DE112017007501T5 - Herstellung eines chipmoduls - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Chipmoduls. Das Verfahren umfasst ein Bereitstellen eines Trägers, ein Anordnen von Halbleiterchips auf dem Träger, ein Aufbringen eines elektrisch isolierenden Materials auf dem Träger und ein Strukturieren des Trägers derart, dass das Chipmodul bereitgestellt wird. Das Chipmodul umfasst durch das Strukturieren des Trägers hergestellte getrennte Trägerabschnitte. Die Trägerabschnitte des Chipmoduls sind mittels des elektrisch isolierenden Materials verbunden. Die Erfindung betrifft ferner ein Chipmodul.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Chipmoduls. Ferner betrifft die Erfindung ein Chipmodul.
  • Zur Anzeige von Bildern, Videos und Informationen in Außen- und Innenbereichen wird die Verwendung von LED-Videowänden (LED, Light Emitting Diode) immer üblicher. Eine LED-Videowand kann mehrere LED-Module umfassen, die nebeneinander angeordnet sind. Ein LED-Modul, auch als LED-Kachel bezeichnet, kann eine Leiterplatte umfassen, auf der mehrere diskrete LED-Bauteile angeordnet sein können. Die LED-Bauteile können gehäuste SMT-Bauteile (SMT, Surface Mounting Technology) sein, die eine oder mehrere LED-Chips umfassen.
  • Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung eines verbesserten Chipmoduls und eines verbesserten Verfahrens zur Herstellung eines Chipmoduls.
  • Diese Aufgabe wird mittels der Merkmale der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Weitere bevorzugte Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen offenbart.
  • Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung eines Chipmoduls vorgeschlagen. Das Verfahren umfasst ein Bereitstellen eines Trägers, ein Anordnen von Halbleiterchips auf dem Träger, ein Aufbringen eines elektrisch isolierenden Materials auf dem Träger und ein Strukturieren des Trägers derart, dass das Chipmodul bereitgestellt wird. Das Chipmodul umfasst durch das Strukturieren des Trägers hergestellte getrennte Trägerabschnitte. Die Trägerabschnitte des Chipmoduls sind mittels des elektrisch isolierenden Materials verbunden.
  • Statt des Anordnens von gehäusten Bauteilen bzw. diskreten Gehäusen mit einem oder mehreren Halbleiterchips auf einem Träger umfasst das Verfahren ein Anordnen von Halbleiterchips, das heißt ungehäusten Dies, auf dem Träger. Infolgedessen ist es möglich, das Chipmodul derart herzustellen, dass die Halbleiterchips in unmittelbarer Nähe zueinander angeordnet sind.
  • Mittels des Strukturierens des Trägers wird der Träger in diskrete Trägerabschnitte unterteilt. Folglich können entsprechende Chipbauteile hergestellt werden, wobei jedes Chipbauteil mindestens einen Trägerabschnitt umfasst. Bei dem auf diese Weise bereitgestellten Chipmodul sind die Trägerabschnitte nicht mehr durch Material des ursprünglichen Trägers verbunden. Stattdessen sind die Trägerabschnitte und somit die Chipbauteile durch das elektrisch isolierende Material, das vor dem Strukturierungsschritt auf dem Träger aufgebracht wird, verbunden und werden durch dieses zusammengehalten. Auf diese Weise können die Trägerabschnitte und die Chipbauteile elektrisch voneinander isoliert sein. Diese Ausgestaltung ermöglicht eine unabhängige Stromzuführung und einen unabhängigen Betrieb der Chipbauteile.
  • Im Folgenden werden weitere mögliche Details und Ausführungsformen des Verfahrens und des mittels des Verfahrens hergestellten Chipmoduls angeführt.
  • Das gemäß dem Verfahren hergestellte Chipmodul kann ein QFN-Modul bzw. QFN-Panel (Quad Flat No Leads) sein, das für eine Oberflächenmontage (SMT, Surface-Mounting Technology) geeignet ist.
  • Die Schritte des vorgeschlagenen Herstellungsverfahrens können in der oben angegebenen Reihenfolge durchgeführt werden. Folglich kann der Träger bereitgestellt werden, anschließend können die Halbleiterchips auf dem Träger angeordnet werden, anschließend kann das elektrisch isolierende Material auf dem Träger aufgebracht werden, und danach kann der Träger strukturiert werden.
  • Der bereitgestellte Träger kann zumindest teilweise ein elektrisch leitfähiges bzw. metallisches Material umfassen. Des Weiteren kann der Träger zwei entgegengesetzte Hauptseiten, das heißt eine Vorderseite und eine Rückseite, aufweisen. Das Anordnen der Halbleiterchips und Aufbringen des elektrisch isolierenden Materials kann auf der Vorderseite des Trägers durchgeführt werden. Das Strukturieren des Trägers kann an bzw. von der Rückseite des Trägers her durchgeführt werden. Die durch das Strukturieren des Trägers bereitgestellten Trägerabschnitte bzw. ein Teil der Trägerabschnitte können bzw. kann jeweils mindestens einen Halbleiterchip tragen. In gleicher Weise können die durch das Strukturieren des Trägers bereitgestellten Chipbauteile jeweils mindestens einen Halbleiterchip umfassen.
  • Das Strukturieren des Trägers kann ein Durchtrennen bzw. Entfernen eines Teils des Trägers umfassen. Des Weiteren kann das Strukturieren des Trägers mittels eines mechanischen Prozesses durchgeführt werden. Beispielsweise kann ein Säge- oder Schneidprozess durchgeführt werden. Ein anderer möglicher Prozess ist Laserschneiden. Es ist möglich, nicht nur den Träger in dem Strukturierungsschritt zu durchtrennen, sondern auch einen Teil des elektrisch isolierenden Materials zu durchtrennen bzw. zu entfernen. Des Weiteren können Aussparungen bzw. Gräben in dem Strukturierungsschritt ausgebildet werden. Die Aussparungen oder Gräben können in Form einer zusammenhängenden Gitterstruktur hergestellt werden und können an einer Rückseite des bereitgestellten Chipmoduls vorliegen.
  • Im Zusammenhang mit dem Anordnen der Halbleiterchips auf dem Träger können des Weiteren elektrische Verbindungen zwischen den Halbleiterchips und dem Träger hergestellt werden. In dieser Hinsicht kann das Montieren der Halbleiterchips auf dem Träger und Herstellen von elektrischen Verbindungen das Durchführen von Prozessen wie zum Beispiel Löten, Kleben und/oder Drahtbonden umfassen.
  • In einer weiteren Ausführungsform ist das mittels des Verfahrens hergestellte Chipmodul zum Erzeugen von elektromagnetischer Strahlung ausgebildet. In dieser Hinsicht ist gemäß einer weiteren Ausführungsform vorgesehen, dass die auf dem Träger angeordneten Halbleiterchips strahlungsemittierende Halbleiterchips sind. Die Halbleiterchips können zum Beispiel Leuchtdiodenchips (LED-Chips) sein, die zum Emittieren von Lichtstrahlung ausgebildet sind.
  • Hinsichtlich der oben genannten Ausführungsform kann das Chipmodul zum Beispiel als Festkörperlichtquelle in der Allgemeinbeleuchtung oder als Anzeigemodul für eine Videowand verwendet werden. Ein anderes Anwendungsbeispiel ist eine IR-Beleuchtung (IR, Infrared) zum Beispiel für CCTV (Closed Circuit Television). In Abhängigkeit der Anwendung kann das Chipmodul mit einer geeigneten Ausgestaltung und einem geeigneten Design hergestellt werden, und es können geeignete strahlungsemittierende Halbleiterchips auf dem Träger angeordnet werden. In diesem Zusammenhang wird durch das Anordnen der Halbleiterchips nahe beieinander, wie es oben beschrieben wurde, zum Beispiel die Bereitstellung einer hohen Videoauflösung innerhalb eines kleinen Bereichs oder eine homogene Ausleuchtung über einen großen Bereich ermöglicht.
  • In einer weiteren Ausführungsform werden zum Erzeugen einer ersten Lichtstrahlung ausgebildete Halbleiterchips, zum Erzeugen einer zweiten Lichtstrahlung ausgebildete Halbleiterchips und zum Erzeugen einer dritten Lichtstrahlung ausgebildete Halbleiterchips auf dem Träger angeordnet. Diese Ausführungsform kann für den Fall in Betracht gezogen werden, dass das Chipmodul ein Anzeigemodul für eine Videowand ist. In dieser Hinsicht können die erste, die zweite und die dritte Lichtstrahlung eine rote, eine grüne und eine blaue Lichtstrahlung (RBG) sein. Darüber hinaus kann das Strukturieren des Trägers derart durchgeführt werden, dass auf jedem Trägerabschnitt des bereitgestellten Chipmoduls ein Halbleiterchip zum Erzeugen der ersten Lichtstrahlung, ein Halbleiterchip zum Erzeugen der zweiten Lichtstrahlung und ein Halbleiterchip zum Erzeugen der dritten Lichtstrahlung angeordnet sind. In gleicher Weise können die durch das Strukturieren des Trägers bereitgestellten Chipbauteile jeweils einen Halbleiterchip zum Erzeugen der ersten Lichtstrahlung, einen Halbleiterchip zum Erzeugen der zweiten Lichtstrahlung und einen Halbleiterchip zum Erzeugen der dritten Lichtstrahlung umfassen.
  • In einer weiteren Ausführungsform ist das elektrisch isolierende Material ein flexibles Material. Beispielsweise kann ein Silikonmaterial verwendet werden. Auf diese Weise kann das mittels des Verfahrens hergestellte Chipmodul, das Trägerabschnitte und Chipbauteile umfasst, die mittels des elektrisch isolierenden Materials verbunden sind, einen biegsamen Aufbau aufweisen. Diese Ausgestaltung ermöglicht es, das Chipmodul beispielsweise auf einer gekrümmten Fläche zu montieren.
  • Alternativ können andere Materialien im Hinblick auf das elektrisch isolierende Material in Betracht gezogen werden. Ein Beispiel ist ein Epoxidmaterial. Auf diese Weise kann das mittels des Verfahrens hergestellte Chipmodul starr sein.
  • Das Aufbringen des elektrisch isolierenden Materials auf dem Träger kann mittels Prozessen wie zum Beispiel Verfüllen, Vergießen oder Formen durchgeführt werden.
  • Hinsichtlich des bereitgestellten Trägers können verschiedene Ausführungsformen in Betracht kommen. In einer möglichen Ausführungsform umfasst der Träger ein elektrisch isolierendes Trägermaterial und elektrische Leiterstrukturen. In dem Schritt des Anordnens von Halbleiterchips auf dem Träger können die Halbleiterchips auf elektrische Leiterstrukturen des Trägers montiert und elektrisch mit diesen verbunden werden.
  • Hinsichtlich der oben genannten Ausgestaltung des Trägers kann die folgende Ausführungsform in Betracht kommen. Bei dieser Ausführungsform ist der bereitgestellte Träger ein leiterrahmenbasierter Träger, der einen metallischen Leiterrahmen und eine mit dem metallischen Leiterrahmen verbundene Formmasse umfasst. Der metallische Leiterrahmen kann metallische Leiterrahmenabschnitte und metallische Verbindungsstrukturen, die die Leiterrahmenabschnitte verbinden, umfassen. Die Verbindungsstrukturen können eine stegartige Form aufweisen. Das Bereitstellen des metallischen Leiterrahmens kann ein Strukturieren einer metallischen Ausgangsschicht, beispielsweise durch Ätzen, umfassen. Danach kann ein Formprozess durchgeführt werden, in dem die Formmasse um den metallischen Leiterrahmen herum geformt werden kann. Die Formmasse kann ein elektrisch isolierendes Kunststoffmaterial wie zum Beispiel PC (Polycarbonat) oder PPA (Polyphthalamid) sein.
