DE19621124A1

DE19621124A1 - Optoelektronischer Wandler und dessen Herstellungsverfahren

Info

Publication number: DE19621124A1
Application number: DE19621124A
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Dipl Ing Gramann; Georg Dipl Phys Bogner; Ralf Dietrich; Martin Weigert
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1996-05-24
Filing date: 1996-05-24
Publication date: 1997-11-27
Also published as: US5907151A; EP0809304A3; DE59712267D1; JPH1056209A; EP0809304B1; EP0809304A2; KR970077756A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen optoelektronischen Wand ler mit einem Strahlung aussendenden und/oder empfangenden Halbleiterchip, der auf einer Trägereinheit befestigt ist.

Ein derartiger optoelektronischer Wandler ist beispielsweise aus der europäischen Patentschrift EP 4 12 184 B1 bekannt und in Fig. 12 dargestellt. Bei diesem bekannten optoelektroni scher Wandler handelt es sich um eine Strahlungsdetektoran ordnung, die ein Detektorbauelement 39, beispielsweise eine Fotodiode, einen gemeinsamen Träger 33, einen Isolierkörper 34, ein Befestigungsteil 35, einen Linsenträger 36 und eine Linse 37 zur Fokussierung der von dem Detektorbauelement 39 empfangenen Strahlung. Das Detektorbauelement 39 ist mit sei ner Unterseite auf dem Isolierkörper 34 befestigt, der wie derum auf den gemeinsamen Träger 33 befestigt ist. Das Befe stigungsteil 35 ist neben dem Isolierkörper 34 auf dem ge meinsamen Träger 33 angeordnet. Auf dem Befestigungsteil 35 ist mittels einer Befestigungsschicht 38 der Linsenträger 36 mit der Linse 37 fixiert, derart, daß sich die Linse 37 über der Strahleneintrittsfläche 40 des Detektorbauelements 39 be findet.

Die Montage der einzelnen Bestandteile eines derartigen opto elektronischen Wandlers ist sehr aufwendig. Sie erfordert ei ne große Zahl von Verfahrensschritten und die Justage der Linse 37 ist sehr schwierig. Außerdem treten im allgemeinen aufgrund des Luftspaltes zwischen der Linse 37 und dem Detek torbauelement 39 große Reflexionsverluste bzw. Abbildungsfeh ler innerhalb des Wandlers auf.

Weiterhin ist aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 43 23 681 ein optoelektronischer Wandler bekannt, bei dem auf der einen Seite eines lichtdurchlässigen Trägers ein op tisches Empfangs- oder Sendeelement und auf der anderen Seite des Trägers eine Ablenkspiegelanordnung und eine parallel zur Trägerlängsachse verlaufende Lichtleitfaser angeordnet sind. Das beispielsweise von einem optischen Sendeelement ausge sandte Licht durchdringt den gemeinsamen Träger, wird an der Ablenkspiegelanordnung um 90° in Richtung der Lichtleitfaser abgelenkt und in diese eingekoppelt. Im Falle eines Empfang selements wird das durch die Lichtleitfaser ankommende Licht signal an der Ablenkspiegelanordnung um 90° in Richtung Emp fangselement abgelenkt, durchdringt anschließend den gemein samen Träger und wird in das Empfangselement eingekoppelt.

Auch die Herstellung dieser bereits bekannten Anordnung er fordert einen hohen Montage- und Justieraufwand. Herkömmliche Methoden zur Montage von Halbleiterbauelementen auf einer Leiterplatte können bei dieser Anordnung nicht verwendet wer den.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen opto elektronischen Wandler der eingangs genannten Art zu entwickeln, der mit herkömmlichen Methoden der Bauelementmontage montierbar, insbesondere zur Oberflächenmontage geeignet ist, das heißt in SMD-Technik (Surface mounted device) auf einer Leiterplatte befestigt werden kann.

Gleichzeitig soll dieser optoelektronische Wandler auf einfa che Weise in großen Stückzahlen herstellbar und gegenüber weiteren optischen Einrichtungen ohne großen Aufwand exakt justierbar sein sowie eine hohe Effizienz bei der Lichtaus kopplung aufweisen.

Diese Aufgabe wird durch einen optoelektronischen Wandler mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche 2 bis 9. Ein bevorzugtes Verfahren zum Herstellen einer Mehrzahl von erfindungsgemäßen optoelektro nischen Wandlern ist Gegenstand des Anspruches 10.

