DE19643911A1 - Schaltungsanordnung mit auf einem mit Leiterbahnen versehenen Substrat angebrachten optoelektronischen Bauelementen - Google Patents

Schaltungsanordnung mit auf einem mit Leiterbahnen versehenen Substrat angebrachten optoelektronischen Bauelementen

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Description

Beschreibung des bekannten Standes der Technik
Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung mit einem mit elektrischen Leiterbahnen versehenen Substrat, auf dem optoelektronische Bauelemente und/oder integrierte optoelektronische Schaltkreise (Opto-IC) angeordnet und mit den elektrischen Leiterbahnen leitend verbunden sind.
Aus der DE 41 38 779 ist es bekannt, elektronische Komponen­ ten nach den bekannten und erprobten Flip-Chip-Verfahren mit den auf Substraten vorgesehenen Leiterbahnen zu verbinden.
Bei der Flip-Chip-Methode wird die aktive Seite des Bauelementes mit sogenannten Bumps kopfüber, d. h. nach unten gerichtet, direkt auf eine metallische Leiterbahnstruktur, welche sich auf einem Substrat befindet, aufgebracht.
Nachteile des bekannten Standes der Technik
Nachteilig am bekannten Stand der Flip-Chip-Technik ist, daß mit dieser an sich vorteilhaften Befestigungsmethode keine optischen Bauelemente bzw. Opti-ICs verarbeitet werden kön­ nen, weil durch diese Montageart das Substrat und/oder die darauf befindlichen Leiterbahnen den optischen Kontakt zum optoelektronischen Bauelement verhindern.
Aufgabe der Erfindung
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht nun darin, diese Nachteile der optischen Isolierung durch das Substrat zu vermeiden, um die Vorteile der Flip-Chip-Methode auch für optoelektronische Bauelemente oder integrierte Schaltungen mit einer optoelektronischen Komponente nutzen zu können.
Lösung der Erfindung
Zu diesem Zweck ist es vorgesehen, das Substrat so zu gestalten, daß zumindest im Bereich der aktiven optoelektronischen Grenzflache des in Flip-Chip-Technik zu befestigenden Bauelementes, der optische Zugang durch das Substrat gewährleistet ist. Dies kann nach einer vorteilhaften Ausführungsform dieser Erfindung dadurch erreicht werden, daß das Substrat selbst aus einem transparenten Material hergestellt worden ist. Hierzu gehören Substrate als Leiterbahnenträger, die zum Beispiel aus Glas oder Folien hergestellt sind.
Auch die Verwendung von optisch nicht transparenten Substraten, wie zum Beispiel als Leiterplatte oder aus Keramik, ist dann möglich, wenn das Substrat an der relevanten Stelle, die später mit dem entsprechenden Bauelementen bestückt wird, mit einem Durchbruch versehen wird.
Vorteile der Erfindung
Mit der Lösung nach der Erfindung ist es möglich, die aus der Flip-Chip-Methode bekannten Vorteile, die mit dem Reflowlöten verwandt sind, auch für optoelektronische Bauelemente oder integrierten Schaltungen mit optoelektronischen Komponenten anzuwenden.
Darüber hinaus sind mit dieser Technik weitere vorteilhafte erfinderische Ausführungsformen vorhanden, die sowohl im Bereich der Herstellkosten, der Integrationsdichte, oder der optischen Funktionen angesiedelt sind.
Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung
Die Erfindung wird im folgenden beispielsweise anhand der Fig. 1 und 2 beschrieben.
Fig. 1 zeigt in einer schematischen Darstellung den Schnitt durch ein optisch dicht es Substrat mit einem definierten Durchbruch und einem in Flip- Chip-Technik angeordneten Bauelement.
Fig. 2 zeigt in einer schematischen Darstellung den Schnitt durch ein optisch transparentes Substrat und einem in Flip-Chip-Technik angeordneten Bauelement.
In Fig. 1 sind auf einem nichttransparenten Substrat (1) metallische Leiterbahnen (2) aufgebracht. Auf diesen Leiterbahnen ist nach der Flip-Chip-Methode mit sogenannten Bumps (5), die aus Halbleitermaterial bestehenden, optoelektronische Bauelemente oder Opto-ICs (4) kopfüber, d. h. mit der strahlungsempfindlichen Fläche zur Leiterbahn bzw. zum Substrat hingewandt, aufgelötet.
Mit entsprechend gestalteten Bumps können diese Elemente auch in Klebetechnik oder auch in Heißprägeprozessen auf den Leiterbahnen kontaktiert werden.
Dabei ist die Positionierung der Bauelemente, mittels der entsprechenden Verarbeitungsmaschinen, zu den Leiterbahnen recht genau ausgerichtet. Auf dieser zu den Leiterbahnen bzw. zum Substrat hingerichteten Seite der Bauelemente (4) können die Halbleitermaterialien auch optoelektronische, d. h. lichtaussendende bzw. lichtempfindliche Flächenelemente beinhalten. Damit der optische Kontakt durch das nichttransparente Substrat (1) ermöglicht ist, ist dieses mit einem Durchbruch (3) versehen, der genau zu den entsprechenden Leiterbahnen und damit zu dem Element positioniert ist. Je nach Funktion dieser Anordnung wird der Querschnitt, bzw. der Verlauf des Durchbruches (3), vorgegeben und kann somit die wirksame Größe der optoelektronischen Zone (6) bestimmen. Ebenfalls in Abhängigkeit der Anwendung dieser Komponente kann der Durchbruch (3) bis hin zum Bauelement (4) mit optisch transparenten Materialien abgedeckt oder versiegelt werden.
Fig. 2 zeigt eine entsprechende Anordnung, bei der jedoch das Substrat (7) aus einem optisch transparenten Material besteht. Dies kann beispielsweise ein Glasträger sein, auf dem die Metallbahnen aufgebracht sind. In diesem Fall bietet es sich als vorteilhaft an, wenn die Leiterbahnen im Bereich der photoempfindlichen Zone (6) so ausgeführt sind, daß damit gleichzeitig eine optisch definierte Blendenfunktion erreicht wird. Besonders vorteilhaft ist, wenn das transparente Substrat (7) gleichzeitig eine optische Filterwirkung hat, um damit die spektral unerwünschten Strahlungsbereiche, die oft zu negativen Funktionsbeeinträchtigungen führen, auszufiltern.
Weitere vorteilhafte Ausführungsmerkmale sind den Kennzeichnungsteilen der Ansprüche zu entnehmen.
Bezugszeichenliste
1
Nichttransparentes Substrat
2
Metallische Leiterbahnen
3
Durchbruch
4
Optoelektronische Bauelemente oder Opto-ICs
5
Bumps
6
Photoempfindliche Zone
7
Substrat