  • Hinsichtlich der Verwendung eines leiterrahmenbasierten Trägers können Halbleiterchips auf einem Teil der Leiterrahmenabschnitte des Leiterrahmens angeordnet werden. Ein anderer Teil der Leiterrahmenabschnitte kann zum Anschließen von Bonddrähten verwendet werden.
  • Das Strukturieren des leiterrahmenbasierten Trägers kann zudem derart durchgeführt werden, dass Verbindungstrukturen des metallischen Leiterrahmens durchtrennt werden können. Auf diese Weise können mittels der Verbindungsstrukturen realisierte Verbindungen der Leiterrahmenabschnitte unterbrochen werden. Die durch das Strukturieren des leiterrahmenbasierten Trägers hergestellten Trägerabschnitte können, abgesehen von der Formmasse, jeweils mehrere getrennte Leiterrahmenabschnitte umfassen. Auf jedem der Trägerabschnitte kann mindestens ein Halbleiterchip angeordnet sein.
  • In einer weiteren Ausführungsform umfasst der leiterrahmenbasierte Träger aus der Formmasse gebildete Formkörper, wobei jeder Formkörper eine Kavität umschließt. In dem Schritt des Anordnens der Halbleiterchips auf dem Träger werden die Halbleiterchips auf dem metallischen Leiterrahmen, das heißt auf Leiterrahmenabschnitten desselben, in den Kavitäten der Formkörper angeordnet. Des Weiteren wird das elektrisch isolierende Material in Bereichen seitlich von und zwischen den Formkörpern auf dem Träger aufgebracht.
  • Die Formkörper können mittels der Formmasse miteinander verbunden sein und können eine rahmenartige Form aufweisen. Die Kavitäten der Formkörper können in einer Richtung weg von dem Leiterrahmen eine sich aufweitende Querschnittsform aufweisen. Auf diese Weise können die Formkörper als Reflektoren dienen.
  • Das Strukturieren des leiterrahmenbasierten Trägers mit den Formkörpern kann ferner derart durchgeführt werden, dass die durch das Strukturieren hergestellten Trägerabschnitte jeweils einen Formkörper umfassen können, der eine Kavität umschließt, in der mindestens ein Halbleiterchip angeordnet sein kann.
  • In einer weiteren Ausführungsform werden die Kavitäten der Formkörper mit einem Verkapselungsmaterial verfüllt. Auf diese Weise können die innerhalb der Kavitäten angeordneten Halbleiterchips verkapselt werden und daher gegen äußere Einflüsse geschützt werden. Das Verkapselungsmaterial kann zum Beispiel ein klares und lichtdurchlässiges Material wie zum Beispiel ein Silikonmaterial sein.
  • Das Verkapselungsmaterial kann nicht nur für Verkapselungszwecke, sondern auch zur Strahlungskonversion verwendet werden. Bei solch einer Ausführungsform kann das Verkapselungsmaterial ein Grundmaterial wie zum Beispiel ein Silikonmaterial und darin eingebettete Leuchtstoffpartikel umfassen. Auf diese Weise kann das Verkapselungsmaterial eine durch die strahlungsemittierenden Halbleiterchips während des Betriebs erzeugte Lichtstrahlung zumindest teilweise konvertieren.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass der leiterrahmenbasierte Träger eine planare Form mit einer ebenen Vorderseite und einer ebenen Rückseite aufweist. In dieser Ausgestaltung können die Vorderseite und die Rückseite durch den metallischen Leiterrahmen und durch die Formmasse gebildet sein.
  • Hinsichtlich eines Trägers, der ein elektrisch isolierendes Trägermaterial und elektrische Leiterstrukturen umfasst, können auch die folgenden Ausgestaltungen in Betracht kommen.
  • In einer weiteren Ausführungsform ist der bereitgestellte Träger eine Leiterplatte. Die Leiterplatte kann ein elektrisch isolierendes Grundmaterial wie zum Beispiel FR4 und elektrische bzw. metallische Leiterstrukturen umfassen.
  • In einer weiteren Ausführungsform ist der bereitgestellte Träger ein keramischer Träger, der elektrische bzw. metallische Leiterstrukturen umfasst.
  • Im Hinblick auf die Verwendung einer Leiterplatte oder eines keramischen Trägers kann der Träger eine planare Form aufweisen. Des Weiteren können Halbleiterchips auf einem Teil der elektrischen Leiterstrukturen angeordnet werden. Ein anderer Teil der elektrischen Leiterstrukturen kann zum Anschließen von Bonddrähten verwendet werden. In dem Strukturierungsschritt können die Leiterplatte oder der keramische Träger durchtrennt werden, so dass getrennte Abschnitte der Leiterplatte oder des keramischen Trägers bereitgestellt werden. In diesen Ausgestaltungen können die getrennten Abschnitte der Leiterplatte oder des keramischen Trägers die Trägerabschnitte des Chipmoduls bilden.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass ein metallischer Leiterrahmen selbst als Träger in dem Herstellungsverfahren verwendet wird. Wie oben beschrieben wurde, kann der metallische Leiterrahmen metallische Leiterrahmenabschnitte und metallische Verbindungsstrukturen, die die Leiterrahmenabschnitte verbinden, umfassen. Die Verbindungsstrukturen können eine stegartige Form aufweisen. Bei dieser Ausführungsform können die Halbleiterchips auf einem Teil der Leiterrahmenabschnitte angeordnet werden. Ein anderer Teil der Leiterrahmenabschnitte kann zum Anschließen von Bonddrähten verwendet werden. In dem Strukturierungsschritt des Trägers können Verbindungsstrukturen des Leiterrahmens durchtrennt werden, so dass Verbindungen der Leiterrahmenabschnitte unterbrochen werden können. Infolgedessen können getrennte Leiterrahmenabschnitte bereitgestellt werden. Die getrennten Leiterrahmenabschnitte können die Trägerabschnitte des Chipmoduls bilden.
  • In einer weiteren Ausführungsform wird das elektrisch isolierende Material in Form einer Linsenstruktur auf dem Träger aufgebracht. Auf diese Weise kann ein strahlungsemittierendes Chipmodul mit einer vorbestimmten Abstrahlcharakteristik hergestellt werden. Beispielsweise kann die Linsenstruktur derart ausgebildet werden, dass eine gebündelte Abstrahlung mit einem engen Winkel und hoher Intensität ermöglicht wird. Dies kann zum Beispiel für eine Scheinwerfer- oder Taschenlampenbeleuchtung in Betracht kommen.
  • Hinsichtlich der oben genannten Ausführungsform kann das elektrisch isolierende Material ein klares und lichtdurchlässiges Material wie zum Beispiel ein Silikonmaterial sein. Das elektrisch isolierende Material kann mittels eines Formprozesses auf dem Träger aufgebracht werden. Des Weiteren kann die Linsenstruktur mehrere nebeneinander angeordnete Linsen umfassen bzw. in Form einer zusammenhängenden Linsenanordnung realisiert werden. Jede Linse der Linsenstruktur kann einem oder mehreren Halbleiterchips und einem oder mehreren durch das Strukturieren des Trägers hergestellten Trägerabschnitten zugeordnet sein.
  • Ferner können die auf dem Träger angeordneten Halbleiterchips mittels des elektrisch isolierenden Materials, das in Form der Linsenstruktur auf dem Träger aufgebracht wird, verkapselt werden. In dieser Hinsicht kann der bereitgestellte Träger eine planare Form aufweisen und kann zum Beispiel ein leiterrahmenbasierter Träger, eine Leiterplatte oder ein keramischer Träger sein. Es kann auch ein metallischer Leiterrahmen als Träger verwendet werden.
  • Das mittels des Verfahrens hergestellte Chipmodul umfasst diskrete Trägerabschnitte und Chipbauteile, die mittels des elektrisch isolierenden Materials verbunden sind. Diese Ausgestaltung ermöglicht eine einfache Vereinzelung des Chipmoduls. In dieser Hinsicht ist gemäß einer weiteren Ausführungsform vorgesehen, dass das Chipmodul in kleinere Chipmodule vereinzelt wird, indem nur das elektrisch isolierende Material durchtrennt wird.
  • Hinsichtlich des Herstellungsverfahrens wird ferner auf die Möglichkeit der Durchführung des Verfahrens auf eine solche Weise, dass mehrere Chipmodule zusammen erzeugt werden, hingewiesen. In diesem Fall kann durch Bereitstellen eines Trägers, Anordnen von Halbleiterchips auf dem Träger und Aufbringen eines elektrisch isolierenden Materials auf dem Träger eine Anordnung von verbundenen und kurzgeschlossenen Modulen bereitgestellt werden. Der anschließende Schritt des Strukturierens des Trägers kann zusätzlich ein vollständiges Durchtrennen bzw. Vereinzeln der Modulanordnung zum Bereitstellen von getrennten Chipmodulen umfassen, die jeweils eine Ausgestaltung wie oben beschrieben bzw. gemäß einer oder mehreren der oben beschriebenen Ausführungsformen aufweisen.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Chipmodul vorgeschlagen. Das Chipmodul umfasst getrennte Trägerabschnitte, die mittels eines elektrisch isolierenden Materials verbunden sind, und Halbleiterchips, die auf mindestens einem Teil der Trägerabschnitte angeordnet sind.
  • Das Chipmodul kann durch Durchführen des oben beschriebenen Verfahrens oder einer oder mehrerer der oben beschriebenen Ausführungsformen des Verfahrens hergestellt sein. Ferner sei erwähnt, dass Aspekte und Details, die oben unter Bezugnahme auf das Herstellungsverfahren genannt wurden, auch auf das Chipmodul angewandt werden können. Umgekehrt können nachfolgend unter Bezugnahme auf das Chipmodul angeführte Aspekte und Details auch auf das Herstellungsverfahren angewandt werden.
  • Hinsichtlich der Trägerabschnitte kann das Chipmodul zum Beispiel Aussparungen bzw. Gräben umfassen, mittels derer die Trägerabschnitte voneinander getrennt sind. Die Aussparungen oder Gräben können an der Rückseite des Chipmoduls vorhanden sein und können in Form einer zusammenhängenden Gitterstruktur ausgebildet sein. Des Weiteren kann das Chipmodul Chipbauteile umfassen, die durch das elektrisch isolierende Material verbunden sind, wobei jedes Chipbauteil mindestens einen Trägerabschnitt und mindestens einen Halbleiterchip umfasst.
  • In einer weiteren Ausführungsform sind die Halbleiterchips des Chipmoduls strahlungsemittierende Halbleiterchips. In dieser Hinsicht kann das Chipmodul zum Beispiel eine Festkörperlichtquelle, eine IR-Lichtquelle oder ein Anzeigemodul für eine Videowand sein. Hinsichtlich der letzteren Ausgestaltung kann das Chipmodul des Weiteren Halbleiterchips, die zum Erzeugen einer ersten (zum Beispiel roten) Lichtstrahlung ausgebildet sind, Halbleiterchips, die zum Erzeugen einer zweiten (zum Beispiel grünen) Lichtstrahlung ausgebildet sind, und Halbleiterchips, die zum Erzeugen einer dritten (zum Beispiel blauen) Lichtstrahlung ausgebildet sind, umfassen.
