DE112017005097B4 - Herstellung von sensoren - Google Patents

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Abstract

Verfahren zum Herstellen von Sensoren (100), umfassend:Bereitstellen einer Trägerplatte (110);Anordnen von Halbleiterchips (122) auf der Trägerplatte (110), wobei die Halbleiterchips wenigstens strahlungsdetektierende Halbleiterchips (122) umfassen;Bereitstellen von strahlungsdurchlässigen optischen Elementen (160, 181) auf der mit den Halbleiterchips (122) versehenen Trägerplatte (110), wobei mehrere strahlungsdurchlässige optische Elemente (160, 181) gemeinsam auf der mit den Halbleiterchips (122) versehenen Trägerplatte (110) bereitgestellt werden; undVereinzeln der mit den Halbleiterchips (122) und den strahlungsdurchlässigen optischen Elementen (160, 181) versehenen Trägerplatte (110), so dass separate Sensoren (100) gebildet werden, welche einen Abschnitt der Trägerplatte (110), wenigstens einen strahlungsdetektierenden Halbleiterchip (122) und wenigstens ein strahlungsdurchlässiges optisches Element (160, 181) aufweisen,wobei strahlungsdurchlässige Elemente (195) auf Halbleiterchips (122) angeordnet werden, wobei Vorderseitenkontakte von Halbleiterchips (122) über Bonddrähte (190) mit Kontaktflächen (117) der Trägerplatte (110) elektrisch verbunden werden, und wobei eine die Halbleiterchips (122) und Bonddrähte (190) verkapselnde und seitlich an die strahlungsdurchlässigen Elemente (195) angrenzende Einbettungsschicht (130) auf der Trägerplatte (110) ausgebildet wird.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Sensoren.
  • Diese Patentanmeldung beansprucht die Priorität der deutschen Patentanmeldung 10 2016 118 996.0 , deren Offenbarungsgehalt hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird.
  • Optische Sensoren können eine Trägerplatte und wenigstens einen auf der Trägerplatte angeordneten strahlungsdetektierenden Halbleiterchip aufweisen. In einer weiteren Ausgestaltung kann zusätzlich wenigstens ein strahlungsemittierender Halbleiterchip auf der Trägerplatte angeordnet sein.
  • Zur Herstellung solcher Sensoren kann eine Trägerplatte bereitgestellt werden, und können Halbleiterchips auf der Trägerplatte angeordnet und mit Kontaktflächen der Trägerplatte elektrisch verbunden werden. Nachfolgend können weitere Komponenten auf der mit den Halbleiterchips versehenen Trägerplatte aufgebracht werden, und kann der auf diese Weise gebildete Verbund in separate Sensoren vereinzelt werden.
  • Zu den weiteren Komponenten können zum Beispiel lichtblockierende Barrierestrukturen gehören. Die Barrierestrukturen können in Form von separaten Rahmen- oder Deckelteilen verwirklicht sein. Die Rahmenteile können integrierte Linsen aufweisen. Bei der Herstellung können die Rahmenteile nacheinander einzeln auf die mit den Halbleiterchips versehene Trägerplatte geklebt werden.
  • Die US 2009 / 0 309 177 A1 beschreibt ein Verfahren zum Herstellen von Kameramodulen. In dem Verfahren wird ein mit Bildsensoren versehener Wafer bereitgestellt, und werden ein transparentes Element, mehrere Abstandshalter und mehrere Linsenwafer, welche mehrere nebeneinander angeordnete Linsen aufweisen, übereinander auf dem Wafer angeordnet. Anschließend erfolgt eine Vereinzelung.
  • Die US 6 342 670 B1 beschreibt ein Verfahren zum Herstellen von photoelektrischen Modulen. In dem Verfahren wird eine Leiterplatte bereitgestellt, auf welcher mehrere Lichtemitter, Photodetektoren und Steuerschaltungen angeordnet werden. Nachfolgend wird ein Formprozess durchgeführt, in welchem eine die Lichtemitter, Photodetektoren und Steuerschaltungen verkapselnde transparente Harzschicht auf der Leiterplatte ausgebildet wird. Die Harzschicht weist eine Struktur aus Linsen auf. Anschließend erfolgt eine Vereinzelung.
  • Die US 2007 / 0 194 339 A1 beschreibt ein Datenkommunikationsmodul. Das Datenkommunikationsmodul weist eine Leiterplatte auf, auf welcher ein lichtemittierendes Element, ein lichtempfangendes Element und ein integrierter Schaltungschip angeordnet sind. Die Leiterplatte weist eine Aussparung und eine Metallschicht im Bereich der Aussparung auf. Das lichtemittierende Element ist innerhalb der Aussparung auf der Metallschicht angeordnet, und mit einer Dämpfungsschicht bedeckt. Das Datenkommunikationsmodul weist ferner eine auf der Leiterplatte angeordnete und die Dämpfungsschicht, das lichtempfangende Element und den Schaltungschip bedeckende Harzschicht mit einer Struktur aus Linsen auf.
  • Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein verbessertes Verfahren zum Herstellen von Sensoren anzugeben.
  • Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
  • Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Herstellen von Sensoren vorgeschlagen. Das Verfahren umfasst ein Bereitstellen einer Trägerplatte und ein Anordnen von Halbleiterchips auf der Trägerplatte. Die auf der Trägerplatte angeordneten Halbleiterchips umfassen wenigstens strahlungsdetektierende Halbleiterchips. Weiter vorgesehen ist ein Bereitstellen von strahlungsdurchlässigen optischen Elementen auf der mit den Halbleiterchips versehenen Trägerplatte. In diesem Schritt werden mehrere strahlungsdurchlässige optische Elemente gemeinsam auf der mit den Halbleiterchips versehenen Trägerplatte bereitgestellt. Ferner erfolgt ein Vereinzeln der mit den Halbleiterchips und den strahlungsdurchlässigen optischen Elementen versehenen Trägerplatte. Auf diese Weise werden separate Sensoren gebildet, welche jeweils einen Abschnitt der Trägerplatte, wenigstens einen strahlungsdetektierenden Halbleiterchip und wenigstens ein strahlungsdurchlässiges optisches Element aufweisen.
  • In dem Verfahren wird ein zusammenhängender Verbund aus einer Mehrzahl von Sensoren hergestellt, welcher nachfolgend in separate Sensoren vereinzelt wird. Die Sensoren weisen wenigstens einen strahlungsdetektierenden Halbleiterchip und wenigstens ein strahlungsdurchlässiges optisches Element zur Strahlformung auf. Jedem strahlungsdetektierenden Halbleiterchip eines Sensors kann ein solches optisches Element zugeordnet sein. In dem Verfahren werden mehrere optische Elemente in gemeinsamer Weise auf der mit den Halbleiterchips versehenen Trägerplatte bereitgestellt, anstelle diese Elemente zum Beispiel einzeln zu setzen und zu kleben. Hierdurch ist eine weitgehend parallele Prozessierung der im Verbund gefertigten Sensoren möglich. Dies führt zu einem Zeit- und Kostenvorteil in der Herstellung, welcher bei größeren Herstellungsvolumina deutlich zu Tage treten kann.
  • Im Folgenden werden weitere mögliche Details und Ausführungsformen näher beschrieben, welche für das Verfahren und für die gemäß dem Verfahren hergestellten Sensoren in Betracht kommen können.
  • Das Verfahren kann derart durchgeführt werden, dass sämtliche strahlungsdurchlässigen optischen Elemente gemeinsam auf der mit den Halbleiterchips versehenen Trägerplatte bereitgestellt werden. In dieser Ausgestaltung können die optischen Elemente auch als Waferlevel-Optiken bezeichnet werden. Möglich ist es auch, dass mehrere Untergruppen (Cluster) aus strahlungsdurchlässigen optischen Elementen bereitgestellt werden. Hierbei können jeweils mehrere strahlungsdurchlässige optische Elemente von einzelnen Untergruppen gemeinsam auf der mit den Halbleiterchips versehenen Trägerplatte bereitgestellt werden. Wie weiter unten noch näher beschrieben wird, kann das Bereitstellen von optischen Elementen ein Erzeugen von optischen Elementen auf der mit den Halbleiterchips versehenen Trägerplatte oder ein separates Fertigen von miteinander verbundenen optischen Elementen und Anordnen derselben auf der mit den Halbleiterchips versehenen Trägerplatte umfassen.
  • Die bereitgestellte Trägerplatte, welche in dem Vereinzelungsschritt durchtrennt wird, kann zwei entgegengesetzte Hauptseiten aufweisen. Auf einer der Hauptseiten können die Halbleiterchips angeordnet werden. An dieser Hauptseite kann die Trägerplatte zugängliche metallische Kontaktflächen aufweisen. Die auf dieser Hauptseite angeordneten Halbleiterchips können mit den an derselben Hauptseite vorhandenen Kontaktflächen der Trägerplatte elektrisch verbunden werden.
  • Die Trägerplatte kann des Weiteren an der entgegengesetzten Hauptseite ebenfalls zugängliche metallische Kontaktflächen aufweisen. Hierbei können an den entgegengesetzten Hauptseiten vorhandene Kontaktflächen elektrisch miteinander verbunden sein.
  • Die in dem Verfahren verwendeten strahlungsdetektierenden Halbleiterchips können eine Photodiodenstruktur aufweisen. Möglich sind auch Ausgestaltungen, in welchen die strahlungsdetektierenden Halbleiterchips mehrere Detektionsbereiche, zum Beispiel in Form von mehreren Photodiodenstrukturen, aufweisen. Hierbei können die mehreren Detektionsbereiche zum Ermöglichen einer Strahlungsdetektion in verschiedenen Wellenlängenbereichen ausgebildet sein.
  • Es ist ferner möglich, dass die strahlungsdetektierenden Halbleiterchips zusätzlich Schaltungsstrukturen zur Auswertung aufweisen. Bei einer solchen Ausgestaltung können die strahlungsdetektierenden Halbleiterchips zum Beispiel ASIC-Chips (Application Specific Integrated Circuit) sein.
  • Die mit Hilfe des Verfahrens hergestellten Sensoren können lediglich einen einzelnen strahlungsdetektierenden Halbleiterchip aufweisen. Möglich sind auch Ausgestaltungen, in welchen die Sensoren mehrere Halbleiterchips aufweisen. Hierbei kann es sich zum Beispiel um mehrere strahlungsdetektierende und gegebenenfalls zur Strahlungsdetektion in verschiedenen Wellenlängenbereichen ausgebildete Halbleiterchips handeln. Des Weiteren können Sensoren verwirklicht werden, welche neben wenigstens einem strahlungsdetektierenden Halbleiterchip wenigstens einen Halbleiterchip eines anderen Typs aufweisen.
  • In diesem Sinne ist gemäß einer weiteren Ausführungsform vorgesehen, dass die auf der Trägerplatte angeordneten Halbleiterchips zusätzlich strahlungsemittierende Halbleiterchips umfassen, und dass die durch das Vereinzeln gebildeten Sensoren zusätzlich wenigstens einen strahlungsemittierenden Halbleiterchip aufweisen. In dieser Ausgestaltung kann jedem strahlungsemittierenden Halbleiterchip eines Sensors ein optisches Element zur Strahlformung zugeordnet sein.
  • Die in dem Verfahren verwendeten strahlungsemittierenden Halbleiterchips können zum Beispiel Leuchtdiodenchips bzw. LED-Chips (Light Emitting Diode) sein. Des Weiteren können die strahlungsemittierenden Halbleiterchips zum Beispiel zur Abgabe von infraroter Lichtstrahlung ausgebildet sein. Möglich ist auch die Verwendung von strahlungsemittierenden Halbleiterchips, welche zur Emission von sichtbarer Lichtstrahlung ausgebildet sind.
  • Die strahlungsdetektierenden Halbleiterchips können zur Detektion der von den strahlungsemittierenden Halbleiterchips abgegebenen und in geeigneter Weise reflektierten Strahlung ausgebildet sein. Auf diese Weise können die mit Hilfe des Verfahrens hergestellten Sensoren zum Beispiel Näherungssensoren oder Biomonitoring-Sensoren sein.
  • In möglichen Ausführungsformen des Verfahrens können somit Sensoren gefertigt werden, welche einen oder mehrere strahlungsdetektierende Halbleiterchips und gegebenenfalls zusätzlich einen oder mehrere strahlungsemittierende Halbleiterchips aufweisen. Ferner kann es in Betracht kommen, dass die auf der Trägerplatte angeordneten Halbleiterchips nicht nur optoelektronische Halbleiterchips, sondern auch Halbleiterchips eines anderen Typs umfassen. Hierbei kann es sich zum Beispiel um Treiberchips handeln. Infolgedessen können die mit Hilfe des Verfahrens hergestellten Sensoren neben wenigstens einem optoelektronischen Halbleiterchip wenigstens einen weiteren Halbleiterchip eines anderen Typs aufweisen.
  • Vor dem Bereitstellen der strahlungsdurchlässigen optischen Elemente können weitere Komponenten auf der Trägerplatte angeordnet bzw. ausgebildet werden. In diesem Zusammenhang können folgende Ausführungsformen zur Anwendung kommen.
  • In einer weiteren Ausführungsform wird eine Einbettungsschicht auf der Trägerplatte ausgebildet, welche seitlich an die Halbleiterchips angrenzt. Die Halbleiterchips können umfangsseitig vollständig von der Einbettungsschicht umschlossen sein. Eine Vorderseite der Halbleiterchips kann frei von der Einbettungsschicht sein. Die Einbettungsschicht kann aus einem isolierenden Kunststoffmaterial ausgebildet werden, welches eine schwarze oder weiße Farbe besitzen kann. Das Kunststoffmaterial kann in flüssiger bzw. zähflüssiger Form auf die mit den Halbleiterchips versehene Trägerplatte aufgebracht werden und nachfolgend aushärten. In dem am Ende des Verfahrens durchgeführten Vereinzelungsschritt kann die Einbettungsschicht zusammen mit der Trägerplatte durchtrennt werden.
  • Sofern Halbleiterchips nach dem Ausbilden der Einbettungsschicht in unerwünschter Weise vorderseitig mit der Einbettungsschicht bedeckt sein sollten, kann ferner ein Reinigungsschritt zum vorderseitigen Freilegen durchgeführt werden.
  • Für das Aufbringen des Kunststoffmaterials zum Ausbilden der Einbettungsschicht kann zum Beispiel ein Formprozess (Molding), auch als Moldprozess bezeichnet, durchgeführt werden. Der Formprozess kann mit Hilfe eines Form- bzw. Moldwerkzeugs durchgeführt werden, in welchem die Trägerplatte mit den hierauf befindlichen Halbleiterchips aufgenommen werden kann. Bei dem Formprozess kann es sich um einen Spritzpressprozess (Transfer Molding), zum Beispiel um einen folienunterstützten Spritzpressprozess (FAM, Film Assisted Transfer Molding) handeln. Bei diesem Prozess kann auf einem Werkzeugteil eines für das Spritzpressen verwendeten Werkzeugs eine Folie angeordnet sein. In dem Spritzpressprozess kann dieses Werkzeugteil mit der Folie an die Vorderseiten der auf der Trägerplatte angeordneten Halbleiterchips angedrückt sein. Hiermit verbunden ist eine Abdichtung der Vorderseiten der Halbleiterchips, so dass es möglich ist, das Kunststoffmaterial seitlich angrenzend an die Halbleiterchips aufzubringen und eine vorderseitige Bedeckung der Halbleiterchips mit dem Kunststoffmaterial zu unterdrücken.
  • Möglich ist es auch, das Aufbringen des Kunststoffmaterials zum Ausbilden der Einbettungsschicht mit Hilfe eines Vergießprozesses durchzuführen. Zuvor kann eine umlaufende Wandung, auch als Damm bezeichnet, auf der Trägerplatte ausgebildet oder angeordnet werden, welche als Begrenzung zum Umschließen eines für das Vergießen vorgesehenen Bereichs dient.
  • Die in dem Verfahren verwendeten Halbleiterchips können einen Vorderseitenkontakt und einen Rückseitenkontakt aufweisen. Beim Anordnen der Halbleiterchips auf der Trägerplatte können die Halbleiterchips über deren Rückseitenkontakte und ein elektrisch leitfähiges Verbindungsmittel mit Kontaktflächen der Trägerplatte elektrisch verbunden werden.
  • Vorderseitenkontakte von Halbleiterchips können über Kontaktschichten sowie gegebenenfalls weitere Komponenten mit Kontaktflächen der Trägerplatte elektrisch verbunden werden. Solche Kontaktschichten können in einer planaren Verbindungstechnologie (PI, Planar Interconnect) hergestellt werden und daher auch als PI-Kontakte oder Picos-Kontakte (Planar Interconnect Chip on Substrate) bezeichnet werden. In diesem Zusammenhang können folgende Ausgestaltungen zur Anwendung kommen.
