DE102020117207A1 - OPTOELECTRONIC COMPONENT HOUSING AND PROCESS - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Bauelements, bei dem ein Leiterrahmen (10) mit zumindest einem ersten Abschnitt und einem davon beabstandeten zweiten Abschnitt mit jeweils wenigstens 2 Auflagebereich (14) bereitgestellt wird, wobei der Auflagebereich (14) jeweils zumindest teilweise von einer Vertiefung (11) umgeben sind. Ein lichtemittierender Halbleiterkörpers (20r, 20b, 20g) wird auf den Auflagebereich (14) eines jeden Abschnitts aufgebracht und die Abschnitte zur Bildung einer Vielzahl von Chipgruppen (1), insbesondere Chipgruppen gleicher Bauweise getrennt. Anschließend wird ein Träger (3) bereitgestellt, der eine Vielzahl voneinander beabstandete Bereiche aufweist, die jeweils Kontaktelemente (33) umfassen. Die Chipgruppe wird in oder auf jeweils einen der Vielzahl voneinander beabstandeten Bereiche des Trägers aufgebracht und kontaktiert. Dann werden die Bereiche vereinzelt.The invention relates to a method for producing an optoelectronic component, in which a lead frame (10) is provided with at least a first section and a second section spaced apart therefrom, each with at least 2 support areas (14), the support area (14) each being at least partially are surrounded by a depression (11). A light-emitting semiconductor body (20r, 20b, 20g) is applied to the support area (14) of each section and the sections are separated to form a large number of chip groups (1), in particular chip groups of the same design. A carrier (3) is then provided, which has a multiplicity of areas spaced apart from one another, each of which includes contact elements (33). The chip group is applied and contacted in or on one of the plurality of mutually spaced regions of the carrier. Then the areas are isolated.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Bauelements. Die Erfindung betrifft ebenso ein optoelektronisches Bauelement.The present invention relates to a method for producing an optoelectronic component. The invention also relates to an optoelectronic component.
HINTERGRUNDBACKGROUND
In einigen Anwendungen werden lichtemittierende Halbleiterkörper sehr eng gesetzt, so dass sich ein möglichst gleichmäßiger Gesamteindruck einstellt. Ein Beispiel wären Halbleiterkörper beispielsweise für den Displaybereich, bei dem ein Pixel aus 3 verschiedenfarbigen lichtemittierenden Halbleiterkörpern aufgebaut ist. Hierbei sollten die 3 Halbleiterkörper möglichst eng zusammengesetzt sein, um eine gleichmäßige Farbkombination zu erreichen. Allgemeiner kann eine LED, d.h. eine Leuchtdiode aus einem oder mehreren Halbleiterkörpern aufgebaut sein, so dass beispielsweise verschiedene Farben oder eine Mischfarbe emittiert werden, so dass derartige sogenannte Multichip-LEDs für verschiedene Anwendungen z.B. im Bereich von Pflanzenbeleuchtung oder Simulation natürlichen Lichtes einsetzbar ist. Gleiches gilt für optische Sensoren, bei der ein Halbleiterbauelement als Detektor dient und nahe bei einem oder mehreren lichtemittierenden Bauelemente eingesetzt wird.In some applications, light-emitting semiconductor bodies are set very closely so that an overall impression that is as uniform as possible is obtained. An example would be semiconductor bodies, for example for the display area, in which a pixel is made up of 3 light-emitting semiconductor bodies of different colors. The 3 semiconductor bodies should be put together as closely as possible in order to achieve a uniform color combination. More generally, an LED, i.e. a light-emitting diode, can be made up of one or more semiconductor bodies, so that, for example, different colors or a mixed color are emitted, so that such so-called multi-chip LEDs can be used for various applications, e.g. in the field of plant lighting or the simulation of natural light. The same applies to optical sensors in which a semiconductor component serves as a detector and is used close to one or more light-emitting components.
Dabei werden zur Herstellung und insbesondere zur Befestigung von Chips an oder auf einem Träger je nach Anwendungsgebiet und Anforderungen verschiedene Technologien eingesetzt. Es entsteht so das Bedürfnis, Fehler oder Beschädigungen, die aufgrund der Fertigungstechnik durch Toleranzen vorkommen weiter zu reduzieren.Different technologies are used for the production and in particular for the attachment of chips to or on a carrier, depending on the area of application and requirements. This creates the need to further reduce errors or damage that occur due to tolerances due to manufacturing technology.