  • In einer weiteren Ausführungsform ist das elektrisch isolierende Material ein elastisches Material. In entsprechender Weise kann das Chipmodul flexibel sein. Diese Ausgestaltung ermöglicht es, das Chipmodul zum Beispiel auf einer gekrümmten Fläche zu montieren.
  • In einer weiteren Ausführungsform sind die diskreten Trägerabschnitte des Chipmoduls Abschnitte eines strukturierten Trägers. Mit anderen Worten, die Trägerabschnitte können durch Strukturieren bzw. Durchtrennen eines zuvor unstrukturierten und zusammenhängenden Trägers bei der Herstellung des Chipmoduls gebildet sein.
  • In einer weiteren Ausführungsform umfasst jeder Trägerabschnitt ein elektrisch isolierendes Trägermaterial und elektrische Leiterstrukturen. Die Halbleiterchips können auf elektrischen Leiterstrukturen der Trägerabschnitte angeordnet und mit diesen elektrisch verbunden sein.
  • In einer weiteren Ausführungsform umfasst jeder Trägerabschnitt metallische Leiterrahmenabschnitte und eine mit den Leiterrahmenabschnitten verbundene Formmasse. Diese Ausführungsform kann durch Strukturieren eines leiterrahmenbasierten Trägers bei der Herstellung des Chipmoduls realisiert sein.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst jeder Trägerabschnitt einen aus der Formmasse gebildeten Formkörper, wobei der Formkörper eine Kavität umschließt. Des Weiteren sind die Halbleiterchips in den Kavitäten der Formkörper auf Leiterrahmenabschnitten angeordnet, und das elektrisch isolierende Material ist in Bereichen seitlich von und zwischen den Formkörpern angeordnet.
  • In einer weiteren Ausführungsform sind die Kavitäten der Formkörper mit einem Verkapselungsmaterial verfüllt. Das Verkapselungsmaterial kann zum Beispiel ein klares und lichtdurchlässiges Material sein. Alternativ kann das Verkapselungsmaterial ein Grundmaterial und darin eingebettete Leuchtstoffpartikel umfassen. Auf diese Weise kann eine Strahlungskonversion mittels des Verkapselungsmaterials bewirkt werden.
  • In weiteren Ausführungsformen sind die Trägerabschnitte des Chipmoduls Abschnitte einer Leiterplatte oder Abschnitte eines elektrische Leiterstrukturen umfassenden keramischen Trägers. In einer weiteren Ausführungsform sind die Trägerabschnitte Abschnitte eines metallischen Leiterrahmens. Diese Ausführungsformen können durch Strukturieren einer Leiterplatte, eines keramischen Trägers oder eines Leiterrahmens bei der Herstellung des Chipmoduls realisiert werden.
  • In einer weiteren Ausführungsform ist das elektrisch isolierende Material in Form einer Linsenstruktur ausgebildet. Auf diese Weise kann das Chipmodul eine vorbestimmte Abstrahlcharakteristik aufweisen. Die Linsenstruktur kann in Form einer zusammenhängenden Linsenanordnung, die mehrere nebeneinander angeordnete verbundene Linsen umfasst, realisiert sein. Jede Linse der Linsenstruktur kann einem oder mehreren Halbleiterchips und einem oder mehreren Trägerabschnitten zugeordnet sein. Des Weiteren können die Halbleiterchips des Chipmoduls mittels der Linsenstruktur verkapselt sein.
  • Die vorteilhaften Ausführungsformen und Weiterbildungen der Erfindung, wie sie oben erläutert wurden und/oder in den abhängigen Ansprüchen wiedergegeben sind, können - abgesehen beispielsweise von Fällen klarer Abhängigkeiten oder inkompatibler Alternativen - einzeln oder ansonsten in willkürlicher Kombination miteinander angewandt werden.
  • Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung und die Art und Weise, wie sie erreicht werden, werden in Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen, die im Zusammenhang mit den schematischen Zeichnungen ausführlicher erläutert werden, deutlicher und besser verständlich; wobei in den Zeichnungen:
    • 1 bis 5 einen möglichen Verfahrensablauf zur Herstellung eines Chipmoduls basierend auf seitlichen Darstellungen zeigen, umfassend ein Bereitstellen eines leiterrahmenbasierten Trägers, wobei der leiterrahmenbasierte Träger Formkörper mit einer Kavität umfasst, ein Anordnen von strahlungsemittierenden Halbleiterchips auf dem Träger in den Kavitäten der Formkörper, ein Verfüllen der Kavitäten der Formkörper mit einem Verkapselungsmaterial, ein Aufbringen eines elektrisch isolierenden Materials auf dem Träger in Bereichen seitlich von und zwischen den Formkörpern, und ein Durchführen eines Strukturierungsprozesses derart, dass das Chipmodul bereitgestellt wird, wobei das Chipmodul durch das Strukturieren hergestellte getrennte und mittels des elektrisch isolierenden Materials verbundene Trägerabschnitte umfasst;
    • 6 bis 10 entsprechende Draufsichten von bei dem Verfahren der 1 bis 5 vorliegenden Gegebenheiten zeigen;
    • 11 und 12 entsprechende Unteransichten von bei dem Verfahren der 1 bis 5 vorliegenden Gegebenheiten zeigen;
    • 13 eine seitliche Darstellung eines eine gekrümmte Form aufweisenden Chipmoduls zeigt;
    • 14 eine Draufsicht eines Chipmoduls zeigt, wobei zusätzlich Trennlinien zum Trennen des Chipmoduls dargestellt sind;
    • 15 bis 17 Draufsichten weiterer Chipmodule mit verschiedenen Größen zeigen;
    • 18 bis 20 einen weiteren Verfahrensablauf zur Herstellung eines Chipmoduls basierend auf seitlichen Darstellungen zeigen, umfassend ein Anordnen von strahlungsemittierenden Halbleiterchips auf einem planaren Träger, ein Aufbringen eines elektrisch isolierenden Materials auf dem Träger in Form einer Linsenstruktur und ein Durchführen eines Strukturierungsprozesses derart, dass das Chipmodul bereitgestellt wird, wobei das Chipmodul durch das Strukturieren hergestellte getrennte und mittels des elektrisch isolierenden Materials, das in Form der Linsenstruktur ausgebildet ist, verbundene Trägerabschnitte umfasst;
    • 21 bis 23 entsprechende Draufsichten von bei dem Verfahren der 18 bis 20 vorliegenden Gegebenheiten zeigen;
    • 24 bis 26 Draufsichten weiterer Chipmodule mit verschiedenen Größen, die eine Linsenstruktur umfassen, zeigen;
    • 27 eine seitliche Darstellung der Herstellung eines Chipmoduls umfassend eine Linsenstruktur zeigt, wobei ein planarer Träger, der ein elektrisch isolierendes Trägermaterial und elektrische Leiterstrukturen umfasst, verwendet wird;
    • 28 eine seitliche Darstellung der Herstellung eines Chipmoduls umfassend eine Linsenstruktur zeigt, wobei ein planarer leiterrahmenbasierter Träger verwendet wird;
    • 29 bis 31 einen weiteren Verfahrensablauf zur Herstellung eines Chipmoduls umfassend eine Linsenstruktur basierend auf seitlichen Darstellungen zeigen, wobei ein Leiterrahmen als Träger verwendet wird;
    • 32 bis 35 einen weiteren Verfahrensablauf zur Herstellung eines Chipmoduls basierend auf Draufsichten zeigen, wobei ein leiterrahmenbasierter Träger, der Formkörper mit einer Kavität umfasst, verwendet wird und Halbleiterchips, die zum Erzeugen verschiedener Lichtstrahlungen ausgebildet sind, auf dem Träger in den Kavitäten der Formkörper angeordnet werden;
    • 36 und 37 entsprechende Unteransichten von bei dem Verfahren der 32 bis 35 vorliegenden Gegebenheiten zeigen;
    • 38 eine Draufsicht eines Chipmoduls zeigt, wobei zusätzlich Trennlinien zum Trennen des Chipmoduls dargestellt sind; und
    • 39 bis 40 Draufsichten weiterer Chipmodule mit verschiedenen Größen zeigen.
  • Mögliche Ausführungsformen eines Verfahrens zum Herstellen eines Chipmoduls 100 werden unter Bezugnahme auf die folgenden schematischen Figuren beschrieben. Die Chipmodule 100 sind zum Emittieren von elektromagnetischer Strahlung ausgebildet und können in Form von QFN-Modulen realisiert sein, die für eine Oberflächenmontage geeignet sind. In diesem Fall können aus der Halbleitertechnologie und aus der Herstellung von optoelektronischen Bauteilen und Modulen bekannte Prozesse durchgeführt werden, und es können Materialien, die auf diesen Gebieten gebräuchlich sind, verwendet werden, und somit werden sie nur teilweise besprochen. Auf die gleiche Weise können die Module mit weiteren Bestandteilen und Strukturen zusätzlich zu gezeigten und beschriebenen Bestandteilen und Strukturen hergestellt werden.
  • Es sei darauf hingewiesen, dass die Figuren lediglich schematischer Natur sind und nicht maßstabsgetreu sind. In diesem Sinne können in den Figuren gezeigte Bestandteile und Strukturen zum besseren Verständnis übertrieben groß oder verkleinert dargestellt sein. Hinsichtlich der Figuren wird ferner darauf hingewiesen, dass eine Vorderseite bzw. eine Draufsicht von in den verschiedenen Stufen der Verfahren dargestellten Komponenten mittels des Bezugszeichens 201 gekennzeichnet ist. In gleicher Weise ist eine Rückseite bzw. eine Unteransicht mittels des Bezugszeichens 202 gekennzeichnet. Im Hinblick auf die Drauf- und Unteransichten wird ferner darauf hingewiesen, dass die Unteransichten Gegebenheiten zeigen, die bezüglich der Draufsichten um 180° gedreht sind. Des Weiteren sind in einigen der Figuren, die eine Drauf- und eine Unteransicht zeigen, Schnittlinien enthalten, die sich auf Figuren beziehen, welche entsprechende Gegebenheiten in einer seitlichen Schnittansicht darstellen. Wie in den Figuren angedeutet ist, können die Verfahren ferner derart durchgeführt werden, dass eine Anordnung aus mehreren verbundenen Modulen zusammen hergestellt und anschließend in getrennte, identisch aufgebaute Chipmodule 100 vereinzelt wird. In dieser Hinsicht stellen die Figuren die gemeinsame Herstellung mehrerer Chipmodule 100 ausschnittsweise dar.
  • Die 1 bis 12 zeigen ein mögliches Verfahren zur Herstellung von strahlungsemittierenden Chipmodulen 100. In dem Verfahren wird ein leiterrahmenbasierter Träger 110, der Formkörper 131 mit einer Kavität 132 umfasst, verwendet. Die 1 bis 5 stellen das Verfahren basierend auf seitlichen Schnittdarstellungen dar. Die 6 bis 10 zeigen entsprechende Draufsichten, und die 11 und 12 zeigen entsprechende Unteransichten von bei dem Verfahren vorliegenden Gegebenheiten.