  • In einer weiteren Ausführungsform werden Ausnehmungen in der Einbettungsschicht ausgebildet, über welche Kontaktflächen der Trägerplatte wenigstens teilweise freigelegt sind. Nachfolgend werden Kontaktschichten ausgebildet, über welche Vorderseitenkontakte von Halbleiterchips mit freigelegten Kontaktflächen der Trägerplatte elektrisch verbunden sind. In dieser Ausführungsform sind die betreffenden Vorderseitenkontakte in direkter Weise über die Kontaktschichten an Kontaktflächen der Trägerplatte elektrisch angeschlossen. Die Kontaktschichten können auf Halbleiterchips bzw. auf deren Vorderseitenkontakten, der Einbettungsschicht und innerhalb der Ausnehmungen auf den freigelegten Kontaktflächen angeordnet sein.
  • Es ist alternativ möglich, elektrische Verbindungen zwischen Vorderseitenkontakten von Halbleiterchips und Kontaktflächen der Trägerplatte nicht ausschließlich über Kontaktschichten herzustellen. Dies gilt zum Beispiel für folgende Ausführungsform, in welcher vor dem Ausbilden der Einbettungsschicht elektrische Verbindungselemente auf Kontaktflächen der Trägerplatte angeordnet werden. Die Einbettungsschicht wird seitlich angrenzend an die elektrischen Verbindungselemente ausgebildet. Sofern das Ausbilden der Einbettungsschicht, wie oben angegeben, mit Hilfe eines folienunterstützten Spritzpressprozesses durchgeführt wird, kann die Folie auch an die elektrischen Verbindungselemente angedrückt sein. Nachfolgend werden Kontaktschichten ausgebildet, über welche Vorderseitenkontakte von Halbleiterchips mit elektrischen Verbindungselementen elektrisch verbunden sind. Die elektrischen Verbindungselemente können zum Beispiel aus einem metallischen Material ausgebildete Körper sein. In einer weiteren möglichen Ausgestaltung sind die elektrischen Verbindungselemente metallisierte Körper aus zum Beispiel Silizium. Die elektrischen Verbindungselemente können über ein elektrisch leitfähiges Verbindungsmittel an die Kontaktflächen der Trägerplatte angeschlossen werden. In dieser Ausführungsform sind die betreffenden Vorderseitenkontakte der Halbleiterchips über die Kontaktschichten und zusätzlich über die elektrischen Verbindungselemente mit Kontaktflächen der Trägerplatte elektrisch verbunden. Die Kontaktschichten können auf Halbleiterchips bzw. auf deren Vorderseitenkontakten, der Einbettungsschicht und den elektrischen Verbindungselementen angeordnet sein.
  • Das Ausbilden der Kontaktschichten kann ein Durchführen einer elektrochemischen bzw. galvanischen Abscheidung umfassen. Hierbei kann wie folgt vorgegangen werden.
  • Zunächst kann eine metallische Startschicht abgeschieden werden, zum Beispiel durch Durchführen eines Sputterprozesses. Danach kann eine Fotolackschicht auf der Startschicht ausgebildet werden und nachfolgend durch Belichten und Entwickeln strukturiert werden. Auf diese Weise können freigestellte Bereiche auf der Startschicht vorgegeben werden, welche für das Erzeugen der Kontaktschichten vorgesehen sind. Nachfolgend kann das eigentliche elektrochemische Abscheiden erfolgen. Hierbei dient die Startschicht als Abscheideelektrode, auf welche ein metallisches Material aufgebracht wird. Die Abscheidung erfolgt in den freigestellten Bereichen, in welchen die Startschicht nicht mit der strukturierten Fotolackschicht bedeckt ist. Anschließend kann die Fotolackschicht entfernt werden, und kann ein Ätzprozess durchgeführt werden, um die Startschicht außerhalb der Kontaktschichten abzutragen. Mit Hilfe dieser Vorgehensweise können sämtliche Kontaktschichten der im Verbund gefertigten Sensoren in paralleler Weise hergestellt werden.
  • Es kann des Weiteren in Betracht kommen, nach dem Ausbilden der Einbettungsschicht und vor dem Ausbilden der Kontaktschichten isolierende Schichten auszubilden, welche die Halbleiterchips vorderseitig am Rand bzw. im Bereich der Vorderseitenkontakte und auch die Einbettungsschicht in diesem Bereich bedecken. Die nachfolgend ausgebildeten Kontaktschichten können zum Teil auch auf den isolierenden Schichten angeordnet sein. Mit Hilfe der isolierenden Schichten kann vermieden werden, dass vorderseitige Kontakte von Halbleiterchips über die Kontaktschichten mit Seitenflanken der Halbleiterchips kurzgeschlossen sind.
  • Das Ausbilden der isolierenden Schichten kann zum Beispiel ein Aufbringen einer Fotolackschicht und Strukturieren derselben in die isolierenden Schichten durch Belichten und Entwickeln umfassen. Mit Hilfe dieser Vorgehensweise können sämtliche isolierenden Schichten der im Verbund gefertigten Sensoren in paralleler Weise hergestellt werden.
  • In Bezug auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen kann das Bereitstellen der strahlungsdurchlässigen optischen Elemente nach dem Ausbilden der Kontaktschichten durchgeführt werden. Dieser Vorgang kann auf einer Oberfläche erfolgen, welche durch die Halbleiterchips, die Einbettungsschicht, die isolierenden Schichten (sofern vorgesehen) und die Kontaktschichten gebildet ist. Aufgrund der Kontaktschichten kann diese Oberfläche eben bzw. relativ eben sein und eine geringe Topographie besitzen. Auf diese Weise kann das Bereitstellen der optischen Elemente begünstigt werden. Des Weiteren können die Sensoren mit einer geringen Bauhöhe hergestellt werden. Dies erweist sich als günstig, wenn lediglich ein begrenzter Bauraum für die Sensoren zur Verfügung steht. Dies gilt zum Beispiel in Bezug auf mögliche Anwendungen der Sensoren in Mobilgeräten.
  • Vorderseitenkontakte von Halbleiterchips können auch auf andere Art und Weise an Kontaktflächen der Trägerplatte angeschlossen werden. Dies gilt zum Beispiel für folgende Ausführungsform, in welcher Vorderseitenkontakte von Halbleiterchips über Bonddrähte mit Kontaktflächen der Trägerplatte elektrisch verbunden werden. Hieran anschließend kann, wie oben beschrieben, eine seitlich an die Halbleiterchips angrenzende bzw. die Halbleiterchips umfangsseitig umschließende Einbettungsschicht auf der Trägerplatte ausgebildet werden. In dieser Ausgestaltung können die Bonddrähte zum Teil in der Einbettungsschicht eingebettet sein und zum Teil aus dieser herausragen. Das Ausbilden der Einbettungsschicht kann mit Hilfe eines Vergießprozesses unter Verwendung einer auf der Trägerplatte angeordneten umlaufenden Wandung durchgeführt werden. Für weitere mögliche Details, zum Beispiel eine schwarze oder weiße Farbe der Einbettungsschicht, wird auf die obige Beschreibung verwiesen. Nach dem Ausbilden der Einbettungsschicht kann das Bereitstellen der strahlungsdurchlässigen optischen Elemente durchgeführt werden.
  • Erfindungsgemäß wird wie folgt vorgegangen, um das Bereitstellen der strahlungsdurchlässigen optischen Elemente zu begünstigen. Hierbei werden strahlungsdurchlässige Elemente auf Halbleiterchips angeordnet, und werden Vorderseitenkontakte von Halbleiterchips über Bonddrähte mit Kontaktflächen der Trägerplatte elektrisch verbunden. Des Weiteren wird eine die Halbleiterchips und Bonddrähte verkapselnde und seitlich an die strahlungsdurchlässigen Elemente angrenzende Einbettungsschicht auf der Trägerplatte ausgebildet.
  • In dieser Ausgestaltung können die strahlungsdurchlässigen Elemente umfangsseitig vollständig von der Einbettungsschicht umschlossen sein. Auch können die strahlungsdurchlässigen Elemente die Bonddrähte überragen. Eine Vorderseite der strahlungsdurchlässigen Elemente kann frei von der Einbettungsschicht sein. Die strahlungsdurchlässigen Elemente können zum Beispiel aus einem Glasmaterial ausgebildet sein, und eine plättchenförmige Gestalt besitzen. Bei den auf diese Weise hergestellten Sensoren ermöglichen die strahlungsdurchlässigen Elemente, dass die Halbleiterchips weiterhin eine Strahlung bzw. Lichtstrahlung empfangen sowie, im Falle von Emittern, abgeben können.
  • Für das Ausbilden der Einbettungsschicht können oben beschriebene Merkmale und Details in entsprechender Weise zur Anwendung kommen. Die Einbettungsschicht kann zum Beispiel aus einem Kunststoffmaterial mit zum Beispiel einer schwarzen oder weißen Farbe ausgebildet werden. Das Kunststoffmaterial kann in flüssiger bzw. zähflüssiger Form auf die mit den Halbleiterchips und den strahlungsdurchlässigen Elementen versehene Trägerplatte aufgebracht werden und nachfolgend aushärten. Zu diesem Zweck kann ein Formprozess, zum Beispiel ein folienunterstützter Spritzpressprozess, durchgeführt werden. Hierbei kann die mit den Halbleiterchips und den strahlungsdurchlässigen Elementen versehene Trägerplatte in einem Werkzeug aufgenommen werden, welches ein Werkzeugteil mit einer darauf angeordneten Folie aufweist. In dem Spritzpressprozess kann dieses Werkzeugteil mit der Folie an die Vorderseiten der strahlungsdurchlässigen Elemente angedrückt sein. Auf diese Weise kann das Kunststoffmaterial derart aufgebracht werden, dass die Halbleiterchips und die Bonddrähte von dem Kunststoffmaterial umschlossen sind und das Kunststoffmaterial seitlich an die strahlungsdurchlässigen Elemente angrenzt. Aufgrund der Folie kann eine vorderseitige Bedeckung der strahlungsdurchlässigen Elemente mit dem Kunststoffmaterial unterdrückt werden. Alternativ kann das Aufbringen des Kunststoffmaterials mit Hilfe eines Vergießprozesses unter Einsatz einer auf der Trägerplatte angeordneten umlaufenden Wandung durchgeführt werden. Sofern strahlungsdurchlässige Elemente nach dem Ausbilden der Einbettungsschicht in unerwünschter Weise vorderseitig mit der Einbettungsschicht bedeckt sein sollten, kann ferner ein Reinigungsschritt zum vorderseitigen Freilegen durchgeführt werden.
  • Im Hinblick auf die vorstehend beschriebene Vorgehensweise kann das Bereitstellen der strahlungsdurchlässigen optischen Elemente nach dem Ausbilden der Einbettungsschicht durchgeführt werden. Dieser Vorgang kann auf einer Oberfläche erfolgen, welche durch die strahlungsdurchlässigen Elemente und die Einbettungsschicht gebildet ist. In dieser Ausgestaltung kann die Oberfläche eben sein. Hierdurch kann das Bereitstellen der optischen Elemente begünstigt werden.
  • Die in dem Verfahren verwendeten Halbleiterchips können unmittelbar auf der Trägerplatte angeordnet werden. Hierbei können die Halbleiterchips über ein Verbindungsmittel, zum Beispiel ein Klebstoff, ein Lotmittel oder eine Sinterpaste, auf der Leiterplatte befestigt werden. Sofern eine Einbettungsschicht auf der Trägerplatte ausgebildet wird, kann dies derart erfolgen, dass die Einbettungsschicht an die Trägerplatte angrenzt.
  • Für das Bereitstellen der strahlungsdurchlässigen optischen Elemente, was für sämtliche optischen Elemente oder für mehrere optische Elemente von einzelnen Untergruppen gemeinsam erfolgen kann, können im Folgenden beschriebene Ausführungsformen zur Anwendung kommen. Sofern in diesem Zusammenhang Vorgänge beschrieben werden, welche auf der mit den Halbleiterchips versehenen Trägerplatte durchgeführt werden, kann auf der Trägerplatte, entsprechend den oben genannten Ausgestaltungen, noch wenigstens eine weitere Komponente vorhanden sein. Hierbei kann es sich um Folgenden handeln: Eine Einbettungsschicht; Kontaktschichten; gegebenenfalls isolierende Schichten, gegebenenfalls elektrische Verbindungselemente; anstelle der Kontaktschichten Bonddrähte; gegebenenfalls auf Halbleiterchips platzierte strahlungsdurchlässige Elemente. In diesem Zusammenhang kann das Bereitstellen der optischen Elemente, oder auch von weiter unten beschriebenen Barrierestrukturen, auf einer Oberfläche erfolgen, welche wie oben angegeben zum Beispiel durch die Halbleiterchips, die Einbettungsschicht, die isolierenden Schichten (sofern vorgesehen) und die Kontaktschichten, oder durch die strahlungsdurchlässigen Elemente und die Einbettungsschicht gebildet ist. Des Weiteren kann eine durch die Halbleiterchips und die Einbettungsschicht gebildete Oberfläche vorhanden sein, wobei zusätzlich hervorstehende Bonddrähte vorliegen.
  • Es ist zum Beispiel möglich, einen Form- bzw. Moldprozess durchzuführen. Hierzu ist gemäß einer weiteren Ausführungsform vorgesehen, dass das Bereitstellen der strahlungsdurchlässigen optischen Elemente ein Formen und Aushärten einer strahlungsdurchlässigen Formmasse auf der mit den Halbleiterchips versehenen Trägerplatte umfasst. Auf diese Weise können sämtliche optischen Elemente der im Verbund gefertigten Sensoren gemeinsam erzeugt werden. Des Weiteren können optische Elemente zum Beispiel in Form von Linsen mit einer gekrümmten Oberfläche hergestellt werden.
  • Die verwendete Formmasse kann ein strahlungsdurchlässiges Kunststoffmaterial sein. Für das Formen der Formmasse kann die mit den Halbleiterchips versehene Trägerplatte in einem Werkzeug aufgenommen werden, welches ein Werkzeugteil mit auf die herzustellenden optischen Elemente abgestimmten Kavitäten aufweist. Die Formmasse kann auf die mit den Halbleiterchips versehene Trägerplatte aufgebracht und nachfolgend mit Hilfe dieses Werkzeugteils in Form gedrückt werden, so dass die Formmasse die Form der optischen Elemente einnimmt. Alternativ kann die Formmasse in die Kavitäten des Werkzeugteils eingebracht und mit Hilfe des Werkzeugteils in Form der optischen Elemente auf die mit den Halbleiterchips versehene Trägerplatte aufgebracht werden. Diese Schritte können in einem flüssigen bzw. zähflüssigen Zustand der Formmasse durchgeführt werden. Die mit Hilfe der Kavitäten des Werkzeugteils verwirklichte Form der optischen Elemente kann durch das nachfolgende Aushärten fixiert werden.
  • In diesem Zusammenhang ist gemäß einer weiteren Ausführungsform vorgesehen, dass die Formmasse eine UV-härtende Formmasse ist, also eine Formmasse, welche unter dem Einfluss von UV-Strahlung (ultraviolette Strahlung) verfestigt werden kann. In dieser Ausgestaltung wird zum Aushärten der Formmasse eine Bestrahlung mit UV-Strahlung durchgeführt. Der unter Einsatz einer solchen UV-Bestrahlung durchgeführte Formprozess, was auch als UV-Formprozess bzw. UV-Moldprozess bezeichnet werden kann, macht es möglich, die optischen Elemente auf einfache und zuverlässige Weise zu fertigen. Die UV-härtende Formmasse kann ein UV-härtendes Kunststoffmaterial wie zum Beispiel ein Hybridpolymermaterial sein. In Bezug auf die UV-Bestrahlung kann das oben beschriebene Werkzeugteil mit den Kavitäten für UV-Strahlung durchlässig sein. Hierdurch ist es möglich, die UV-härtende Formmasse durch das Werkzeugteil hindurch mit UV-Strahlung zu bestrahlen. Gegebenenfalls kann es in Betracht kommen, nach dem UV-Härten ein zusätzliches Nachhärten der Formmasse durch eine Temperatureinwirkung durchzuführen, um die Verfestigung der Formmasse zu vervollständigen.
