DE112018007331T5 - Optoelektronische Vorrichtung und Verfahren zur Herstellung einer optoelektronischen Vorrichtung - Google Patents

Optoelektronische Vorrichtung und Verfahren zur Herstellung einer optoelektronischen Vorrichtung Download PDF

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Abstract

Ein Verfahren zur Herstellung einer optoelektronischen Vorrichtung (1, 16, 22, 23) umfasst die folgenden Schritte: Es wird ein optoelektronischer Halbleiterchip (2) bereitgestellt, der eine Oberseite (5) und eine Unterseite (6) umfasst. Der optoelektronische Halbleiterchip (2) wird mit seiner Oberseite (5) in Richtung einer Oberfläche (3) eines Trägers (4) angeordnet. In der Oberfläche (3) des Trägers (4) wird eine Ausnehmung (9) derart gebildet, dass die Ausnehmung (9) den optoelektronischen Halbleiterchip (2) umgibt. In der Ausnehmung (9) und über der Oberfläche (3) des Trägers (4) wird eine Gießmasse (10) derart angeordnet, dass der optoelektronische Halbleiterchip (2) in die Gießmasse (10) eingebettet wird, wobei die Unterseite (6) des optoelektronischen Halbleiterchips (2) wenigstens teilweise von der Gießmasse (10) unbedeckt bleibt. Der Träger (4) wird entnommen.

Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine optoelektronische Vorrichtung und auf ein Verfahren zur Herstellung einer optoelektronischen Vorrichtung.
  • Aus dem Stand der Technik ist bekannt, optoelektronische Halbleiterchips in eine Gießmasse einzubetten. Darüber hinaus sind Baugruppen in Chipgröße (CSP) für optoelektronische Halbleiterchips bekannt.
  • Eine Aufgabe der Erfindung ist die Bereitstellung einer optoelektronischen Vorrichtung, die auf einer Baugruppe in Chipgröße und auf einem Reflektorkonzept beruht, und eines Verfahrens zur Herstellung der optoelektronischen Vorrichtung. Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren und durch eine optoelektronische Vorrichtung mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche. In den abhängigen Ansprüchen sind vorteilhafte Ausführungsformen gegeben.
  • Ein Verfahren zur Herstellung einer optoelektronischen Vorrichtung umfasst die folgenden Schritte: Es wird ein optoelektronischer Halbleiterchip bereitgestellt, der eine Oberseite und eine Unterseite umfasst. Der optoelektronische Halbleiterchip wird mit seiner Oberseite in Richtung einer Oberfläche eines Trägers angeordnet. In der Oberfläche des Trägers wird eine Ausnehmung derart gebildet, dass die Ausnehmung den optoelektronischen Halbleiterchip umgibt. In der Ausnehmung und über der Oberfläche des Trägers wird eine Gießmasse derart angeordnet, dass der optoelektronische Halbleiterchip in die Gießmasse eingebettet wird, wobei die Unterseite des optoelektronischen Halbleiterchips wenigstens teilweise von der Gießmasse unbedeckt bleibt. Der Träger wird entnommen. Vorteilhaft umfasst ein Montageprozess gemäß dem Verfahren zur Herstellung der optoelektronischen Vorrichtung wenige einfache Schritte, was nur wenig Ausrüstungsinvestition erfordert.
  • In einer Ausführungsform wird über der Oberfläche des Trägers ein Wellenlängenkonversionsmaterial angeordnet, bevor der optoelektronische Halbleiterchip angeordnet wird. Während des Bildens der Ausnehmung wird das Wellenlängenkonversionsmaterial durchlocht. Vorteilhaft ermöglicht dieses Verfahren die Herstellung optoelektronischer Vorrichtungen, die in der Lage sind, elektromagnetische Strahlung mit einer gewünschten Farbe zu erzeugen.
  • In einer Ausführungsform wird der optoelektronische Halbleiterchip in das Wellenlängenkonversionsmaterial gedrückt. Die Unterseite des optoelektronischen Halbleiterchips bleibt wenigstens teilweise von dem Wellenkonversionsmaterial unbedeckt. Vorteilhaft ermöglicht das Drücken des optoelektronischen Halbleiterchips in das Wellenlängenkonversionsmaterial, einen Eindrückbetrag des optoelektronischen Halbleiterchips zu bestimmen. Somit ist es möglich, die Unterseite des optoelektronischen Halbleiterchips wenigstens teilweise von dem Wellenlängenkonversionsmaterial freizuhalten. Dies kann notwendig sein, da der optoelektronische Halbleiter an seiner Unterseite elektrische Kontaktpads zur Bereitstellung elektrischer Energie für einen Betrieb des optoelektronischen Halbleiterchips umfassen könnte. Somit dürfen die elektrischen Kontaktpads nicht von dem Wellenlängenkonversionsmaterial bedeckt werden.
  • In einer Ausführungsform wird das Bilden der Ausnehmung durch Schrägschnitt, Ätzen oder Laserablation ausgeführt. Vorteilhaft ist der Schrägschnitt ein einfacher Prozess. Das Ätzen kann z. B. durch gasgestütztes Ätzen, z. B. mit einer fokussierten Ionenstrahltechnik (FIB), ausgeführt werden. Ein Vorteil des gasgestützten Ätzens und der Laserablation besteht darin, dass im Gegensatz zum Schrägschnitt Verunreinigungen unterdrückt werden können.