Erfindungsgemäß weist der optoelektronische Wandler der ein gangs genannten Art eine Trägereinheit mit einem Chipmontage bereich auf, auf dem der Halbleiterchip befestigt ist. Dem Chipmontagebereich ist eine Anzahl von Anschlußteilen mit elektrischen Anschlußflächen zugeordnet, die jeweils mit ei nem elektrischen Kontakt des Halbleiterchips elektrisch lei tend verbunden sind. Die Anschlußteile sind derart ausgebil det und angeordnet, daß bezogen auf den Chipmontagebereich die maximale Höhe des Halbleiterchips gegebenenfalls ein schließlich sämtlicher Anschlußleiter und/oder Abdeckmittel für den Halbleiterchip kleiner ist als der Abstand zwischen dem Chipmontagebereich und einer durch die Anschlußflächen definierten Ebene.

Dieser erfindungsgemäße optoelektronische Wandler hat gegen über den eingangs beschriebenen bekannten optoelektronischen Wandlern den Vorteil, daß er auf einfache Weise auf einer Leiterplatte (z. B. Platine, Keramiksubstrat oder Hybrid substrat) befestigt werden kann, indem er mit seinen An schlußflächen auf Leiterbahnen der Leiterplatte gesetzt und die Anschlußflächen mittels eines elektrisch leitenden Binde mittels mit den Leiterbahnen verbunden werden.

Bei einer bevorzugten Weiterbildung des erfindungsgemäßen op toelektronischen Wandlers ist der Halbleiterchip derart auf der Trägereinheit montiert, daß seine Strahlungsaustrittsflä che zum Chipmontagebereich hin gerichtet ist. Die Trägerein heit besteht hierbei aus einem zumindest für einen Teil der von dem Halbleiterchip ausgesandten und/oder empfangenen Strahlung durchlässigen Material.

Dies hat den besonderern Vorteil, daß die von dem Halbleiter chip ausgesandte und/oder empfangene Strahlung ohne große Re flexionsverluste und Verluste durch Abbildungsfehler in eine Lichtleitfaser oder in eine andere optische Anordnung bzw. in den Halbeiterchip eingekoppelt werden kann.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfin dungsgemäßen optoelektronischen Wandlers ist vorgesehen, daß die Trägereinheit eine Trägerplatte mit einer Ausnehmung auf weist, daß auf einer Bodenfläche der Ausnehmung der Chipmon tagebereich vorgesehen ist und daß zumindest Teilbereiche von Seitenwänden der Ausnehmung als Anschlußteile genutzt sind.

Der Vorteil dieser Ausführungsform besteht insbesondere dar in, daß auf einfache Weise eine Mehrzahl von erfindungsgemä ßen optoelektronischen Wandlern im Scheibenverbund gleichzei tig hergestellt werden können. Eine separate genaue Positio nierung und Montage der Anschlußteile auf der Trägerplatte ist nicht notwendig.

Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung besteht die Trägerplatte aus einem isolierenden Material oder ist die Trägerplatte gegebenenfalls in der Ausnehmung sowie auf den Anschlußteilen zumindest teilweise mit einer isolierenden Schicht versehen. In der Ausnehmung sowie auf den Anschluß teilen ist eine Anzahl von mit den elektrischen Kontakten des Halbleiterchips verbindbaren, elektrisch leitenden Anschluß bahnen vorgesehen, die derart strukturiert sind, daß auf den Anschlußteilen eine Anzahl von Anschlußflächen ausgebildet ist. Dies hat insbesondere den Vorteil, daß die elektrisch leitenden Anschlußbahnen auf einfache Weise mittels herkömm licher Methoden der Halbleitertechnik (Maskentechnik + Auf dampfen oder Sputtern von Metallschichten usw.) hergestellt werden können.

Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform des erfin dungsgemäßen optoelektronischen Wandlers weist die Trägerein heit ein Mittel zum Fokussieren der Strahlung auf, wodurch vorteilhafterweise die ausgesandte bzw. empfangene Strahlung ohne große Verluste durch Totalreflexion an Grenzflächen aus dem Wandler ausgekoppelt bzw. in diesen eingekoppelt werden können.