  • Das Durchführen eines Formprozesses zum Ausbilden von optischen Elementen kann in Betracht kommen, wenn eine ebene bzw. relativ ebene Oberfläche zur Verfügung steht, welche wie oben beschrieben zum Beispiel durch die Halbleiterchips, die Einbettungsschicht, die isolierenden Schichten (sofern vorgesehen) und die Kontaktschichten oder alternativ durch die strahlungsdurchlässigen Elemente und die Einbettungsschicht gebildet ist.
  • In einer weiteren Ausführungsform umfasst das Bereitstellen der strahlungsdurchlässigen optischen Elemente ein separates Herstellen eines Optikverbunds und ein Anordnen des Optikverbunds auf der mit den Halbleiterchips versehenen Trägerplatte. Der Optikverbund weist miteinander verbundene strahlungsdurchlässige optische Elemente auf. Hierbei können benachbarte optische Elemente über Verbindungsstege miteinander verbunden sein. Der Optikverbund kann aus einem strahlungsdurchlässigen Kunststoffmaterial hergestellt werden. Die optischen Elemente des Optikverbunds können zum Beispiel Linsen sein, welche an zwei entgegengesetzten Seiten eine gekrümmte Oberfläche aufweisen. In dem am Ende des Verfahrens durchgeführten Vereinzelungsschritt kann der Optikverbund durchtrennt und damit auf mehrere Sensoren verteilt werden. Das Durchtrennen kann an Verbindungsstegen des Optikverbunds erfolgen.
  • Neben einem Optikverbund kann ferner wenigstens eine strahlungsundurchlässige und zum Beispiel eine schwarze Farbe aufweisende Barrierestruktur auf der mit den Halbleiterchips versehenen Trägerplatte vorgesehen werden. Eine solche Ausgestaltung kann in Betracht kommen, wenn mit Hilfe des Verfahrens Sensoren mit wenigstens einem strahlungsdetektierenden und wenigstens einem strahlungsemittierenden Halbleiterchip hergestellt werden. Auf diese Weise kann ein Übersprechen zwischen einem strahlungsemittierenden und einem strahlungsdetektierenden Halbleiterchip der Sensoren unterdrückt werden. Dies bedeutet, dass wenigstens teilweise verhindert werden kann, dass eine von dem strahlungsemittierenden Halbleiterchip abgegebene Strahlung zu dem strahlungsdetektierenden Halbleiterchip gelangt, ohne dass zuvor eine für den Sensorbetrieb vorgesehene Wechselwirkung bzw. Strahlungsreflexion auftritt.
  • Für eine solche Funktionsweise können die Sensoren mit einer Barrierestruktur hergestellt werden, wobei die Barrierestruktur, bezogen auf eine Aufsichtsbetrachtung, zumindest teilweise in einem Bereich vorhanden ist, welcher sich zwischen einem strahlungsdetektierenden und einem strahlungsemittierenden Halbleiterchip befindet. Hierbei kann die optisch blockierende Barrierestruktur zum Beispiel in Form eines länglichen bzw. linienförmigen Abschnitts verwirklicht sein. Die Sensoren können auch mit mehreren länglichen Barrierestrukturen hergestellt werden. Möglich sind ferner Ausgestaltungen von Sensoren mit einer Barrierestruktur, welche mehrere zusammenhängende längliche Abschnitte sowie gegebenenfalls eine rahmenförmige Gestalt aufweist.
  • Zum Verwirklichen der oben genannten Ausgestaltungen kann eine zusammenhängende, zum Beispiel gitterförmige Barrierestruktur auf der mit den Halbleiterchips versehenen Trägerplatte ausgebildet werden. In dem Vereinzelungsschritt kann diese Gitterstruktur durchtrennt und damit auf mehrere Sensoren verteilt werden. Möglich ist ferner ein Ausbilden von mehreren, zum Beispiel linienförmigen und parallel zueinander verlaufenden Barrierestrukturen, welche beim Vereinzeln ebenfalls durchtrennt und auf mehrere Sensoren verteilt werden können.
  • Für das Ausbilden von einer oder mehreren lichtblockierenden Barrierestrukturen können ferner folgende Ausführungsformen zur Anwendung kommen.
  • In einer weiteren Ausführungsform wird der Optikverbund unter Verwendung eines strahlungsundurchlässigen, zum Beispiel schwarzen Klebstoffs auf der mit den Halbleiterchips versehenen Trägerplatte angeordnet. Der Klebstoff kann zuvor auf der mit den Halbleiterchips versehenen Trägerplatte aufgebracht werden. Durch ein Aushärten können aus dem Klebstoff eine oder mehrere Barrierestrukturen gebildet werden. Zu diesem Zweck kann der Klebstoff, entsprechend den oben beschriebenen möglichen Ausgestaltungen für Barrierestrukturen, zum Beispiel in Form von mehreren parallelen Linien oder in Form eines Gitters auf der mit den Halbleiterchips versehenen Trägerplatte aufgebracht werden.
  • In einer weiteren Ausführungsform wird eine strahlungsundurchlässige Barrierestruktur auf der mit den Halbleiterchips versehenen Trägerplatte bereitgestellt. Des Weiteren wird der Optikverbund auf der Barrierestruktur angeordnet. Hierbei kann der Optikverbund zum Beispiel auf die Barrierestruktur geklebt werden. Entsprechend den oben beschriebenen Ausgestaltungen ist es möglich, eine zusammenhängende, zum Beispiel gitterförmige Barrierestruktur auf der mit den Halbleiterchips versehenen Trägerplatte bereitzustellen. Es können ferner mehrere, zum Beispiel linienförmige und parallel zueinander verlaufende Barrierestrukturen bereitgestellt werden, auf welchen der Optikverbund angeordnet werden kann.
  • Das Bereitstellen der Barrierestruktur kann zum Beispiel mit Hilfe eines Form- bzw. Moldprozess durchgeführt werden. Hierzu ist gemäß einer weiteren Ausführungsform vorgesehen, dass das Bereitstellen der Barrierestruktur ein Formen und Aushärten einer Formmasse auf der mit den Halbleiterchips versehenen Trägerplatte umfasst. In entsprechender Weise können auf diese Weise auch mehrere Barrierestrukturen bereitgestellt werden.
  • Die in dem Formprozess verwendete Formmasse kann ein schwarzes Kunststoffmaterial sein. Für das Formen der Formmasse kann die mit den Halbleiterchips versehene Trägerplatte in einem Werkzeug aufgenommen werden, welches ein Werkzeugteil mit auf die herzustellende Barrierestruktur oder die mehreren herzustellenden Barrierestrukturen abgestimmten Kavitäten aufweist. Die Formmasse kann in die Kavitäten des Werkzeugteils eingebracht und mit Hilfe des Werkzeugteils in Form der Barrierestruktur(en) auf die mit den Halbleiterchips versehene Trägerplatte aufgebracht werden. Diese Schritte können in einem flüssigen bzw. zähflüssigen Zustand der Formmasse durchgeführt werden. Die mit Hilfe der Kavitäten des Werkzeugteils verwirklichte Form der Barrierestruktu(en) kann durch das nachfolgenden Aushärten fixiert werden.
  • Es ist ferner möglich, eine UV-härtende Formmasse zu verwenden, und insofern zum Aushärten der Formmasse eine UV-Bestrahlung durchzuführen. Zu diesem Zweck kann das verwendete Werkzeugteil mit den Kavitäten für UV-Strahlung durchlässig sein, so dass die Formmasse durch das Werkzeugteil hindurch mit UV-Strahlung bestrahlt werden kann. Auch in diesem Zusammenhang ist es gegebenenfalls denkbar, nach dem UV-Härten ein zusätzliches Nachhärten der Formmasse durch eine Temperatureinwirkung durchzuführen, um die Verfestigung der Formmasse zu vervollständigen.
  • Das Durchführen eines Formprozesses zum Ausbilden von einer oder mehreren Barrierestrukturen kann in Betracht kommen, wenn eine ebene bzw. relativ ebene Oberfläche zur Verfügung steht, welche wie oben beschrieben zum Beispiel durch die Halbleiterchips, die Einbettungsschicht, die isolierenden Schichten (sofern vorgesehen) und die Kontaktschichten oder alternativ durch die strahlungsdurchlässigen Elemente und die Einbettungsschicht gebildet ist.
  • In einer weiteren Ausführungsform umfasst das Bereitstellen der Barrierestruktur ein separates Herstellen der Barrierestruktur und ein Anordnen der Barrierestruktur auf der mit den Halbleiterchips versehenen Trägerplatte, zum Beispiel durch Kleben. Entsprechend den oben beschriebenen Ausgestaltungen kann die hergestellte Barrierestruktur zum Beispiel eine zusammenhängende Gitterform besitzen. Es können auch mehrere, zum Beispiel linienförmige Barrierestrukturen hergestellt und auf der mit den Halbleiterchips versehenen Trägerplatte angeordnet werden.
  • In einer weiteren Ausführungsform weist der bereitgestellte Optikverbund selbst eine strahlungsundurchlässige Barrierestruktur auf. Diese kann zum Beispiel eine zusammenhängende Gitterform besitzen. Möglich ist es auch, dass der Optikverbund mehrere, zum Beispiel linienförmige und parallel zueinander verlaufende Barrierestrukturen aufweist. In dieser Ausgestaltung kann der Optikverbund mit der Barriestruktur oder mit den mehreren Barrierestrukturen auf der mit den Halbleiterchips versehenen Trägerplatte angeordnet werden, zum Beispiel durch Kleben.
  • Hinsichtlich der vorstehend in Bezug auf die Verwendung eines Optikverbunds beschriebenen Ausführungsformen ist es möglich, dass der eingesetzte Optikverbund sämtliche optischen Elemente der im Verbund gefertigten Sensoren aufweist. Möglich ist auch die Verwendung von mehreren separaten Optikverbünden, welche jeweils eine Untergruppe aus mehreren miteinander verbundenen strahlungsdurchlässigen optischen Elementen aufweisen. In diesem Zusammenhang können die oben beschriebenen Ausgestaltungen in entsprechender Weise zur Anwendung kommen.
  • In einer weiteren Ausführungsform ist die bereitgestellte Trägerplatte eine Leiterplatte. Die Leiterplatte, welche zwei entgegengesetzte Hauptseiten aufweisen kann, kann auch als PCB bzw. PCB-Substrat (Printed Circuit Board) bezeichnet werden. Die Leiterplatte kann ein isolierendes Material und elektrische Leiterstrukturen aufweisen. Das isolierende Material kann ein Prepreg-Material wie zum Beispiel ein FR4- oder BT-Material (Bismaleimid-Triazin) sein. Die Leiterstrukturen können aus einem metallischen Material ausgebildet sein und an den beiden Hauptseiten der Leiterplatte angeordnete und hier zugängliche Kontaktflächen aufweisen. Ferner können die Leiterstrukturen weitere, sich durch die Leiterplatte erstreckende und/oder sich innerhalb der Leiterplatte befindende Bestandteile wie zum Beispiel Durchkontaktierungen, leitfähige Schichten, usw. aufweisen, über welche an den verschiedenen Hauptseiten angeordnete Kontaktflächen elektrisch miteinander verbunden sein können.
  • In einer weiteren Ausführungsform weist die bereitgestellte Trägerplatte einen metallischen Leiterrahmen auf. Der Leiterrahmen kann Leiterrahmenabschnitte und Leiterrahmenabschnitte verbindende Verbindungsstrukturen aufweisen. Die Trägerplatte kann ferner ein isolierendes Kunststoffmaterial aufweisen. Hierbei kann der Leiterrahmen derart mit dem Kunststoffmaterial umformt sein, dass die Trägerplatte zwei ebene entgegengesetzte Hauptseiten aufweist, welche durch den Leiterrahmen und das Kunststoffmaterial gebildet sind.
  • In der vorgenannten Ausgestaltung kann das Kunststoffmaterial Zwischenräume des Leiterrahmens, also zwischen den Leiterrahmenabschnitten und den Verbindungsstrukturen, verschließen. Die Leiterrahmenabschnitte können Kontaktflächen an den beiden Hauptseiten der Trägerplatte bilden. In dem am Ende des Verfahrens durchgeführten Vereinzelungsschritt kann die leiterrahmenbasierte Trägerplatte im Bereich der Verbindungsstrukturen durchtrennt werden. Auf diese Weise kann erzielt werden, dass die Leiterrahmenabschnitte bei jedem der vereinzelten Sensoren elektrisch voneinander getrennt sind bzw. nicht mehr über Material des Leiterrahmens miteinander verbunden sind.
  • Es wird ferner darauf hingewiesen, dass in dem Verfahren verwendete Halbleiterchips einen, oder auch mehrere Vorderseitenkontakte aufweisen können. Letztere Variante kann zum Beispiel in Bezug auf strahlungsdetektierende Halbleiterchips mit mehreren Detektionsbereichen in Betracht kommen, wodurch diese getrennt betrieben werden können. Möglich sind auch zum Beispiel Ausgestaltungen, in welchen Halbleiterchips lediglich Vorderseitenkontakte aufweisen. In entsprechender Weise können Halbleiterchips mit mehreren Rückseitenkontakten zum Einsatz kommen. Oben beschriebene Merkmale und Details können in entsprechender Weise für die mehreren Kontakte von Halbleiterchips zur Anwendung kommen. Bei Halbleiterchips mit mehreren Vorderseitenkontakten kann zum Beispiel jeder Vorderseitenkontakt über eine Kontaktschicht sowie gegebenenfalls zusätzlich über ein elektrisches Verbindungselement, oder alternativ über einen Bonddraht mit einer Kontaktfläche der Trägerplatte elektrisch verbunden sein.
  • Des Weiteren wird auf die Möglichkeit hingewiesen, strahlungsdurchlässige optische Elemente bereitzustellen, welche nicht in Form von Linsen mit einer oder zwei gekrümmten Oberflächen verwirklicht sind. Denkbar sind auch optische Elemente mit anders geformten optisch wirksamen Oberflächen. Derartige Oberflächen können zum Beispiel kegelförmige oder pyramidenförmige Strukturelemente aufweisen. Möglich ist auch ein Bereitstellen von optischen Elemente in Form von zum Beispiel Fresnellinsen. Derartige optische Elemente können in entsprechender Weise in einem Formprozess erzeugt werden oder Bestandteile eines in dem Verfahren verwendeten Optikverbunds sein.
  • Die vorstehend erläuterten und/oder in den Unteransprüchen wiedergegebenen vorteilhaften Aus- und Weiterbildungen der Erfindung können - außer zum Beispiel in Fällen eindeutiger Abhängigkeiten oder unvereinbarer Alternativen - einzeln oder aber auch in beliebiger Kombination miteinander zur Anwendung kommen.
  • Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung, sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich in Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen, die im Zusammenhang mit den schematischen Zeichnungen näher erläutert werden. Es zeigen:
    • 1 bis 8 ein mögliches Verfahren zur Herstellung von Sensoren anhand von seitlichen Darstellungen, wobei die Sensoren eine Leiterplatte, Halbleiterchips, eine Einbettungsschicht, Kontaktschichten zur Kontaktierung von Vorderseitenkontakten der Halbleiterchips und optische Elemente aufweisen, und wobei die optischen Elemente mit Hilfe eines Formprozesses hergestellt werden;
    • 9 eine Aufsichtsdarstellung eines mit dem Verfahren der 1 bis 8 hergestellten Sensors;
    • 10 bis 12 ein weiteres Verfahren zur Herstellung von Sensoren anhand von seitlichen Darstellungen, wobei linienförmige Barrierestrukturen und ein Optikverbund aus miteinander verbundenen optischen Elementen zum Einsatz kommen;
    • 13 bis 15 Aufsichtsdarstellungen zu dem in den 10 bis 12 gezeigten Verfahren;
    • 16 eine Aufsichtsdarstellung zur Veranschaulichung einer Abwandlung des in den 10 bis 15 gezeigten Verfahrens, wobei eine gitterförmige Barrierestruktur zum Einsatz kommt;
    • 17 bis 18 ein weiteres Verfahren zur Herstellung von Sensoren anhand von seitlichen Darstellungen, wobei eine Montage eines Optikverbunds unter Verwendung eines strahlungsundurchlässigen Klebstoffs erfolgt;
    • 19 bis 21 ein weiteres Verfahren zur Herstellung von Sensoren anhand von seitlichen Darstellungen, wobei Bonddrähte zur Kontaktierung von Vorderseitenkontakten von Halbleiterchips zum Einsatz kommen und eine Montage eines Optikverbunds unter Verwendung eines strahlungsundurchlässigen Klebstoffs erfolgt;
    • 22 bis 24 ein weiteres Verfahren zur Herstellung von Sensoren anhand von seitlichen Darstellungen, wobei Bonddrähte zur Kontaktierung von Vorderseitenkontakten von Halbleiterchips und strahlungsdurchlässige Elemente auf Halbleiterchips zum Einsatz kommen, und wobei optische Elemente mit Hilfe eines Formprozesses hergestellt werden;
    • 25 ein Vereinzeln von Sensoren, welche einen einzelnen Halbleiterchip aufweisen; und
    • 26 bis 29 ein weiteres Verfahren zur Herstellung von Sensoren anhand von seitlichen Darstellungen, wobei eine leiterrahmenbasierte Trägerplatte zum Einsatz kommt.