ZUSAMMENFASSUNGSUMMARY
Die Erfinder sind sich der herkömmlichen Befestigungsmethode bewusst, den Halbleiterkörper mittels Silberleitkleber auf einem -manchmal- metallischen Träger zu befestigen. Jedoch kann es hierbei zu verschiedenen Problemen kommen, die durch die Menge und Zusammensetzung des Klebers bestimmt sind. Alternativ zu diesem Verfahren werden andere Techniken benutzt, die aber deutlich aufwendiger und in der Prozessführung schwieriger zu handhaben sind. Als Beispiele seien hier das sogenannte Chiplöten, bei der der Halbleiterkörper mittels eines AuSn Lots auf dem Leiterrahmen befestigt werden, sowie der „anisotropic conductive die attach“ Prozess genannt.The inventors are aware of the conventional fastening method of fastening the semiconductor body to a - sometimes - metallic carrier using conductive silver adhesive. However, this can lead to various problems, which are determined by the amount and composition of the adhesive. As an alternative to this method, other techniques are used, but these are significantly more complex and more difficult to handle in terms of process management. Examples include what is known as chip soldering, in which the semiconductor body is attached to the lead frame by means of an AuSn solder, and the “anisotropic conductive die attach” process.
Die Erfinder schlagen nun vor, die Herstellung eines Packages mit einem Leadframe in 2 Schritte zu unterteilen. In einem ersten Schritt werden die Halbleiterkörper in der gewünschten Anordnung zueinander auf einen dünnen und entsprechend strukturierten Leiterrahmen aufgebracht. Dieser wird dann vereinzelt, so dass Chipgruppen entstehen, die dann wiederum zusammen mit ihrem Leiterrahmen in oder auf den Träger gebracht werden.The inventors now propose to divide the manufacture of a package with a leadframe into 2 steps. In a first step, the semiconductor bodies are applied to a thin and appropriately structured leadframe in the desired arrangement with respect to one another. This is then separated so that chip groups are created, which in turn are brought into or onto the carrier together with their leadframes.
So wird ein Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Bauelements vorgeschlagen, bei dem ein Leiterrahmen bereitgestellt wird. Der Leiterrahmen umfasst zumindest einen ersten Abschnitt und eine davon beabstandeten zweiten Abschnitt mit jeweils wenigstens 2 Auflagebereichen. Jeder Auflagebereich ist zudem zumindest teilweise von einer Vertiefung umgeben. Auf den Auflagebereich eines jeden Abschnitts wird ein Halbleiterkörper aufgebracht und an diesem befestigt. Damit zeigt jeder Auflagebereich einen Halbleiterkörper. Dieser kann sowohl lichtemittierend als auch als ein Detektor ausgestaltet sein.Thus, a method for producing an optoelectronic component is proposed, in which a lead frame is provided. The lead frame comprises at least a first section and a second section spaced apart therefrom, each with at least 2 support areas. Each support area is also at least partially surrounded by a depression. A semiconductor body is applied to the support area of each section and fastened to it. Each support area thus shows a semiconductor body. This can be designed to be both light-emitting and as a detector.
Anschließend werden die zumindest einen ersten und zweiten Abschnitte voneinander getrennt, so dass die Abschnitte mit den Halbleiterkörpern eine Vielzahl von Chipgruppen, insbesondere von Chipgruppen gleicher Bauweise bilden.The at least one first and second sections are then separated from one another, so that the sections with the semiconductor bodies form a multiplicity of chip groups, in particular of chip groups of the same design.
Ebenso wird nach dem vorgeschlagenen Prinzip ein Träger bereitgestellt, der eine Vielzahl voneinander beabstandete Bereiche aufweist, die jeweils Kontaktelemente oder Kontaktfinger umfassen. Jeweils eine Chipgruppe der Vielzahl von Chipgruppen wird in oder auf jeweils einen der Vielzahl voneinander beabstandeten Bereiche des Trägers gebracht und der Halbleiterkörper mit den Kontaktelementen elektrisch verbunden. Dann werden die ersten und zweiten Bereiche des Trägers vereinzelt.Likewise, according to the proposed principle, a carrier is provided which has a multiplicity of regions which are spaced apart from one another and which each comprise contact elements or contact fingers. In each case one chip group of the plurality of chip groups is brought into or on one of the plurality of spaced-apart regions of the carrier and the semiconductor body is electrically connected to the contact elements. Then the first and second areas of the carrier are singulated.
Durch den Herstellungsprozess in 2 Stufen wird die Flexibilität erhöht und es können verschiedene Anwendungen abgedeckt werden. Zudem können Optimierungen in den einzelnen Schritten vorgenommen werden, so dass sich die Ausbeute erhöht und die Fehlerrate reduziert. So kann beispielsweise der Leiterrahmen sehr dünn gewählt werden, oftmals nur im Bereich von weniger als 50%, insbesondere im Bereich von 10% bis 30% einer Dicke des Trägers. Dies ermöglicht feinere Strukturen, die mit einem dickeren Leiterrahmen nicht möglich wären. Andererseits ist der Leiterrahmen stabil und vereinfacht die Handhabung gerade für die weitere Herstellung des Packages.The 2-step manufacturing process increases flexibility and enables different applications to be covered. In addition, the individual steps can be optimized so that the yield increases and the error rate is reduced. For example, the lead frame can be selected to be very thin, often only in the range of less than 50%, in particular in the range of 10% to 30% of a thickness of the carrier. This enables finer structures that would not be possible with a thicker lead frame. On the other hand, the lead frame is stable and simplifies handling, especially for the further manufacture of the package.