  • Zu Beginn des Verfahrens wird ein leiterrahmenbasierter Träger 110 bereitgestellt, der einen metallischen Leiterrahmen 120 und eine mit dem Leiterrahmen 120 verbundene Formmasse 130 umfasst. Dazu wird ein metallischer Leiterrahmen 120 bereitgestellt, und es wird ein Formprozess durchgeführt, in dem die Formmasse 130 um den Leiterrahmen 120 herum geformt wird.
  • 1 zeigt eine seitliche Schnittansicht des metallischen Leiterrahmens 120 ohne die Formmasse. Eine entsprechende Draufsicht des Leiterrahmens 120 ist in 6 dargestellt. Der Leiterrahmen 120 umfasst rechteckige metallische Leiterrahmenabschnitte 121, 122 und stegartige metallische Verbindungstrukturen 123, mittels derer die Leiterrahmenabschnitte 121, 122 verbunden sind. Die Leiterrahmenabschnitte 121 weisen größere laterale Abmessungen als die Leiterrahmenabschnitte 122 auf. Des Weiteren sind die Leiterrahmenabschnitte 121, 122 in Gruppen von zwei Leiterrahmenabschnitten 121, 122 angeordnet, wobei jede Gruppe einen Leiterrahmenabschnitt 121 und einen Leiterrahmenabschnitt 122, die nicht direkt miteinander verbunden sind, umfasst. Jede dieser Gruppen von Leiterrahmenabschnitten 121, 122 ist zur Montage und Herstellung von elektrischen Verbindungen mit einem in einem späteren Stadium des Verfahrens verwendeten Halbleiterchip 140 vorgesehen (siehe 3 und 8).
  • Zum Bereitstellen des metallischen Leiterrahmens 120 kann eine metallische Ausgangsschicht bereitgestellt und anschließend strukturiert werden (nicht dargestellt). Das Strukturieren kann mittels eines Ätzprozesses durchgeführt werden, in dem die metallische Schicht von der Vorderseite 201 und von der Rückseite 202 her in sich seitlich der herzustellenden Leiterrahmenabschnitte 121, 122 und Verbindungsstrukturen 123 befindenden Bereichen geätzt wird. Wie in 1 ferner gezeigt ist, kann auch ein vorderseitiges Ätzen in den Bereichen der Verbindungstrukturen 123 durchgeführt werden, so dass die Verbindungsstrukturen 123 halbgeätzte Strukturen sind und eine geringere Dicke als die Leiterrahmenabschnitte 121, 122 aufweisen. Nach dem Strukturieren der metallischen Schicht kann ferner ein Versehen des Leiterrahmens 120 mit einer metallischen Beschichtung, beispielsweise mittels Galvanisieren, in Erwägung gezogen werden (nicht dargestellt).
  • Danach wird ein Formprozess mit einem geeigneten Formwerkzeug durchgeführt, in dem die Formmasse 130 um den Leiterrahmen 120 herum geformt wird (nicht dargestellt), wodurch der leiterrahmenbasierte Träger 110 bereitgestellt wird. 2 zeigt eine seitliche Schnittansicht, und die 7 und 11 zeigen entsprechende Drauf- und Unteransichten des bereitgestellten Trägers 110. Die Formmasse 130 kann ein elektrisch isolierendes Kunststoffmaterial wie zum Beispiel PC (Polycarbonat) oder PPA (Polyphthalamid) sein.
  • Der Formprozess wird derart durchgeführt, dass der leiterrahmenbasierte Träger 110 aus der Formmasse 130 gebildete verbundene Formkörper 131 umfasst, wobei jeder Formkörper 131 eine Kavität 132 umschließt. Die Formkörper 131 weisen eine rechteckige rahmenartige Form auf, wie aus 7 ersichtlich ist. Jeder Formkörper 131 wird in dem Bereich einer der oben genannten Gruppen aus zwei Leiterrahmenabschnitten 121, 122 ausgebildet, so dass die jeweiligen Leiterrahmenabschnitte 121, 122 bzw. ein Teil davon durch die Kavität 132 des entsprechenden Formkörpers 131 an der Vorderseite 201 des Trägers 110 freigelegt sind. Die Kavitäten 132 der Formkörper 131 weisen eine sich aufweitende Querschnittsform in einer Richtung weg von dem Leiterrahmen 120 auf, wie in 2 dargestellt ist. Auf diese Weise können die Formkörper 131 als Reflektoren dienen. Die Verbindungstrukturen 123, die in Bereichen zwischen den Formkörpern 131 vorhanden sind, sind an der Vorderseite 201 des Trägers 110 mittels der Formmasse 130 bedeckt. Im Gegensatz zu der in 7 gezeigten Vorderseite 201 ist der gesamte Leiterrahmen 120 des Trägers 110 an der Rückseite 202 sichtbar, wie in 11 dargestellt ist.
  • Nach dem Bereitstellen des Trägers 110 wird ein Die-Befestigungsprozess durchgeführt. In diesem Prozess werden strahlungsemittierende Halbleiterchips 140 auf der Vorderseite 201 des Trägers 110 in den Kavitäten 132 der Formkörper 131 angeordnet und mit dem Leiterrahmen 120, das heißt mit den sich in den Bereichen der jeweiligen Formkörper 131 befindenden Leiterrahmenabschnitten 121, 122, elektrisch verbunden, wie in 3 in einer seitlichen Schnittansicht gezeigt ist. In jeder Kavität 132 wird ein Halbleiterchip 140 montiert, wie auch in 8 in einer Draufsicht dargestellt ist. Die Halbleiterchips 140 können zum Beispiel Leuchtdiodenchips (LED-Chips) sein, die zum Emittieren von Lichtstrahlung ausgebildet sind.
  • Die 3 und 8 deuten eine Ausgestaltung der Halbleiterchips 140 mit einem Vorderseitenkontakt und einem Rückseitenkontakt an (nicht dargestellt). In dieser Ausgestaltung wird jeder Halbleiterchip 140 mittels des Rückseitenkontakts und durch Verwendung eines elektrisch leitfähigen Materials wie zum Beispiel eines Lotmittels oder eines elektrisch leitfähigen Klebstoffs auf einem Leiterrahmenabschnitt 121 angeordnet und mit diesem verbunden (nicht dargestellt). Der Vorderseitenkontakt jedes Halbleiterchips 140 wird mittels eines Bonddrahts 149 mit dem benachbarten Leiterrahmenabschnitt 122 elektrisch verbunden.
  • Wie ferner in 3 dargestellt ist, werden die Kavitäten 132 der Formkörper 131 anschließend mit einem Verkapselungs- bzw. Vergussmaterial 150 verfüllt. Auf diese Weise können die in den Kavitäten 132 angeordneten Halbleiterchips 140 verkapselt und daher gegen äu-ßere Einflüsse geschützt werden. Das Verkapselungsmaterial 150 kann ein klares und lichtdurchlässiges Material wie zum Beispiel ein Silikonmaterial sein. Alternativ kann das Verkapselungsmaterial 150 zur Strahlungskonversion eingesetzt werden. In dieser Hinsicht kann das Verkapselungsmaterial 150 ein Grundmaterial wie zum Beispiel ein Silikonmaterial und darin eingebettete Leuchtstoffpartikel umfassen (nicht dargestellt). In einer Ausgestaltung wie dieser kann das Verkapselungsmaterial 150 eine durch die strahlungsemittierenden Halbleiterchips 140 während des Betriebs erzeugte Lichtstrahlung zumindest teilweise in eine oder mehrere Konversionsstrahlungen umwandeln.
  • Danach wird ein elektrisch isolierendes Material 160 auf der Vorderseite 201 des Trägers 110 in Bereichen seitlich von und zwischen den Formkörpern 131 aufgebracht, wie in 4 in einer seitlichen Schnittansicht und in 9 in einer Draufsicht gezeigt ist. Auf diese Weise wird eine Anordnung von verbundenen und kurzgeschlossenen Modulen bereitgestellt. Das elektrisch isolierende Material 160 kann ein flexibles Material wie zum Beispiel ein Silikonmaterial sein. Alternativ können im Hinblick auf das elektrisch isolierende Material 160 auch andere Materialien verwendet werden. Ein Beispiel ist ein Epoxidmaterial. Das Aufbringen des elektrisch isolierenden Materials 160 auf dem Träger 110 kann zum Beispiel mittels eines Verfüll- bzw. Vergussprozesses durchgeführt werden.
  • Anschließend wird, wie in 5 in einer seitlichen Schnittansicht und in den 10 und 12 in entsprechenden Drauf- und Unteransichten dargestellt ist, ein Strukturierungs- bzw. Vereinzelungsprozess durchgeführt. In dem Strukturierungsschritt werden der Träger 110 und das elektrisch isolierende Material 160 in Bereichen seitlich von und zwischen den Formkörpern 131 an senkrecht zueinander verlaufenden Trennlinien 250 vollständig durchtrennt. Auf diese Weise werden Durchtrennungen 251 gebildet und es werden vereinzelte Chipmodule 100 bereitgestellt. Eines dieser Chipmodule 100, das auch als Chip-Panel 100 bezeichnet werden kann, ist in den 5, 10 und 12 vollständig dargestellt.
  • Hinsichtlich jedes Chipmoduls 100 umfasst der Strukturierungsschritt ferner ein Durchtrennen des Trägers 110 und eines Teils des elektrisch isolierenden Materials 160 in Bereichen seitlich von und zwischen den Formkörpern 131. In dieser Hinsicht wird das Durchtrennen ausgehend von der Rückseite 202 her durchgeführt, so dass rückseitige Aussparungen bzw. Gräben 255, die senkrecht zueinander verlaufen, gebildet werden (siehe 5 und 12). Die auf diese Weise bereitgestellten Chipmodule 100 umfassen getrennte rechteckige Trägerabschnitte 210, die nicht mehr mittels des Materials des Ausgangsträgers 110 verbunden sind, sondern stattdessen mittels des elektrisch isolierenden Materials 160 verbunden sind und zusammengehalten werden. In gleicher Weise umfassen die bereitgestellten Chipmodule 100 getrennte und einzelne Chip- bzw. LED-Bauteile 200, die mittels des elektrisch isolierenden Materials 160 verbunden sind und zusammengehalten werden. Auf diese Weise kann das elektrisch isolierende Material 160 einen isolierenden Verbinder bilden.
  • Wie in 12 dargestellt ist, werden die Gräben 255 in Form einer zusammenhängenden Gitterstruktur hergestellt und erstrecken sich zu dem elektrisch isolierenden Material 160, so dass das elektrisch isolierende Material 160 auch an der Rückseite 202 sichtbar ist. Mittels des Strukturierens werden des Weiteren die Verbindungstrukturen 123 des metallischen Leiterrahmens 120 durchtrennt. Auf diese Weise werden die mittels der Verbindungsstrukturen 123 realisierten Verbindungen der Leiterrahmenabschnitte 121, 122 unterbrochen, so dass die Gruppen der Leiterrahmenabschnitte 121, 122, die jeweils einem der Halbleiterchips 140 zugeordnet sind, nicht mehr kurzgeschlossen sind, sondern stattdessen elektrisch voneinander isoliert sind. In gleicher Weise sind die Trägerabschnitte 210 und die Chipbauteile 200 der Chipmodule 100, die durch das Strukturieren hergestellt werden, elektrisch voneinander isoliert. In diesem Sinne kann das Ausbilden der Gräben 255 auch als teilweise Vereinzelung bezeichnet werden.
  • Der Strukturierungsschritt kann mittels eines mechanischen Prozesses durchgeführt werden (nicht dargestellt). Zum Beispiel kann ein Säge- oder Schneidprozess durchgeführt werden. Ein anderer möglicher Prozess ist Laserschneiden.
