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Die vorliegende Erfindung betrifft ein optoelektronisches Halbleiterbauteil gemäß Patentanspruch 1 sowie ein Verfahren zum Herstellen eines optoelektronischen Halbleiterbauteils gemäß Patentanspruch 14.
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Die deutsche Prioritätsanmeldung
DE 10 2013 202 904.7 , die ausdrücklich einen Teil der Offenbarung der vorliegenden Anmeldung bildet, beschreibt ebenfalls ein optoelektronisches Halbleiterbauteil und ein Verfahren zum Herstellen eines optoelektronischen Halbleiterbauteils.
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Optoelektronische Halbleiterbauteile weisen im Stand der Technik Gehäuse auf, die mehrere Funktionen erfüllen. Hierzu gehören die Bereitstellung elektrischer Anschlüsse für optoelektronische Halbleiterchips der optoelektronischen Halbleiterbauteile, die Bereitstellung geeigneter Montageschnittstellen, beispielsweise für eine Oberflächenmontage nach einem SMT-Verfahren, und die mechanische Verbindung der einzelnen Komponenten der Halbleiterbauteile. Neben dem optoelektronischen Halbleiterchip ist häufig auch ein eine ESD-Schutzdiode aufweisender Schutzchip integriert, der das optoelektronische Halbleiterbauteil vor einer Beschädigung durch eine elektrostatische Entladung schützt. Wegen der Vielzahl zu erfüllender Funktionen stellen die Gehäuse herkömmlicher optoelektronischer Halbleiterbauteile einen signifikanten Kostenfaktor dar.
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Aus der
DE 10 2009 036 621 A1 ist ein Verfahren zum Herstellen eines optoelektronischen Halbleiterbauteils bekannt, bei dem optoelektronische Halbleiterchips an einer Oberseite eines Trägers angeordnet werden. Die optoelektronischen Halbleiterchips werden mit einem Formkörper umformt, der alle Seitenflächen der optoelektronischen Halbleiterchips bedeckt.
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Ober- und Unterseiten der optoelektronischen Halbleiterchips bleiben bevorzugt frei. Nach dem Entfernen des Trägers können die optoelektronischen Halbleiterchips vereinzelt werden. An den Ober- und/oder Unterseiten jedes Halbleiterchips können Kontaktstellen vorgesehen sein. Der Formkörper kann beispielsweise aus einem auf einem Epoxid basierenden Moldmaterial bestehen.
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Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein optoelektronisches Halbleiterbauteil bereitzustellen. Diese Aufgabe wird durch ein optoelektronisches Hableiterbauteil mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zum Herstellen eines optoelektronischen Halbleiterbauteils anzugeben. Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 14 gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Ein optoelektronisches Halbleiterbauteil weist einen optoelektronischen Halbleiterchip mit einer ersten Oberfläche und einer zweiten Oberfläche sowie einen eine Schutzdiode aufweisenden Schutzchip mit einer ersten Oberfläche und einer zweiten Oberfläche auf. Dabei sind der Halbleiterchip und der Schutzchip in einen Formkörper eingebettet und die erste Oberfläche des optoelektronischen Halbleiterchips und die erste Oberfläche des Schutzchips schließen etwa bündig mit einer Oberseite des Formkörpers ab. An der ersten Oberfläche des Halbleiterchips sind ein erster elektrischer Kontakt und ein zweiter elektrischer Kontakt angeordnet. An der ersten Oberfläche des Schutzchips sind ein dritter elektrischer Kontakt und ein vierter elektrischer Kontakt angeordnet. Dabei ist der erste elektrische Kontakt elektrisch leitend mit dem dritten elektrischen Kontakt verbunden. Außerdem ist der zweite elektrische Kontakt elektrisch leitend mit dem vierten elektrischen Kontakt verbunden. Vorteilhafterweise schützt der in dieses optoelektronische Halbleiterbauteil integrierte Schutzchip mit der Schutzdiode den optoelektronischen Halbleiterchip vor einer Beschädigung durch elektrostatische Entladungen. Vorteilhafterweise ist das optoelektronische Halbleiterbauteil dadurch bereits vor und während einer Montage geschützt. Ein weiterer Vorteil des optoelektronischen Halbleiterbauteils besteht darin, dass es keinen gesonderten, sich durch den Formkörper erstreckenden, Durchkontakt erfordert, wodurch das optoelektronische Halbleiterbauteil kostengünstig und mit kompakten Abmessungen hergestellt werden kann. Ein weiterer Vorteil des optoelektronischen Halbleiterbauteils besteht darin, dass es keine auf einer Unterseite des optoelektronischen Halbleiterbauteils angeordnete Verdrahtung erfordert, was ebenfalls eine kostengünstige Herstellbarkeit des optoelektronischen Halbleiterbauteils unterstützt.
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In einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterbauteils sind an einer Unterseite des Halbleiterbauteils eine erste elektrische Kontaktfläche und eine zweite elektrische Kontaktfläche angeordnet. Dabei sind der Halbleiterchip und der Schutzchip zwischen der ersten elektrischen Kontaktfläche und der zweiten elektrischen Kontaktfläche elektrisch antiparallel geschaltet. Vorteilhafterweise ist der Haltleiterchip durch die Antiparallelschaltung von Halbleiterchip und Schutzchip vor einer Beschädigung durch elektrostatische Entladungen geschützt.