Leiterrahmen und Träger können für unterschiedliche Aspekte optimiert sein. Beispielsweise kann der Träger so ausgestaltet werden, dass Wärme gut abtransportiert wird, während der Leiterrahmen feine Strukturen aufweist, die es erlauben, Halbleiterkörper möglichst eng zu setzen. Dickentoleranzen des gesamten Trägers und des Packages werden durch den Leiterrahmen nicht wesentlich verschlechtert.Lead frames and carriers can be optimized for different aspects. For example, the carrier can be designed in such a way that heat is easily transported away, while the lead frame has fine structures that allow semiconductor bodies to be placed as closely as possible. Thickness tolerances of the entire carrier and the package are not significantly impaired by the lead frame.
In einem Aspekt umfasst das Bereitstellen eines Leiterrahmens ein Einbringen, insbesondere ein Ätzen der Vertiefung. Der Leiterrahmen kann somit durch einen oder mehrere Ätzschritte strukturiert werden. Dabei können neben den Vertiefungen auch weitere Strukturen geätzt werden, die beispielsweise zur Verankerung, Kontaktierung oder Wärmetransport dienen. Insofern weist der Leiterrahmen Strukturen zur Verankerung an dem Träger oder an einem Vergussmaterial auf. In einem Aspekt können die Vertiefungen zusätzlich Löcher, insbesondere Löcher in regelmäßigen Abständen aufweisen. Die Vertiefungen können auch Löcher sein, so dass der Auflagebereich über Stege mit dem Leiterrahmen verbunden ist. Löcher ermöglichen, dass ein überschüssiger Kleber zur Befestigung der Halbleiterkörper an dem Auflagebereich abfließen kann. Durch die Integration des Leiterrahmens auf dem Träger ist dennoch gewährleistet, dass der überschüssige Kleber innerhalb des finalen Package verbleibt und so Kurzschlüsse vermieden werden.In one aspect, providing a leadframe includes introducing, in particular etching, the recess. The lead frame can thus be structured by one or more etching steps. In addition to the depressions, further structures can also be etched, which are used, for example, for anchoring, contacting or heat transport. In this respect, the lead frame has structures for anchoring on the carrier or on a potting material. In one aspect, the depressions can additionally have holes, in particular holes at regular intervals. The depressions can also be holes so that the support area is connected to the lead frame via webs. Holes make it possible for an excess adhesive for fastening the semiconductor body to the support area to flow off. The integration of the lead frame on the carrier nevertheless ensures that the excess adhesive remains within the final package, thus avoiding short circuits.
In einem Aspekt weist der Leiterrahmen Verbindungsstege auf, die zwischen dem zumindest einen ersten und zweiten Abschnitt des Leiterrahmens angeordnet sind. Mit anderen Worten sind erste und zweite Abschnitte durch erste Verbindungstege miteinander verbunden. Dadurch kann der Leiterrahmen als „Endlosband“ gefertigt werden. In einem Aspekt ist der Verbindungssteg zwischen den Abschnitten dünner als der Leiterrahmen im Bereich der Auflagebereiche und insbesondere bündig mit den Auflagebereichen ausgestaltet. Dabei kann der Verbindungssteg durch einen Ätzprozess gedünnt werden, so dass sich ein breiter Graben auf der den Auflagebereichen gegenüberliegenden Seite ausbildet. Die Länge der Verbindungsstege kann in einigen Aspekten im Bereich des 1 bis 2-fachen einer Länge des Auflagebereichs und insbesondere im Bereich des 0,5 bis 1,2-fachen der Länge des Auflagebereichs liegen. Dadurch wird zwischen den Chipgruppen ein für die Trennung ausreichender Abstand gewährleistet, so dass die Trennung auf einfache Weise mechanisch erfolgen kann.In one aspect, the lead frame has connecting webs which are arranged between the at least one first and second section of the lead frame. In other words, first and second sections are connected to one another by first connecting webs. This means that the ladder frame can be manufactured as an "endless belt". In one aspect, the connecting web between the sections is thinner than the lead frame in the area of the support areas and, in particular, is designed to be flush with the support areas. The connecting web can be thinned by an etching process so that a wide trench is formed on the side opposite the support areas. In some aspects, the length of the connecting webs can be in the range of 1 to 2 times the length of the support area and in particular in the range of 0.5 to 1.2 times the length of the support area. This ensures that there is a sufficient distance between the chip groups for the separation, so that the separation can be carried out mechanically in a simple manner.