  • Die diskreten Trägerabschnitte 210 der Chipmodule 100 umfassen jeweils zwei getrennte Leiterrahmenabschnitte 121, 122 und die damit verbundene Formmasse 130. Reste der durchtrennten Verbindungstrukturen 123 liegen an den Rändern der Leiterrahmenabschnitte 121, 122 vor. Jeder Trägerabschnitt 210 umfasst ferner einen entsprechenden Formkörper 131, der aus der Formmasse 130 gebildet ist und eine Kavität 132 umschließt.
  • Die Chipbauteile 200 der Chipmodule 100 umfassen jeweils einen entsprechenden Trägerabschnitt 210 und einen strahlungsemittierenden Halbleiterchip 140, der in der Kavität 132 des jeweiligen Formkörpers 131 auf dem Trägerabschnitt 210 angeordnet ist. Der Halbleiterchip 140 ist ferner mittels des Verkapselungsmaterials 150 verkapselt. Jedes Chipbauteil 200 und somit der dazugehörige Halbleiterchip 140 können mittels der dazugehörigen Leiterrahmenabschnitte 121, 122 separat und unabhängig mit Energie versorgt werden. Eine während des Betriebs der Halbleiterchips 140 erzeugte Lichtstrahlung kann von dem Verkapselungsmaterial 150 der Chipbauteile 200 emittiert werden (nicht dargestellt).
  • Die Chipmodule 100 können zum Beispiel als Festkörperlichtquelle in der Allgemeinbeleuchtung eingesetzt werden. In dieser Hinsicht kann das oben beschriebene Verfahren zum Beispiel derart durchgeführt werden, dass zum Emittieren einer blauen Lichtstrahlung ausgebildete Halbleiterchips 140 und ein zum zumindest teilweisen Umwandeln der blauen Lichtstrahlung in eine oder mehrere Konversionsstrahlungen (zum Beispiel eine gelbe Lichtstrahlung) ausgebildetes Verkapselungsmaterial 150 verwendet werden, wodurch es möglich ist, während des Betriebs eine weiße Lichtstrahlung zu emittieren.
  • Ein anderes mögliches Anwendungsbeispiel, das für die Chipmodule 100 in Betracht kommen kann, ist zum Beispiel eine IR (Infrarot)-Beleuchtung für CCTV (Closed Circuit Television). In dieser Hinsicht können zum Emittieren einer infraroten Lichtstrahlung ausgebildete Halbleiterchips 140 und ein klares und lichtdurchlässiges Verkapselungsmaterial 150 verwendet werden.
  • Wie oben beschrieben wurde, umfasst das Verfahren ein Anordnen von Halbleiterchips 140, mit anderen Worten nackten ungehäusten Dies, auf dem Träger 110. Dies ermöglicht die Herstellung von Chipmodulen 100 derart, dass die Halbleiterchips 140 in unmittelbarer Nähe zueinander angeordnet sind. Infolgedessen können die Chipmodule 100 eine homogene Ausleuchtung über einen großen Bereich bereitstellen.
  • Wie ferner oben beschrieben wurde, kann das bei dem Herstellungsverfahren verwendete elektrisch isolierende Material 160 ein flexibles Material sein. In gleicher Weise können die mittels des Verfahrens hergestellten Chipmodule 100 einen biegsamen Aufbau aufweisen. Diese Ausgestaltung ermöglicht es, jedes Chipmodul 100 derart zu biegen, dass das jeweilige Chipmodul 100 eine gebogene bzw. gekrümmte Form aufweist, wie in 13 in einer seitlichen Schnittansicht beispielhaft dargestellt ist. Auf diese Weise kann das Chipmodul 100 zum Beispiel auf einer gekrümmten Fläche montiert werden (nicht dargestellt). Es sei darauf hingewiesen, dass abgesehen von der in 13 gezeigten konvexen Form die Chipmodule 100 in andere Formen, einschließlich beispielsweise einer konkaven Form, gebracht werden können.
  • 14 zeigt eine weitere Draufsicht eines Chipmoduls 100, das mittels des oben beschriebenen Verfahrens hergestellt werden kann. Das Chipmodul 100 weist eine rechteckige Kontur und eine 4x4-Matrix aus Chipbauteilen 200 auf, die mittels des elektrisch isolierenden Materials 160 verbunden sind. Abgesehen von der gezeigten Ausgestaltung können Chipmodule 100 mit anderen bzw. größeren Matrixgrößen wie zum Beispiel Chipmodule 100 mit einer 100x100-Matrix durch Durchführen des Verfahrens hergestellt werden (nicht dargestellt).
  • 14 veranschaulicht ferner die einfache Möglichkeit einer weiteren Vereinzelung eines hergestellten Chipmoduls 100 in kleinere Chipmodule 100 allein durch Durchtrennen des elektrisch isolierenden Materials 160 an entsprechenden Trennlinien 250 zwischen den Chipbauteilen 200. Auf diese Weise können zum Beispiel Chipmodule 100 mit einer 4x2-Matrix aus Chipbauteilen 200, wie in 15 gezeigt ist, Chipmodule 100 mit einer 2x2-Matrix aus Chipbauteilen 200, wie in 16 gezeigt ist, oder sogar Chipmodule 100 in Form einer einzelnen und einen Halbleiterchip 140 umfassenden Einheit, wie in 17 gezeigt ist, hergestellt werden.
  • Nachfolgend werden weitere Varianten und Ausführungsformen eines Verfahrens zur Herstellung von Chipmodulen 100 und von hergestellten Chipmodulen 100 beschrieben. Entsprechende Merkmale und Aspekte und auch gleiche und gleichwirkende Bestandteile werden nachfolgend nicht erneut detailliert beschrieben. Stattdessen wird für diesbezügliche Details auf die obige Beschreibung verwiesen. Ferner wird auf die Möglichkeit des Kombinierens von Merkmalen von zwei oder mehr der hier beschriebenen Ausführungsformen hingewiesen.
  • Die 18 bis 23 zeigen ein weiteres mögliches Verfahren zur Herstellung von strahlungsemittierenden Chipmodulen 100. Die 18 bis 20 stellen das Verfahren basierend auf seitlichen Schnittansichten dar. Die 21 bis 23 zeigen entsprechende Draufsichten von bei dem Verfahren vorliegenden Gegebenheiten.
  • Das Verfahren umfasst ein Bereitstellen eines planaren Trägers 111 und ein Anordnen von strahlungsemittierenden Halbleiterchips 140 auf einer Vorderseite 201 des Trägers 111, wie in den 18 und 21 dargestellt ist. Im Zusammenhang mit dem Anordnen der Halbleiterchips 140 auf dem Träger 111 werden elektrische Verbindungen zwischen den Halbleiterchips 140 und dem Träger 111 hergestellt. In dieser Hinsicht werden vergleichbar dem oben beschriebenen Herstellungsverfahren mittels Prozessen wie zum Beispiel Löten oder Kleben und Drahtbonden das Montieren der Halbleiterchips 140 auf dem Träger 111 und das Herstellen von elektrischen Verbindungen durchgeführt. Hinsichtlich des Herstellens von elektrischen Verbindungen umfasst der Träger 111 elektrische Leiterstrukturen (nicht dargestellt), mit denen die Halbleiterchips 140 mittels eines elektrisch leitfähigen Materials (nicht dargestellt) und mittels Bonddrähten 149 verbunden werden. Mögliche Ausgestaltungen, die für den Träger 111 in Erwägung gezogen werden können, werden weiter unten beschrieben.
  • Danach wird auf der Vorderseite 201 des Trägers 111 ein elektrisch isolierendes Material 160 in Form einer Linsenstruktur aufgebracht, wie in 19 in einer seitlichen Schnittansicht und in 22 in einer Draufsicht dargestellt ist. Die Halbleiterchips 140 werden mittels des elektrisch isolierenden Materials 160 verkapselt. Die Linsenstruktur wird in Form einer zusammenhängenden Anordnung bzw. eines Clusters, die bzw. das mehrere nebeneinander angeordnete verbundene Linsen 161 umfasst, realisiert. Jede Linse 161 ist einem der Halbleiterchips 140 zugeordnet und wird in dem Bereich eines solchen vorgesehen. Das elektrisch isolierende Material 160 kann ein klares und lichtdurchlässiges Material wie zum Beispiel ein Silikonmaterial sein. Das Aufbringen des elektrisch isolierenden Materials 160 auf dem Träger 111 in Form der Linsenstruktur kann zum Beispiel mittels eines Formprozesses mit einem geeigneten Formwerkzeug durchgeführt werden (nicht dargestellt).
  • Anschließend wird ein Strukturierungs- bzw. Vereinzelungsprozess durchgeführt, wie in 20 in einer seitlichen Schnittansicht und in 23 in einer Draufsicht gezeigt ist. In diesem Schritt werden der Träger 111 und das elektrisch isolierende Material 160 in Bereichen seitlich von und zwischen den Linsen 161 an senkrecht zueinander verlaufenden Trennlinien 250 vollständig durchtrennt. Auf diese Weise werden Durchtrennungen 251 gebildet, und es werden vereinzelte Chipmodule 100 bereitgestellt. Eines dieser Chipmodule 100 ist in den 20 und 23 vollständig dargestellt.
  • Hinsichtlich jedes Chipmoduls 100 umfasst der Strukturierungsschritt ferner ein Durchtrennen des Trägers 111 und eines Teils des elektrisch isolierenden Materials 160 in Bereichen seitlich von und zwischen den Linsen 161. Hierdurch weisen die Chipmodule 100 getrennte rechteckige und elektrisch isolierte Trägerabschnitte 210 und daher auch getrennte und einzelne Chipbauteile 200 auf, die mittels des elektrisch isolierenden Materials 160 verbunden sind und zusammengehalten werden. In dieser Hinsicht wird das Durchtrennen ausgehend von der Rückseite 202 her durchgeführt, um rückseitige Aussparungen bzw. Gräben 255 in Form einer zusammenhängenden rechteckigen Gitterstruktur, die sich zu dem elektrisch isolierenden Material 160 erstrecken, herzustellen.
  • Die Chipbauteile 200 der Chipmodule 100 umfassen jeweils einen durch das Strukturieren des Trägers 111 hergestellten Trägerabschnitt 210 und, darauf angeordnet, einen strahlungsemittierenden Halbleiterchip 140 und eine Linse 161. Jedes Chipbauteil 200 und somit der dazugehörige Halbleiterchip 140 können getrennt und unabhängig mit Energie versorgt werden. Eine während des Betriebs der Halbleiterchips 140 erzeugte Lichtstrahlung kann von dem elektrisch isolierenden Material 160 bzw. den Linsen 161 der Chipbauteile 200 emittiert werden (nicht dargestellt). Mittels der Linsenanordnung wird eine vorbestimmte Abstrahlcharakteristik, zum Beispiel eine gebündelte Abstrahlung mit einem engen Winkel und hoher Intensität, ermöglicht. Dies kann zum Beispiel für eine Scheinwerferbeleuchtung in Betracht kommen.
  • Hinsichtlich des unter Bezugnahme auf die 18 bis 23 beschriebenen Verfahrens ist es wiederum möglich, zum Erzeugen einer infraroten Lichtstrahlung ausgebildete Halbleiterchips 140 zu verwenden, so dass die Chipmodule 100 für IR-Beleuchtungsanwendungen verwendet werden können.