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In einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterbauteils ist dieses als oberflächenmontierbares Bauteil ausgebildet. Vorteilhafterweise eignet sich das optoelektronische Halbleiterbauteil dadurch für eine Oberflächenmontage nach einem SMT-Verfahren, beispielsweise für eine Montage mittels Wiederaufschmelzlöten (Reflow-Löten). Vorteilhafterweise kann das optoelektronische Halbleiterbauteil dadurch besonders raumsparend ausgebildet sein.
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In einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterbauteils ist die zweite elektrische Kontaktfläche an der zweiten Oberfläche des Schutzchips angeordnet. Vorteilhafterweise kann die zweite elektrische Kontaktfläche bereits vor dem Einbetten des Schutzchips in den Formkörper an der zweiten Oberfläche des Schutzchips angeordnet werden, wodurch das optoelektronische Halbleiterbauteil kostengünstig herstellbar ist.
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In einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterbauteils weist der Schutzchip eine elektrisch leitende Verbindung zwischen der zweiten elektrischen Kontaktfläche und dem vierten elektrischen Kontakt auf. Vorteilhafterweise ermöglicht es die in den Schutzchip integrierte elektrisch leitende Verbindung, auf ein Vorsehen einer gesonderten elektrischen Durchführung durch den Formkörper des optoelektronischen Halbleiterbauteils und einer entsprechenden weiteren Verdrahtung zu verzichten.
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In einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterbauteils ist die erste elektrische Kontaktfläche an der zweiten Oberfläche des Schutzchips angeordnet. Vorteilhafterweise kann auch die erste elektrische Kontaktfläche bereits vor dem Einbetten des Schutzchips in den Formkörper an der zweiten Oberfläche des Schutzchips angeordnet werden, wodurch das optoelektronische Halbleiterbauteil kostengünstig herstellbar ist.
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In einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterbauteils weist der Schutzchip eine elektrisch leitende Verbindung zwischen der ersten elektrischen Kontaktfläche und dem dritten elektrischen Kontakt auf. Vorteilhafterweise ermöglicht auch diese in den Schutzchip integrierte elektrisch leitende Verbindung zwischen dem dritten elektrischen Kontakt und der ersten elektrischen Kontaktfläche einen Verzicht auf eine gesonderte elektrische Durchführung durch den Formkörper und einen Verzicht auf hierfür erforderliche weitere Verdrahtungen.
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In einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterbauteils ist an der zweiten Oberfläche des Halbleiterchips eine thermisch leitende Kontaktfläche angeordnet. Vorteilhafterweise kann die thermisch leitende Kontaktfläche zur Abfuhr von in dem Halbleiterchip erzeugter Abwärme dienen. Die thermisch leitende Kontaktfläche kann dabei vorteilhafterweise gleichzeitig mit elektrisch leitenden Kontaktflächen des optoelektronischen Halbleiterbauteils in einem Verfahren zur Oberflächenmontage kontaktiert werden.
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In einer Ausführungsform des optoelektronsichen Halbleiterbauteils ist die erste elektrische Kontaktfläche an der zweiten Oberfläche des Halbleiterchips angeordnet. Vorteilhafterweise kann die erste elektrische Kontaktfläche bereits vor dem Einbetten des Halbleiterchips in den Formkörper an der zweiten Oberfläche des Halbleiterchips angeordnet werden, wodurch das optoelektronische Halbleiterbauteil kostengünstig herstellbar ist.
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In einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterbauteils weist der Halbleiterchip eine elektrisch leitende Verbindung zwischen der ersten elektrischen Kontaktfläche und dem ersten elektrischen Kontakt auf. Vorteilhafterweise ermöglicht auch diese elektrisch leitende Verbindung zwischen der ersten elektrischen Kontaktfläche und dem ersten elektrischen Kontakt einen Verzicht auf eine gesonderte elektrische Durchführung durch den Formkörper des optoelektronischen Halbleiterbauteils und einen Verzicht auf zusätzliche Verdrahtungen.
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In einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterbauteils ist die elektrisch leitende Verbindung zwischen dem ersten elektrischen Kontakt und dem dritten elektrischen Kontakt und/oder die elektrisch leitende Verbindung zwischen dem zweiten elektrischen Kontakt und dem vierten elektrischen Kontakt als Bond-Verbindung oder als planare Verbindung ausgebildet. Vorteilhafterweise ermöglicht eine Ausbildung der elektrisch leitenden Verbindungen als Bond-Verbindung eine kostengünstige Herstellung des optoelektronischen Halbleiterbauteils. Eine Ausbildung der elektrisch leitenden Verbindungen als planare Verbindungen führt zu einem sehr robusten optoelektronischen Halbleiterbauteil.
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In einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterbauteils ist die erste Oberfläche des Halbleiterchips eine Strahlungsaustrittsfläche des Halbleiterchips. Vorteilhafterweise kann in dem Halbleiterchip erzeugte elektromagnetische Strahlung dann durch die erste Oberfläche des Halbleiterchips austreten.