  • In einer Ausführungsform wird die Gießmasse mittels Pressen, insbesondere filmgestütztes Spritzpressen, angeordnet. Vorteilhaft ermöglicht das filmgestützte Spritzpressen sicherzustellen, dass die Unterseite des optoelektronischen Halbleiterchips wenigstens teilweise von der Gießmasse unbedeckt bleibt. Insbesondere können auf der Unterseite des optoelektronischen Halbleiterchips angeordnete elektrische Kontaktpads nicht von der Gießmasse bedeckt werden.
  • In einer Ausführungsform werden mehrere optoelektronische Halbleiterchips in die Gießmasse eingebettet. Jeder optoelektronische Halbleiterchip ist von einer jeweiligen Ausnehmung umgeben. Vorteilhaft können mehrere optoelektronische Vorrichtungen hergestellt werden.
  • In einer Ausführungsform wird nach dem Entnehmen des Trägers der folgende Schritt ausgeführt: Die Gießmasse wird geschnitten. Das Schneiden wird in Gebieten von Erhöhungen, die durch die Gießmasse gebildet sind, die in der Ausnehmung angeordnet worden ist, ausgeführt. Vorteilhaft können durch Schneiden der Gießmasse einzelne optoelektronische Vorrichtungen erhalten werden.
  • Eine optoelektronische Vorrichtung umfasst einen optoelektronischen Halbleiterchip und eine Gießmasse. Die Gießmasse bildet Wände, die eine Kavität einschließen. Der optoelektronische Halbleiterchip ist derart in die Gießmasse eingebettet, dass eine Oberseite des optoelektronischen Halbleiterchips nicht von der Gießmasse bedeckt ist und dass eine Unterseite des optoelektronischen Halbleiterchips wenigstens teilweise nicht von der Gießmasse bedeckt ist. Der optoelektronische Halbleiterchip ist derart in der Kavität angeordnet, dass die Wände der Kavität in einer Richtung, die von der Unterseite des optoelektronischen Halbleiterchips abgewandt ist, über der Oberseite des optoelektronischen Halbleiterchips vorstehen. Vorteilhaft bildet die Gießmasse eine Baugruppe in Chipgröße, während sie gleichzeitig ein Reflektor ist.
  • In einer Ausführungsform ist der optoelektronische Halbleiterchip derart in ein Wellenlängenkonversionsmaterial eingebettet, dass Seitenflächen des optoelektronischen Halbleiterchips wenigstens teilweise von dem Wellenlängenkonversionsmaterial bedeckt sind. Die Unterseite des optoelektronischen Halbleiterchips ist wenigstens teilweise nicht von dem Wellenlängenkonversionsmaterial bedeckt. Eine Oberseite des Wellenlängenkonversionsmaterials, die über der Oberseite des optoelektronischen Halbleiterchips gebildet ist, ist nicht von der Gießmasse bedeckt. Vorteilhaft ist das Wellenlängenkonversionsmaterial dafür bestimmt, eine Wellenlänge der während des Betriebs durch den optoelektronischen Halbleiterchip emittierten elektromagnetischen Strahlung umzuwandeln.
  • In einer Ausführungsform umfasst die Gießmasse reflektierende Partikel. Vorteilhaft kann die durch den optoelektronischen Halbleiterchip emittierte elektromagnetische Strahlung an den in der Gießmasse eingebetteten Partikeln reflektiert werden. Somit dienen die Wände der Kavität als ein Reflektor.
  • In einer Ausführungsform umfasst die optoelektronische Vorrichtung eine weitere Gießmasse, die in der Kavität angeordnet ist. Vorteilhaft kann die weitere Gießmasse den optoelektronischen Halbleiterchip vor Feuchtigkeit, anderen Verunreinigungen und mechanischer Spannung schützen.
  • In einer Ausführungsform bildet die weitere Gießmasse über den Wänden ein optisches Element. Vorteilhaft kann das optische Element z. B. eine Linse sein, die z. B. durch den optoelektronischen Halbleiterchip während des Betriebs emittierte elektromagnetische Strahlung fokussiert.
  • In einer Ausführungsform umfasst der optoelektronische Halbleiterchip zwei elektrische Kontaktpads, die auf seiner Unterseite angeordnet sind. Die elektrischen Kontaktpads sind nicht von der Gießmasse und von dem Wellenlängenkonversionsmaterial bedeckt. Vorteilhaft kann für den optoelektronischen Halbleiterchip elektrische Leistung für den Betrieb bereitgestellt werden. Außerdem ist das Herstellen eines Kontakts des optoelektronischen Halbleiterchips mit einem Bonddraht nicht notwendig.
  • Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung und die Art und Weise, in der sie erzielt werden, werden klarer und werden klarer verständlich im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung beispielhaften Ausführungsformen, die im Zusammenhang mit den Zeichnungen ausführlicher erläutert werden. Hier ist in jedem Fall Folgendes schematisch dargestellt:
    • 1: zeigt eine Querschnittsseitenansicht optoelektronischer Halbleiterchips, die über einer Oberfläche einer Platte angeordnet sind;
    • 2: zeigt eine Querschnittsseitenansicht der optoelektronischen Halbleiterchips, die in ein auf einem Träger vorgesehenes Wellenlängenkonversionsmaterial gedrückt sind;
    • 3: zeigt eine Querschnittsseitenansicht einer Ausnehmung, die in der Oberfläche des Trägers, der jeden optoelektronischen Halbleiterchip jeweils umgibt, gebildet ist;
    • 4: zeigt eine Querschnittsseitenansicht einer Gießmasse, die in der Ausnehmung und über der Oberfläche des Trägers angeordnet ist;
    • 5: zeigt eine Querschnittsseitenansicht der in die Gießmasse eingebetteten optoelektronischen Halbleiterchips;
    • 6: zeigt eine Querschnittsseitenansicht einer optoelektronischen Vorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform;
    • 7: zeigt eine Querschnittsseitenansicht optoelektronischer Halbleiterchips, die über einer Oberfläche eines Trägers angeordnet sind;
    • 8: zeigt eine Querschnittsseitenansicht einer Ausnehmung, die in der Oberfläche eines Trägers, der jeden optoelektronischen Halbleiterchip jeweils umgibt, gebildet ist;
    • 9: zeigt eine Querschnittsseitenansicht einer Gießmasse, die in der Ausnehmung und über der Oberfläche des Trägers angeordnet ist;
    • 10: zeigt eine Querschnittsseitenansicht der in die Gießmasse eingebetteten optoelektronischen Halbleiterchips;
    • 11: zeigt eine Querschnittsansicht einer optoelektronischen Vorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform;
    • 12: zeigt eine Querschnittsseitenansicht einer optoelektronischen Vorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform;
    • 13: zeigt eine Querschnittsseitenansicht einer optoelektronischen Vorrichtung gemäß einer vierten Ausführungsform.
  • In den 1 bis 5 ist schematisch ein Verfahren zur Herstellung einer optoelektronischen Vorrichtung 1 gemäß einer ersten Ausführungsform gezeigt, während 6 eine schematische Darstellung der optoelektronischen Vorrichtung 1 zeigt. In jedem Fall sind Querschnittsseitenansichten der gezeichneten Elemente gezeigt.
  • 1 zeigt schematisch einen ersten Schritt des Verfahrens zur Herstellung der optoelektronischen Vorrichtung 1.
  • Über einer Oberfläche 17 einer Platte 18 sind optoelektronische Halbleiterchips 2 angeordnet worden. Die Platte 18 kann irgendein Material, z. B. ein Metall, umfassen. Die optoelektronischen Halbleiterchips 2 umfassen Oberseiten 5, Unterseiten 6 und Seitenflächen 7. Die optoelektronischen Halbleiterchips 2 sind mit ihren Unterseiten 6 auf der Oberfläche 17 der Platte 18 angeordnet worden. Zum Fixieren der optoelektronischen Halbleiterchips 2 auf der Oberfläche 17 kann z. B. ein Klebeband verwendet werden. 1 zeigt drei optoelektronische Halbleiterchips 2, die auf der Oberfläche 17 der Platte 18 angeordnet sind. Allerdings können auf der Oberfläche 17 der Platte 18 irgendeine Anzahl optoelektronischer Halbleiterchips 2 angeordnet werden.
  • Die optoelektronischen Halbleiterchips 2 sind in der Lage, elektromagnetische Strahlung zu emittieren. Die optoelektronischen Halbleiterchips 2 können z. B. Leuchtdioden (LEDs) sein. Jeder der optoelektronischen Halbleiterchips 2 umfasst eine Folge von Halbleiterschichten, die auf einem Substrat angeordnet sind. Das Substrat und die Folge von Halbleiterschichten sind in 1 der Einfachheit halber nicht gezeigt. Das Substrat kann z. B. ein Saphirsubstrat sein. Außerdem kann das Substrat andere Materialien umfassen, die Isolatoren, Metalle, Halbleiter und Oxide davon sein können. Die optoelektronischen Halbleiterchips 2 können flächenemittierende Dioden oder volumenemittierende Dioden sein. Jeder optoelektronische Halbleiterchip 2 umfasst zwei elektrische Kontaktpads 8, die auf der Unterseite 6 angeordnet sind. Die elektrischen Kontaktpads 8 umfassen ein Metall, z. B. Kupfer. Die elektrischen Kontaktpads 8 sind dafür bestimmt, elektrische Leistung für den Betrieb der optoelektronischen Halbleiterchips 2 bereitzustellen. Die optoelektronischen Halbleiterchips 2 können kopfüber kontaktierte Chips sein.
  • 2 zeigt schematisch einen zeitlich nachfolgenden Verarbeitungszustand in Bezug auf 1.