  • Anhand der folgenden schematischen Figuren werden mögliche Ausgestaltungen von optischen Sensoren 100 sowie von dazugehörigen Herstellungsverfahren beschrieben. Die Sensoren 100 weisen wenigstens einen strahlungsdetektierenden Halbleiterchip 122 auf. Im Rahmen der Herstellung können aus der Halbleitertechnik und aus der Fertigung von Sensoren und optoelektronischen Bauelementen bekannte Prozesse durchgeführt werden und können in diesen Gebieten übliche Materialien zum Einsatz kommen, so dass hierauf nur teilweise eingegangen wird. In gleicher Weise können zusätzlich zu gezeigten und beschriebenen Prozessen weitere Prozesse durchgeführt werden und können die Sensoren 100 zusätzlich zu gezeigten und beschriebenen Komponenten mit weiteren Komponenten und Strukturen gefertigt werden. Es wird ferner darauf hingewiesen, dass die Figuren lediglich schematischer Natur sind und nicht maßstabsgetreu sind. In diesem Sinne können in den Figuren gezeigte Komponenten und Strukturen zum besseren Verständnis übertrieben groß oder verkleinert dargestellt sein.
  • Die 1 bis 8 zeigen anhand von seitlichen Schnittdarstellungen ein mögliches Verfahren zum Herstellen von Sensoren 100. Hierbei weist jeder Sensor 100 einen strahlungsemittierenden Halbleiterchip 121 und einen strahlungsdetektierenden Halbleiterchip 122 auf. Die Sensoren 100 können kombinierte Näherungs- und Umgebungslichtsensoren sein, welche sowohl zum Erfassen von Objekten als auch zum Messen einer Helligkeit des Umgebungslichts eingesetzt werden können. 9 zeigt ergänzend eine Aufsichtsdarstellung eines gemäß dem Verfahren der 1 bis 8 gefertigten Sensors 100.
  • In dem Verfahren wird ein zusammenhängender Verbund aus einer Mehrzahl an Sensoren gefertigt, welcher nachfolgend in die separaten Sensoren 100 vereinzelt wird. In den 1 bis 4 und in den 7, 8 ist jeweils ein Ausschnitt im Wesentlichen im Bereich von einem der herzustellenden Sensoren 100 gezeigt. Die hier dargestellten Gegebenheiten können in einer Ebene sich vielfach wiederholend nebeneinander vorliegen. Zur besseren Veranschaulichung ist in den betreffenden Figuren anhand von gestrichelten Linien 200 ein Wiederholungsraster angedeutet. An den Linien 200 wird auch ein Durchtrennen zum Vereinzeln des Sensorverbunds durchgeführt (vgl. 8). Die Linien 200 werden daher im Folgenden als Trennlinien 200 bezeichnet.
  • In dem Verfahren wird eine Trägerplatte 110 bereitgestellt, wie in 1 ausschnittsweise gezeigt ist. Die Trägerplatte 110 ist in Form einer Leiterplatte (PCB, Printed Circuit Board) verwirklicht, und wird daher im Folgenden als Leiterplatte 110 bezeichnet. Die Leiterplatte 110 weist ein elektrisch isolierendes Material 114 und elektrische Leiterstrukturen 116 auf. Bei dem isolierenden Material 114 kann es sich zum Beispiel um ein FR4-Material oder um ein BT-Material handeln. Die Leiterstrukturen 116 können aus einem metallischen Material wie zum Beispiel Kupfer ausgebildet sein. Die Leiterstrukturen 116 weisen Kontaktflächen 117, 118 auf, welche an zwei entgegengesetzten Hauptseiten der Leiterplatte 110 angeordnet sind, und an den Hauptseiten frei zugänglich und dadurch kontaktierbar sind. Bei der in den Figuren nach oben gerichteten Seite handelt es sich um eine Vorderseite, und bei der nach unten gerichteten Seite um eine Rückseite der Leiterplatte 110. Dementsprechend werden die Kontaktflächen 117 im Folgenden auch als vorderseitige Kontaktflächen 117 und die anderen Kontaktflächen 118 auch als rückseitige Kontaktflächen 118 bezeichnet.
  • Wie in 1 dargestellt ist, kann jede Leiterstruktur 116 eine vorderseitige Kontaktfläche 117 und eine rückseitige Kontaktfläche 118 aufweisen. Darüber hinaus weisen die Leiterstrukturen 116 sich durch die Leiterplatte 110 erstreckende und innerhalb der Leiterplatte 110 angeordnete Bestandteile auf. Hierbei handelt es sich um vertikale Durchkontaktierungen und leitfähige Schichten. Auf diese Weise sind die vorder- und rückseitigen Kontaktflächen 117, 118 der Leiterstrukturen 116 elektrisch miteinander verbunden.
  • Aus Gründen der Übersichtlichkeit ist in 1 ein Aufbau der Leiterplatte 110 veranschaulicht, bei welchem sämtliche Bestandteile der gezeigten Leiterstrukturen 116 in derselben Schnittebene vorhanden sind. Die Leiterplatte 110 kann jedoch auch derart ausgebildet sein, dass einzelne Leiterstrukturen 116 und/oder Bestandteile von Leiterstrukturen 116 sich in zueinander versetzten Schnittebenen befinden.
  • In einem weiteren Schritt des Verfahrens werden, wie in 2 gezeigt ist, Halbleiterchips 121, 122 auf der Vorderseite der Leiterplatte 110 montiert. Die Halbleiterchips 121, 122 weisen einen nicht dargestellten Rückseitenkontakt und einen lediglich in den 5, 6 gezeigten Vorderseitenkontakt 125 auf. Über die Kontakte können die Halbleiterchips 121, 122 elektrisch kontaktiert werden. Im Rahmen der Chipmontage können die Halbleiterchips 121, 122 über deren Rückseitenkontakte und ein nicht dargestelltes elektrisch leitfähiges Verbindungsmittel mit vorderseitigen Kontaktflächen 117 der Leiterplatte 110 elektrisch verbunden werden. Das Verbindungsmittel kann zum Beispiel ein elektrisch leitfähiger Klebstoff (beispielsweise ein Silber-Leitkleber), ein Lotmittel oder eine Sinterpaste (beispielsweise eine Silber-Sinterpaste) sein.
  • Für jeden herzustellenden Sensor 100 werden ein strahlungsemittierender Halbleiterchip 121 und ein strahlungsdetektierender Halbleiterchip 122 auf der Leiterplatte 110 angeordnet (vgl. die 2, 9). Die strahlungsemittierenden Halbleiterchips 121, im Folgenden auch Emitter 121 genannt, können zur Abgabe von infraroter Lichtstrahlung ausgebildet sein. Die strahlungsdetektierenden Halbleiterchips 122, im Folgenden auch Detektoren 122 genannt, können mehrere bzw. zwei Detektionsbereiche 124 aufweisen. Die Detektionsbereiche 124 der Detektoren 122 können zur Strahlungsdetektion in unterschiedlichen Wellenlängenbereichen ausgebildet sein. Hierbei kann ein Detektionsbereich 124 zum Erfassen von sichtbarer Lichtstrahlung, und kann der andere Detektionsbereich 124 zum Erfassen der von einem Emitter 121 abgegebenen sowie an einem Objekt reflektierten infraroten Lichtstrahlung ausgebildet sein. Auf diese Weise eignen sich die mit Hilfe des Verfahrens hergestellten Sensoren 100 zum Erfassen von Objekten und zum Messen der Helligkeit des Umgebungslichts.
  • Die Emitter 121 können zum Beispiel LED-Chips (Light Emitting Diode) sein. Bei den Detektoren 122 kann es sich zum Beispiel um Photodioden-Chips handeln. Hierbei können die Detektionsbereiche 124 der Detektoren 122 in Form von Photodiodenstrukturen verwirklicht sein.
  • Nach der Chipmontage wird, wie in 3 gezeigt ist, ein isolierendes Kunststoffmaterial auf der Vorderseite der Leiterplatte 110 aufgebracht, um eine seitlich an die Halbleiterchips 121, 122 angrenzende und die Halbleiterchips 121, 122 umfangsseitig umschließende Einbettungsschicht 130 auszubilden. Das Kunststoffmaterial kann in flüssiger bzw. zähflüssiger Form aufgebracht werden und anschließend aushärten. Das Kunststoffmaterial kann zum Beispiel ein Epoxidmaterial sein. Ein weiteres Beispiel ist ein Hybridmaterial umfassend eine Mischung aus einem Epoxid- und einem Silikonmaterial. In dem Kunststoffmaterial kann ferner ein partikelförmiger Füllstoff enthalten sein. Des Weiteren kann das Kunststoffmaterial zum Beispiel eine schwarze oder weiße Farbe besitzen.
  • Wie in 3 dargestellt ist, kann die Einbettungsschicht 130 derart ausgebildet werden, dass die Einbettungsschicht 130 bis zu Vorderseiten der Halbleiterchips 121, 122 reicht und die Vorderseiten der Halbleiterchips 121, 122 frei von der Einbettungsschicht 130 sind. Zu diesem Zweck kann zum Beispiel ein folienunterstützter Spritzpressprozess (Film Assisted Transfer Molding) durchgeführt werden. Hierbei ist auf einem Werkzeugteil eines für das Spritzpressen eingesetzten Werkzeugs, in welchem die mit den Halbleiterchips 121, 122 versehene Leiterplatte 110 aufgenommen wird, eine Folie angeordnet (nicht dargestellt). In dem Spritzpressprozess wird dieses Werkzeugteil mit der Folie an die Vorderseiten der Halbleiterchips 121, 122 angedrückt. Dies führt zu einer Abdichtung der Vorderseiten der Halbleiterchips 121, 122, wodurch es möglich ist, das Kunststoffmaterial der Einbettungsschicht 130 seitlich angrenzend an die Halbleiterchips 121, 122 auf die Leiterplatte 110 aufzubringen und eine vorderseitige Bedeckung der Halbleiterchips 121, 122 mit dem Kunststoffmaterial zu vermeiden.
  • Eine Voraussetzung für die vorstehend beschriebene Vorgehensweise besteht darin, dass die auf der Leiterplatte 110 angeordneten Halbleiterchips 121, 122 die gleiche oder im Wesentlichen die gleiche Dicke, zum Beispiel mit einer Toleranz im Bereich von 5pm, aufweisen. Solche Dickenschwankungen können mit Hilfe der Folie kompensiert werden.
  • Bei größeren Dickenunterschieden von zum Beispiel im Bereich von 10pm bis 25pm kann wie folgt vorgegangen werden. Hierbei kann vor dem Spritzpressprozess ein Fotolackmaterial auf niedrigere Halbleiterchips aufgebracht und nach dem Spritzpressprozess wieder von den betreffenden Halbleiterchips entfernt werden, zum Beispiel durch nasschemisches Strippen. Auf diese Weise kann die auf der Leiterplatte 110 angeordnete Einbettungsschicht 130 eine größere Dicke aufweisen als die niedrigeren Halbleiterchips und die niedrigeren Halbleiterchips somit überragen (jeweils nicht dargestellt).
  • Ein Aufbringen des Kunststoffmaterials zum Ausbilden der die Halbleiterchips 121, 122 umfangsseitig umschließenden Einbettungsschicht 130 kann auch auf andere Art und Weise durchgeführt werden. Möglich ist zum Beispiel ein Durchführen eines Vergießprozesses. Vor dem Vergießen des Kunststoffmaterials kann eine auch als Damm bezeichnete umlaufende Wandung auf der Leiterplatte 110 ausgebildet oder angeordnet werden. Diese Wandung kann als Begrenzung zum Umschließen eines für das Vergießen vorgesehenen Bereichs auf der Leiterplatte 110 dienen (jeweils nicht dargestellt).
  • Sofern Halbleiterchips 121, 122 nach dem Ausbilden der Einbettungsschicht 130 in unerwünschter Weise vorderseitig mit dem Kunststoffmaterial bedeckt sein sollten, kann ferner ein Reinigungsschritt (Deflashing) zum Freilegen bedeckter Halbleiterchips 121, 122 durchgeführt werden (nicht dargestellt).
  • Nach dem Ausbilden der Einbettungsschicht 130 werden die Vorderseitenkontakte 125 der Halbleiterchips 121, 122 mit weiteren vorderseitigen Kontaktflächen 117 der Leiterplatte 110 elektrisch verbunden. Dieser Schritt umfasst unter anderem, wie in 4 gezeigt ist, ein Ausbilden von als Leiterbahnen dienenden Kontaktschichten 140.
  • Zur besseren Veranschaulichung einer im Folgenden erläuterten möglichen Vorgehensweise zeigt 5 eine vergrößerte seitliche Darstellung der Leiterplatte 110 im Bereich von einem Halbleiterchip 121 bzw. 122. Diese Darstellung kann in Bezug auf sämtliche auf der Leiterplatte 110 angeordnete Halbleiterchips 121, 122 zur Anwendung kommen.
  • Für das Herstellen von elektrischen Verbindungen zwischen den Vorderseitenkontakten 125 der Halbleiterchips 121, 122 und vorderseitigen Kontaktflächen 117 der Leiterplatte 110 können zunächst Ausnehmungen 135 in der Einbettungsschicht 130 ausgebildet werden, über welche die betreffenden Kontaktflächen 117 wenigstens teilweise freigestellt werden (vgl. 5). Zu diesem Zweck kann zum Beispiel ein Laser zum Einsatz kommen (nicht dargestellt).
  • Anschließend können isolierende Schichten 150 ausgebildet werden, welche die Halbleiterchips 121, 122 am Rand im Bereich des Vorderseitenkontakts 125 und auch die Einbettungsschicht 130 in diesem Bereich bedecken (vgl. 5). Zu diesem Zweck kann zum Beispiel eine Fotolackschicht aufgebracht und durch Belichten und Entwickeln in die isolierenden Schichten 150 strukturiert werden (nicht dargestellt). Mit Hilfe der isolierenden Schichten 150 kann vermieden werden, dass die Vorderseitenkontakte 125 der Halbleiterchips 121, 122 über die nachfolgend ausgebildeten Kontaktschichten 140 mit Seitenflanken der Halbleiterchips 121, 122 kurzgeschlossen werden.
  • Nachfolgend können die Kontaktschichten 140 derart ausgebildet werden, dass die Vorderseitenkontakte 125 der Halbleiterchips 121, 122 über die Kontaktschichten 140 elektrisch mit den über die Ausnehmungen 135 der Einbettungsschicht 130 freigestellten Kontaktflächen 117 verbunden sind (vgl. 5). Dies kann wie folgt durchgeführt werden.
  • Zu Beginn kann eine metallische Startschicht durch zum Beispiel Sputtern abgeschieden werden. Anschließend kann eine Fotolackschicht auf der Startschicht ausgebildet und durch Belichten und Entwickeln strukturiert werden. Auf diese Weise können freigestellte Bereiche auf der Startschicht, welche für das Erzeugen der Kontaktschichten 140 vorgesehen sind, vorgegeben werden. Nachfolgend kann eine elektrochemische bzw. galvanische Abscheidung durchgeführt werden. Hierbei kann die Startschicht als Abscheideelektrode dienen, auf welcher metallisches Material in den freigestellten und nicht mit der Fotolackschicht bedeckten Bereichen abgeschieden wird, um die Kontaktschichten 140 auszubilden. Anschließend kann die Fotolackschicht entfernt werden, und kann ein Ätzprozess durchgeführt werden, um die Startschicht außerhalb der Kontaktschichten 140 zu entfernen (jeweils nicht dargestellt).
  • Wie in 5 anhand eines Halbleiterchips 121, 122 veranschaulicht ist, können die Kontaktschichten 140 auf den Halbleiterchips 121, 122 bzw. auf deren Vorderseitenkontakten 125, den isolierenden Schichten 150, der Einbettungsschicht 130 und den freigestellten Kontaktflächen 117 angeordnet sein. Die Kontaktschichten 140 können ferner derart ausgebildet werden, dass die Kontaktschichten 140 die Einbettungsschicht 130 vollständig innerhalb der Ausnehmungen 135, und außerhalb der Ausnehmungen 135 in einem die Ausnehmungen 135 umlaufenden Randbereich bedecken.