  • Des Weiteren kann eine Strahlungskonversion vorgesehen werden, so dass die Chipmodule 100 eine weiße Lichtstrahlung emittieren können. Dazu können die strahlungsemittierenden Halbleiterchips 140 mit einem entsprechenden Konversionsmaterial, das zur Strahlungskonversion ausgebildet ist, versehen sein, bzw. kann ein Konversionsmaterial vor dem Aufbringen des elektrisch isolierenden Materials 160 auf dem Träger 111 auf die Halbleiterchips 140 aufgebracht werden (nicht dargestellt). In dieser Hinsicht kann jeder Halbleiterchip 140 zum Beispiel mit einem Konversionsmaterial in Form einer Beschichtung oder eines Plättchens versehen werden.
  • Bezüglich des elektrisch isolierenden Materials 160 ist es wiederum möglich, ein flexibles Material zu verwenden. Auf diese Weise können die mit der Linsenstruktur hergestellten Chipmodule 100 einen biegsamen Aufbau aufweisen, wodurch es möglich ist, die Chipmodule 100 zu biegen, so dass die Chipmodule 100 zum Beispiel auf einer gekrümmten Fläche montiert werden können (nicht dargestellt).
  • Wie in 23 dargestellt ist, können die Chipmodule 100 eine 4x4-Matrix aus Chipbauteilen 200 umfassen. Es ist auch möglich, Chipmodule 100 mit anderen bzw. grö-ßeren Matrixgrößen herzustellen (nicht dargestellt). Des Weiteren ist es möglich, die Chipmodule 100 weiter in kleinere Chipmodule 100 zu vereinzeln, indem nur das elektrisch isolierende Material 160 zwischen den Chipbauteilen 200 durchtrennt wird. Auf diese Weise können zum Beispiel Chipmodule 100 mit einer 3x3-Matrix, wie in 24 gezeigt ist, Chipmodule 100 mit einer 2x2-Matrix, wie in 25 gezeigt ist, oder Chipmodule 100 in Form einer einzelnen und einen Halbleiterchip 140 umfassenden Einheit, wie in 26 gezeigt ist, hergestellt werden.
  • Hinsichtlich des in dem in den 18 bis 23 dargestellten Verfahrensablauf verwendeten ebenen Trägers 111 können verschiedene Ausgestaltungen in Betracht kommen, wie nachfolgend unter Bezugnahme auf die 27 und 28 beschrieben wird.
  • Wie in 27 in einer seitlichen Schnittansicht gezeigt ist, kann die Herstellung von Chipmodulen 100 mit einer Linsenstruktur durch Verwenden eines planaren Trägers 112, der ein elektrisch isolierendes Trägermaterial 170 und elektrische bzw. metallische Leiterstrukturen 171, 172 umfasst, durchgeführt werden. Die Leiterstrukturen 171, 172 umfassen vorder- und rückseitige Abschnitte und Durchkontaktierungsabschnitte, die sich vertikal durch den Träger 112 erstrecken und die vorder- und rückseitigen Abschnitte verbinden. Die Leiterstrukturen 171, 172 sind in Gruppen angeordnet, wobei jede Gruppe eine Leiterstruktur 171 und eine Leiterstruktur 172 umfasst. Jede dieser Gruppen ist zur Montage und Herstellung von elektrischen Verbindungen mit einem Halbleiterchip 140 vorgesehen.
  • Wie in 27 gezeigt ist, werden die Halbleiterchips 140 nach dem Bereitstellen des Trägers 112 durch Durchführen von Prozessen wie zum Beispiel Löten oder Kleben auf den Leiterstrukturen 171 angeordnet und mittels Bonddrähten 149 mit den benachbarten Leiterstrukturen 172 elektrisch verbunden. Danach werden die oben beschriebenen Schritte, das heißt das Aufbringen des elektrisch isolierenden Materials 160 in Form der Linsenstruktur auf der Vorderseite 201 des Trägers 112 und anschließend das Strukturieren des Trägers 112 und des elektrisch isolierenden Materials 160, durchgeführt. In dem Strukturierungsschritt werden der Träger 112 und das elektrisch isolierende Material 160 an Trennlinien 250 vollständig durchtrennt, um vereinzelte Chipmodule 100 bereitzustellen. Des Weiteren werden an der Rückseite 202 Gräben 255 ausgebildet, so dass die Chipmodule 100 getrennte Trägerabschnitte 210 und daher Chipbauteile 200 umfassen, die mittels des elektrisch isolierenden Materials 160 verbunden sind.
  • Die durch das Strukturieren des Trägers 112 hergestellten Trägerabschnitte 210 umfassen jeweils zwei elektrische Leiterstrukturen 171, 172 und das elektrisch isolierende Trägermaterial 170. Die Chipbauteile 200 der Chipmodule 100 umfassen jeweils einen Trägerabschnitt 210 und, darauf angeordnet, einen strahlungsemittierenden Halbleiterchip 140 und eine Linse 161. Jedes Chipbauteil 200 und somit der dazugehörige Halbleiterchip 140 können mittels der dazugehörigen elektrischen Leiterstrukturen 171, 172 unabhängig mit Energie versorgt werden.
  • Der in dem oben beschriebenen Verfahren verwendete Träger 112 kann zum Beispiel eine Leiterplatte (PCB) sein. In dieser Hinsicht kann das Trägermaterial 170 zum Beispiel ein FR4-Material sein. Alternativ kann der Träger 112 zum Beispiel ein keramischer Träger, der ein keramisches Trägermaterial 170 umfasst, sein.
  • 28 zeigt in einer seitlichen Schnittansicht eine andere Variante eines Verfahrens zur Herstellung von Chipmodulen 100 mit einer Linsenstruktur. In dem Verfahren wird ein ebener leiterrahmenbasierter Träger 113 verwendet. Der Träger 113 umfasst einen metallischen Leiterrahmen 120 und eine mit dem Leiterrahmen 120 verbundene Formmasse 130. Der Leiterrahmen 120 weist die oben beschriebene Struktur auf, das heißt die Leiterrahmenabschnitte 121, 122 und stegartige Verbindungsstrukturen 123, mittels derer die Leiterrahmenabschnitte 121, 122 verbunden sind. Die Leiterrahmenabschnitte 121, 122 sind in Gruppen angeordnet, wobei jede Gruppe einen Leiterrahmenabschnitt 121 und einen Leiterrahmenabschnitt 122 umfasst. Jede dieser Gruppen ist zur Montage und Herstellung von elektrischen Verbindungen mit einem Halbleiterchip 140 vorgesehen. Von oben betrachtet kann der Leiterrahmen 120 ein Aussehen wie in 6 gezeigt besitzen.
  • Zum Bereitstellen des leiterrahmenbasierten Trägers 113 wird der Leiterrahmen 120 wie oben beschrieben bereitgestellt, und es wird ein Formprozess durchgeführt, in dem die Formmasse 130 um den Leiterrahmen 120 herum geformt wird. Der Formprozess wird derart durchgeführt, dass der leiterrahmenbasierte Träger 113 eine planare Form mit einer ebenen Vorderseite 201 und einer ebenen Rückseite 202, die durch den Leiterrahmen 120 und durch die Formmasse 130 gebildet sind, umfasst. Von unten betrachtet kann der bereitgestellte Träger 113 ein Aussehen wie in 11 gezeigt besitzen. In Bezug auf die Draufsicht sind nur die Leiterrahmenabschnitte 121, 122 des Leiterrahmens 120 sichtbar, weil die Verbindungsstrukturen 123 mittels der Formmasse 130 bedeckt sind (nicht dargestellt).
  • Wie in 28 gezeigt ist, werden die Halbleiterchips 140 nach dem Bereitstellen des leiterrahmenbasierten Trägers 113 durch Durchführen von Prozessen wie zum Beispiel Löten oder Kleben auf den Leiterrahmenabschnitten 121 montiert und mittels Bonddrähten 149 mit den benachbarten Leiterrahmenabschnitten 122 elektrisch verbunden. Anschließend werden die oben beschriebenen Schritte, das heißt das Aufbringen des elektrisch isolierenden Materials 160 in Form der Linsenstruktur auf der Vorderseite 201 des Trägers 113 und danach das Strukturieren des Trägers 113 und des elektrisch isolierenden Materials 160, durchgeführt. In dem Strukturierungsschritt werden der Träger 113 und das elektrisch isolierende Material 160 an Trennlinien 250 vollständig durchtrennt, um vereinzelte Chipmodule 100 bereitzustellen. Des Weiteren werden an der Rückseite 202 Gräben 255 ausgebildet, so dass die Chipmodule 100 getrennte Trägerabschnitte 210 und daher Chipbauteile 200 umfassen, die durch das elektrisch isolierende Material 160 verbunden sind. In dieser Hinsicht werden die Verbindungsstrukturen 123 des metallischen Leiterrahmens 120 durchtrennt, so dass die Gruppen von Leiterrahmenabschnitten 121, 122, die jeweils einem der Halbleiterchips 140 zugeordnet sind, nicht mehr kurzgeschlossen, sondern stattdessen elektrisch voneinander isoliert sind. In gleicher Weise sind die Trägerabschnitte 210 und die Chipbauteile 200 der Chipmodule 100, die durch das Strukturieren hergestellt werden, elektrisch voneinander isoliert. Von unten betrachtet können die Chipmodule 100 ein Aussehen wie in 12 gezeigt besitzen.
  • Die durch das Strukturieren des Trägers 113 hergestellten Trägerabschnitte 210 umfassen jeweils zwei getrennte Leiterrahmenabschnitte 121, 122 und die damit verbundene Formmasse 130. Die Chipbauteile 200 der Chipmodule 100 umfassen jeweils einen Trägerabschnitt 210 und, darauf angeordnet, einen strahlungsemittierenden Halbleiterchip 140 und eine Linse 161. Jedes Chipbauteil 200 und somit der dazugehörige Halbleiterchip 140 können mittels der dazugehörigen Leiterrahmenabschnitte 121, 122 unabhängig mit Energie versorgt werden.
  • Die Herstellung von Chipmodulen 100 kann auch unter Verwendung eines Leiterrahmens 120 selbst als Träger durchgeführt werden. In dieser Hinsicht zeigen die 29 bis 31 ein weiteres mögliches Verfahren zur Herstellung von Chipmodulen 100 mit einer Linsenstruktur basierend auf seitlichen Schnittdarstellungen.
  • In dem Verfahren wird ein metallischer Leiterrahmen 120 bereitgestellt, und anschließend werden strahlungsemittierende Halbleiterchips 140 auf dem Leiterrahmen 120 angeordnet, wie in 29 dargestellt ist. Der Leiterrahmen 120 besitzt die oben beschriebene Struktur, das heißt Leiterrahmenabschnitte 121, 122 und stegartige Verbindungsstrukturen 123. Die Leiterrahmenabschnitte 121, 122 sind in Gruppen von zwei Leiterrahmenabschnitten 121, 122 angeordnet, die zum Montieren und Herstellen von elektrischen Verbindungen mit einem Halbleiterchip 140 vorgesehen sind. Von oben betrachtet kann der Leiterrahmen 120 ein Aussehen wie in 6 gezeigt besitzen. Wie in 29 gezeigt ist, werden die Halbleiterchips 140 auf der Vorderseite 201 der Leiterrahmenabschnitte 121 montiert und mittels Bonddrähten 149 mit den benachbarten Leiterrahmenabschnitten 122 elektrisch verbunden.