Ein weiterer Aspekt betrifft den Schritt des Aufbringens. Hierbei ist in einigen Aspekten vorgesehen, dass ein Klebstoff auf den Auflagebereich aufgebracht wird. Dann wird der Halbleiterkörper auf dem Auflagebereich angeordnet. Während diesem Prozess wird ein überschüssiger Kleber in die den Auflagebereich umgebende Vertiefung gedrückt. In einem Aspekt sind die Kontaktbereiche der Halbleiterkörper dem jeweiligen Auflagebereich abgewandt. Der Halbleiterkörper wird in dieser Ausgestaltung somit vor allem mechanisch und elektrisch befestigt. Der Klebstoff kann wärmeleitend ausgeführt sein, so dass der Leiterrahmen bereits die Funktion einer Wärmesenke zum Abtransport von Wärme übernehmen kann.Another aspect relates to the application step. Here, in some aspects, it is provided that an adhesive is applied to the support area. The semiconductor body is then arranged on the support area. During this process, excess adhesive is pressed into the recess surrounding the support area. In one aspect, the contact areas of the semiconductor bodies face away from the respective support area. In this configuration, the semiconductor body is thus primarily fastened mechanically and electrically. The adhesive can be designed to be thermally conductive, so that the lead frame can already take on the function of a heat sink for removing heat.
Ein Aspekt betrifft die Ausgestaltung des Trägers. Bei diesem kann vorgesehen sein, dass der Träger ein Leadframe umfasst, der einen zweiten Verbindungsteg aufweist, dessen Dicke geringer als eine Dicke eines angrenzenden Teils des Trägers ist. Zudem ist es in einer Ausgestaltung möglich, dass der Verbindungssteg an den Kontaktelementen zweier benachbarter Bereiche angrenzt.One aspect relates to the design of the carrier. In this case, it can be provided that the carrier comprises a leadframe which has a second connecting web, the thickness of which is less than a thickness of an adjacent part of the carrier. In addition, in one embodiment it is possible for the connecting web to adjoin the contact elements of two adjacent areas.
Ein weiterer Gesichtspunkt betrifft ebenso die Ausgestaltung des Trägers. In einem Aspekt umfassen die Vielzahl von Bereichen des bereitgestellten Trägers je einen Auflagebereich, dessen Dicke so gewählt ist, dass eine dem Auflagebereich abgewandte Seite einer darauf angeordneten Chipgruppe im Wesentlichen bündig mit einer Oberseite des Trägers abschließt.Another aspect also relates to the design of the carrier. In one aspect, the plurality of areas of the provided carrier each comprise a support area, the thickness of which is selected such that a side of a chip group arranged thereon facing away from the support area is essentially flush with an upper side of the carrier.
Der Auflagebereich kann mit je einer Chipgruppe bestückt werden, wobei die Chipgruppe auf dem Auflagebereich der Vielzahl von Bereichen abgelegt und beispielsweise durch Kleben, Verlöten oder durch andere Maßnahmen befestigt wird. Hierbei kann insbesondere ein guter Wärmetransport vom Leiterrahmen auf den Träger vorgesehen werden.The support area can each be equipped with a chip group, the chip group being placed on the support area of the plurality of areas and fastened, for example, by gluing, soldering or other measures. In particular, good heat transfer from the lead frame to the carrier can be provided here.
In einigen anderen Aspekten des vorgeschlagenen Verfahrens weist der Träger eine Folie, insbesondere eine Polyimidfolie, auf der ein metallischer Leadframe aufgebracht ist. Der Leadframe umfasst Kontaktbereiche und ist so ausgestaltet, dass die Kontaktbereiche des Trägers bzw. des Leadframes um einen Auflagebereich auf der Folie angeordnet sind. Auf diesem Auflagebereich kann die Chipgruppe angeordnet werden. Die Folie kann nach Beendigung des Herstellungsprozesses abgezogen werden. Die Dickentoleranzen nehmen in dieser Ausgestaltung ab, da die Ätztiefe oder andere Verarbeitungsschritte des Leadframes gering sind.In some other aspects of the proposed method, the carrier has a film, in particular a polyimide film, on which a metallic lead frame is applied. The leadframe comprises contact areas and is designed in such a way that the contact areas of the carrier or of the leadframe are arranged around a support area on the film. The chip group can be arranged on this support area. The film can be peeled off after the manufacturing process is complete. The thickness tolerances decrease in this embodiment, since the etching depth or other processing steps of the leadframe are small.
In einer Ausgestaltung werden die Chipgruppen auf je einen Auflagebereich der Vielzahl von Bereichen so aufgebracht, dass eine Lichtaustrittsfläche der Halbleiterkörper der Folie zugewandt ist. Dadurch können insbesondere Vergussschritte einfach ausgeführt werden. Nach dem Vergießen wird die Folie entfernt und durch einen planaren Kontakt eine elektrische Verbindung zwischen den Halbleiterkörpern und den Kontaktbereichen hergestellt. Die planare Verbindung kann beispielsweise aufgedampft, gesputtert oder anderweitig hergestellt werden.In one embodiment, the chip groups are each applied to a support area of the multiplicity of areas in such a way that a light exit area of the semiconductor body faces the film. As a result, casting steps in particular can be carried out easily. After the encapsulation, the film is removed and an electrical connection is established between the semiconductor bodies and the contact areas by means of a planar contact. The planar connection can be vapor-deposited, sputtered or otherwise produced, for example.