Bei einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung sowie deren Ausführungsformen besteht die Trägerplatte aus einem elektrisch isolierenden Material oder ist zumindest teilweise mit einer isolierenden Schicht versehen und sind auf der Trägerplatte bzw. auf der isolierenden Schicht minde stens zwei strukturierte Metallisierungsschichten aufge bracht, auf denen elektrisch leitende Anschlußteile angeord net sind.

Dies hat den besonderen Vorteil, daß die Abmessungen und die Positionen der elektrisch leitenden Anschlußteile auf einfa che Weise den Abmessungen des auf dem Chipmontagebereich be findlichen Halbleiterchips gegebenenfalls einschließlich der Anschlußleiter und/oder Abdeckmittel für den Halbleiterchip angepaßt werden können.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfin dungsgemäßen optoelektronischen Wandlers ist auf der dem Halbleiterchip gegenüberliegenden Seite der Trägerplatte eine weitere Platte vorgesehen.

Dadurch ist es möglich, die Trägereinheit aus Materialien mit unterschiedlichen Brechungsindizes herzustellen und dadurch die Aufbauhöhe und die optische Abbildung des optoelektroni schen Wandlers zu optimieren. Außerdem kann vorteilhafterwei se die weitere Platte ein Mittel zum Fokussieren der Strah lung aufweisen.

Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform des erfin dungsgemäßen optoelektronischen Wandlers ist zumindest der Halbleiterchip mit einer Kunststoffabdeckung oder einer an dersartigen Chipabdeckung versehen. Dadurch ist auf einfache Weise der Halbleiterchip gegen Feuchtigkeit und gegen mecha nische Beschädigung geschützt.

Weitere Merkmale, Vorteile und Zweckmäßigkeiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von fünf Aus führungsbeispielen in Verbindung mit den Fig. 1 bis 12. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Schnittdarstellung durch ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen optoelektroni schen Wandlers;

Fig. 2 eine schematische Darstellung einer Draufsicht auf den optoelektronischen Wandler von Fig. 1;

Fig. 3 eine schematische Schnittdarstellung durch ein zwei tes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen optoelektroni schen Wandlers;

Fig. 4 eine schematische Darstellung einer Draufsicht auf den optoelektronischen Wandler von Fig. 3;

Fig. 5 eine schematische Schnittdarstellung durch ein drit tes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen optoelektro nischen Wandlers;

Fig. 6 eine schematische Schnittdarstellung eines vierten Ausführungsbeispieles eines erfindungsgemäßen optoelektroni schen Wandlers;

Fig. 7 eine schematische Darstellung einer Draufsicht auf den optoelektronischen Wandler von Fig. 6;

Fig. 8 eine schematische Schnittdarstellung eines fünften Ausführungsbeispieles eines erfindungsgemäßen optoelektroni schen Wandlers;

Fig. 9 eine schematische Darstellung zur Erläuterung eines Verfahrensablaufes zur Herstellung einer Mehrzahl von erfin dungsgemäßen optoelektronischen Wandlern gemäß Fig. 8 und

Fig. 10 und 11 schematische Darstellungen zur Erläuterung eines Verfahrens zur Herstellung einer Mehrzahl von erfin dungsgemäßen optoelektronischen Wandlern gemäß Fig. 6.

In den Figuren sind gleichartige Komponenten der verschiede nen Ausführungsbeispiele jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen.

Bei dem optoelelektronischen Wandler von Fig. 1 und 2 weist die Trägereinheit 2 eine Trägerplatte 7 mit einer trapezför migen Ausnehmung 8 auf. Auf der Bodenfläche 9 und den Seiten flächen 10, 11 der Ausnehmung 8 sowie auf den Oberseiten 24, 25 der Anschlußteile 4, 5 sind zwei voneinander getrennte elek trisch leitende Anschlußbahnen 12, 13 beispielsweise in Form von Metallisierungsschichten aufgebracht. Auf den Anschluß teilen 4, 5 sind dadurch zwei Anschlußflächen 16, 17 des opto elektronischen Wandlers ausgebildet.