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In einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterbauteils ist der optoelektronische Halbleiterchip ein LED-Chip. Das optoelektronische Halbleiterbauteil bildet dann eine sehr kompakte Leuchtdiode mit integriertem Schutzchip mit ESD-Schutzdiode.
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Ein Verfahren zum Herstellen eines optoelektronischen Halbleiterbauteils umfasst Schritte zum Bereitstellen eines optoelektronischen Halbleiterchips mit einer ersten Oberfläche, wobei an der ersten Oberfläche des Halbleiterchips ein erster elektrischer Kontakt und ein zweiter elektrischer Kontakt angeordnet sind, zum Bereitstellen eines eine Schutzdiode aufweisenden Schutzchips mit einer ersten Oberfläche, wobei an der ersten Oberfläche des Schutzchips ein dritter elektrischer Kontakt und ein vierter elektrischer Kontakt angeordnet sind, zum Ausbilden eines Formkörpers, wobei der Halbleiterchip und der Schutzchip so in den Formkörper eingebettet werden, dass die erste Oberfläche des optoelektronischen Halbleiterchips und die erste Oberfläche des Schutzchips etwa bündig mit einer Oberseite des Formkörpers abschließen, und zum Herstellen elektrisch leitender Verbindungen zwischen dem ersten elektrischen Kontakt und dem dritten elektrischen Kontakt sowie zwischen dem zweiten elektrischen Kontakt und dem vierten elektrischen Kontakt. Vorteilhafterweise ermöglicht das Verfahren eine kostengünstige Herstellung eines optoelektronischen Halbleiterbauteils mit kompakten Abmessungen. Dies wird insbesondere durch den Verzicht auf in den Formkörper integrierte elektrische Durchkontakte und einen Verzicht auf eine Verdrahtung an einer Rückseite des optoelektronischen Halbleiterbauteils erreicht.
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In einer Ausführungsform des Verfahrens werden die erste Oberfläche des Halbleiterchips und die erste Oberfläche des Schutzchips vor dem Ausbilden des Formkörpers auf einem Träger angeordnet. Vorteilhafterweise wird dadurch sichergestellt, dass die ersten Oberflächen von Halbleiterchip und Schutzchip nach dem Ausbilden des Formkörpers nicht durch den Formkörper bedeckt sind. Der Formkörper kann dabei beispielsweise in einem Mold-Prozess ausgebildet werden.
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Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile der Erfindung, sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele, die im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert werden. Dabei zeigen in jeweils schematisierter Darstellung:
- 1 einen Schnitt durch ein optoelektronisches Halbleiterbauteil gemäß einer ersten Ausführungsform;
- 2 eine Aufsicht auf das optoelektronische Halbleiterbauteil der ersten Ausführungsform;
- 3 eine Ansicht des optoelektronischen Halbleiterbauteils der ersten Ausführungsform von unten;
- 4 einen Schnitt durch ein optoelektronisches Halbleiterbauteil gemäß einer zweiten Ausführungsform;
- 5 eine Aufsicht auf das optoelektronische Halbleiterbauteil der zweiten Ausführungsform; und
- 6 eine Ansicht des optoelektronischen Halbleiterbauteils der zweiten Ausführungsform von unten.
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1 zeigt eine schematische Schnittdarstellung eines optoelektronischen Halbleiterbauteils 100 gemäß einer ersten Ausführungsform. Das optoelektronische Halbleiterbauteil 100 kann beispielsweise eine Leuchtdiode sein.
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Das optoelektronische Halbleiterbauteil 100 weist eine Oberseite 101 und eine der Oberseite 101 gegenüberliegende Unterseite 102 auf. Das optoelektronische Halbleiterbauteil 100 umfasst einen Formkörper 400 mit einer Oberseite 401 und einer der Oberseite 401 gegenüberliegenden Unterseite 402.
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In den Formkörper 400 sind ein optoelektronischer Halbleiterchip 200 und ein Schutzchip 300 eingebettet. Der optoelektronische Halbleiterchip 200 weist eine erste Oberfläche 201 und eine der ersten Oberfläche 201 gegenüberliegende zweite Oberfläche 202 auf. Der Schutzchip 300 weist eine erste Oberfläche 301 und eine der ersten Oberfläche 301 gegenüberliegende zweite Oberfläche 302 auf.
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Die erste Oberfläche 201 des optoelektronischen Halbleiterchips 200 und die erste Oberfläche 301 des Schutzchips 300 schließen etwa bündig mit der Oberseite 401 des Formkörpers 400 ab. Gemeinsam bilden die erste Oberfläche 201 des optoelektronischen Halbleiterchips 200, die erste Oberfläche 301 des Schutzchips 300 und die Oberseite 401 des Formkörpers 400 die Oberseite 101 des optoelektronischen Halbleiterbauteils 100. Die zweite Oberfläche 202 des optoelektronischen Halbleiterchips 200 und die zweite Oberfläche 302 des Schutzchips 300 schließen etwa bündig mit der Unterseite 402 des Formkörpers 400 ab. Gemeinsam bilden die zweite Oberfläche 202 des optoelektronischen Halbleiterchips 200, die zweite Oberfläche 302 des Schutzchips 300 und die Unterseite 402 des Formkörpers 400 die Unterseite 102 des optoelektronischen Halbleiterbauteils 100.