Für eine elektrische Verbindung kann neben einem planaren Interconnectprozess auch ein Drahtbonden eines Kontaktbereichs auf der der Lichtaustrittfläche des lichtemittierenden Halbleiterkörpers zugewandten Seite mit den Kontaktelementen durchgeführt werden. In einigen Aspekten werden Zwischenräume mit einem Vergussmaterial ausgefüllt. Zwischenräume können Bereiche des Trägers oder des Leadframes sein, aber auch Abschnitte zwischen dem Träger bzw. Leadframe und dem Leiterrahmen. Ein Ausfüllen erfolgt dergestalt, dass sich ein durchgängiger flächiger Körper ergibt, wobei eine Lichtaustrittsfläche von dem Vergussmaterial im Wesentlichen frei ist.For an electrical connection, in addition to a planar interconnect process, a contact area can also be wire-bonded to the contact elements on the side facing the light exit surface of the light-emitting semiconductor body. In some aspects, spaces are filled with a potting material. Gaps can be areas of the carrier or the leadframe, but also sections between the carrier or leadframe and the leadframe. Filling takes place in such a way that a continuous, flat body results, with a light exit surface being essentially free of the potting material.
Ein anderer Aspekt betrifft ein optoelektronisches Bauelemente-Gehäuse, dass insbesondere auch als ein LED Package bezeichnet wird. Das optoelektronische Bauelemente-Gehäuse, umfasst in einigen Aspekten des hier vorgestellten Prinzips einen Leiterrahmen, der zumindest einen ersten Abschnitt und eine davon beabstandeten zweiten Abschnitt mit jeweils wenigstens 2 Auflagebereiche umfasst. Jeder Auflagebereich ist zumindest teilweise von einer Vertiefung oder einem Graben umgeben. Das Bauelemente-Gehäuse umfasst weiterhin wenigstens einen lichtemittierenden Halbleiterkörper, der auf dem Auflagebereich aufgebracht ist. Nach dem vorgeschlagenen Prinzip erfolgt diese Befestigung mittels eines Klebers oder einem anderen zwischen Auflagebereich und Halbleiterkörper angeordneten Material. Ein Teil des Klebers oder des Materials, insbesondere überschüssiger Kleber oder Material, der durch das Aufbringen herausgedrückt wird, befindet sich zumindest teilweise in der Vertiefung.Another aspect relates to an optoelectronic component housing that is also referred to in particular as an LED package. In some aspects of the principle presented here, the optoelectronic component housing comprises a leadframe which comprises at least a first section and a second section spaced apart therefrom, each with at least 2 support areas. Each support area is at least partially surrounded by a depression or a trench. The component housing furthermore comprises at least one light-emitting semiconductor body which is applied to the support area. According to the proposed principle, this fastening takes place by means of an adhesive or some other material arranged between the support area and the semiconductor body. A part of the adhesive or the material, in particular excess adhesive or material that is pressed out by the application, is at least partially located in the recess.
Das optoelektronische Bauelemente-Gehäuse umfasst weiterhin einen Träger, insbesondere ein Leadframe mit einem zentralen Bereich, in dem der Leiterahmen angeordnet ist. Der Träger enthält eine Vielzahl von Kontaktfingern, die elektrisch mit dem wenigstens einen lichtemittierenden Halbleiterkörper verbunden sind. Ein Vergussmaterial füllt einen Zwischenraum zwischen dem Leiterrahmen und Elementen des Trägers auf, so dass insbesondere ein flächiger Körper gebildet wird.The optoelectronic component housing furthermore comprises a carrier, in particular a leadframe with a central area in which the leadframe is arranged. The carrier contains a multiplicity of contact fingers which are electrically connected to the at least one light-emitting semiconductor body. A potting material fills a space between the lead frame and elements of the carrier, so that in particular a flat body is formed.
Durch den separaten Leiterrahmen mit den Gräben um die Chips herum können die Halbleiterkörper besonders eng gesetzt werden, ohne dass durch Klebstoff oder die spätere Prozessierung Beschädigungen an den Körpern oder Fehlfunktionen zu erwarten wären. Neben einem optoelektronischen Halbleiterbauelement kann auch eine oder mehrere integrierte Schaltungen, Detektoren oder andere passive und aktive Komponenten als Halbleiterkörper Teil des Bauelemente-Gehäuses sein. Insofern ist das Package nach dem vorgeschlagenen Prinzip nicht auf die hier offenbarte und beschriebene Funktionalität der Halbleiterkörper beschränkt. Due to the separate leadframe with the trenches around the chips, the semiconductor bodies can be placed particularly tightly without damage to the bodies or malfunctions being expected from adhesive or subsequent processing. In addition to an optoelectronic semiconductor component, one or more integrated circuits, detectors or other passive and active components as semiconductor bodies can also be part of the component housing. In this respect, the package according to the proposed principle is not limited to the functionality of the semiconductor body that is disclosed and described here.