  • Es ist ein über einer Oberfläche 3 eines Trägers 4 angeordnetes Wellenlängenkonversionsmaterial 19 bereitgestellt worden. Der Träger 4 kann irgendein Material, z. B. ein Metall, umfassen. Die optoelektronischen Halbleiterchips 2 sind in das Wellenlängenkonversionsmaterial 19 gedrückt worden. Das Wellenlängenkonversionsmaterial 19 umfasst z. B. ein Harz, z. B. ein Silikon oder ein Epoxid. Das Harz ist mit Wellenlängenkonversionspartikeln gemischt. Die Wellenlängenkonversionspartikel können z. B. mit Ce3+-Ionen dotierten Yttrium-Aluminium-Granat (YAG) umfassen. Die Wellenlängenkonversionspartikel werden auch ein Leuchtstoff genannt. Das Wellenlängenkonversionsmaterial 19 kann als eine Lage bereitgestellt sein, die auch eine Leuchtstofflage genannt werden kann. Die Leuchtstofflage kann mit einem Klebeband an dem Träger 4 fixiert sein. Um zu ermöglichen, dass die optoelektronischen Halbleiterchips 2 in die Leuchtstofflage gedrückt werden, sollte die Leuchtstofflage in einem ungehärteten Zustand vorgesehen sein. Eine ungehärtete Leuchtstofflage wird üblicherweise eine A-Zustands-Leuchtstofflage genannt.
  • Das Wellenlängenkonversionsmaterial 19 ist dafür bestimmt, eine Wellenlänge der durch die optoelektronischen Halbleiterchips 2 während des Betriebs emittierten elektromagnetischen Strahlung umzuwandeln. Wegen eines bestimmten Querschnitts der Konversion wird nur ein Teil der emittierten elektromagnetischen Strahlung umgewandelt. In der Summe wird ein Gemisch der emittierten und der umgewandelten elektromagnetischen Strahlung ausgestrahlt. Das Wellenlängenkonversionsmaterial 19 kann z. B. dafür bestimmt sein, blaues Licht in gelbes Licht umzuwandeln. In der Summe kann weißes Licht erzeugt werden.
  • Die optoelektronischen Halbleiterchips 2 sind dadurch in das Wellenlängenkonversionsmaterial 19 gedrückt worden, dass die Platte 18 derart angeordnet worden ist, dass die Oberseiten 5 der optoelektronischen Halbeiterchips 2 anfangs mit einer Oberfläche 20 des Wellenlängenkonversionsmaterial 19 in Kontakt stehen. Dadurch, dass auf die Platte 18 ein Druck ausgeübt wird, können die optoelektronischen Halbleiterchips 2 in das Wellenlängenkonversionsmaterial 19 gedrückt werden. Alternativ könnte die Platte 18 eine Masse umfassen, die ausreicht, um die optoelektronischen Halbleiterchips 2 in das Wellenlängenkonversionsmaterial 19 zu drücken. Das Wellenlängenkonversionsmaterial 19 kann während des Drückprozesses erwärmt werden. Somit wird das Wellenlängenkonversionsmaterial 19 weich oder schmilzt es teilweise, wenn ein Erwärmen auf den oder über den Schmelzpunkt des Wellenlängenkonversionsmaterials 19 hinaus ausgeführt wird.
  • Wie in 2 gezeigt ist, sind die optoelektronischen Halbleiterchips 2 nur teilweise in das Wellenlängenkonversionsmaterial 19 gedrückt worden. Allerdings ist es ebenfalls möglich, die optoelektronischen Halbleiterchips 2 derart in das Wellenlängenkonversionsmaterial 19 zu drücken, dass die Oberfläche 20 des Wellenlängenkonversionsmaterials 19 mit den Unterseiten 6 der optoelektronischen Halbleiterchips 2 bündig ist. Die Unterseiten 6 müssen wenigstens teilweise von dem Wellenlängenkonversionsmaterial 19 frei bleiben. Wenigstens die elektrischen Kontaktpads 8 müssen von dem Wellenlängenkonversionsmaterial 19 unbedeckt bleiben. Um einen Eindrückbetrag der optoelektronischen Halbleiterchips 2 zu bestimmen, kann, wie in 2 gezeigt ist, ein Abstandshalter 21 verwendet werden.
  • Nachdem die optoelektronischen Halbleiterchips 2 in das Wellenlängenkonversionsmaterial 19 gedrückt worden sind, kann das Wellenlängenkonversionsmaterial 19 gehärtet werden. Das Härten kann thermisch oder durch UV-Licht-Einwirkung ausgeführt werden.
  • 3 zeigt schematisch einen zeitlich nachfolgenden Verarbeitungszustand in Bezug auf 2.
  • Die Platte 18 ist entnommen worden. In der Oberfläche 3 des Trägers 4 ist eine Ausnehmung 9 gebildet worden. Die Ausnehmung 9 umgibt jeweils jeden optoelektronischen Halbleiterchip 2. Der Ausnehmung 9 kann z. B. durch Schrägschnitt, Ätzen oder Laserablation gebildet werden. Während der Bildung der Ausnehmung 9 wird das Wellenlängenkonversionsmaterial 19 in Gebieten der Ausnehmung 9 durchlocht.