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2 zeigt eine schematische Aufsicht auf die Oberseite 101 des optoelektronischen Halbleiterbauteils 100. Sichtbar sind die Oberseite 401 des Formkörpers 400, die erste Oberfläche 201 des optoelektronischen Halbleiterchips 200 und die erste Oberfläche 301 des Schutzchips 300. 3 zeigt eine schematische Darstellung der Unterseite 102 des optoelektronischen Halbleiterbauteils 100. Erkennbar sind die Unterseite 402 des Formkörpers 400, die zweite Oberfläche 202 des optoelektronischen Halbleiterchips 200 und die zweite Oberfläche 302 des Schutzchips 300.
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Der Formkörper 400 weist ein elektrisch isolierendes Material auf, beispielsweise ein Epoxid. Der Formkörper 400 kann beispielsweise durch Spritzgießen oder Spritzpressen oder einen anderen Mold-Prozess hergestellt sein. Insbesondere kann der Formkörper 400 durch folienunterstütztes Spritzpressen hergestellt sein. Die Oberflächen 201, 202 des in den Formkörper 400 eingebetteten optoelektronischen Halbleiterchips 200 und die Oberflächen 301, 302 des in den Formkörper 400 eingebetteten Schutzchips 300 sind nicht oder kaum durch das Material des Formkörpers 400 bedeckt. Die übrigen Außenflächen des optoelektronischen Halbleiterchips 200 und des Schutzchips 300 sind bevorzugt vollständig oder nahezu vollständig durch den Formkörper 400 bedeckt. Der Formkörper 400 bildet damit ein mechanisch robustes und kostengünstig herstellbares Gehäuse für den optoelektronischen Halbleiterchip 200 und den Schutzchip 300.
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In 1 ist schematisch eine in den optoelektronischen Halbleiterchip 200 integrierte Diodenschaltung 230 angedeutet. Der optoelektronische Halbleiterchip 200 kann beispielsweise ein LED-Chip sein. In diesem Fall ist die Diodenschaltung 230 eine Leuchtdiodenschaltung. Die erste Oberfläche 201 des optoelektronischen Halbleiterchips 200 bildet bevorzugt eine Strahlungsaustrittsfläche des optoelektronischen Halbleiterchips 200. Im optoelektronischen Halbleiterchip 200 erzeugte elektromagnetische Strahlung kann dann durch die erste Oberfläche 201 aus dem optoelektronischen Halbleiterchip 200 austreten.
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Auf der ersten Oberfläche 201 des optoelektronischen Halbleiterchips 200 sind ein erster elektrischer Kontakt 210 und ein zweiter elektrischer Kontakt 220 angeordnet. Falls es sich bei dem optoelektronischen Halbleiterchip 200 um einen LED-Chip handelt, so kann der erste elektrische Kontakt 210 mit der Anode der integrierten Diodenschaltung 230 verbunden sein, während der zweite elektrische Kontakt 220 mit der Kathode der integrierten Diodenschaltung 230 verbunden ist.
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2 zeigt, dass der erste elektrische Kontakt 210 und der zweite elektrische Kontakt 220 bevorzugt in Eckbereichen der ersten Oberfläche 201 des optoelektronischen Halbleiterchips 200 angeordnet sind und nur einen kleinen Teil der Fläche der ersten Oberfläche 201 beanspruchen. Falls die erste Oberfläche 201 des optoelektronischen Halbleiterchips 200 eine Strahlungsaustrittsfläche bildet, so wird durch die erste Oberfläche 201 austretende Strahlung durch den ersten elektrischen Kontakt 210 und den zweiten elektrischen Kontakt 220 dadurch vorteilhafterweise nur in geringem Maße abgeschattet.
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An der zweiten Oberfläche 202 des optoelektronischen Halbleiterchips 200 ist eine erste elektrische Kontaktfläche 240 angeordnet. Die erste elektrische Kontaktfläche 240 kann beispielsweise als Metallisierung ausgebildet sein.
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Die erste elektrische Kontaktfläche 240 ist über eine erste durchgeführte Verbindung 250 elektrisch leitend mit dem ersten elektrischen Kontakt 210 und somit auch mit der Diodenschaltung 230 verbunden. Die erste durchgeführte Verbindung 250 erstreckt sich durch den optoelektronischen Halbleiterchip 200. Bevorzugt wurde die erste durchgeführte Verbindung 250 bereits während der Herstellung des optoelektronischen Halbleiterchips 200 angelegt. Die erste durchgeführte Verbindung 250 kann auch durch einen elektrisch leitenden Träger des Halbleiterchips 200 gebildet sein.
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Der Schutzchip 300 weist eine integrierte Schutzdiode 330 auf. Die Schutzdiode 330 ist in 1 und 2 schematisch angedeutet. Die Schutzdiode 330 kann auch als ESD-Diode bezeichnet werden. Der Schutzchip 300 dient dazu, den optoelektronischen Halbleiterchip 200 des optoelektronischen Halbleiterbauteils 100 vor einer Beschädigung durch eine elektrostatische Entladung zu schützen. Hierzu ist der Schutzchip 300 dem optoelektronischen Halbleiterchip 200 derart parallel geschaltet, dass die Schutzdiode 330 und die Diodenschaltung 230 elektrisch antiparallel angeordnet sind.