  • Danach wird ein elektrisch isolierendes Material 160 in Form einer Linsenstruktur auf dem Leiterrahmen 120 aufgebracht, wodurch die Halbleiterchips 140 verkapselt werden, wie in 30 dargestellt ist. Dazu kann ein Formprozess durchgeführt werden (nicht dargestellt). Das elektrisch isolierende Material 160 wird derart aufgebracht, dass der Leiterrahmen 120 durch das elektrisch isolierende Material 160 an der Vorderseite 201 bedeckt wird, und dass das elektrisch isolierende Material 160 seitlich von und zwischen den Leiterrahmenabschnitten 121, 122 und den Verbindungsstrukturen 123 vorhanden ist. Im Gegensatz dazu bleibt die Rückseite 202 des Leiterrahmens 120 frei von dem elektrisch isolierenden Material 160. Die Linsenstruktur umfasst mehrere Linsen 161, die nebeneinander angeordnet sind. Jede Linse 161 ist einem der Halbleiterchips 140 zugeordnet.
  • Anschließend wird ein Strukturierungsprozess durchgeführt, wie in 31 gezeigt ist. In diesem Schritt werden der Leiterrahmen 120 und das elektrisch isolierende Material 160 an Trennlinien 250 vollständig durchtrennt, um vereinzelte Chipmodule 100 bereitzustellen. Des Weiteren werden an der Rückseite 202 Gräben 255 ausgebildet, so dass die Chipmodule 100 getrennte Leiterrahmenabschnitte 121, 121 und getrennte Chipbauteile 200 umfassen, die mittels des elektrisch isolierenden Materials 160 verbunden sind und zusammengehalten werden.
  • In dieser Hinsicht werden die Verbindungsstrukturen 123 des metallischen Leiterrahmens 120 durchtrennt, so dass die Gruppen von Leiterrahmenabschnitten 121, 122, die jeweils einem der Halbleiterchips 140 zugeordnet sind, nicht mehr kurzgeschlossen sind, sondern stattdessen elektrisch voneinander isoliert sind. In gleicher Weise sind die Chipbauteile 200 der Chipmodule 100, die durch das Strukturieren hergestellt werden, elektrisch voneinander isoliert.
  • Die Chipbauteile 200 der Chipmodule 100, die in 31 dargestellt sind, umfassen jeweils zwei Leiterrahmenabschnitte 121, 122, einen auf dem Leiterrahmenabschnitt 121 angeordneten strahlungsemittierenden Halbleiterchip 140 und eine Linse 161. Jedes Chipbauteil 200 und somit der dazugehörige Halbleiterchip 140 können mittels der dazugehörigen Leiterrahmenabschnitte 121, 122 unabhängig mit Energie versorgt werden.
  • Eine andere Variante eines Herstellungsverfahrens besteht in der Herstellung von strahlungsemittierenden Chipmodulen 100, die als Anzeigemodule für eine Videowand verwendet werden können. In dieser Hinsicht ermöglicht das Anordnen von Halbleiterchips nahe beieinander auf einem Träger, wie es oben beschrieben wurde, das Bereitstellen einer hochauflösenden Anzeige in einem kleinen Bereich. Solche Chipmodule 100, die auch als Kacheln bzw. LED-Kacheln bezeichnet werden können, können mit Halbleiterchips realisiert werden, die zur Erzeugung von Lichtstrahlungen mit verschiedenen Farben ausgebildet sind. In dieser Hinsicht ist es wiederum möglich, einen leiterrahmenbasierten Träger zu verwenden, der Formkörper mit einer Kavität umfasst, und einen Verfahrensablauf vergleichbar zu dem oben unter Bezugnahme auf die 1 bis 12 beschriebenen Verfahrensablauf durchzuführen.
  • Zur Veranschaulichung wird nachfolgend eine mögliche Variante solch eines Herstellungsverfahrens unter Bezugnahme auf die 32 bis 37 beschrieben. In dieser Hinsicht stellen die 32 bis 35 das Verfahren in einem Ausschnitt von oben betrachtet dar, und die 36 und 37 stellen entsprechende Gegebenheiten in einem Ausschnitt von unten betrachtet dar.
  • Vergleichbar dem oben beschriebenen Verfahren wird ein metallischer Leiterrahmen 120 bereitgestellt, wie in 32 in einer Draufsicht gezeigt ist. Dies kann ein Strukturieren bzw. Ätzen einer metallischen Ausgangsschicht umfassen (nicht dargestellt). Im Gegensatz zu dem in 6 gezeigten Leiterrahmen 120 weist der in 32 dargestellte Leiterrahmen 120 eine komplexere Struktur auf und umfasst Gruppen von Leiterrahmenabschnitten 221, 222, 223, die mittels stegartiger und halbgeätzter Verbindungsstrukturen 123 verbunden sind. Jede Gruppe umfasst einen zentralen Leiterrahmenabschnitt 221, drei Leiterrahmenabschnitte 222, die neben dem Leiterrahmenabschnitt 221 angeordnet sind, und einen Leiterrahmenabschnitt 223, der direkt mit dem Leiterrahmenabschnitt 221 verbunden ist. Die Leiterrahmenabschnitte 222, 223 sind rechteckig um den zentralen Leiterrahmenabschnitt 221 herum angeordnet. Die Verbindung des zentralen Leiterrahmenabschnitts 221 und des Leiterrahmenabschnitts 223 ist mittels einer Verbindungsstruktur realisiert, die im Vergleich zu den Verbindungsstrukturen 123 eine größere Breite aufweist und die gleiche Dicke wie die Leiterrahmenabschnitte 221, 222, 223 besitzt. Jede dieser Gruppen von Leiterrahmenabschnitten 221, 222, 223 ist zur Montage und Herstellung von elektrischen Verbindungen mit drei Halbleiterchips 141, 142, 143, die in einem späteren Stadium des Verfahrens verwendet werden, vorgesehen (siehe 34) .
  • Anschließend wird ein Formprozess durchgeführt, in dem eine Formmasse 130 um den Leiterrahmen 120 herum geformt wird (nicht dargestellt). Auf diese Weise wird ein leiterrahmenbasierter Träger 114 bereitgestellt, wie in 33 in einer Draufsicht und in 36 in einer Unteransicht gezeigt ist. Der Formprozess wird derart durchgeführt, dass der leiterrahmenbasierte Träger 114 aus der Formmasse 130 gebildete verbundene Formkörper 131 umfasst, wobei jeder Formkörper 131 eine Kavität 132 umschließt (siehe 33). Die Formkörper 131 weisen eine rechteckige rahmenartige Form auf. Jeder Formkörper 131 wird in dem Bereich einer der oben genannten Gruppen aus Leiterrahmenabschnitten 221, 222, 223 ausgebildet, so dass die jeweiligen Leiterrahmenabschnitte 221, 222, 223 bzw. ein Teil derselben durch die Kavität 132 des entsprechenden Formkörpers 131 an der Vorderseite 201 des Trägers 114 freigelegt sind. Vergleichbar dem oben beschriebenen Verfahren können die Kavitäten 132 der Formkörper 131 eine sich aufweitende Querschnittsform in einer Richtung weg von dem Leiterrahmen 120 aufweisen, so dass die Formkörper 131 als Reflektoren dienen können (nicht dargestellt). Die Verbindungsstrukturen 123 sind an der Vorderseite 201 des Trägers 114 mittels der Formmasse 130 bedeckt. Im Gegensatz zu der in 33 gezeigten Vorderseite 201 ist der gesamte Leiterrahmen 120 des Trägers 114 an der Rückseite 202 sichtbar, wie in 36 dargestellt ist.
  • Anschließend werden strahlungsemittierende Halbleiterchips 141, 142, 143 auf der Vorderseite 201 des Trägers 114 in den Kavitäten 132 der Formkörper 131 angeordnet und mit dem Leiterrahmen 120 elektrisch verbunden, wie in 34 in einer Draufsicht dargestellt ist. Die Halbleiterchips 141, 142, 143 können zum Beispiel LED-Chips sein. 34 deutet eine Ausgestaltung der Halbleiterchips 141, 142, 143 mit einem Vorderseitenkontakt und einem Rückseitenkontakt an. In jeder Kavität 132 wird eine Gruppe von drei Halbleiterchips 141, 142, 143 angeordnet, das heißt ein erster Halbleiterchip 141, der zum Erzeugen einer roten Lichtstrahlung ausgebildet ist, ein zweiter Halbleiterchip 142, der zum Erzeugen einer grünen Lichtstrahlung ausgebildet ist, und ein dritter Halbleiterchip 143, der zum Erzeugen einer blauen Lichtstrahlung ausgebildet ist. In dieser Hinsicht werden alle drei Halbleiterchips 141, 142, 143 durch Durchführen von Prozessen wie zum Beispiel Löten oder Kleben auf dem zentralen Leiterrahmenabschnitt 221 montiert, und jeder der Halbleiterchips 141, 142, 143 wird ferner mittels Bonddrähten 149 mit einem der benachbarten Leiterrahmenabschnitte 222 elektrisch verbunden. Danach werden die Kavitäten 132 ferner mit einem klaren und lichtdurchlässigen Verkapselungsmaterial 150 verfüllt.
  • Anschließend wird ein elektrisch isolierendes Material 160 auf der Vorderseite 201 des Trägers 114 in Bereichen seitlich von und zwischen den Formkörpern 131 aufgebracht, wie in 35 in einer Draufsicht gezeigt ist. Wie oben beschrieben wurde, kann das elektrisch isolierende Material 160 ein flexibles Material sein, so dass die mittels des Verfahrens hergestellten Chipmodule 100 einen biegsamen Aufbau aufweisen können.
  • Danach wird ein Strukturierungsschritt durchgeführt. In diesem Schritt werden der leiterrahmenbasierte Träger 114 und das elektrisch isolierende Material 160 in Bereichen seitlich von und zwischen den Formkörpern 131 an entsprechenden Trennlinien vollständig durchtrennt, so dass vereinzelte Chipmodule 100 bereitgestellt werden (nicht dargestellt). Jedes auf diese Weise erzeugte Chipmodul 100 kann eine Ausgestaltung wie in 38 in einer Draufsicht dargestellt aufweisen.
  • Der Strukturierungsschritt umfasst des Weiteren ein Durchtrennen des Trägers 114 und eines Teils des elektrisch isolierenden Materials 160 in Bereichen seitlich von und zwischen den Formkörpern 131 ausgehend von der Rückseite 202 her, so dass senkrecht zueinander verlaufende rückseitige Gräben 255 gebildet werden, wie in 37 in einer Unteransicht dargestellt ist. Die Gräben 255 werden in Form einer zusammenhängenden rechteckigen Gitterstruktur hergestellt und erstrecken sich zu dem elektrisch isolierenden Material 160, so dass das elektrisch isolierende Material 160 auch an der Rückseite 202 sichtbar ist. Auf diese Weise umfassen die durch das Strukturieren hergestellten Chipmodule 100 getrennte Trägerabschnitte 210 und daher einzelne Chipbauteile 200, die mittels des elektrisch isolierenden Materials 160 verbunden sind und zusammengehalten werden. In dieser Hinsicht werden die Verbindungsstrukturen 123 des metallischen Leiterrahmens 120 durchtrennt, so dass die Gruppen von Leiterrahmenabschnitten 221, 222, 223, die jeweils einer Gruppe von drei Halbleiterchips 141, 142, 143 zugeordnet sind, elektrisch voneinander isoliert werden. In gleicher Weise sind die Trägerabschnitte 210 und die Chipbauteile 200 der hergestellten Chipmodule 100 elektrisch voneinander isoliert.