  • Das Ätzen kann durch gasgestütztes Ätzen, z. B. durch eine fokussierte Ionenstrahltechnik (FIB), ausgeführt werden. Die Laserablation ist eine Technik zum Entnehmen von Material bei einer Oberfläche, wobei die Oberfläche mit Laserstrahlung hoher Intensität bestrahlt wird. Üblicherweise wird eine gepulste Bestrahlung ausgeführt. Das bestrahlte Material wird bei der Bestrahlung in ein Plasma umgewandelt.
  • 4 zeigt schematisch einen zeitlich nachfolgenden Verarbeitungszustand in Bezug auf 3.
  • In der Ausnehmung 9 und über der Oberfläche 3 des Trägers 4 ist eine Gießmasse 10 angeordnet worden. Die Gießmasse 10 kann ein Harz, z. B. ein Silikon, ein Epoxid oder ein Polyphthalamid, umfassen. Die optoelektronischen Halbleiterchips 2 sind in die Gießmasse 10 eingebettet. Die Gießmasse 10 ist derart angeordnet worden, dass die Unterseiten 6 der optoelektronischen Halbleiterchips 2 nicht von der Gießmasse 10 bedeckt sind. Wenigstens die elektrischen Kontaktpads 8 müssen freigelegt und nicht von der Gießmasse 10 bedeckt werden.
  • Um die Gießmasse 10 derart anzuordnen, dass die Unterseiten 6 der optoelektronischen Halbleiterchips 2 nicht von der Gießmasse 10 bedeckt sind, kann z. B. filmgestütztes Spritzpressen verwendet werden. In diesem Prozess wird ein Formwerkzeug verwendet, das eine Kaverne einschließt. Die Innenwände der Kaverne können mit einer Folie beschichtet sein, die z. B. Teflon umfasst. Der Träger 4 und die optoelektronischen Halbleiterchips 2 sind in der Kaverne derart angeordnet, dass die Unterseiten 6 mit einer mit der Folie beschichteten Innenwand der Kaverne in direktem Kontakt stehen. Dadurch, dass die Gießmasse 10 in der Kaverne angeordnet wird, bleiben die Unterseiten 6 der optoelektronischen Halbleiterchips 2 frei von der Gießmasse 10.
  • Abgesehen von dem filmgestützten Spritzpressen können alternativ andere Presstechniken verwendet werden. In diesem Fall können die Unterseiten 6 der optoelektronischen Halbleiterchips 2 anfangs mit der Gießmasse 10 bedeckt werden. Danach können Teile der Gießmasse 10 z. B. durch Schleifen entfernt werden, bis die elektrischen Kontaktpads 8 freiliegen.
  • 5 zeigt schematisch einen zeitlich nachfolgenden Verarbeitungszustand in Bezug auf 4.
  • Die Gießmasse 10 kann gehärtet worden sein. Der Träger 4 ist entfernt worden. Abschnitte der Gießmasse 10, die in der Ausnehmung 9 angeordnet worden sind, verbleiben als Erhöhungen 12. Wie in 5 gezeigt ist, umfassen die Erhöhungen 12 eine Kegelform. Dies ergibt sich aus einer Geometrie der Ausnehmung 9. Falls die Geometrie der Ausnehmung 9 kegelförmig ist, sind die Erhöhungen 12 ebenfalls kegelförmig.
  • In einem nächsten Schritt wird die Gießmasse 10 in Gebieten der Erhöhungen 12 geschnitten. Die Gießmasse 10 wird entlang Schnittebenen 13, die in 5 als Strichlinien 13 angegeben sind, geschnitten. Zum Schneiden der Gießmasse 10 kann irgendein geeignetes Mittel verwendet werden. Somit werden einzelne optoelektronische Vorrichtungen 1 hergestellt.
  • 6 zeigt schematisch eine Querschnittsseitenansicht der optoelektronischen Vorrichtung 1 gemäß der ersten Ausführungsform.
  • Die Gießmasse 10 bildet Wände 14, die eine Kavität 15 einschließen. Der optoelektronische Halbleiterchip 2 und das Wellenlängenkonversionsmaterial 19 sind derart in die Gießmasse 10 eingebettet, dass eine Oberseite 27 des Wellenlängenkonversionsmaterials 19 nicht von der Gießmasse 10 bedeckt ist und dass die Unterseite 6 des optoelektronischen Halbleiterchips 2 nicht von der Gießmasse 10 bedeckt ist. Der optoelektronische Halbleiterchip 2 ist derart in der Kavität 15 angeordnet, dass die Wände 14 der Kavität 15 in einer von der Unterseite 6 des optoelektronischen Halbleiterchips 2 abgewendeten Richtung über der Oberseite 5 des optoelektronischen Halbleiterchips 2 vorstehen. Die Gießmasse 10 bildet eine Baugruppe in Chipgröße. Nur die Gießmasse 10 trägt den optoelektronischen Halbleiterchip 2. Es gibt keine weiteren strukturellen Träger oder Stützelemente. Gleichzeitig bildet die Gießmasse 10 einen kegelförmigen Reflektor.
  • Die Gießmasse 10 kann reflektierende Partikel umfassen. Die reflektierenden Partikel können z. B. ein Siliciumoxid oder ein Titanoxid umfassen.