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An der ersten Oberfläche 301 des Schutzchips 300 sind ein dritter elektrischer Kontakt 310 und ein vierter elektrischer Kontakt 320 ausgebildet. Der dritte elektrische Kontakt 310 ist mit der Kathode der Schutzdiode 330 verbunden. Der vierte elektrische Kontakt 320 ist elektrisch leitend mit der Anode der Schutzdiode 330 verbunden. Wie der schematischen Aufsicht der 2 zu entnehmen ist, können der dritte elektrische Kontakt 310 und der vierte elektrische Kontakt 320 in Eckbereichen der ersten Oberfläche 310 des Schutzchips 300 angeordnet sein. Der dritte elektrische Kontakt 310 ist bevorzugt möglichst nahe am ersten elektrischen Kontakt 210 an der ersten Oberfläche 201 des optoelektronischen Halbleiterchips 200 angeordnet. Der vierte elektrische Kontakt 320 ist bevorzugt möglichst nahe am zweiten elektrischen Kontakt 220 an der ersten Oberfläche 201 des optoelektronischen Halbleiterchips 200 angeordnet.
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An der zweiten Oberfläche 302 des Schutzchips 300 ist eine zweite elektrische Kontaktfläche 340 angeordnet. Die zweite elektrische Kontaktfläche 340 kann beispielsweise als Metallisierung ausgebildet sein. Die zweite elektrische Kontaktfläche 340 ist über eine zweite durchgeführte Verbindung 350 elektrisch leitend mit dem vierten elektrischen Kontakt 320 und somit auch mit der Anode der Schutzdiode 330 verbunden. Die zweite durchgeführte Verbindung 350 erstreckt sich durch den Schutzchip 300 und ist bevorzugt bereits bei der Herstellung des Schutzchips 300 angelegt worden.
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Zwischen dem ersten elektrischen Kontakt 210 an der ersten Oberfläche 201 des optoelektronischen Halbleiterchips 200 und dem dritten elektrischen Kontakt 310 an der ersten Oberfläche 301 des Schutzchips 300 besteht eine oberhalb der Oberseite 101 des optoelektronischen Halbleiterbauteils 100 angeordnete erste elektrisch leitende Verbindung 110. Zwischen dem zweiten elektrischen Kontakt 220 des optoelektronischen Halbleiterchips 200 und dem vierten elektrischen Kontakt 320 des Schutzchips 300 besteht eine oberhalb der Oberseite 101 des optoelektronischen Halbleiterbauteils 100 angeordnete zweite elektrisch leitende Verbindung 120. Die erste elektrisch leitende Verbindung 110 und die zweite elektrisch leitende Verbindung 120 können, wie in 1 und 2 schematisch dargestellt, als durch Bonddrähte vermittelte Bondverbindungen ausgebildet sein. Die erste elektrisch leitende Verbindung 110 und die zweite elektrisch leitende Verbindung 120 könnten jedoch beispielsweise auch als planare Verbindungen ausgebildet sein. Die erste elektrisch leitende Verbindung 110 und die zweite elektrisch leitende Verbindung 120 werden nach dem Einbetten des optoelektronischen Halbleiterchips 200 und des Schutzchips 300 in den Formkörper 400 angelegt.
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Durch die erste elektrisch leitende Verbindung 110 und die zweite elektrisch leitende Verbindung 120 sind die Diodenschaltung 230 des optoelektronischen Halbleiterchips 200 und die Schutzdiode 330 des Schutzchips 300 mit zueinander entgegengesetzter Polarität parallel geschaltet. Die Parallelschaltung ist zwischen der ersten elektrischen Kontaktfläche 240 und der zweiten elektrischen Kontaktfläche 340 des optoelektronischen Halbleiterbauteils 100 von außen zugänglich.
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4 zeigt eine schematische Schnittdarstellung eines optoelektronischen Halbleiterbauteils 500 gemäß einer zweiten Ausführungsform. Das optoelektronische Halbleiterbauteil 500 kann beispielsweise eine Leuchtdiode sein.
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Das optoelektronische Halbleiterbauteil 500 weist eine Oberseite 501 und eine der Oberseite 501 gegenüberliegende Unterseite 502 auf. Das optoelektronische Halbleiterbauteil 500 umfasst einen optoelektronischen Halbleiterchip 600 mit einer ersten Oberfläche 601 und einer der ersten Oberfläche 601 gegenüberliegenden zweiten Oberfläche 602. Ferner umfasst das optoelektronische Halbleiterbauteil 500 einen Schutzchip 700 mit einer ersten Oberfläche 701 und einer der ersten Oberfläche 701 gegenüberliegenden zweiten Oberfläche 702. Der optoelektronische Halbleiterchip 600 und der Schutzchip 700 sind in einen Formkörper 800 mit einer Oberseite 801 und einer der Oberseite 801 gegenüberliegenden Unterseite 802 eingebettet.