In einem Chipmontagebereich 3 der Ausnehmung 8 ist ein Strah lung aussendender und/oder empfangender Halbleiterchip 1 der art befestigt, daß dessen Unterseitenkontakt 22 zumindest teilweise auf der elektrisch leitenden Anschlußbahn 12 auf liegt und mit dieser beispielsweise mittels eines AuSn-Lotes oder mittels eines anderen geeigneten elektrisch leitenden Bindemittels verbunden ist. Ein Oberseitenkontakt 23 des Halbleiterchips 1 ist mittels eines Anschlußleiters 24 (z. B. ein Bonddraht) mit der elektrisch leitenden Anschlußbahn 13 verbunden.

Der Halbleiterchip 1 ist beispielsweise eine Leuchtdiode, ei ne Fotodiode (PIN-Fotodoide) oder ein Vertical Cavity Surface Emitting Laser (VCSEL).

Die Trägerplatte 7 ist elektrisch isolierend und besteht bei spielsweise aus einem für die von dem Halbleiterchip 1 ausge sandte bzw. empfangene Strahlung durchlässigen Glas, Kunst stoff, Saphir, Diamant oder Halbleitermaterial. Für Wellen längen λ < 400 nm kann beispielsweise SiC, für λ < 550 nm GaP, für λ < 900 nm GaAs und für λ < 1100 nm kann Silizium verwendet werden. Die Ausnehmung 8 ist beispielsweise mittels Ätzen, Sägen oder Fräsen hergestellt. Ebenso kann eine elek trisch leitfähige Trägerplatte 7, die z. B. aus Metall be steht, verwendet sein, die dann aber in der Ausnehmung und auf den Anschlußteilen 4, 5 zumindest teilweise mit einer iso lierenden Schicht 15 (z. B. eine Oxidschicht oder Kunststoff schicht usw.) versehen ist.

Die elektrisch leitenden Anschlußbahnen 12, 13 bestehen bei spielsweise aus Aluminium, aus einer Aluminium-Basislegierung oder aus einem Au-Mehrschichtsystem. Denkbar ist auch, daß im Falle der Verwendung einer Trägerplatte 7 aus einem Halblei termaterial in der Ausnehmung 8 sowie auf den Oberseiten 24, 25 der Anschlußteile 4, 5 mittels geeigneter Dotierung die Anschlußbahnen ausgebildet sind. Zur Herstellung einer derar tigen Dotierung können die dem durchschnittlichen Fachmann heute bekannten Verfahren der Halbleitertechnik, wie bei spielsweise Ionenimplantation, verwendet werden.

Zwischen der Strahlungsaustritts- und/oder -eintrittsfläche 6 des Halbleiterchips 1 und der Trägerplatte 7 befindet sich zur Verbesserung der Lichtauskopplung aus dem Halbleiterchip 1 bzw. aus der Trägerplatte 7 ein optisches Koppelmedium 29, beispielsweise ein Gießharz. Die Verbesserung der Lichtaus kopplung beruht auf einer Erhöhung des Winkels, bei dem To talreflexion auftritt. Als wesentliche Eigenschaft weist das Koppelmedium 29 nur eine geringe Absorption der von dem Halb bleiterchip 1 ausgesandten und/oder empfangenen Strahlung auf.

Der Vollständigkeit halber sei an dieser Stelle erwähnt, daß die Strahlungsaustritts- und/oder -eintrittsfläche 6 des Strahlung aussendenden Halbleiterchips 1 diejenige Fläche ist, durch welche der größte Anteil der im Halbleiterchip 1 erzeugten Strahlung aus diesem austritt. Analog dazu ist die Strahlungseintrittsfläche eines Strahlung empfangenden Halb leiterchips 1 diejenige Fläche, durch welche eine empfangene Strahlung in den Halbleiterchip 1 eintritt.

Die Anschlußflächen 16, 17 definieren eine Ebene (durch die strichpunktierte Linie 14 angedeutet), deren Abstand zur Bo denfläche 9 größer ist als die maximale Höhe des Halbleiter chips 1 einschließlich Anschlußleiter 26 und einer wahlweise vorgesehenen Chipabdeckung 27, die beispielsweise aus einem mit Quarzkügelchen oder -flocken gefüllten Harz oder aus ei nem Acrylat besteht. Die Chipabdeckung 27 dient insbesondere dazu, den Halbleiterchip 1 vor Feuchtigkeit und vor mechani scher Beschädigung zu schützen.