  • Durch den optoelektronischen Halbleiterchip 2 emittierte elektromagnetische Strahlung wird in einen Raumwinkel in Abhängigkeit von einer Höhe der Wände 14 abgestrahlt. Das Erhöhen der Höhe der Wände 14 durch Erhöhen einer Tiefe der Ausnehmung 9 führt zu einem verringerten Raumwinkel.
  • Das Wellenlängenkonversionsmaterial 19 bedeckt die Oberseite 5 und Teile der Seitenflächen 7 des optoelektronischen Halbleiterchips 2. Im Fall eines volumenemittierenden optoelektronischen Halbleiterchips 2 ist dies zweckmäßig. Allerdings ist dies nicht unbedingt notwendig. Falls der optoelektronische Halbleiterchip 2 Flächenemitter ist, reicht es aus, nur die Oberseite 5 des optoelektronischen Halbleiterchips 2 von dem Wellenlängenkonversionsmaterial 19 zu bedecken. Dies kann durch Überspringen des Drückprozesses verwirklicht werden. Stattdessen können die optoelektronischen Halbleiterchips 2 derart angeordnet werden, dass die Oberseiten 5 mit der Oberfläche 20 des Wellenlängenkonversionsmaterials 19 in direktem Kontakt stehen.
  • Wie in 6 gezeigt ist, sind die Seitenflächen 7 des optoelektronischen Halbleiterchips 2 nur teilweise in das Wellenlängenkonversionsmaterial 19 eingebettet. Allerdings ist es ebenfalls möglich, den optoelektronischen Halbleiterchip 2 derart einzubetten, dass die Seitenflächen 7 von dem Wellenlängenkonversionsmaterial 19 vollständig bedeckt sind. Die Seitenflächen 7 müssen wenigstens teilweise in das Wellenlängenkonversionsmaterial 19 eingebettet sein. In dem in 6 gezeigten Fall stehen zwei unterschiedliche Materialien mit den Seitenflächen 7 des optoelektronischen Halbleiterchips 2 in direktem Kontakt, was im Vergleich zu dem Fall, dass nur ein Material mit den Seitenflächen 7 in direktem Kontakt steht, eine robustere optoelektronische Vorrichtung 1 bereitstellen kann. Die Unterseite 6 muss wenigstens teilweise von dem Wellenlängenkonversionsmaterial 19 frei bleiben.
  • In 7 bis 10 ist schematisch ein Verfahren zur Herstellung einer optoelektronischen Vorrichtung 16 gemäß einer zweiten Ausführungsform gezeigt, während 11 eine schematische Darstellung der optoelektronischen Vorrichtung 1 zeigt. In jedem Fall sind Querschnittsseitenansichten der gezeichneten Elemente gezeigt. Die optoelektronische Vorrichtung 16 gemäß der zweiten Ausführungsform umfasst Ähnlichkeiten mit der optoelektronischen Vorrichtung 1 gemäß der ersten Ausführungsform. Gleiche Elemente sind mit denselben Bezugszeichen bezeichnet. In der folgenden Beschreibung sind nur Unterschiede erläutert.
  • 7 zeigt schematisch einen ersten Schritt des Verfahrens zur Herstellung der optoelektronischen Vorrichtung 16.
  • Die optoelektronischen Halbleiterchips 2 sind über der Oberfläche 3 des Trägers 4 angeordnet worden. Die optoelektronischen Halbleiterchips 2 sind mit ihren Oberseiten 5 auf der Oberfläche 3 des Trägers 4 angeordnet worden.
  • 8 zeigt schematisch einen zeitlich nachfolgenden Verarbeitungszustand in Bezug auf 7.
  • In der Oberfläche 3 des Trägers 4 ist die Ausnehmung 9 gebildet worden. Die Ausnehmung 9 umgibt jeweils jeden optoelektronischen Halbleiterchip 2.
  • 9 zeigt schematisch einen zeitlich nachfolgenden Verarbeitungszustand in Bezug auf 8.
  • In der Ausnehmung 9 und über der Oberfläche 3 des Trägers 4 ist die Gießmasse 10 angeordnet worden. Die optoelektronischen Halbleiterchips 2 sind in die Gießmasse 10 eingebettet. Die Gießmasse 10 ist derart angeordnet worden, dass die Unterseiten 6 der optoelektronischen Halbleiterchips 10 nicht von der Gießmasse 10 bedeckt sind. Die Unterseiten 6 der optoelektronischen Halbleiterchips 2 dürfen wenigstens teilweise nicht von der Gießmasse 10 bedeckt sein. Wenigstens die elektrischen Kontaktpads 8 müssen freiliegen und dürfen nicht von der Gießmasse 10 bedeckt sein.
  • 10 zeigt schematisch einen zeitlich nachfolgenden Verarbeitungszustand in Bezug auf 9.
  • Die Gießmasse 10 ist gehärtet worden. Der Träger 4 ist entfernt worden. Abschnitte der Gießmasse 10, die in der Ausnehmung 9 angeordnet worden sind, verbleiben als Erhöhungen 12.
  • In einem nächsten Schritt wird die Gießmasse 10 in Gebieten der Erhöhungen 12 geschnitten. Das Schneiden der Gießmasse 10 wird entlang Schnittlinien 13 ausgeführt, die durch Schnittlinien 13 angegeben sind, die in 10 als Strichlinien gezeigt sind. Somit werden einzelne optoelektronische Vorrichtungen 1 hergestellt.