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Die erste Oberfläche 601 des optoelektronischen Halbleiterchips 600 und die erste Oberfläche 701 des Schutzchips 700 sind durch den Formkörper 800 im Wesentlichen nicht bedeckt und schließen im Wesentlichen bündig mit der Oberseite 801 des Formkörpers 800 ab. Gemeinsam bilden die Oberseite 801 des Formkörpers 800, die erste Oberfläche 601 des optoelektronischen Halbleiterchips 600 und die erste Oberfläche 701 des Schutzchip 700 die Oberseite 501 des optoelektronischen Halbleiterbauteils 500. Die zweite Oberfläche 602 des optoelektronischen Halbleiterchips 600 und die zweite Oberfläche 702 des Schutzchips 700 sind im Wesentlichen nicht bedeckt durch den Formkörper 800 und schließen im Wesentlichen bündig mit der Unterseite 802 des Formkörpers 800 ab. Gemeinsam bilden die zweite Oberfläche 602 des optoelektronischen Halbleiterchips 600, die zweite Oberfläche 702 des Schutzchips 700 und die Unterseite 802 des Formkörpers 800 die Unterseite 502 des optoelektronischen Halbleiterbauteils 500.
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5 zeigt in schematischer Darstellung eine Ansicht der Oberseite 501 des optoelektronischen Halbleiterbauteils 500. Erkennbar sind die Oberseite 801 des Formkörpers 800, die erste Oberfläche 601 des optoelektronischen Halbleiterchips 600 und die erste Oberfläche 701 des Schutzchips 700. 6 zeigt eine schematische Ansicht der Unterseite 502 des optoelektronischen Halbleiterbauteils 500. Sichtbar sind die Unterseite 802 des Formkörpers 800, die zweite Oberfläche 602 des optoelektronischen Halbleiterchips 600 und die zweite Oberfläche 702 des Schutzchips 700.
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Der Formkörper 800 weist wiederum ein elektrisch isolierendes Material, beispielsweise ein Epoxid, auf. Der Formkörper 800 ist bevorzugt durch einen Mold-Prozess hergestellt. Das optoelektronische Halbleiterbauteil 500 entspricht insoweit dem optoelektronischen Halbleiterbauteil 100 der 1 bis 3.
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Der optoelektronische Halbleiterchip 600 weist eine integrierte Diodenschaltung 630 auf. Der optoelektronische Halbleiterchip 600 kann beispielsweise ein LED-Chip sein. In diesem Fall ist die Diodenschaltung 630 eine Leuchtdiodenschaltung. Die erste Oberfläche 601 kann dann eine Strahlungsaustrittsfläche des optoelektronischen Halbleiterchips 600 bilden, durch die im optoelektronischen Halbleiterchip 600 erzeugte elektromagnetische Strahlung aus dem optoelektronischen Halbleiterchip 600 austreten kann.
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An der ersten Oberfläche 601 des optoelektronischen Halbleiterchips 600 sind ein erster elektrischer Kontakt 610 und ein zweiter elektrischer Kontakt 620 angeordnet. Bevorzugt sind die elektrischen Kontakte 610 und 620 in Rand- oder Eckbereichen der ersten Oberfläche 601 angeordnet, wie dies in 5 dargestellt ist. Dadurch wird ein Strahlungsaustritt durch die erste Oberfläche 601 des optoelektronischen Halbleiterchips 600 durch die elektrischen Kontakte 610, 620 nur in geringem Umfang behindert.
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Der erste elektrische Kontakt 610 ist elektrisch mit einer Anode der Diodenschaltung 630 verbunden. Der zweite elektrische Kontakt 620 ist elektrisch leitend mit einer Kathode der Diodenschaltung 630 verbunden.
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An der zweiten Oberfläche 602 des optoelektronischen Halbleiterchips 600 ist eine thermische Kontaktfläche 640 angeordnet. Die thermische Kontaktfläche 640 kann beispielsweise als Metallisierung ausgebildet sein. Die thermische Kontaktfläche 640 kann dazu dienen, im optoelektronischen Halbleiterchip 600 erzeugte Abwärme aus dem optoelektronischen Halbleiterchip 600 auszuleiten und von dem optoelektronischen Halbleiterchip 600 fortzuführen.
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Der Schutzchip 700 weist eine integrierte Schutzdiode 730 auf, die auch als ESD-Diode bezeichnet werden kann. An der ersten Oberfläche 701 des Schutzchips 700 sind ein dritter elektrischer Kontakt 710 und ein vierter elektrischer Kontakt 720 angeordnet. Der dritte elektrische Kontakt 710 ist elektrisch leitend mit einer Kathode der Schutzdiode 730 verbunden. Der vierte elektrische Kontakt 720 ist elektrisch leitend mit einer Anode der Schutzdiode 730 verbunden.
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An der zweiten Oberfläche 702 des Schutzchips 700 sind eine erste elektrische Kontaktfläche 745 und eine zweite elektrische Kontaktfläche 740 angeordnet. Die erste elektrische Kontaktfläche 745 und die zweite elektrische Kontaktfläche 740 können beispielsweise als an der zweiten Oberfläche 702 angeordnete Metallisierungen ausgebildet sein. Die erste elektrische Kontaktfläche 745 ist über eine erste durchgeführte Verbindung 755 elektrisch leitend mit dem dritten elektrischen Kontakt 710 und somit auch mit der Kathode der Schutzdiode 730 verbunden. Die zweite elektrische Kontaktfläche 740 ist über eine zweite durchgeführte Verbindung 750 elektrisch leitend mit dem vierten elektrischen Kontakt 720 des Schutzchips 700 und dadurch auch mit der Anode der Schutzdiode 730 verbunden. Die durchgeführten Verbindungen 750, 755 erstrecken sich durch den Schutzchip 700 und sind bevorzugt bereits während der Herstellung des Schutzchips 700 angelegt worden.