Auf ihrer der Ausnehmung 8 gegenüberliegenden Seite weist die Trägerplatte 7 ein Mittel 21 zum Fokussieren der von dem Halbleiterchip 1 ausgesandten und/oder empfangenen Strahlung auf, z. B. eine sphärische Linse, eine aspärische Linse oder eine Beugungsoptik. Dieses kann beispielsweise mittels Ätzen oder Schleifen in der Trägerplatte 7 ausgebildet oder separat hergestellt und beispielsweise mittels Löten, Kleben oder an odischem Bonden auf der Trägerplatte 7 aufgebracht sein.

Bei dem in den Fig. 3 und 4 dargestellten optoelektroni schen Wandler weist die Trägerlatte 7 eine ebene Oberseite 28 auf, auf der die elektrisch leitenden Anschlußbahnen 12, 13 aufgebracht sind. Die Trägerplatte 7 kann aus einem elek trisch isolierenden Material gefertigt sein (z. B. Material wie bei dem obigen Ausführungsbeispiel von Fig. 1 und 2) oder elektrisch leitend sein, wobei sie dann zumindest teil weise mit einer elektrisch isolierenden Schicht 15 (z. B. Oxidschicht oder Kunststoffschicht usw.) versehen ist.

Wie beim Ausführungsbeispiel gemäß den Fig. 1 und 2 ist auch hier der Halbleiterchip 1 derart auf einem Chipmontage bereich 3 der Trägerplatte 7 befestigt, daß er zumindest mit einem Teil seines Unterseitenkontaktes 22 auf der elektrisch leitenden Anschlußbahn 12 aufliegt und mit dieser elektrisch leitend verbunden ist. Auf den elektrisch leitenden Anschluß bahnen 12, 13 sind beispielsweise mittels Löten oder Kleben Anschlußteile 4′, 5′ befestigt, die elektrisch leitend sind, so daß die Oberseiten 24, 25 der Anschlußteile 4′, 5′ die elektrischen Anschlußflächen 16′, 17′ des optoelektronischen Wandlers ausbilden.

Die Anschlußteile 4′, 5′ bestehen beispielsweise aus hochlei tendem Silizium, Metall oder aus einem anderen Material mit hoher elektrischer Leitfähigkeit. Als Bindemittel zwischen den Anschlußteilen 4′, 5′ und den elektrisch leitenden An schlußbahnen 12, 13 ist beispielsweise ein metallisches Lot oder ein elektrisch leitender Kunststoff verwendet. Ebenso können die Anschlußteile 4′, 5′ mittels eutektischem Bonden auf den Anschlußbahnen 12, 13 befestigt werden.

Als Materialien für die Trägerplatte 7 und die elektrisch leitenden Anschlußbahnen 12, 13 eignen sich beispielsweise die in Bezug auf das erstgenannte Ausführungsbeispiel ent sprechend angegebenen Materialien.

Die Trägerplatte 7 weist auch hier auf ihrer dem Halbleiter chip 1 gegenüberliegenden Seite ein Mittel 21 zum Fokussieren der von dem Halbleiterchip ausgesandten und/oder empfangenen Strahlung auf. Repräsentativ hierfür ist in Fig. 3 eine Beu gungsoptik eingezeichnet.

Darüberhinaus kann auch bei diesem Ausführungsbeispiel der Halbleiterchip 1 mittels einer Chipabdeckung 27 gegen Feuch tigkeit und gegen mechanische Beschädigung geschützt sein (Materialien für die Chipabdeckung 27 wie oben zu Fig. 1 an gegeben).

Das Ausführungsbeispiel von Fig. 5 unterscheidet sich von dem der Fig. 3 und 4 dadurch, daß auf der dem Chipmontage bereich 3 gegenüberliegenden Seite der Trägerplatte 7 eine weitere Platte 18 angeordnet ist. Die weitere Platte 18 be steht beispielsweise aus einem anderen Material wie die Trä gerplatte 7. Bei geeigneter Wahl dieser Materialien, z. B. Glas für die Trägerplatte 7 und Silizium für die weitere Platte 18, können die Hochfrequenzeigenschaften des Wandlers verbessert und die Kapazität des optoelektronischen Wandlers gesenkt werden. Zudem kann durch unterschiedliche Brechungs indizes der weiteren Platte 18 und der Trägerplatte 7 die Aufbauhöhe und die optische Abbildung des opotelektronischen Wandlers optimiert werden.