Die Vertiefung im Leiterrahmen kann in einigen Aspekten im Wesentlichen einer Hälfte einer maximalen Dicke des Leiterrahmens entsprechen. In einigen weiteren Aspekten kann der Leiterrahmen Verankerungsstrukturen umfassen. Diese sind in dem Vergussmaterial eingebettet, so dass eine gute mechanische Befestigung erreicht wird. Dieser Aspekt kann auch während des Herstellungsprozesses von Vorteil sein. Beispielsweise können die Verankerungsstrukturen auch mit Strukturen des Trägers verankert sein, so dass eine größere Stabilität und zusätzliche Wärmeabfuhr erreichbar ist.The recess in the lead frame may, in some aspects, be substantially one-half of a maximum thickness of the lead frame. In some further aspects, the lead frame can include anchor structures. These are embedded in the potting material so that good mechanical fastening is achieved. This aspect can also be beneficial during the manufacturing process. For example, the anchoring structures can also be anchored to structures of the carrier, so that greater stability and additional heat dissipation can be achieved.
In einem weiteren Aspekt umfasst der zentrale Bereich des Trägers einen Auflagebereich, auf dem der Leiterrahmen thermisch verbunden aufgebracht ist. Die Verbindung kann über einen Klebstoff erfolgen. Alternativ kann der Leiterrahmen auch aufgelötet sein. Dadurch wird neben der thermischen Ankopplung in einigen Aspekten auch eine elektrische Verbindung ermöglicht. In einigen weiteren Aspekten ist der Auflagebereich des Leiterrahmens kleiner als eine Fläche des wenigstens einen lichtemittierenden Halbleiterkörpers. Dadurch wird ein unerwünschtes Fließen eines Klebstoffes auf die Oberseite des Halbleiterkörpers im Zusammenspiel mit den Vertiefungen vermieden. In diesem Zusammenhang ist in einigen Aspekten vorgesehen, dass die Vertiefung mit Durchbrechungen ausgeführt ist.In a further aspect, the central area of the carrier comprises a support area on which the lead frame is applied in a thermally connected manner. The connection can be made using an adhesive. Alternatively, the lead frame can also be soldered on. In addition to the thermal coupling, this also enables an electrical connection in some aspects. In some further aspects, the support area of the lead frame is smaller than an area of the at least one light-emitting semiconductor body. As a result, an undesired flow of an adhesive onto the top side of the semiconductor body in interaction with the depressions is avoided. In this context, it is provided in some aspects that the recess is designed with perforations.
In einigen weiteren Aspekten sind die Kontaktfinger mit dem wenigstens einen lichtemittierenden Halbleiterkörper über einen planaren Interconnect oder einen Bonddraht elektrisch verbunden.In some further aspects, the contact fingers are electrically connected to the at least one light-emitting semiconductor body via a planar interconnect or a bonding wire.
FigurenlisteFigure list
Im Folgenden wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen im Detail näher erläutert.
-
1 zeigt eine Ausgestaltung eines Leiterrahmens mit darauf angeordneten Halbleiterkörpern nach einigen Aspekten des vorgeschlagenen Prinzips; -
2 stellt eine Ausgestaltung eines Leiterrahmenbandes mit darauf bestückten Halbleiterkörpern dar, die nach einigen Aspekten des vorgeschlagenen Prinzips erstellt wurde; -
3 illustriert einige Aspekte zur weiteren Verarbeitung und Bestückung auf einem Substratträger; -
4 zeigt Ausgestaltungen optoelektronischer Bauelemente nach einigen vorgeschlagenen Prinzipien; -
5 zeigt einige Aspekte zu einer weiteren Verarbeitung und Bestückung auf einem Substratträger; -
6 stellt Ausgestaltungen optoelektronischer Bauelemente nach einigen vorgeschlagenen Prinzipien dar; -
7 illustriert eine alternative Verarbeitung und Bestückung auf einem Substratträger; -
8 zeigt Ausgestaltungen optoelektronischer Bauelemente nach einigen vorgeschlagenen Prinzipien; -
9 zeigt eine Ausgestaltung eines Verfahren gemäß einigen hier offenbarten Aspekten.
-
1 shows an embodiment of a lead frame with semiconductor bodies arranged thereon according to some aspects of the proposed principle; -
2 shows an embodiment of a leadframe strip with semiconductor bodies populated thereon, which was created according to some aspects of the proposed principle; -
3 illustrates some aspects for further processing and assembly on a substrate carrier; -
4th shows configurations of optoelectronic components according to some proposed principles; -
5 shows some aspects of further processing and assembly on a substrate carrier; -
6th shows configurations of optoelectronic components according to some proposed principles; -
7th illustrates an alternative processing and assembly on a substrate carrier; -
8th shows configurations of optoelectronic components according to some proposed principles; -