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Der erste elektrische Kontakt 610 des optoelektronischen Halbleiterchips 600 ist über eine erste elektrisch leitende Verbindung 510 mit dem dritten elektrischen Kontakt 710 des Schutzchips 700 verbunden. Der zweite elektrische Kontakt 620 des optoelektronischen Halbleiterchips 600 ist über eine zweite elektrisch leitende Verbindung 520 mit vierten elektrischen Kontakt 720 des Schutzchips 700 verbunden. Die erste elektrisch leitende Verbindung 510 und die zweite elektrisch leitende Verbindung 520 sind beide oberhalb der Oberseite 501 des optoelektronischen Halbleiterbauteils 500 angeordnet. Im dargestellten Beispiel sind die elektrisch leitenden Verbindungen 510, 520 als Bondverbindungen ausgebildet. Die elektrisch leitenden Verbindungen 510, 520 könnten jedoch beispielsweise auch als planare Verbindungen an der Oberseite 501 des optoelektronischen Halbleiterbauteils 500 ausgebildet sein. Die elektrisch leitenden Verbindungen 510, 520 werden nach dem Einbetten des optoelektronischen Halbleiterchips 600 und des Schutzchips 700 in den Formkörper 800 angelegt.
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Zwischen der ersten elektrischen Kontaktfläche 745 und der zweiten elektrischen Kontaktfläche 740 des optoelektronischen Halbleiterbauteils 500 ist eine Parallelschaltung der Diodenschaltung 630 des optoelektronischen Halbleiterchips 600 und der Schutzdiode 730 des Schutzchips 700 angeordnet. Die Diodenschaltung 630 und die Schutzdiode 730 sind dabei antiparallel zueinander orientiert. Die Schutzdiode 730 des Schutzchips 700 dient dazu, den optoelektronischen Halbleiterchip 600 vor einer Beschädigung durch eine elektrostatische Entladung zu schützen.
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Das optoelektronische Halbleiterbauteil 100 der 1 bis 3 und das optoelektronische Halbleiterbauteil 500 der 4 bis 6 eignen sich jeweils für eine Oberflächenmontage nach einem SMT-Verfahren. Beispielsweise können die erste elektrische Kontaktfläche 240 und die zweite elektrische Kontaktfläche 340 des optoelektronischen Halbleiterbauteils 100 bzw. die erste elektrische Kontaktfläche 745 und die zweite elektrische Kontaktfläche 740 des optoelektronischen Halbleiterbauteils 500 mittels Wiederaufschmelzlöten (Reflow-Löten) elektrisch kontaktiert werden. Beim optoelektronischen Halbleiterbauteil 500 wird dabei bevorzugt gleichzeitig auch die thermische Kontaktfläche 640 über eine Lötverbindung an eine Wärmesenke angekoppelt, um Abwärme aus dem optoelektronischen Halbleiterchip 600 des optoelektronischen Halbleiterbauteils 500 abzuführen. Beim optoelektronischen Halbleiterbauteil 100 kann im optoelektronischen Halbleiterchip 200 erzeugte Abwärme über die erste elektrische Kontaktfläche 240 an der zweiten Oberfläche 202 des optoelektronischen Halbleiterchips 200 abgeführt werden.
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Zur Herstellung des optoelektronischen Halbleiterbauteils 100 der ersten Ausführungsform und des optoelektronischen Halbleiterbauteils 500 der zweiten Ausführungsform werden zunächst die optoelektronischen Halbleiterchips 200, 600 und die Schutzchips 300, 700 bereitgestellt. Der optoelektronische Halbleiterchip 200 wird bevorzugt bereits mit der an der zweiten Oberfläche 202 angeordneten ersten elektrischen Kontaktfläche 240 bereitgestellt. Der optoelektronische Halbleiterchip 600 wird bevorzugt entsprechend bereits mit der an der zweiten Oberfläche 602 angeordneten thermischen Kontaktfläche 640 bereitgestellt. Der Schutzchip 300 der ersten Ausführungsform wird bevorzugt bereits mit der an der zweiten Oberfläche 302 angeordneten zweiten elektrischen Kontaktfläche 340 bereitgestellt. Der Schutzchip 700 der zweiten Ausführungsform wird bevorzugt bereits mit der an der zweiten Oberfläche 702 angeordneten ersten elektrischen Kontaktfläche 745 und der an der zweiten Oberfläche 702 angeordneten zweiten elektrischen Kontaktfläche 740 bereitgestellt.