  • Die Trägerabschnitte 210 der Chipmodule 100 umfassen jeweils einen zentralen Leiterrahmenabschnitt 221, drei Leiterrahmenabschnitte 222, einen Leiterrahmenabschnitt 223 und die damit verbundene Formmasse 130. Jeder Trägerabschnitt 210 umfasst ferner einen entsprechenden Formkörper 131, der aus der Formmasse 130 gebildet ist und eine Kavität 132 umschließt.
  • Die Chipbauteile 200 der Chipmodule 100 umfassen jeweils einen entsprechenden Trägerabschnitt 210 und drei strahlungsemittierende Halbleiterchips 141, 142, 143, die in der Kavität 132 des entsprechenden Formkörpers 131 auf dem Trägerabschnitt 210 angeordnet sind. Die Halbleiterchips 141, 142, 143 sind ferner mittels des Verkapselungsmaterials 150 verkapselt. Hinsichtlich jedes Chipbauteils 200 können die dazugehörigen Halbleiterchips 141, 142, 143 mittels des mit dem zentralen Leiterrahmenabschnitt 221 verbundenen Leiterrahmenabschnitts 223 und mittels eines jeweiligen der anderen drei Leiterrahmenabschnitte 222 unabhängig mit Energie versorgt werden. Eine während des Betriebs der Halbleiterchips 141, 142, 143 erzeugte Lichtstrahlung kann von dem Verkapselungsmaterial 150 der Chipbauteile 200 emittiert werden (nicht dargestellt). Aufgrund der Verwendung der Halbleiterchips 141, 142, 143 zum Emittieren einer roten, grünen und blauen Lichtstrahlung (RGB) können die Chipbauteile 200 und die Chipmodule 100 auch als RGB-Bauteile 200 und RGB-Module 100 bezeichnet werden.
  • 38 zeigt eine Draufsicht eines Chipmoduls 100, das mittels des oben beschriebenen Verfahrens hergestellt werden kann. Das Chipmodul 100 weist eine rechteckige Kontur und eine 3x4-Matrix aus Chipbauteilen 200 auf, die mittels des elektrisch isolierenden Materials 160 verbunden sind. Abgesehen von der gezeigten Ausgestaltung können Chipmodule 100 mit anderen bzw. größeren Matrixgrößen durch Durchführen des Verfahrens gefertigt werden (nicht dargestellt). Des Weiteren ist es wiederum möglich, solche Chipmodule 100 weiter zu vereinzeln, indem nur das elektrisch isolierende Material 160 an entsprechenden Trennlinien 250 zwischen den Chipbauteilen 200 durchtrennt wird. Auf diese Weise können zum Beispiel Chipmodule 100 mit einer 4x2-Matrix, wie in 39 gezeigt ist, Chipmodule 100 mit einer 2x2-Matrix, wie in 40 gezeigt ist, oder Chipmodule 100 in Form einer einzelnen und drei Halbleiterchips 141, 142, 143 umfassenden Einheit, wie in 41 gezeigt ist, hergestellt werden.
  • Die unter Bezugnahme auf die Figuren erläuterten Ausführungsformen stellen bevorzugte oder beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung dar. Neben den beschriebenen und gezeigten Ausführungsformen kommen weitere Ausführungsformen in Betracht, die weitere Modifikationen und/oder Kombinationen von Merkmalen umfassen können. Es ist zum Beispiel möglich, statt der oben angeführten Materialien andere Materialien zu verwenden.
  • Weitere Modifikationen können zum Beispiel hinsichtlich Trägern bzw. Leiterrahmen, die bei der Herstellung von Chipmodulen verwendet werden, in Betracht gezogen werden. Solche Komponenten können mit Strukturen und Ausgestaltungen, die sich von den in den Figuren dargestellten und oben beschriebenen Strukturen und Ausgestaltungen unterscheiden, realisiert werden. In dieser Hinsicht ist es auch möglich, beispielsweise Formkörper mit einer runden rahmenartigen Form statt der gezeigten rechteckigen rahmenartigen Form bereitzustellen.
  • Ferner sei auf die Möglichkeit der Herstellung von RGB-Chipmodulen mit einer Linsenstruktur hingewiesen. In dieser Hinsicht können Verfahrensabläufe vergleichbar den oben unter Bezugnahme auf die 18 bis 31 beschriebenen Verfahrensabläufen durchgeführt werden, wobei zum Emittieren verschiedener Lichtstrahlungen, das heißt einer roten, einer grünen und einer blauen Lichtstrahlung, ausgebildete Halbleiterchips verwendet werden können.
  • Obgleich die Erfindung mittels bevorzugter Ausführungsbeispiele konkreter dargestellt und in näherer Einzelheit beschrieben worden ist, wird die Erfindung durch die offenbarten Beispiele trotzdem nicht eingeschränkt, und es können von dem Fachmann andere Variationen davon abgeleitet werden, ohne von dem Schutzumfang der Erfindung abzuweichen.
  • Bezugszeichenliste
    • 100
    Chipmodul
    110
    Träger
    111
    Träger
    112
    Träger
    113
    Träger
    114
    Träger
    120
    Leiterrahmen
    121
    Leiterrahmenabschnitt
    122
    Leiterrahmenabschnitt
    123
    Verbindungsstruktur
    130
    Formmasse
    131
    Formkörper
    132
    Kavität
    140
    Halbleiterchip
    141
    Halbleiterchip
    142
    Halbleiterchip
    143
    Halbleiterchip
    149
    Bonddraht
    150
    Verkapselungsmaterial
    160
    elektrisch isolierendes Material
    161
    Linse
    170
    Trägermaterial
    171
    Leiterstruktur
    172
    Leiterstruktur
    200
    Chipbauteil
    201
    Vorderseite
    202
    Rückseite
    210
    Trägerabschnitt
    221
    Leiterrahmenabschnitt
    222
    Leiterrahmenabschnitt
    223
    Leiterrahmenabschnitt
    250
    Trennlinie
    251
    Durchtrennung
    255
    Graben

Claims (19)

  1. Verfahren zur Herstellung eines Chipmoduls (100), umfassend: Bereitstellen eines Trägers (110, 111, 112, 113, 114, 120) ; Anordnen von Halbleiterchips (140, 141, 142, 143) auf dem Träger (110, 111, 112, 113, 114, 120); Aufbringen eines elektrisch isolierenden Materials (160) auf dem Träger (110, 111, 112, 113, 114, 120); und Strukturieren des Trägers (110, 111, 112, 113, 114, 120) derart, dass das Chipmodul (100) bereitgestellt wird, wobei das Chipmodul (100) durch das Strukturieren des Trägers hergestellte getrennte Trägerabschnitte (121, 122, 210) umfasst, wobei die Trägerabschnitte (121, 122, 210) des Chipmoduls (100) mittels des elektrisch isolierenden Materials (160) verbunden sind.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Halbleiterchips (140, 141, 142, 143) strahlungsemittierende Halbleiterchips sind.
  3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei Halbleiterchips (141), die zum Erzeugen einer ersten Lichtstrahlung ausgebildet sind, Halbleiterchips (142), die zum Erzeugen einer zweiten Lichtstrahlung ausgebildet sind, und Halbleiterchips (143), die zum Erzeugen einer dritten Lichtstrahlung ausgebildet sind, auf dem Träger angeordnet werden.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das elektrisch isolierende Material (160) ein flexibles Material ist.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der bereitgestellte Träger (110, 112, 113, 114) ein elektrisch isolierendes Trägermaterial (130, 170) und elektrische Leiterstrukturen (121, 122, 171, 172, 221, 222, 223) umfasst.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der bereitgestellte Träger (110, 113, 114) einen metallischen Leiterrahmen (120) und eine Formmasse (130), die mit dem metallischen Leiterrahmen (120) verbunden ist, umfasst.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, wobei der bereitgestellte Träger (110, 114) aus der Formmasse (130) gebildete Formkörper (131) umfasst, wobei jeder Formkörper (131) eine Kavität (132) umschließt, wobei die Halbleiterchips (140, 141, 142, 143) in den Kavitäten (132) der Formkörper (131) auf dem metallischen Leiterrahmen (120) angeordnet werden, und wobei das elektrisch isolierende Material (160) in Bereichen seitlich von und zwischen den Formkörpern (131) auf dem Träger (110, 114) aufgebracht wird.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der bereitgestellte Träger (112) eines von Folgendem ist: eine Leiterplatte; oder ein keramischer Träger, der elektrische Leiterstrukturen (171, 172) umfasst.
  9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der bereitgestellte Träger ein metallischer Leiterrahmen (120) ist.
  10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das elektrisch isolierende Material (160) in Form einer Linsenstruktur (161) auf dem Träger aufgebracht wird.
  11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das bereitgestellte Chipmodul (100) in kleinere Chipmodule (100) vereinzelt wird, indem nur das elektrisch isolierende Material (160) durchtrennt wird.
  12. Chipmodul (100) umfassend getrennte Trägerabschnitte (121, 122, 210), die mittels eines elektrisch isolierenden Materials (160) verbunden sind, und Halbleiterchips (140, 141, 142, 143), die auf mindestens einem Teil der Trägerabschnitte (121, 210) angeordnet sind.
  13. Chipmodul nach Anspruch 12, wobei die Halbleiterchips (140, 141, 142, 143) strahlungsemittierende Halbleiterchips sind.
  14. Chipmodul nach Anspruch 12 oder 13, wobei das elektrisch isolierende Material (160) ein flexibles Material ist.
  15. Chipmodul nach einem der Ansprüche 12 bis 14, wobei die Trägerabschnitte (121, 122, 210) Abschnitte eines strukturierten Trägers sind.
  16. Chipmodul nach einem der Ansprüche 12 bis 15, wobei jeder Trägerabschnitt (210) ein elektrisch isolierendes Trägermaterial (130, 170) und elektrische Leiterstrukturen (121, 122, 171, 172, 221, 222, 223) umfasst.
  17. Chipmodul nach einem der Ansprüche 12 bis 16, wobei jeder Trägerabschnitt (210) metallische Leiterrahmenabschnitte (121, 122, 221, 222, 223) und eine Formmasse (130), die mit den Leiterrahmenabschnitten (121, 122, 221, 222, 223) verbunden ist, umfasst, wobei jeder Trägerabschnitt (210) einen aus der Formmasse (130) gebildeten Formkörper (131) umfasst, wobei der Formkörper (131) eine Kavität (132) umschließt, wobei die Halbleiterchips (140, 141, 142, 143) in den Kavitäten (132) der Formkörper (131) auf Leiterrahmenabschnitten (121, 221) angeordnet sind, und wobei das elektrisch isolierende Material (160) in Bereichen seitlich von und zwischen den Formkörpern (131) angeordnet ist.
  18. Chipmodul nach einem der Ansprüche 11 bis 16, wobei die Trägerabschnitte eines von Folgendem sind: Abschnitte (121, 122) eines metallischen Leiterrahmens; Abschnitte (210) einer Leiterplatte; oder Abschnitte (210) eines keramischen Trägers, der elektrische Leiterstrukturen (171, 172) umfasst.
  19. Chipmodul nach einem der Ansprüche 11 bis 18, wobei das elektrisch isolierende Material (160) in Form einer Linsenstruktur (161) ausgebildet ist.
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