Wie in Fig. 5 dargestellt, weist hier nicht die Trägerplatte 7, sondern die weitere Platte 18 ein Mittel 21 zum Fokussie ren der Strahlung, in diesem Fall eine sphärische oder eine asphärische Linse 28 auf.

Das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 6 und 7 unterscheidet sich von dem in den Fig. 1 und 2 dargestellten Ausfüh rungsbeispiel dadurch, daß die Ausnehmung 8 in der Träger platte 7 die Form einer von oben nach unten schmäler werden den Grube aufweist, die beispielsweise mittels Ätzen herge stellt ist. Als Anschlußteile 4, 5 sind hierbei Teilstücke der Seitenwand der Grube verwendet. Dies hat den Vorteil, daß die Anschlußflächen 16, 17 in beliebiger Anordnung auf der Ober seite der Seitenwand der Grube angeordnet werden können, wo durch beispielsweise die Gestaltung der Leiterbahnen auf ei ner dem optoelektronischen Wandler zugeordneten Leiterplatte weniger eingeschränkt ist.

Wie bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 können auch hier auf den Anschlußbahnen 12, 13 elektrisch leitende Anschlußtei le 4′, 5′ (z. B. sogenannte Silizium-Jumperchips) mit An schlußflächen 16′, 17′ befestigt sein, wobei die Anschlußflä chen 16′, 17′ beispielsweise in Form von Metallschichten rea lisiert sind.

Auf der der Grube gegenüberliegenden Seite der Trägerplatte 7 ist bei diesem Ausführungsbeispiel als Mittel 21 zur Fokus sierung der Strahlung eine separat hergestellte sphärische oder asphärische Linse beispielsweise mittels Kleben aufge bracht. Anstelle der sphärischen oder asphärische Linse kann auch eine separat hergestellte Beugungsoptik aufgebracht oder in der Trägerplatte 7 ausgebildet sein. Letzteres gilt selbstverständlich auch für die sphärische oder asphärische Linse.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 8 ist die Trägerplatte 7 im wesentlichen identisch zu der Trägerplatte von Fig. 1 ausgebildet (man vergleiche die zugehörige Beschreibung). Ebenso kann die Trägerplatte analog zum Ausführungsbeispiel von Fig. 6 und 7 ausgestaltet sein. Zusätzlich zu der Trä gerplatte 7 weist die Trägereinheit 2 hier jedoch, wie bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 5 eine weitere Platte 18 auf, in der ein Mittel 21 zur Fokussierung der Strahlung aus gebildet ist oder auch aufgebracht sein kann. Mit dieser Aus führungsform ergeben sich somit dieselben Eigenschaften und zusätzlichen Vorteile wie für das Ausführungsbeispiel von Fig. 5.

Anhand der in der Fig. 9 gezeigten Darstellungen wird im folgenden der Verfahrensablauf für die gleichzeitige Herstel lung einer Mehrzahl von optoelektronischen Wandlern gemäß der Fig. 8 erläutert:

- Zunächst werden in einer Trägerscheibe 30, die aus dem Ma terial für die Trägerplatten 7 (hier beispielsweise Glas) besteht, beispielsweise mittels Ätzen oder Fräsen eine Mehrzahl von Ausnehmungen 8 hergestellt.
- Nachfolgend werden auf Teilbereichen der Oberfläche der Trägerscheibe 30 beispielsweise mittels Maskentechnik und Aufdampfen oder Sputtern eine Mehrzahl von Anschlußbahnen 12, 13 aufgebracht.
- Als nächster Schritt wird in den Ausnehmungen 8 eine Mehr zahl von Halbleiterchips 1 befestigt und deren Kontakte 22, 23 mit den Anschlußbahnen 12, 13 z. B. mittels eines elektrisch leitenden Lotes bzw. mittels Anschlußleiter 26 (Bonddrähte) elektrisch leitend verbunden.
- Falls erforderlich, werden dann die Zwischenräume zwischen den Strahlungsaustrittsflächen der Halbleiterchips 1 und der Trägerscheibe 30 jeweils mit einem Koppelmedium 29 (z. B. Harz) gefüllt. Dies kann beispielsweise mittels eines Mikrodosiersystems erfolgen, mit dem das Koppelmedium di rekt in den Zwischenraum eingespritzt wird.
- Anschließend können, falls vorgesehen, die Ausnehmungen 8 mit einem Gießharz oder mit einem Acrylat gefüllt werden, so daß die Halbleiterchips 1 inclusive der Anschlußleiter 26 jeweils mit einer Chipabdeckung 27 versehen sind.
- Getrennt von der Herstellung der Trägerscheibe 30 mit den Halbleiterchips 1 kann eine Scheibe 31, die aus dem Materi al der Scheibe 18 von Fig. 8, z. B. Silizium, besteht, mit einer Mehrzahl von Mitteln 21 zur Fokussierung der Stahlung versehen werden (Herstellungsverfahren wie oben bereits an gegeben).
- Die Scheibe 31 wird dann mit der Trägerscheibe 30 bei spielsweise mittels Löten, Kleben oder anodischem Bonden verbunden. Ebenso kann aber auch die Scheibe 31 schon vor der Montage der Halbleiterchips 1 auf die Trägerscheibe 30 mit dieser verbunden werden. Der Scheibenverbund wird an schließend z. B. mittels Sägen vereinzelt.
- Vor der Vereinzelung des Scheibenverbundes können die opto elektronischen Wandler elektrisch und optisch geprüft wer den.