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Die optoelektronischen Halbleiterchips 200, 600 und die Schutzchips 300, 700 werden anschließend auf einem Träger angeordnet. Dabei werden die erste Oberfläche 201 des optoelektronischen Halbleiterchips 200 bzw. die erste Oberfläche 601 des optoelektronischen Halbleiterchips 600 und die erste Oberfläche 301 des Schutzchips 300 bzw. die erste Oberfläche 701 des Schutzchips 700 dem Träger zugewandt. Hierdurch werden die erste Oberfläche 201, 601 des optoelektronischen Halbleiterchips 200, 600 und die erste Oberfläche 301, 701 des Schutzchips 300, 700 geschützt.
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Bevorzugt werden auch die zweite Oberfläche 202, 602 des optoelektronischen Halbleiterchips 200, 600 und die zweite Oberfläche 302, 702 des Schutzchips 300, 700 abgedeckt und dadurch geschützt. Dies kann beispielsweise in einer Anlage zum folienunterstützten Spritzpressen erfolgen. Die Abdeckung der zweiten Oberfläche 202, 602 des optoelektronischen Halbleiterchips 200, 600 und der zweiten Oberfläche 302, 702 des Schutzchips 300, 700 hat den Vorteil, dass nach dem Herstellen des Formkörpers 400, 800 keine weitere Bearbeitung der an den zweiten Oberflächen 202, 602, 302, 702 angeordneten Kontaktflächen 240, 340, 745, 740 mehr erforderlich ist. Die Abdeckung der zweiten Oberfläche 202, 602 des optoelektronischen Halbleiterchips 200, 600 und der zweiten Oberfläche 302, 702 des Schutzchips 300, 700 ist jedoch nicht zwingend erforderlich.
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In einem nachfolgenden Verfahrensschritt wird der Formkörper 400, 800 ausgebildet. Während der Ausbildung des Formkörpers 400, 800 werden der optoelektronische Halbleiterchip 200, 600 und der Schutzchip 300, 700 in den Formkörper 400, 800 eingebettet. Der Formkörper 400, 800 wird bevorzugt mittels eines Mold-Prozesses erzeugt. Nach dem Ausbilden des Formkörpers 400, 800 werden nötigenfalls die zweite Oberfläche 202, 602 des optoelektronischen Halbleiterchips 200, 600 und die zweite Oberfläche 302, 702 des Schutzchips 300, 700 durch Abtragen eines Teils des Formkörpers 400, 800 freigelegt.
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In einem anschließenden weiteren Bearbeitungsschritt werden die elektrisch leitenden Verbindungen 110, 120, 510, 520 angelegt.
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In einer bevorzugten Ausführungsform des beschriebenen Verfahrens werden eine Vielzahl optoelektronischer Halbleiterbauteile 100, 500 parallel erzeugt. Dazu wird eine Vielzahl optoelektronischer Halbleiterchips 200, 600 und eine entsprechende Vielzahl von Schutzchips 300, 700 gleichzeitig auf einem gemeinsamen Träger angeordnet und in einen gemeinsamen großen Formkörper eingebettet. Erst nach Durchführung weiterer Bearbeitungsschritte, wie dem Anlegen der elektrisch leitenden Verbindungen 110, 120, 510, 520, werden die vielen optoelektronischen Halbleiterbauteile 100, 500 durch Zerteilen des Formkörpers voneinander getrennt.
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Bezugszeichenliste
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- 100
- Optoelektronisches Halbleiterbauteil
- 101
- Oberseite
- 102
- Unterseite
- 110
- erste elektrisch leitende Verbindung
- 120
- zweite elektrisch leitende Verbindung
- 200
- optoelektronischer Halbleiterchip
- 201
- erste Oberfläche
- 202
- zweite Oberfläche
- 210
- erster elektrischer Kontakt (Anode)
- 220
- zweiter elektrischer Kontakt (Kathode)
- 230
- Diodenschaltung
- 240
- erste elektrische Kontaktfläche
- 250
- erste durchgeführte Verbindung
- 300
- Schutzchip
- 301
- erste Oberfläche
- 302
- zweite Oberfläche
- 310
- dritter elektrischer Kontakt (Kathode)
- 320
- vierter elektrischer Kontakt (Anode)
- 330
- Schutzdiode
- 340
- zweite elektrische Kontaktfläche
- 350
- zweite durchgeführte Verbindung
- 400
- Formkörper
- 401
- Oberseite
- 402
- Unterseite
- 500
- Optoelektronisches Halbleiterbauteil
- 501
- Oberseite
- 502
- Unterseite
- 510
- erste elektrisch leitende Verbindung
- 520
- zweite elektrisch leitende Verbindung
- 600
- optoelektronischer Halbleiterchip
- 601
- erste Oberfläche
- 602
- zweite Oberfläche
- 610
- erster elektrischer Kontakt (Anode)
- 620
- zweiter elektrischer Kontakt (Kathode)
- 630
- Diodenschaltung
- 640
- thermische Kontaktfläche
- 700
- Schutzchip
- 701
- erste Oberfläche
- 702
- zweite Oberfläche
- 710
- dritter elektrischer Kontakt (Kathode)
- 720
- vierter elektrischer Kontakt (Anode)
- 730
- Schutzdiode
- 740
- zweite elektrische Kontaktfläche
- 745
- erste elektrische Kontaktfläche
- 750
- zweite durchgeführte Verbindung
- 755
- erste durchgeführte Verbindung
- 800
- Formkörper
- 801
- Oberseite
- 802
- Unterseite