  • 11 zeigt schematisch eine Querschnittsseitenansicht der optoelektronischen Vorrichtung 16 gemäß der zweiten Ausführungsform.
  • Die Gießmasse 10 bildet Wände 14, die eine Kavität 15 einschließen. Der optoelektronische Halbleiterchip 2 ist derart in die Gießmasse 10 eingebettet, dass die Oberseite 5 des optoelektronischen Halbleiterchips 2 nicht von der Gießmasse 10 bedeckt ist und dass die Unterseite 6 des optoelektronischen Halbleiterchips 2 nicht von der Gießmasse 10 bedeckt ist. Der optoelektronische Halbleiterchip 2 ist derart in der Kavität 15 angeordnet, dass die Wände 14 der Kavität 15 in einer Richtung, die von der Unterseite 6 des optoelektronischen Halbleiterchips 2 abgewandt ist, über der Oberseite 5 des optoelektronischen Halbleiterchips 2 vorstehen. Die Gießmasse 10 bildet eine Baugruppe in Chipgröße. Nur die Gießmasse 10 trägt den optoelektronischen Halbleiterchip 2. Es gibt keine weiteren strukturellen Träger oder Stützelemente. Gleichzeitig bildet die Gießmasse 10 einen kegelförmigen Reflektor.
  • 12 zeigt schematisch eine Querschnittsseitenansicht einer optoelektronischen Vorrichtung 22 gemäß einer dritten Ausführungsform. Die optoelektronische Vorrichtung 22 gemäß der dritten Ausführungsform kann unter Verwendung der optoelektronischen Vorrichtungen 1, 16 gemäß der ersten und der zweiten Ausführungsform hergestellt werden. 12 zeigt beispielhaft den Fall, dass die optoelektronische Vorrichtung 1 gemäß der ersten Ausführungsform verwendet worden ist.
  • In der Kavität 15 ist eine weitere Gießmasse 24 angeordnet worden. Die weitere Gießmasse 24 kann ein Harz, z. B. ein Silikon oder ein Epoxid, umfassen. Die weitere Gießmasse 24 kann transparent sein. Die weitere Gießmasse 24 kann z. B. durch ein Dosierungsverfahren in der Kavität 15 angeordnet werden. Die weitere Gießmasse 24 umfasst eine flache Oberfläche 25.
  • 13 zeigt schematisch eine Querschnittsseitenansicht einer optoelektronischen Vorrichtung 23 gemäß einer vierten Ausführungsform. Die optoelektronische Vorrichtung 23 gemäß der vierten Ausführungsform kann unter Verwendung der optoelektronischen Vorrichtungen 1, 16 gemäß der ersten und zweiten Ausführungsform hergestellt werden. 13 zeigt beispielhaft den Fall, dass die optoelektronische Vorrichtung 1 gemäß der ersten Ausführungsform verwendet worden ist.
  • In diesem Fall umfasst die weitere Gießmasse 24 eine gekrümmte Oberfläche 25. Die weitere Gießmasse 24 bildet ein optisches Element 26. In 13 ist das optische Element 26 eine konvexe Linse. Dies ist nicht unbedingt notwendig. Das optische Element 26 kann ebenfalls als eine konkave Linse gebildet sein.
  • Die Erfindung ist auf der Grundlage der bevorzugten beispielhaften Ausführungsform genauer dargestellt und beschrieben worden. Dennoch ist die Erfindung nicht auf die offenbarten Beispiele beschränkt. Vielmehr können durch den Fachmann auf dem Gebiet andere Varianten daraus abgeleitet werden, ohne von dem Schutzumfang der Erfindung abzuweichen.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    optoelektronische Vorrichtung gemäß der
    ersten
    Ausführungsform
    2
    optoelektronischer Halbleiterchip
    3
    Oberfläche des Trägers
    4
    Träger
    5
    Oberseite des optoelektronischen Halbleiterchips
    6
    Unterseite des optoelektronischen Halbleiterchips
    7
    Seitenflächen des optoelektronischen Halbleiterchips
    8
    elektrisches Kontaktpad
    9
    Ausnehmung
    10
    Gießmasse
    11
    Oberfläche der Gießmasse
    12
    Erhöhung
    13
    Schnittebenen
    14
    Wände der Kavität
    15
    Kavität
    16
    optoelektronische Vorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform
    17
    Oberfläche der Platte
    18
    Platte
    19
    Wellenlängenkonversionsmaterial
    20
    Oberfläche des Wellenlängenkonversionsmaterials
    21
    Abstandshalter
    22
    optoelektronische Vorrichtung gemäß der dritten Ausführungsform
    23
    optoelektronische Vorrichtung gemäß der vierten Ausführungsform
    24
    weitere Gießmasse
    25
    Oberfläche der weiteren Gießmasse
    26
    optisches Element
    27
    Oberseite des Wellenlängenkonversionsmaterials

Claims (13)

  1. Verfahren zur Herstellung einer optoelektronischen Vorrichtung (1, 16, 22, 23), wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: - Bereitstellen eines optoelektronischen Halbleiterchips (2), der eine Oberseite (5) und eine Unterseite (6) umfasst, - Anordnen des optoelektronischen Halbleiterchips (2) mit seiner Oberseite (5) in Richtung einer Oberfläche (3) eines Trägers (4), - Bilden einer Ausnehmung (9) in der Oberfläche (3) des Trägers (4) derart, dass die Ausnehmung (9) den optoelektronischen Halbleiterchip (2) umgibt, - Anordnen einer Gießmasse (10) in der Ausnehmung (9) und über der Oberfläche (3) des Trägers (4) derart, dass der optoelektronische Halbleiterchip (2) in die Gießmasse (10) eingebettet wird, wobei die Unterseite des optoelektronischen Halbleiterchips (2) wenigstens teilweise von der Gießmasse (10) unbedeckt bleibt, - Entnehmen des Trägers (4).