  • Es ist möglich, die Vorderseitenkontakte 125 der Halbleiterchips 121, 122 nicht ausschließlich über elektrochemisch abgeschiedene Kontaktschichten 140 mit vorderseitigen Kontaktflächen 117 der Leiterplatte 110 elektrisch zu verbinden. Zur besseren Veranschaulichung einer im Folgenden erläuterten weiteren Vorgehensweise zeigt 6 eine weitere vergrößerte seitliche Darstellung der Leiterplatte 110 im Bereich von einem Halbleiterchip 121 bzw. 122. Auch diese Darstellung kann in Bezug auf sämtliche auf der Leiterplatte 110 angeordnete Halbleiterchips 121, 122 zur Anwendung kommen.
  • Für das Herstellen von elektrischen Verbindungen zwischen den Vorderseitenkontakten 125 der Halbleiterchips 121, 122 und vorderseitigen Kontaktflächen 117 der Leiterplatte 110 können alternativ, vor dem Ausbilden der Einbettungsschicht 130, elektrische Verbindungselemente 155 auf Kontaktflächen 117 der Leiterplatte 110 angeordnet werden (vgl. 6). Die elektrischen Verbindungselemente 155 können eine mit den Halbleiterchips 121, 122 übereinstimmende bzw. im Wesentlichen übereinstimmende Dicke besitzen. Die elektrische Verbindungselemente 155 können zum Beispiel in Form von Körpern aus einem metallischen Material ausgebildet sein. In einer weiteren möglichen Ausgestaltung sind die elektrischen Verbindungselemente 155 in Form von Körpern aus zum Beispiel Silizium mit einer Metallisierung verwirklicht. Auch können die elektrischen Verbindungselemente 155 zum Beispiel quaderförmig ausgeführt sein. Des Weiteren können die elektrischen Verbindungselemente 155 zusammen mit den Halbleiterchips 121, 122 auf der Leiterplatte 110 montiert werden. Bei der Montage können die elektrischen Verbindungselemente 155 über ein nicht dargestelltes elektrisch leitfähiges Verbindungsmittel, zum Beispiel ein elektrisch leitfähiger Klebstoff, ein Lotmittel oder eine Sinterpaste, mit den entsprechenden Kontaktflächen 117 verbunden werden.
  • Die nachfolgend ausgebildete Einbettungsschicht 130 kann seitlich an die elektrischen Verbindungselemente 155 angrenzen und die elektrischen Verbindungselemente 155, wie die Halbleiterchips 121, 122, umfangsseitig umschließen. Sofern das Ausbilden der Einbettungsschicht 130, wie oben angegeben, mit Hilfe eines folienunterstützten Spritzpressprozesses durchgeführt wird, kann das mit der Folie versehene Werkzeugteil zur vorderseitigen Abdichtung an die elektrischen Verbindungselemente 155 angedrückt sein. Für den Fall, dass elektrische Verbindungselemente 155 nach dem Ausbilden der Einbettungsschicht 130 in unerwünschter Weise vorderseitig mit dem Kunststoffmaterial bedeckt sein sollten, können diese ebenfalls im Rahmen des oben genannten Reinigungsschritts freigelegt werden (jeweils nicht dargestellt).
  • Im Anschluss hieran können die isolierenden Schichten 150 im Bereich der Halbleiterchips 121, 122, und nachfolgend die Kontaktschichten 140, ausgebildet werden. Das Ausbilden der Kontaktschichten 140 kann derart erfolgen, dass die Kontaktschichten 140 auf den Halbleiterchips 121, 122 bzw. auf deren Vorderseitenkontakten 125, den isolierenden Schichten 150, der Einbettungsschicht 130 und den elektrischen Verbindungselementen 155 angeordnet sind (vgl. 6). Hierdurch sind die Vorderseitenkontakte 125 der Halbleiterchips 121, 122 nicht allein über die Kontaktschichten 140, sondern zusätzlich über die elektrischen Verbindungselemente 155 mit entsprechenden vorderseitigen Kontaktflächen 117 der Leiterplatte 110 elektrisch verbunden. Das Ausbilden der isolierenden Schichten 150 und der Kontaktschichten 140 kann wie oben beschrieben durchgeführt werden
  • Die vorstehend beschriebenen Prozessabläufe bieten die Möglichkeit, sämtliche isolierenden Schichten 150 und sämtliche Kontaktschichten 140 jeweils in paralleler Weise auszubilden. Auf diese Weise können diese Prozesse schnell und kostengünstig durchgeführt werden.
  • Aufgrund der Kontaktschichten 140 können die Sensoren 100 des Weiteren mit einer geringen Bauhöhe hergestellt werden. Dies erweist sich als günstig in Bezug auf mögliche, nicht gezeigte Anwendungen der Sensoren 100 in zum Beispiel Mobilgeräten. Von Vorteil ist ferner eine hohe Beständigkeit der Kontaktschichten 140, so dass die Sensoren 100 eine hohe Zuverlässigkeit und Lebensdauer besitzen können.
  • Nach dem Ausbilden der Kontaktschichten 140 werden, wie in den 7, 8 gezeigt ist, in gemeinsamer Weise strahlungsdurchlässige optische Elemente 160 zur Strahlformung auf der mit den Halbleiterchips 121, 122 und den übrigen Bestandteilen versehenen Leiterplatte 110 bereitgestellt. Dies erfolgt auf einer Oberfläche, welche durch die Halbleiterchips 121, 122, die Einbettungsschicht 130, die isolierenden Schichten 150 und die Kontaktschichten 140 gebildet ist. Aufgrund der Kontaktschichten 140 kann diese Oberfläche relativ eben sein und eine geringe Topographie besitzen. Dies macht es möglich, die optischen Elemente 160 mit Hilfe eines Form- bzw. Moldprozesses in direkter und gemeinsamer Weise auf der die Halbleiterchips 121, 122 und die weiteren Bestandteile tragenden Leiterplatte 110 zu erzeugen.
  • In dem vorliegend beschriebenen Verfahrensablauf werden strahlungsdurchlässige optische Elemente 160 in Form von Linsen mit einer gekrümmten Linsenoberfläche ausgebildet. Auf jedem der Halbleiterchips 121, 122 ist ein solches optisches Element 160 vorgesehen. Die auf den unterschiedlichen Halbleiterchips 121, 122 angeordneten optischen Elemente 160 weisen, entsprechend den unterschiedlichen lateralen Abmessungen der Halbleiterchips 121, 122, hieran angepasste unterschiedliche laterale Abmessungen und Formen auf. Bei einem Emitter 121 kann mit Hilfe eines zugehörigen optischen Elements 160 eine Formung der von dem Emitter 121 emittierten Strahlung erzielt werden. Bei einem Detektor 122 kann das zugehörige optische Element 160 eine Formung der von dem Detektor 122 empfangenen Strahlung bewirken.
  • Wie in 7 gezeigt ist, werden die optischen Elemente 160 in dem Formprozess durch Formen einer strahlungsdurchlässigen Formmasse 165, welche in flüssiger bzw. zähflüssiger Form auf die mit den Halbleiterchips 121, 122 und den übrigen Bestandteilen versehene Leiterplatte 110 aufgebracht wird, und durch nachfolgendes Aushärten der Formmasse 165 erzeugt. Bei der Formmasse 165 handelt es sich um eine UV-härtende Formmasse, welche unter dem Einfluss von UV-Strahlung 220 (Ultraviolette Strahlung) verfestigt werden kann. Dementsprechend wird der Formprozess auch als UV-Formprozess bzw. UV-Moldprozess bezeichnet. Die UV-härtende Formmasse 165 kann ein UV-härtendes strahlungsdurchlässiges Kunststoffmaterial wie zum Beispiel ein Hybridpolymermaterial sein.
  • Für den Formprozess wird die mit den Halbleiterchips 121, 122 und den übrigen Bestandteilen versehene Leiterplatte 110 in einem Werkzeug aufgenommen, von welchem in 7 lediglich ein zum Formen der optischen Elemente 160 vorgesehenes Werkzeugteil 210 dargestellt ist. Das Werkzeugteil 210, welches auch als Master-Stempel bezeichnet werden kann, weist an einer Seite Kavitäten 215 auf, welche auf die geometrischen Formen der herzustellenden optischen Elemente 160 abgestimmt sind. Des Weiteren ist das Werkzeugteil 210 im Hinblick auf den UV-Formprozess transparent für die eingesetzte UV-Strahlung 220.
  • Es ist möglich, die Formmasse 165 auf die mit den Halbleiterchips 121, 122 und den übrigen Bestandteilen versehene Leiterplatte 110 aufzubringen, zum Beispiel durch Dosieren mit Hilfe eines Dispensers, und die Formmasse 165 nachfolgend mit Hilfe der die Kavitäten 215 aufweisenden Seite des Werkzeugteils 210 in Form zu drücken, so dass die Formmasse 165 die Form der optischen Elemente 160 einnimmt. Bei dieser Vorgehensweise kann gegebenenfalls eine flache Schicht aus der Formmasse 165 zwischen den herzustellenden optischen Elementen 160 verbleiben (nicht dargestellt). Alternativ kann die Formmasse 165 in die Kavitäten 215 des Werkzeugteils 210 eingebracht werden, ebenfalls zum Beispiel durch Dosieren mit Hilfe eines Dispensers, und anschließend mit Hilfe des Werkzeugteils 210 in Form der optischen Elemente 160 auf die die Halbleiterchips 121, 122 und die weiteren Bestandteile tragende Leiterplatte 110 aufgebracht werden. Diese Schritte werden, wie oben bereits angegeben wurde, in einem flüssigen bzw. zähflüssigen Zustand der Formmasse 165 durchgeführt. Zum nachfolgenden Aushärten wird die Formmasse 165 durch das Werkzeugteil 210 hindurch mit UV-Strahlung 220 bestrahlt, wie in 7 anhand von Pfeilen angedeutet ist. Hierdurch kann die mit Hilfe der Kavitäten 215 des Werkzeugteils 210 verwirklichte Form der optischen Elemente 160 fixiert werden. Gegebenenfalls kann es in Betracht kommen, nach dem UV-Härten ein zusätzliches Nachhärten der Formmasse 165 durch eine Temperatureinwirkung durchzuführen, um die Verfestigung der Formmasse 165 zu vervollständigen.
  • Mit Hilfe der vorstehend beschriebenen Vorgehensweise können sämtliche optischen Elemente 160 der im Verbund gefertigten Sensoren 100 in paralleler Weise gemeinsam hergestellt werden. Dies ist mit einem Zeit- und Kostenvorteil verbunden.
  • Nach dem Ausbilden der optischen Elemente 160 bzw. nach einem Entformen wird, wie in 8 gezeigt ist, ein Vereinzelungsprozess durchgeführt, um den Sensorverbund umfassend die mit den Halbleiterchips 121, 122, der Einbettungsschicht 130, den isolierenden Schichten 150, den Kontaktschichten 140, den gegebenenfalls vorhandenen elektrischen Verbindungselementen 155 (vgl. die 5, 6) und den optischen Elementen 160 versehene Leiterplatte 110 in separate Sensoren 100 zu unterteilen. Das Vereinzeln, bei welchem die Leiterplatte 110 und die Einbettungsschicht 130 entlang der Trennlinien 200 durchtrennt werden, kann zum Beispiel mittels Sägen erfolgen. Jeder Sensor 100 weist einen Abschnitt der Leiterplatte 110, einen Abschnitt der Einbettungsschicht 130, einen Emitter 121, einen Detektor 122 und zwei optische Elemente 160 auf, welche dem Emitter 121 und dem Detektor 122 zugeordnet sind. Die Rückseitenkontakte und Vorderseitenkontakte der Halbleiterchips 121, 122 sind an vorderseitige Kontaktflächen 117 der zugehörigen Leiterplattenabschnitte 110 angeschlossen, und können daher über die rückseitigen Kontaktflächen 118 elektrisch kontaktiert werden. Hierdurch sind eine elektrische Energieversorgung bzw. im Falle der Detektoren 122 ein Abgreifen von Detektorsignalen möglich.
  • In 9 ist ergänzend eine Aufsichtsdarstellung eines gemäß dem vorstehend beschriebenen Verfahren hergestellten Sensors 100 gezeigt. Anhand von 9 wird deutlich, dass die optischen Elemente 160, abweichend von den 7, 8, mit etwas größeren lateralen Abmessungen ausgebildet werden können. Dadurch können die optischen Elemente 160 nicht nur auf den Halbleiterchips 121, 122, sondern auch seitlich hiervon auf Bestandteilen wie der Einbettungsschicht 130 angeordnet sein.
  • Im Folgenden werden weitere Varianten und Abwandlungen beschrieben, welche für optische Sensoren 100 sowie ein dazugehöriges Herstellungsverfahren in Betracht kommen können. Übereinstimmende Merkmale, Verfahrensschritte und Aspekte sowie gleiche und gleich wirkende Komponenten werden im Folgenden nicht erneut detailliert beschrieben. Für Details hierzu wird stattdessen auf die vorstehende Beschreibung Bezug genommen. Des Weiteren können Aspekte und Details, welche in Bezug auf eine Ausgestaltung genannt werden, auch in Bezug auf eine andere Ausgestaltung zur Anwendung kommen und können Merkmale von zwei oder mehreren Ausgestaltungen miteinander kombiniert werden.
  • Eine mögliche Abwandlung des Verfahrens besteht zum Beispiel darin, strahlungsdurchlässige optische Elemente 181 durch Verwendung eines Optikverbunds 180 in gemeinsamer Weise auf der mit den Halbleiterchips 121, 122 und weiteren Bestandteilen versehenen Leiterplatte 110 bereitzustellen. In diesem Zusammenhang kann zusätzlich wenigstens eine strahlungsundurchlässige Barrierestruktur 170 vorgesehen werden. Die Undurchlässigkeit bezieht sich auf die von den Emittern 121 abgegebene Strahlung bzw. Lichtstrahlung. In einer solchen Ausgestaltung kann ein Übersprechen zwischen einem Emitter 121 und einem Detektor 122 eines Sensors 100 unterdrückt werden. Dies bedeutet, dass zumindest teilweise verhindert werden kann, dass die von dem Emitter 121 abgegebene Lichtstrahlung zu dem Detektor 122 gelangt, ohne dass zuvor eine vorgegebene Wechselwirkung bzw. Reflexion der von dem Emitter 121 abgestrahlten Lichtstrahlung stattfindet.
  • Ein in diesem Sinne durchgeführtes Verfahren ist in den 10 bis 12 anhand von seitlichen Schnittdarstellungen gezeigt. Die 13 bis 15 veranschaulichen das Verfahren ergänzend anhand von Aufsichtsdarstellungen, wobei auch hier anhand der Trennlinien 200 Bereiche von herzustellenden Sensoren 100 angedeutet sind. In den 10 bis 15 ist jeweils ein Ausschnitt im Wesentlichen im Bereich von einem der herzustellenden Sensoren 100 gezeigt.
  • Bei dem Verfahren wird zunächst wie oben beschrieben vorgegangen, um die in 4 gezeigte Anordnung, d.h. die mit den Halbleiterchips 121, 122, der Einbettungsschicht 130, den isolierenden Schichten 150, den Kontaktschichten 140 sowie gegebenenfalls den elektrischen Verbindungselementen 155 versehene Leiterplatte 110 bereitzustellen (vgl. ergänzend die 5, 6). Nachfolgend werden auf dieser Anordnung, wie in den 10, 13 gezeigt ist, mehrere strahlungsundurchlässige Barrierestrukturen 170 bereitgestellt. Hierbei handelt es sich um linienförmige und parallel zueinander verlaufende Barrierestrukturen 170, welche, bezogen auf eine Aufsichtsbetrachtung, neben bzw. zwischen den Halbleiterchips 121, 122 vorgesehen sind. Die Barrierestrukturen 170 sind zunächst noch mehreren der im Verbund hergestellten Sensoren 100 zugeordnet und erstrecken sich daher über die Bereiche von mehreren Sensoren 100 (vgl. 13). Die Barrierestrukturen 170 können eine schwarze Farbe besitzen.
  • Das Bereitstellen der Barrierestrukturen 170 erfolgt auf einer Oberfläche, welche durch die Halbleiterchips 121, 122, die Einbettungsschicht 130, die isolierenden Schichten 150 und die Kontaktschichten 140 gebildet ist, und welche aufgrund der Kontaktschichten 140 relativ eben sein kann. Dadurch ist es möglich, die Barrierestrukturen 170 mit Hilfe eines Formprozesses in direkter und gemeinsamer Weise auf der die Halbleiterchips 121, 122 und die weiteren Bestandteile tragenden Leiterplatte 110 zu erzeugen. Hierbei kann vergleichbar vorgegangen werden wie bei dem oben anhand von 7 beschriebenen Abformen von optischen Elementen 160.