9 FIG. 11 shows an embodiment of a method in accordance with some aspects disclosed herein.
Die nun folgenden Ausführungsbeispiele betreffen verschiedene Aspekte und deren Kombinationen nach dem vorgeschlagenen Prinzip. Dabei sind die Ausführungsbeispiele nicht grundsätzlich maßstabsgetreu dargestellt. Ebenso können verschiedene Elemente vergrößert oder verkleinert dargestellt werden, um einzelne Aspekte zu betonen. Es versteht sich jedoch für den Fachmann, dass die hier dargestellten Aspekte in den verschiedenen Ausführungsformen miteinander kombiniert werden können, ohne dass dies dem erfinderischen Gedanken abträglich ist. Einige Aspekte zeigen eine regelmäßige Struktur oder Form. Hierbei ist anzumerken, dass in der Praxis leichte Unterschiede und Abweichungen von der idealen Form auftreten, ohne dass dies dem erfinderischen Gedanken jedoch widerspricht.The exemplary embodiments that now follow relate to various aspects and their combinations according to the proposed principle. The exemplary embodiments are not always shown true to scale. Various elements can also be enlarged or reduced in order to emphasize individual aspects. It goes without saying, however, for a person skilled in the art that the aspects presented here can be combined with one another in the various embodiments without this being detrimental to the inventive concept. Some aspects show a regular structure or shape. It should be noted here that slight differences and deviations from the ideal shape occur in practice, but this does not contradict the inventive concept.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNGDETAILED DESCRIPTION
Die Halbleiterkörper
Während des Aufbringens der einzelnen Halbleiterkörper
Die Breite der Gräben des Leiterrahmens
Zusätzlich können neben den Vertiefungen bzw. Gräben
Die einzelnen Leiterrahmen
In der Ausführungsform der
Ebenso wird durch den zusätzlichen Strukturierungsprozess an dieser Position eine Solltrennstelle geschaffen, sodass ein späterer Trennprozess besonders einfach vonstattengeht. Nach dem vorgeschlagenen Verfahren kann das in
Die Gruppe
Zwischen dem Auflagebereich
Das Vergussmaterial
Nach einem Vergießen werden die einzelnen Leadframes entlang der Verbindungsstege getrennt und damit zu Packages vereinzelt. After potting, the individual lead frames are separated along the connecting webs and thus separated into packages.
Die Oberfläche eines jeden Package umfasst nun in dem dargestellten Ausführungsbeispiel die Lichtaustrittsfläche der jeweiligen lichtemittierenden Halbleiterkörper sowie die planaren Interconnects
Wieder zurückschauend auf
Anschließend wird, wie in
Die einzelnen Verfahrensschritte zur Herstellung eines optoelektronischen Bauelemente nach dem vorgeschlagenen Prinzip werden in
Anschließend wird in Schritt S2 ein lichtemittierender Halbleiterkörper auf die Auflagebereiche eines jeden Abschnitts aufgebracht. Dabei kann der lichtemittierende Halbleiterkörper in seiner Grundfläche größer oder gleich oder auch kleiner als der Auflagebereich des jeweiligen Abschnitts sein. Der Halbleiterkörper wird beispielsweise mittels eines Klebstoff auf dem Auflagebereich befestigt. Durch die um jeden Auflagebereich herumlaufende Vertiefung kann ein überschüssiger Chipkleber abgeführt werden. Zudem können Brechungen bzw. Löcher innerhalb der Vertiefung vorgesehen werden, so dass der Chipkleber auch auf die Rückseite des Interposer-Leiterrahmens laufen kann. Dennoch befindet er sich im Inneren des späteren finalen Packages.Then, in step S2, a light-emitting semiconductor body is applied to the support areas of each section. In this case, the base area of the light-emitting semiconductor body can be greater than or equal to or also smaller than the contact area of the respective section. The semiconductor body is attached to the support area by means of an adhesive, for example. Excess chip adhesive can be drained away through the recess running around each support area. In addition, breaks or holes can be provided within the recess so that the chip adhesive can also run onto the back of the interposer lead frame. Nevertheless, it is inside the later final package.
Dadurch wird ein eventueller Kurzschluss, verursacht durch leitende Materialien innerhalb des Klebers, vermieden. Gleichzeitig kann je nach Anwendung ein unterschiedlicher Klebstoff verwendet werden. Insbesondere können Klebstoffe basierend auf Silber zur besseren Wärmeabfuhr benutzt werden. Nach dem Aushärten des Klebstoffs und der Befestigung des Halbleiterkörpers werden die einzelnen Leiterrahmen getrennt, sodass eine Vielzahl von Gruppen, insbesondere von Gruppen gleicher Bauweise gebildet werden. Die so entstandenen vereinzelten Gruppen können nun auf unterschiedliche Weise weiterverarbeitet werden.This avoids a possible short circuit caused by conductive materials within the adhesive. At the same time, a different adhesive can be used depending on the application. In particular, adhesives based on silver can be used for better heat dissipation. After the adhesive has cured and the semiconductor body has been fastened, the individual lead frames are separated, so that a large number of groups, in particular groups of the same construction, are formed. The individual groups created in this way can now be further processed in different ways.