  2. Verfahren nach Anspruch 1, das den folgenden Schritt umfasst, der vor dem Anordnen des optoelektronischen Halbleiterchips (2) ausgeführt wird: - Anordnen eines Wellenlängenkonversionsmaterials (19) über der Oberfläche (3) des Trägers (4), wobei das Wellenlängenkonversionsmaterial (19) während des Bildens der Ausnehmung (9) durchlocht wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, das den folgenden Schritt umfasst: - Drücken des optoelektronischen Halbleiterchips (2) in das Wellenlängenkonversionsmaterial (19), wobei die Unterseite (6) des optoelektronischen Halbleiterchips (2) von dem Wellenlängenkonversionsmaterial (19) wenigstens teilweise unbedeckt bleibt.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Bilden der Ausnehmung (9) durch Schrägschnitt, Ätzen oder Laserablation ausgeführt wird.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Gießmasse (10) mittels Pressen, insbesondere durch filmgestütztes Spritzpressen, angeordnet wird.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei in die Gießmasse (10) mehrere optoelektronische Halbleiterchips (2) eingebettet werden, wobei jeder optoelektronische Halbleiterchip (2) von einer jeweiligen Ausnehmung (9) umgeben ist.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, wobei nach dem Entnehmen des Trägers (4) der folgende Schritt ausgeführt wird: - Schneiden der Gießmasse (10), wobei das Schneiden in Gebieten von Erhöhungen (12) ausgeführt wird, die durch die Gießmasse (10) gebildet sind, die in der Ausnehmung (9) angeordnet worden ist.
  8. Optoelektronische Vorrichtung (1, 16, 22, 23), die einen optoelektronischen Halbleiterchip (2) und eine Gießmasse (10) umfasst, wobei die Gießmasse (10) Wände (14) bildet, die eine Kavität (15) einschließen, wobei der optoelektronische Halbleiterchip (2) derart in die Gießmasse (10) eingebettet ist, dass eine Oberseite (5) des optoelektronischen Halbleiterchips (2) nicht von der Gießmasse (10) bedeckt ist und dass eine Unterseite (6) des optoelektronischen Halbleiterchips (2) wenigstens teilweise nicht von der Gießmasse (10) bedeckt ist, wobei der optoelektronische Halbleiterchip (2) derart in der Kavität (15) angeordnet ist, dass die Wände (14) der Kavität (15) in einer Richtung, die von der Unterseite (6) des optoelektronischen Halbleiterchips (2) abgewandt ist, über der Oberseite (5) des optoelektronischen Halbleiterchips (2) vorstehen.
  9. Optoelektronische Vorrichtung (16, 22, 23) nach Anspruch 8, wobei der optoelektronische Halbleiterchip (2) derart in ein Wellenlängenkonversionsmaterial (19) eingebettet ist, dass Seitenflächen (7) des optoelektronischen Halbleiterchips (2) wenigstens teilweise von dem Wellenlängenkonversionsmaterial (19) bedeckt sind, wobei die Unterseite (6) des optoelektronischen Halbleiterchips (2) von dem Wellenlängenkonversionsmaterial (19) wenigstens teilweise nicht bedeckt ist, wobei eine Oberseite (27) des über der Oberseite (5) des optoelektronischen Halbleiterchips (2) gebildeten Wellenlängenkonversionsmaterials (19) von der Gießmasse (10) nicht bedeckt ist.
  10. Optoelektronische Vorrichtung (1, 16, 22, 23) nach Anspruch 8 oder 9, wobei die Gießmasse (10) reflektierende Partikel umfasst.
  11. Optoelektronische Vorrichtung (22, 23) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 8 bis 10, die eine weitere Gießmasse (24) umfasst, die in der Kavität (15) angeordnet ist.
  12. Optoelektronische Vorrichtung (23) nach Anspruch 11, wobei die weitere Gießmasse (24) über den Wänden ein optisches Element (26) bildet.
  13. Optoelektronische Vorrichtung (1, 16, 22, 23) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der optoelektronische Halbleiterchip (2) zwei elektrische Kontaktpads (8) umfasst, die auf seiner Unterseite (6) angeordnet sind, wobei die elektrischen Kontaktpads (8) von der Gießmasse (10) und von dem Wellenlängenkonversionsmaterial (19) nicht bedeckt sind.
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