  • In dem Formprozess werden die Barrierestrukturen 170 durch Formen und Aushärten einer Formmasse auf der mit den Halbleiterchips 121, 122 und den übrigen Bestandteilen versehenen Leiterplatte 110 erzeugt. In diesem Zusammenhang kann ebenfalls ein UV-Formprozess durchgeführt werden, indem eine UV-härtende Formmasse zum Einsatz kommt. Hierbei kann es sich um ein UV-härtendes Kunststoffmaterial handeln. Für den Formprozess kann die mit den Halbleiterchips 121, 122 und den übrigen Bestandteilen versehene Leiterplatte 110 in einem Werkzeug aufgenommen werden, welches ein Werkzeugteil mit an einer Seite vorhandenen Kavitäten zum Formen der Barrierestrukturen aufweist. Im Hinblick auf den UV-Formprozess ist dieses Werkzeugteil durchlässig für UV-Strahlung. Die Formmasse kann in die Kavitäten des Werkzeugteils eingebracht werden und anschließend mit Hilfe des Werkzeugteils in Form der Barrierestrukturen 170 auf die die Halbleiterchips 121, 122 und weitere Bestandteile tragende Leiterplatte 110 aufgebracht werden. Hierbei befindet sich die Formmasse in einem flüssigen bzw. zähflüssigen Zustand. Zum nachfolgenden Aushärten wird die Formmasse durch das Werkzeugteil hindurch mit UV-Strahlung bestrahlt. Auf diese Weise kann die mit Hilfe der Kavitäten des Werkzeugteils verwirklichte Form der Barrierestrukturen 170 fixiert werden. Es ist ferner gegebenenfalls denkbar, nach dem UV-Härten ein zusätzliches Nachhärten der Formmasse durch eine Temperatureinwirkung durchzuführen, um die Verfestigung der Formmasse zu vervollständigen (jeweils nicht dargestellt).
  • Im Anschluss hieran wird, wie in den 11, 14 gezeigt ist, ein separat hergestellter strahlungsdurchlässiger Optikverbund 180 auf den Barrierestrukturen 170 montiert. Der Optikverbund 180 ist zum Beispiel aus einem strahlungsdurchlässigen Kunststoffmaterial ausgebildet und weist optische Elemente 181 zur Strahlformung und Verbindungsstege 182 auf, über welche benachbarte optische Elemente 181 miteinander verbunden sind. Vorliegend handelt es sich bei den optischen Elementen 181 um Linsen, welche an zwei entgegengesetzten Seiten eine gekrümmte Oberfläche aufweisen. Der Optikverbund 180 wird mit den Verbindungsstegen 182 auf den Barrierestrukturen 170 angeordnet und hierauf zum Beispiel mit Hilfe eines nicht dargestellten Klebstoffs befestigt.
  • Der Optikverbund 180 kann eine solche Größe und eine der Anzahl der Halbleiterchips 121, 122 entsprechende Anzahl an optischen Elementen 181 aufweisen, so dass durch das Anordnen des Optikverbunds 180 sämtliche optischen Elemente 181 der im Verbund gefertigten Sensoren 100 in gemeinsamer Weise auf der mit den Halbleiterchips 121, 122 und weiteren Bestandteilen versehenen Leiterplatte 110 bereitgestellt werden. Dies ist mit einem Zeit- und Kostenvorteil verbunden. Der Optikverbund 180 kann ferner derart auf die Positionen der Halbleiterchips 121, 122 abgestimmt sein, dass durch das Montieren des Optikverbunds 180 oberhalb jedes Halbleiterchips 121, 122 ein entsprechendes optisches Element 181 zu liegen kommt. Die den unterschiedlichen Halbleiterchips 121, 122 zugeordneten optischen Elemente 181 weisen, entsprechend den unterschiedlichen lateralen Abmessungen der Halbleiterchips 121, 122, hieran angepasste unterschiedliche laterale Abmessungen und Formen auf. Bei einem Emitter 121 kann mit Hilfe eines zugehörigen optischen Elements 181 eine Formung der von dem Emitter 121 emittierten Strahlung erzielt werden. Bei einem Detektor 122 kann das zugehörige optische Element 181 eine Formung der von dem Detektor 122 empfangenen Strahlung bewirken.
  • Der nach dem Anordnen des Optikverbunds 180 vorliegende Sensorverbund wird anschließend in separate Sensoren 100 vereinzelt. Dies erfolgt, wie in den 12, 15 gezeigt ist, durch Durchtrennen entlang der Trennlinien 200. Bei diesem Prozess werden nicht nur die Leiterplatte 110 und die Einbettungsschicht 130 durchtrennt, sondern erfolgt auch ein Durchtrennen der Barrierestrukturen 170, welche insofern auf einzelne Sensoren 100 verteilt werden. Dies trifft in gleicher Weise auf den Optikverbund 180 zu, bei welchem ein Durchtrennen an einem Teil der Verbindungsstege 182 stattfindet.
  • Ein vereinzelter Sensor 100 mit dem in den 12, 15 gezeigten Aufbau weist im Unterschied zu der in den 8, 9 gezeigten Bauform drei längliche bzw. stegförmige lichtblockierende Barrierestrukturen 170 auf. Die Barrierestrukturen 170 sind auf der durch die Halbleiterchips 121, 122, die Einbettungsschicht 130, die isolierenden Schichten 150 und die Kontaktschichten 140 gebildeten Oberfläche angeordnet. Bezogen auf eine Aufsichtsbetrachtung eines Sensors 100 befinden sich zwei Barrierestrukturen 170 im Bereich von entgegengesetzten Enden des Sensors 100 und damit seitlich neben dem Emitter 121 sowie seitlich neben dem Detektor 122, und ist eine mittlere Barrierestruktur 170 in einem Bereich zwischen den Halbleiterchips 121, 122 vorhanden (vgl. 15). Das oben beschriebene Unterdrücken von Übersprechen kann hauptsächlich mit Hilfe der mittleren Barrierestruktur 170 erzielt werden.
  • Ein in den 12, 15 gezeigter Sensor 100 weist ferner zwei miteinander verbundene optische Elemente 181 auf, welche über Verbindungsstege 182 auf den Barrierestrukturen 170 befestigt sind und dadurch oberhalb der Halbleiterchips 121, 122 gehalten werden. Die optischen Elemente 181 sind in Form von Linsen verwirklicht, welche an zwei entgegengesetzten Seiten eine gekrümmte Oberfläche aufweisen.
  • Eine mögliche Abwandlung des anhand der 10 bis 15 erläuterten Verfahrens besteht darin, anstelle von separaten strahlungsundurchlässigen Barrierestrukturen 170 eine zusammenhängende Barrierestruktur 170 auf der mit den Halbleiterchips 121, 122 und den weiteren Bestandteilen versehenen Leiterplatte 110 bereitzustellen. Hierbei kann es sich zum Beispiel um eine gitterförmige Barrierestruktur 170 handeln, wie in der Aufsichtsdarstellung von 16 veranschaulicht ist. Die gitterförmige Barrierestruktur 170 kann zunächst sämtlichen der im Verbund hergestellten Sensoren 100 zugeordnet sein. 16 zeigt bereits einen Zustand nach der Vereinzelung.
  • Die gitterförmige Barrierestruktur 170 besitzt, bezogen auf eine Aufsichtsbetrachtung, jeweils eine den Emitter 121 und den Detektor 122 eines herzustellenden Sensors 100 rahmenförmig umlaufende Gestalt. Hierbei weist die Barrierestruktur 170 auf die Halbleiterchips 121, 122 abgestimmte Aussparungen auf, über welche die Halbleiterchips 121, 122 freigestellt sind. Die Herstellung der Barrierestruktur 170 kann wie oben angegeben mit Hilfe eines Formprozesses bzw. UV-Formprozesses durchgeführt werden. Nachfolgend kann der Optikverbund 180 mit dessen Verbindungsstegen 182 auf die Barrierestruktur 170 aufgeklebt werden. In dem Vereinzelungsschritt können die Barrierestruktur 170 und der Optikverbund 180 durchtrennt und damit auf die einzelnen Sensoren 100 verteilt werden. Bei einem vereinzelten Sensor 100 besitzt die Barrierestruktur 170, bezogen auf eine Aufsichtsbetrachtung, eine den Emitter 121 und den Detektor 122 des Sensors 100 jeweils rahmenförmig umlaufende Gestalt.
  • Die anhand der 10 bis 16 erläuterten Verfahren können darüber hinaus derart abgewandelt werden, dass die oben beschriebenen Barrierestrukturen 170 nicht in direkter Weise mit Hilfe eines Formprozesses auf der mit den Halbleiterchips 121, 122 und weiteren Bestandteilen versehenen Leiterplatte 110 erzeugt werden, sondern dass die mehreren linienförmigen Barrierstrukturen 170 oder die gitterförmige Barrierestruktur 170 stattdessen separat hergestellt werden und auf der durch die Halbleiterchips 121, 122, die Einbettungsschicht 130, die isolierenden Schichten 150 und die Kontaktschichten 140 gebildeten Oberfläche angeordnet wird/werden, zum Beispiel durch Kleben. Im Anschluss hieran können die weiteren Schritte wie das Montieren des Optikverbunds 180 und das Vereinzeln in analoger Weise durchgeführt werden.
  • Des Weiteren ist die Möglichkeit gegeben, den Optikverbund 180 derart zu fertigen, dass der Optikverbund 180 selbst eine oder mehrere strahlungsundurchlässige Barrierestrukturen 170 aufweist. Entsprechend der oben beschriebenen Ausgestaltungen können zum Beispiel mehrere linienförmige Barrierestrukturen 170 oder eine zusammenhängende gitterförmige Barrierestruktur 170 auf dem Optikverbund 180 vorgesehen sein. Zu diesem Zweck können zum Beispiel der Optikverbund 180 und die wenigstens eine Barrierestruktur 170 separat gefertigt und zum Beispiel durch Kleben miteinander verbunden werden. Hierbei kann die wenigstens eine Barrierestruktur 170 auf einer Seite des Optikverbunds 180 angeordnet und mit Verbindungsstegen 182 des Optikverbunds verbunden werden. Der in dieser Art und Weise bereitgestellte Optikverbund 180 kann mit der wenigstens einen Barrierestruktur 170 auf der durch die Halbleiterchips 121, 122, die Einbettungsschicht 130, die isolierenden Schichten 150 und die Kontaktschichten 140 gebildeten Oberfläche angeordnet werden, zum Beispiel durch Kleben, so dass ein Zustand vorliegen kann, wie er im Schnitt in 11 gezeigt ist. Durch Vereinzeln des hierdurch gebildeten Sensorverbunds, was entsprechend der 12 sowie 15 oder 16 mit einem Durchtrennen der Leiterplatte 110, der Einbettungsschicht 130, der wenigstens einen Barrierestruktur 170 und des Optikverbunds 180 verbunden ist, können separate Sensoren 100 mit dem oben beschriebenen Aufbau hergestellt werden.
  • Die 17, 18 zeigen anhand von seitlichen Schnittdarstellungen einen weiteren Verfahrensablauf zum Herstellen von Sensoren 100 unter Einsatz des separat hergestellten strahlungsdurchlässigen Optikverbunds 180. Auch hierbei wird zunächst wie oben beschrieben vorgegangen, um die in 4 gezeigte Anordnung bereitzustellen. Nachfolgend wird auf dieser Anordnung bzw. auf der durch die Halbleiterchips 121, 122, die Einbettungsschicht 130, die isolierenden Schichten 150 und die Kontaktschichten 140 gebildeten Oberfläche der Optikverbund 180 unter Verwendung eines strahlungsundurchlässigen Klebstoffs 175 montiert. Dies erfolgt derart, dass oberhalb jedes Halbleiterchips 121, 122 ein entsprechendes optisches Element 181 zu liegen kommt.
  • Der Klebstoff 175 kann zum Beispiel eine schwarze Farbe aufweisen, und zum Beispiel ein Epoxid- oder Silikonkleber sein. Der Klebstoff 175 kann in flüssiger bzw. zähflüssiger Form auf die mit den Halbleiterchips 121, 122 und den weiteren Bestandteilen versehene Leiterplatte 110 aufgebracht werden. Anschließend kann der Optikverbund 180 mit dessen Verbindungsstegen 182 auf dem Klebstoff 175 angeordnet werden. Durch Aushärten des Klebstoffs 175 kann der Optikverbund 180 auf der die Halbleiterchips 121, 122 und weitere Bestandteile tragenden Leiterplatte 110 befestigt werden.
  • Der ausgehärtete Klebstoff 175 kann gleichzeitig eine oder mehrere strahlungsundurchlässige Barrierestrukturen 170 bilden. Zu diesem Zweck kann der Klebstoff 175, entsprechend den oben beschriebenen Ausgestaltungen, zum Beispiel in Form von mehreren parallelen Linien oder in Form eines Gitters auf die mit den Halbleiterchips 121, 122 und weiteren Bestandteilen versehene Leiterplatte 110 aufgebracht werden. Durch Vereinzeln des hierdurch gebildeten Sensorverbunds, wie es von der Seite in 18 gezeigt ist, wobei von oben betrachtet zu den 15 oder 16 entsprechende Gegebenheiten vorliegen können, können separate Sensoren 100 hergestellt werden.
  • In einer weiteren Abwandlung des Verfahrens werden Sensoren 100 hergestellt, bei welchen Vorderseitenkontakte von Halbleiterchips 121, 122 nicht über Kontaktschichten 140 sowie gegebenenfalls elektrische Verbindungselemente 155 (vgl. die 5, 6), sondern stattdessen über Bonddrähte 190 mit Kontaktflächen 117 der Leiterplatte 110 elektrisch verbunden sind. Mögliche Ausgestaltungen werden im Folgenden anhand der 19 bis 24 näher erläutert.
  • Die 19 bis 21 zeigen anhand von seitlichen Schnittdarstellungen ein in diesem Sinne durchgeführtes Verfahren. Wie in 19 dargestellt ist, wird zunächst die Leiterplatte 110 mit Leiterstrukturen 116 bereitgestellt, und werden auf der Vorderseite der Leiterplatte 110 strahlungsemittierende und strahlungsdetektierende Halbleiterchips 121, 122 montiert. Die Halbleiterchips 121, 122 weisen wie oben angegeben einen Rückseitenkontakt und einen Vorderseitenkontakt auf (nicht dargestellt). Im Rahmen der Chipmontage können die Halbleiterchips 121, 122 über deren Rückseitenkontakte und ein nicht dargestelltes elektrisch leitfähiges Verbindungsmittel mit vorderseitigen Kontaktflächen 117 der Leiterplatte 110 elektrisch verbunden werden. In Bezug auf die Vorderseitenkontakte der Halbleiterchips 121, 122 wird ein Drahtbondprozess durchgeführt. Hierbei werden die Vorderseitenkontakte der Halbleiterchips 121, 122 über Bonddrähte 190 an weitere vorderseitige Kontaktflächen 117 der Leiterplatte 110 elektrisch angeschlossen.
  • Nach der Chipmontage und dem Drahtbonden wird, wie in 20 gezeigt ist, die seitlich an die Halbleiterchips 121, 122 angrenzende bzw. die Halbleiterchips 121, 122 umfangsseitig umschließende und bis zu Vorderseiten der Halbleiterchips 121, 122 reichende Einbettungsschicht 130 auf der Leiterplatte 110 ausgebildet. In dieser Ausgestaltung sind die Bonddrähte 190 zum Teil in der Einbettungsschicht 130 eingebettet und ragen zum Teil aus der Einbettungsschicht 130 heraus. Wie oben beschrieben wurde, kann die Einbettungsschicht 130 aus einem schwarzen oder weißen Kunststoffmaterial ausgebildet werden. Das Kunststoffmaterial kann in flüssiger bzw. zähflüssiger Form auf die mit den Halbleiterchips 121, 122 versehene Leiterplatte 110 aufgebracht werden und anschließend aushärten. Zum Aufbringen des Kunststoffmaterials kann ein Vergießprozess mit Hilfe einer auf der Leiterplatte 110 ausgebildeten oder angeordneten umlaufenden Wandung durchgeführt werden (nicht dargestellt).