Bei dem im folgenden anhand der Fig. 10 und 11 erläuterten Verfahren zum Herstellen einer Mehrzahl von optoelektroni schen Wandlern gemäß denn Fig. 6 und 7 wird analog zum oben beschriebenen Verfahren eine Trägerscheibe 30 zunächst mit einer Mehrzahl von Ausnehmungen 8 versehen, auf die Oberseite der Trägerscheibe 30 eine Mehrzahl von Anschlußbahnen 12, 13 aufgebracht und in den Ausnehmungen eine Mehrzahl von Halb leiterchips 1 befestigt. Hinsichtlich Verbinden der elektri schen Kontakte der Halbleiterchips 1 mit den Anschlußbahnen sowie hinsichtlich Koppelmedium und Chipabdeckung gilt eben falls dasselbe wie in Bezug auf Fig. 9 angegeben.

Der Unterschied zu dem vorgenannten Verfahren besteht darin, daß erstens hier die Mittel 21 zum Fokussieren der Strahlung in der Trägerscheibe ausgebildet oder auf diese aufgebracht werden und daß zweitens auf die Anschlußbahnen paarweise mit einander verbundene elektrisch leitende Anschlußteile 4′, 5′ (Anschlußteilpaare 32) mit Anschlußflächen 16′, 17′ (beispielsweise Metallschichten) aufgebracht sind. Anschlie ßend wird die Trägerscheibe 30 zusammen mit den Anschlußteil paaren 32 ggf. nach elektrischer und/oder optischer Prüfung der Wandler in einzelne optoelektronische Wandler vereinzelt.

Bezugszeichenliste

1 Strahlung aussendender und/oder empfangender Halbleiterchip (z. B. LED, Laserdiode, PIN-Fotodiode usw.)
2 Trägereinheit
3 Chipmontagebereich
4, 5 Anschlußteile
4′, 5′ Anschlußteile
6 Strahlungsaustritts- und/oder -eintrittsfläche
7 Trägerplatte
8 Ausnehmung
9 Bodenfläche
10, 11 Seitenflächen
12, 13 Anschlußbahnen
14 Ebene
15 isolierende Schicht
16, 17 Anschlußflächen
16′, 17′ Anschlußflächen
18 weitere Platte
21 Mittel zum Fokussieren von Strahlung
22 Unterseitenkontakt
23 Oberseitenkontakt
24, 25 Oberseiten
26 Anschlußleiter
27 Chipabdeckung
28 sphärische Linse
29 Koppelmedium
30 Trägerscheibe
31 weitere Scheibe
32 Anschlußteilpaare
33 gemeinsamer Träger
34 Isolierkörper
35 Befestigungsteil
36 Linsenträger
37 Linse
38 Befestigungsschicht
39 Detektorbauelement
40 Strahleneintrittsfläche