In Schritt S4 wird für die Weiterverarbeitung ein Träger bereitgestellt, der eine Vielzahl von einander beabstandete Bereiche aufweist. Diese umfassen jeweils Kontaktfinger mit für die elektrische Verbindung vorgesehenen Kontaktelementen. Die Vielzahl von einander beabstandeten Bereiche sind auch in diesem Ausführungsbeispiel durch Verbindungstege miteinander verbunden. Beispielsweise können die Verbindungsstege jeweils Kontaktfinger oder -Elemente unterschiedlicher Bereiche miteinander verbinden und so einen Endlos-Träger schaffen. In einem Ausführungsbeispiel ist der Träger ein Leadframe, insbesondere ein QFN-Leadframe.In step S4, a carrier is provided for further processing, which carrier has a multiplicity of regions that are spaced apart from one another. These each include contact fingers with contact elements provided for the electrical connection. The large number of spaced-apart areas are also connected to one another in this exemplary embodiment by connecting webs. For example, the connecting webs can each connect contact fingers or elements of different areas to one another and thus create an endless carrier. In one embodiment, the carrier is a leadframe, in particular a QFN leadframe.
Die von einander beabstandeten Bereiche des Trägers weisen jeweils einen weiteren Auflagebereich auf, auf dem in Schritt S5 jeweils eine der Vielzahl von Chipgruppen abgelegt wird. Die Chipgruppe wird mit dem Auflagebereich innig verbunden. Dadurch wird ein ausreichender Wärmeabfluss der Chipgruppe auf den Auflagebereich und damit den Träger gewährleistet. Anschließend werden in Schritt S6 die lichtemittierenden Halbleiterkörper mit den Kontaktelementen elektrisch leitend verbunden. Vor dem elektrischen Verbinden kann zudem auch ein Zwischenraum mit einem Vergussmaterial aufgefüllt werden, so dass sich ein flächiger Körper ergibt. Nach dem Aufbringen eines Vergussmaterials können die ersten und zweiten Bereiche in Schritt S7 vereinzelt werden.The areas of the carrier that are spaced apart from one another each have a further support area on which one of the plurality of chip groups is deposited in step S5. The group of chips is intimately connected to the support area. This ensures that the chip group has sufficient heat dissipation onto the support area and thus onto the carrier. The light-emitting semiconductor bodies are then connected in an electrically conductive manner to the contact elements in step S6. Before the electrical connection, an intermediate space can also be filled with a potting material, so that a flat body results. After a potting material has been applied, the first and second areas can be separated in step S7.
Der durch das Aufbringen der Chipgruppen auf dem Auflagebereich gebildete Stapel aus Gruppen mit dem Interposer-Leadframe kann auch angeklebt oder gelötet werden. Da die für das Aufbringen auf dem Auflagebereich des Trägers benutzte Seite des Interposer-Leadframes zum großen Teil flächig ausgebildet ist, kann man ihn auch ohne große Verluste mit einer relativ dicken Gold- oder Gold-Zinnschicht beschichten und anschließend mit dem Auflagebereich des Trägers verlöten. Dadurch wird zudem eine gute Wärmespreizung durch den Auflagebereich in das finale Gehäuse erreicht.The stack of groups with the interposer leadframe formed by the application of the chip groups on the support area can also be glued or soldered. Since the side of the interposer leadframe used for application to the support area is largely flat, it can be coated with a relatively thick gold or gold-tin layer and then soldered to the support area without major losses. As a result, a good heat spread is also achieved through the support area in the final housing.
Durch die Verwendung einer Folie, wie sie in den vorangegangenen Beispielen gezeigt wird, kann eine Herstellung vereinfacht werden. Dieser Ansatz wird ebenso benutzt, um die Rückseite von Vergussmaterial freizuhalten. Nach einem Vergießen wird die Polyimidfolie entfernt. Ein Vorteil der Verwendung einer Folie nach dem vorgeschlagenen Prinzip besteht darin, dass die Dickentoleranzen abnehmen, da jetzt die Tiefe der Ätzung des Leadframe
BezugszeichenlisteList of reference symbols
- 11
- ChipgruppeChip group
- 33
- Träger, LeadframeCarrier, leadframe
- 44th
- Folie, PolyimidfolieFoil, polyimide foil
- 55
- VergussmaterialPotting material
- 1010
- LeiterrahmenLadder frame
- 1111th
- Graben, VertiefungDigging, deepening
- 11a11a
- Klebstoffadhesive
- 1212th
- VerbindungsstegConnecting bridge
- 1313th
- Grabendig
- 1414th
- AuflagebereichSupport area
- 20r, 20g, 20b20r, 20g, 20b
- HalbleiterkörperSemiconductor body
- 2121
- LichtaustrittsflächeLight exit surface
- 3131
- AuflagebereichSupport area
- 3232
- KontaktfingerContact finger
- 3333
- KontaktbereichContact area
- 3535
- planarer Interconnectplanar interconnect
- 3636
- VerbindungsstegConnecting bridge
- 3838
- Grabendig
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