  • Anschließend kann das gemeinsame Bereitstellen von strahlungsdurchlässigen optischen Elementen auf der mit den Halbleiterchips 121, 122 und weiteren Bestandteilen versehenen Leiterplatte 110 erfolgen. In 21 ist hierzu die oben anhand der 17, 18 erläuterte Montage eines Optikverbunds 180 mit optischen Elementen 181 unter Verwendung eines strahlungsundurchlässigen Klebstoffs 175 veranschaulicht. Hierbei kann der Klebstoff 175 in flüssiger bzw. zähflüssiger Form auf die mit den Halbleiterchips 121, 122 und den weiteren Bestandteilen versehene Leiterplatte 110 bzw. auf die Eibettungsschicht 130 aufgebracht werden, zum Beispiel in Form von mehreren parallelen Linien oder in Form eines Gitters, und kann anschließend der Optikverbund 180 mit dessen Verbindungsstegen 182 auf dem Klebstoff 175 angeordnet werden. Durch Aushärten des Klebstoffs 175 kann der Optikverbund 180 fixiert werden, und können aus dem Klebstoff 175 eine oder mehrere strahlungsundurchlässige Barrierestrukturen 170 gebildet werden. Durch Vereinzeln des hierdurch gebildeten Sensorverbunds, wie es ebenfalls in 21 gezeigt ist, wobei von oben betrachtet zu den 15 oder 16 entsprechende Gegebenheiten vorliegen können, können separate Sensoren 100 hergestellt werden.
  • Für das anhand der 19 bis 21 erläuterte Verfahren stehen ebenfalls Abwandlungen zur Verfügung, wie sie oben erläutert wurden. Es ist zum Beispiel möglich, nach dem Ausbilden der Einbettungsschicht 130 eine oder mehrere separat erzeugte Barrierestrukturen 170 auf der die Halbleiterchips 121, 122 und weitere Bestandteile tragenden Leiterplatte 110 anzuordnen, zum Beispiel durch Kleben. Entsprechend den oben beschriebenen Ausgestaltungen können mehrere linienförmige Barrierstrukturen 170 oder eine gitterförmige Barrierestruktur 170 zum Einsatz kommen. Hierauf kann der Optikverbund 180 angeordnet werden, ebenfalls zum Beispiel durch Kleben. Nachfolgend kann der Sensorverbund in separate Sensoren 100 vereinzelt werden (jeweils nicht dargestellt).
  • In entsprechender Weise ist in Bezug auf das Verfahren der 19 bis 21 die Möglichkeit gegeben, einen Optikverbund 180 zu verwenden, welcher eine oder mehrere Barrierestrukturen 170, also zum Beispiel eine gitterförmige oder mehrere linienförmige Barrierestrukturen 170, an einer Seite aufweist. Hierbei kann der Optikverbund 180 mit der wenigstens einen Barrierestruktur 170 auf der mit den Halbleiterchips 121, 122 und den weiteren Bestandteilen versehenen Leiterplatte 110 angeordnet werden, zum Beispiel durch Kleben. Anschließend kann der Sensorverbund in separate Sensoren 100 vereinzelt werden (jeweils nicht dargestellt).
  • Die 22 bis 24 zeigen anhand von seitlichen Schnittdarstellungen ein weiteres Verfahrens, in welchem ein Drahtbonden zur Anwendung kommt. Wie in 22 dargestellt ist, wird zunächst die Leiterplatte 110 mit Leiterstrukturen 116 bereitgestellt, und werden auf der Vorderseite der Leiterplatte 110 strahlungsemittierende und strahlungsdetektierende Halbleiterchips 121, 122 montiert. Die Halbleiterchips 121, 122 weisen wie oben angegeben einen Rückseitenkontakt und einen Vorderseitenkontakt auf (nicht dargestellt). Im Rahmen der Chipmontage können die Halbleiterchips 121, 122 über deren Rückseitenkontakte und ein nicht dargestellt elektrisch leitfähiges Verbindungsmittel mit vorderseitigen Kontaktflächen 117 der Leiterplatte 110 elektrisch verbunden werden. Die Vorderseitenkontakte der Halbleiterchips 121, 122 werden über Bonddrähte 190 mit weiteren vorderseitigen Kontaktflächen 117 der Leiterplatte 110 elektrisch verbunden.
  • In 22 ist des Weiteren dargestellt, dass auf der Vorderseite jedes Halbleiterchips 121, 122 ein strahlungsdurchlässiges Element 195 angeordnet wird. Zur Befestigung kann ein nicht dargestellter Klebstoff zum Einsatz kommen. Die strahlungsdurchlässigen Elemente 195 dienen bei den fertig gestellten Sensoren 100 dazu, dass die Halbleiterchips 121, 122 weiterhin eine Lichtstrahlung empfangen bzw. emittieren können. Die strahlungsdurchlässigen Elemente 195, welche die Bonddrähte 190 überragen, können zum Beispiel aus einem Glasmaterial ausgebildet sein, und eine plättchenförmige Gestalt besitzen. Die auf den unterschiedlichen Halbleiterchips 121, 122 angeordneten strahlungsdurchlässigen Elemente 195 weisen, entsprechend den unterschiedlichen lateralen Abmessungen der Halbleiterchips 121, 122, unterschiedliche laterale Abmessungen auf. Die strahlungsdurchlässigen Elemente 195 besitzen ferner solche Abmessungen und sind derart auf den Halbleiterchips 121, 122 positioniert, dass die Vorderseitenkontakte der Halbleiterchips 121, 122 freiliegen.
  • In Bezug auf die in 22 gezeigte Anordnung können die vorstehend beschriebenen Prozesse in der folgenden Reihenfolge durchgeführt werden. Zunächst können die Halbleiterchips 121, 122 auf der Leiterplatte 110 angeordnet werden. Hieran anschließend können die strahlungsdurchlässigen Elemente 195 auf den Halbleiterchips 121, 122 platziert werden. Im Anschluss hieran kann das Drahtbonden durchgeführt werden. Alternativ ist es zum Beispiel möglich, die strahlungsdurchlässigen Elemente 195 vor der Chipmontage auf den Halbleiterchips 121, 122 anzuordnen, und nach der Chipmontage das Drahtbonden durchzuführen.
  • Im Anschluss hieran erfolgt, wie in 23 gezeigt ist, das Ausbilden der Einbettungsschicht 130. In dieser Ausgestaltung wird die Einbettungsschicht 130 derart hergestellt, dass die Halbleiterchips 121, 122 und die Bonddrähte 190 verkapselt werden und die Einbettungsschicht 130 bis zu Vorderseiten der strahlungsdurchlässigen Elemente 195 reicht. Hierbei grenzt die Einbettungsschicht 130 seitlich an die strahlungsdurchlässigen Elemente 195 an bzw. sind diese umfangsseitig von der Einbettungsschicht 130 umschlossen.
  • Das Ausbilden der Einbettungsschicht 130 kann in der oben beschriebenen Art und Weise durchgeführt werden. Die Einbettungsschicht 130 kann zum Beispiel aus einem schwarzen oder weißen Kunststoffmaterial ausgebildet werden. Das Kunststoffmaterial kann in flüssiger oder zähflüssiger Form auf die mit den Halbleiterchips 121, 122 und den strahlungsdurchlässigen Elementen 195 versehene Leiterplatte 110 aufgebracht werden und nachfolgend aushärten. Zu diesem Zweck kann ein Formprozess, zum Beispiel ein folienunterstützter Spritzpressprozess, durchgeführt werden. Hierfür kann die mit den Halbleiterchips 121, 122 und den strahlungsdurchlässigen Elementen 195 versehene Leiterplatten 110 in einem Werkzeug aufgenommen werden, welches ein Werkzeugteil mit einer darauf angeordneten Folie aufweist. In dem Spritzpressprozess kann dieses Werkzeugteil mit der Folie an die Vorderseiten der strahlungsdurchlässigen Elemente 195 angedrückt sein. Auf diese Weise kann das Kunststoffmaterial derart auf der Leiterplatte 110 aufgebracht werden, dass die Halbleiterchips 121, 122 und die Bonddrähte 190 von dem Kunststoffmaterial umschlossen sind und das Kunststoffmaterial seitlich an die strahlungsdurchlässigen Elemente 195 angrenzt. Zum Aufbringen des Kunststoffmaterials der Einbettungsschicht 130 kann alternativ auch ein Vergießprozess mit Hilfe einer auf der Leiterplatte 110 ausgebildeten oder angeordneten umlaufenden Wandung durchgeführt werden. Sofern strahlungsdurchlässige Elemente 195 nach dem Ausbilden der Einbettungsschicht 130 in unerwünschter Weise vorderseitig mit dem Kunststoffmaterial bedeckt sein sollten, kann ferner eine Reinigungsschritt zum Freilegen bedeckter strahlungsdurchlässiger Elemente 195 durchgeführt werden (jeweils nicht dargestellt).
  • Nachfolgend kann das gemeinsame Bereitstellen von strahlungsdurchlässigen optischen Elementen auf der mit den Halbleiterchips 121, 122 und weiteren Bestandteilen versehenen Leiterplatte 110 durchgeführt werden. Dieser Vorgang erfolgt auf einer Oberfläche, welche durch die strahlungsdurchlässigen Elemente 195 und die Einbettungsschicht 130 gebildet ist. Auf diese Weise kann diese Oberfläche eben sein. Dadurch es möglich ist, optische Elemente 160, wie oben beschrieben, mit Hilfe eines Formprozesses bzw. UV-Formprozesses in direkter und gemeinsamer Weise auf der die Halbleiterchips 121, 122 und die weiteren Bestandteile tragenden Leiterplatte 110 zu erzeugen. Eine solche Ausgestaltung mit optischen Elementen 160 in Form von Linsen mit einer gekrümmten Linsenoberfläche ist in 24 veranschaulicht. Hierbei ist oberhalb jedes Halbleiterchips 121, 122 ein entsprechendes optisches Element 160 auf einem strahlungsdurchlässigen Element 195 angeordnet. Für weitere Details zu dem Ausbilden der optischen Elemente 160 mit Hilfe eines Formprozesses wird auf die Beschreibung zu 7 verwiesen. Durch Vereinzeln des hierdurch gebildeten Sensorverbunds, wie es ebenfalls in 21 gezeigt ist, können separate Sensoren 100 hergestellt werden.
  • Für das anhand der 22 bis 24 erläuterte Verfahren stehen ebenfalls Abwandlungen zur Verfügung, wie sie oben erläutert wurden. Es ist zum Beispiel möglich, strahlungsdurchlässige optische Elemente 181 durch Verwendung eines Optikverbunds 180 in gemeinsamer Weise auf der mit den Halbleiterchips 121, 122 und weiteren Bestandteilen versehenen Leiterplatte 110 bereitzustellen. In diesem Zusammenhang können zusätzlich eine oder mehrere strahlungsundurchlässige Barrierestrukturen 170 vorgesehen werden.
  • Es ist zum Beispiel möglich, entsprechend den anhand der 10 bis 16 erläuterten Verfahrensabläufen eine oder mehrere Barrierestrukturen 170 auf der durch die strahlungsdurchlässigen Elemente 195 und die Einbettungsschicht 130 gebildeten Oberfläche bereitzustellen, zum Beispiel durch Durchführen eines Formprozesses oder durch Anordnen bzw. Aufkleben von einer oder mehreren separat erzeugten Barrierestrukturen 170. Hierauf kann der Optikverbund 180 angeordnet werden, ebenfalls zum Beispiel durch Kleben. Nachfolgend kann der Sensorverbund in separate Sensoren 100 vereinzelt werden (jeweils nicht dargestellt).
  • In entsprechender Weise ist die Möglichkeit gegeben, einen Optikverbund 180 zu verwenden, welcher eine oder mehrere Barrierestrukturen 170 an einer Seite aufweist. Hierbei kann der Optikverbund 180 mit der wenigstens einen Barrierestruktur 170 auf der durch die strahlungsdurchlässigen Elemente 195 und die Einbettungsschicht 130 gebildeten Oberfläche angeordnet werden, zum Beispiel durch Kleben. Anschließend kann die Vereinzelung in separate Sensoren 100 erfolgen (jeweils nicht dargestellt).
  • Eine weitere Alternative ist ein Vorgehen entsprechend der 17, 18, also ein Anordnen des Optikverbunds 180 auf der durch die strahlungsdurchlässigen Elemente 195 und die Einbettungsschicht 130 gebildeten Oberfläche unter Verwendung eines strahlungsundurchlässigen Klebstoffs 175. Durch Aushärten des in flüssiger bzw. zähflüssiger Form aufgebrachten Klebstoffs kann der Optikverbund 180 auf der mit den Halbleiterchips 121, 122 und den weiteren Bestandteilen versehenen Leiterplatte 110 befestigt werden und können eine oder mehrere Barrierestrukturen 170 gebildet werden. Anschließend kann der Sensorverbund in separate Sensoren 100 vereinzelt werden (jeweils nicht dargestellt).
  • Die oben beschriebenen Verfahrensabläufe können in entsprechender Weise zur Anwendung kommen, um Sensoren 100 herzustellen, welche abweichend von den oben beschriebenen und in den Figuren abgebildeten Ausgestaltungen andere Anzahlen an Emittern 121 und/oder Detektoren 122 aufweisen. In diesem Zusammenhang wird ferner auf die Möglichkeit hingewiesen, anstelle von Detektoren 122 mit mehreren Detektionsbereichen 124 separate Detektoren 122 einzusetzen, welche zur Strahlungsdetektion in unterschiedlichen Wellenlängenbereichen ausgebildet sein können. Darüber hinaus können zum Beispiel Emitter 121 zur Anwendung kommen, welche zur Emission von sichtbarer Lichtstrahlung ausgebildet sind.
  • Die oben beschriebenen Verfahrensabläufe können ferner derart abgewandelt werden, dass Sensoren 100 gefertigt werden, welche lediglich einen Detektor 122 aufweisen. Hierzu können lediglich Detektoren 122 auf der Leiterplatte 110 angeordnet werden, und kann ein am Verfahrensende vorliegender Sensorverbund in Sensoren 100 mit einem einzelnen Detektor 122 vereinzelt werden.
  • Zur beispielhaften Veranschaulichung ist in 25 eine Vereinzelung eines Sensorverbunds in Sensoren 100 mit lediglich einem Detektor 122 gezeigt. Zuvor wurden Verfahrensschritte entsprechend des anhand der 1 bis 9 erläuterten Verfahrens durchgeführt. Der Detektor 122 eines solchen Sensors 100 befindet sich auf einem Abschnitt der Leiterplatte 110, und ist in der oben beschriebenen Art und Weise an vorderseitige Kontaktflächen 117 der Leiterplatte 110 elektrisch angeschlossen. Der Detektor 122 ist von einem Abschnitt der Einbettungsschicht 130 umfangsseitig umschlossen. Auf dem Detektor 122 befindet sich ein durch einen Formprozess ausgebildetes strahlungsdurchlässiges optisches Element 160 in Form einer Linse mit einer gekrümmten Oberfläche.
  • Die oben beschriebenen Verfahrensabläufe können des Weiteren derart abgewandelt werden, dass anstelle einer Leiterplatte bzw. eines PCB-Substrats eine leiterrahmenbasierte Trägerplatte 110 eingesetzt wird. Zur beispielhaften Veranschaulichung zeigen die 26 bis 29 ein weiteres in diesem Sinne durchgeführtes Verfahren anhand von seitlichen Schnittdarstellungen. Dieses Verfahren entspricht, abgesehen von der Verwendung der leiterrahmenbasierten Trägerplatte 110, dem anhand der 1 bis 9 erläuterten Verfahren.
  • In dem Verfahren wird ein metallischer Leiterrahmen 250 bereitgestellt, wie in 26 ausschnittsweise gezeigt ist. Der Leiterrahmen 250 weist nebeneinander angeordnete Leiterrahmenabschnitte 251 und stegförmige Verbindungsstrukturen 252 auf, von welchen in der Schnittansicht von 26 lediglich zwei Verbindungsstrukturen 252 gestrichelt angedeutet sind. Die hier dargestellten Gegebenheiten können in einer Ebene sich vielfach wiederholend nebeneinander vorliegen. In diesem Zusammenhang können weitere und aus der Schnittebene von 26 heraus und in die Schnittebene hinein verlaufende Verbindungsstrukturen 252 vorgesehen sein, welche mit weiteren Leiterrahmenabschnitten 251 verbunden sind (nicht dargestellt). Über die Verbindungsstrukturen 252 sind die Leiterrahmenabschnitte 251 von verschiedenen der herzustellenden Sensoren 100 miteinander verbunden.
  • Wie in 26 angedeutet ist, können die Leiterrahmenabschnitte 251 am Rand eine stufenförmige Gestalt besitzen. Auf diese Weise kann eine Verankerung mit einem nachfolgend zum Bereitstellen der Trägerplatte 110 verwendeten isolierenden Kunststoffmaterial 254 erzielt werden.