Claims (11)

1. Schaltungsanordnung mit einem mit elektrischen Leiter­ bahnen versehenen Substrat, auf dem optoelektronische Bauelemente und/oder integrierte optoelektronische Schaltkreise (Opto-IC) angeordnet und mit den elektri­ schen Leiterbahnen leitend verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß die optoelektronischen Bauelemente und/oder die integrierten optoelektronischen Schaltkreise nach der Flip-Chip-Technik mit den elektrischen Leiterbahnen ver­ bunden sind und daß das Substrat zumindest im Bereich photoempfindlicher Zonen der optoelektronischen Bau­ elemente und/oder der integrierten optoelektronischen Schaltkreise für optische Strahlung durchlässig ist.
2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Substrate Schichtschaltungen, Leiterplatten, flexible Leiter­ folien, Hybridschaltungen vom Dickfilm- oder Dünnfilmtyp oder flexible Leiterplatten sind.
3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Substrate aus Glas oder Keramik sind, auf denen metallische Leiter­ bahnen aufgebracht sind.
4. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß alle nicht transparenten Substratmaterialien mit einem zur Leiterbahnstruktur ausgerichteten Durchbruch ver­ sehen sind.
5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der zur Leiterbahnen­ struktur ausgerichtete Durchbruch gleichzeitig die Funk­ tion einer optischen Blende inne hat.
6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das verwendete Substratmaterial optisch transparent ist.
7. Schaltungsanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das verwendete Substratmaterial nur im angewandten Spektralbereich transparent ist und somit eine optische Filterwirkung hat.
8. Schaltungsanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß durch die metalli­ schen Leiterbahnen auf dem transparenten Substrat eine optische Blende erzeugt wird.
9. Schaltungsanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die vorhandene Öff­ nung im nicht transparenten Substrat durch eine für den verwendeten Spektralbereich durchlässige Schutzschicht abgedeckt ist.
10. Schaltungsanordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die optisch durch­ lässige Schutzschicht aus Silikon, Lack, Gießharz aus­ geführt ist.
11. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Koppelung der optischen Strahlung durch das Substrat hindurch über eine optische Faser erfolgt.
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