussschicht bedeckt, und - die Kontaktfläche und die Anschlussfläche unmittelbar aneinander angrenzen, wodurch ein direkter elektrischer Kontakt zwischen der Kontaktschicht und der Anschlussschicht gebildet ist und wodurch das Bauteil mit dem Träger elektrisch leitend verbunden ist.
Bauelement (10) nach Anspruch 11, bei dem eine Grenzfläche zwischen der Kontaktschicht (2S) und der Anschlussschicht (1S) durch eine Überlappungsfläche zwischen der Kontaktfläche (2F) und der Anschlussfläche (1F) gebildet ist, wobei die Grenzfläche frei von einem Material der Verbindungsschicht (3) oder frei von Spuren eines Materials der Verbindungsschicht (3) ist.
Bauelement (10) nach einem der Ansprüche 11 bis 12, bei dem sich die Verbindungsschicht (3) ausschließlich in einem vertikalen Bereich erstreckt, der sich entlang der vertikalen Richtung in einer Höhe zwischen dem Träger (1) und dem Bauteil (2) befindet, sodass Seitenflächen (4H) eines Hauptkörpers (2H) des Bauteils frei von einer Bedeckung durch die Verbindungsschicht sind.
Bauelement (10) nach einem der Ansprüche 11 bis 13, bei dem die Verbindungsschicht (3) in einem Überlappungsbereich mit dem Bauteil (2) eine dem Träger (1) abgewandte Oberfläche (31F) aufweist, die direkt an das Bauteil (2) angrenzt und die höchste vertikale Erhebung der Verbindungsschicht (3) von dem Träger markiert.
Bauelement nach einem der Ansprüche 11 bis 14, bei dem die Verbindungsschicht (3) in Draufsicht auf den Träger (1) einen ersten Teilbereich (31) und einen an den ersten Teilbereich direkt angrenzenden zweiten Teilbereich (32) aufweist, wobei - der erste Teilbereich eine dem Träger abgewandte erste Oberfläche (31F) aufweist, die direkt an das Bauteil (2) angrenzt und von dem Bauteil vollständig bedeckt ist, - der zweite Teilbereich eine dem Träger abgewandte zweite Oberfläche (32F) aufweist, die nicht an das Bauteil (2) angrenzt, und - ein vertikaler Abstand zwischen der ersten Oberfläche und einem Hauptkörper (1H) des Trägers größer ist als ein vertikaler Abstand zwischen dem zweiten Oberfläche und dem Hauptkörper des Trägers.
Bauelement (10) nach einem der Ansprüche 11 bis 15, bei dem die Verbindungsschicht (3) eine dünne Haftvermittlerschicht mit einer Schichtdicke (3D) zwischen einschließlich 20 nm und 2 µm ist.
Bauelement (10) nach einem der Ansprüche 11 bis 16, bei dem das Bauteil (2) über einen Durchkontakt (12) mit dem Träger (1) elektrisch leitend verbunden ist, wobei - der Durchkontakt zumindest einen Teilbereich der Kontaktfläche (2F) und zumindest einen Teilbereich der Anschlussfläche (1F) aufweist, - der Durchkontakt sich entlang der vertikalen Richtung durch die Verbindungsschicht (3) hindurch erstreckt, und - der Durchkontakt in lateraler Richtung durch einen Zwischenbereich (Z) von der Verbindungsschicht beabstandet ist, wobei der Zwischenbereich ein mit einem gasförmigen Medium gefüllter Hohlraum ist.
Verfahren oder Bauelement (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem - das Bauteil (2) einen Halbleiterkörper (2H) mit einer optisch aktiven Zone (23) aufweist, die zur Erzeugung oder zur Detektion elektromagnetischer Strahlung eingerichtet ist, und - der Träger (1) elektrische Schaltungen aufweist, die zur elektrischen Kontaktierung oder zur Ansteuerung des Bauteils eingerichtet sind.