  • Wie in 27 dargestellt ist, wird der Leiterrahmen 250 derart mit dem Kunststoffmaterial 254 umformt, dass die hierdurch gebildete Trägerplatte 110 zwei ebene entgegengesetzte Hauptseiten aufweist, welche durch den Leiterrahmen 250 und das Kunststoffmaterial 254 gebildet sind. Bei der in den Figuren nach oben gerichteten Seite handelt es sich um eine Vorderseite, und bei der nach unten gerichteten Seite um eine Rückseite der Trägerplatte 110. Mit Hilfe des Kunststoffmaterials 254 werden Zwischenräume des Leiterahmens 250, also zwischen den Leiterrahmenabschnitten 251 und den Verbindungsstrukturen 252, verschlossen. Das Umformen des Leiterahmens 250 mit dem Kunststoffmaterial 254 kann mit Hilfe eines Formprozesses wie zum Beispiel eines Spritzpressprozesses durchgeführt werden (nicht dargestellt). Bei der leiterrahmenbasierten Trägerplatte 110 bilden die Leiterrahmenabschnitte 251 vorderseitige zugängliche Kontaktflächen 117 und rückseitige zugängliche Kontaktflächen 118.
  • Nach dem Bereitstellen der leiterrahmenbasierten Trägerplatte 110 werden weitere der oben bereits erläuterten Schritte durchgeführt. Wie in 28 dargestellt ist, werden Halbleiterchips 121, 122 auf der Vorderseite der Trägerplatte 110 bzw. auf Leiterrahmenabschnitten 215 montiert, und wird eine seitlich an die Halbleiterchips 121, 122 angrenzende Einbettungsschicht 130 auf der Trägerplatte 110 ausgebildet. Im Rahmen der Chipmontage können die Halbleiterchips 121, 122 über deren Rückseitenkontakte und ein elektrisch leitfähiges Verbindungsmittel mit vorderseitigen Kontaktflächen 117 der entsprechenden Leiterrahmenabschnitte 251 elektrisch verbunden werden. Des Weiteren werden die Vorderseitenkontakte der Halbleiterchips 121, 122 mit vorderseitigen Kontaktflächen 117 von weiteren Leiterrahmenabschnitten 251 der Trägerplatte 110 elektrisch verbunden. Hierbei kommen Kontaktschichten 140 zum Einsatz, wie in 28 angedeutet ist. In diesem Zusammenhang können oben genannte Merkmale und Aspekte in entsprechender Weise zu Anwendung kommen. Beispielsweise können vor dem Ausbilden der Kontaktschichten 140 isolierende Schichten 150 zur Kurzschlussvermeidung im Bereich der Halbleiterchips 121, 122 ausgebildet werden. Die Vorderseitenkontakte können ausschließlich über die Kontaktschichten 140 mit Kontaktflächen 117 verbunden werden, wobei zuvor Ausnehmungen 135 in der Einbettungsschicht 130 ausgebildet werden. Möglich ist es auch, die Vorderseitenkontakte über Kontaktschichten 140 und elektrische Verbindungselemente 155 mit Kontaktflächen 117 zu verbinden, wobei die elektrischen Verbindungselemente 155 vor dem Ausbilden der Einbettungsschicht 130 auf Kontaktflächen 117 der Trägerplatte 110 angeordnet werden. Für weitere Details wird auf die obige Beschreibung zu den 5, 6 verwiesen, welche hier analog angewendet werden kann.
  • Im Anschluss hieran werden, wie in 29 gezeigt ist, strahlungsdurchlässige optische Elemente 160 in Form von Linsen mit einer gekrümmten Oberfläche auf der mit den Halbleiterchips 121, 122 und den weiteren Bestandteilen versehenen Trägerplatte 110 bzw. auf der durch die Halbleiterchips 121, 122, die Einbettungsschicht 130, die isolierenden Schichten 150 und die Kontaktschichten 140 gebildeten Oberfläche hergestellt. Die optischen Elemente 160, welche auf jedem der Halbleiterchips 121, 122 vorgesehen sind, können wie oben beschrieben in paralleler Weise gemeinsam mit Hilfe eines Formprozesses bzw. UV-Formprozesses erzeugt werden. Für weitere Details wird auf die obige Beschreibung zu 7 verwiesen.
  • Anschließend wird, wie ebenfalls in 29 gezeigt ist, ein Vereinzelungsprozess durchgeführt, um den nach dem Ausbilden der optischen Elemente 160 vorliegenden Sensorverbund in separate Sensoren 100 zu unterteilen. Hierbei werden die Trägerplatte 110 und die Einbettungsschicht 130 entlang der Trennlinien 200 durchtrennt. In Bezug auf die Trägerplatte 110 erfolgt das Durchtrennen im Bereich der Verbindungsstrukturen 252 des Leiterahmens 250. Dies hat zur Folge, dass die Leiterrahmenabschnitte 251 bei jedem der vereinzelten Sensoren 100 nicht mehr über Material des Leiterahmens 250 verbunden sind. Jeder auf diese Art und Weise gebildete Sensor 100 weist einen Abschnitt der Trägerplatte 110, einen Abschnitt der Einbettungsschicht 130, einen Emitter 121, einen Detektor 122 und zwei dem Emitter 121 und dem Detektor 122 zugeordnete optische Elemente 160 auf. Die Rückseitenkontakte und Vorderseitenkontakte der Halbleiterchips 121, 122 sind an vorderseitige Kontaktflächen 117 der zugehörigen Leiterrahmenabschnitte 251 angeschlossen, und können daher über die rückseitigen Kontaktflächen 118 elektrisch kontaktiert werden.
  • Die anderen der oben erläuterten Verfahrensabläufe sowie deren oben beschriebene mögliche Abwandlungen können ebenfalls mit Hilfe der leiterrahmenbasierten Trägerplatte 110 durchgeführt werden, deren Herstellung entsprechend der 26, 27 erfolgen kann. In diesem Zusammenhang kann zum Beispiel ein Optikverbund 180 auf der mit den Halbleiterchips 121, 122 und weiteren Bestandteilen versehenen Trägerplatte 110 bzw. auf der durch die Halbleiterchips 121, 122, die Einbettungsschicht 130, die isolierenden Schichten 150 und die Kontaktschichten 140 gebildeten Oberfläche angeordnet werden, zum Beispiel unter Verwendung eines strahlungsundurchlässigen Klebstoffs 175, wie es anhand der 17, 18 erläutert wurde.
  • Weitere mögliche Varianten sind diejenigen, wie sie anhand der 10 bis 16 erläutert wurden. In diesem Sinne kann wenigstens eine Barrierestruktur 170 auf der die Halbleiterchips 121, 122 und weitere Bestandteile tragenden Trägerplatte 110 bereitgestellt werden, zum Beispiel durch Durchführen eines Formprozesses oder durch separates Erzeugen und nachfolgendes Anordnen, und anschließend kann ein Optikverbund 180 auf der wenigstens einen Barrierestruktur 170 platziert werden. Des Weiteren kann ein mit wenigstens einer Barrierestruktur 170 ausgestatteter Optikverbund 180 auf der die Halbleiterchips 121, 122 und weitere Bestandteile tragenden Trägerplatte 110 angeordnet werden.
  • Auch die anhand der 19 bis 24 erläuterten Verfahrensabläufe können in entsprechender Weise mit der leiterrahmenbasierten Trägerplatte 110 durchgeführt werden, indem Vorderseitenkontakte von Halbleiterchips 121, 122 über Bonddrähte 190 an vorderseitige Kontaktflächen 117 von Leiterrahmenabschnitten 251 angeschlossen werden. Darüber hinaus können in entsprechender Weise Sensoren 100 mit anderen Anzahlen von Halbleiterchips 121, 122, einschließlich Sensoren 100 mit lediglich einem Detektor 122, gefertigt werden.
  • Neben den oben beschriebenen und abgebildeten Ausführungsformen sind weitere Ausführungsformen vorstellbar, welche weitere Abwandlungen und/oder Kombinationen von Merkmalen umfassen können. Es ist zum Beispiel möglich, anstelle der oben angegebenen Materialien andere Materialien für Sensoren 100 zu verwenden. Ferner können folgende, nicht dargestellte Abwandlungen in Betracht kommen.
  • Eine mögliche Abwandlung besteht zum Beispiel darin, strahlungsdurchlässige optische Elemente vorzusehen, welche nicht in Form von Linsen mit einer oder zwei gekrümmten Oberflächen verwirklicht sind. Möglich sind auch optische Elemente mit anders geformten optischen Oberflächen, welche zum Beispiel kegelförmige oder pyramidenförmige Strukturelemente aufweisen. Ein weiteres Beispiel sind optische Elemente in Form von Fresnellinsen. Auch solche optischen Elemente können in einem Formprozess erzeugt werden oder als Bestandteile eines Optikverbunds verwirklicht sein.
  • Wie oben beschrieben wurde, können die anhand der Figuren erläuterten Verfahrensabläufe derart durchgeführt werden, dass sämtliche strahlungsdurchlässigen optischen Elemente gemeinsam auf der mit den Halbleiterchips versehenen Trägerplatte bereitgestellt werden. Möglich ist es auch, dass mehrere Untergruppen (Cluster) aus strahlungsdurchlässigen optischen Elementen bereitgestellt werden. Hierbei können jeweils mehrere strahlungsdurchlässige optische Elemente von einzelnen Untergruppen gemeinsam auf der mit den Halbleiterchips versehenen Trägerplatte bereitgestellt werden. Ein solches Vorgehen ist zum Beispiel möglich in Bezug auf Verfahrensabläufe, in welchen ein Optikverbund zur Anwendung kommt. Anstelle der Verwendung eines Optikverbunds, welcher sämtliche optischen Elemente der im Verbund gefertigten Sensoren aufweist, können mehrere separate Optikverbünde eingesetzt und auf der mit den Halbleiterchips versehenen Trägerplatte angeordnet werden. Hierbei kann jeder Optikverbund jeweils eine Untergruppe aus mehreren miteinander verbundenen strahlungsdurchlässigen optischen Elementen aufweisen.
  • Eine weitere mögliche Abwandlung sind zum Beispiel Sensoren, welche neben einem oder mehreren optoelektronischen Halbleiterchips wenigstens einen Halbleiterchip eines anderen Typs aufweisen. Hierbei kann es sich zum Beispiel um einen Treiberchip handeln.
  • Die verwendeten Detektoren können zusätzliche Schaltungsstrukturen zur Auswertung aufweisen. Solche Detektoren können zum Beispiel in Form von ASIC-Chips (Application Specific Integradetd Circuit) verwirklicht sein.
  • Des Weiteren können zum Ausbilden von Sensoren verwendete Halbleiterchips einen, oder auch mehrere Vorderseitenkontakte aufweisen. Letztere Variante kann zum Beispiel in Bezug auf Detektoren mit mehreren Detektionsbereichen in Betracht kommen, wodurch diese getrennt betrieben werden können. Möglich sind auch zum Beispiel Ausgestaltungen, in welchen Halbleiterchips lediglich Vorderseitenkontakte aufweisen. In entsprechender Weise können Halbleiterchips mit mehreren Rückseitenkontakten zum Einsatz kommen. Oben beschriebene Merkmale und Details können in entsprechender Weise für die mehreren Kontakte eines Halbleiterchips zur Anwendung kommen. Bei einem Halbleiterchip mit mehreren Vorderseitenkontakten kann zum Beispiel jeder Vorderseitenkontakt über eine Kontaktschicht sowie gegebenenfalls zusätzlich über ein elektrisches Verbindungselement mit einer Kontaktfläche einer Trägerplatte verbunden sein. Möglich ist auch der Einsatz von Bonddrähten.
  • Obwohl die Erfindung im Detail durch bevorzugte Ausführungsbeispiele näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.

Claims (15)

  1. Verfahren zum Herstellen von Sensoren (100), umfassend: Bereitstellen einer Trägerplatte (110); Anordnen von Halbleiterchips (122) auf der Trägerplatte (110), wobei die Halbleiterchips wenigstens strahlungsdetektierende Halbleiterchips (122) umfassen; Bereitstellen von strahlungsdurchlässigen optischen Elementen (160, 181) auf der mit den Halbleiterchips (122) versehenen Trägerplatte (110), wobei mehrere strahlungsdurchlässige optische Elemente (160, 181) gemeinsam auf der mit den Halbleiterchips (122) versehenen Trägerplatte (110) bereitgestellt werden; und Vereinzeln der mit den Halbleiterchips (122) und den strahlungsdurchlässigen optischen Elementen (160, 181) versehenen Trägerplatte (110), so dass separate Sensoren (100) gebildet werden, welche einen Abschnitt der Trägerplatte (110), wenigstens einen strahlungsdetektierenden Halbleiterchip (122) und wenigstens ein strahlungsdurchlässiges optisches Element (160, 181) aufweisen, wobei strahlungsdurchlässige Elemente (195) auf Halbleiterchips (122) angeordnet werden, wobei Vorderseitenkontakte von Halbleiterchips (122) über Bonddrähte (190) mit Kontaktflächen (117) der Trägerplatte (110) elektrisch verbunden werden, und wobei eine die Halbleiterchips (122) und Bonddrähte (190) verkapselnde und seitlich an die strahlungsdurchlässigen Elemente (195) angrenzende Einbettungsschicht (130) auf der Trägerplatte (110) ausgebildet wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die auf der Trägerplatte (110) angeordneten Halbleiterchips strahlungsemittierende Halbleiterchips (121) umfassen, und wobei die durch das Vereinzeln gebildeten Sensoren (100) wenigstens einen strahlungsemittierenden Halbleiterchip (121) aufweisen.
  3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei die strahlungsdurchlässigen Elemente (195) und die Einbettungsschicht (130) eine ebene Oberfläche bilden, und wobei das Bereitstellen der strahlungsdurchlässigen optischen Elemente (160, 181) nach dem Ausbilden der Einbettungsschicht (130) und auf der durch die strahlungsdurchlässigen Elemente (195) und die Einbettungsschicht (130) gebildeten ebenen Oberfläche durchgeführt wird.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die strahlungsdurchlässigen Elemente (195) aus einem Glasmaterial ausgebildet sind und eine plättchenförmige Gestalt besitzen.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Bereitstellen der strahlungsdurchlässigen optischen Elemente (160) ein Formen und Aushärten einer Formmasse (165) auf der mit den Halbleiterchips (121, 122) versehenen Trägerplatte (110) umfasst.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, wobei die Formmasse (165) eine UV-härtende Formmasse ist, und wobei zum Aushärten der Formmasse (165) eine Bestrahlung mit UV-Strahlung (220) durchgeführt wird.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Bereitstellen der strahlungsdurchlässigen optischen Elemente (181) Folgendes umfasst: Separates Herstellen eines Optikverbunds (180), welcher miteinander verbundene strahlungsdurchlässige optische Elemente (181) aufweist; und Anordnen des Optikverbunds (180) auf der mit den Halbleiterchips (121, 122) versehenen Trägerplatte (110).
  8. Verfahren nach Anspruch 7, wobei der Optikverbund (180) unter Verwendung eines strahlungsundurchlässigen Klebstoffs (175) auf der mit den Halbleiterchips (121, 122) versehenen Trägerplatte (110) angeordnet wird.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, wobei durch ein Aushärten des Klebstoffs (175) wenigstens eine strahlungsundurchlässige Barrierestruktur (170) gebildet wird.
  10. Verfahren nach Anspruch 7, wobei eine strahlungsundurchlässige Barrierestruktur (170) auf der mit den Halbleiterchips (121, 122) versehenen Trägerplatte (110) bereitgestellt wird, und wobei der Optikverbund (180) auf der Barrierestruktur (170) angeordnet wird.
  11. Verfahren nach Anspruch 10, wobei das Bereitstellen der Barrierestruktur (170) ein Formen und Aushärten einer Formmasse auf der mit den Halbleiterchips (121, 122) versehenen Trägerplatte (110) umfasst.
  12. Verfahren nach Anspruch 10, wobei die Barrierestruktur (170) separat hergestellt und auf der mit den Halbleiterchips (121, 122) versehenen Trägerplatte (110) angeordnet wird.
  13. Verfahren nach Anspruch 7, wobei der Optikverbund (180) eine strahlungsundurchlässige Barrierestruktur (170) aufweist.
  14. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die bereitgestellte Trägerplatte (110) eine Leiterplatte ist.
  15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei die bereitgestellte Trägerplatte (110) einen Leiterrahmen (250) aufweist.
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