Claims

1. Optoelektronischer Wandler mit mindestens einem Strahlung aussendenden und/oder empfangenden Halbleiterchip (1), der auf einer Trägereinheit (2) befestigt ist,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Trägereinheit (2) einen Chipmontagebereich (3) auf weist, auf dem der Halbleiterchip (1) befestigt ist, daß dem Chipmontagebereich (3) eine Anzahl von Anschlußteilen (4, 5 bzw. 4′, 5′) mit elektrischen Anschlußflächen (16, 17 bzw. 16′, 17′) zugeordnet ist, die jeweils mit einem elektrischen Kontakt (22, 23) des Halbleiterchips (1) elektrisch leitend verbunden sind und
daß die Anschlußteile (4, 5 bzw. 4′, 5′) derart ausgebildet und angeordnet sind, daß bezogen auf den Chipmontagebereich (3) die maximale Höhe des Halbleiterchips (1) gegebenenfalls ein schließlich sämtlicher Anschlußleiter (26) und/oder Abdeck mittel (27) kleiner ist als der Abstand zwischen dem Chipmon tagebereich (3) und einer durch die Anschlußflächen (16, 17) definierten Ebene (14).

2. Optoelektronischer Wandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Halbleiterchip (1) eine Strahlungsaustritts- und/oder -eintrittssfläche (6) aufweist, die zur Trägereinheit (2) hin gerichtet ist und daß die Trägereinheit (2) aus einem zumin dest für einen Teil der von dem Halbleiterchip (1) ausgesand ten und/oder empfangenen Strahlung durchlässig ist.

3. Optoelektronischer Wandler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägereinheit (2) eine Trägerplatte (7) mit einer Ausnehmung (8) aufweist, daß auf einer Bodenfläche der Aus nehmung (8) der Chipmontagebereich (3) vorgesehen ist und daß zumindest Teilbereiche von Seitenwänden der Ausnehmung (8) als die Anschlußteile (4, 5) genutzt sind.

4. Optoelektronischer Wandler nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet daß die Trägerplatte (7) aus einem isolierenden Material be steht oder gegebenenfalls in der Ausnehmung (8) sowie auf den Anschlußteilen (4, 5) zumindest teilweise mit einer isolier denden Schicht (15) versehen ist und daß in der Ausnehmung (8) sowie auf den Anschlußteilen (4, 5) eine Anzahl von mit den elektrischen Kontakten (22, 23) des Halbleiterchips (1) verbindbaren, elektrisch leitenden Anschlußbahnen (12, 13) vorgesehen ist, die derart strukturiert sind, daß auf den An schlußteilen (4, 5) eine Anzahl von Anschlußflächen (16, 17) ausgebildet ist.

5. Optoelektronischer Wandler nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet daß die Trägereinheit (2) ein Mittel zum Fokussieren der Strahlung aufweist.

6. Optoelektronischer Wandler nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 2 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerplatte (7) aus einem elektrisch isolierenden Material besteht oder daß die Trägerplatte zumindest teilwei se mit einer isolierenden Schicht (15) versehen ist und daß auf der Trägerplatte (7) mindestens zwei strukturierte Metal lisierungsschichten aufgebracht sind, auf denen elektrisch leitende Anschlußteile (4′, 5′) angeordnet sind.

7. Optoelektronischer Wandler nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß auf der dem Halbleiterchip (1) gegenüberliegenden Seite der Trägerplatte (7) eine weitere Platte (18) vorgesehen ist, die einen anderen Brechungsindex aufweist als die Trägerplat te (7).

8. Optoelektronischer Wandler nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet daß die weitere Platte (18) ein Mittel (21) zum Fokussieren der Strahlung aufweist.

9. Optoelektronischer Wandler nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Halbleiterchip (1) mit einer Chipabdeckung (27) ver sehen ist.

10. Verfahren zum Herstellen einer Mehrzahl von optoelektro nischen Wandlern nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch die Verfahrensschritte:

a) Herstellen einer Mehrzahl von elektrisch leitenden An schlußbahnen (12, 13) auf eine Trägerscheibe (30), durch die eine Mehrzahl von Chipmontageflächen (3) definiert werden,
b) Montieren einer Mehrzahl von Halbleiterchips (1) auf die Trägerscheibe (30), derart, daß die elektrischen Kontakte der Halbleiterchips (1) mit den Anschlußbahnen (12, 13) elektrisch leitend verbunden werden,
c) Aufbringen einer Mehrzahl von Anschlußteilen (4′5′) auf die Trägerscheibe (7), derart, daß die Anschlußteile (4′5′) jeweils zumindest teilweise auf einer Anschlußbahn (12, 13) zu liegen kommen.